5.5
Malé vody
5.5.1
Výskyt a důsledky
Období malých vod jsou periody s vodními stavy a průtoky výrazně nižšími než dlouhodobý průměr a nejsou v povodí Labe ničím neobvyklým. I malé vysychající potůčky nebo zastavení lodní dopravy kvůli příliš nízkým vodním stavům na velkých řekách s širokými suchými břehovými okraji, jak tomu bylo v létě 2003, náleží k pravidelně se vyskytujícím jevům. Intenzita a rozsah malých vod jsou rok od roku rozdílné, stejně jako i dopady, které z nich vyplývají. Následky suchých období v přírodě, zemědělství, sídelních oblastech, dopravě a průmyslu jsou různé. Právě období malých vod jsou často příčinou nedostatku vody. Ten ovšem zase co do svého rozsahu vyplývá ze struktury závislosti doby výskytu, konkrétní velikosti disponibilních zásob vod za nízkých vodních stavů a z rozdílné potřeby vody podle daného využití. Například malá voda na počátku léta může vzhledem k nedostatečné možnosti zavlažování v zemědělských oblastech (zelinářství, ovocnářství) způsobit vysoké ztráty výnosů. Výskyt sucha na konci podzimu je však bezvýznamný, neboť úroda je v té době již sklizena. Nízké vodní stavy a průtoky, přestože již vedly k zastavení vodní dopravy, mohou i nadále umožňovat odběry chladící vody pro elektrárny až do té doby, pokud nebude podkročena prahová hodnota stanovená podle ekologických hledisek. Na základě známé potřeby vody a jejího časového rozložení
Labe a jeho povodí - geografický, hydrologický a vodohospodářský přehled
v regionu lze různými opatřeními v řízení vodních zdrojů (např. výstavbou vodních nádrží, odběry podzemních vod, převody vody z jiných vodních systémů atd.) redukovat vznik nedostatkových situací. Jak je dále zmíněno, jsou takovéto antropogenní vlivy prokazatelné i v hydrologickém režimu Labe.
vodí), je ovšem jednoznačně zřejmé, že malé vody na Labi jsou většinou jevem pozdního léta. V průměru se roční minimální průtoky v Drážďanech dostavují kolem 5. září, což je asi deset dní dříve než v Neu Darchau. Tento zpožděný nástup je způsoben vlivem mezilehlých přítoků.
Období malých vod v povodí Labe má dva přírodou podmíněné důvody. Nízké vodní stavy se mohou vyskytovat buď z nedostatku srážek spojeného s vysokým podílem výparu, což je v našem kontinentálně ovlivňovaném klimatickém prostoru typické pro pozdní léto a časný podzim, nebo může dojít ke vzniku zimních nízkých vodních stavů vyvolaných mrazem. V tomto případě je za nízkých teplot velká část srážek a půdní a povrchové vody vázána ve formě sněhu a ledu, takže se po omezenou dobu nemohou podílet na odtoku. Z obr. 5.5-1, který demonstruje dlouhodobý roční průběh průměrných měsíčních průtoků ve vodoměrných stanicích Brandýs na Labi, Praha na Vltavě, Drážďany (uzavírající horní povodí Labe) a Neu Darchau (v dolním po-
BfG/ČHMÚ
Obr. 5.5-1:
Roční průběh průměrných měsíčních průtoků za období pozorování 1931 - 2000 ve vodoměrných stanicích Brandýs n. L., Praha, Drážďany a Neu Darchau
235
kapitola 5.5.1
Příroda je neúprosná a nezměnitelná. Je jí jedno, zda jsou či nejsou srozumitelné člověku příčiny a úmysly jejího konání. (Galileo Galilei)
kapitola 5.5.2
5.5.2
Dlouhodobé aspekty období malých vod v povodí Labe
Na základě vhodných hydrologických veličin lze blíže objasnit základní charakteristiky a dlouhodobý vývoj období malých průtoků v povodí Labe. Byly přitom vzaty na zřetel tyto veličiny: Qmind
nejmenší denní průtok daného období udávaný v m3.s-1,
Qmin
aritmetický průměr nejmenších denních průtoků daného období udávaný v m3.s-1,
Qmin7d
nejmenší aritmetický průměr průtoků v sedmi po sobě následujících dnech udávaný v m3.s-1,
sumD
suma trvání nedostoupení určité prahové hodnoty Qs (udávaná ve dnech za rok); za prahovou hodnotu se většinou dosazuje Qmin.
Absolutní minima malých průtoků za období pozorování 1931 - 2000 u uvedených veličin ve vodoměrných stanicích Brandýs n. L., Praha, Drážďany a Neu Darchau jsou zřejmá z tab. 5.5-1. Pro hodnocení minimálních průtoků se uvažuje hydrologicky zdůvodněný rok, který začíná 1. dubna a končí 31. března (např. rok 1947 zahrnuje období od 1. dubna 1947 do 31. března 1948). Je zřejmé, že téměř všechna dlouhodobá minima pocházejí ze situací, které se udály v letech 1947 nebo 1953. Dlouhodobý vývoj malých průtoků za období 1931 - 2000 ukazuje obr. 5.5-2 na základě analýzy trendu veličiny Qmin7d. Parametr Qmin7d je v této souvislosti třeba preferovat (spolehlivý průtokový parametr nevykazující citlivost na singularity) oproti zohlednění absolutních nejmenších průtoků (Qmind), neboť nejmenší průtoky mohou být často zkreslené různými krátkodobými příčinami (např. odběrem, ledovou zácpou, provozem vodní elektrárny) nebo i chybami měření. Statistická spoleh-
236
Ve vodoměrných stanicích Praha a Drážďany je tento vývoj ovlivněn manipulacemi na vodních dílech. Od poloviny 20. století lze především v povodí Vltavy zaznamenat rozsáhlou výstavbu přehrad. Tyto vodní nádrže nalepšují průtoky v obdobích nízkých vodních stavů. Průběh křivek ve stanici Praha a Drážďany na obr. 5.5-3 a 5.5-4 názorně dokládá, že minimální průtoky dosahované před výstavbou vodních děl nebyly již za posledních 35 let zaznamenány. Všechny stoupající trendy mají dobrou statistickou spolehlivost.
livost výpočtů trendu byla dvojnásobně zajištěna dvěma tzv. testy signifikace. Spolehlivost byla konstatována pouze tehdy, jestliže byla potvrzena oběma metodami zároveň. Výsledky ve vodoměrné stanici Neu Darchau se svými signifikantně narůstajícími minimálními průtoky v zimě a klesajícími, avšak statisticky nezajištěnými hodnotami Qmin7d v letním období ukazují totéž, co bylo zjištěno současnými aktuálními klimatologickými analýzami pro druhou polovinu 20. století v povodí Labe – letní období mírně chudší na srážky, výrazně bohatší srážky v zimních pololetích.
Tab. 5.5-1:
Extrémní minimální průtoky za období pozorování 1931 - 2000
Vodom rná stanice/ Vodní tok Brandýs n. L./Labe
Qmin
Qmind 3
-1
[m .s ] 11,4
3
-1
[m .s ]
datum
dní
rok
23. 9. 1947
28,0
13,9
17. - 23. 9. 1947
173
1953
15,9
5. - 11. 1. 1954
177
1953
26,0
7. - 13. 1. 1954
187
1953
2. - 08. 10. 1947
179
1953
15,0
10. 1. 1954
Dráž any/Labe
22,5
09. 1. 1954
108
02. 10. 1947
281
145
sumD (Qs = Qmin)
Qmin7d 3
[m .s ]
Praha-Chuchle/Vltava
Neu Darchau/Labe
-1
datum
46,0
149
Labe a jeho povodí - geografický, hydrologický a vodohospodářský přehled
5.5.3
Pravděpodobnost výskytu malých vod kapitola 5.5.3
V kapitole 5.4 byl při pojednání pravděpodobnosti výskytu povodní objasněn princip výpočtu jejich dob opakování. V souvislosti s problematikou hydrotechnických staveb a jejich dimenzováním se analogicky určují i doby opakování malých vod. Využívá se k tomu většinou charakteristické hodnoty Qmin7d, která již byla výše popsána. Na rozdíl od velkých vod se však zde vypočítávají pravděpodobnosti nedostoupení. Podle těchto výpočtů je např. malou vodou s dobou opakování 100 let takový průtok, který je dosažen nebo nedostoupen průměrně jednou za 100 let. Z následující tab. 5.5-2 jsou zřejmé vypočtené hodnoty Qmin7d pro vodoměrné stanice Brandýs n. L., Praha, Drážďany a Neu Darchau.
Tab. 5.5-2:
Doby opakování extrémních minimálních průtoků Qmin7d za období pozorování 1931 - 2000
Vodom rná stanice/ Vodní tok
Doby opakování [roky] minimálních prtok 3 -1 Qmin7d [m .s ] 2
5
10
20
50
100
Brandýs n. L./ Labe
30,2
22,8
19,5
17,1
14,5
12,9
Praha-Chuchle/ Vltava
48,8
35,0
28,5
23,4
18,1
14,6
Dráž any/ Labe
121
83,2
64,7
50,9
37,6
30,0
Neu Darchau/ Labe
277
213
186
166
146
134
Obr. 5.5-2: Analýza trendu sedmidenních průtoků (Qmin7d) v období 1931 - 2000
Labe a jeho povodí - geografický, hydrologický a vodohospodářský přehled
BfG
237
kapitola 5.5.4
5.5.4
Extrémní malá voda v povodí Labe v roce 2003
V únoru 2003 celou střední Evropu ovládla setrvalá suchá povětrnostní situace, která panovala po dobu deseti měsíců. V povodí Labe byly za tohoto období srážky znatelně pod dlouhodobým průměrem, pouze v měsících září a říjnu byl průměr mírně překročen. Na obr. 5.5-3 a 5.5-4 je zobrazen průběh průtoků v suchých letech 1947, 1976 a 2003 a porovnání s dlouhodobými průměrnými hodnotami průtoků a minimálních ročních průtoků. Z průběhu průtoků je zřejmé, že v suchém období roku 2003 se vyskytly menší průtoky než v roce 1976. Pouze průtoky v roce 1947 byly po delší dobu na výrazně nižší úrovni.
Zařazení průtoků roku 2003 na Labi (obr. 5.5-5) do celkového hydrologického kontextu ukazuje tab. 5.5-3. Výrazně přitom vyniká zvláštní postavení extrémní malé vody v roce 1947, která ve všech německých povodích, s výjimkou nejvýchodnější části země, vykazuje mimořádné hodnoty dob opakování. Výskyt sucha v roce 2003 je z hlediska dob opakování průměrně zajímavý. Nápadné jsou přitom regionální zvláštnosti:
ČHMÚ
Obr. 5.5-3:
238
M. Simon
Obr. 5.5-5:
Malé průtoky na Labi v Magdeburku v srpnu 2003
ČHMÚ
Vodoměrné stanice Brandýs n. L. (Labe) a Praha (Vltava): Průběh průtoků v suchých letech 1947, 1976 a 2003
Labe a jeho povodí - geografický, hydrologický a vodohospodářský přehled
kapitola 5.5.4
Na jihu Německa byla vodnost Dunaje i přes dlouho chybějící srážky způsobena přítoky dotovanými z tání sněhové pokrývky v Alpách. K tomu se ještě vyskytly v říjnu v povodí bohatší srážky. Severozápad Německa byl na rozdíl od ostatního území Německa v průběhu léta opakovaně zasahován atlantickými výběžky nízkého tlaku. To vedlo spolu s velkoplošnými bohatými zásobami podzemních vod v povodí k méně extrémním minimálním průtokům ve Vezeře. Z výsledků v tab. 5.5-3 je opět zřetelně vidět výše popsaný vliv nalepšování minimálních průtoků nádržemi naplněnými ve velmi vodném roce 2002 v povodí horního Labe (po Drážďany). Tento vliv směrem po proudu ubývá.
Tab. 5.5-3:
Porovnání malých vod v letech 1947, 1976 a 2003 na základě pravděpodobnosti výskytu (vyjádřené dobou opakování N) charakteristické hodnoty Qmin7d
1947 1976 2003 Vodom rná stanice/ N N N Qmin7d Qmin7d Qmin7d Vodní tok [m3.s-1] (vztaženo na: [m3.s-1] (vztaženo na: [m3.s-1] (vztaženo na: 1931 - 2000) 1931 - 2000) 1931 - 2000) Dráž any/ Labe
37,6
50
98,4
3
93,7
4
Neu Darchau/ 149,0 Labe
40
186,0
10
174,0
14
Hofkirchen/ Dunaj
202,0
70
285,0
4
259,0
8
Kolín/Rýn
546,0
200
796,0
5
659,0
24
Intschede/ Vezera
72,9
25
75,7
20
99,2
4
Hohensaaten216,0 Finow/Odra
4
224,0
3
163,0
29
Labe a jeho povodí - geografický, hydrologický a vodohospodářský přehled
BfG
Obr. 5.5-4:
Vodoměrné stanice Drážďany (Labe) a Neu Darchau (Labe): Průběh průtoků v suchých letech 1947, 1976 a 2003
239
