Sledování dynamiky fluviálně-morfologického vývoje zrevitalizovaného koryta Sviňovického potoka Zdeněk Kliment1, Milada Matoušková 1, Miroslav Šobr 1, Markéta Potůčková 2, Jana Hujslová1 1
Katedra fyzické geografie a geoekologie, 2 katedra aplikované geoinformatiky a kartografie
Abstrakt Příspěvek je zaměřen na hodnocení hydromorfologického vývoje zrevitalizovaného koryta Sviňovického potoka. Vedle geodetických metod byly v území aplikovány fotogrammetrické metody s využitím nasnímkování území z nízkoletících modelů. Za základní metodu můžeme považovat opakované zaměření příčných a podélných profilů koryta v návaznosti na proběhlé srážko-odtokové události. K prozatím největší modelaci rozvolněného koryta došlo při povodni v červenci 2006, která vyvolala na malém toku hloubkové změny v rozmezí více než 30 cm a šířkové změny až 1 m a vytvořila nové podmínky pro další vývoj koryta. Samostatná pozornost byla věnována změnám trasy sledovaného koryta v historické době v období 1843–2005 na základě analýzy mapových podkladů a leteckých snímků. V návaznosti na hydromorfologický průzkum je proveden průzkum kvality vody na základě základních hydrochemických ukazatelů a dále hodnocení ekohydromorfologických struktur kvality habitatu vodního toku. Klíčová slova: hydromorfologický monitoring, revitalizace, geomorfologický vývoj koryta, kvalita vody, Sviňovický potok, Blanice
1 Úvod K hlavním cílům revitalizačních projektů patří náprava negativních důsledků nevhodně provedených pozemkových úprav, nevhodných způsobů obhospodařování půdy a velkoplošného odvodnění, dále zvyšování retenční schopnosti krajiny zpomalováním povrchového a podzemního odtoku vody, obnova přirozené funkce vodních ekosystémů a zvyšování samočistících schopností vody. Revitalizace je třeba chápat jako snahu o vytvoření nebo lépe podnícení přirozeného vývoje daného vodního toku, což je vztaženo k hydromorfologii a morfometrii koryta, hydrologii a srážko-odtokovému procesu, jakostním charakteristikám a splaveninovému režimu, přirozené skladbě vodní flóry a fauny a příbřežní zóny. Jedná se o dlouhodobý proces, není možné očekávat, že se hydromorfologický stav koryta toku výrazně změní za rok, či dva. Kern (1994) uvádí, že napřímený a uměle opevněný vodní tok potřebuje k dosažení dynamické rovnováhy 1
při samovolném zpětném vývoji po svém „osvobození“ přibližně 50 let. Tato doba se však může v případě jednotlivých toků značně odlišovat, přičemž rozhodující vliv má variabilita srážkoodtokového procesu, podstatný je především výskyt korytotvorných průtoků. Na počátku revitalizačních projektů v praxi dominovaly tendence k umělému antropogennímu formování přírodě blízkých fluviálně-morfologických struktur s využitím stabilizačního efektu přírodních materiálů. Postupně se však zvyšovaly nároky na ekohydrologické funkce vodních toků. Vysoké finanční prostředky vynakládané na revitalizační projekty s uměle vytvářenými přírodě blízkými strukturami dosahují zpravidla jen průměrných výsledků a proto postupně převažují tendence na poskytnutí možnosti samovolného přirozeného hydromorfologického vývoje koryt vodních toků (Matoušková, 2003). Roste tak význam studií zabývajících se hydromorfologickým vývojem zrevitalizovaných koryt vodních toků, kterým byla poskytnuta možnost samovolného přirozeného vývoje, které mohou složit jako podklad pro hodnocení efektu provedených revitalizačních úprav. V České republice se této problematice věnovali Šindlar (1998), Zuna (2001), Vrána (2004). Pod záštitou Ministerstva životního prostředí byla vypracována studie „Revitalizace morfologické členitosti potočního koryta“, která se zabývala změnami morfologie a splaveninového režimu koryt po jejich revitalizaci (Zuna, 2001 in Kujanová 2008). Následně byla provedena studie pod vedením Vrány, Gergela a Zuny zahrnující 20 odlišných revitalizovaných vodotečí. Terénní průzkum zahrnoval posouzení stability, trvanlivosti, funkčnosti jednotlivých vkládaných prvků a jejich vliv na migrační prostupnost toku, způsob údržby a vývoje vegetačního doprovodu, nivelační zaměření dna a odběry vzorků vody. Na základě provedeného výzkumu nevznikla jednotná metodika pro kvantifikaci úspěšnosti provedené revitalizace (Kujanová, 2008). Podle Justa (2005) je pro revitalizace v rozmanitých gegrafických podmínkách vhodnější individuální posuzování revitalizačních efektuů, lze však definovat kritéria podle kterých je možno hodnotit revitalizační efekt. Hlavním problémem hodnocení revitalizačního efektu je délka časového úseku poskytnutá revitalizovanému toku, která je potřebná pro obnovení původních fluviálněmorfologických a morfometrických charakteristik koryta. Obtížné je i určení výsledného typu vodního toku, neboť ten je výsledkem spolupůsobení mnoha faktorů (Matoušková, 2003). Brooks (1988) provedl zhodnocení vývoje 300 drobných vodních toků, které byly zbaveny umělého opevnění koryta a ponechány samovolnému vývoji. V pouhých 13-ti případech se obnovila původní křivolakost trasy koryta a jeho morfometrické charakteristiky. Cílem výzkumu je sledování stability a vývoje revitalizovaného koryta Sviňovického potoka v pramenné oblasti Blanice na rozhraní Šumavy a Šumavského podhůří s ohledem na výskyt mimořádných srážko-odtokových událostí a zhodnocení úspěšnosti provedené revitalizace v r. 2
2005 z pohledu obnovy ekohydromorfologické funkce tohoto významného krajinného prvku (obr.1).
V návaznosti na základní hydromorfologický
průzkum revitalizovaného koryta je
prováděn ekohydromorfologický průzkum založený na vyhodnocení kvality jakosti vody a mapovaní kvality hydromorfologických struktur. Fluviálně-geomorfologický a hydrologický výzkum byl zahájen bezprostředně po provedené revitalizaci a pokračuje do současné doby. Monitoring hydrochemismu je prováděn kontinuálně od ledna 2006 s frekvencí 4 x za rok. Ekohydromorfologické mapování bylo provedeno na jaře 2008. Příspěvek je zaměřen na prezentaci aplikovaných metod a dosavadních výstupů provedených analýz.
0
5
10
kilometers
Obrázek 1 Lokalizace zájmového území Zbytinského potoka a jeho pravostranného přítoku Sviňovického potoka v povodí horní Blanice
2 Charakteristika zájmového území Sviňovický potok pramení nedaleko osady Sviňovice SSZ od obce Zbytiny. Je pravostranným přítokem Zbytinského potoka, který se západně od Zbytin vlévá z pravé strany do řeky Blanice. Délka potoka činí 1,8 km, plocha povodí protáhlého tvaru je 1,6 km2 . Reliéf povodí se svažuje od rozvodnice probíhající přes Schánělův kopec, nejvyšší Sviňovický vrch (934,7 m) a Suchý 3
kopec (818 m) do údolí toku a k jeho ústí do Zbytinského potoka (ve výšce zhruba 775 m n.m.). Podloží povodí je tvořeno silně metamorfovanými a migmatizovanými moldanubickými horninami prekambrického až paleozoického stáří překrytými pleistocénními a holocénními deluviálními a fluviálními sedimenty a rašelinou. Nejrozšířenějšími půdními typy v povodí Sviňovického potoka jsou kryptopodzoly modální, podzoly modální a kambizemě dystrické charakteristické pro chladný klimatický region. Linie Sviňovického potoka je lemována pásem půdních typů se znaky oglejení (kambizemě oglejené, pseudogleje, gleje – obr. 2). Hydrologické podmínky v povodí Sviňovického potoka byly výrazně změněny lidskou činností v 70-80. letech minulého století. Z okolních pozemků zmizely meze, které bránily urychlenému splachování půdy z polí, pozemky kolem potoka byly odvodněny. Koryto bylo napřímeno a vybetonováno, v dolní části v úseku se výrazně změnila trasa koryta. V současné době jsou dříve obdělávané plochy zatravněné a využívány jako louky a pastviny. Zárověn
je zde
realizována revitalizace potoka. Povodí Sviňovického potoka je důležité z hlediska ochrany přírody, neboť se zde nachází Přírodní památka Pod Sviňovicemi a nejjižnější část území spadá do Chráněné krajinné oblasti Šumava (hranice probíhá souběžně s hlavní komunikací II/165 Zbytiny – Volary). Revitalizace Sviňovického potoka spolu s přilehlou částí Zbytinského potoka byla zahájena na jaře 2005. Obě revitalizace byly provedeny pouze ve vybraných úsecích, nejednalo se tedy o komlexní revitalizaci toků od pramene po ústí. Cíly prováděné revitalizace bylo zejména obnovení základních parametrů potočního biotopu (zvětšení hloubky stálé hladiny vody, snížení rychlosti vody v korytě, vytvoření proudových stínů pro akumulaci splavenin), zvýšení samočisticí schopnosti vody a zpomalení odtoku vody z krajiny. Po revitalizaci mělo vzniknout koryto s více zákrutami, a tudíž prodloužené z původních 1,1 km na 1,145 km. Prvním krokem úprav bylo odstranění betonového opevnění koryta od ústí Sviňovického potoka po propustek u lesa u přejezdu TK 60/125 (obr. 3 a 4). V horním a dolním úseku (0,000 – 0,318 a 0,650 – 1,145 km) byla ponechána trasa původního koryta, v rámci něhož bylo na km 0,100 – 0,180 vyprojektováno oboustranné zpozvolnění svahů do sklonu 1 : 5. V km 0,318 – 0,650 bylo navrženo nové koryto lichoběžníkového tvaru o šíři dna 30 cm a střídavým jednostranným sklonem svahů 1 : 2 a 1 : 5. (Kohoutek, Tuček 2002).
4
Obrázek 2a) Půdní typy v povodí Sviňovického p., b) erozní břeh u profilu 8 s výrazným oglejeným horizontem
Betonové prefabrikáty měly být nahrazeny zpevněním v patkách svahů pomocí kamene ze snosů o velikosti 20 – 50 cm. Staré koryto bylo rozvolněno. V horní části zůstal drenážní systém zachován prakticky v nezměněné podobě. V dolním úseku koryta na pravém břehu došlo k částečnému odstranění plošné drenáže a drény před zaústěním koryta vyvedeny na povrch, což vyvolalo potřebu zahloubení koryta oproti původnímu stavu. Nově vytvořených 20 kamenných prahů v korytě, nepřevyšujících 0,3 m, mělo přispět ke zvýšení stability dna a svahů a zlepšení života v toku. Pro stabilizaci koryta byla kolem toku vysázena doprovodná vegetace. Zvolenou druhovou skladbu porostu tvořily dřeviny domácího původu olše lepkavá, olše šedá, jasan ztepilý, vrba nachová, bříza bělokorá a vrba popelavá. Součástí revitalizace je i plánované vytvoření dvou mokřadních ploch pod obcí Zbytiny ve vazbě na budovanou čističku odpadních vod. Po významných srážko-odtokových událostech v červenci 2006, které ovlivnily přirozený vývoj rozvolněného nestabilizovaného koryta, došlo ke konci roku 2007 ke stabilizaci některých částí koryta v úseku nad silničním mostem lomovým kamenem.
5
Obrázek 3 Sviňovický potok. Před revitalizací bylo koryto ve dně a březích zpevněno betonovými prefabrikáty – stav podzim 2004. Foto: Matoušková
Obrázek 4 Revitalizované koryto Sviňovického potoka, a) odstraněné betonového opevnění, b) rozvolnění koryta zaslepení podpovrchové drenáže – stav jaro 2005. Foto: ZVHS Prachatice
3 Aplikované metody a zdroje dat Při výzkumu byly uplatněny terénní i kamerální metody, včetně metod dálkového průzkumu Země. Za základní můžeme považovat opakované geodetické zaměření 12 příčných profilů totální geodetickou stanicí Leica v půlročních intervalech jaro, podzim (profily 1-10 od jara 2005, profily N1 a N7 od jara 2006) a podélného profilu (od podzimu 2005) spolu 6
s fotografickou dokumentací stavu koryta (obr. 5). Příčné profily byly v terénu vyznačeny a stabilizovány pomocí hraničních mezníků. Při prvním měření byly mezníky zaměřeny do souřadnic JTSK. To bylo provedeno volným polygonovým pořadem od triginometrického bodu Kamenského les (orientace na zhušťovací bod Zbytiny – kostel). Jednotlivá geodetická měření byla prováděna totální geodetickou stanicí Leica 705 TCR. Měření se provádí pomocí odrazného hranolu. Každý profil je vždy měřen ze stanoviska na levém břehu, přičemž se pečlivě kontroluje podle hodnoty horizontálního úhlu přímá linie příčného profilu. Na jaře 2006 a 2008 proběhlo nasnímkování lokality z nízkoletícího modelu letadla a na jaře 2007 z nízkoletícího modelu helikoptéry firmou Aerodata, s.r.o. V návaznosti na to se provedlo technické zpracování snímků pro potřeby fluviálně-morfologické interpretace. V první fázi zpracování byly snímky transformovány do souřadnicového systému S-JTSK pomocí projektivní transformace. Pro účely projektivní transformace snímků je využíván program MicroStation V8 a nadstavba Descartes. Projektivní transformace řeší vztah mezi rovinou snímku a rovinou vztažného souřadnicového systému, výšková informace není uplatněna. Přítomnost výškových rozdílů v terénu se projevuje radiálními posuny bodů v transformovaném snímku oproti jejich správné poloze. Tato chyba narůstá se vzdáleností od středu snímku a převýšením vůči vztažné výškové hladině. V některých úsecích sledovaného toku může dosahovat vzhledem k výškovým rozdílům mezi břehy a dnem koryta až desítek centimetrů. Ve druhé fázi zpracování snímků testována možnost fotogrammetrického vyhodnocení, a to včetně vyhotovení 3D modelu koryta toku. Vzhledem k relativně nízkému počtu vlícovacích bodů je nejvhodnější metodou pro umístění snímků do souřadnicového systému, tj. určení tzv. prvků vnější orientace metoda svazkového vyrovnání bloku snímků (Kraus, 2007). Tento výpočet je možný pouze v případě dostatečného podélného překrytu mezi snímky a relativně malých stočení a posunů mezi snímky v řadě. Výsledkem plnohodnotného fotogrammetrického zpracování je 3D model a ortofoto zájmového území. Od r. 2006 je prováděn kontinuální monitoring vodních stavů a občasným hydrometrováním pro konstrukci konsumpční křivky (obr. 6). K vyhodnocení srážkoodtokých poměrů je využito údajů z automatického srážkoměru umístěného v
experimentálním povodí v nedalekých
Zbytinách. Údaje jsou konfrontovány se srážkoměrnou stanicí ČHMÚ ve Spálenci. Současně probíhá monitoring jakosti povrchové vody na základě hydrochemických a hydrobiologických ukazatelů a bylo provedeno ekomorfologické mapování zrevitalizovaného koryta toku pomocí metody EcoRivHab (Matoušková, 2003, 2007) v květnu 2008, které bude sloužit jako jeden z podkladů pro hodnocení úspěšnosti provedené revitalizace. Za tímto účelem došlo k mírné modifikaci metody EcoRivHab, týkající se především počtu hodnocených parametrů. Při terénním mapování byla hodnocena zóna koryta toku, doprovodné vegetační pásy a širší zázemí 7
toku v rozsahu 100 m od obou břehů toku. Měření rychlostí proudění bylo provedeno pomocí plovákové metody 1.5. 2008. Podstatnou částí je zjišťování stavu a průběhu trasy sledovaného koryta v různých historických časových obdobích na základě historických mapových podkladů, plánů a leteckých snímků (ČUZK, ZVHS). lokalizace příčných profilů
1 2
(od května 2005)
N1
3 4 5
6 7 N7 8 9 10 Obr. 5 Lokalizace příčných profilů geodetických měření revitalizovaného koryta Sviňovického potoka. Zaměření profilu N1 na jaře 2007. Foto Kliment
Obr. 6 Hladinoměr se záznamovou jednotkou M4016. Foto: Kliment
8
4 Výsledky 4.1
Historické změny trasy Sviňovického potoka
Pro zjištění změn trasy koryta Sviňovického potoka bylo využito různých mapových podkladů z období posledních více než sto padesáti let (Císařské povinné otisky stabilního katastru Čech z období 1824 – 1843 v měřítku 1 : 2 880, mapa území obce Zbytiny z roku 1888 vedená spolu s císařskými otisky map stabilního katastru v mapovém archivu ČÚZK v Praze, mapa pozemkového katastru platná do roku 1950, mapa katastru nemovitostí z roku 1982, ortofoto horní Blanice z r. 2005 – zdroj ČÚZK). Po úpravě podkladů byly vektorizovány linie Sviňovického potoka a části Zbytinského potoka v pěti srovnávaných letech – 1843, 1888, 1950, 1982, 2005 (viz. obr. 7). V roce 1843 mělo koryto Sviňovického potoka přirozený charakter s mírnými zákrutami. Probíhalo jihozápadním směrem a zhruba 180 m severně od silnice se stáčelo k jihu. Z jižního na jihojihovýchodní směr se koryto stáčelo přibližně 100 m pod silnicí. Do Zbytinského potoka ústil Sviňovický potok na okraji obce Zbytiny. Linie koryta Sviňovického potoka v roce 1888 a 1950 vykazuje jen nepatrné rozdíly. V horní části toku nad silnicí je jejich průběh prakticky totožný, ve spodní části docházelo k mírným posunům zákrutů. Sviňovický potok byl velmi výrazně ovlivněn lidskou činností v době socialistické kolektivizace zemědělství v 70.-80. letech 20. století v době prováděných melioračních úprav. Sviňovický potok byl napřímen a koryto na úseku dlouhém 1,132 km od ústí do Zbytinského potoka bylo opevněno betonovými prefabrikáty do tvaru jednotného lichoběžníkový příčného profilu se sklonem svahů 1:1,5. Na jaře 2005 byla na toku i přilehlém úseku Zbytinského potoka pod obcí Zbytiny provedena zmiňovaná částečná revitalizace. Betonové opevnění bylo odstraněno,
upraveny byly sklony břehů koryta a dno koryta opatřeno kamennými prahy.
Na krátkém úseku pod silničním mostem byly realizovány malé zákruty. Rozvolněné koryto bylo ponecháno samovolnému vývoji.
Provedená revitalizace proběhla mimo původní trasu
koryta před r. 1970.
9
Obr. 7 Historické změny trasy Sviňovického potoka a úseku Zbytinského potoka v období 1843-2005
4.2
Geodetické zaměřování revitalizovaného koryta
V současné době jsou k dispozici výsledky ze šesti opakovaných zaměření příčných profilů (23.6.2005, 13.10.2005, 19.4.2006, 25.10.2006, 11.4.2007, 24.10.2007) a z pěti zaměření podélných profilů (kromě jara 2005). Rozvolněné koryto vykazovalo od provedené revitalizace poměrně velkou dynamiku, která se projevila intenzivní hloubkovou i boční erozí na jedné straně a rozsáhlými fluviálními akumulacemi na dně koryta toku na straně druhé. Na téměř všech sledovaných profilech (1-10) v průběhu prvního půlroku převažovalo mírné až střední zahlubování koryta v rozsahu zahloubení 5 až 20 cm. Od podzimu 2005 do jara 2006 profily zůstaly až na výjimky v podstatě na podobné hloubkové úrovni, došlo k rozšíření profilů u dna o cca do 20 cm. Boční eroze spolu s akumulacemi přemísťovaného materiálu vedla k samovolnému vývoji drobných zákrutů, kde dochází k největším šířkovým, ale i hloubkovým změnám. V období od jara 2006 do podzimu 2006 došlo ve sledovaném úseku k dramatickým změnám v souvislosti s výše zmiňovanými významnými srážko-odtokovými událostmi, zejména 10
pak ze 12.7. 2006, kdy hladina vody dosahovala pod silničním mostem 66 cm. Koryto toku se výrazně změnilo, došlo ke značné hloubkové a boční erozi (na sledovaných příčných profilech zahloubení až o více než 30 cm, boční eroze v některých výsečných březích až 1 m). Některé dříve prohloubené profily byly naopak zaneseny vrstvou sedimentu o mocnosti 25-30 cm a dostaly se na původní úroveň z jara 2005. Změny jsou patrné i v podélném profilu toku, změny úrovně povrchu dna dosahují až přes 40 cm (obr. 8). Vedle prohloubení některých zákrutů došlo v akumulačních částech profilu k zanesení a zániku drobných zákrutů a tím vlastně k opětovnému napřímení průběhu toku. V dynamice podélného profilu toku se začíná uplatňovat překážka v podobě silničního mostu. Poslední zaměření v r. 2007 a na jaře 2008 neprokázaly významné přirozeně podmíněné změny koryta, a to i vzhledem k tomu, že během období nedošlo k větším srážko-odtokovým událostem, ani k významnému odtoku v důsledku tání sněhové pokrývky. Koryto zůstává až na určité výjimky (rozšiřování podemletých úseků, ústup okrajové hrany koryta zejména ve výsečných březích, určité projevy dnové akumulace a eroze na začátku a konci transportních úseků) na stavu z podzimu 2006 (obr. 9). 800 X. 2005 X. 2006 X. 2007 zaměřené příčné profily okraje silničního mostu
Nadmořská výška (m)
795
790
785
780
775 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Vzdálenost od horního konce sledovaného úseku (m)
Obr.8 Změny v podélném profilu revitalizovaného koryta v období 2005-2007
11
Nadmořská výška (m)
Profil č. 1 799,8 799,6 799,4 799,2 799 798,8 798,6 798,4 798,2 798
IV. 2005 X. 2005 IV. 2006 X. 2006 IV. 2007 X. 2007 0
2
4
6
8
10
12
(m)
Nadmořská výška (m)
Profil č. 4 790,2 790 789,8 789,6
IV. 2005
789,4 789,2
X. 2005 IV. 2006
789 788,8
X. 2006 IV. 2007
788,6 788,4
X. 2007 0
2
4
6
8
10
12
(m)
Nadmořská výška (m)
Profil č. 10 781,6 781,4 781,2 781
IV. 2005
780,8 780,6
X. 2005 IV. 2006
780,4
X. 2006
780,2 0
2
4
6
(m)
8
10
IV. 2007 12 X. 2007
Obr. 9 Ukázky příčných profilů a odpovídající obrázky z jara 2007. Foto: Z.Kliment
4.3 Interpretace snímků z leteckých modelů Pořízení snímků z nízkoletících radiově řízených modelů bylo použito jako alternativní metoda k geodetickému zaměření říčního koryta. Cílem bylo získat snímky, které systematicky monitorují vývoj břehů, akumulačních a erozních oblastí v celé sledované délce Sviňovického potoka a jeho bezprostředním okolí, a to jak v poloze, tak ve výšce. Snímky byly pořízeny 3.5.2006,
12.4.2007 a 24.7.2008, tedy v době nástupu vegetačního období. V prvním roce
snímkování byl jako nosič použit rádiově řízený model letadla (viz obr. 10a). Snímkování bylo provedeno přibližně ve výšce 70 m. Jelikož se vyskytly problémy s udržením modelu nad osou koryta toku, bylo v následujícím roce výrobcem a vlastníkem letadla navrženo využít model helikoptéry (viz obr. 10 b). Pro postižení větších detailů a vzhledem k možnostem modelu helikoptéry byla snížena výška letu na 30 m. Fotogrammetrické vyhodnocení těchto snímků 12
(asi 600 ks) se však ukázalo velmi pracné a vzhledem k malému počtu vlícovacích bodů a možnému zkreslení pro některé úseky nemožné. Proto v r. 2008 bylo přikročeno k nasnímkování lokality opětovně s využitím modelu letadla.
Obr. 10a Použité snímkovací modely letadla, Foto: Matoušková a 10b Snímkovací model helikoptéry, Foto: Kliment
Obr. 11a) Digitální model území (DMÚ) získaný automaticky ze stereoskopických snímků v měřítku cca 1:12 750. Model musí být následně editován, přičemž jsou opraveny významné chyby před dalším zpracováním, b) ortofoto snímek získaný z DMÚ
V současné
době
jsou
vyhodnoceny
snímky
georeferencované
metodou
projektivní
transformace ze snímkování r. 2006 a 2008. Snímky pořízené z nízkoletícího modelu umožnily vzhledem k vysokému rozlišení provést poměrně detailní interpretaci vybraných fluviálněgeomorfologických tvarů a zároveň sledovat postupný zárůst koryta vegetací. Pozornost byla zaměřena zejména na identifikaci a změny průběhu okraje aktivního břehu koryta (active13
channel bank), identifikaci a průběh výrazných břehových linií, zejména nátrží (bank scour), břehových trhlin (bank disruption) a již utržených částí břehů (fallen bank). Dále byly identifikovány polohy a změny dnových akumulací hrubozrnného a jemnozrnného charakteru, větší kameny (boulders) a pokrytí dna koryta vegetací. Příkladem zpracování a interpretace snímků z leteteckých modelů z r. 2006 a 2008 jsou obr. 12 a
obr. 13 z úseku zrevitalizovaného koryta pod silničním mostem, kde nedošlo ke konci
kalendářního roku 2007 ke závozu nátrží lomovým kamenem. Na snímku je patrné rozšíření koryta po významné srážko-odtokové události v létě 2006 boční erozí a návazné spadnutí podemletých odtržených břehů do koryta. Menší kameny byly zcela odneseny dále po toku dolů. Výrazné je zapojení a stabilizace dnových akumulací z léta 2006 vegetačním porostem.
balvany
okraj dna koryta
vegetace
nerozlišená hranice
hrubozrnné akumulace
narušený břeh koryta
jemnozrnné akumulace
nátrž
spadlý břeh
příčný profil
Obr. 12 Ukázky interpretace georeferencovaných snímků pořízených z leteckého modelu v roce 2006 a 2008 (okolí profilu N7)
14
balvany
okraj dna koryta
vegetace
nerozlišená hranice
hrubozrnné akumulace
narušený břeh koryta
jemnozrnné akumulace
nátrž
spadlý břeh
příčný profil
Obr. 13 Ukázky interpretace georeferencovaných snímků pořízených z leteckého modelu v roce 2006 a 2008 (okolí profilu 8)
4.4 Ekohydrologický monitoring Základem pro hodnocení kvality vodních toků je tzv. ekologický statut, který je definován na základě hydromorfologických, hydrochemických a hydrobiologických parametrů (EC WFD 2000). Hydrochemický monitoring zájmového území je založen na čtvrtletních odběrech vzorků vody a jarních a podzimních odběrech makrozoobenthosu. Vzorky vody byly analyzovány v laboratoři ÚŽP, PřF UK v Praze podle normovaných metod. Stanovovány byly následující ukazatele: vodivost, pH, KNK4,5, ZNK8,3, tvrdost, Ca2+, Mg2+, CHSKMn, N-NH4 +, N-NO2 -, NNO3 -, P-PO43- , Cl-, Fe, Mn, humínové látky (od r. 2008) a dále teplota a rozpuštěný O2 , které jsou měřeny přímo v terénu. Průzkum kvality vody je prováděn jednak na zrevitalizovaném korytě Sviňovického potoka a na čtyřech dalších lokalitách, které dokumentují stav jakosti v jeho blízkém okolí viz obr. 14. Konkrétně se jedná o Tetřívčí potok, Zbytinský potok nad obcí Zbytiny, bezejmenný levostranný přítok v obci Zbytiny a dále Zbytinský potok pod obcí 15
Zbytiny. Uvedené profily jsou významné z pohledu možnosti vzájemné srovnávací analýzy. Zatřídění do tříd jakosti vody dle ČSN 75 7221 je třeba brát jako orientační vzhledem k nízkému počtu odebraných vzorků. N
ook rroo y bb k c 1 innovvii SSv
2 4
brroookk nskyy in tin Z byyti
3
5
0
1
rrooookk ivvcii b ttrriv T ettr
2
kilometers Obr. 14 Lokalizace odběrných profilů vzorků vody v lokalitě Zbytiny, profil 1 – Sviňovický potok, profil 2 – Zbytinský potok nad, 3 – levostranný přítok (LP), profil 4 – Zbytinský potok pod, profil 5 – Tetřívčí potok
Nejvýraznějším bodovým zdrojem znečištění v povodí Zbytinského potoka je samotná obec Zbytiny. V současné době zde probíhá výstavba ČOV pro 510 ekvivaletních obyvatel (EO) a kanalizace odpadních vod. Tento zdroj ovlivňuje profil Zbytinský potok pod. Bodovým zdrojem znečištění je ovlivněno i povodí Tetřívčího potoka, konkrétně jde o ČOV v areálu ZD Ktiš v obci Křišťanov pro 78 EO. Ostatní sledované profily nejsou pod vlivem přímého bodového zdroje znečištění (Hryzáková 2008). Mezi případné další zdroje znečištění je nutno uvést zemědělskou činnost – především intenzivní chov skotu a případně další plošné a drobné roztýlené zdroje znečištění související s antropogenními aktivitami v povodí. Zvýšené hodnoty CHSKMn ve všech sledovaných profilech pravděpodobně souvisí s vyššími koncentracemi humínových látek. Hodnoty pH se pohybují v rozmezí 6-7,6; koncentrace železa mezi 0 – 0,41 mg.l-1 . Z provedených hydrochemických analýz jednoznačně vyplývá nízká míra znečištění v revitalizovaném úseku Sviňovického potoka u většiny sledovaných parametrů. S vyjímkou CHSKMn převládá I. a II. třída jakosti. V případě parametru CHKSMn kvalita vody odpovídá III. 16
jakostní třídě, jedná se tedy o znečištěnou vodu. Při srovnání s ostatními monitorovanými profily vykazuje tento parametr nejnižší míru znečištění viz obr. 15.
20,0 18,0 16,0
CHSK-Mn [mg/l]
14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0
XI.07
X.07
IX.07
VIII.07
VII.07
VI.07
V.07
IV.07
III.07
II.07
I.07
XII.06
XI.06
X.06
IX.06
VIII.06
VII.06
VI.06
V.06
IV.06
III.06
II.06
I.06
0,0
Datum
Sviňovický p.
Tetřívčí p.
Zbytinský p. nad
LP
Zbytinský p. pod
Obr. 15 Koncentrace parametru CHSKMn v povodí Zbytinského potoka, 2006-2007, (rozbor laboratoř ÚŽP PřF UK, Hryzáková)
V případě parametrů konduktivita a dusičnonový dusík vykazuje zrevitalizovaný úsek Sviňovického potoka (profil Sviňovický p.) nejvyšší zatížení. V tomto profilu byly zjištěny i zvýšené koncentrace chloridů. Zdrojem znečištění je pravděpodobně intenzivní chov skotu na pastvinách v bezprostřední blízkosti koryta toku. Zaznamenané koncentrace N-N0 3 - spadají do II. jakostní třídy, jedná se tedy pouze o mírné znečištění viz obr. 16. Výsledky hydrochemických analýz potvrdily existenci významného bodového zdroje znečištění v povodí Zbytinského potoka a to obce Zbytiny. Konkrétně jsou dosahovány zvýšené koncentrace CHSKMn, konduktivity,
N-NH4 + a P-PO43-. Situace se nepochybně zlepší po
zprovoznění ČOV Zbytiny.
17
6,0
5,0
N-NO3- [mg/l]
4,0
3,0
2,0
1,0
XI.07
X.07
IX.07
VIII.07
VII.07
VI.07
V.07
IV.07
III.07
II.07
I.07
XII.06
XI.06
X.06
IX.06
VIII.06
VII.06
VI.06
V.06
IV.06
III.06
II.06
I.06
0,0
Datum
Sviňovický p.
Tetřívčí p.
Zbytinský p. nad
LP
Zbytinský p. pod
Obr. 16 Koncentrace parametru N-NO3 - v povodí Zbytinského potoka, 2006-2007, (rozbor laboratoř ÚŽP PřF UK, Hryzáková)
Mapování ekohydromorfologického stavu bylo provedeno na revitalizovaném úseku v celkové délce 720 m a dále bylo provedeno mapování upraveného úseku na horním toku Sviňovického potoka v délce 280 m. Vymezeny byly délkové homogenní úseky o délce 40 m. Při terénním průzkumu byly mapovány charakteristiky koryta toku, doprovodných vegetačních pásů (DVP) a údolní nivy. Jedná se o mírně modifikovanou verzi metody EcoRivHab (Matoušková, 2003. 2007). Celkový ekomorfologický stav toku po revitalizaci je možno klasifikovat II. ekomorfologickým stupněm (ES), jedná se tedy o přírodě blízký mírně antropogenně ovlivněný útvar. I. ES nebyl dosažen především z důvodu nepříznivého bodového hodnocení některých parametrů; např. pozměněný charakter odtoku (pozn. vliv drenáží a ponechané napřímení koryta na horním toku), opevnění břehů pohozem z lomového kamene v některých úsecích, nižší diversita mikrohabitatů a dále díky nepřítomnosti skupinové vegetace s potenciálně přirozenou druhovou skladbou v příbřežní zóně. Provedené revitalizační úpravy se soustředily na osvobození opevněného koryta a vysázení břehové vegetace, která měla na počátku převážně galeriovou strukturu. Vlivem nestability břehů však došlo k úhynu několika stromků. Revitalizace nezahrnovala vysázení doprovodné vegetace v širším zázemí toku. IV. ES byl zaznamenán 18
pouze v jediném hodnoceném úseku a to SVI011, jedná se úsek, kde tok protéká mostním propustkem pod silnicí Prachatice-Zbytiny. Provedená úprava má vliv na nízkou diverzitu hydromorfologických mezo- a mikrostruktur v daném úseku, ale i v sousedních úsecích viz obr. 17. Charakter habitatu původně upraveného toku je možno hodnotit převážně III. ES jako středně antropogenně ovlivněný. Nejhůře byla hodnocena zóna koryta vodního toku a to díky betonovému opevnění břehů a dna, nízké diverzitě hloubek, šířek koryta, nízké diverzitě mikrohabitatů. Zaznamenán zde byl převážně III. a IV. ES. V některých úsecích je provedené opevnění porušeno a břehy jsou značně nestabilní. Pozitivní vliv na hodnocení charakteru celkového habitatu toku má především zóna DVP.
9
stupeň výskytu mezostruktur
8 7 6 5 4 3 2 1
SVI018
SVI017
SVI016
SVI015
SVI014
SVI013
SVI012
SVI011
SVI010
SVI009
SVI008
SVI007
SVI006
SVI005
SVI004
SVI003
SVI002
SVI001
0
úsek tůně
stupně, brody
Obr. 17 Diverzita hydromorfologických mezostruktur v revitalizovaném úseku – počet riffles a pools v jednotlivých úsecích
V rámci ekohydrologického průzkumu byly dále sledovány pomocí plovákové metody rychlosti proudění v revitalizovaných úsecích SVI001, SVI 005, SVI010 a v upraveném úseku SVI032. Nejvyšší rychlosti byly zaznamenány v upraveném úseku a to o čtvrtinu až polovinu vyšší.
19
5 Diskuze a závěry Předložená studie shrnuje dosavadní poznatky z více jak dvouletého výzkumu fluviálněgeomorfologického,
hydrologického
a
ekohydromorfologického
monitoringu
koryta
Sviňovického potoka. Je založena zejména na metodě opakovaných geodetických zaměřování příčných a podélných profilů v pravidelných půlročních intervalech ve vztahu k proběhlým významným srážko-odtokovým epizodám. Výsledkům velmi přispěje v současné době probíhající fotogrammetrické zpracování a interpretace snímků pořízených z nízkoletících leteckých modelů. Rozvolněné koryto vykazovalo od provedené revitalizace poměrně velkou dynamiku spočívající v mírném až středním zahlubovaní koryta provázeném podemíláním svahů a rozšiřováním koryta v místě zákrutů. Vývoj revitalizovaného koryta byl výrazně ovlivněn výraznou srážko-odtokovou událostí ze 12.7.2006, kdy došlo na sledovaném úseku k výše popsaným dramatickým změnám. Intenzivními erozně-akumulačními procesy bylo koryto přemodelováno, došlo k vyrovnání (stabilizaci) podélného profilu toku. V následném období pokračovalo mírné rozšiřování koryta, zejména v zákrutech a v důsledku odtržení podemletých břehů v úseku pod silničním mostem.(viz obr. 18).
Obr. 18 Utržený břeh koryta (profil N7). Foto: Kliment
I přes relativně stabilizovaný stav koryta a různý stupeň zpevnění břehů a dna vegetací se rozhodl vlastník toku, správa ZVHS Prachatice, zasáhnout do přirozeného vývoje koryta. Ke konci
kalendářního roku 2007 byl proveden závoz lomového kamene k největším nátržím
v úseku toku nad silničním mostem (viz obr. 19). Dolní úsek toku byl prozatím ponechán přirozenému vývoji. 20
Obr. 19 Opevnění břehů pohozem z lomového kamene v místech největších nátrží (profil 4), Foto: Kliment
Analýzou historických mapových a fotografických podkladů byly zjištěny poměrně razantní, v dnešní době již nenávratné změny trasy sledovaného koryta spojené s melioračními úpravami v 70.-80. letech minulého století. Vlivem napřímení toku došlo k posunu jeho zaústění do Zbytinského potoka směrem po proudu, což mohlo přispět spolu s provedenými úpravami ke zrychlení odtoku z území. Navazující výzkum povede k zachycení nových skutečností ohledně inzerovaných úprav koryta a k hodnocení vlivu úprav pro další vývoj koryta. Z důvodu značné nestability břehů opevněného koryta na horním toku a zároveň možnosti snížení rychlosti proudění na středním a dolním revitalizovaném toku doporučujeme realizaci navazující revitalizace horního toku Sviňovického potoka. Především by mělo dojít k odstranění stavajícího opevnění břehů a dna, změlčení příčného profilu koryta (snížení nivelity) a obnově půdorysného průběhu koryta. Určitým vzorem může být koryto Sviňovického potoka v pramenné oblasti, kde byly nalezeny přírodní úseky. Provedený ekohydrologický monitoring potvrdil nízkou míru znečištění revitalizovaného úseku Sviňvického potoka. Nejvyšší koncentrace byly zaznamenány u parametrů CHKS Mn, konduktivity a dusičnanového dusíku. Zdrojem těchto látek jsou roztýlené a plošné zdroje znečištění. Jejich snížení by napomohlo komplexnější pojetí revitalizace jak podélném tak příčném profilu včetně vytvoření funkčních doprovodných vegetačních pásů s optimální skladbou dřevin a keřů, vyřešení vyústění drenážních výpustí a eliminace chovu skotu v bezprostření blízkosti toku. Dostatečně široké a funkční DVP by znamenaly rovněž zlepšení celkového ekohydromorfologického stavu koryta vodního toku.
21
6 Literatura: BROOKES, A. (1988): Channelized rivers, Perspectives for environmental management. John Wiley&Sons, Chichester. HUJSLOVÁ, J. (2007): Dynamika revitalizovaného koryta Sviňovického potoka. Bakalářská práce, PřF UK Praha, 44 s. HUJSLOVÁ, J., KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M., POTŮČKOVÁ, M., ŠOBR, M (2007): Sledování dynamiky revitalizovaného koryta Sviňovického potoka. In: Změny v krajině a povodňové riziko (Langhammer edt.), UK Praha, s. 227-231. HRYZÁKOVÁ, K. (2008): Srovávací studie hydrochemismu povrchových vod v povodí Rolavy, horní Blanice a Liběchovky. In: Ekohydrologický monitoring vodních toků v kontextu evropské Rámcové směrnice ochrany vod (Matoušková a kol.). UK Praha, GAČR, (v tisku). JEDLIČKA, J., POTŮČKOVÁ, M. (2006): Correction of radial distortion in digital images. Proceedings Technical Computing Prague 2007, 5 s. JUST, T. a kol. (2005): Vodohospodářské revitalizace a jejich uplatnění v ochraně před povodněmi. Český svaz ochránců přírody. Praha, 359 s. KERN,
K.
(1994):
Grundlagen
naturnaher
Gewässergestaltung.
Geomorfphologische
Entwicklung von Fließgewässern. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 256 s. KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M., ŠOBR, M., POTŮČKOVÁ, M. (2006): Sledování dynamiky revitalizovaného koryta Sviňovického potoka. In: Změny krajiny jako ovlivňující faktor průběhu a projevů extrémních povodní – projekt VaV SM/2/57/05 (Langhammer edt.). PřF UK, Praha, s.166-172. KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M., ŠOBR, M., HUJSLOVÁ, J.POTŮČKOVÁ, M.(2008): Hydromorfologický monitoring zrevitalizovaného koryta Sviňovického potoka. In: Ekosystémové služby říční nivy (Pikhart, Benedová, Křováková edts.), Třeboň, 28.-30.4.2008, USBE AVČR, ISBN 978-80-254-1834-5, Třeboň, s. 116-121 KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M., ŠOBR, M., POTŮČKOVÁ, M., HUJSLOVÁ, J. (2008): Sledování dynamiky revitalizovaného koryta Sviňovického potoka. In: Údolní niva jako prostor ovlivňující průběh a následky povodní (Langhammer edt.). Nakladatelství P3K. ISBN 978-8086561-59-2. Praha, s. 252-262. KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M., ŠOBR, M., POTŮČKOVÁ, M., HUJSLOVÁ, J. (2008): Hydromorfologický monitoring zrevitalizovaného koryta Sviňovického potoka. In: Ekohydrologický monitoring vodních toků v kontextu Evropské rámcové směrnice o vodní politice (Matoušková edt.) – v tisku. KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M. (2009) Fluvial dynamics and selected methods of eco22
hydrological monitoring of restored Sviňovický brook channel. AUC Geographica, 1-2/2009 (v recenzním řízení). KOHOUTEK, P., TUČEK, J. (2002): Projekt stavby Revitalizace toku Zbytiny. Projekta Tábor. – nepublikováno. KRAUS, K. (2001): Photogrammetry, Vol. 1, Dümler, Bonn, 397 s. MATOUŠKOVÁ, M. (2003): Ekohydrologický monitoring vodních toků jako podklad pro revitalizaci vodních ekosystémů. Disertační práce Katedra fyzické geografie a geoekologie, PřF UK v Praze, 218 s. MATOUŠKOVÁ, M. (2007): Ekohydrologický monitoring vodních toků v kontextu Rámcové směrnice ochrany vod EU. Závěrečná výzkumná zprava projektu GAČR č. 205/02/P102, PřF UK v Praze a GAČR, Praha, 18 s. POTŮČKOVÁ, M., KLIMENT, Z. (2007): Application of Non-Metric Images for Monitoring of the Svinovicky Brook Channel. International Conference „Evolution of geographic global systéme and risk processes in global context“. Praha, Czech Republic, 21-22.9.2007, poster. ŠÍMA, J. (2007): Na počátku éry digitálního fotogrammetrického snímkování České republiky, Proceedings Geos 2007, 10 s. ŠINDLAR, M. (1998): Dynamika a ochrana přirozených ekosystémů vodních toků. Závěrečný výzkumný zprava VaV projekt. MŹP ČR, Praha. ZUNA, J. (2001): Efekt revitalizačních úprav potočních koryt. Vodní hospodářství, 51, č. 8, s. 243-245. VRÁNA (2004): Revitalizace malých vodních toků – součást péče o krajinu. Consult Praha, Praha, 60 s.
23
