VÝZKUMNÝ ÚSTAV VODOHOSPODÁŘSKÝ T. G. MASARYKA, VEŘEJNÁ VÝZKUMNÁ INSTITUCE
Odbor hydrauliky, hydrologie a hydrogeologie
hydrauliky, hydrologie a hydrogeologie Odbor se zabývá odborným řešením úloh z oblasti hydrologie a hydrauliky povrchových a podzemních vod. Je zaměřen na otázky kvantifikace a ochrany vodních zdrojů, na studium oběhu vod i pohybu vody v přírodním i umělém prostředí, dále na rozvoj a aplikaci metod měření a sledování parametrů pohybu vody v tocích, nádržích a horninovém prostředí i na problematiku hydroekologie. Odbor provádí znaleckou a posudkovou činnost a podílí se na řadě národních i mezinárodních projektů. Organizačně je činnost odboru zajišťována v rámci jednotlivých oddělení:
Oddělení hydrologie
Oddělení hydrauliky
sledování oběhu povrchových a podzemních vod, včetně hodnocení dlouhodobého vývoje a vlivu antropogenních změn i vlivu globální změny klimatu na hydrologický režim a vodní zdroje, Legenda zkoumání extrémních hydrologických jevů (povodně a období sucha), vodní toky hranice po povodí Vltavy hydrometrická měření, vodoměrná pozorování a zpracování hranice ČR Procentuální snížení odtoku o hydrologických podkladů pro obnovu vodních složek krajiny na vodoměrné stanici pod 10 30–40 10–20 40–50 porušené antropogenní činností, 20–30 nad 50 spolupráce na projektech rekultivace a revitalizace vodních toků Plošné zatížení odtoku v povodí Vltavy podle klimatického klimat scénáře HIRHAM a emisního scénáře A2 v referenčním i krajiny a na projektech směřujících ke zlepšení kvality vody období 2070–2100 ve vodních tocích.
hydraulický výzkum vodních toků i objektů na tocích, sledování a modelování transportu polutantů plaveninami a resuspendovanými sedimenty, studie pro stanovení minimálních ekologických průtoků na tocích, výzkum ledových jevů a vlivu teplotního režimu vodních toků a nádrží na kvalitu vody, modelový výzkum objektů i říčních tratí v rámci hydraulické a aerodynamické laboratoře.
Hydraulický model vodního díla Děčín umístěný ve velké hale VÚV T.G.M., v.v.i.
Oddělení ochrany podzemních vod
OBLAST POVODÍ HORNÍHO A STŘEDNÍHO LABE
Vysvětlivky
řešení otázek bilance množství a jakosti podzemních vod, vývoj metodik a nástrojů pro hodnocení rizika nedosažení dobrého stavu podzemních vod a návrhy koncepčních nástrojů pro ochranu podzemních vod, identifikace a hodnocení plošného znečištění a ohrožení podzemních vod acidifikací a pesticidy, návrh revizí zranitelných oblastí, vývoj metodik na hodnocení interakce povrchových a podzemních Plány oblastí povodí – celkové vyhodnocení vod a hodnocení vlivů podzemní vody na terestrické ekosystémy. chemického stavu útvarů podzemních vod
Hranice ČR Hranice oblasti povodí podzrmních vod
Útvary svrchní vrstvy
Potenciálně nevyhovující Nevyhovující
Útvary základní vrstvy Vyhovující Potenciálně nevyhovující Nevyhovující
Útvary bazálního křídového kolektoru Potenciálně nevyhovující Významný stoupající trend
Oddělení hydrogeologie a ekologických zátěží
expertní činnost v širší oblasti aplikované hydrogeologie, metody identifikace, průzkumu, sanace a monitoringu ekologických zátěží, včetně hodnocení starých ekologických zátěží a ekologických rizik, odborná gesce nad problematikou vzorkování podzemních vod a půdního vzduchu.
Česká kalibrační stanice vodoměrných vrtulí Součástí odboru je kalibrační stanice (pracoviště akreditované ČIA, o.p.s.), kde probíhá kalibrace měřidel průtoku vody o volné hladině.
Pohled do tárovacího žlabu české kalibrační stanice vodoměrných vrtulí
Nejvýznamnější projekty řešené v odboru DOPADY KLIMATICKÉ ZMĚNY NA HYDROLOGICKÝ REŽIM A VODNÍ ZDROJE, NÁVRHY ADAPTAČNÍCH OPATŘENÍ V rámci řešení několika projektů se provádí analýza trendů základních meteorologických prvků a prvků hydrologické bilance se zaměřením na identifikaci povodí s největšími dopady na vodní zdroje. Zejména jde o vyhodnocení průměrných a minimálních průtoků, výskyt období hydrologického sucha, dopad klimatických změn na kvalitu vody v tocích a vyhodnocení vazeb mezi teplotou vody a teplotou vzduchu. Rovněž probíhá posouzení zdrojů vody vzhledem k současným požadavkům na jejich využití v podmínkách nezměněného klimatu a dále využití vodních zdrojů na úrovni dlouhodobého výhledu (po roce 2050) v podmínkách klimatických změn. Připravují se též vodohospodářské studie řešení vodohospodářských soustav (ve spolupráci s oddělením HEIS VÚV). K nejvýznamnějším dílčím projektům z oblasti výzkumu dopadu klimatických změn na hydrologický režim a vodní zdroje patří výhledové studie potřeb a zdrojů v Karlovarském kraji, v povodí dolní Ohře a v povodí Moravy, hydrologická studie Blšanky a Liboce, vodohospodářská studie Jihlavy II, pilotní studie dopadu klimatické změny na zdroje podzemní vody v Českobudějovické pánvi a výzkum vztahů mezi teplotou vody a teplotou vzduchu a predikce jejich vývoje během klimatické změny.
Změna průměrné teploty vzduchu v měsíci únoru podle modelování regionálního klimatického modelu HIRHAM a imisního scénáře A2 pro referenční období 2070–2100
Průběh teplot vzduchu (červeně), výšek srážek (modře) a výšek odtoku (černě) na povodí Labe po Děčín transformovaných na směrodatné proměnné, desetileté klouzavé průměry z období 1890–2004
ČASOVÁ A PLOŠNÁ VARIABILITA HYDROLOGICKÉHO SUCHA V PODMÍNKÁCH KLIMATICKÉ ZMĚNY NA ÚZEMÍ ČR Tento projekt se zaměřuje na metodické vymezení hydrologického sucha, zkoumá příčiny jeho vzniku, modeluje vzájemné vztahy mezi srážkami, relativní vlhkostí vzduchu, výparem, zásobou vody ve sněhové pokrývce, zásobami podzemní vody a průtoky. Vodoměrná stanice Holedeč na Blšance, 11. července 2007 (foto Povodí Ohře, s. p.)
VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM Oddělení hydrologie se dlouhodobě zabývá vývojem modelu hydrologické bilance BILAN, který pracuje s měsíčními nebo s denními daty. V současnosti je kladen důraz na kalibraci a ověřování modelu v denním kroku a vývoj modifikace modelu BILAN zaměřený na dokonalejší vystižení vztahů mezi celkovým odtokem z povodí a odtokem podzemní vody. Probíhá studie citlivosti změn teploty vzduchu, změn srážek a změn relativní vlhkosti Ukázka modelování odtoku modelu BILAN vzduchu na odhady budoucího vývoje průtoků a dotace zásob podzemní vody. HYDRAULICKÝ VÝZKUM VODNÍHO DÍLA DĚČÍN NA DOLNÍM LABI Probíhal v letech 2002 až 2007 a byl prováděn na hydraulickém modelu v měřítku 1 : 70, umístěném ve velké hale hydraulické laboratoře, za současného využití 1D, 2D a 3D matematických modelů. Na hydraulickém modelu s pevným dnem bylo optimalizováno dispoziční řešení plavebního stupně a navrženy úpravy dělicích zdí rejd plavební komory. Na modelu s pohyblivým dnem byly ověřeny podmínky pro plynulé převádění povodní a navrženy potřebné konstrukční úpravy všech objektů a jejich opevnění, především vtokové a výtokové části vodní elektrárny. Podrobně byly prozkoumány varianty stavebních etap a navržen optimální postup výstavby. Podstatnou součástí výzkumu na obou modelech byly rozsáhlé nautické experimenty, kterými byly prokázány vhodné plavební podmínky pro lodě proplouvající lokalitou plavebního stupně. Hodnocení vlivu vodního díla Děčín na životní prostředí obyvatel a okolní přírodní prostředí přineslo pozitivní výsledky.
Proudění ve vtokovém objektu vodní elektrárny na matematickém a hydraulickém modelu plavebního stupně Děčín
OCHRANA MOSTNÍCH OBJEKTŮ PROTI JEJICH DESTRUKCI VLIVEM POVODŇOVÝCH UDÁLOSTÍ Výzkum v rámci tohoto projektu probíhá na hydraulickém, aerodynamickém a matematickém modelu (1D, 2D a 3D). Cílem projektu řešeného pro Statní fond dopravní infrastruktury je vypracování obecné metodiky navrhování mostních objektů tak, aby se minimalizovalo riziko jejich destrukce i při výskytu extrémních povodní. Metodika je koncipována jako Technické podmínky Ministerstva dopravy ČR a bude nedílnou součástí ČSN 73 6201 (Projektování mostních objektů, 2008). VÝVOJ A PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY Jde o řešení přístrojového vybavení pro měření výšky hladiny (ultrazvukové snímače, tlakové sondy a měření podle PV 2006-629). Byly ověřeny
Model plavebního stupně Děčín – pohled na vodní elektrárnu, jez a plavební komoru
Nautické zkoušky na hydraulickém modelu plavebního stupně Děčín
Výmoly po průchodu katastrofální povodně – hydraulický model – klenbový most
metrologické vlastnosti ultrazvukových snímačů hladin (v laboratoři i ve venkovním prostředí), navržena metodika posuzování a opatření k omezení zjištěných nežádoucích vlivů. Při zkoumání způsobu ověřování vlastností tlakových sond bylo vyrobeno a nainstalováno zařízení k elektronickému odměřování hladin, pracující na principu měření elektrického potenciálu vodního sloupce. Po jeho zdokonalení je nyní k dispozici funkční vzorek osmikanálového měřicího zařízení, které je schopno stanovit okamžité výšky hladiny v několika profilech zároveň. Měřicímu zařízení byl udělen Zápis užitného vzoru a přihláška „Snímače výšky hladiny kapalin“ PV 2006-629 byla zveřejněna.
HYDROGEOLOGICKÁ RAJONIZACE Hydrogeologická rajonizace byla řešena ve spolupráci s Českou geologickou službou, Aquatestem, Geotestem a ČHMÚ. Nová rajonizace navazuje na předchozí verze z let 1965, 1973 a 1986 a je zpracována na úrovni dosavadních zkušeností, odborných znalostí a současných technologií tak, aby splňovala nároky informačního systému veřejné správy a zároveň požadavky Rámcové směrnice o vodě. Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách, definuje v § 2 hydrogeologické rajony jako území s obdobnými hydrogeologickými poměry, typem zvodnění a oběhem podzemní vody a zároveň v dalších ustanoveních je stanoví jako územní jednotky pro zjišťování a hodnocení stavu podzemních vod a vedení souvisejících evidencí. Hydrologická rajonizace Českérepubliky 2005 Rajonizace je zpracována technologií GIS ve třech geografických vrstvách s připojenými obecnými a přírodními charakteristikami jednotlivých rajonů. Výsledky rajonizace byly použity při plánech oblastí povodí a v roce 2008 poprvé i pro vodohospodářskou bilanci množství podzemních vod.
REVIZE ZRANITELNÝCH OBLASTÍ PRO NITRÁTOVOU SMĚRNICI 91/676/EHS Zranitelné oblasti, ze kterých jsou odvodňovány vody znečištěné či ohrožené dusičnany ze zemědělských zdrojů a ve kterých budou uplatňována opatření vedoucí ke snížení dusičnanů ve vodách, byly vymezeny v roce 2003 a vyhlášeny nařízením vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech. Podle tohoto nařízení je Ministerstvo životního prostředí povinno provést nejpozději do čtyř let od nabytí jeho účinnosti revize hranic zranitelných oblastí. Přezkoumání vymezení zranitelných oblastí provádí pověřený subjekt, kterým je VÚV T.G.M., v.v.i. První revize těchto oblastí proběhly v roce 2007.
Vymezení a revize zranitelných oblastí v letech 2003 a 2007
INTERAKCE HORNINOVÉ PROSTŘEDÍ–VODA Projekt je řešen v rámci zpracování metod a nástrojů pro tvorbu plánů oblastí povodí v ČR a dosažení environmentálních cílů v jakosti vody. Jeho cílem je splnění požadavku implementace evropské legislativy – Rámcové směrnice o vodách (2000/60/ES) a směrnice o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršením stavu (2006/118/ES). Řešení je zaměřeno na metodické postupy pro stanovení limitů ukazatelů dobrého chemického a kvantitativního stavu podzemních vod a jejich aplikace na všechny útvary podzemních vod v ČR a na vytvoření internetové aplikace s údaji týkajícími se podzemních vod pro tvorbu plánů oblastí povodí v ČR, kde budou začleněny také relevantní výsledky z hydrologické informační vrstvy. VÝVOJ KOMPLEXNÍHO KONCEPTUÁLNÍHO MODELU PRO ŘEŠENÍ VLIVŮ A DOPADŮ ANTROPOGENNÍ ČINNOSTI NA PODZEMNÍ VODY V INTERAKCI S POVRCHOVÝMI EKOSYSTÉMY Řešení je zaměřeno na problematiku hodnocení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody, a to především z hlediska jakosti. Nedílnou součástí je interakce povrchových a podzemních vod se zaměřením na vliv stavu podzemních vod na ekologický a chemický stav útvarů podzemních vod. Zvláštní pozornost je věnována plošnému znečištění podzemních vod dusíkem a acidifikujícími látkami. Projekt kombinuje řešení zaměřená primárně na výzkum a jejich uplatnění v legislativních dokumentech a metodických postupech používaných hlavně při implementaci Rámcové směrnice o vodě. EKOLOGICKÉ ZÁTĚŽE Odbor se zabývá i metodami průzkumu a hodnocení ekologických zátěží a provádí vlastní monitoring kontaminace a dopadů na životní prostředí na několika lokalitách. Řeší též identifikaci, evidenci a pasportizaci ekologických zátěží s PCB v ČR – prozatím bylo zaznamenáno 40 lokalit s PCB. V rámci Projektu Labe V jsou hodnoceny vlivy vybraných významných ekologických zátěží na tok Labe. V oblasti ekologických zátěží je nezanedbatelná i odborná posudková činnost (lokality vsakování odpadních vod, jednotlivé studny, vrty a jímací zařízení).
Ekologické zátěže s PCB v ČR
ČESKÁ KALIBRAČNÍ STANICE VODOMĚRNÝCH VRTULÍ Česká kalibrační stanice vodoměrných vrtulí (ČKSVV) je v nepřetržitém provozu od roku 1930. Celková délka velkého pokusného žlabu dosahuje cca 250 m, pro kalibraci vodoměrných vrtulí se používá 183 m dlouhý úsek, který je široký 2,5 m a hluboký 2,1 m. Kalibrace vodoměrných vrtulí je v ČKSVV prováděna v souladu s českou normou ČSN ISO 3455 z roku 1993, která je identickým překladem mezinárodní normy ISO 3455 z roku 1976. Kalibrační stanice je akreditovaným pracovištěm ČIA, o.p.s. Kromě vodoměrných vrtulí upevněných na tyči či na torpédu, lze v ČKSVV kalibrovat i atypická měřidla průtoku, a to v rozsahu rychlostí 0,02–7,00 m.s–1. Kalibrační žlab je možno využívat i pro další pokusné činnosti – byl zde např. realizován výzkum ČVUT v Praze zaměřený na stabilitu v záplavovém území.
Pohled na kalibrační vozík a celkový pohled do trasovacího žlabu (7× foto archiv VÚV T.G.M., v.v.i.)
MEZINÁRODNÍ SPOLUPRÁCE Odbor se aktivně podílí i na mezinárodním výzkumu. K nejvýznamnějším projektům patří spolupráce v projektech WATCH (Water and global change) a FRIEND (Flow regimes from international experimental and network data), které se zabývají mezinárodním výzkumem jak dopadů klimatické změny na hydrologický režim, tak výskytu hydrologického sucha. Rozvíjí se i odborná činnost v pracovních skupinách hraničních vod v oboru podzemních vod (hraniční vody s Polskem a Německem). Z hlediska programů financovaných EU se odbor zapojil do programu EU – Aquaterra „Integrované modelování systému řeka–sediment–půda–systém podzemních vod; progresivní metody řízení povodí a říčních nádrží v souvislosti s globálními změnami – úsek české Labe“. Cílem tohoto projektu bylo získání hodnověrných metod odhadu důsledků katastrofálních povodní na stav ekosystémů údolní nivy českého Labe v případě resuspendace starých zátěží v kohezivních sedimentech uložených v říčních nádržích a vybraných lokalitách hydrotechnických staveb. Odbor se dále podílí na projektu EU NeWater, který je zaměřen na adaptivní režim ve vodním hospodářství. Součástí řešení tohoto projektu je eko-hydrologické modelování v povodí řeky Jizery.
CO MŮŽE ODBOR NABÍDNOUT G komplexní výzkum a vývoj v oblasti hydrologie (zpracování hydrologických dat, hydrologická bilance, extrémní hydrologické jevy, hydrologické předpovědi, klimatická změna, adaptační opatření, antropogenní ovlivnění hydrologického režimu a jeho následky, revitalizace krajiny a říčních systému aj.), G komplexní výzkum a vývoj metod v oblasti hydrauliky (vodní toky, vodní díla a objekty na vodních tocích, hydraulika v oblasti dopravní infrastruktury, zdravotního inženýrství, energetiky a průmyslu, hodnocení procesů ve vodních ekosystémech, fyzikální a matematické modelování aj.), G komplexní výzkum a vývoj metod v oblasti ochrany podzemních vod, hydrogeologie a ekologických zátěží (zdroje podzemní a povrchové vody, jejich jakost, prostorová a časová variabilita, ochrana před znečištěním, identifikace, sanace a monitoring aj.), G provádění hydraulických, hydrologických a hydrogeologických měření v terénu, G odbornou podporu technické normalizační komisi, G kalibraci vodoměrných vrtulí a všech vodoměrných přístrojů, které lze kalibrovat podle ČSN ISO 3455.
KONTAKTY G
Vedoucí odboru hydrauliky, hydrologie a hydrogeologie: Ing. Petr Bouška, Ph.D., tel.: 220 197 392, e-mail:
[email protected]
G
Oddělení hydrologie: Ing. Oldřich Novický, tel.: 220 197 234, e-mail:
[email protected]
G
Oddělení hydrauliky: Ing. Pavel Balvín, tel.: 220 197 313, e-mail:
[email protected]
G
Oddělení ochrany podzemních vod: Ing. Anna Hrabánková, tel.: 220 197 437, e-mail:
[email protected]
G
Oddělení hydrogeologie a ekologických zátěží: Mgr. Pavel Eckhardt, tel.: 220 197 439, e-mail:
[email protected]
G
Česká kalibrační stanice vodoměrných vrtulí: Ing. Libuše Ramešová, tel.: 220 197 302, e-mail:
[email protected]
VÝZKUMNÝ ÚSTAV VODOHOSPODÁŘSKÝ T . G . M A S A R Y K A , VEŘEJNÁ VÝZKUMNÁ INSTITUCE
