Posuzování ohroženosti vodních nádrží erozním sedimentem s využitím modelu WATEM/SEDEM

Abstract

Zanášení vodních nádrží sedimentem je jedním z významných důsledků zrychlených erozních procesů v krajině. Vodní nádrže jako uzávěrový profil hydrologického celku jsou ohroženým prvkem v krajině. Při zanášení sedimentem dochází nejen ke snižování zásobního objemu nádrže, ale také dalším negativním následkům v podobě eutrofizace či obecného zhoršení kvality vody. Dochází k postupnému omezení účelu, pro který byla nádrž vybudována. Navrácení nádrže do původního stavu a obnovení původního účelu je vždy velmi nákladné a u větších nádrží prakticky nemožné. Možnosti predikce tohoto procesu a následné ochrany se v současné době orientují na použití GIS nástrojů. Model WaTEM/SEDEM je empirickým nástrojem, který velmi dobře reflektuje proces erozních událostí, následného transportu vodním tokem a zanášení vodních nádrží pomocí jednoduchých a známých principů v dlouhodobém horizontu (USLE). Představené metody jsou řešeny pomocí modelu na rozsáhlém území více než 31 000 km2. Výpočty bylo zjištěno, že celkové zanášení nádrží vlivem eroze je v České republice zásadní. Do 58 významných řešených nádrží každoročně vstupuje v celém jejich povodí celkem 1,23 mil. tun splavenin. Celkem 59 % z tohoto množství je zachyceno v nádržích, což znamená 726 000 tun (605 000 m3) každoročně ukládaného sedimentu. Do toků v řešeném území vstupuje ročně 1,91 mil tun erozních splavenin, v rámci celé ČR lze tento vstup extrapolovat na 3,2 mil tun, tedy přibližně 2,6 miliónů m3. Dva největší celky povodí Slapy a Nové Mlýny dotují vodní toky stovkami tisíc tun sedimentu. Extrémní zatížení vodních nádrží vyžaduje určité způsoby ochrany. Tyto celky jsou podrobněji popsané a diskutované. V rámci práce jsou představeny také možnosti protierozní ochrany a kvantifikace efektu v uzávěrové nádrži. Zde je prokázáno, že v případě zatravnění kritických lokalit je možno už při 5 % chráněné plochy dosáhnout snížení vstupu splavenin o 10 ? 20 % (dle místních podmínek). Výsledkem práce je podrobný popis vstupu (eroze), procesu (depozice, transport) i následků (ohrožení vodních nádrží) z pohledu erozních splavenin s využitím právě distribuovaného empirického modelu WaTEM/SEDEM.

Water reservoir filling by sediment is one of the key consequence of accelerated erosion processes in the landscape. Water reservoirs as the end profile of the hydrological unit are a vulnerable element in the landscape. Sedimentation reduces tank volume and has other negative consequences in the form of eutrophication or general deterioration of water quality. There is a reduction of the original purpose. The budget for reservoir conservation is always high and it is practically impossible realize it for large dams. The predicting of the process including subsequent protection is currently focused on using GIS tools. The WaTEM / SEDEM model is an empirical tool that reflects very well the process of erosion, subsequent water transport and water reservoir siltation by simple and well-known principles in the long term (USLE). The presented methods are about using a model on a large area of more than 31 000 km2. The calculations have shown that the total filling of reservoirs due to erosion is crucial in the Czech Republic. In total, 58 significant tanks each year enter a total of 1.23 million tons of sediment in their entire catchment area. Subsequently 59% of this quantity is stored, which means 726,000 tons (605,000 m3) of sediment every year. Approximately 1.91 mil. tons of material enter the streams in the area. Within the whole of the Czech Republic, this input can be extrapolated to 3.2 mil. tons, (2.6 millions m3). The two largest basins, the Slapy and the Nové Mlýny basins, receive hundreds of thousands tons of sediment. Extreme water reservoir loads require protection. These basins are described more in detail and further discussed. In the course of the thesis, the possibilities of soil protection and quantification of the effect in the final reservoirs are presented. Grassing of critical places can reduce the entry of the sediment into reservoir by 10 - 20% (according to local conditions) already on 5% of protected area. The result of this work is a detailed description of the entry (erosion), process (deposition, transport) and consequence (vulnerability of water reservoirs) from the point of view of erosion floods using the currently distributed empirical model WaTEM / SEDEM.