Separace hydrogramu dešťového odtoku pomocí elektrochemických měření

Abstract

V předložené práci je navržena metoda dvousložkové separace odtoku užívající jako stopovače draselný iont a iontovou vodivost vody. Metoda spočívá na kontinuálním měření napětí na iontově selektivní draselné elektrodě a celkové iontové vodivosti vody v uzávěrovém profilu malého povodí. Vyhodnocením iontově selektivních měření bylo zjištěno, že při výrazné odtokové vlně s rostoucím průtokem roste zastoupení dešťové vody v odtoku. A naopak s klesajícím průtokem klesá i podíl dešťové vody v odtoku z povodí. V nevýrazné odtokové vlně je zastoupeni dešťové vody v odtoku malé. Při dešti nově infiltrovaná srážková voda z půdy nejprve vytlačí převážně půdní vodu starou. Poté z půdy vytéká převážně voda dešťová a pak směs obou vod s klesajícím podílem vody dešťové. V bezdeštném a teplém období lze kvantifikovat stáří vody vytékající do toku, neboť v období, kdy klesá průtok, klesá i obsah draselného iontu ve vodě vytékající z půdy do toku. Důvodem je odběr draslíku z půdní vody do transpiracích rostlin. Lze proto měřit stáří vody v půdě obsahem draselného iontu ve vodě vytékající z povodí. Bylo zjištěno, že v měsíčních sumách korelují extrémní ztráty výtokem draslíku a sodíku s vysokými srážkovými úhrny. V ročních sumách korelují extrémní ztráty výtokem sodíku s vysokými srážkovými úhrny. Ztráty draslíku nekorelují s vysokými srážkovými úhrny. Potvrdil se tudíž zásadní poznatek, že k výtoku nové dešťové vody do toku dochází jen výjimečně při výrazných odtokových vlnách způsobených srážkami s vysokými úhrny. Získané poznatky ukazují, že půdní voda je výraznou složkou přímého odtoku.

Submitted work is based on the continuous measurement of the voltage on the potassium ion-selective electrode and the electrical conductivity of the water in the closure profile at small catchment. The method of hydrograph separation considered for this study is a method to distinguish old and new water in a stream. Evaluating ion-selective measurements, it was found that during the significant runoff the contribution of rainwater in a runoff increases according increasing discharge. Conversely this contribution decreases with decreasing discharge. During the flat runoff wave, the contribution of rainwater in the runoff is small. When it rains, newly infiltrated rain water displaces the old water from the soil. Then mostly rainwater flows from the soil. Thereafter is runoff created by a mixture of both waters with a declining contribution of rainwater. In dry and warm period, the age of water flowing into the stream can be quantified, since in the period when the flow rate decreases, also decreases the content of potassium ions in the water flowing from the soil into the stream. This is because consumption of potassium in the soil water by transpirated plants. Therefore, the age of the soil water can be measured by the concentration of potassium ions in the water flowing from the basin. Conclusions about the mechanism of potassium leaching from the basin were verified using eight years series of independently measured loss of potassium and sodium ion from the Liz basin. It was found that the monthly sums of extreme loss of potassium and sodium correlate with high monthly precipitation totals. The extreme annual sums of sodium loss correlate with high annual precipitation totals. On the other hand, this correlation was not proved for potassium. The obtained data suggest that soil water is a significant component of direct runoff.