Hydrologické aspekty RaA při eliminaci hydrologických extrémů

1. Hydrologické aspekty RaApři eliminacihydrologických extrémů TEZE: Hydrologické extrémy a hlavní složky odtoku Pedotransferové funkce, vyjádření retenčních schopností půd variabilita půdních vlastností Retenční schopnost odvodněných povodí 9.lekce

2. Obsah • hydrologické extrémy a vztah k RaA: sucho a povodně • způsoby stanovení hlavních složek odtoku • generalizované vyjádření retenční schopnosti půd • význam a sestavení pedotransferových funkcí • vyjádření vlivu nádrží a odvodnění na retenční schopnost povodí 9.lekce

3. Sucho jako důsledek- klimatických změn- snižování retenční schopnosti krajiny • meteorologické sucho • agronomické s. • hydrologické s. • socio-ekonomické s.

4. Zemědělské sucho • využití závlah • zvýšit zadržení vody v krajině • změna kultur a výběr vhodných odrůd Výměra zavlažované plochy v ČR: 25 – 30 tis. ha za průměrný rok Zavlažované plodiny a kultury: - hlavně zelenina a rané brambory - sady, chmelnice, vinohrady

5. Hydrologické sucho • specifika průměrných/malých průtoků (sezonalita: letní, zimní) • nedostatkové objemy, trvání • trendy průtoků (klimatu, srážek, sucha) Pozn.: Zpravidla je limitním/mezním průtokem 355, 330 nebo 360-denní průtok Nejextrémnější sucha 20. stol. byla v letech 1947, 1953 a 1921

6. Povodeň jako projev srážko-odtokového vztahu • periodicita výskytu povodně (vyhodnocení příčin nepříznivého stavu v ploše povodí) Denní srážkové úhrny a průměrné denní průtoky v měsíci červenci 1997

7. Typy/příčiny povodňových událostí • povodeň z déletrvajících dešťů, zasahujících většinou velké území -> regionální déšť • povodeň z přívalových dešťů bouřkového typu -> blesková povodeň • povodně z tání sněhu • speciální povodně způsobené např. poškozením vodních děl, sesuvy půdy nebo hornin, seismickou činností atd. • vliv nasycenosti povodí • vliv vývoje meteorologické situace • vliv využití území a stavu povrchu půdy • zrychlení odtoku např. zkrácením délky toku • snížení retenční a infiltrační schopnosti povodí • nedostatečnost protierozních opatření nebo absence protierozní ochrany • absence cíleného využívání inundačních území, nevhodná zástavba

8. Stanovení hlavních složek odtoku • separace dvou/tří složek odtoku • způsoby využití, vztah k RaA; výhody a nevýhody • výpočtové metody; srážko-odtokové modely • metody přímého měření (stopovací)

9. Analýza průtoků • metoda Klinera a Kněžka • Killeho metoda, metoda minimálních průtoků • indexové metody • změny směrnic hydrogramu • jednotkový hydrogram • GROUND; MGPM (http://www.hydromeliorace.cz/sw/separace) • rekurzivní filtry: Chapman& Maxwell, Nathan& McMahon Analýza hydrogramu odtoku

10. Analýza průtoků: Metoda Kliner - Kněžek Qz = f(H) Oz - základní podzemní odtok v recipientu, H - stav hladiny podzemní vody ve vrtech

11. Analýza hydrogramu Teorie JH: předpoklad lineárního chování srážko-odtokového systému

12. Analýza poklesové větve hydrogramu Uplatnění metody prázdnění lineární nádrže Log

13. Příklad stanovení složky "interflow"

14. http://www.hydromeliorace.cz/sw/separace

15. Generalizované metody odvozenípůdních (hydrofyzikálních) vlastností • hydrologické skupiny půd • pedotransferové funkce Podklady: • databáze půdních typů (HPJ, BPEJ apod.) • snadno stanovitelné parametry, nebo databáze provedených šetření (např. KPP)

16. Hydrologické skupiny půd

17. Hydrologické skupiny půd A. Propustné půdy, především písčité půdy, velká zrnitost, Ks> 1,1 m.den-1 B. Půdy se střední schopností vsaku i při plném sycení, převážně písčito-hlinité a hlinito-písčité,střední zrnitost; 0,45 < Ks <1,1 m.den-1 C. Půdy s malou schopností vsaku, hlinité půdy, jílovito-hlinité až jílovité půdy, jemná zrnitost; 0,24 < Ks < 0,45 m.den-1 D. Půdy s velmi malou schopností vsaku, zahrnující hlavně jíly, půdy s trvale vysokou hladinou podzemní vody, nebo mělké půdy na téměř nepropustném podloží, velmi jemná zrnitost; Ks< 0,24 m.den-1

18. Pedotransferové funkcek odvození retenčních charakteristik půd Ruzyně: kde a je obsah organické hmoty v půdě, resp. dávka kompostu v [t.ha-1], bobjemová hmotnost [g.cm-3], chodnota zrnitosti první zrnitostní kategorie (jíl) dle Kopeckého [%], d je sací tlak [cm H2O] Porovnání naměřených a vypočtených vlhkostí retenčních čar s použitím pedotransferovýchfunkcí pro jednotlivé sací tlaky

19. Další typy pedotransferových funkcí:k odvození propustnosti půd, Kunsat, apod. Řešení odvozené Jahodou a Hanzlíkem: [m.s-1] kde ds je střední velikost zrna (medián), konstanta C Řešení Kozeny, Köhler, Hazen, Zeichang: kde je teplota vody [°C], d10je velikost zrna [mm] odečtená pro 10% zastoupení zrn z křivky zrnitosti Nebo úprava Van Genuchtena pro odvození nenasycené hydraulické vodivosti z parametrů retenční křivky při různé saturaci půdy vodou: kde S je relativní nasycenost půdy vodou: S = ( - r)/(s - r) m parametr podle Van Genuchtena L parametr (nabývá průměrné hodnoty 0,5) Ks je nasycená hydraulická vodivost

20. Vyjádření dosahované variability půdních vlastností v rámci hodnocení jednotky (Kutílek M., 1993) Rozpětí variability hydrofyzikálních parametrů na příkladu zpracovaných půd Slovenska (Houšková B., 2000)

21. Trvalost projevů změn půdních vlastností

22. Mapa využitelné vodní kapacity půd

23. Ovlivnění RaA vody v reálném povodí nádržemi a odvodněnímPři plošném podílu ploch odvodnění: 30% Dolský potok a 56% Kotelský potok Zpracované období: 1.1.2002 - 31.7.2007

24. Porovnání retenční schopnosti povodís ohledem k existenci odvodnění... jako nástroj vyjádření účinku odvodnění... i pro návrh kompenzačních opatření v povodích

26. Dílčí závěry Povodí Kotelského potoka (56% odv.plochy) vykazujemenší retenční schopnost.Ta se projevuje vyššími specifickými průtokyv období zvýšených vodních stavůa výrazně nižšími specifickými průtokyza nízkých vodních stavů.Povodí je velmi náchylné na vysýchání, což se projevuje vyšším počtem dnů bez protékající vody v korytě.Roční empirické čáry překročení hodinových průtoků se z uvedených důvodů vždy kříží(i v dlouhodobých periodách zpracování).