ROZDÍLY V ODTOKOVÝCH POMĚRECH Z KRYSTALINICKÝCH A FLYŠOVÝCH ÚZEMÍ NA MORAVĚ A VE SLEZSKU

J. Hydrol. Hydromech., 56, 2008, 3, 201–210

ROZDÍLY V ODTOKOVÝCH POMĚRECH Z KRYSTALINICKÝCH A FLYŠOVÝCH ÚZEMÍ NA MORAVĚ A VE SLEZSKU DAGMAR TRPKOŠOVÁ1), JIŘÍ KRÁSNÝ1), DAGMAR PAVLÍKOVÁ2) 1)

Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Ústav hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky, Albertov 6, 128 43 Praha 2, Česká republika; mailto:[email protected] 2) Český hydrometeorologický ústav, oddělení podzemních vod, Na Šabatce 17, 143 02 Praha 4, Česká republika.

Význam hydrogeologického prostředí pro tvorbu základního odtoku a jeho podíl v celkovém odtoku je hodnocen v mnoha pracích. Základní odtok je vesměs považován za složku významnou pro udržení nízkých či minimálních odtoků z povodí v suchých obdobích. V této práci je využito hodnocení odtokových poměrů v různých hydrogeologických prostředích k vysvětlení četnosti výskytu povodní. Byly porovnávány průběhy celkového odtoku a základního odtoku v 39 povodích s různou geologickou stavbou. Na základě této analýzy se ukázalo, že flyšové oblasti vykazují větší rozkolísanost celkových odtoků než krystalinické oblasti. Hydrogeologické vlastnosti tedy vysvětlují vyšší počet povodní ve flyši. Z výsledků je dále patrné, že hodnoty základního odtoku v terciérních částech flyšové zóny jsou jen málo závislé na velikosti ročních srážkových úhrnů. KLÍČOVÁ SLOVA: odtok z povodí, základní odtok, Killeho metoda, retenční schopnosti horninového prostředí, krystalinikum, flyš. Dagmar Trpkošová, Jiří Krásný, Dagmar Pavlíková: DIFFERENCES IN RUNOFF CONDITIONS OF CRYSTALLINE AND FLYSH REGIONS IN MORAVIA AND SILESIA. J. Hydrol. Hydromech., 56, 2008, 3; 12 Refs., 4 Figs., 2 Tabs. The importance of a hydrogeological environment for the creation of the groundwater runoff (baseflow) and its relation to the total runoff has been evaluated in many studies. The groundwater runoff is mostly considered as a runoff component significant for preservation of low or minimal runoff from a catchment in dry periods. In the paper assessment of runoff conditions in various hydrogeological environments is used to explain the frequency of flood occurrences. Total runoff and the baseflow were compared in 39 geologically different catchments It was proved that flysch areas have higher fluctuations of the total runoff than crystalline areas. The hydrogeological characteristics thus explain more frequent floods in the flysch areas. It is also apparent that the baseflow in Tertiary parts of the flysch areas depends only insignificantly on the total annual precipitation. KEY WORDS: Catchment Runoff, Baseflow, Kille Method, Retention Properties of Rock Environment, Crystalline Areas, Flysch Areas.

1. Úvod Význam hydrogeologického prostředí pro tvorbu základního odtoku je většinou hodnocen z hlediska zajištění nízkých nebo minimálních odtoků z povodí v suchých obdobích. Dlouhodobé průměrné hodnoty základního odtoku jsou v regionálním měřítku a za přírodních-antropogenně neovlivněných poměrů obvykle považovány za odpovídající infiltraci podzemních vod a tedy i velikosti tvorby přírodních zdrojů podzemních vod. Klimatické podmínky zásadně rozhodují o celkových limitech a časovém rozdělení infiltrace. Dobu, po kterou se

podzemní voda zdrží pod zemským povrchem a jak bude v různých obdobích přispívat k celkovému odtoku, však určují hydrogeologické podmínky – možnosti proudění a akumulace podzemních vod v různých typech hydrogeologického prostředí. Těmi jsou určeny retenční schopnosti hydrogeologického prostředí, a to v celém období tvorby podzemního odtoku, od minimálních po maximální hodnoty. Různý charakter hydrogeologického prostředí tak může různým způsobem přispět k zmírnění vysokých celkových odtoků či povodní. Termín základní odtok (odtok podzemní vody) je často ztotožňován s termínem podzemní odtok. Na 201

D. Trpkošová, J. Krásný, D. Pavlíková

rozdíl od základního odtoku, který je interpretován obvykle jako odtok pozemní vody prostřednictvím vodních toků, udává podzemní odtok celkové množství vody, odtékající jak soustředěnými vývěry – prameny, tak výrony podzemních vod do povrchových toků, popř. nádrží. V mírném klimatickém pásmu, tedy i v podmínkách České republiky, lze podzemní odtok v regionálním měřítku a za neovlivněných či málo ovlivněných přírodních poměrů ztotožnit se základním odtokem (Fetter, 1994). V předložené práci budeme používat jednotné označení základní odtok. Práce se zabývá studiem odtokových poměrů ve dvou oblastech Moravy a Slezska – v krystaliniku Hrubého Jeseníku a ve flyšovém pásmu Západních Karpat. Tato území jsou sice svým geologickým vývojem a litologickým složením odlišná, z hydrogeologického hlediska se však v obou případech jedná o obdobná prostředí s vlastnostmi hydrogeologického masivu (Kamenskij et al., 1959). Hydrogeologický masiv je specifické hydrogeologické prostředí, tvořené především krystalinickými horninami a silně zpevněnými sedimenty, bez významných vrstevních kolektorů. Podzemní voda zde proudí především v připovrchové zóně rozvolněných puklin a pokryvných (většinou kvartérních) sedimentů; připovrchová zóna obvykle probíhá konformně s povrchem terénu. Hlubší proudění závisí téměř výhradně na intenzitě rozpukání hornin. Přes obdobný typ hydrogeologického prostředí i klimatické a morfologické poměry byly v obou posuzovaných oblastech zjištěny značné rozdíly ve výši dlouhodobého průměrného základního odtoku (Krásný et al., 1981, 1982). Tyto rozdíly považujeme v prvním přiblížení za indikátory odlišných akumulačních – retenčních schopností prostředí, důležitých pro úvahy o možném vlivu geologického prostředí na zmírnění povodní. Analýzou rozdílů režimů odtoku a jeho složky základního odtoku jsme se snažili poukázat na vliv horninového prostředí na jeho retenční schopnosti. Retenční schopnosti byly zkoumány z důvodu možného vlivu horninového prostředí na tvorbu povodní. V práci Brázdil, Kirschner a kol. (2007) je sledována četnost povodní přesahující 2-letý (resp. 5-letý, 10-letý a 100-letý) maximální průtok Q2 (resp. Q5, Q10 a Q100) na vybraných hydrologických stanicích v povodí řeky Moravy a Odry v letech 1921–2000. Na příkladu stanice Teplice nad Bečvou (Bečva) a (Kroměříž) Morava je vidět, že zatím co Morava formou letní povodně v tomto časovém období překročila Q2 23x, Q5 8x, Q10 4x, Q100 1x, 202

tak Bečva překročila Q2 26x, Q5 17x, Q10 5x a Q100 1x. Zejména rozdíly v překročení 5-letého průtoku jsou výrazné. Nutno podotknout, že Bečva odvodňuje flyšovou zónu a Morava značnou část krystalinika Hrubého Jeseníku, stanice Kroměříž však již leží pod soutokem Moravy a Bečvy, tudíž průtoky v Kroměříži jsou ovlivněny případnými zvýšenými průtoky Bečvy. Ještě výraznější rozdíl je vidět také v práci Brázdil, Kirschner a kol. (2007) na obr. 124, kde je graficky hodnoceno 41 vybraných stanic Moravy a Slezska. 2. Metodika výběru povodí 2.1 Kritéria výběru Odtok z povodí včetně základního odtoku byl porovnáván v několika souborech povodí. Hlavním požadavkem při výběru povodí bylo nalézt ve srovnávaných prostředích co nejvíce společných klimatických a hypsometrických faktorů – srážkových úhrnů, nadmořské výšky, plochy a sklonu povodí, tak aby při analýze rozdílů v odtoku mohl být vyloučen jejich vliv. Každý z těchto faktorů ovlivňuje odtok a jeho složky různým způsobem. Vyšší srážkové úhrny vytvářejí předpoklad větší infiltrace a tedy i zvětšení základního odtoku. Srážkové úhrny se všeobecně zvyšují s rostoucí nadmořskou výškou, významně však mohou být ovlivněny orientací povodí vůči převládajícím směrům větru. Velikost plochy povodí odráží způsob využívání krajiny (Kříž, 1985). Čím je povodí větší, tím se rozdíly ve využití projevují méně. Např. v malém povodí, tvořeném převážně zemědělsky využívanou půdou, závisí základní odtok více na druhu sezónní vegetace než v povodí velkém. Sklon terénu ovlivňuje velikost infiltrace srážkových vod. Ve srovnání s více skloněným terénem, kde se významnějji uplatní povrchový odtok je za jinak srovnatelných podmínek pro infiltraci příznivější plochý terén. Dále jsme sledovali charakter půdního pokryvu (třídy zrnitosti) vzhledem k jeho významu pro infiltraci. Zároveň je typ matečné horniny základním půdotvorným faktorem (Jůva et al., 1975). Půdní pokryv tak může být jedním z významných faktorů působících rozdíly v odtoku. Nutno poznamenat, že najít povodí s naprosto stejnou nadmořskou výškou, sklonem a plochou povodí v krystalinických a flyšových oblastech se nepodařilo. Povodí ve flyšových oblastech geomorfologicky přísluší k Moravskoslezských Beskydům (nejvyšší vrchol Lysá Hora 1324 m n. m.), povodí

Rozdíly v odtokových poměrech z krystalinických a flyšových území na Morevě a ve Slezsku

v krystalinických oblastech přísluší k Jeseníkům resp. k Orlickým horám (vrchol Praděd 1491 m n. m.). Z rozdílu nadmořských výšek vrcholů vyplývá, že např. povodí v nadmořské výšce kolem 1200– 1300 m n.m. bude v Moravskoslezkých Beskydech vrcholovým povodím s malou plochou a velkým sklonem, naproti tomu povodí v Jeseníkách bude v této nadmořské výšce s menším sklonem a s větší plochou. Vliv sklonu povodí byl zkoumán v práci Trpkošové (2006). Nepotvrdil se vliv sklonu na základní odtok, resp. rozdíly v základním odtoku nebyly způsobeny rozdílným sklonem. Nalezené rozdíly byly stejné i v povodích se stejným sklonem. Toky v povodí nesměly být ovlivněny technickým zásahem, jako jsou např. vodní díla, pomocí nichž se regulují průtoky. Do výběru byla vzata ta povodí, která měla dostatečně dlouhou řadu dat v rozmezí období 1985– –1995. Toto časové období bylo vzato z nutnosti alespoň 10-leté řady pro vyhodnocení základního odtoku Killeho metodou (Kille, 1970) a z důvodu, že v tomto časovém období bylo k dispozici nejvíce dat. 2.2 Způsob zpracování Výběr hodnocených povodí byl uskutečněn pomocí programu ArcView 3.2. Byla k dispozici data celkového odtoku ve vybraných stanicích (denní krok) a klimatická data ze srážkoměrných stanic (měsíční kumulativní hodnoty). Zdrojem těchto dat byl ČHMÚ. Bodová data o klimatických charakteristikách (srážkové úhrny) byly extrapolovány na plochy povodí pomocí gradientu srážek s nadmořskou výškou (Šercl a Lett, 2002). Touto metodou vznikl výsledný grid, kdy se vzala v úvahu průměrná hodnota srážkových úhrnů v daném polygonu (povodí). Stejným způsobem byla vypočítána průměrná nadmořská výška v povodí a podíl zastoupení tříd zrnitosti v daném povodí. V jednotlivých povodích byl počítán procentuální podíl zastoupení jednotlivých tříd zrnitosti půdního pokryvu. Byly vypočítány plochy, které zaujímají jednotlivé třídy zrnitosti a ty byly následně děleny celou plochou polygonu (povodí). K vyjádření regionálních hodnot základního odtoku platných v dlouhodobém průměru byla použita Killeho metoda (Kille, 1970). Někteří autoři (např. Köpf a Rothascher, 1980) považují hodnoty stanovené Killeho metodou za nadhodnocené, pro regio-

nální porovnání je ale Killeho metoda stále používána (praxe ČHMÚ). Výhodou této metody je malá citlivost na velikost plochy povodí. Killeho metoda vychází z minimálních průměrných denních průtoků v jednotlivých měsících. V každém měsíci za sledované období se vybere nejmenší denní průtok, tato minima se seřadí podle velikosti od nejmenšího po největší a vynesou se v semilogaritmickém měřítku. Výsledná křivka se ve spodní části aproximuje přímkou, která se prodlouží i do vyšších hodnot. Střední hodnota je považována za průměrný základní odtok za zpracovávané období, odpovídající průměrnému dlouhodobému základnímu odtoku. Pro srovnání retenčních schopností povodí byl vyčíslen celkový specifický odtok, tj. celkový odtok (hodnoty průtoku v tocích), vydělený plochou povodí. Byl tak vyloučen vliv různých velikostí povodí. 3. Výsledky výběru povodí Byly vybrány 3 skupiny povodí hydrogeologického masívu, ve kterých byly zkoumány odtokové poměry včetně základního odtoku: skupina reprezentující krystalinikum Českého masívu (geomorfologicky patří k Jeseníkům a Orlickým horám) a 2 skupiny představující flyšové pásmo západních Karpat (geomorfologicky Moravskoslezské Beskydy), jednak křídového, jednak terciérního (paleogenního) stáří. Pro analýzu odtokových poměrů byla brána každá tato skupina samostatně. Situace skupin je zobrazena na obr. 1 a 2 a jejich charakteristiky uvedeny v tab. 1. Odtokové poměry z krystalinického území byly hodnoceny v 15 povodích, křídový flyš v 11 povodích a terciérní flyš v 13 povodích. Vybraná povodí se nachází v průměrných nadmořských výškách 386–857 m n. m., srážkové úhrny v nich jsou 627– 1198 mm rok-1 a plocha povodí je 5–3322 km2. Hypsometrické charakteristiky zkoumaných povodí jsou popsány v tab. 1. Z velké části se jedná o izolovaná povodí, pouze pár velkých povodí jsou tzv. postupně rostoucí povodí. Celkový odtok byl hodnocen pouze v terciérním flyši a v krystaliniku. Křídový flyš porovnáván nebyl z důvodu výskytu regulačních nádrží. Nebylo tudíž možné vybrat srovnatelně velké povodí a případná malá povodí nad regulačními nádržemi jsou obtížně porovnatelné kvůli citlivosti na využívání krajiny (praxe ČHMÚ). Celkový odtok byl porovnáván pouze v povodích větších než 90 km2. 203


#

Liberec

#

Ústí nad Labem

Hlavní město Praha #

Hradec#Králové Pardubice # #

Šumperk

Plzeň #

#

Ostrava

Olomouc

Česká Republika

# #

Prostějov Brno #

Zlín #

České Budějovice #

Obr. 1. Poloha vybraných povodí v rámci České republiky; svislá šrafa– krystalinikum, vodorovná šrafa – terciérní flyš a šikmá šrafa – křídový flyš. Fig. 1. The location of selected catchment areas within Czech Republic; vertical line – crystalline areas, horizontal line – Tertiary flysch areas, diagonal line – Cretaceous flysch areas.

#

Šumperk

#

Ostrava

Olomouc #

#

Prostějov Brno

Zlín #

#

Obr. 2. Poloha vybraných povodí v rámci Moravy a Slezska; svislá šrafa– krystalinikum, vodorovná šrafa – terciérní flyš a šikmá šrafa – křídový flyš. Fig. 2. The location of selected catchment areas within Moravia and Silesia; vertical line – crystalline area, horizontal line – Tertiary flysch area, diagonal line – Cretaceous flysch area.

204


T a b u l k a 1. Porovnání vybraných charakteristik krystalinických a flyšových území (podle materiálů ČHMÚ). T a b l e 1. Comparison of selected characteristics of crystalline and flysch areas (according to CHMI materials); 1 – group, 2 – code according to CHMI, 3 – average altitude of catchment area [m above sea level], 4 – surface [km2], 5 – precipitation [mm rok-1], 6 – specific groundwater runoff [l s-1 km-2].

Skupina1) flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum krystalinikum

Kód podle ČHMÚ2) 2500 3700 3740 3760 3790 3820 3850 3860 3870 3880 3890 3895 3900 2790 2810 2820 2830 2850 2905 2960 2961 2980 2990 3001 2581 2612 2690 3041 3070 3410 3420 3430 3440 3450 3500 3530 3540 3550 3670

Průměrná nadmořská výška Srážkový úhrn5) povodí3) 4) 2 [m n. m.] Plocha [km ] [mm rok-1] 386 94,29 787 745 68,47 846 634 4,15 864 597 4,18 864 592 505,78 970 564 723,62 947 705 10,26 1014 624 159,26 954 556 253,07 917 446 86,46 794 520 1275,99 892 495 64,97 627 483 1598,79 840 778 31,11 1104 769 22,10 1193 782 18,96 1189 802 16,26 1171 738 35,20 1198 398 26,07 914 583 92,45 961 741 94,29 1068 672 70,46 1041 556 383,60 1019 550 12,12 1016 794 51,46 918 857 151,29 954 855 50,67 838 601 21,50 800 707 21,50 917 788 96,15 951 795 21,93 1009 756 109,49 952 778 90,28 904 742 349,76 918 723 241,16 778 578 130,16 845 483 444,54 756 554 1558,82 777 479 3322,07 703

Specifický základní odtok6) [l s-1 km-2] 3,23 3,74 2,89 2,63 3,32 3,37 4,39 3,96 3,64 3,16 3,37 2,50 3,19 8,13 9,50 8,97 13,28 10,28 7,21 6,65 6,09 6,26 5,13 8,58 10,07 10,57 9,14 11,77 8,51 11,19 12,04 11,42 10,85 11,18 9,23 6,10 4,81 6,32 4,21

205


4.2 Výsledky porovnání celkového odtoku

4. Výsledky porovnání základního a celkového odtoku a analýzy půdního pokryvu 4.1 Výsledky porovnání základního odtoku Na obr. 3 je porovnávána závislost hodnot základního odtoku na srážkových úhrnech v krystalinických a flyšových povodích. Základní odtok byl porovnáván se srážkovmi úhrny, nikoli s efektivními srážkami. Nebyla tedy stanovována evapotranspirace, jejíž výše se může v jednotlivých povodích lišit. Je patrné, že při stejné hodnotě srážkových úhrnů jsou hodnoty základního odtoku z terciérních flyšových oblastí nižší než z krystalinických a křídových flyšových oblastí. Také je vidět, že odtokové poměry z křídového flyše se více blíží odtokovým poměrům krystalinika než terciérního flyše. Dále lze na obr. 3 pozorovat, že v terciérních flyšových oblastech je méně výrazná závislost mezi základním odtokem a srážkovými úhrny. Například v krystalinických povodích je patrný rostoucí trend hodnot základního odtoku, v terciérních flyšových povodích se trend jeví spíše konstantní. Mezi povodím s průměrnou nadmořskou výškou 386 m n. m. a povodím s průměrnou nadmořskou výškou 745 m n. m. (což představuje rozdíl ve srážkových úhrnech 386 mm rok-1) je rozdíl v základních odtocích pouze 1,88 l s-1 km-2.

Výsledky pozorování celkových odtoků jsou na obr. 4. V každém grafu jsou porovnávány specifické celkové odtoky jednak z krystalinického povodí, jednak z terciérního flyšového povodí. Povodí byla vybírána tak, aby srážkové úhrny byly podobné, s rozdíly do 20 mm rok-1. Z obr. 4 je patrné, že v obdobích s nízkým úhrnem srážek jsou větší průtoky v krystalinických oblastech, než v oblastech flyšových. V obdobích s vyšším úhrnem srážek naopak projevují průtoky ve flyšových oblastech větší rozkolísanost a dostávají se nad hodnoty průtoků z krystalinických oblastí. Průběhy celkových odtoků potvrzují pro flyšové oblasti jak nižší základní odtoky, tvořené při minimálních srážkových úhrnech příronem podzemní vody, tak předpoklad nižších retenčních schopností při vyšších srážkových úhrnech. 4.3 Výsledky analýzy půdního pokryvu Pro porovnání půdního pokryvu byla seřazena povodí podle srážek a vybrány skupiny tak, aby rozptyl srážek v 1 skupině nebyl větší než 100 mm rok-1. V tab. 2 jsou zobrazeny 2 takovéto skupiny. Větší pozornost této problematice je věnováno v práci Trpkošové (2006), kde byl analyzován půdní pokryv v 41 povodích. Výsledky práce jsou srovnatelné s výsledky předkládaného článku.

základní odtok (l/s.km2)

14 12 10 8 6 4 2 0 600

700

800

900

1000

1100

1200

srážkové úhrny (mm/rok)

terciérní flyš

křídový flyš

krystalinikum

Obr. 3. Závislost základního odtoku na srážkových úhrnech (podle materiálů ČHMÚ). Fig. 3. The dependence of groundwater runoff on the value of precipitation (according to CHMI materials).

206


celkový odtok (m3/s.km2)

0,2 3890 flyš 3440 krystalinikum

0,15 0,1 0,05 0 0

500

1000

1500

2000

celkový odtok (m 3/s.km 2)

čas (dny)

0,2

3870 flyš 3450 krystalinikum

0,15 0,1 0,05 0 0

500

1000

1500

2000

čas (dny)


0,2 3860 flyš 3410 krystalinikum

0,15 0,1 0,05 0 0

500

1000

1500

2000


čas (dny)

0,2

3790 flyš 3430 krystalinikum

0,15 0,1 0,05 0 0

500

1000

1500

2000

čas (dny)

Obr. 4. Průběh průtoků na vodoměrných stanicích v letech 1985–1990, šedá čára je stanice v krystaliniku, černá čára stanice ve flyši (podle materiálů ČHMÚ) Fig. 4. Discharge behaviour on selected gauging stations in years 1985–1990; grey line – crystalline area, black line – flysch area (according to CHMI materials).

207


V jednotlivých povodích byl vypočten podíl tříd půdních zrnitostí (tab. 2). Srážkové úhrny v porovnávaných povodích jsou téměř srovnatelné, rozdíl srážkových úhrnů je jen do 100 mm rok-1. Z tab. 2 je vidět, že v terciérním flyši převládají půdy třídy 4, zatímco v křídovém flyši a v krystaliniku se tyto půdy téměř nevyskytují. 5. Diskuse výsledků Ukázala se malá závislost mezi srážkovými úhrny a velikostí základního odtoku v terciérních flyšových oblastech. Se vzrůstajícími srážkovými úhrny neroste základní odtok, ten se jeví spíše jako konstantní. Jedním z důvodů tohoto jevu může být přítomnost půd s větším podílem těžších půd. Povodí v terciérním flyši obsahují půdy s větším podílem jemné složky než povodí ostatních skupin, tudíž lze jednak usuzovat, že základní odtok klesá v závislosti na přibývání jemnozrnné složky a dále, že s přibýváním jemnozrnné složky klesá retenční kapacita terciérního flyše. To znamená, že základní

odtok je nízký a při zvětšených srážkách nedochází k dalšímu zasakování, ale k odtoku vody ve formě povrchového odtoku a k následné tvorbě povodní. Z obr. 3 vyplývá, že rozdíly základních odtoků mezi povodími v krystaliniku a křídovým flyšem jsou výrazně menší než mezi krystalinikem a flyšem terciérním. Ještě lépe vyplývá poměrná blízkost základních odtoků z krystalinika a křídového flyše z práce Trpkošové (2006), kde byly porovnávány základní odtoky flyšových oblastí se základními odtoky z krystalinických oblastí celé České republiky. Výsledky této práce naznačují, že základní odtoky v krystalinických oblastech a v oblastech křídového flyše jsou dobře porovnatelné. Tato zjištění přisuzujeme opět vlivu rozdílů v hydrogeologickém charakteru připovrchového kolektoru srovnávaných povodí: při zvětrávání hornin krystalinika se vytvářejí pokryvy poměrně dobře propustných, mnohdy až kamenitých sutí. Produkty zvětrávání i charakter půdního pokryvu křídového flyše, často se zastoupením pískovců, se svými

T a b u l k a 2. Procentuální zastoupení zrnitostních tříd, zrnitostní třídy podle (Jonáš, Peroutková 1997), třída 1 obsahuje méně než 20 % jílnatých částic menších než 0,01 mm, třída 2 20–30 %, třída 3 30–45 %, třída 4, 45–60 % a třída 5 nad 60 %. Třída 6 představuje rašeliniště a organické půdy. Třídy 1 a 5 nejsou v souboru zastoupeny (podle materiálů ČHMÚ). T a b l e 2. Percentual share of grain classes, grain class according to (Jonáš, Peroutková 1997), class 1 contains less than 20 % of fine particles smaller than 0, 01 mm, class 2 20–30%, class 3 30–45%, class 4 45–60% and class 5 over 60%. Class 6 represents peat and organic soils. Classes 1 and 5 aren’t present in this group (according to CHMI materials).

Skupina krystalinikum krystalinikum krystalinikum flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- křída flyš- terciér flyš- terciér

Skupina krystalinikum krystalinikum krystalinikum flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér flyš- terciér

208

Kód podle ČHMÚ 3420 3430 2612 3001 2960 2980 2990 3850 3860

Kód podle ČHMÚ 2581 2690 3070 3700 3870 3740 3760

Třída 2 [%] 35 32 24 47 60 21 57 24 52

Třída 2 [%] 28 0 28 0 52 0 0

Třída 3 [%] 65 68 71 50 40 79 42 3 14

Třída 3 [%] 62 96 72 18 20 14 4

Třída 4 [%] 0 0 0 3 0 0 1 72 34

Třída 4 [%] 0 0 0 82 28 86 96

Třída 6 [%] 0 0 4 0 0 0 0 0 0

Třída 6 [%] 10 3 0 0 0 0 0

Specifický základní odtok Srážkový úhrn [mm rok-1] [l s-1 km-2] 12.04 1009 11.42 952 10.57 954 8.58 1016 6.65 961 6.26 1041 5.13 1019 4.39 1014 3.96 954 Specifický základní odtok Srážkový úhrn [l s-1 km-2] [mm rok-1] 10.07 918 9.14 838 8.51 917 3.74 846 3.64 917 2.89 864 2.63 864


hydrogeologickými vlastnostmi více blíží poměrům v krystaliniku, než části flyšové zóny, tvořené převážně málo propustnými terciérními sedimenty. Důsledkem jsou pak omezená infiltrace i nízké akumulační – retenční schopnosti terciérního flyše, které se následně projevují popisovanými odtokovými poměry. Při porovnání specifického celkového odtoku je vidět, že povodí z terciérního flyše leží v minimálních odtocích pod krystalinickými oblastmi, ale v maximech leží nad nimi. Krystalinické oblasti nemají tak rozkolísaný průběh celkového odtoku, okolní horninové prostředí je schopno zmírnit přívalové deště. Také tento jev odpovídá zjištění, že základní odtoky z terciérního flyše jsou nižší než z krystalinických oblastí a oblastí křídového flyše. Dále to souhlasí se závěry práce Brázdila a Kirchnera (2007), kdy vyšší četnost povodní je právě v prostředí terciérního flyše. Lze to opět vysvětlit rozdíly v typu půd a zvětralinových produktů. V krystaliniku na svazích a při úpatích hor vznikají někdy dokonce velmi dobře propustná suťová moře, zatímco terciérní flyš zvětrává pouze do zahliněných, málo propustných půd. 6. Závěr Práce se zabývá studiem odtokových poměrů ve dvou odlišných typech hydrogeologického prostředí s převládající puklinovou propustností, označovaných jako hydrogeologický masív – v krystaliniku Českého masivu a flyšového pásma Karpat. Ve flyšovém pásmu byly zvlášť analyzovány odtokové poměry v územích tvořených křídovými a terciérními (paleogenními) sedimenty. Hlavní pozornost je zaměřena na analýzu základního odtoku, jehož hodnoty lze v regionálním měřítku a za přírodníchantropogenně neovlivněných poměrů považovat za odpovídající infiltraci podzemních vod a tedy také velikosti tvorby přírodních zdrojů podzemních vod. Rovněž byly posuzovány retenční schopnosti těchto prostředí. Odlišné retenční schopnosti flyšových a krystalinických oblastí jsou důležité pro úvahy o možném vlivu geologického prostředí na zmírnění vysokých průtoků a povodní. Z uskutečněných prací lze vyvodit následující závěry: 1. Křídová a terciérní část flyšové zóny se liší odtokovými poměry. 2. Základní odtoky v terciérních flyšových oblastech jsou výrazně nižší než v oblastech krystali-

nických. Naopak základní odtoky z křídového flyše se více blíží odtokům z krystalinických oblastí. 3. Celkové odtoky ve flyšových oblastech vykazují větší rozkolísanost, průtoky jsou v sušších obdobích menší než v krystalinických oblastech, ve vlhčích obdobích jsou výrazně vyšší. Flyšové oblasti tak vykazují nižší retenční schopnosti než krystalinické oblasti. 4. Dlouhodobý základní odtok, určený Killeho metodou je v terciérních oblastech flyšové zóny málo závislý na velikosti ročních srážkových úhrnů. Jak vyplývá z analýzy časových změn odtoku, při vyšších srážkových úhrnech stoupá především odtok celkový, nikoli základní. 5. V terciérní části flyšové zóny převládají půdy s větším podílem jemnozrnné složky. S přibývajícím zastoupením těžší střední půdy na úkor půd lehčích klesá základní odtok. V krystalinických oblastech a v křídové části flyšové zóny se těžší střední půdy téměř nevyskytují, převažují lehčí půdy a lehčí střední půdy. Závěry práce jsou důležité pro odhad velikosti infiltrace podzemních vod a velikosti tvorby přírodních zdrojů podzemních vod v příslušných celcích. Odlišné retenční schopnosti flyšových a krystalinických oblastí jsou důležité pro úvahy o možném vlivu různých horninových prostředí na velikost vyšších celkových odtoků i povodní. LITERATURA BRÁZDIL R., BŘEZINA L., DOBROVOLNÝ P., DUBROVSKÝ M., HALÁSOVÁ O., HOSTÝNEK J., CHROMÁ K., JANDERKOVÁ J., KALÁB Z., KEPRTOVÁ K., KIRCHNER K., KOTYZA O., KREJČÍ O., KUNC J., LACINA J., LEPKA Z., LÉTAL A., MACKOVÁ J., MÁČKA Z., MULÍČEK O., ROŠTÍNSKÝ P., ŘEHÁNEK T., SEIDENGLANZ D., SEMERÁDOVÁ D., SOKOL Z., SOUKALOVÁ E., ŠTEKL J., TRNKA M., VALÁŠEK H., VĚŽNÍK A., VOŽENÍLEK V., ŽALUD Z., 2007: Vybrané přírodní extrémy a jejich dopady na Moravě a ve Slezku. PrahaBrno-Ostrava, Masarykova Univerzita, s. 147–152. FETTER C. W., 1994: Applied Hydrogeology. Prentice Hall Englewood Cliffs, NJ. JONÁŠ F., PEROUTKOVÁ K., 1997: Skripta k cvičení z předmětu kultivace a rekultivace. Katedra biotechnických úprav krajiny LF- ČZU, Praha, 62 s. JŮVA K., KLEČKA A., ZACHAR D., 1975: Půdní fond ČSSR. Academia nakladatelství ČSAV Praha, 480 s. KAMENSKIJ G.P., TOLSTICHINA M.M., TOLSTICHIN N.I., 1959: Gidrogeologija SSSR. Gosgeoltechizdat, Moskva. KILLE K., 1970: Das Verfahren MoMNQ, ein Beitrag zur Berechnung der mittleren langjährigen Grundwasserneubildung mit Hilfe der monatlichen Niedrigwasserabflüsse. Zeitung Deutsche geologische Gesellschaft, s. 89–95.

209

D. Trpkošová, J. Krásný, D. Pavlíková KÖPF E., ROTHASCHER A., 1980: Das natürliche Grundwasserdargebot in Bayern im Vergleich zu den Hauptkomponenten des Wasserkreislaufes. Schriftenreihe Bayer Landesamt für Wasserwirtschaft, 13. KRÁSNÝ J. (ED.), DAŇKOVÁ H., HANZEL V., KNĚŽEK M., MATUŠKA M., ŠUBA J., 1981: Mapa odtoku podzemní vody ČSSR 1 : 1,000,000. Český hydrometeorologický ústav Praha. KRÁSNÝ J., KNĚŽEK M., ŠUBOVÁ A., DAŇKOVÁ H., MATUŠKA M., HANZEL V., 1982: Odtok podzemní vody na území Československa. Český hydrometeorologický ústav Praha. 50 s. KŘÍŽ H., 1985: Vlivy geografických podmínek na změny zásob podzemních vod. Kandidátská disertační práce, ČSAV-Geografický ústav, Brno. ŠERCL P., LETT P., 2002: Výpočet rastru srážek v prostředí GIS. Uživatelská příručka pro ČHMÚ, ČHMÚ Praha. TRPKOŠOVÁ D., 2006: Odtokové poměry v hydrogeologických prostředích s převládající puklinovou porositou: Srovnání krystalinika a flyšové zóny. Diplomová práce, Univerzita Karlova Praha, Přírodovědecká fakulta, 101 s. Došlo 7. februára 2008 Referát prijatý 16. júna 2008

DIFFERENCES IN RUNOFF CONDITIONS OF CRYSTALLINE AND FLYSH REGIONS IN MORAVIA AND SILESIA Dagmar Trpkošová, Jiří Krásný, Dagmar Pavlíková This paper is dedicated to study of runoff conditions in two regions in Moravia and Silesia – in crystalline area of Hrubý Jeseník and flysch zone of West Carpathian Mountains. These areas differ in geological development and lithological composition, from hydrogeological point of view both of them concern similar environment with properties of a hydrogeological massif. The runoff conditions in the flysch area were analyzed separately for Tertiary and Cretaceous area. The main attention is focused on groundwater runoff analysis. The retention properties were analyzed too. The different retention properties of flysch and crystalline areas are important for considerations of possible influence of rock environment on mitigation of high discharge and floods. The character of soil cover (grain class) was observed as well due to its importance for infiltration. The runoff conditions were evaluated for 15 catchment areas in crystalline area, 11 catchment areas in Cretaceous flysch area and 13 catchment areas in Tertiary flysch area. The main requirement during the catchment area selection was to find highest possible amount of common climatic and hypsometric characteristics – value of precipitation, altitude, surface and slope of catchment area, so that their influence may be screened out during the analysis of runoff differences. The hypsometric characteristics are illustrated in Tab. 1. The

210

selection contains mainly isolated catchment areas, only several large catchment areas are so-called gradually growing catchment areas. The total runoff was evaluated only in Tertiary flysch and crystalline areas. Cretaceous flysch wasn’t compared due to the presence of regulation basins. This made the choice of comparably large catchment area impossible and the small catchment areas above the regulation basins are hard to compare due to the sensitivity to land use (routine of Czech Hydrometeorological Institute (CHMI)). The total runoff was compared only for catchment areas larger than 90 km2. The selection of catchment areas for investigation was done using the ArcView 3.2 program. The data of total runoff from selected gauging stations (daily steps) and climatic data from climatic stations (monthly cumulative values) were available, they were supplied by the (CHMI). The Kille method (Kille, 1970) was used to determine region-specific values of groundwater runoff. In order to compare retention properties of catchment areas specific total runoff was evaluated, which is total runoff (value of discharge in rivers) divided by surface of the catchment area. Following conclusions can be drawn from the undertaken work: 1. Cretaceous and Tertiary parts of flysch zone differ in runoff conditions. 2. Groundwater runoff in Tertiary parts of flysch zone is significantly lower than in crystalline areas, whereas groundwater runoffs in Cretaceous parts are closer to runoffs in crystalline zones. 3. Total runoffs in flysch area show higher fluctuation, discharges are lower during dry periods and distinctively higher during humid periods than in crystalline zone. Therefore flysch areas embody lower retention capabilities than crystalline areas. 4. Long-term groundwater runoff in Tertiary flysch areas, determined by Kille method, is only little dependent on amount of yearly precipitation. As implied by the analysis of runoff changes in time, higher values of precipitation result mainly in increase of total runoff, not of groundwater runoff. 5. The soils with higher share of fine particles predominate in Tertiary part of flysch zone. With increasing amount of fine soil at the expense of coarse soil the groundwater runoff decreases. The fine soils hardly occur in crystalline and Cretaceous flysch areas, coarser soils predominate here. These results are important for estimation of amount of groundwater infiltration and amount of production of natural groundwater resources in studied areas. Different retention capabilities of crystalline and flysch zone are important for considerations of possible influence of different rock environment on amount of higher total runoff and floods.

ROZDÍLY V ODTOKOVÝCH POMĚRECH Z KRYSTALINICKÝCH A FLYŠOVÝCH ÚZEMÍ NA MORAVĚ A VE SLEZSKU

Recommend Documents