Typov´a lokalita Suchohrdly u Miroslavi a modelov´an´ı pˇr´ırodˇe bl´ızk´ych opatˇren´ı modely Bilan, HEC-HMS a HYPE

Adam Vizina, Miriam Dzur´akov´aa kol.

Zadavatel: Ministerstvo ˇzivotn´ıho prostˇred´ı Praha, duben 2018 N´azeva s´ıdloorganizace: V´yzkumn´y´ustav vodohospod´aˇrsk´yT. G. Masaryka, v.v.i., Podbabsk´a2582/30 Praha 6 160 00

Zadavatel: Odbor ochrany vod

Zah´ajen´ıa ukonˇcen´ı´ukolu: duben 2017 - duben 2018

M´ıstouloˇzen´ızpr´avy: VUV´ TGM, v.v.i.

Reditel:ˇ Ing. Tom´aˇsUrban

N´amˇestekˇreditelepro v´yzkumnoua odbornou ˇcinnost: Ing. Libor Ansorge, Ph.D.

Vedouc´ıodboru: Ing. Anna Hrab´ankov´a

Reˇsitel´e:ˇ Ing. Adam Vizina, Ph.D., Ing. Miriam Dzur´akov´a,Ing. LudˇekStrouhal, Ing. Vojtˇech Moravec (CZU),ˇ Ph.D., Ing. Pavla Stˇep´ankov´a,Ph.D.,ˇ Doc. Ing. Martin Hanel, Ph.D., Ing. Roman Koˇz´ın,Ing. Adam Beran, Ing. Kamila Osiˇckov´a,Ing. Jana Uhrov´a,Ph.D., Ing. Miloˇs Rozkoˇsn´y, Ph.D. Obsah

1 Uvod´ 3 1.1 Metodika ˇreˇsen´ı...... 3 1.1.1 Metoda CN kˇrivek...... 3 1.1.2 Hydrologick´ymodel Bilan...... 5 1.1.3 Model HEC-HMS...... 6 1.1.4 Model HYPE...... 8

2 Modelov´an´ı9 2.1 Opatˇren´ı...... 11 2.1.1 Vodn´ın´adrˇz(odkaz na katalog)...... 11 2.1.2 Agrotechnick´aopatˇren´ı(odkaz na katalog)...... 12 2.1.3 Organizaˇcn´ıopatˇren´ı– vylouˇcen´ıˇsirokoˇr´adkov´ych plodin (odkaz na katalog)...... 13 2.1.4 Trval´ezatravnˇen´ı(odkaz na katalog) (odkaz na katalog)...... 13 2.2 Klima...... 13 2.3 N´avrhov´esr´aˇzky...... 13 2.4 Anal´yzatrend˚u...... 16 2.5 V´ysledkymodelov´an´ıhydrologick´ebilance modelem Bilan...... 17 2.6 V´ysledkymodelov´an´ımodelem HEC-HMS...... 18 2.7 V´ysledkymodelov´an´ımodelem HYPE...... 19

3 Z´avˇer 24 Seznam obr´azk˚u,map a graf˚u

1 Um´ıstˇen´ıpovod´ı...... 10 2 Um´ıstˇen´ıpovod´ı(satelitn´ımapa)...... 11 3 Navrˇzen´aspoleˇcn´azaˇr´ızen´ına ortofoto (Zdroj: CˇUZK)´ ...... 12 4 Mˇes´ıˇcn´ısr´aˇzkov´e´uhrny za obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 ve formˇe boxplot˚u...... 14 5 Pr˚umˇern´emˇes´ıˇcn´ıteploty vzduchu za obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 ve formˇeboxplot˚u...... 14 6 N´avrhov´esr´aˇzkys dobou opakov´an´ı2, 5, 10, 20 a 50 let...... 15 7 Pr˚ubˇeh5-min intenzit n´avrhov´ych sr´aˇzek...... 16 8 Rozdˇelen´ıjednotliv´ych typ˚un´avrhov´esr´aˇzky...... 16 9 Anal´yzatrend˚usr´aˇzeka teplot vzduchu pomoc´ıMann-Kendall testu..... 17 10 Hodnoty CN pro z´ajmov´e´uzem´ıa r˚uzn´evl´ahov´epodm´ınky...... 17 11 Pr˚umˇern´emˇes´ıˇcn´ıodtokov´ev´yˇskyve formˇeboxplot˚upro jednotliv´evarianty hodnocen´ı...... 18 12 Zmˇeny mˇes´ıˇcn´ıch odtokov´ych v´yˇsekve formˇeboxplot˚u(pˇreopatˇren´ıma po realizaci opatˇren´ı)...... 19 13 Mˇes´ıˇcn´ıodtokov´ev´yˇskyza obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 ve formˇe boxplot˚ubez opatˇren´ı(BEZ) a s opatˇren´ım(OP)...... 20 14 N´avrhov´epr˚utokydle N - letost´ıpro jednotliv´etypy vln (ˇc´arkovanˇe-pˇred opatˇren´ım,plnˇe-po opatˇren´ı)...... 21 15 Anorganick´ydus´ık...... 22 16 Organick´ydus´ık...... 23 17 Pevn´yfosfor...... 23 18 Rozpustn´yfosfor...... 24

Seznam tabulek

1 Hodnoty CN II pro jednotliv´ekategorie p˚udn´ıho pokryvu a hydrologick´eskupiny p˚ud...... 4

1 2 Hodnoty CN II pro jednotliv´aopatˇren´ıa hydrologick´eskupiny p˚ud...... 26 3 Vyhodnocen´ıkr´atkodob´ych sr´aˇzko-odtokov´ych epizod...... 27

2 1. UVOD´ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

1 Uvod´

V pˇredloˇzen´estudii je r´amcovˇekvyantifikov´anvliv pˇr´ırodˇebl´ızk´ych retenˇcn´ıch opatˇren´ı na hydrologick´ysyst´emjednotliv´ych povod´ı.Navrˇzen´ypostup umoˇzˇnujestanovit hodnoty parametr˚umodel˚uBilan a HMS pro povod´ı,jehoˇzhydrologick´ysyst´emje ovlivnˇenploˇsn´ymi a liniov´ymipˇr´ırodˇebl´ızk´ymiretenˇcn´ımiopatˇren´ımi. C´ılemje vyhodnocen´ıjednotliv´ych opatˇren´ıjak na dlouhodob´yhydrologick´yreˇzim,tak na extr´emn´ıodtoky v dan´ych lokalit´ach. Hodnocen´ıjednotliv´ych opatˇren´ıbylo provedeno v n´asleduj´ıc´ıch sc´en´aˇr´ıch:

1. bez opatˇren´ı- norm´aln´ıstav (pro dlouhodobou bilanci)

2. bez opatˇren´ı- kritick´ystav (pro extr´emn´ıodtoky)

3. navrˇzen´aopatˇren´ı- norm´aln´ıstav (pro dlouhodobou bilanci)

4. navrˇzen´aopatˇren´ı- kritick´ystav (pro extr´emn´ıodtoky)

1.1 Metodika ˇreˇsen´ı

Pro hodnocen´ı ovlivnˇen´ı odtokov´ehoreˇzimu byla pouˇzitametoda SCS-CN v kombinaci se dvˇemahydrologick´ymimodely. Posouzen´ıvlivu na dlouhodobou hydrologickou bilanci bylo provedeno pomoc´ımodelu Bilan, pro posouzen´ıvlivu na extr´emn´ıodtoky byl vyuˇzit konceptu´aln´ımodel HMS a pro hodnocen´ıkvality vody model HYPE.

1.1.1 Metoda CN kˇrivek

Metoda SCS-CN je v CRˇ zn´amajako metoda odtokov´ych kˇrivek (CN z anglick´eho Curve Number) je zaloˇzenana experiment´aln´ımv´yzkumu. Metoda je celosvˇetovˇeobl´ıben´avzhledem ke sv´ejednoduchosti a st´alese hojnˇevyuˇz´ıv´a,pˇrestoˇzem´amnoh´ateoretick´aomezen´ı.Pouˇz´ıv´a se ke stanoven´ıvelikosti pˇr´ım´ehoodtoku (povrchov´yodtok plus rychl´ypodpovrchov´yodtok) na z´akladˇeznalosti ´uhrnu pˇr´ıˇcinn´esr´aˇzkya hydrologick´ych vlastnost´ıp˚udy a p˚udn´ıhopokryvu. Metoda byla testov´anaa ovˇeˇrenamnoh´ymiv´yzkumy a studiemi odtokov´ych pomˇer˚u.V mal´ych povod´ıch existuje dobr´akorelace mezi namˇeˇrenouv´yˇskou odtoku a v´yˇskou odtoku stanovenou metodou SCS-CN. Pr˚umˇern´ehodnoty CN pro libovoln´e´uzem´ılze snadno urˇcit z bˇeˇzn´ych datov´ych podklad˚us vyuˇzit´ımn´astroj˚uGIS. Metoda CN kˇrivek m˚uˇzeb´ytpouˇzita pˇrinavrhov´an´ıvodohospod´aˇrsk´ych opatˇren´ıa drobn´ych staveb nach´azej´ıc´ıch se v ploˇsepovod´ı nebo na vodn´ıch toc´ıch do velikosti povod´ı5 km2 (Havl´ıka Fremrov´a, 2010). Mezi opatˇren´ı a stavby prov´adˇen´ych v ploˇsepovod´ıpatˇr´ınapˇr. technick´aprotierozn´ıopatˇren´ıjako jsou

3 1. UVOD´ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly dr´ahy soustˇredˇen´ehopovrchov´ehoodtoku, zatravnˇen´e´udolnice,pr˚ulehy, z´achytn´epˇr´ıkopy nebo zasakovac´ıp´asy, mezi typick´estavby na mal´ych vodn´ıch toc´ıch pak patˇr´ımal´evodn´ı n´adrˇzenebo such´en´adrˇze(Smel´ık, 2016). Metoda byla odvozena na zemˇedˇelskyvyuˇz´ıvan´ych povod´ıch, jejichˇzplocha nen´ıvˇetˇs´ıneˇz 10km2. Zejm´enapro velk´apovod´ı je potˇrebau v´ysledk˚uv´ypoˇctupoˇc´ıtat se znaˇcn´ymi nepˇresnostmi.Dalˇs´ımfaktorem ovlivˇnuj´ıc´ımpˇresnostmetody zejm´enapro extrem´aln´ı´ulohy je ˇcasov´erozloˇzen´ıintenzit sr´aˇzek,kter´emetoda CN nezohledˇnujea pro jak´ykoliv zvolen´ypr˚ubˇeh sr´aˇzkyd´av´atotoˇzn´yobjem odtoku. Pr˚umˇern´ahodnota CN se pro konkr´etn´ı´uzem´ıurˇcujejako ploˇsn´yv´aˇzen´ypr˚umˇerhodnot pro jednotliv´epozemky. Tato detailn´ıˇc´ıslase stanovuj´ıobvykle podle metodick´ych tabulek. Pro potˇreby projektu byly hodnoty CN pˇrevzaty z origin´aln´ı metodiky (SCS, 1986). Pro pˇriˇrazen´ıCN k element´arn´ımodtokov´ymploch´amje potˇrebazn´at druh p˚udn´ıhopokryvu (PP) a hydrologickou skupinu p˚ud(HSP). Datov´avrstva PP byla odvozena ze ZABAGED se zjednoduˇsen´ımna 10 kategori´ıpovrchu. Pro urˇcen´ıhydrologick´e skupiny p˚udbyla vyuˇzitavolnˇedostupn´adata BPEJ pro zemˇedˇelskou p˚udua vrstva Lesn´ıch typ˚uod UH´ UL´ pˇreklasifikovan´ana HSP dle metodiky (Mack˚u, 2012). Tabelovan´ehodnoty CN se zpravidla vztahuj´ık pr˚umˇern´emu vlhkostn´ımu stavu dan´emu indexem pˇredchoz´ısr´aˇzky (IPS2), pro potˇreby extrem´aln´ıhomodelov´an´ıbyly hodnoty CN II d´alepˇrepoˇcteny i pro nasycen´ystav dan´yindexem IPS3. Pro kaˇzd´eˇreˇsen´e´uzem´ıbyly urˇceny pr˚umˇern´ehodnoty CN II a CN III, kter´ebyly n´aslednˇepˇrepoˇcteny na jim pˇr´ısluˇsnouretenci. Tyto hodnoty jsou nezbytn´epro stanoven´ıparametru Spa v hydrologick´emmodelu BILAN a objem pˇr´ım´eho odtoku v modelu HMS. V n´asleduj´ıc´ıtabulce1 jsou uvedeny tabelovan´eCN II hodnoty pro jednotliv´ekombinace HSP a PP.

Tabulka 1: Hodnoty CN II pro jednotliv´ekategorie p˚udn´ıhopokryvu a hydrologick´eskupiny p˚ud

Typ A B C D Orn´ap˚uda(´uhor/obilniny) 77/64 86/75.5 91/83.5 94/87.5 Chmelnice 40.8 63 74.8 80.8 Vinice 40.8 63 74.8 80.8 Sad 39.5 62 74.5 80.5 Trval´ytravn´ıporost 34.5 59.5 72.5 79 Zahrada, park 49 69 79 84 Lesn´ıp˚udase stromy 30 55 70 77 Kˇrovinat´eporosty 32.5 57 70.5 77.5 Vodn´ıplocha 98 98 98 98 Antropogenizovan´eplochy 81 88 91 93

4 1. UVOD´ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Hodnoty CN II pro jednotliv´anavrˇzen´aopatˇren´ıbyly urˇceny podle origin´aln´ımetodiky (SCS, 1986) tak, ˇzejim byly pˇriˇrazeny hodnoty CN podle charakterovˇenejbliˇzˇs´ıkategorii p˚udn´ıho pokryvu. Rozd´ılyv hodnot´ach CN oproti p˚uvodn´ımu stavu ud´avaj´ızmˇenu v odtokov´ych pomˇerech zp˚usoben´edan´ymtypem opatˇren´ı,v´ysledn´ehodnoty jsou zobrazeny v tabulce2. Hodnoty -1 oznaˇcuj´ıopatˇren´ımodelovan´ajin´ymzp˚usobem, neˇzzmˇenouCN.

1.1.2 Hydrologick´ymodel Bilan

Pro modelov´an´ıhydrologick´ebilance byl pouˇzit model Bilan, kter´yje vyv´ıjenv´ıcejak 15 let na oddˇelen´ıhydrologie V´yzkumn´eho´ustavu vodohospod´aˇrsk´ehoT. G. Masaryka, v.v.i. Model poˇc´ıt´av denn´ımˇcimˇes´ıˇcn´ımˇcasov´emkroku chronologickou hydrologickou bilanci povod´ı ˇci´uzem´ı. Vyjadˇrujez´akladn´ıbilanˇcn´ıvztahy na povrchu povod´ı,v z´onˇeaerace, do n´ıˇzje zahrnut i vegetaˇcn´ıkryt povod´ıa v z´onˇepodzemn´ıvody. Jako ukazatel bilance energie, kter´a hydrologickou bilanci v´yznamnˇeovlivˇnuje,je pouˇzitateplota vzduchu. V´ypoˇctemse modeluje potenci´aln´ıevapotranspirace, ´uzemn´ıv´ypar,infiltrace do z´ony aerace, pr˚usak touto z´onou, z´asobavody ve snˇehu, z´asobavody v p˚udˇea z´asobapodzemn´ıvody. Odtok je modelov´anjako souˇcettˇr´ısloˇzek:dvˇesloˇzkypˇr´ım´ehoodtoku (zahrnuj´ıc´ıi hypodermick´yodtok) a z´akladn´ı odtok (Vizina et al., 2015). Pro modelov´an´ıhydrologick´ebilance byla pouˇzitamˇes´ıˇcn´ıverze modelu, kter´am´a8 parametr˚u.Pro samotn´yodtok m´anejvˇetˇs´ıv´yznamparametr Spa, kter´y ud´av´aretenci p˚udyv povod´ıa parametr Grd ud´avaj´ıc´ıodtok ze z´asobpodzemn´ıch vod (z´akladn´ıodtok). Vstupem do modelu jsou denn´ıˇcimˇes´ıˇcn´ı:

• sr´aˇzkov´e´uhrny [mm]

• pr˚umˇern´eteploty [st. C]

• pr˚umˇern´avlhkost vzduchu [%]

• pozorovan´eodtokov´ev´yˇsky[mm]

• uˇz´ıv´an´ıvody

• potenci´aln´ıevapotranspirace [mm]

Pro hodnocen´ıse vyuˇzilopˇr´ıstupupr´ace(M´acaet al., 2016), kde pro stanoven´ıparametru Spa byl identifikov´ann´asleduj´ıc´ıline´arn´ımodel na z´akladˇekrokov´eregrese:

Spa = 0, 71S3 + 88, 91Dd –8, 89St + 65, 76, (1)

5 1. UVOD´ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

kde hlavn´ısoubor deskriptor˚uje tvoˇren S3 maxim´aln´ıretenc´ıpro II. typ pˇredchoz´ıch vl´ahov´ych 2 podm´ınek[mm]; Dd je hustota ˇr´ıˇcn´ıs´ıtˇepovod´ı[km/km ] a St pr˚umˇern´ysklon ˇr´ıˇcn´ıs´ıtˇe v [%]. Cel´ysoubor pˇredstavuje statisticky v´yznamn´evstupn´ıveliˇciny, coˇzbylo potvrzeno v´ysledkyF testu a t-test˚u,koeficient determinace line´arn´ıhomodelu je roven 0,33. Pro parametr Grd byl krokovou regres´ıstanoven n´asleduj´ıc´ıline´arn´ımodel:

Grd = 0, 02St –0, 003Smax + 0, 23, (2) kde soubor deskriptor˚uje tvoˇrenSt pr˚umˇern´ymsklonem ˇr´ıˇcn´ıs´ıtˇev [%], Smax maxim´aln´ım lok´aln´ımsklonem v povod´ıv [%]. Opˇetv´ysledn´ymodel obsahuje statisticky v´yznamn´e vysvˇetluj´ıc´ıgeomorfologick´eveliˇciny podle F testu a t-test˚u,koeficient determinace je roven 0,17. Pro samotn´estanoven´ıparametr˚umodelu byly vypoˇcteny pro jednotliv´apovod´ıhydrogeo- morfologick´echarakteristiky jako:

• hustota ˇr´ıˇcn´ıs´ıtˇe,

• pr˚umˇern´ysklon ˇr´ıˇcn´ıs´ıtˇe,

• sklonitost povod´ı, kter´ejsou tak´evstupem pro odvozen´ıparametr˚uhydrologick´ehomodelu.

1.1.3 Model HEC-HMS

Pro hydrologickou praxi velmi dobˇrezn´am´yHEC-HMS je veˇrejnˇedostupn´ya bezplatnˇe poskytovan´yn´astroj vyv´ıjen´yv americk´emHydrologic Engineering Center. Jedn´ase o softwarov´eprostˇred´ı umoˇzˇnuj´ıc´ı vyuˇzit´ıˇradyv´ypoˇcetn´ıch model˚ua metod, z nichˇzasi nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ıje metoda odtokov´ych kˇrivek SCS-CN. V´ystupem metody je odtokov´av´yˇska nebo tak´e´uhrn efektivn´ısr´aˇzky. S vyuˇzit´ımvstupn´ıhohyetogramu pˇr´ıˇcinn´esr´aˇzkylze s touto metodou odvodit i hyetogram efektivn´ısr´aˇzky. Velkou nev´yhodou t´etometody je, ˇzehodnota v´ysledn´eodtokov´ev´yˇskynen´ız´avisl´ana ˇcasov´emrozloˇzen´ıpˇr´ıˇcinn´esr´aˇzky. Odtokov´av´yˇska ze dvou sr´aˇzeks totoˇzn´ym´uhrnemale s pr˚ubˇehy napˇr.v podobˇerovnomˇern´ehodeˇstˇen´ızk´e intenzity a pˇr´ıvalovou sr´aˇzkou je rovnˇeˇztotoˇzn´a,coˇzneodpov´ıd´afyzik´aln´ımprincip˚umtvorby pˇr´ım´ehoodtoku. Z tohoto d˚uvodu je tˇreba opatrnosti pˇriinterpretaci v´ysledk˚umodelu, neboˇt objemy odtoku i kulminaˇcn´ıpr˚utokymohou b´ytu pˇr´ıvalov´ych sr´aˇzekpodhodnoceny. Pro urˇcen´ıv´ysledn´ehoodtoku z pˇr´ıˇcinn´esr´aˇzkyje nutn´ehyetogram efektivn´ısr´aˇzkyz´ıskan´y metodou SCS-CN transformovat do odtokov´eodezvy. V HMS lze k tomuto ´uˇceluvyuˇz´ıtopˇet

6 1. UVOD´ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

ˇradumetod, nejzn´amˇejˇs´ıje pravdˇepodobnˇemetoda jednotkov´ehohydrogramu. Jedn´ase o jedno- ˇciv´ıceparametrickou matematickou funkci rozkl´adaj´ıc´ıjednor´azov´ysr´aˇzkov´yimpulz do odtokov´evlny. Parametry urˇcuj´ıc´ıtvar hydrogramu lze odvodit ˇcastoz hydro-morfologick´ych charakteristik povod´ı,napˇr´ıkladmaxim´aln´ıd´elkyodtokov´edr´ahy a pr˚umˇern´ehosklonu povod´ı. Pro urˇcen´ıdopad˚unavrˇzen´ych opatˇren´ına extr´emn´ıodtoky byly v HMS sestaveny modely povod´ıve vˇsech ˇreˇsen´ych lokalit´ach a to ve dvou variant´ach – pˇreda po realizaci opatˇren´ı. Podle velikosti povod´ıa um´ıstˇen´ıpˇr´ıpadn´ych retenˇcn´ıch prvk˚una vodn´ıch toc´ıch sest´aval model z jednoho aˇzˇsestid´ılˇc´ıch podpovod´ı. Pokud realizac´ınavrˇzen´ehoopatˇren´ıdoˇsloke zmˇenˇehydrologick´ehopovod´ı,byla tato skuteˇcnostv modelu zahrnuj´ıc´ımopatˇren´ırovnˇeˇz reflektov´anarozˇs´ıˇren´ımplochy zdrojov´ych povod´ı.Pro urˇcen´ıobjemu odtoku byly pouˇzity pr˚umˇern´ehodnoty CN II spoˇcten´edle1a2, u orn´ep˚udypak byly pouˇzity hodnoty pro nejv´ıcerizikov´ysc´en´aˇr,tedy hol´y´uhor.Pro transformaci odtoku byla zvolena metoda SCS jednotkov´ehohydrogramu, kter´avyˇzadujepouze jeden parametr, dobu zpoˇzdˇen´ı,urˇcenou z hodnoty CN II, maxim´aln´ıd´elkyodtokov´edr´ahy a pr˚umˇern´ehosklonu povod´ı.Posledn´ıdvˇe jmenovan´ehodnoty byly urˇceny na z´akladˇeDMT z rozliˇsen´ım10 m s vyuˇzit´ımhydrologick´ych n´astroj˚uv prostˇred´ıArcGIS. Vˇsechny modely povod´ıbyly zat´ıˇzeny sadou ˇsestihodinov´ych n´avrhov´ych sr´aˇzeks dobou opakov´an´ıN = 2, 5, 10, 20 a 50 let a to v nˇekolika variant´ach pr˚ubˇehu intenzity sr´aˇzky. N´avrhov´e´uhrny byly urˇceny individu´alnˇepro kaˇzd´epovod´ı,ale shodnˇepro vˇsechna d´ılˇc´ı podpovod´ıv r´amciˇreˇsen´ehopovod´ı. Uhrny´ byly z´ısk´any pomoc´ıwebov´eprocessingov´esluˇzby (WPS) poskytovan´epracoviˇstˇem CVUTˇ http://rain.fsv.cvut.cz/webapp/webove-sluzby/. Kr´atkodob´esr´aˇzky, kter´ejsou nejˇcastˇejˇs´ıpˇr´ıˇcinouextr´emn´ıch odtok˚uz mal´ych povod´ı,se vyznaˇcuj´ıznaˇcnouˇcasovou variabilitou pr˚ubˇehu. (M¨ulleret al., 2017). Odvodili na ´uzem´ı CRˇ ˇsesttypick´ych pr˚ubˇeh˚uˇsestihodinov´ych sr´aˇzekA-F vˇcetnˇeˇcetnosti jejich v´yskytuv z´avislosti na poloze a dobˇeopakov´an´ı. Stejnˇejako n´avrhov´e´uhrny byly tyto ˇcetnostiv´yskytuve vˇsech povod´ıch z´ısk´any s vyuˇzit´ımzm´ınˇen´eWPS sluˇzby. Pro modelov´an´ıv HMS pak byly vybr´any typy pr˚ubˇeh˚us v´yznamn´ymzastoupen´ım(v´ıceneˇz17˜%) pˇridvou a v´ıcedob´ach opakov´an´ı.Ve vˇetˇsinˇepˇr´ıpad˚use jedn´ao pr˚ubˇehy typick´epro pˇr´ıvalov´esr´aˇzky, pouze typ F je charakteristick´ypro front´aln´ıud´alostia pˇredbˇeˇzn´eanal´yzy pˇredchoz´ıch podm´ınekukazuj´ına ˇcast´ypˇr´ıchod tohoto typu sr´aˇzkydo jiˇznasycen´ych podm´ınek.Proto byly sr´aˇzkys pr˚ubˇehy A–E pouˇzity na modely povod´ıs pr˚umˇern´ymstavem pˇredchoz´ıhonasycen´ı(CN II), zat´ımco pokud se v dan´elokalitˇeˇcastˇejivyskytovala sr´aˇzka typu F, byl pouˇzitvyˇsˇs´ıstav nasycen´ı (CN III). V modelov´an´ıodezvy povod´ına extr´emn´ısr´aˇzkybyly zohlednˇeny v´yznamn´eretenˇcn´ıprvky – vˇetˇs´ı rybn´ıky, vodn´ı n´adrˇze(souˇcasn´ei navrˇzen´e)a navrˇzen´esuch´en´adrˇze. V´ypoˇcet transformace umoˇzˇnujeHMS na z´akladˇedefinice v´ypustn´ıch objekt˚ua kˇrivek z´asobn´ıfunkce

7 1. UVOD´ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly n´adrˇzeˇcizatopen´ych ploch. Objekty byly specifikov´any orientaˇcnˇena z´akladˇedimenz´ı typick´ych pro dan´ytyp stavby, pˇr´ıpadnˇeodhadem dle ortofoto sn´ımku. Z´asobn´ıfunkce n´adrˇze byly odvozeny v GIS na z´akladˇeDMT a mapov´ych podklad˚u.V pˇr´ıpadˇenavrˇzen´ych opatˇren´ı na st´avaj´ıc´ıchVN byla uvaˇzov´anaredukovan´av´ychoz´ıhladina v n´adrˇziv ´urovni 20 cm pod hranou pˇrelivu. Posledn´ımtypem modelovan´ehoopatˇren´ıje revitalizace vodn´ıhotoku a pˇrilehl´enivy. Pro transformaci odtokov´evlny ve vodn´ımtoku vyuˇz´ıv´aHMS jednoduchou hydrologickou metodu Muskingum-Cunge. Pro definici transformace je nutn´ezadat d´elkua sklon ˇr´ıˇcn´ıch ´usek˚u, geometrii koryta a jeho hydraulick´edrsnosti. D´elka a sklon byly urˇceny v GIS, geometrie byla definov´ana zjednoduˇsenˇejako jednoduch´ekapacitn´ılichobˇeˇzn´ıkov´ekoryto pro ovlivnˇen´e´useky toku a jako sloˇzen´elichobˇeˇzn´ıkov´ekoryto s ˇsirok´ymibermami pro pˇr´ırodˇebl´ızk´e´useky. Jako pˇr´ısluˇsn´ev´ychoz´ıdrsnosti byly pouˇzity hodnoty 0.025, respektive 0.025 ˇci0.03. Pokud byla v povod´ınavrˇzenarevitalizace vodn´ıhotoku, byla v dan´em´usekuo 30˜% nav´yˇsenad´elka, pˇr´ısluˇsn´ymzp˚usobem sn´ıˇzenpod´eln´ysklon, pˇr´ıˇcn´yprofil zmˇenˇenn pˇr´ırodˇe bl´ızkouvariantu a zv´yˇsenahydraulick´adrsnost na 0.03 ˇci0.035.

1.1.4 Model HYPE

HYPE je semidistribuovan´yopen-source hydrologick´ymodel (Arheimer et al., 2012), kter´y funguje na b´azifragmentace povod´ı na subpovod´ı, kter´ajsou d´alerozdˇelenado skupin hydrologicky responzivn´ıch jednotek (HRJ), kter´ejsou v´ysledkem kombinace rastrov´ych vrstev, jmenovitˇevrstva digit´aln´ıhomodelu ter´enu, vrstva sklonitosti, vrstva krajinn´ehokrytu, vrstva z´akladn´ıch hydropedologick´ych ukazatel˚u(hloubka hydrologicky aktivn´ıvrstvy p˚udy a skeletovitost p˚udy)a volitelnˇev r´amcimodelov´an´ıkvality vody vrstva plodinov´ych map popˇr´ıpadˇedren´aˇzn´ıch syst´em˚u.Jednotliv´eHRJ maj´ıunik´atn´ıhydrologick´yreˇzim,jeˇzje ovl´ad´anpˇr´ısluˇsn´ymi parametry modelu. HRJ vstupuj´ıdo modelu ve formˇeprocentu´aln´ıho zastoupen´ıkaˇzd´eHRJ v r´amcijednotliv´ych povod´ı. Model uvaˇzujeaˇztˇrip˚udn´ıvrstvy s rozd´ıln´ymihloubkami pro pˇresnˇejˇs´ısimulaci pohybu nutrient˚up˚udou.Model pracuje se tˇremi skupinami parametr˚u,kter´ejsou v´az´any budˇ glob´alnˇenebo na druh krajinn´ehopokryvu nebo na typ p˚udy. Kromˇezmiˇnovan´ych rastrov´ych vstup˚ujsou d´alevstupem do modelu charakteristiky vodn´ıch dˇel,zejm´enatˇech manipulovan´ych, jmenovitˇehloubka, objem, plocha, typ vodn´ın´adrˇze, pr˚umˇern´yodtok z n´adrˇze,minim´aln´ız˚ustatkov´yodtok z n´adrˇze a ˇradadalˇs´ıch. Vstupem do modelu je tak´eprocentu´aln´ızastoupen´ıvodn´ıch ploch na povod´ı,kter´ebylo odvozeno z vektorov´evrstvy n´adrˇz´ız datab´azeDIBAVOD. Stejnˇetak d´elka hlavn´ıhotoku a d´elka vedlejˇs´ıch tok˚u.Protoˇzena experiment´aln´ıch lokalit´ach nejsou k dispozici ´udaje o pr˚utoc´ıch ani z´aznamy o kvalitˇevody, byly vybr´any analogony (povod´ıs podobn´ymicharakteristick´ymi

8 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly vlastnostmi, kter´amˇelak dispozici budˇ mˇeˇren´ıpr˚utok˚u,nebo ´udaje o kvalitˇevody, a na kter´abyl model kalibrov´an),na kter´ebyly pˇreneseny parametry modelu z experiment´aln´ıch lokalit. Ponˇevadˇzzat´ımnebylo zn´amouskupen´ıpˇestovan´ych rostlin v dan´ych experiment´aln´ıch lokalit´ach, byly aplikov´any standardn´ıhodnoty pro obecnou plodinu, kterou byla zvolena obilovina. Z d˚uvodu chybˇej´ıc´ıch ´udaj˚upro jednotliv´e lokality (viz v´yˇse), bylo modelov´an´ı vlivu adaptaˇcn´ıch opatˇren´ı na jakost vody provedeno formou citlivostn´ı anal´yzy vnitˇrn´ıch komponent modelu, kter´elze povaˇzovat za formy nˇekter´ych adaptaˇcn´ıch opatˇren´ı. Zmiˇnovan´ymikomponenty byly:

1. zmˇenastruktury p˚udy: uvaˇzov´anaz´amˇenajemnozrnn´ep˚udyza p˚uduhrubozrnnou, a to v pˇetiprocentn´ımkroku, jin´ymislovy v kaˇzd´emkroku bylo z povod´ıodebr´ano5 % p˚udyjemnozrnn´ea pˇrid´ano5 % p˚udyhrubozrnn´e.

2. zmˇenakrajinn´ehokrytu (landuse): uvaˇzov´anaz´amˇenaorn´ep˚udyza luˇcn´ıporost, a to v pˇetiprocentn´ımkroku, jin´ymislovy v kaˇzd´emkroku bylo z povod´ıodebr´ano5 % orn´ep˚udya pˇrid´ano5 % luˇcn´ıhoporostu.

3. zmˇenav mnoˇzstv´ıd´avkovan´ych hnojiv: bylo uvaˇzov´anoodeˇc´ıt´an´ıv desetipro- centn´ımkroku od standartn´ıhod´avkov´an´ı,dokud d´avkov´an´ınebylo rovno 0 % standartn´ı d´avkya naopak pˇriˇc´ıt´an´ık standartn´ımu d´avkov´an´ıdokud d´avkov´an´ınebylo rovno 200 % standartn´ıd´avky.

4. zmˇena v mnoˇzstv´ı atmosf´erick´e (such´e i mokr´e) depozice dus´ıku: bylo uvaˇzov´ano odeˇc´ıt´an´ı ve dvacetipˇetiprocentn´ım kroku od standartn´ıch hodnot at- mosf´erick´edepozice, dokud depozice nebyla rovna 0 % standartn´ıdepozice a naopak pˇriˇc´ıt´an´ık standartn´ıhodnotˇeatmosf´erick´edepozice dokud depozice nebyla rovna 200 % standartn´ıdepozice.

5. zmˇenateploty ovzduˇs´ıo 2 st. C:1 bylo uvaˇzov´anozv´yˇsen´ıveˇsker´evstupn´ıteploty do modelu o 2 st. C.

2 Modelov´an´ı

Z´ajmov´epovod´ıvzorov´elokality zasahuje do 3 katastr´aln´ıch ´uzem´ı:Miroslav, Miroslavsk´e Kn´ınicea Suchohrdly u Miroslavi. Lokalita se nach´az´ıv Jihomoravsk´emkraji v okrese Znojmo

1Sp´ıˇse neˇzjako adaptaˇcn´ıopatˇren´ıbyla tato zmˇenazavedena za ´uˇcelemzjiˇstˇen´ıcitlivosti modelu na zv´yˇsen´ı teploty v r´amcijakosti vody.

9 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Obr´azek1: Um´ıstˇen´ıpovod´ı a je souˇc´ast´ıd´ılˇc´ıhopovod´ıDyje. Jedn´ase o povod´ıtzv. kritick´ehobodu (tj. bod, kde dr´aha soustˇredˇen´ehoodtoku vnik´ado zastavˇen´eˇc´astia jehoˇzpovod´ısplˇnujeurˇcit´echarakteristiky), kter´yse nach´az´ınad obc´ıSuchohrdly u Miroslavi na Such´empotoce. V ´uzem´ıvznikl prozat´ım jen n´avrhopatˇren´ıvytvoˇren´yv r´amciprojektu Strategie ochrany pˇrednegativn´ımidopady povodn´ıa erozn´ımijevy pˇr´ırodˇebl´ızk´ymi opatˇren´ımiv Cesk´erepubliceˇ (www.vodavkrajine.cz). N´avrhy vznikaly celoploˇsnˇe,a proto jsou jejich lokalizace i parametry pouze na ´urovni studie. V z´ajmov´em´uzem´ıvzorov´elokality se jedn´ao n´avrhnov´evodn´ın´adrˇzenad obc´ıCitonice, opatˇren´ına st´avaj´ıc´ımVracovick´emrybn´ıcev k.´u.Vracovice u Horn´ıhoBˇreˇckova, revitalizaci vodn´ıch tok˚ua ´upravu nivy a n´avrh ploˇsn´ych opatˇren´ına zemˇedˇelsk´ep˚udˇe(agrotechnick´a (odkaz na katalog) a organizaˇcn´ı(odkaz na katalog). C´ılemn´avrhu je nejen ochrana pˇred povodnˇemia omezen´ıerozn´ıch projev˚u,ale tak´ezabr´anˇen´ıdegradace p˚udy, ochrana vodn´ıch ´utvar˚u,akumulace vody v krajinˇea zpomalen´ıpovrchov´ehoodtoku z povod´ı.V ´uzem´ıpramen´ı Such´ypotok, kter´ytvoˇr´ıhlavn´ırecipient z´ajmov´ehopovod´ı. Skladba krajinn´eho pokryvu v povod´ıje vyuˇz´ıv´anaz velk´em´ıryzemˇedˇelsky, lesn´ıporosty zauj´ımaj´ınˇecom´alopˇres10%. Um´ıstˇen´ıˇreˇsen´elokality je zobrazeno na mapˇe1 a satelitn´ımapa, kde je moˇzn´esledovat krajinn´ypokryv je pot´ena mapˇe2. Navrˇzen´aspoleˇcn´azaˇr´ızen´ıjsou na obr´azku ??. Z´akladn´ıcharakteristiky hodnocen´ehopovod´ıSuchohrdly u Miroslavi:

10 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Obr´azek2: Um´ıstˇen´ıpovod´ı(satelitn´ımapa)

• plocha povod´ı:5.618 km2

• pr˚umˇern´ysr´aˇzkov´ym´uhrn:514.4 mm

• pr˚umˇern´ateplota: 9.22 st.C

• pr˚umˇern´aroˇcn´ıpotenci´aln´ıevapotranspirace: 713.87 mm

• pr˚umˇern´anadmoˇrsk´av´yˇska: 273.02 mn.m.

• pr˚umˇern´asklonitost: 2 %

2.1 Opatˇren´ı

V z´ajmov´elokalitˇeSuchohrdly u Miroslavi jsou navrˇzenatato opatˇren´ı:

2.1.1 Vodn´ın´adrˇz(odkaz na katalog)

Nov´avodn´ın´adrˇzbyla navrˇzenana Such´empotoce nad ˇzeleznic´ıjako protipovodˇnov´aochrana obce Suchohrdly u Miroslavi. Z´aroveˇnby ale mohla v obdob´ısucha zajiˇsˇtovat akumulaci vody

11 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Obr´azek3: Navrˇzen´aspoleˇcn´azaˇr´ızen´ına ortofoto (Zdroj: CˇUZK)´

v krajinˇea napom´ahatk infiltraci povrchov´ehoodtoku. Uvaˇzov´anoje o n´adrˇzis retenˇcn´ım potenci´alempro transformaci povodˇnov´evlny. N´adrˇzm˚uˇzeb´ytpo realizaci such´a,nebo such´a s ˇc´asteˇcn´ymnadrˇzen´ım. Koneˇcn´ytyp n´adrˇzevyplyne aˇzz podrobnˇevyhotoven´edokumentace n´adrˇzedle potˇreby a kapacity sbˇern´eplochy povod´ınad n´adrˇz´ı.Objem n´adrˇzez vymezen´e z´atopy byl dle lok´aln´ıch morfologick´ych podm´ınekodhadnut na 308 400 m3. Hrub´yodhad ceny lze vyˇc´ıslitz pr˚umˇern´ych n´aklad˚una realizaci n´adrˇzeuvaˇzovan´eve v´yˇsi225 Kˇcza m3 zadrˇzen´ehoobjemu vody v n´adrˇzi.

2.1.2 Agrotechnick´aopatˇren´ı(odkaz na katalog)

Agrotechnick´aopatˇren´ıjsou zaloˇzenazejm´enana zkr´acen´ıˇcasu,kdy je p˚udabez vegetaˇcn´ıho pokryvu, na minimum. Hlavn´ıfunkc´ıje ochrana p˚udy, tedy zamezen´ıdegradace p˚udya sn´ıˇzen´ı erozn´ıhosmyvu a celkovˇedoch´az´ıke zlepˇsen´ıvodn´ıhoreˇzimu v p˚udˇe.Mezi agrotechnick´a ploˇsn´aopatˇren´ıpatˇr´ınapˇr.technologie ochrann´ehozpracov´an´ıp˚udy, hr´azkov´an´ı,d˚ulkov´an´ı, mulˇcov´an´ı,set´ıdo kryc´ıplodiny apod. N´avrhagrotechnick´ych opatˇren´ıbyl uvaˇzov´anna ploˇse 141,2 ha.

12 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

2.1.3 Organizaˇcn´ıopatˇren´ı– vylouˇcen´ıˇsirokoˇr´adkov´ych plodin (odkaz na kata- log)

Vhodn´yv´ybˇerskladby plodin na zemˇedˇelsk´ych pozemc´ıch, tedy vylouˇcen´ıˇsirokoˇr´adkov´ych plodin, jako napˇr. kukuˇriceˇcibrambory, napom´ah´ake sn´ıˇzen´ıerozn´ıhosmyvu, sn´ıˇzen´ı degradace p˚udya celkovˇedoch´az´ıke zlepˇsen´ıvodn´ıhoreˇzimu v p˚udˇe.N´avrhorganizaˇcn´ıch opatˇren´ıbyl uvaˇzov´anna ploˇse510,4 ha.

2.1.4 Trval´ezatravnˇen´ı(odkaz na katalog) (odkaz na katalog)

Trval´ezatravnˇen´ıb´yv´aobvykle navrhov´anona mˇelk´ych a silnˇeeroznˇeohroˇzen´ych p˚ud´ach s vyˇsˇs´ımsklonem. Zatravnˇen´ıchr´an´ıp˚udupˇreddegradac´ı,optim´alnˇezapojen´ytravn´ıporost je nejlepˇs´ıa ne´uˇcinnˇejˇs´ıprotierozn´ıochrana a celkovˇenapom´ah´azlepˇsen´ıvodn´ıhoreˇzimu v p˚udˇe.Hrub´yodhad na trval´ezatravnˇen´ıbyl vyˇc´ıslenna 10 631 Kˇc/ha. N´avrhtrval´eho travn´ıhoporostu byl uvaˇzov´anna ploˇse1,8 ha. Internetov´eodkazy k lokalitˇe www.vodavkrajine.cz

2.2 Klima

Vyhodnocen´ıklimatologick´ych veliˇcinbylo provedeno pomoc´ıboxplot˚u 2 pro 3 ˇcasov´aobdob´ı: 1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015. Jednotliv´aobdob´ıjsou od sebe barevnˇeodliˇsena.Na grafu 4 lze vidˇet,ˇzeprostˇredn´ıobdob´ı1991-2005 bylo sr´aˇzkovˇenadpr˚umˇern´ea souˇcasn´ystav se pˇribl´ıˇzilpodm´ınk´amv obdob´ı1961-1990 (z pohledu pr˚umˇern´ych mˇes´ıˇcn´ıch ´uhrn˚u). Pro hodnocen´ızmˇenteplot vzduchu za obdob´ı1916-2015 je zvolen graf typu boxplot (5). Hodnoceny jsou pr˚umˇern´emˇes´ıˇcn´eteploty vzduchu za obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006- 2015. M˚uˇzemepozorovat v´yrazn´yn´ar˚ustteplot, a to pˇredevˇs´ımv zimn´ıch a letn´ıch mˇes´ıc´ıch. Coˇzs sebou v zimˇesn´ıˇzen´ez´asoby ve snˇehu a dˇr´ıvˇejˇs´ıjarn´ıt´an´ı(pokud jsou z´asoby snˇehov´e pokr´yvky) a v l´etˇev´yrazn´ymn´ar˚ustemevapotranspirace.

2.3 N´avrhov´esr´aˇzky

Pro posouzen´ımodelem HEC-HMS byly odvozeny n´avrhov´esr´aˇzkypro lokalitu Suchohrdly u Miroslavi s dobou opakov´an´ı2, 5, 10, 20 a 50 let . Pro odezvu mal´ych povod´ıjsou kl´ıˇcov´e 2Boxplot neboli krabicov´ygraf ˇcikrabicov´ydiagram jeden ze zp˚usob˚ugrafick´evizualizace numerick´ych dat pomoc´ıjejich kvartil˚u.Stˇredn´ıkrabicov´aˇc´astdiagramu je shora ohraniˇcena3. kvartilem, zespodu 1. kvartilem a mezi nimi se nach´az´ılinie vymezuj´ıc´ımedi´an.

13 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

200

150

Obdobi 1961−1990 100 1991−2005 2006−2015 Srážka [mm] Srážka

50

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Datum

Obr´azek4: Mˇes´ıˇcn´ısr´aˇzkov´e´uhrny za obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 ve formˇe boxplot˚u

20

10 Obdobi 1961−1990 1991−2005 2006−2015 Teplota [°C] Teplota

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Datum

Obr´azek5: Pr˚umˇern´emˇes´ıˇcn´ıteploty vzduchu za obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 ve formˇeboxplot˚u

14 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

40

20 Návrhová srážka [mm] srážka Návrhová

0

H2 H5 H10 H20 H50 N−letost návrhové srážky

Obr´azek6: N´avrhov´esr´aˇzkys dobou opakov´an´ı2, 5, 10, 20 a 50 let kr´atkodob´eintenzivn´ısr´aˇzky, uvaˇzov´any byly sr´aˇzky6hodinov´e,pro kter´ejsou k dispozici volnˇedostupn´adata o ´uhrnech a ˇcasov´ych pr˚ubˇez´ıch prostˇrednictv´ımwebov´eprocessingov´e sluˇzby (WPS) http://rain.fsv.cvut.cz/webapp/webove-sluzby/. N´avrhov´e6hodinov´e´uhrny jsou zobrazeny na grafu6. Pr˚ubˇehn´avrhov´esr´aˇzkyv´yznamnˇeovlivˇnujehydrologickou odezvu. Rozmanitost pr˚ubˇeh´aje velmi znaˇcn´aa z tˇechto d˚uvod˚ubyly pouˇzity ˇsestihodinov´ehyeteogramy, kter´ejsou uvedeny na n´asleduj´ıc´ımobr´azku.Tvary hyetogram˚ujsou oznaˇceny p´ısmeny A aˇzF, kdy tvary A, B, E a F maj´ıjednoduch´ypr˚ubˇeh.

15 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Obr´azek7: Pr˚ubˇeh 5-min intenzit n´avrhov´ych sr´aˇzek

Pravdˇepodobnost v´yskytun´avrhov´esr´aˇzkypro danou N-letost je zobrazena v dalˇs´ımgrafu.

Obr´azek8: Rozdˇelen´ıjednotliv´ych typ˚un´avrhov´esr´aˇzky

2.4 Anal´yzatrend˚u

Zdali existuj´ızmˇeny v jednotliv´ych mˇes´ıc´ıch a jestli jsou tyto trendy statisticky v´yznamn´e za obdob´ı1961-2015 bylo posouzeno Mann-Kendalov´ymtestem. V´ysledkyjsou zobrazeny

16 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

a 0.1

Teplota + + + + + + + + a < 0.05 a < 0.01

Srážka + Tendence:

Rostoucí

Klesající

Únor Září Srpen Říjen Leden Březen Duben Květen Červen Listopad Červenec Prosinec

Obr´azek9: Anal´yza trend˚usr´aˇzeka teplot vzduchu pomoc´ıMann-Kendall testu

CN I CN II CN III

−1183000

CN

−1184000 80 60 40 20 −1185000

−1186000

−623000−622000−621000−620000−619000 −623000−622000−621000−620000−619000 −623000−622000−621000−620000−619000

Obr´azek10: Hodnoty CN pro z´ajmov´e´uzem´ıa r˚uzn´evl´ahov´epodm´ınky na9. Lze pozorovat statisticky v´yznamn´yn´ar˚ustteploty s vysokou hladinou v´yznamnosti pˇredevˇs´ımv mˇes´ıc´ıch poˇc´atku vegetaˇcn´ıhoobdob´ı,kdy naopak sr´aˇzkov´e´uhrny maj´ısp´ıˇse tendenci klesat. Celkovˇesr´aˇzkov´e´uhrny sp´ıˇselehce rostou. Na obr´azku 10 jsou zobrazeny hodnoty CN I, CN II a CN III pro souˇcasn´epodm´ınky(bez navrhovan´ych opatˇren´ı)a r˚uzn´evl´ahov´epodm´ınky.

2.5 V´ysledkymodelov´an´ıhydrologick´ebilance modelem Bilan

Na obr´azku 11 jsou vyhodnoceny pr˚umˇern´eodtokov´ev´yˇskyza obdob´ı1961-2015 pro danou lokalitu a 4 sc´en´aˇre.Na grafu 12 jsou zobrazeny zmˇeny odtokov´ych v´yˇsekpo aplikaci opatˇren´ı pro pr˚umˇern´ya nasycen´ystav. Na grafech 13 jsou zobrazeny odtokov´ev´yˇskyv jednotliv´ych

17 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

40

Odtok [mm] 20

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Měsíc

Legenda Bez opatření − nasycené Bez opatření − průměrný S opatřením − nasycené S opatřením − průměrný

Obr´azek11: Pr˚umˇern´emˇes´ıˇcn´ıodtokov´ev´yˇskyve formˇeboxplot˚upro jednotliv´evarianty hodnocen´ı mˇes´ıc´ıch rozdˇelen´ych do 3 obdob´ı: 1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 pro varianty pˇred realizac´ıopatˇren´ıa po jejich realizaci.

2.6 V´ysledkymodelov´an´ımodelem HEC-HMS

V z´ajmov´elokalitˇeSuchohrdly u Miroslavi byla navrˇzenarozs´ahl´aagrotechnick´aprotierozn´ı opatˇren´ıprakticky v pln´emrozsahu orn´ep˚udyve stˇredn´ıa horn´ıˇc´astipovod´ıa jedna such´a n´adrˇzs potenci´aln´ız´atopou 6,6 ha v sevˇren´em´udol´ınad ˇzelezniˇcn´ıtrat´ı.V povod´ıse nenach´az´ı ˇz´adn´ytrval´yvodn´ıtok. Z hlediska pr˚ubˇeh˚ukr´atkodob´ych sr´aˇzekv lokalitˇepˇrevaˇzuj´ıdva pˇr´ıvalov´etypy A a B a jeden typ dvouvrcholov´esr´aˇzkyD, jak ukazuje ??. Ovlivnˇen´ıodtokov´e odezvy na extr´emn´ın´avrhov´esr´aˇzkys tˇemitopr˚ubˇehy a s dobami opakov´an´ı2-50 let ukazuje 14 a procentu´aln´ısn´ıˇzen´ıkulminaˇcn´ıch pr˚utok˚u,objemu odtoku do konce simulace a posun kulminace je vyˇc´ıslenv3. Z uveden´ych graf˚ua hodnot je patrn´e,ˇzenavrˇzen´aopatˇren´ımaj´ıpotenci´alsn´ıˇzit objem odtoku v ˇcasov´em´usekusimulace (11 h), kdy pomˇersn´ıˇzen´ıdosahuje v pr˚umˇeru24 % v pˇr´ıpadˇe doby opakov´an´ı2 roky a pot´epostupnˇekles´a. Od doby opakov´an´ı20 let opˇetzd´anlivˇe roste, coˇzje d´anokr´atkou dobou simulace, bˇehemn´ıˇznebyl dokonˇcenv´ypoˇcettransformace odtokov´ych vln v such´en´adrˇzi.V´ysledn´eredukce objemu po pr˚ubˇehu cel´eodtokov´evlny je nutn´eoˇcek´avat ve skuteˇcnosti niˇzˇs´ıa sp´ıˇsev ˇr´adujednotek procent. D´alenavrˇzen´asuch´a n´adrˇzv´yraznˇeredukuje kulminaˇcn´ıodtoky a to v pr˚umˇeruo 57 %, pˇriˇcemˇzredukˇcn´ı´uˇcinek pˇrinavrˇzen´ych v´ypustn´ıch objektech m´ırnˇeroste s pˇrib´yvaj´ıc´ıdobou opakov´an´ıaˇzdo N=20

18 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

5.0

2.5

0.0 Změna odtok [−] −2.5

−5.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Měsíc

Legenda Nasycený Průměrný

Obr´azek12: Zmˇeny mˇes´ıˇcn´ıch odtokov´ych v´yˇsekve formˇeboxplot˚u(pˇreopatˇren´ıma po realizaci opatˇren´ı) let a nejvyˇsˇs´ıredukci ve vˇetˇsinˇepˇr´ıpad˚upodl´eh´aodtokov´avlna ze sr´aˇzkytypu B, nejniˇzˇs´ı z dvouvrcholov´esr´aˇzkytypu D. Doby zpoˇzdˇen´ıkulminac´ıbyly vyˇc´ısleny v mnoha pˇr´ıpadech jako z´aporn´e,coˇzje zp˚usobeno um´ıstˇen´ımsuch´en´adrˇzev´yˇsev povod´ı.Zobrazen´ykulminaˇcn´ı pr˚utokm´ave vˇetˇsinˇepˇr´ıpad˚una svˇedom´ıd´ılˇc´ıodtokov´avlna z mal´eˇc´astipovod´ıpod suchou n´adrˇz´ı,kter´anepodl´eh´atransformaci, v absolutn´ıhodnotˇevˇsaknepˇrevyˇsuj´ıp˚uvodn´ıstav. Nelze se tedy na dan´ehodnoty posunu kulminace d´ıvat jako na zhorˇsen´ıp˚uvodn´ıhostavu. Z hlediska pr˚ubˇehu posuzovan´ych n´avrhov´ych sr´aˇzekgeneruje vyˇsˇs´ıodtoky nejkoncentrovanˇejˇs´ı p˚ulhodinov´asr´aˇzka typu A, rozd´ıloproti typu B vˇsaknen´ıv´yznamn´y.Signifikantnˇeniˇzˇs´ı pr˚utokyprodukuje tˇret´ıˇcastozastoupen´asr´aˇzka typu D pˇrivyˇsˇs´ıch dob´ach opakov´an´ı.

2.7 V´ysledkymodelov´an´ımodelem HYPE

Obr´azky 15, 16, 17a 18 sumarizuj´ıcitlivostn´ıanal´yzua d´avaj´ıjasnou pˇredstavu o tom jak´a komponenta modelu m´avliv na tu kterou koncentraci modelovan´ych l´atek. Na ose Y lze vidˇetdanou komponentu modelu (adaptaˇcn´ıopatˇren´ı)na ose X pak procentu´aln´ızmˇenu dan´e komponenty, pˇriˇcemˇzhodnota (resp. barva) dlaˇzdiceud´av´apr˚umˇernouhodnotu zmˇeny od v´ychoz´ımodelovan´ekoncentrace. Modr´abarva znaˇc´ıpokles od v´ychoz´ıkoncentrace, naopak ˇcerven´aznaˇc´ın´ar˚ustod v´ychoz´ıkoncentrace a b´ıl´abarva reprezentuje nulovou zmˇenu.

19 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

1 2 3

40

20

0

4 5 6

40

20

0

7 8 9 Odtok [mm]

40

20

0

10 11 12

40

20

0 BEZ − krit BEZ − pru OP − krit OP − pru BEZ − krit BEZ − pru OP − krit OP − pru BEZ − krit BEZ − pru OP − krit OP − pru Datum

Obdobi 1961−1990 1991−2005 2006−2015

Obr´azek13: Mˇes´ıˇcn´ıodtokov´ev´yˇskyza obdob´ı1961-1990, 1991-2005 a 2006-2015 ve formˇe boxplot˚ubez opatˇren´ı(BEZ) a s opatˇren´ım(OP)

20 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

2

10

5

0

5

10

5

0

10

typ 10 A B 5 D Průtok [m3/s] 0

20

10

5

0

50

10

5

0 0 200 400 600 ČAS [min]

Obr´azek14: N´avrhov´epr˚utoky dle N - letost´ıpro jednotliv´etypy vln (ˇc´arkovanˇe-pˇredopatˇren´ım, plnˇe-po opatˇren´ı)

21 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Hodnotov´yrozsah je pro kaˇzdoul´atkuspecifick´y,ponˇevadˇzjejich koncentrace v povod´ıch, respektive v toc´ıch je rozd´ıln´a.Obecnˇelze vyvozovat, ˇzes pˇrechodem z jemnozrnn´ep˚udy na p˚udus hrubˇs´ıstrukturou kles´akoncentrace vˇsech ˇctyˇrmodelovan´ych l´atek(jmenovitˇe anorganick´ydus´ık,organick´ydus´ık,pevn´yfosfor a rozpustn´yfosfor). Pˇrechod z orn´ep˚udyna luˇcn´ıporost zapˇr´ıˇciˇnujepokles koncentrace dus´ıkua rozpustn´ehofosforu, nikoliv vˇsakpevn´eho fosforu. D´avkov´an´ıhnojiv m´avliv pouze na fosfor v obou f´az´ıch a jejich v´ysledn´akoncentrace kladnˇekoreluje s m´ıroud´avkov´an´ı,dus´ıkz˚ust´av´anemˇenn´y.Stejnˇetak atmosf´erick´adepozice dus´ıkulogicky kladnˇekoreluje s m´ıroukoncentrace dus´ıkuv toc´ıch. Zv´yˇsen´ıteploty o 2 st. C zapˇr´ıˇciˇnujen´ar˚ustpevn´ehofosforu a organick´ehodus´ıkua naopak pokles rozpustn´ehofosforu a anorganick´ehodus´ıku.

Obr´azek15: Anorganick´ydus´ık

22 2. MODELOVAN´ ´I Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Obr´azek16: Organick´ydus´ık

Obr´azek17: Pevn´yfosfor

23 3. ZAV´ ERˇ Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Obr´azek18: Rozpustn´yfosfor

3 Z´avˇer

Na lokalitˇeSuchohrdly u Miroslavi je dlouhodobˇev´yraznˇenegativn´ıbilance (sr´aˇzky-potenci´aln´ı evapotranspirace), coˇzvede k n´ızk´ymodtokov´ymv´yˇsk´am,a to pˇredevˇs´ımv letn´ıch obdob´ı. Navrˇzen´aa realizovan´aopatˇren´ızp˚usob´ıpokles odtoku pˇredevˇs´ımv zimn´ımobdob´ı,kdy tato voda z˚ustane zadrˇzen´av krajinˇe.V letn´ımobdob´ınebude doch´azetke zmˇen´ampr˚umˇern´ych odtok˚ua k m´ırn´emu poklesu dojde v mˇes´ıc´ıch zaˇr´ıa ˇr´ıjen.Nov´avodn´ın´adrˇzbude schopna ˇc´asteˇcnˇem´ırnitdopady hydrologick´ehosucha. Navrˇzen´aopatˇren´ımaj´ıpotenci´alsn´ıˇzitobjem odtoku v ˇcasov´em´usekusimulace (11 h), kdy pomˇersn´ıˇzen´ıdosahuje v pr˚umˇeru24 % v pˇr´ıpadˇedoby opakov´an´ı2 roky a pot´epostupnˇe kles´a. Obecnˇelze vyvozovat, ˇzes pˇrechodem z jemnozrnn´ep˚udyna p˚udus hrubˇs´ıstrukturou kles´a koncentrace vˇsech ˇctyˇrmodelovan´ych l´atek(jmenovitˇeanorganick´ydus´ık,organick´ydus´ık, pevn´yfosfor a rozpustn´yfosfor). Pˇrechod z orn´ep˚udyna luˇcn´ıporost zapˇr´ıˇciˇnujepokles koncentrace dus´ıkua rozpustn´ehofosforu, nikoliv vˇsakpevn´ehofosforu. D´avkov´an´ıhnojiv m´avliv pouze na fosfor v obou f´az´ıch a jejich v´ysledn´akoncentrace kladnˇekoreluje s m´ırou

24 REFERENCES Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly d´avkov´an´ı,dus´ıkz˚ust´av´anemˇenn´y.

References

Arheimer, B., Dahn´e,J., Donnelly, C., Lindstr¨om,G., Str¨omqvist,J. (2012) Water and nutrient simulations using the HYPE model for Sweden vs. the Baltic Sea basin–influence of input-data quality and scale. Hydrology research, 43(4), 315–329.

Havl´ık,A., Fremrov´a,L. (2010) TNV 75 2102 Upravy´ potok˚u.

Mack˚u,J. (2012) Problematika stanoven´ıhydrologick´ych skupin p˚udv les´ıch. In Krajinn´e inˇzen´yrstv´ı2012, Ministerstvo zemˇedˇelstv´ı,Praha, 15–22, ISBN 978-80- 87384-03- 9.

M¨uller,M., Kaˇspar,M., Bliˇzˇn´ak,V. (2017) Rainfall time structure variability depending on precipitation depths and duration.

M´aca, P., Baˇsta,P., Koˇz´ın,R., Hanel, M. (2016) Vyuˇzit´ıgeomorfologick´ych charakteristik pro odhad celkov´eretence povod´ı. Vodohospod´aˇrsk´etechnicko-ekonomick´einformace, 58(6), 54–57.

SCS (1986) Urban hydrology for small watersheds. Technick´azpr´ava, Engineering Division, Soil Conservation Service, US Department of Agriculture, Washington, DC.

Smel´ık,L. (2016) Anal´yzazmˇen odtokov´ych pomˇer˚upro Ceskouˇ republiku. Vodohospod´aˇrsk´e technicko-ekonomick´einformace, 58(4), 7–12.

Vizina, A., Hor´aˇcek,S., Hanel, M. (2015) Nov´emoˇznostimodelu Bilan. Vodohospod´aˇrsk´e technicko-ekonomick´einformace, 57(4–5), 7–10.

25 REFERENCES Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Tabulka 2: Hodnoty CN II pro jednotliv´aopatˇren´ıa hydrologick´eskupiny p˚ud

Opatˇren´ı A B C D Zasakovac´ıp´asy 34.5 59.5 72.5 79 Svodn´ypr˚uleh 34.5 59.5 72.5 79 Svodn´ypˇr´ıkop 81 88 91 93 Vylouˇcen´ıeroznˇenebezpeˇcn´ych plodin 77 86 91 94 Protierozn´ıagrotechnika -ˇsirokoˇr.kultury 64 74 81 85 Vylouˇcen´ıˇsirokoˇr´adkov´ych plodin m´ırnˇejˇs´ı 75.5 84.5 89.5 92 Vylouˇcen´ıeroznˇenebezpeˇcn´ych plodin a protierozn´ıagrotechnologie 74 83 88 90 Ploˇsn´eTTP (zatravnˇen´ıploˇsn´edle HPJ) 34.5 59.5 72.5 79 Stabilizace drah soustˇredˇen´eho odtoku 34.5 59.5 72.5 79 Ochrann´ep´asypod´elvodn´ıch tok˚ua vod. ploch 34.5 59.5 72.5 79 Zatravnˇen´ına speci´aln´ıch kultur´ach 37.6 61.3 73.6 79.9 Ploˇsn´eTTP (zatravnˇen´ıploˇsn´edle sklonu) 34.5 59.5 72.5 79 Ploˇsn´eTTP (zatravnˇen´ıploˇsn´edle eroze) 34.5 59.5 72.5 79 Poln´ıcesta zpevnˇen´as pˇr´ıkopem 83 89 92 93 Ochrann´ysad, vinice 37.6 61.3 73.6 79.9 Zatravnˇen´ı 34.5 59.5 72.5 79 Agrotechnika m´ırnˇejˇs´ı 75.5 84.5 89.5 92 Agrotechnika pˇr´ısnˇejˇs´ı 74 83 88 90 Mez, hr´azka 32.5 57 70.5 77.5 Z´achytn´ypr˚uleh 34.5 59.5 72.5 79 Vˇetrolam 30 55 70 77 Mokˇrad 83 89 92 93 Vodn´ın´adrˇznov´a 98 98 98 98 Biocentrum 30 55 70 77 Biokoridor 30 55 70 77 Interakˇcn´ıprvek 30 55 70 77 Opatˇren´ına st´avaj´ıc´ıch VN -1 -1 -1 -1 Pˇrehr´aˇzka 83 89 92 93 Revitalizace toku a nivy -1 -1 -1 -1 Such´an´adrˇz 34.5 59.5 72.5 79

26 REFERENCES Modelov´an´ıpˇr´ırodˇebl´ızk´ych opatˇren´ı- Suchohrdly

Tabulka 3: Vyhodnocen´ıkr´atkodob´ych sr´aˇzko-odtokov´ych epizod

N(roky) TYPQpre Qpo Vpre Vpo Tpre Tpo dQ dV P osun 2 A 1.60 0.90 14 495 11 101 14:10 13:50 -47% -23% -20 2 B 1.60 0.70 14 476 11 066 14:40 14:00 -54% -24% -40 2 D 1.80 0.80 14 396 10 672 15:55 15:30 -59% -26% -25 5 A 4.20 1.80 33 298 27 893 14:10 13:50 -56% -16% -20 5 B 4.00 1.70 33 258 27 805 14:25 14:55 -57% -16% 30 5 D 4.00 1.80 33 093 26 894 15:50 16:05 -55% -19% 15 10 A 6.50 2.70 49 526 41 716 14:05 13:50 -59% -16% -15 10 B 6.10 2.40 49 467 41 526 14:20 14:25 -60% -16% 5 10 D 5.80 2.70 49 269 39 613 15:50 15:40 -54% -20% -10 20 A 9.20 3.70 67 483 54 092 14:05 13:55 -60% -20% -10 20 B 8.50 3.30 67 374 53 665 14:20 14:15 -61% -20% -5 20 D 7.60 3.40 67 146 50 805 15:45 15:30 -55% -24% -15 50 A 13.40 5.30 94 554 67 232 14:05 13:55 -60% -29% -10 50 B 12.20 4.70 94 445 66 714 14:15 14:00 -62% -29% -15 50 D 10.30 4.30 94 171 65 940 15:45 15:30 -59% -30% -15

27