No title

Èeský hydrometeorologický ústav

Modelové hodnocení režimu podzemních vod hlubokých zvodní Povodí Libìchovky

Praha, leden 1998

Èeský hydrometeorologický ústav Úsek hydrologie Oddìlení podzemních vod

Roèní zpráva

Modelové hodnocení režimu podzemních vod hlubokých zvodní Povodí Libìchovky

Øeditel ústavu: Námìstek pro hydrologii: Vedoucí odd. podzemních vod:

Ing. Ivan Obrusník, DrSc. Ing. Jan Kubát RNDr. Jiøí Kessl

Odpovìdný øešitel:

Ing. Radek Vlnas

Obsah Èást A str. 1. Úvod

2

2. Hydrogeologické podmínky testovaného území

4

Èást B - Hydraulický model 1. Popis hydraulického modelu

6

2. Kalibrace hydraulického modelu

8

2.1.

Hlavní zdroje dat

8

2.2

Postup øešení

9

3. Výsledky hydraulického modelu

12

3.1

Simulace stacionárního stavu

12

3.2

Simulace stacionárního stavu s odbìrem ze studní

12

3.3

Simulace tranzientního stavu

13

4. Závìr

15

5. Literatura

17

6. Seznam pøíloh

18

Pøílohy

20

ÈÁST A

1

1. Úvod Úkol byl vyvolán potøebou pravidelného vyhodnocování pozorovací sítì podzemních vod hlubších zvodní. Je vyprojektován tak, aby splòoval pùvodní zámìr s nímž byl uvedený pozorovací systém zakládán. Tyto zámìry jsou shrnuty do následujících bodù: -popis režimu podzemních vod po jednotlivých hydrogeologických strukturách -zaèlenìní podzemních vod do hydrologické bilance -sledování dlouhodobých trendù tvorby zdrojù podzemních vod -porovnání tvoøících se zdrojù podzemních vod s užíváním vod a vytvoøení podkladù pro podrobnou vodohospodáøskou bilanci -posouzení novì navrhovaných odbìrù -posouzení funkce podzemních vod v ekologickém systému Celý zámìr je vztažen zejména k pozorovací síti podzemních vod hlubších zvodní s tím, že budou využity i pozorovací objekty mìlkého obìhu a pramenù podle potøeby. Tato èást sítì, nazvaná pracovnì Preventivní indikaèní systém - PIS, zachycuje vìtšinou platformní sedimenty Èeského masivu, zejména Èeskou køídovou pánev, jihoèeské pánve a nìkteré mocnìjší kvartérní sedimenty mimo poøíèní zónu. Na Moravì dále reprezentuje terciérní sedimenty karpatské pøedhlubnì a nìkteré kvartérní pokryvné útvary, které s nimi hydraulicky souvisejí. Zkušební pozorování bylo zahájeno v roce 1991 a pravidelný provoz v roce 1992. Celá sí byla koncipována tak, aby s minimem objektù mìla co nejvìtší vypovídací schopnost o režimu podzemních vod s ohledem na tvorbu a zmìnu pøírodních zdrojù jako dynamické složky podzemních vod. Ze stejných dùvodù se již v projektu pøedpokládala denní frekvence mìøení,

2

pøi plné automatizaci a vylouèení pozorovatele jako nespolehlivého prvku systému.

Po poèáteèních problémech s pøístrojovou technikou se podaøilo zvýšit pøesnost a spolehlivost mìøení a vznikl problém vyhodnocování získaných údajù, který by co nejúplnìji vyhovìl úèelu zadání. Již v úvodních studiích PIS byl vysloven pøedpoklad, že kromì hodnocení èasového vývoje režimu vycházejícího ze statistických metod bude nezbytné posuzovat jednotlivé struktury èi jejich èásti jako celek z hlediska plošných i èasových zmìn hladin, pøírodních zdrojù a jakosti. Proto byla v roce 1989 vypracována pøedbìžná rešerše - Anýž (1989). Výsledkem bylo potvrzení názoru, že nelze èekat na vytvoøení delších èasových øad, které vyžadují statistické postupy a jako vhodné se ukázaly metody hydraulického modelování. V návaznost na rozvoj metod hydrologické bilance v ÈHMÚ a VÚV a s ohledem na výsledky Syntézy køídy r. 1988 zpracované Stavební geologií, nyní Aquatest, se jeví jako výhodné spojení hydraulických a bilanèních hydrologických modelù. Tato kombinace zaèlenìní hydraulického chování do celkové hydrologické bilance zároveò umožní kontrolu výsledkù bilanèního zpracování hydraulickými možnostmi horninového prostøedí. Vlastní postup øešení je založen na konfrontaci výsledkù hydraulického a hydrologického modelu, tj. na vzájemné kontrole zmìny zásob podzemní vody vlivem recipientu, pøípadnì odtokem nebo pøítokem podzemní vody do neomezené hydrologické struktury. Na základì porovnání výsledkù obou modelových pøístupù lze upøesnit vstupní parametry do modelù a tím dospìt k vìrohodnìjší simulaci èasového i prostorového režimu podzemních vod. Pøi øešení by využit hydraulický model AQUIFEM-N a hydrologické modely BILAN a PODBIL. Podrobný popis modelu AQUIFEM-N je prezentován v manuálu programu Townley,L.R., and Wilson,J.L.,1980: Description of and user´s manual for AQUIFEM-1 a dále Wilson,J.L., Townley,L.R., and Sa Da Costa,A.,1979: Mathematical development and verification of a finite element aquifer flow model AQUIFEM-1. Modely

3

BILAN a PODBIL byly vytvoøeny ve spolupráci VÚV a ÈHMÚ. Popis modelù je obsažen v práci Krejèová a kol. (1991, 1992).

2. Hydrogeologické podmínky testovaného území Pro první testování hydraulického modelu bylo zvoleno povodí Libìchovky, které se nachází v západní èásti èeské køídové pánve. Území bylo k testování modelu vybráno pro jeho relativnì jednoduchou hydrogeologickou strukturu. Podloží køídy je vzhledem ke køídovému komplexu považováno za izolátor. Dále jsou rozlišovány dva zvodnìlé kolektory, kolektor A v peruckokorycanském souvrství a kolektor C v jizerském souvrství. Kolektory jsou oddìleny izolátorem A/C náležícímu bìlohorskému souvrství. Kolektor A má napjatou hladinu podzemní vody. Propustnost kolektoru je prùlinovì puklinová. Kolektor není uzavøen, je napájen za hranicí vymezené oblasti. Zvodnìní kolektoru je ménì významné než zvodnìní kolektoru C. Hladina kolektoru C je volná. Propustnost kolektoru je prùlinovì puklinová. Území je výraznì tektonicky exponované. Puklinové systémy zøetelnì kopírují øíèní sí vèetnì suchých údolí. Hydraulické parametry v tìchto místech øádovì pøevyšují hodnoty hydraulických parametrù tektonicky neporušených nebo ménì porušených hornin. Kolektor je pøevážnì napájen infiltrací vody z atmosferických srážek. Protože kolektor A je napájen za hranicí vymezené oblasti a lze jej považovat za jednoznaènì oddìlený od kolektoru C, bylo rozhodnuto model testovat pouze pro kolektor C.

4

ÈÁST B

5

1. Popis hydraulického modelu Model je založen na konceptu zvodní s volnou a napjatou hladinou, v nichž hydraulickými rovnicemi popisuje v podstatì horizontální proudìní podzemní vody. K øešení hydraulických rovnic používá Galerkinovu metodu koneèných prvkù, s lineárními interpolaèními funkcemi a elementy trojúhelníkového tvaru. Øeší stacionární i tranzientní proudìní podzemní vody v nehomogenním, anizotropním nasyceném pórovitém prostøedí s volnou, napjatou a støídavì volnou a napjatou hladinou. Model zahrnuje existenci pøipojené sousední zvodnì, bodový odbìr a dotaci (úplnou i neúplnou studnu), postranní pøítok èi odbìr, infiltraci resp. evapotranspiraci, kolísání piezometrických výšek v èase v uzlech sítì se zadanou okrajovou podmínkou. Metoda koneèných prvkù má nìkolik výhod ve srovnání s metodou koneèných diferencí, jíž používá napø. model MODFLOW: - lepší popis nepravidelných hranic modelovaného území bez nutnosti používat speciální rovnice - snadnìji zachází s nehomogenitou a anizotropií - snadnost použití nepravidelné modelové sítì k popisu rùzných úrovní prostorové variability v dílèích regionech - k reprezentaci zvodnì se stejnou mírou pøesnosti za souèasného zkrácení výpoètu staèí menší poèet uzlù modelové sítì. Základní diferenciální rovnice dvourozmìrného proudìní podzemní vody v nehomogenním, anizotropním nasyceném horninovém prostøedí s pøetokem je (Bear, 1972, 1979):

kde

6

koeficient storativity [-] piezometrická tlaková výška [L] transmisivita ve smìru osy x [L2.T-1] transmisivita ve smìru osy y [L2.T-1] vertikální pøítok z bodového nebo liniového zdroje, resp. odbìru (tj. studna, zavlažování nebo výpar), [L.T-1] vertikální permeabilita èásteènì propustné zvodnì nad, resp. pod modelovanou zvodní, [L.T-1] mocnost èásteènì propustné zvodnì nad, resp. pod modelovanou zvodní [L] x,y souøadnice v kartézském systému [L] piezometrická výška v sousední pøipojené zvodni [L] t

èas [T]. Piezometrická výška je stanovena v uzlových bodech, v nichž je

pøedepsána okrajová podmínka 1. typu a poèítána ve všech ostatních uzlech za pøedpokladu aproximace. Z aplikace Galerkinovy metody koneèných prvkù pro piezometrickou výšku pak vyplývá maticová rovnice. Pøi øešení proudìní podzemní vody podle výše uvedené rovnice se zpravidla uvažují tøi typy okrajových podmínek. Okrajová podmínka 1. typu udává úroveò piezometrické výšky a používá se k popisu vìtších vodních

7

ploch, øek a menších tokù, jež plnì komunikují se zvodní. Okrajová podmínka 2. typu pøedepisuje pøetok pøes hranici zvodnì. Používá se

k zadání boèního pøítoku a stanovení nepropustné hranice. Okrajová podmínka 3. typu definuje vztah mezi piezometrickou výškou vnì modelované zvodnì a pøetokem pøes hranici. Používá se k simulaci vodních ploch a tokù oddìlených od zvodnìlého prostøedí èásteènì propustnou vrstvou.

2. Kalibrace hydraulického modelu Kalibrace modelu spoèívá ve stanovení hydraulických a fyzikálních parametrù prostøedí tj. hydraulických vodivostí, storativity nebo pórovitosti, popøípadì vertikálního pøetoku. Tyto parametry jsou stanoveny inverzním zpùsobem, to znamená optimalizací parametrù tak, aby výsledky simulaèního modelu tj. mapa piezometrických výšek, vodní bilance atd. odpovídaly referenèním hodnotám. Hodnoty parametrù se dále musí pohybovat v rozmezí experimentálnì stanovených dat.

2.1. Hlavní zdroje dat Základním zdrojem dat pro kalibraci modelu byly výzkumné zprávy Stavební Geologie n.p. Hydrogeologická syntéza èeské køídové pánve, výsledky 1.fáze (1981) a Hydrogeologická syntéza èeské køídové pánve , bilanèní celek 1 (1987). Ve zprávì jsou pøehlednì zpracovány hydrogeologické podmínky zájmové oblasti. Z této zprávy jsme pøevzali mapu báze kolektoru C a orientaèní hodnoty transmisivit stanovených vyhodnocením èerpacích zkoušek. Protože mapa hydroizohyps prezentovaná v práci pøedstavuje tzv. dlouhodobou situaci, byla v srpnu 1993 v pøístupných vrtech provedena nová zamìøení hladin podzemní vody. Novì zamìøené hodnoty a hodnoty užité pro vykreslení hydroizohyps se od sebe výraznì neodlišují vyjma oblasti jímání podzemních vod ve støední èásti Obrtky. Deprese však

8

nezasahuje do modelovaného území. Vzhledem ke kolísání hladin v území (1 - 2 m), hustotì hydroizohyps a k možnostem modelu jsou zjištìné rozdíly

zanedbatelné. Hladiny v oblasti se jeví dlouhodobì stabilní. Vykreslené hydroizohypsy mohou být považovány za referenèní pøi kalibraci modelu za stacionárního stavu. Dalším zdrojem dat byla databanka ÈHMÚ: 1. prùtoky v profilu Želízy (1966 - 1990) 2. nadmoøské výšky hladin podzemní vody Chudolazy VP8002 (1968 - 1990) Tachov VP8422 (1968 - 1990) Hvìzda VP8425 (1968 - 1986) Dotace podzemních vod infiltrací ze srážek a základní odtok z povodí byly vyhodnoceny hydrologickým modelem BILAN (ing. Koláøová). Výsledky tohoto modelu jsou považovány za referenèní. Dále byly vyhodnoceny základní odtoky metodou Kliner-Knìžek a metodou výtokových èar. Vzhledem k tomu, že se vyèíslené hodnoty podstatnì odlišují od výsledku modelu BILAN, nebyly brány v úvahu. Pro pøedstavu drenážní funkce Libìchovky byly dále v øíjnu 1993 provedeny hydrometrická mìøení v profilech Zakšín 1, Deštná, Zakšín 2, Chudolazy , Želízy a Libìchov.

2.2. Postup øešení Hranice oblasti byla zvolena tak, aby nedocházelo k dotaci vody ze sousedních území (prùtok=konst.=0). Èást hranice je jednoznaènì urèena øekou Labe (konstantní tlaková podmínka). Oblast zahrnuje celé povodí Libìchovky a èást horní Obrtky. Na toto území byla položena nepravidelná trojúhelníková sí o 619 elementech a 346 uzlech (pøíl. 11). Bylo rozhodnuto úlohu modelovat jako jednovrstevný profil.

9

Pøed zadáním geometrie proudového pole, (nadmoøské výšky nepropustné báze, smìry pøedpokládaných zlomù, polohy øek, polohy

pozorovaných profilù a vrtù, mapy hydroizohyps a hranice modelové oblasti, pøíl. 7-10), byly mapové podklady zdigitalizovány a v programu UNIGRAPH upraveny pro využití v preprocesoru PREAQ. Program PREAQ umožòuje vkreslení zdigitalizovaných podkladù do vygenerované sítì a tím podstatnì usnadòuje zadávání hodnot do jednotlivých uzlù, popø. elementù sítì. Kromì toho výsledky modelu tj. mapu hydroizohyps, mapu trajektorií èástic a mapu pomìrných velikostí toku lze rovnìž ve vektorové formì snadno konfrontovat s mapovými podklady a užitím napø. programu SURFER i vhodnou formou prezentovat. Klíèovým bodem pøi kalibraci modelu je hydrologická bilance území. Území je hydrologicky uzavøené. Na dotaci podzemních vod ze sousedních území se jen velmi malou èástí podílí Obrtka, která jak vyplývá z pøedchozích prùzkumù v této oblasti infiltruje do údolí Zakšínského potoka. Èást Obrtky zahrnutá do modelovaného území je simulována využitím okrajové podmínky 3. typu jako tok s konstantním prùtokem v daných èasových krocích. Podzemní vody jsou dotovány pøedevším infiltrací srážkové vody. Voda je z oblasti odvádìna Libìchovkou a èásteènì drénována Labem. Libìchovka je simulována rovnìž prostøednictvím okrajové podmínky 3. typu. V uzlech procházejících linií Labe, jež tvoøí èást hranice oblasti, je zadána okrajová podmínka 1. typu, tzn. jedná se o uzly s konstantní úrovní hladiny podzemní vody. Parametry toku byly odhadnuty na základì hydrometrických mìøení (tab. 1) a optimalizovaných vlastností zvodnì. Malým dílem je voda z oblasti odvádìna èerpáním. Tyto bodové propady (poblíž Libìchova a v poslední dobì v údolí Zakšínského potoka) nejsou do modelu zahrnuty, protože se pøes veškerou snahu nepodaøilo získat potøebná data. Byl proveden pouze orientaèní výpoèet pro stacionární režim s pravdìpodobnými hodnotami odbìrù (Libìchov 47 l/s, Zakšín 30 l/s). Tento výsledek nelze srovnávat se souèasnou situací, protože dìj, který v okolí Zakšínského potoka probíhá, je zatím velmi dynamický.

10

Model byl nejdøíve kalibrován pro stacionární podmínky proudìní. Kalibrace byla provedena nìkolikrát podle rùzných bilanèních výsledkù.

K dispozici byly údaje o infiltraci srážkové vody uvedené v obou zprávách úkolu Hydrogeologické syntézy èeské køídové pánve (1981), (1987), které se však od sebe výraznì lišily. Dále byla posuzována možnost kalibrovat model na prùmìrný základní odtok v profilu Želízy. Pro výpoèet základního odtoku byla využita metoda Klinera a Knìžka a metoda výtokových èar. Další výsledky poskytl bilanèní model BILAN. Všechny tyto údaje jsou velmi nesourodé. Bilanèní model BILAN však poskytuje nejucelenìjší soubor dat, tj. základní mìsíèní odtoky a mìsíèní hodnoty infiltrace, které lze následnì užít pøi simulaci tranzientního režimu proudìní. Proto jsou údaje vyèíslené modelem BILAN brány za smìrodatné. Stejnì jako v práci [3] byla infiltrace vyèíslená modelem BILAN pøepoètena koeficientem 1.067, aby bylo možné srovnání výsledkù modelù MODFLOW a AQUIFEM-N. Infiltrace na území je tedy 86.12 mm/rok. Oblasti výskytu sprašového pokryvu nejsou do øešení zahrnuty vzhledem k nestabilitì modelu bìhem kalibrace. Ta je zpùsobena prudkým spádem nepropustné báze v úseku Panská Ves-Chudolazy. Výsledné hodnoty horizontálních hydraulických vodivostí jsou prezentovány v pøíl. 12. Dále byla provedena simulace proudìní pøi tranzientních podmínkách proudìní. Poèáteèní stav hladin podzemních vod byl zadán jako výsledný stav hladin pøi simulaci stacionárního stavu. Výpoèet byl proveden pro období listopad 1965 až øíjen 1990. Vzhledem k tomu, že prùtoky v profilu Želízy (tzn. i dotace vody infiltrací z atmosferických srážek) v letech 19661972 se jeví jako relativnì stabilní, je chyba daná rozdílem neznámých hladin na poèátku roku 1966 a uvažovaných poèáteèních hladin pøi výpoètu zanedbatelná. Prùmìrné mìsíèní infiltrace (pøíl. 2) vyhodnocené modelem BILAN byly upraveny v pomìru I/i=1.067. Pórovitost byla zadána na celém území konstantní rovna 0.1.

11

3. Výsledky hydraulického modelu 3.1. Simulace stacionárního stavu V pøíl. 13. je zobrazena konfrontace výsledného stavu hladin pøi kalibrování modelu s mapou hydroizohyps (Nakládal, 1987). Vyjma okrajových èástí, kde jsou simulované hladiny podzemní vody ovlivnìny ne zcela pøesnì zadanou hranicí, hydroizohypsy vykazují pomìrnì dobrou shodu. Pøíl. 3 udává výsledky vodní bilance. Zájmové území bylo rozdìleno na tøi celky podle toku do nìhož infiltrovaná voda odtéká, celek Libìchovka konèí v profilu Želízy. Horní èást pøílohy obsahuje výpis elementù pro jednotlivé oblasti, dolní èást pak vlastní bilanèní velièiny v m3.s-1. Ve sloupci Zone je èíslo oblasti, v Elements množství infiltrace (okrajová podmínka), v 1.Type množství vody infiltrované pøes hranici se zadanou konstantní výškou hladiny podzemní vody (linie Labe), v 3.Type množství vody infiltrované (Inflow), resp. drénované (Outflow) tokem, v Total pak celková vodní bilance pro daný bilanèní celek. Pøi stacionárním stavu tedy Libìchovka odvádí 386 l.s-1, což je vlastnì hodnota základního odtoku, mìøení v pøíl. 1 z období nižších vodních stavù udává srovnatelný prùtok v profilu Želízy 331 l.s-1. Libìchovka dotuje strukturu 8,5 l.s-1. Z Obrtky infiltruje 10 l.s-1, døívìjší odhady hovoøí o pøibližnì 20 l.s-1. Pøíl. 14-mapa trajektorií èástic a pøíl. 15-mapa pomìrných velikostí toku dokreslují podmínky proudìní v této oblasti.

3.2. Simulace stacionárního stavu s odbìrem ze studní V další fázi práce byl testován vliv pravdìpodobných odbìrù za

12

stacionárních podmínek proudìní. Odbìr 47 l/s u Libìchova byl vybrán z údajù o odbìrech uvedených ve zprávì Herèík a kol. (1987).

Odbìr 30 l/s v údolí Zakšínského potoka byl stanoven jako maximální možný. Tento maximální odbìr by bylo možné pøesnìji specifikovat na základì doplòujících terénních mìøení a místního dokalibrování modelu. Z mapy hydroizohyps (pøíl. 16)a z mapy trajektorií èástic (pøíl. 17) je zøejmé, že zatímco odbìr v horní èásti povodí se projevil velmi progresivnì, odbìr poblíž uzávìrového profilu se díky vysokým pøítokùm vody a nìkolikanásobným hodnotám transmisivit neprojevil.

3.3. Simulace tranzientního stavu Hodnotit chování modelu za tranzientních podmínek proudìní je možné, jsou-li k dispozici dlouhodobá pozorování stavù hladin podzemní vody. V povodí Libìchovky byly v databance ÈHMÚ k dispozici pouze 3 objekty (pøíl. 11). Vrt VP 8202 Chudolazy se jako jediný nachází uvnitø oblasti. V pøíloze 27 jsou porovnávány prùbìhy hladin pozorovaných a simulovaných. Z grafu je zøejmé, že pøestože oscilace obou prùbìhù je jiná, trendy si odpovídají. Rozdílná oscilace vyplývá pøedevším ze zpùsobu zadání infiltrace srážkové vody, tj. z nárazové dotace podzemní vody. Kolísání hladiny v uzlu je jednoznaènì urèeno mìsíèní infiltrací. V grafu jsou rovnìž zøetelná èetná ovlivnìní pozorování. Vrt VP 8422 Tachov se nachází na hranici oblasti a je proto pro posuzování modelových výpoètù ménì vhodný. Trendy obou prùbìhù jsou stejné vyjma let 1968 až 1971. Data zde vykazují vliv antropogenního ovlivnìní, v èásti tohoto období došlo k pøerušení kontinuity pozorování (pøíl. 28). Trend pozorovaného prùbìhu je lehce pozvolnìjší než trend simulovaného prùbìhu, což je pravdìpodobnì zpùsobeno nižšími modelovými hodnotami transmisivit v oblasti smìrem k recipientu. Vrt VP 8425 Hvìzda se nachází již za hranicí modelové oblasti. Proto je v pøíl. 29 uveden simulovaný prùbìh hladiny podzemní vody nejbližšího hranièního uzlu v síti. V tomto pøípadì je trend pozorovaného prùbìhu výraznì pozvolnìjší než trend simulovaného prùbìhu. Je však

13

tøeba brát v úvahu, že prùbìh hladiny v pozorovaném vrtu reprezentuje odlišnou zvodeò s autonomním režimem podzemní vody.

Rozkolísanost simulovaných hladin podzemní vody v období 19661990 je 2 až 6 m. Minimální hladiny byly zaznamenány v záøí 1976 (pøíl. 18). Maximální hladiny byly dosaženy v dubnu 1984 (pøíl. 19). Srovnání minimálních a maximálních hladin je prezentováno v pøíl. 20. Byly zpracovány pøíèné øezy zvodní v nìkolika profilech (pøíl. 22-26). Pro oba extrémní stavy jsou v pøíl. 4 a 5 uvedeny vodní bilance. Pøi minimálním stavu hladin se množství vody infiltrované z Libìchovky zvýšilo oproti stacionárnímu stavu z 8,5 l.s-1 na 11,5 l.s-1, množsví vody drénované podle oèekávání kleslo z 386 l.s-1 na 303,5 l.s-1. Mìøené prùtoky v Želízech jsou ve stejné dobì 320-380 l.s-1. Pøi maximálním stavu hladin Libìchovka odvádí 560 l.s-1 a svoje okolí dotuje 7 l.s-1. Prùtoky se v tomto období pohybují v rozmezí 700-900 l.s-1.

14

4. Závìr Ve spolupráci s firmou 3G Geotechnika byly odstranìny nìkteré závady, které se v prùbìhu práce vyskytly v pre- a postprocesorech. Pøi pøípravì dat pro testování modelu se ukázalo, že databanka ÈHMÚ neposkytuje data v dostateèném rozsahu a kvalita dat je nevyrovnaná. Vrt VP 8202 Chudolazy se nachází pouze nìkolik desítek metrù od koryta Libìchovky. Na kolísání hladiny ve vrtu se projevuje hydraulická spojitost s vodním tokem. Vrty VP 8422 Tachov a VP 8425 Hvìzda se nalézají v blízkosti rozvodnice, resp. za rozvodnicí oblasti. Poloha rozvodnice je dále ovlivnìna stavem hladin v sousedních strukturách. Na prùbìhu hladin v tìchto vrtech se tedy projevuje také charakter tìchto struktur. Pozorovací vrty VP 8205 Zimoø a VP 8213 Dobøeò jsou pro potøeby modelu umístìny lépe (pøíl. 31), uvnitø zájmového území, kde úrovnì hladin skuteènì charakterizují kolektor. Sledují se však až od roku 1995, resp. 1996, vrt VP 8205 Zimoø má též krátkou øadu pozorování v letech 1969-1974 (pøíl. 30). Po získání alespoò pìtiletých øad úrovní hladin podzemní vody v tìchto objektech bude možné objektivnìji hodnotit vlastnosti modelu. Výhodnou polohu má rovnìž vrt oznaèený v pøíl. 31 V1, který ale nepatøí do pozorovací sítì Hydrometeorologického ústavu. Simulovaná hladina podzemní vody zøetelnì reaguje na zadávané hodnoty infiltrace (pøíl. 27). Chceme-li hodnotit chování modelu tranzientního proudìní, je tedy tøeba vìnovat zvýšenou pozornost výsledkùm bilanèního modelu, popø. rozvíjet další metodiky k získávání relevantních hodnot infiltrace. Po porovnání výstupù modelu s mapou izolinií (Nakládal, 1987), mìøenými prùtoky a hladinami ve vrtech je zøejmé, že bylo dosaženo významné shody hydraulického modelu se skuteèností.

15

V souèasné dobì je rozpracována verze modelu proudìní podzemní vody v povodí Libìchovky na síti koneèných prvkù s 1533 uzly. Vzhledem

k menší ploše dílèích elementù sítì bude možné zahrnout oblasti s výskytem spraší, což zpùsobí zmìny v prùbìhu infiltrace a povede k pøiblížení k pøirozeným procesùm v povodí. Rovnìž bude umožnìna jemnìjší kalibrace modelu a plynulejší prùbìh izolinií.

16

5. Literatura [1] Herèík, F. a kol., 1981. Hydrogeologická syntéza èeské køídové pánve. [výsledky 1. fáze] Stavební Geologie. [2] Herèík, F. a kol., 1987. Hydrogeologická syntéza èeské køídové pánve. [závìreèná zpráva] Stavební Geologie. [3] Rösslerová, R., Koláøová, S., Sedlmayer, J., 1993. Modelové hodnocení režimu podzemních vod. [roèní zpráva] ÈHMÚ Praha, 71 pp. [4] Rösslerová, R., Polák, M., 1994. Modelové hodnocení režimu podzemních vod. [etapová zpráva, èást 1], ÈHMÚ Praha, 90 pp. [5] Wilson, J.L., Townley, L.R., Sa da Costa, A., 1979. Mathematical development and verification of a finite element aquifer flow model AQUIFEM-1. [technical report No.248], M.I.T., Cambridge, Massachusetts, U.S.A., 114 pp. [6] Townley, L.R.,1990. AQUIFEM-N. A multi-layered finite element flow model. User’s manual and description. CSIRO Division of Water Resources, Perth, Western Australia. [7] Townley, L.R., Wilson, J.L., 1980. Description of and user’s manual for a finite elementaquifer flow model AQUIFEM-N. [report No. 252], M.I.T., Cambridge, Massachusetts, U.S.A., 265 pp.

17

6. Seznam pøíloh 1. Mìøené prùtoky ve vybraných profilech 2. Tabulka vstupních hodnot infiltrace 3. Vodní bilance-stacionární stav 4. Vodní bilance-tranzientní proudìní (min. stav hladin podzemní vody-záøí 1976-106. krok simulace)4. 5. Vodní bilance-tranzientní proudìní (max. stav hladin podzemní vody-duben 1984-197. krok simulace) 6. Hranice zájmového území v mapì 1:20006. Hranice zájmového území v mapì 1:2000 7. Mapa izolinií báze (Nakládal, 1987) 8. Mapa izolinií pøedpokládaného prùbìhu hladin podzemní vody (Nakládal, 1987) 9. Pùvodní a novì zamìøené hladiny podzemní vody ve vybraných objektech 10. Hydrometrické profily 11. Modelová sí a poloha srovnávacích vrtù s dlouhodobým pozorováním 12. Rozdìlení horizontálních hydraulických vodivostí (m/s) na ploše 13. Mapa izolinií kalibrovaného prùbìhu hladin podzemní vody 14. Mapa trajektorií èástic-stacionární stav 15. Mapa pomìrných velikostí toku elementy sítì-stacionární stav 16. Mapa pøedpokládaného (Nakládal, 1987) a kalibrovaného prùbìhu hladin podzemní vody pøi odbìru-Libìchov 47 l/s, Zakšín 30l/s 17. Mapa trajektorií èástic-stacionární stav s odbìry v Libìchovì a Zakšínì 18. Mapa izolinií prùbìhu hladin podzemní vody (min. stav hladin podzemní vody-záøí 1976-106. krok simulace) 19. Mapa izolinií prùbìhu hladin podzemní vody

18

(max. stav hladin podzemní vody-duben 1984-197. krok simulace)

20. Porovnání prùbìhu hladin podzemní vody pøi min. a max. stavu hladin 21. Poloha pøíèných profilù 22. Profil è.1-prùbìh hladin podzemní vody 23. Profil è.1a-prùbìh hladin podzemní vody 24. Profil è.2-prùbìh hladin podzemní vody 25. Profil è.3-prùbìh hladin podzemní vody 26. Profil è.4-prùbìh hladin podzemní vody 27. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8202-Chudolazy 28. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8422-Tachov 29. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8425-Hvìzda 30. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8205-Zimoø 31. Poloha vrtù vhodných k hodnocení chování hydraulického modelu

19

PØÍLOHY

18

1. Mìøené prùtoky ve vybraných profilech

datum:

13.10.1993

Zakšínský potok

Zakšín 1

60 l/s

Libìchovka

Deštná

201 l/s

Zakšín 2

262 l/s

Chudolazy

269 l/s

Želízy

331 l/s

Libìchov

420 l/s

3. Vodní bilance-stacionární stav

Bilanèní oblast 1-Libìchovka ————————————————————————————————————— 7 8 9 10 11 12 13 14 15 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 72 73 74 75 76 77 78 79 80 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 104 105 106 107 108 109 114 115 116 119 122 123 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 181 194 195 196 197 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 326 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 346 —————————————————————————————————————

Bilanèní oblast 2-Obrtka ————————————————————————————————————— 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 81 82 103 110 111 112 113 117 118 120 121 124 323 324 325 327 344 345 —————————————————————————————————————

Bilanèní oblast 3-Labe ————————————————————————————————————— 1 2 3 4 5 6 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 83 84 85 86 87 102 180 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 198 228 ————————————————————————————————————— ———————————————————————————————————————————————— Time Zone step

Source/Sink nodes

elements

Boundary 1. type

2. type

Total 3. type

————————————————————————————————————————————————

0 1 Inflow 0.00000000E0 4.1738500E-1 0.00000000E0 0.00000000E0 8.5265819E-3 4.2591158E-1 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 -3.862106E-1 -3.862106E-1

———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 4.1738500E-1 0.00000000E0 0.00000000E0 -3.776840E-1 3.9701030E-2

0 2Inflow 0.00000000E0 2.6109569E-2 0.00000000E0 0.00000000E0 1.0373031E-2 3.6482600E-2 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 ———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 2.6109569E-2 0.00000000E0 0.00000000E0 1.0373031E-2 3.6482600E-2

0 3 Inflow

0.00000000E0 5.4410445E-2 0.00000000E0 0.00000000E0 1.2449485E-2 6.6859930E-2

Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 -3.349951E-2 0.00000000E0 -9.370977E-2 -1.272093E-1 ———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 5.4410445E-2 -3.349951E-2 0.00000000E0 -8.126029E-2 -6.034936E-2

4. Vodní bilance-tranzientní proudìní (min. stav hladin podzemní vody-záøí 1976-106. krok simulace)

Bilanèní oblast 1-Libìchovka ————————————————————————————————————— 7 8 9 10 11 12 13 14 15 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 72 73 74 75 76 77 78 79 80 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 104 105 106 107 108 109 114 115 116 119 122 123 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 181 194 195 196 197 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 326 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 346 —————————————————————————————————————

Bilanèní oblast 2-Obrtka ————————————————————————————————————— 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 81 82 103 110 111 112 113 117 118 120 121 124 323 324 325 327 344 345 —————————————————————————————————————

Bilanèní oblast 3-Labe ————————————————————————————————————— 1 2 3 4 5 6 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 83 84 85 86 87 102 180 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 198 228 ————————————————————————————————————— ———————————————————————————————————————————————— Time Zone step

Source/Sink nodes

elements

Boundary 1. type

2. type

Total 3. type

————————————————————————————————————————————————

106 1 Inflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 1.1690903E-2 1.1690903E-2 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 -3.035182E-1 -3.035182E-1

———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 -2.918273E-1 -2.918273E-1 ——————

106 2Inflow 0.00000000E00.00000000E00.00000000E00.00000000E01.0373031E-2 1.0373031E-2 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 ———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 1.0373031E-2 1.0373031E-2 ——————

106 3Inflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 1.2449485E-2 1.2449485E-2 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 -2.917485E-2 0.00000000E0 -8.641072E-2 -1.155856E-1 ———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 0.00000000E0 -2.917485E-2 0.00000000E0 -7.396124E-2 -1.031361E-1

5. Vodní bilance-tranzientní proudìní (max. stav hladin podzemní vody-duben 1984-197. krok simulace)

Bilanèní oblast 1-Libìchovka ————————————————————————————————————— 7 8 9 10 11 12 13 14 15 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 72 73 74 75 76 77 78 79 80 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 104 105 106 107 108 109 114 115 116 119 122 123 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 181 194 195 196 197 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 326 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 346 —————————————————————————————————————

Bilanèní oblast 2-Obrtka ————————————————————————————————————— 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 81 82 103 110 111 112 113 117 118 120 121 124 323 324 325 327 344 345 —————————————————————————————————————

Bilanèní oblast 3-Labe ————————————————————————————————————— 1 2 3 4 5 6 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 83 84 85 86 87 102 180 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 198 228 ————————————————————————————————————— ———————————————————————————————————————————————— Time Zone step

Source/Sink nodes

elements

Boundary 1. type

2. type

Total 3. type

————————————————————————————————————————————————

197 1 Inflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 7.1809416E-3 7.1809416E-3 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 -5.606079E-1 -5.606079E-1

———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 -5.534269E-1 -5.534269E-1 ——————

197 2Inflow 0.00000000E00.00000000E00.00000000E00.00000000E01.0373031E-21.0373031E-2 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 ———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 1.0373031E-2 1.0373031E-2 ——————

197 3 Inflow 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 0.00000000E0 1.2449485E-2 1.2449485E-2 Outflow 0.00000000E0 0.00000000E0 -4.199441E-2 0.00000000E0 -1.135075E-1 -1.555019E-1 ———————————————————————————————————————————————— Subtotal 0.00000000E0 0.00000000E0 -4.199441E-2 0.00000000E0 -1.010580E-1 -1.430524E-1

6. Hranice zájmového území v mapì 1:2000

7. Mapa izolinií báze (Nakládal, 1987)

8. Mapa izolinií pøedpokládaného prùbìhu hladin podzemní vody (Nakládal, 1987)

9. Pùvodní a novì zamìøené hladiny podzemní vody ve vybraných objektech

10. Hydrometrické profily

11. Modelová sí a poloha srovnávacích vrtù s dlouhodobým pozorováním

12. Rozdìlení horizontálních hydraulických vodivostí (m/s) na ploše

13. Mapa izolinií kalibrovaného prùbìhu hladin podzemní vody

14. Mapa trajektorií èástic-stacionární stav

15. Mapa pomìrných velikostí toku elementy sítìstacionární stav

16. Mapa pøedpokládaného (Nakládal, 1987) a kalibrovaného prùbìhu hladin podzemní vody pøi odbìruLibìchov 47 l/s, Zakšín 30l/s

17. Mapa trajektorií èástic-stacionární stav s odbìry v Libìchovì a Zakšínì

18. Mapa izolinií prùbìhu hladin podzemní vody (min. stav hladin podzemní vody-záøí 1976-106. krok simulace)

19. Mapa izolinií prùbìhu hladin podzemní vody (max. stav hladin podzemní vody-duben 1984-197. krok simulace)

20. Porovnání prùbìhu hladin podzemní vody pøi min. a max. stavu hladin

21. Poloha pøíèných profilù

22. Profil è.1-prùbìh hladin podzemní vody

23. Profil è.1a-prùbìh hladin podzemní vody

24. Profil è.2-prùbìh hladin podzemní vody

25. Profil è.3-prùbìh hladin podzemní vody

26. Profil è.4-prùbìh hladin podzemní vody

27. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8202-Chudolazy

28. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8422-Tachov

29. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8425-Hvìzda

30. Kolísání simulovaných a mìøených úrovní hladiny ve vrtu VP 8205-Zimoø

31. Poloha vrtù vhodných k hodnocení chování hydraulického modelu