Vodárenská nádrž Karolinka: vývoj jakosti vody v období 1992 - 2002 RNDr. Jan Válek Vodovody a kanalizace Vsetín, a.s. ______________________________________________________________________ 1. Úvod Strategie zásobování pitnou vodou společnosti Vodovody a kanalizace Vsetín, a.s. preferuje z evidentních důvodů exploataci vodárenské soustavy „nádrž Karolinka na Stanovnici – úpravna vody Karolinka“. Úpravna odebírala za období 1992 – 1999 z nádrže 3 – 4 mil. m3 vody/rok, což činilo v roce 1996 i 1997 33 % pitné vody vyrobené ve vlastních VH zařízeních, 39 % v roce 1998, více než 50 % v roce 1999. Strategický záměr, výkon úpravny 200 l/s, znamená odebírat z nádrže 6 mil. m3 /rok. Laboratoř společnosti rozhodující zdroj (povodí, nádrž) od roku 1992 systematicky monitoruje.V roce 2002 se završuje dekáda (1992 – 2002) sledování. 2. Povodí Stanovnice a nádrž Karolinka na Stanovnici Léta 1977 až 1985: v 0,750 km Stanovnice (přítok Vsetínské Bečvy) vzniká vodárenská nádrž Karolinka (dále jen VN). Zkušební provoz je zahájen v roce 1984. Staví se a v listopadu 1986 je uvedena do provozu úpravna vody Karolinka (dále jen úpravna). VN a povodí jsou významný vodní ekosystém v podhůří Javorníků v CHKO Beskydy se značně uchovaným originálním resp. biologickým stavem. Nádrž má velmi příznivou jakost vody pro úpravu k pitným účelům. Biologický stav nádrže, oligotrofie, doznává za období 1992 – 2002 indukovaných změn: reaguje na athropogenní tlak na povodí a samotnou nádrž. Prioritní funkce nádrže je vodárenská. Lidské aktivity jsou chronické konflikty s touto funkcí. Zcela jistě lze konstatovat, že za období 1992 – 2002 intenzita těchto konfliktů narůstá. Povodí Stanovnice má plochu 22,8 km2. Podle původních údajů z roku 1984 zabíraly komplexy lesů 70 % povodí. Jednalo se o konkrétní kvalitu a strukturu lesů. Lesy jsou rozhodující pro kapacitu VN a její rozložení v čase. Proto je žádoucí údaje o lesích v roce 2002 revidovat. V anthropogenním tlaku zaujímala (dosud zaujímá?) těžba dřeva soukromými vlastníky dominantní postavení. Je provázena půdní erozí, při dispozicích zdejšího území (sklonitost svahů etc. etc.) značnou, a srážky pak adekvátními zákaly na přítocích. Znepokojující je reálný rozvoj rekreace v povodí, což není totéž co legální čili povolený. V sezóně se v povodí z důvodu rekreace zvyšuje počet přítomných osob o desítky až stovky. Negativní průvodní jevy rekreace jsou zjevné a průkazné: po jarním tání v roce 2002 vyklízeli zaměstnanci Povodí Moravy dolní úsek Velké Stanovnice od splavených a naplavených předmětů. Na břehu vedle splavu vznikla hromada vyšší než člověk. K jejímu odvezení bylo zapotřebí dvou valníků. Její složení bylo signifikantní: mimo pneumatiky ze zadního kola traktoru, částí a součástí aut, vylovený odpad sestával z plastů, jmenovitě z řádově stovek PET lahví od nealkoholických nápojů a kvanta obalů, tub, kelímků a dóz od kosmetických výrobků a prostředků osobní hygieny. Popisuji očitou zkušenost. Kontaminaci povodí přispívá zemědělská produkce.
Hydrografickou osou povodí je Stanovnice (Hrubá, Velká Stanovnice). Odvádí ¾ plochy povodí. Jejím nejvýznamnějším přítokem je Malá Stanovnice, která odvádí ¼ plochy povodí. Do zátopy dále ústí potok Baďurka, Prženka a Kání. V letním období v nich průtok klesá, v suchých letech až mizí pod povrch. Na přítocích byly společností Valašské lesotechnické meliorace, a.s.v období 1993 – 1994 (10 let po napuštění nádrže!) vystavěny lapače splavenin. K jejich existenci, zejména na Malé Stanovnici, lze mít kritické připomínky. Léta nejsou těženy deponie. Organický obsah deponií hnije (tvorba metanu, kyslíkový deficit, zápach). Jsou určeny podle historických požadavků okresního hygienika skládky pro deponie? Zanikly biokoridory pro migraci ryb a jiných vodních živočichů proti proudu. Tok Malé Stanovnice pod druhým lapačem splavenin k zaústění do Velké Stanovnice tvoří po technických úpravách mělký, fluviatilní úsek, kde tok pomalu proudí, prohřívá se a ztrácí charakter bystřiny. Zejména biologický stav je zkreslen, např. sezónním masovým výskytem teplomilných, saprobně tolerantních larev jepic (Ephemeroptera). Povodí Stanovnice vykazuje podle ČSN 75 7221 převážně I. třídu čistoty (velmi čistá voda), podle koncentrace dusíku však voda může být lokálně až silně znečištěná amoniakálním dusíkem (IV. třída). Mikrobiologicky je povodí znečištěno a lokálně až silně znečištěno (III. až IV. třída). Biologický stav horních toků a potoků (bystřin) je podle makrozoobentosu poměrně stabilní oligosaprobita (I. třída). Dolní toky Velké Stanovnice a Malé Stanovnice ale definuje (viz také výše uvedené vlivy lapačů splavenin) beta – mesosaprobita (II. třída). Za negativní markery vývoje jakosti vody ve VN nutno počítat následující biologické projevy. Za období 1992 – 2002 se podstatně změnila rybí osádka VN, a to v neprospěch rybího hejna obecně a pstruha potočního, jeho jezerní formy (Salmo trutta morpha lacustris), obzvlášť. Na adekvátních druzích ryb (plotice a jiné kaprovité ryby) je patrný vysoký stupeň zamoření tasemnicí řemenatkou ptačí (Ligula intestinalis). V rybách se řemenatka vyskytuje v tělní dutině ve stadiu plerocerkoidů. Dospělé tasemnice žijí ve střevě vodních ptáků (volavek), kteří se nakazí, když pozřou ryby, napadené plerocerkoidy. Zvláštní kapitolou je přetahování, v posledních letech trvalá přítomnost, hejna volavek. Při odběru vzorků v roce 2002 jsem v jednom momentě od zátoky Baďurky k zátoce Prženky napočítal 68 hřadujících volavek. Hrázný jich při jiné příležitosti napočítal 90. Ve střevní mikroflóře volavek se běžně a bez problémů pro hostitele vyskytuje patogenní bakterie Salmonella. Pokud se tedy v roce 2002 polemizuje o zařazení VN ve smyslu Vyhlášky č. 428/2001 Sb. do kategorie A3 podle údajného výskytu bakterie Salmonella, nesmí početné místní hejno volavek zůstat opomenuto. 3. Nádrž Karolinka na Stanovnici: jakost vody, teplota a fenomen biosestonu VN o délce 1,7 km a hloubce 35 m zadržuje zásobní objem 5,9 mil. m3 a objem stálého nadržení 1,1 mil. m3. Odběrná věž má vodárenské etážové odběry, situované 13,0 – 21,5 – 26,5 m od hladiny při plné nádrži. Kóta hladiny je dána kótou přelivné hrany nehrazeného šachtového přelivu 519,82 m n.m. Řada parametrů jakosti vody ve VN (amonné ionty, dusičnany, dusitany, železo, mangan etc. etc.) vykazuje koncentrace i podstatně nižší než limity Vyhlášky č. 376/2000 Sb., která provádí Zákon č. 258/2000 Sb. v oboru pitné vody.
Naopak limitující pro finální jakost pitné vody a výši nákladů byl ve VN za období 1992 - 2002 - rozvoj sinic a řas neboli fytoplanktonu obecně, - mimořádný zákal při červencové povodni v roce 1997, - potenciálně přítomnost organických látek (ChSK – Mn). Optimální jakostní režim v letech 1992 – 1998 byl spojen s maximálním nadržením zásobního prostoru. V roce 1999 provedla společnost Povodí Moravy, a.s. odvodnění vzdušného líce hráze (oprava a doplnění drenáže) a sanaci průsaků do šachtového bezpečnostního přelivu. Pro tyto práce byla hladina snížena z 519,82 m n.m. na 516,00 m n.m. Práce na drenážích a sledování průsaků resp. výsaků na vzdušném líci hráze spolu s nařízeným režimem maximální kóty hladiny 518,00 resp. 518,50 m n.m. trvají do roku 2002 a potrvají i nadále. Na doporučení TBD akceptovalo Povodí Moravy, s.p. návrh řešení, a to vybudování těsnící stěny založené na kótě cca 516,00 m n.m. Realizace v roce 2004 nebo 2005. Nařízený režim 1999 – 2002 zlikvidoval cca 4 měsíce spontánního splachování VN/rok, kdy bezpečnostním přelivem odtékala voda oživená sinicemi a řasami a snižovala se biomasa, „zahušťuje“ koloběhy a výměny látek ve VN a obecně je k dispozici méně vody na odkalování hypolimnia, manipulace, etc. etc. Při absenci cca l mil. m3 zadržované vody oproti plné nádrži dochází k postupnému oteplování vody. V plném létě činila teplota vody u hladiny 20 stupňů Celsia. Podzimní vyrovnání teplot ve vodním sloupci (homothermie, provázená zhoršením senzorických vlastností vody) nastávala za plné nádrže při teplotě 8 stupňů Celsia. Za období 1999 – 2002 se v plném létě teplota vody u hladiny zvýšila na 23,6 stupňů Celsia v roce 2002. V témže roce nastala podzimní homothermie při teplotě 12 stupňů Celsia. To také byla teplota vody, odebírané pro úpravu k pitným účelům z hloubky 19,0 – 19,5 m, v podzimním období 2002: 12 stupňů Celsia! „Ohřátí“ vody ve VN za období řízeného režimu 1999 – 2002 je o cca 4 stupně Celsia. Při stejném režimu je další oteplování vody ve VN možné. V úzké, korytovité a hluboké VN s vyhraněným ročním cyklem střídání homothermií a teplotních stratifikací má rozvoj sinic a řas v období 1992 - 1998 podobnou hlavní charakteristiku. Dostaví se jarní pulz fytoplanktonu (duben až květen), využívající nakumulovaných živin. Tvoří jej zlaté řasy (Chrysophyceae), které doplňují a střídají rozsivky (Bacillariophyceae). Řas jsou stovky až tisíce jedinců/ml epilimnia. Přes další dotaci nutrienty už v čase fotosyntetické aktivity množství řas klesá (červen) - v plné vegetační sezóně (létě) schází zelené řasy! - a ustaluje se do zimní absence na hodnotách desítek až stovek jedinců/ml epilimnia. V roce 1998 nenastala retardovaná produkční odezva na povodeň 1997. VN tímto osvědčila nízkou trofii: oligotrofii. V roce 1999, kdy platí nařízený režim podle předchozího a kóta hladiny v důsledku okolností klesá až na minimum 514,68 m n.m. (do plného nadržení schází 2,2 mil. m3 tj. 31 % vody), se profil fytoplanktonu zásadně odlišil. Poprvé je dvouvrcholový: po jarním nastává i podzimní pulz řas, a to rozsivek, v rekordním množství od počátku sledování (1992) desetitisíců jedinců/ml epilimnia. Jarní pulz rozsivek je provázen přítomností zlatých řas (Chrysophyceae) v množství tisíců jedinců/ml eufotické vrstvy vody, zatímco v podzimním pulzu zcela dominují rozsivky. Průměrná abundance řas je tak v roce 1999 4 krát (1997) až 26 krát (1992) vyšší. V roce 2000 se kvalitativně i kvantitativně opakuje táž situace. Rozsivka je tentokrát determinována jako Cyclotella comta.
Léta 2001 – 2002 se shodují s předchozími roky v jarním pulzu zlatých řas (Chrysophyceae). Rozsivka Cyclotella comta se tentokrát vyskytuje od léta v množství stovek až tisíců jedinců/ml eufotické vrstvy vody. Její výskyt doznívá dlouho do podzimu. Zcela novým fenoménem v dekádě 1992 – 2002 je výskyt rostlinného pikoplanktonu v letech 2001 – 2002. Pikoplankton jsou jednotlivě žijící jednobuněčné mikroorganismy o velikosti buněk 0,2 – 2,0 mikronu. Jejich výskyt v množství 2 až 3 tisíce buněk/ml eufotické vrstvy vody byl situován do léta a dozníval v podzimním období. Teplotní stratifikace zablokovala přístup pikoplanktonu ke střednímu vodárenskému odběru v hloubce 19 – 20 m, kterého se kontinuálně používá k odběru pro úpravnu (t.č. v rekonstrukci). Výskyt pikoplanktonu souvisí zejména s postupující eutrofizací. Autor řadí pikoplankton taxonomicky k sinicím rodu Synechococcus a Synechocystis, které jsou spíše psychrofilní. Existuje informace (Povodí Moravy), že ve VN byla ve stejném období ve větším množství zjištěna zelená kokální řasa Didymocystis cf. inconspicua. Nález pikoplanktonu je tedy nutno taxonomicky porovnat resp. revidovat. Typické profily fytoplanktonu srovnává graf 1. Graf 2 ukazuje vývoj biologického stavu za období 1992 – 2002 pomocí parametru „průměrná abundance FTP eufotické vrstvy“. 4. Povodeň 1997: test vodárenské soustavy V červenci 1997 vyvolaly na Moravě extrémní srážky povodeň. Za rozhodující období srážek od 4. do 8. 7. kulminoval průtok Vsetínské Bečvy hodnotou 20leté vody. Průtok Rožnovské Bečvy v centru srážkové činnosti kulminoval hodnotou 100leté vody. Povodeň se udála ve fázi teplotní stratifikace. Zákal na přítocích dosáhl 750 až 850 jednotek ZF. Teplotní zonace zajistila distribuci masivního zákalu do epilimnia a metalimnia včetně a kapacita této zóny dostačovala k jeho příjmu. V nádrži vznikla zakalená zóna (0 – 13 resp. 17 m) se zákalem 150 jednotek ZF. Čistá hypolimnetická zóna se zákalem cca 15 jednotek ZF zůstala způsobilá k vodárenské úpravě. Rozhodujícím momentem bylo uchování zonace ve VN: převedení povodně bezpečnostním přelivem při uzavřených spodních výpustech. Úpravna vody Karolinka a Skupinový vodovod Stanovnice obstály: kontinuálně dodávaly pitnou vodu s tolerovatelnými odchylkami v jakosti (NEL, mangan). 5. Závěrem Nádrž Karolinka a povodí Stanovnice představují vzácnou symbiózu krajinotvorného prvku, vodního ekosystému a hodnotného, nezastupitelného vodárenského zdroje. Laboratoř společnosti Vodovody a kanalizace Vsetín, a.s. bilancuje jejich monitoring v dekádě 1992 – 2002. Tuto informaci nabízí zainteresovaným osobám a institucím k reflexi jejich činností spojených s povodím Stanovnice a nádrží Karolinka na Stanovnici. 6. Literatura (1)
Válek J.: Nádrž Stanovnice a úpravna vody Karolinka: Soustava a fenomén. Sborník Pitná voda z údolních nádrží, 361 – 366, Tábor 1995. (2) Sládečková A., Válek J.: Hydrobiologický průzkum úpravy vody z nádrže Stanovnice. Sborník Pitná voda z údolních nádrží, 322 – 328, Tábor 1995. (3) Válek J., Janík V., Dolanský J.: Nádrž Stanovnice a úpravna vody Karolinka za povodně. SOVAK 6/10: 9 – 13, 1997.
(4) Válek J.: Vliv povodně na vodárenskou soustavu nádrž Stanovnice – úpravna vody Karolinka. Sborník Aktuální otázky vodárenské biologie, 154 – 157, Praha 1998. (5) Válek J., Orság L., Valigura K.: Nádrž Stanovnice – úpravna vody Karolinka: Poznání a exploatace vodárenské soustavy za období 1992 – 1998. Sborník Pitná voda 1999, 77 - 82, Tábor 1999. (6) Válek J., Daniš P.: Makrozoobentos v povodí Stanovnice. Sborník Aktuální otázky vodárenské biologie, 158 – 162, Praha 1999. (7) Válek J.: Vodárenská nádrž Karolinka – mimořádný režim v roce 1999 a jeho vliv na jakost vody. Sborník Aktuální otázky vodárenské biologie, 88 – 92, Praha 2000. (8) Válek J.: Mimořádný stav na vodárenské nádrži Karolinka. SOVAK 5/9: 18 – 19, 2000. (9) Protokoly o zkoušce a výsledková databáze laboratoře Vodovody a kanalizace Vsetín, a.s. za období 1992 – 2002. Graf 1
Nádrž Karolinka
Fytoplankton eufotické vrstvy
počet jedinců/ml
12000 10000 8000 6000 4000 2000
lis to pa d
sr pe n
du be n
0
odběr v měsíci 1993
Graf 2
1996
1999
Nádrž Karolinka 1992 - 2002 Fytoplankton eufotické vrstvy Srovnání průměrné abundance
4000 počet jedinců/ ml
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 data
klouzavý průměr
