Revitalizace vodních toků Vypracoval: Oldřich Peleška Školní rok: 2016/2017
Obsah 1. Úvod... 2 2. Revitalizovaná koryta... 2 2.1. Extravilán... 2 2.2. Intravilán... 3 3. Efekty revitalizace... 4 3.1. Zvětšení omočeného, respektive biologicky aktivního povrchu koryta... 5 3.2. Prodloužení trasy a doby průtoku vody korytem... 5 3.3. Obnovení členitosti dna a podélného profilu koryta... 6 3.4. Zvětšení zásoby nivní vody... 6 3.5. Tlumení průběhu povodňových průtoků rozlivem v nivě... 6 3.6. Obnovení migrační prostupnosti koryta... 7 4. Vývoj revitalizačních metod... 7 5. Vegetační doprovod... 8 6. Literatura... 10 1
1. Úvod Revitalizace vodních toků je úprava toků do podoby, která se blíží původnímu, přírodě blízkému stavu. Jedná se tedy o úpravy v minulosti technicky regulovaných vodních toků. Tyto toky byly kvůli usnadnění obdělávání a ochraně zemědělské půdy napřimovány a příčný profil byl navrhován na provedení povodňových průtoků s dobou opakování až 20 let. Napřímením toku došlo ke zvýšení podélného sklonu toku a z důvodu stability tak byly navrhovány profily s tuhým opevněním (v mnoha případech betonovým). Tyto zásahy způsobili ekologické znehodnocení toků, jelikož tuhé opevnění znemožňuje kontakt vody v toku s podzemní vodou a velkokapacitní koryta způsobují to, že při nízkých průtocích během roku je velmi nízká hloubka vody v korytě. Procesy, které vedou k obnově přirozeného rázu vodního prostředí se dělí do několika skupin. Můžeme mluvit o samovolné renaturaci, která spočívá v degradaci materiálu opevnění koryta činností toku. Tok se tak sám vrátí do své původní podoby před technickými úpravami. Tento proces však probíhá velice dlouho. Je však možné ho urychlit podporou samovolné renaturace vhodnými zásahy. Tento proces je nazýván renaturace korekční údržbou a spočívá především v podpoře stranové eroze umisťováním překážek ke břehům toku, což přispívá k rychlejší destrukci opevnění. Samovolná renaturace může být často urychlena povodněmi, kdy vlivem velkých průtoků dochází k destrukci opevnění koryta. V takovém případě se opevnění neobnovuje a na toku se nechá probíhat samovolná renaturace. Nejčastější jsou však technické revitalizace, které docilují přirozené podoby toků stavebně-technickými úpravami (Just, 2005). 2. Revitalizovaná koryta U revitalizovaných toků hrají při návrhu zásadní úlohu dva základní parametry. Jedním z nich je místo, ve kterém je revitalizace prováděna. Je velký rozdíl mezi revitalizací v intravilánu, kde je nejdůležitějším faktorem protipovodňová ochrana a extravilánu, kde je v určitých situacích naopak rozliv při zvýšeném průtoku podporován. Druhým důležitým parametrem je dostupnost pozemků. Pro optimální účinek revitalizačních opatření je nutné vykoupit poměrně široký pás pozemků kolem toku, ve kterém dojde k rozvlnění trasy a případným rozlivům při zvýšených průtocích. 2.1. Extravilán Revitalizace vodních toků probíhají především v extravilánu, právě kvůli možnosti vykoupit široký pás pozemků v říční nivě, na kterém bude revitalizace realizována (viz obr. 1). Probíhá zde významné rozvlnění trasy toku s kterým souvisí i změna podélného profilu. Rovněž se odstraňuje těžké opevnění toku, které je nahrazeno lehkým opevněním (případně žádným), jež umožňuje samovolné dotváření podoby trasy toku. Mění se také příčný profil koryta, který je méně kapacitní než v předchozím stavu (maximálně Q 1), čímž je podpořen rozliv vody při zvýšených průtocích. Efekty těchto opatření jsou dále popsány v bodě 3. 2
Obr. 1 Říční niva Rokytky po revitalizaci Zdroj: Praha-příroda, 2017 2.2. Intravilán V intravilánu ustupují revitalizační úpravy protipovodňové ochraně, která má za úkol co nejrychleji a bezpečně odvést vodu z území obce. Tento předpoklad je tak v přímém rozporu s požadavkem revitalizací na zpomalení odtoku vody z území. Realizovány jsou tak pouze omezené revitalizační zásahy, které alespoň částečně zlepšují ekologický stav toku. Stavebně se volí složená koryta, kdy je vyšší hloubky proudění při nízkých průtocích dosaženo prováděním těchto průtoků málo kapacitní kynetou. Kyneta může být v rámci šířky celého profilu koryta rozvlněna. Povodňové průtoky pak jsou převáděny celým složeným profilem. Je také nutné zvážit opevnění koryta v závislosti na návrhových povodňových průtocích a podélném sklonu. V případě poměrně nízkých hodnot návrhového průtoku a malém podélném sklonu nemusí být koryto opevněno těžkým opevněním a postačí například opevnění osetím (viz obr. 2). Naopak v případě vysokých hodnot návrhového průtoku a velkém podélném sklonu je nutné koryto výrazně opevnit (viz obr.3). 3
Obr. 2 Revitalizace toku v intravilánu s nízkým návrhovým průtokem a malým podélným sklonem Zdroj: Ochrana přírody, 2017a Obr. 3 Revitalizace toku v intravilánu s vysokým návrhovým průtokem a velkým podélným sklonem Zdroj: Ochrana přírody, 2017b 3. Efekty revitalizace Jedná se o příznivé dopady revitalizačních úprav na vodní tok. Dosažení níže uvedených efektů je ovšem ve velké míře závislé na přírodních podmínkách, ve kterých se tok nachází a u každé revitalizace je tak jednotlivých efektů dosaženo různou měrou. 4
3.1. Zvětšení omočeného, respektive biologicky aktivního povrchu koryta Zvětšení omočeného obvodu dosažené odstraněním málo členitého opevnění dna a břehů dlažbou či betonem zlepšuje podmínky pro osídlení povrchu břehů a dna společenstvy vodních organismů. Tato společenstva jsou základem biodiverzity vodního toku a jejich činností dochází k odstraňování organického a anorganického znečištění protékající vody. V souvislosti s těmito biologickými a dalšími fyzikálními a chemickými procesy mluvíme o samočistící schopnosti vodního toku, jež je závislá na intenzitě a době kontaktu s organismy na povrchu koryta. Dobu kontaktu je možné prodloužit zpomalením proudění, čehož lze dosáhnout prodloužením trasy a s tím související změnou podélného sklonu, dále pak také zdrsněním povrchu koryta (Just, 2005). 3.2. Prodloužení trasy a doby průtoku vody korytem Při technických úpravách docházelo ke snižování doby průtoku vody napřimováním trasy toku. Při revitalizačních úpravách je tedy snaha tyto úseky toků opět rozvlnit, čímž dojde k zvětšení délky toku, snížení podélného profilu a tím také ke zpomalení rychlosti proudění v toku. Příklad významného rozvlnění toku je patrný na vodním toku Rokytka, kde proběhla v roce 2014 revitalizace (viz obr. 4,5). Obr. 4 Trasa Rokytky před revitalizací (rok 2003) Zdroj: Mapy (2017a) Obr. 5 Trasa Rokytky po revitalizaci (rok 2015) Zdroj: Mapy (2017b) 5
Prodloužením trasy společně se zdrsněním dna a břehů tak dojde k prodloužení doby zdržení vody v korytě. Rychlost průtoku vody korytem je možné dále ještě více zpomalit vybudováním tůní na toku, kde bude docházet ke zdržení vody vlivem rozšíření průtočného profilu. Při návrhu rozvlnění trasy vodního toku hraje významnou roli sklon údolí. Platí pravidlo, že čím je sklon údolí větší, tím má tok menší tendenci se vlnit. K výraznějšímu rozvlnění dochází až při sklonu menším než přibližně 2%. Při návrhu trasy revitalizovaného toku je nutné k tomuto faktu přihlédnout a v případě velkého sklonu údolí nenavrhovat meandrující tok. Prodloužení doby proběhu korytem je pak docíleno pouze zvětšením drsnosti (Just, 2005). 3.3. Obnovení členitosti dna a podélného profilu koryta Upravené toky byly budovány s jednotným sklonem dna v jednotlivých sklonových úsecích. Vyrovnání sklonu bylo dosaženo budováním spádových objektů, například prahů, stupňů a jezů. Obnovení členitosti dna a podélného profilu má význam především v obnovení proudných (brody a peřeje) a tišinných (tůně) míst toku. K obnovení členitosti podélného profilu dochází při budování nové trasy toku. Nový podélný profil by měl kopírovat tvar terénu, což způsobí střídání úseků s různým sklonem a nemělo by docházet ani k nežádoucímu velkému zahloubení koryta pod terén. Členitost dna lze obnovit budováním brodů či peřejí v přechodech oblouků a tůní v nárazových vrcholech oblouků. Strukturu dna si vodní tok následně dotvoří sám (Just, 2005). 3.4. Zvětšení zásoby nivní vody Významnou položku z hlediska ochrany zásob vody v krajině tvoří objem mělké podzemní vody v nivě. Ta je ale zahloubenými upravenými koryty a drenážními systémy odváděna co nejrychleji pryč z území. Revitalizační zásahy by tak měly opět zmenšit hloubku koryta a tím zvýšit úroveň hladiny podzemní vody v nivě. Kontakt vody v toku a podzemní vody je pak zajištěn volbou vhodného opevnění koryta toku. Účinnost zásahu ovšem ve velké míře závisí na vlastnostech zeminy, především na její objemové hmotnosti, ulehlosti a pórovitosti (Just, 2003). 3.5. Tlumení průběhu povodňových průtoků rozlivem v nivě Technicky upravená koryta byla navrhována s velkou průtočnou kapacitou, která sice ochrání dané území před povodněmi, ale způsobí zhoršení povodňové situace níže na toku, kde může v případě soutoku více vodotečí dojít k sčítání povodňových průtoků a tím k významnému zvýšení kulminačního průtoku. V současné době se k protipovodňové ochraně přistupuje diferencovaně. Koryta v intravilánu obcí jsou dále navrhována s velkou průtočnou kapacitou zajišťující dostatečnou ochranu majetku. Naopak ve volné krajině je od velkokapacitních koryt ustoupeno a vodě je umožněn rozliv na pozemky, které již nejsou hospodářsky využívané, nebo u kterých nejsou rozlivem způsobené velké škody. Dochází tak k žádoucí transformaci povodňové vlny a tím je přispíváno k posílení ochrany sídel ležících níže na toku. Rozliv průtoku do nivy má i další příznivý efekt a tím je snížení rychlosti proudění vody (viz obr. 6). Mělké revitalizované koryto je tak při povodních vystaveno působení nižších průřezových rychlostí, což 6
přispívá k posílení jeho přirozené stability. Méně kapacitní koryto tak často odolává extrémním průtokům lépe než technicky upravené, výrazně více opevněné koryto (Just, 2005). Obr. 6 Schematické znázornění rychlostí proudění v nivě během povodně zdroj: Just, 2005, str. 97 3.6. Obnovení migrační prostupnosti koryta Migraci ryb technicky upraveným vodním tokem brání především příčné spádové objekty (výška je závislá na druhu ryby a podobě koryta v okolí objektu) a malé hloubky vody při snížených průtocích v korytě. U spádových objektů lze prostupnost řešit pomocí vybudování rybích přechodů nebo nahrazením jezu či stupně balvanitým skluzem. V případě nízkých spádových objektů, které ale znemožňují migraci v důsledku malé hloubky vody v korytě, je možné, že prodloužením trasy koryta lze dosáhnout příslušného stabilního sklonu dna i bez spádového objektu. V takovém případě mohou být spádové objekty odstraněny a je tak odstraněna migrační překážka. Zmenšením rozměrů koryta se pak při revitalizačních úpravách zvýší hloubka a sníží rychlost protékající vody, což má rovněž příznivý účinek na migrační prostupnost (Just, 2005). Migrační prostupnost má však v případě nutnosti vybudování rybího přechodu smysl obnovovat jen na tocích, kde k migraci ryb prokazatelně dochází. Je proto vhodné provést nejprve ichtyologický průzkum daného toku. 4. Vývoj revitalizačních metod Revitalizace v ČR je možné rozdělit do 3 etap, které se liší především v přístupu k revitalizačním opatřením. Při první etapě docházelo ještě k úplnému zachování parametrů stávajícího koryta, kdy zůstávala zachována trasa, průtočná kapacita i opevnění původního koryta. Revitalizačních efektů mělo být dosaženo snížením průtočné rychlosti vkládáním příčných objektů do toku, nejčastěji se jednalo o kamenné nebo dřevěné pasy (viz obr. 7). Hlavní výhodou byla skutečnost, že nebylo nutné řešit výkup pozemků, jelikož zásahy byly prováděny výhradně v korytě toku. Revitalizačních účinků však nebylo 7
dosaženo. V korytě byla dále po většinu roku malá hloubka proudění a vodní tok drénoval okolní prostředí. Často také docházelo k obtékání pasů v důsledku špatného provedení a v korytě tak vznikaly velké výmoly (Vrána, 2004). Obr. 7 příčný pas v korytě melioračního kanálu Zdroj: Ochrana přírody, 2017c V druhé etapě revitalizací byla již upravována i trasa toku. Nová rozvlněná trasa byla budována vedle stávajícího koryta a staré koryto bylo z části zasypáno výkopkem z hloubení nového koryta a z části byly vytvořeny tůně. Hlavní úskalí této metody revitalizace spočívá v majetkoprávních vztazích, protože je nutné vykoupit poměrně široký pás území, ve kterém se vytvoří nové koryto. Příčný profil koryta se navrhuje málo kapacitní, většinou třicetidenní až půlletý, výjimečně je možné navrhnout koryto až na jednoletý průtok. Při tomto způsobu provádění revitalizace je dosaženo v různé míře všech příznivých efektů popsaných v bodě 3 (Vrána, 2004). Třetí vývojová etapa revitalizací vychází z principů etapy druhé, které však dále rozvíjí. Hlavním principem je řešení revitalizace celé údolní nivy, ideálně však celého povodí a ne jen samotného vodního toku (Vrána, 2004). 5. Vegetační doprovod Při návrhu revitalizace vodního toku je součástí projektu také návrh výsadby. Ta významně přispívá k zvýšení ekologické stability v krajině. Kromě návrhu nové výsadby by ale měla být v co největší míře zachována stávající vegetace v okolí toku, která je pak jen vhodně doplněna. Při návrhu výsadby se řeší nejprve její umístění v krajině a požadovaný účel. Ve většině případů má vegetace zajistit stabilitu svahů a poskytnout úkryt živočichům. Rovněž je výhodné když je část toku zastíněna a část naopak prosvětlena slunečními paprsky, což rovněž zajistí vhodný návrh vegetačního doprovodu. Dále je pak nutné vybrat správný druh dřeviny. Upřednostňovány jsou takzvané autochtonní druhy, což jsou původní dřeviny, které se evolučně adaptovali na specifické podmínky v daném regionu. Skladba výsadby je pak preferována nepravidelná skupinová střídavě po obou 8
březích toku. Při výsadbě je dodržován poměr keřového patra ku stromovému 60% : 40% (Čížková, 2008). Po výsadbě je pak nezbytnou součástí také následná péče, kterou lze dělit na rozvojovou a udržovací. Rozvojová péče probíhá od doby vysazení až po uplynutí 3-5 let a má za cíl rychlé a kvalitní dosažení funkceschopného dřevinného porostu. V této době je nutné sazenice podpírat (například dřevěným kůlem) a také chránit (nejčastěji plastovými chráničkami). Rovněž probíhá ochrana chemickým postřikem proti zimnímu okusu a jarnímu vytloukání paroží. V období rozvojové péče je také prováděno sečení trávy kolem sazenic, mulčování (nejčastěji posekanou travní hmotou) a v případě dlouhotrvajícího sucha také závlaha (Čížková, 2008). Udržovací péče je pak prováděna z důvodu dosažení prostorové, druhové a věkové rozmanitosti. Jedná se především o probírku vegetace, udržovací a omlazovací řez. Udržovací péče probíhá jednou za 5-15 let (Čížková, 2008). 9
6. Literatura Čížková, S., Kulišťáková, L. & Šarapatka, B. (2008). Nelesní dřevinná vegetace. Olomouc: Bioinstitut, Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci a MŽP ČR. ISBN: 978-80-904174-0-3. Just, T. (2005). Vodohospodářské revitalizace a jejich uplatnění v ochraně před povodněmi. Praha: Český svaz ochránců přírody. ISBN: 80-239-6351-1. Mapy. (2017 a). Ortofoto [online]. [cit. 30.4.2017]. Dostupné z: https://mapy.cz/letecka- 2003?x=14.5587362&y=50.0948564&z=17&l=0 Mapy. (2017 b). Ortofoto [online]. [cit. 30.4.2017]. Dostupné z: https://mapy.cz/letecka?x=14.5587362&y=50.0948564&z=17&l=0 Ochrana Přirody. (2017 a). Archiv [online]. [cit. 30.4.2017]. Dostupné z: http://strednicechy.ochranaprirody.cz/res/archive/191/024600.pdf?seek=1406791731 Ochrana Přirody. (2017 b). Archiv [online]. [cit. 30.4.2017]. Dostupné z: http://www.casopis.ochranaprirody.cz/pece-o-prirodu-a-krajinu/prirode-blizke-upravy-vodnich-tokuv-intravilanech-a-jejich-vyznam-v-ochrane-pred-povodnemi Ochrana Přirody. (2017 c). Archiv [online]. [cit. 30.4.2017]. Dostupné z: http://strednicechy.ochranaprirody.cz/pece-o-vodni-rezim-krajiny/revitalizace-vodnich-toku/jak-sevyvijeji-revitalizace Praha-příroda. (2017). Vodní plochy a potoky [online]. [cit. 30.4.2017]. Dostupné z: http://www.praha-priroda.cz/vodni-plochy-a-potoky/vodni-toky/rokytka/ Vrána, K. (2004). Revitalizace malých vodních toků - součást péče o krajinu. Praha: Consult. ISBN 80-902132-9-4. 10