Výsledky

Sledovaná část vodního toku

Vodní tok, jehož část byla sledována, nemá zanesené jméno a jeho celková délka je 2,3 km. Po absolvování této dráhy se tok vlévá do Vláry. První výsledky práce se týkají dat, která byla změřena v terénu a poukazují na sledovanou část vodního toku. Sledovaná část vodního toku má převýšení 39 metrů a je dlouhá 701 metrů se zahrnutím všech zákrut. Spád sledované části toku je 5,56 %. Sledovaná část vodního toku není příliš široká, jak ukazují vytvořené příčné řezy korytem, které byly vytvářeny pro výzkumnou plochu nacházející se v dolní části toku (zde) a pro výzkumnou plochu nacházející se v horní části toku (zde). Pro lepší vizualizaci výškových poměrů sledované části vodního toku byl vytvořen jak vektorový, tak rastrový digitální model reliéfu.

Další výsledky magisterské práce jsou rozděleny na dvě kapitoly. První kapitolu tvoří výsledky monitoringu, který byl stěžejní částí diplomové práce, a data z něj byla částečně použita pro následné modelování odtokového procesu.

Výsledky monitoringu

V diplomové práci jsou popsány a vizualizovány výsledky monitoringu meteorologických i hydrologických veličin. Získaná data jsou rozdělena na období, ve kterých jsou hodnoceny základní meteorologické a hydrologické charakteristiky naměřených dat. Období byla vybrána tak, aby data v těchto obdobích si byla co nejvíce podobná a odrážela základní charakteristiky období.

Podrobněji byla zpracovávána meteorologická data týkající se srážek, teploty a relativní vlhkosti vzduchu. Teploty a relativní vlhkosti vzduchu jsou na sobě závislé a měly by mít inverzní průběh. Teploty a relativní vlhkosti byly vykresleny do grafů, které jsou zpracovány pro výzkumné plochy A, B a C (zde). Grafy byly konstruovány i pro jednotlivé dny, takže je možné zjistit denní průběh teploty a relativní vlhkosti vzduchu. Tato podrobná data jsou umístěna na DVD přiloženém k práci. Z těchto základních naměřených údajů byly počítány denní průměrné hodnoty, maximální, minimální a amplitudy měřených meteorologických prvků. Z meteorologických dat jsou dále podrobněji zpracovány srážkové úhrny. Srážkové úhrny jsou zjištěny pro půhodinový, hodinový a denní interval. Následně byly zjištěny intenzity deště, ze kterých lze odvodit, zda-li byla oblast zasažena přívalovými srážkami, které by mohly být nebezpečné. Během celé doby měření nebylo zjištěno, že se možné přívalové srážky vyskytly jenom dne 9.6. mezi 8:00 až 8:15. Grafy, kde je zahrnuta průměrná denní teplota, průměrná denní relativní vlhkost vzduchu a denní srážkový úhrn v jednotlivých obdobích, jsou ukázány zde. Z těchto dat je možné odvodit závislosti měřených meteorologických prvků a předpovídat vývoj počasí v dalších dnech.

Data naměřená pro jednotlivé výzkumné plochy mohla být porovnávána. Z porovnání dat plyne, že nejvyšší teplotní amplitudy byly naměřeny ve výzkumné ploše C, která byla následována výzkumnou plchou B. Nejstálejší výzkumnou plochou je plocha A. Tato výzkumná plocha je svou lokalizací nejvíce chráněna před extrémními vlivy. Na této výzkumné ploše bylo naměřeno i nejméně extrémních hodnot teplot i relativních vlhkostí. Ve dnech, kdy převládalo jasné a slunečné počasí, byly odchylky mezi teplotami naměřenými ve výzkumné ploše A a ostatních dvou plochách vyšší než ve dnech, kdy převládala zatažená obloha. Ve výzkumné ploše A byly zaznamenány nejnižší srážkové úhrny, které byly až o 50 % nižší, než srážkové úhrny naměřené ve zbylých dvou výzkumných plochách. Tento rozdíl je dán okolím, ve kterém je výzkumná plocha situována, protože zde dochází ke ztrátám způsobeným intercepcí a stokem vody po kmenech stromů. Srážky ve výzkumné ploše A byly zaznamenány později a poslední překlopení člunku ve srážkoměru bylo zaznamenáno později než ve zbylých dvou výzkumných plochách. Nejvyšší srážkové úhrny byly zpravidla naměřeny ve výzkumné ploše B.

Výsledky hydrologického monitorování porovnávají naměřené hodnoty vodního stavu a jemu odpovídajícímu průtoku ve výzkumných plochách. Kromě tohoto porovnání je uvedeno srovnání měření dvou metod průtoků, které byly měřeny jednak žlabem pro měření průtoků a jednak nádobou o známém objemu. Dalším výsledkem je porovnání rozdílů mezi výzkumnými plochami, kde byly průtoky měřeny a vliv meteorologických veličin na průtok. Hydrologická monitorování byla prováděna diskontinuálně ve zvolených dnech mezi 10:00 a 13:00 hodinou.

Nejvyšší vodní stavy a průtoky byly nameřěny s jednou vyjímkou ve výzkumné ploše Q1, která je situována v dolní části sledovaného úseku vodního toku. Průtok se postupně směrem k prameni vodního toku snižuje. Nejvyšší rozdíl mezi průtokem ve výzkumných plochách je sledován mezi výzkumnou plochou Q1 a Q2. Velikost rozdílu záleží na velikosti naměřeného průtoku, protože čím vyšší byl naměřený průtok, tím vyšší byly rozdíly mezi jednotlivými výzkumnými plochami, což je vidět na obrázku. Tento rozdíl v průtoku je dán několika faktory, mezi které patří zužování a prohlubování koryta směrem k dolnímu toku, nezadržováním srážek na listech stromů a stékání vody z okolních zatravněných ploch. Nejvyšší průtoky byly naměřeny po dešťích, které měly buď vysokou intenzitu a krátké trvání nebo trvaly delší dobu. Nejvyšší průtok byl naměřen v odbobí občasných sněhových srážek, které byly střídány s vyššími teplotami a odtáváním sněhové pokrývky. V grafu je znázorněn vodní stav a průtok ve výzkumných plochách v letním období.

Průtoky byly měřeny dvěma metodami. Pro kontrolu správného umístění žlabu pro měření průtoků je vhodné ověřit odečtěné údaje ze žlabu měřením pomocí nádoby o známém objemu. Opakované měření pomocí nádoby je vhodnější pro období nižší vodnosti toku, kdy při dostatečně velkém objemu nádoby a opakování měření, je vyšší pravděpodobnost správného určení průtoku. Naopak při vyšších průtocích je vhodnější využít žlabu pro měření průtoků, který má ve vyšších hodnotách podrobnější stupnici a měření pomocí nádoby je neefektivní, protože měřící nádoba musí mít velký objem a je problém s jejím umístěním pod přepad. V grafu jsou ukázány průtoky naměřené oběma metodami ve všech výzkumných plochách ve všech dnech, kdy bylo prováděno měření. Při větším počtu měření, konkrétně ve 23 případech, byly naměřeny vyšší průtoky s využitím žlabu pro měření průtoků. V 17 případech byly vyšší průtoky naměřené pomocí nádoby o známém objemu, ve dvou případech byly průtoky naměřené oběma metodami shodné a ve dvou případech nebylo možné měřit průtoky s využitím nádoby.

Výsledky modelování

Metoda CN-křivek

K modelování povrchového odtoku lze využít množství modelů, které jsou pro modelování určeny. Pro potřeby modelování povrchového odtoku byla zvolena metoda čísel odtokových CN-křivek. Tato metoda umožňuje určit výšku přímého odtoku z mikropovodí na základě stanovené návrhové srážky. Pomocí čísel CN-křivek je výška srážek transformována na výšku odtoku. Čím je vyšší hodnota CN čísla, tím je vyšší pravděpodobnost, že bude v těchto pixelech probíhat povrchový odtok.

V mikropovodí, kde se nachází sledovaná část vodního toku, byly provedeny dva výpočty přímého odtoku z povodí. První výpočet přímého odtoku byl proveden pro jarní období pro den 31.5. Srážkový úhrn před tímto dnem byl vypočítán průměrnou hodnotou srážových úhrnů v pěti předcházejících dnech ve výzkumných plochách A, B a D. Průměrný srážkový úhrn v tomto období činil 21,46 mm. Druhý výpočet přímého odtoku byl proveden pro podzimní období konkrétně pro den 12.10. Srážkový úhrn před tímto dnem byl vypočítán stejně jako v jarním období a jeho hodnota činila 27,06 mm. Před vlastním výpočtem výšky odtoku z mikropovodí je třeba vyloučit pixely, které nevyhovují podmínce výpočtu přímého odtoku z mikropovodí. Při stanovení podmínky Hs > 0,2A budou do výpočtu vstupovat pouze pixely, na kterých se předpokládá, že voda ze srážky bude odtékat po zemském povrchu a nebude součástí procesu infiltrace, retence nebo intercepce. V tabulce jsou uvedeny hodnoty potenciální retence a výpočty přímého odtoku v jarním i podzimním období, které se vztahují na pixely, jenž jsou ohodnoceny CN číslem. Zeleně vyznačené jsou hodnoty CN, které budou v jarním období počítány, pokud bude stanovena podmínka Hs > 0,2A a oranžově jsou označeny CN hodnoty, které vyhovují této podmínce v podzimním období.

Čím vyšší je hodnota návrhové srážky, tím vyšší je přímý odtok z povodí. Nejvyšší hodnoty přímého odtoku jsou v místech, která nejsou schopna zadržet vodu ze srážky, jako zastavěné území a holá půda. Rozdíl v hodnotách přímého odtoku z pixelů ohodnocených CN číslem stoupá se zvyšující se hodnotou CN. Nejvyšší rozdíl v přímém odtoku při návržených srážkách je u zastavěných ploch a činí 5,42 mm.

Metoda (R)USLE

Pro modelování erozních poměrů v území byla zvolena metoda (R)USLE, což je reevidovaná univerzální rovnice pro výpočet dlouhodobé ztráty půdy erozí. Tato metoda se používá celosvětově pro určení dlouhodobé ztráty půdy z pozemku, která je vyvolána vodní erozí. Vypočítaná hodnota průměrné dlouhodobé ztráty půdy erozí je porovnávána s přípustnou ztrátou půdy a slouží k určení míry erozní ohroženosti pozemku (Janeček, 2007). K výpočtu průměrné dlouhodobé ztráty půdy erozí je třeba znát faktory, které ztrátu půdy z pozemku podmiňují. Mezi tyto fakrory patří: faktor erozní účinnosti deště, faktor erodovatelnosti půdy, faktor topografický, faktor ochranného vlivu vegetace a protierozních opatření.

V magisterské práci byla rovnice vypočítána pro měsíce květen, červen a září. Mezi faktory, které nemají ve všech případech stejnou hodnotu, patří faktor erozní účinnosti deště a faktor ochranného vlivu vegetace. Ostatní faktory mají stejnou hodnotu ve všech měsících. Velký vliv na uskutečňování odnosu půdy vodní erozí má topografický faktor, ve kterém jsou zahrnuty sklony svahu.

Přípustná ztráta půdy vodní erozí byla na všech místech, kde se ve výsledku objevuje průměrná dlouhodobá ztráta půdy vodní erozí, určena na hodnotu 4 t/ha/rok, protože se v těchto oblastech nachází středně hluboká půda. Nejvyšší měsíční hodnoty průměrné ztráty půdy erozí byly vypočítány v měsíci červnu. Toto je zapříčiněno vyšší hodnotou erozní účinnosti deště. Nejvyšší průměrné dlouhodobé ztráty půdy jsou v mikropovodí zjišťovány ve všech měsících v místech, kde se nacházejí sady a zahrady. Tyto plochy často se nacházejí na sklonitých pozemcích, jsou osázeny pravidelně bez protierozních opatření a často jsou části rozorány, aby části z nich mohly sloužit jako užitková zahrada. Ztráta půdy vodní erozí, která byla vyšší než 4 t/ha, byla kromě zahradních a sadových ploch, vypočítána na orné půdě, kde se ztráta půdy při nedostatečeném protierozním opatření očekává. Přesto byly v povodí nejvyšší ztráty půdy během června do hodnoty 8-16 t/ha/měsíc, které ale zasáhly jen velmi malou oblast o rozloze 0,06 km2. V ostatních měsících se maximální hodnoty ztráty půdy z povodí pohybovaly do 8 t/ha.

Zdroj:
JANEČEK, M.: Ochrana zemědělské půdy před erozí: metodika. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, 2007, 76 s. ISBN 978-802-5409-732.