Posouzení tvorby odtoku na povodí Uhlířská pomocí izotopů vodíku a kyslíku

Abstract

V této práci jsou zpracovány srážko-odtokové epizody z let 2007 – 2017, které byly naměřeny na experimentálním povodí Uhlířská v Jizerských horách. Na těchto epizodách byl pomocí dvousložkové izotopové separace vypočítán základní odtok. Klíčovým podkladem byly epizody, které byly analyzovány v mé bakalářské práci, kde byla využita data srážek, odtoků a podzemní vody. Nyní byly epizody doplněny o data koncentrací stabilních izotopů vodíku a kyslíku ve srážkách, podzemní vodě a povrchovém odtoku. Dvousložkovou izotopovou separací byl vypočítán základní odtok pomocí koncentrace stabilního izotopu kyslíku δ^18 O a analogicky pomocí koncentrace stabilního izotopu vodíku δ^2 H neboli deuteria δD. Dále byly porovnány tyto metody mezi sebou a byl určen objem základního odtoku výpočtem pomocí izotopu kyslíku a deuteria. Hodnoty základního odtoku vypočítané metodou dvousložkové izotopové separace byly porovnány s výpočtem základního odtoku metodou filtrace dat. Pro výpočet metodou filtrace dat byl použit software Bflow. Tímto porovnáním bylo zjištěno, že pokud nastavíme v softwaru Bflow hodinový krok výpočtu, tak jsou výsledky srovnatelné s izotopovou separací. Pokud ale nastavíme softwaru Bflow denní krok výpočtu (na který byl program původně koncipován), tak jsou výsledky stanovení filtrací dat významně nižší než výsledky získané izotopovou separací. Denní krok se u separace odtoku často používá, ale metoda v denním kroku nevystihuje přesně podíl podzemní vody ve zkoumané oblasti. Můžeme tedy říci, že se znalostí metody izotopové separace může metoda filtrace dat pomocí Bflow dávat realističtější výsledky, pokud jsou použita data odtoku v hodinovém kroku.

In this work, precipitation-runoff episodes from 2007 to 2017 from the experimental catchment Uhlířská are processed. The catchment is located in the Jizerske Mountains. The baseline runoff on these episodes was calculated using two-component isotope separation. The key foundation was the episodes analyzed in my bachelor's thesis. Rainfall, runoff, and groundwater data were used there, and now the episodes have been supplemented with the data on stable hydrogen and oxygen isotope concentrations in precipitation, groundwater, and surface runoff. The basic outflow was calculated by two-component isotope separation using the stable oxygen isotope concentration δ^18 O, and in an analogous way, using the stable hydrogen isotope concentration δ^2 H, or deuterium δD. Furthermore, these methods were compared, and the volume of the basic outflow was determined by calculation using the isotope of oxygen and deuterium. The values of the baseflow calculated by the two-component isotope separation method were compared with the calculation of the basic runoff by the data filtering method. Bflow software was used to calculate the data filtering method. This comparison showed that if we set the hourly calculation step in the Bflow software, the results are comparable to isotope separation. However, if we set the daily calculation step to the Bflow software (for which the program was originally designed), then the results of data filtering determination are significantly lower than those obtained by isotope separation. The daily step method, which is often used for baseflow separation, does not precisely describe the proportion of groundwater in the study area. To conclude, with the knowledge of the isotope separation method and the use of runoff data in an hourly step, the Bflow data filtering method can give more realistic results.