2.1   Inspekce aktuálního stavu drenážních systémů

2.2   Zpřesnění metodiky identifikace drenážních systémů z leteckých snímků a její plošné uplatnění v okrese Chrudim

2.3   Mapový server ZOS Kačina, doplnění tématu odvodnění (Využití numerických modelů v uživatelských aplikacích)

2.4   Analýza současných podmínek existence odvodňovacích systémů (Výtah závěrů workshopu)

2.5   Ostatní experimentální práce

2.      Souhrnný přehled výsledků

2.1   Inspekce aktuálního stavu drenážních systémů

Terénní průzkum probíhal v 8 regionech, celkem na 51 drenážních objektech (viz Příloha P-4 Obr.1) pomocí potrubní inspekční kamery Rocam (fy.Rothenbereger). Analogový výstup byl za účelem pořízení video-dokumentace zapojen na vstup digitální kamery Sony (typ CR-DVD203E) a nahrávka byla pořízena na minidisk DVD. Na stolním PC byly následně jednotlivé mini-DVD disky zkopírovány a byla provedena evidence nahrávek (viz Tab.2, Tab.3), jejich sdružení do adresářů podle lokalit a přehrání na disky DVD 4,7GB pro archivní účely. Typické příklady stavu drenáží byly z videozáznamu separovány ve formě jednotlivých snímků a převedeny do JPG obrázků (viz Příloha P-4 Obr.2).

Výběr míst provedení průzkumu byl proveden s ohledem na předchozí experimentální činnosti, dále na základě konsultací s pracovníky ZVHS, ale i výběrem podle mapových podkladů IS ZVHS. Předmětem průzkumu byly svodné i sběrné drény, příležitostně i zatrubněné odpady - tzv. HMZ (světlosti nad 300mm). Z hlediska četnosti převažuje průzkum svodných drénů, což bylo dáno snadnou přístupností ze šachtic a drenážních výustí. Průzkum na sběrných drénech byl prováděn po odkopání drénu a po jeho „otevření“ ve směru sklonu i proti sklonu potrubí. Jednotlivé objekty byly polohově zaměřeny stanicí GPS (viz P-4 Obr.1) a následně byly souřadnice míst a další odvozené charakteristiky stavby odvodnění doplněny do databáze (Tab.3). Průzkum kamerou Rocam přímo navazuje na předchozí i další souběžné aktivity v rámci projektu (využití leteckých snímků, pozemní vytyčování drénů, alternativní metody údržby a oprav drénů atd.).

Výsledky průzkumu budou v závěru projektu vyhodnoceny v kontextu všech dosud uskutečněných šetření, zejména s ohledem na aplikaci leteckých snímků (viz Kapitola 2.2). Průzkum bude pokračovat i v roce 2006. V přílohové části (P-4 Obr.2) jsou použity jen typické příklady stávajícího technického stavu drenáží, orientované zejména na dokumentaci kritických variant, použité obrázky proto nelze interpretovat jako vyjádření četnosti stavu potrubí. Předběžně lze zobecnit závěr, že největší podíl průzkumu reprezentuje funkční drenážní potrubí (z pálené hlíny i flexibilního PVC) v dobrém technickém stavu.

Tab.2     Přehled lokalit a termínů průzkumu (proveden videozáznam)

 Pozn.: Indexy a, b, c od sebe odlišují různé objekty (zaústění drénů do šachtice apod.) na stejných lokalitách

2.2   Zpřesnění metodiky identifikace drenážních systémů z leteckých snímků a její plošné uplatnění v okrese Chrudim

Kombinací témat, popsaných v předchozí a v této kapitole, se zabýval průzkum na lokalitě Dřevíkov (u Veselého Kopce u Hlinska), uskutečněný 7.září 2005. Předchozím průzkumem leteckých snímků byly na lokalitě identifikovány zřetelně drenážní systémy ve dvou etážích. Tento závěr byl potvrzen i šetřením v archívech ZVHS. V terénu byly kombinací přesné metody DGPS a doměřením pásmem vytyčeny trasy drenáží z leteckých snímků a byla poté odkopána sonda až na úroveň drénu (flexibilní PVC, stavba odvodnění z r.1989) - viz Příloha P-5. Tato úloha potvrdila přesnost vytyčení drénů v řádu jednotek decimetrů. Následovala inspekce sběrného drénu potrubní kamerou Rocam do vzdálenosti 17m proti vodě a 13,5m ve sklonu potrubí. Potrubí bylo mírně zaneseno jemným sedimentem pouze do výšky vrás, nepodléhalo degradaci materiálu, bylo patrné výškové zvlnění nivelety drénu v rozmezí cca 5cm, v depresích byla v době průzkumu stojatá voda. V průběhu roku je drenáž funkční a odvádí vodu (kontrola na výusti i pohovorem s vlastníkem pozemku), drenáž se nachází na orné půdě, intenzivně zemědělsky využívané.

Ve zprávě je tato situace presentována jako experimentální činnost, realizovaná v roce 2005. Dosud byl však průzkum stavu potrubí posuzován na omezené délce potrubí (cca 0,5m) oproti případu s možností využití kamery Rocam, kdy průzkum obsahuje úseky délek cca 30m.

Tab.3     Struktura databáze pro evidenci průzkumu kamerou Rocam

Identifikace drenážních systémů z leteckých snímků (LS), výsledky roku 2005:

·        Vyhodnocení rozpracovaných variant identifikovaných ploch odvodnění z DPZ

·        Provedení terénního šetření

K plochám viditelných drenáží identifikovaných na LS a zařazených do 1. a 2. kategorie a k experimentálním plochám Černíkovice a Lipka byl doplněn rozbor půd s laboratorně stanovenými parametry: obsah uhličitanů, oxidovatelného uhlíku a zrnitosti v profilu ornice a podorničí. Plochy byly klasifikovány podle kategorií zrnitosti dle Kopeckého a podle trojúhelníkového diagramu (NRSC USDA) (viz Příloha P-6 Graf4 a její mapové vyjádření P-6 Obr.5 a 6)

·        Pořízení projektové dokumentace

K plochám viditelných drenáží, identifikovaných na LS z roku 1998 a 2002, zařazených do kategorie 1. a 2. (plochy s jasně identifikovaným, plošně uceleným, resp. neuceleným drenážním systémem) a k plochám identifikovaným na historických LS v kategoriích 1, 2 a 0 (plochy ve výstavbě) byla z archivů ZVHS zapůjčena a vyhodnocena dostupná projektová dokumentace vybraných staveb. Dokumentace jednotlivých staveb vykazuje značnou míru rozdílnosti a nejednotnosti jak po stránce obsahové, tak po stránce formální, což ztěžuje zpracování jednotných tabulkových srovnání staveb. Informace obsažené v projektových dokumentacích byly zpracovány do podoby databáze (viz Příloha P-6 Tab.9 - dvě stránky tabulky rozdělené vertikálně) zaměřené na :

-         technické údaje stavby (rok výstavby, dodavatel, specifický odtok, hloubka uložení drénů, rozchody, průměr a materiál potrubí)

-         údaje o geologických, pedologických poměrech, způsobu využívání pozemků v době výstavby a v současnosti

-         údaje o příčinách zamokření a sezónnosti (termínech) zamokření před výstavbou drenáží

-         případné doplňující údaje – přehledné mapy, situační plány apod.

Údaje zahrnuté do databáze lze předběžně statisticky vyhodnotit následovně (doplnění databáze bude pokračovat i v roce 2006):

-         úspěšnost získání projektové dokumentace k vybraným plochám byla v tomto případě pro plochy 1. kategorie 43 %, pro plochy 2. kategorie 56 %

-         nejvíce drenážních systémů bylo na sledovaných plochách vystavěno v letech 1989, 1928 a 1974 (bráno podle četnosti výstavby v jednotlivých letech); v období 70., 80. a 90. let (bráno podle četnosti výstavby v dekádách 1901 – 1910 atd.)

-         v použitém materiálu převládá pálená hlína, flexibilní PVC bylo používáno zejména v rozpětí let 1977 – 1990, a to zhruba v 50 % budovaných staveb, v podmínkách lehčích půd

-         svodné drény jsou nejčastěji v hloubce 1,10m, sběrné drény v hloubce 1m

-         průměr sběrných drénů je nejčastěji 6,5 cm

-         rozchody sběrných drénů se pohybují pro pole i louky v rozpětí 8 – 20m

-         z uvedených příčin zamokření pozemků určených k odvodnění se na plochách 1. kategorie jednalo v 67 % o atmosférické srážky (povrchovou vodu), na plochách 2. kategorie potom v 38,5 % opět o povrchové zamokření srážkovými vodami, stejnou měrou – 38,5 % o kombinaci povrchové a podzemní vody a v 23,1 % o pramenné vývěry (podzemní voda)

-         z pedologického hlediska jsou převládajícím půdním druhem na plochách identifikované drenáže půdy středně těžké, těžké; z půdních typů jsou v největší míře zastoupeny půdy hnědé a oglejené

·        Digitalizace mapových podkladů a LS

Průběžně je prováděna digitalizace dostupných materiálů týkajících se ploch viditelných drenáží identifikovaných na základě LS. Přednostně byla pozornost zaměřena na sledované experimentální plochy. Archivní LS spolu s LS stáří 2 až 5-ti let jsou pomocí nástrojů GIS průběžně rektifikovány za účelem následného využití jako podkladového materiálu pro prováděné územní analýzy a klasifikace na sledovaných plochách.

Část technické dokumentace a projektové výkresy odvodnění s identifikovanou viditelnou drenáží jsou digitalizovány, rektifikovány a jsou používány pro dokumentování rozdílností mezi navrženým projektem a skutečným provedením, které je na LS viditelné a jasně rozpoznatelné.

·        Využití archivů leteckých společností pro následnou identifikaci drenáží.

Pro experimentální plochu povodí Žejbra jsme doplnili již využívané LS ze současnosti, resp. z nedávné minulosti (roky snímkování 1997, 1998, 2002) o LS historické, v čb provedení, a to pro roky 1937, 1960, 1966, 1968 a 1975. Zvětšeniny LS pro uvedené roky nám poskytl Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad v Dobrušce (viz Příloha P-6 Obr.3). Výběr ročníků archivních snímků byl proveden na základě identifikace vyšší intenzity realizací plošně rozsáhlých systémů odvodnění v jednotlivých letech na plochách s viditelnou drenáží identifikovaných z LS na experimentální ploše povodí Žejbra, korigovaná disponibilitou LS (viz Příloha P-6 Obr.2). Databázi odvodněných ploch s uvedeným rokem výstavby poskytla ZVHS. Archivní LS byly pořizovány za účelem:

-         získání LS zachycujících vlastní výstavbu drenážních systémů (doplnění katogorie „0“, která byla dosud podchycena jen náhodně)

-         vyhodnocení použitelnosti tohoto typu materiálu (čb provedení, měřítko negativů 1 : 12 000 a 1 : 20 000, kvalita tehdy použitého fotografického materiálu) pro identifikaci drenážních systémů

-         porovnání skutečného provedení stavby s technickým výkresem v projektové dokumentaci dané stavby

·        Zpřesnění podmínek pro plošnou aplikaci metody

Identifikace drenážních systémů z LS byla prováděna ve vybrané oblasti odpovídající ploše bývalého okresu Chrudim (zarovnaného na kraje mapových listů). Tato oblast byla zvolena s ohledem na dostupnost LS, které byly jednak pořízeny (pro experimentální povodí Žejbra), jednak jsme využili možnost uplatnit metodiku identifikace drenáží v rámci celé plochy okresu Chrudim. Byly využity LS z roku 2002. Pro experimentální plochu povodí Žejbra byly použity LS z roku 1997, 1998 a historické LS z roku 1937, 1960, 1966, 1968 a 1975. Plošně pro celou plochu okresu byly drenážní systémy identifikovány z LS z roku 2002. Identifikace viditelných drenáží byla klasifikována v šesti kategoriích:

0 – ve fázi otevřené drenážní rýhy

1 – jasně identifikovaný plošně ucelený systém

2 – jasně identifikovaný, ale neucelený systém

3 – nespojité části (pod 50% plochy) systému

4 – dtto, nezřetelné

5 – špatně viditelné, nesouvislé, většinou izolované linie drénů

Statistické vyhodnocení :

-    Celkově byla prohlédnuta oblast LS o rozloze 1 125 km². Prohlížené LS jsou v měřítku 1 : 12 000, s velikostí pixelu 0,5 m. Optimální měřítko pro identifikaci drenážních systémů z LS se pohybuje v rozpětí 1 : 2 500 – 1 : 1 000.

-    Odvodněné plochy zaujímají z této celkové rozlohy plochu 182 km², což představuje 16,2 % z celkové rozlohy prohlédnuté oblasti. Nejedná se ovšem o hodnotu definitivní, neboť geografická databáze odvodněných ploch, kterou máme v současné době k dispozici od ZVHS, není úplná a nepokrývá úplně celou plochu vybrané oblasti. V rámci spolupráce se ZVHS pracujeme na jejím postupném doplňování a aktualizaci tak, jak na pracovištích ZVHS postupuje digitalizace mapových listů měřítek 1:10 000/1:5 000.

-    Na odvodněných plochách evidovaných ZVHS byly z LS identifikovány systémy viditelných drenáží o rozloze 133 km², což je přibližně 7,3 % z celkové rozlohy odvodněných ploch ve sledované oblasti.

V rámci zpřesnění podmínek pro plošnou aplikaci metody identifikace drenážních systémů z LS byla na základě informací, zjištěných při analýze LS pro zvolenou oblast, provedena :

-     klasifikace identifikovaných ploch s viditelnou drenáží na základě kódu BPEJ do kategorií: klimatický region, sklonitost, hydrologická skupina půd a zrnitost (viz Příloha P-6 Graf 8, str. 1-3)

-         kategorizace identifikovaných ploch podle stupně viditelnosti a rozsahu viditelných částí drenážního systému ve škále kategorií 0 – 5, kde kategorie 0 = drenážní systém ve výstavbě, kategorie 1 až 5 odpovídají snižující se zřetelnosti drenáží na LS (viz první sloupec Přílohy P-6 Tab.9 str.1)

-         kategorizace identifikovaných ploch podle roku výstavby drenážních systémů – průnik vrstvy identifikovaných ploch s vrstvou ploch odvodněných podle databáze ZVHS (viz Příloha P-6 Graf 7 Str.1 a 2)

-         klasifikace identifikovaných ploch ve vztahu k termínu snímkování analyzovaných LS z hlediska vegetačního období (jarní, letní, podzimní)

-         klasifikace identifikovaných ploch ve vztahu k pokryvu, resp. rostlinnému porostu na daných plochách (pole, louka, pastvina, druh plodiny, růstová fáze)

-         klasifikace identifikovaných ploch podle stavu daných ploch v době leteckého snímkování (např. pokosený travní porost na louce, sklizené pole po žních, zorněné, uvláčené pole, plocha nechaná ladem atd.)

-         klasifikace identifikovaných ploch podle vizuálního projevu drenážních rýh na LS (odstín linie a podkladu – světlá linie na tmavém podkladu, resp. tmavá linie na světlejším podkladu, ostrost rozhraní drenážní rýhy a okolního porostu)

-         klasifikace identifikovaných ploch ve vztahu k aktuální vlhkosti půdy (měřené či nepřímo odvozené) a vizuální projev na LS (zamokřené lokality, erozní rýhy, vizuální projev vzrůstu a hustoty porostu v důsledku různých vlhkostních podmínek nad drénem a v okolí atd.)

Na základě sledovaných kritérií je prováděna syntéza získaných informací, umožňující zpřesnění podmínek, za nichž lze metodu identifikace drenážních systémů z LS použít.

Klasifikace současného stavu, využití a údržby drenážních systémů

·        Podrobná inspekce stavu reprezentativního vzorku drenážních systémů a interpretace klasifikace do plošně rozsáhlých územních celků

V rámci zjišťování stavu drenážních systémů byla v průběhu celého roku prováděna inspekce vybraných drenážních staveb pomocí inspekční kamery Rocam doplněné digitální kamerou SONY. Sestava umožňuje uložení filmovaných záběrů na DVD a jejich následné digitální zpracování na PC (viz Kapitola 2.1). Výběr inspekčních míst byl zaměřen na experimentální plochy (Černičí, Žejbro, Králicko a Rchnovsko) a na plochy mimo sledovaná experimentální povodí (Pardubicko, Nový Bydžov) s cílem vyhovět požadavku zajištění reprezentativnosti vybraných drenážních systémů z hlediska přírodních podmínek (geologické podloží, půdní vlastnosti, reliéf, klima), dostupnosti technické a projektové dokumentace k vybraným drenážním stavbám, případně LS k daným plochám atd. (viz Příloha P-4 Obr.1) V databázi vytvořené prostřednictvím nástrojů GIS jsou pro jednotlivá inspekční místa uvedeny informace týkající se BPEJ, odvodněných ploch (databáze ZVHS) a vlastního terénního šetření inspekční kamerou (viz Tab.3)

·        Zobrazení v GIS

Výstupy provedených inspekčních šetření jsou dále zpracovávány v prostředí GIS, tzn. mapa inspekčních míst, vytvoření a naplňování databáze atributů popisujících jednotlivé drenážní systémy ve vztahu k přírodnímu prostředí a dalším získaným podkladovým materiálům, aplikace tzv. překryvové analýzy (overlay analysis) pro vyhodnocení získaných vstupních dat a generování výstupů.

·        Provedení územních analýz, terénních šetření na vybraných stavbách, zpracování doplňkové dokumentace (pro plochy kategorie 1 a 2 – pořízení výpisů pedologického průzkumu a výkresů projektové dokumentace).

Analýzou v GIS byly formulovány dílčí závěry:

Nejzřetelněji se vymezily následující kategorie identifikovaných drenážních systémů

- půdy oglejené (klasifikace dle půdního typu)

- hydrologické skupiny půd třída C (klasifikace podle intenzity infiltrace)

- půdy hlinité, případně jílovitohlinité až jílovité (kategorie půdního druhu)

Podrobnosti znázorňuje Příloha P-6-Graf.8, str. 2, 3, a Příloha P-6-Obr.5

Předběžně uveřejňujeme osnovu metodického postupu pro identifikaci drenážních systémů z leteckých snímků:

·        Softwarové vybavení – GIS

·        LS v provedení černobílém, barevném, spektrálním – upřednostňujeme barevné LS vzhledem k možnosti získání informace o stavu vegetace, půdního povrchu a dalších topografických objektů využitelných z hlediska identifikace drenáží

·        Měřítko LS 1 : 5 000 – 1: 25 000, u LS malého měřítka je schopnost rozlišení a identifikace drenážních rýh horší; velikost pixelu maximálně 0,5 m

·        Při prohlížení používat rozlišení v měřítku 1 : 2 500 – 1 : 1 000

·        Vizuální projev drenážních rýh je zprostředkovaný vegetačním porostem na odvodněné ploše; objevuje se na plochách se zapojeným porostem (traviny, obiloviny), neobjevuje se na plochách se širokořádkovými plodinami a okopaninami (kukuřice, brambory) ani na plochách zcela bez porostu (čerstvě uvláčená orná půda) – ve vztahu k rozvoji vegetace a průběhu srážek se jeví vhodnější využívat LS snímkované v jarním a letním termínu. (Pozn.: Pro identifikaci upřednostňujeme tento vegetační projev před projevem momentálního zachycení vlhkostní diference na povrchu holé půdy. Důvodem je hledisko dlouhodobé viditelnosti a ostrého ohraničení linií.)

·        Zaměřit se na plochy pastvin, trvalých travních porostů, jařin – vizuální projev drenáží je zde zřetelnější a častější

·        Vizuální projev drenážních rýh na barevných a černobílých LS: linie stromovité struktury, které jsou tmavší barvy než okolní porost – porost nad drenážní rýhou je hustší, vzrostlejší, vitálnější – platí ve většině případů identifikovaných drenážních systémů; vyskytuje se i opačný vizuální projev drenážních rýh, a to v podobě linií bílé, resp. světlejší barvy než má okolní povrch – tento projev souvisí se specifickými srážko-odtokovými poměry v určitém období :

1.      skupina případů - plocha nebo části plochy jsou více zamokřené až přemokřené, porost na nich vzrostlejší, zatímco nad drenážní rýhou je porost v důsledku menší úrovně vlhkosti nižší, řidší, což se na LS projevuje světlejší barvou

2.      skupina případů – zjištěno na plochách trvalých travních porostů – zatím neobjasněna příčina

·        Vzdálenost mezi jednotlivými liniemi drenáží se pohybuje v rozpětí 8 – 20 m (pro vyloučení nepravých linií je třeba ve snímku odměřovat)

Pedologické podmínky - nejčastěji lze drenážní rýhy na LS identifikovat na plochách, kde jsou zastoupeny půdní druhy: půdy středně těžké, těžké a půdní typy: půdy hnědé a oglejené; na půdách lehkých byly drenážní systémy identifikovány jen výjimečně.

Předběžný souhrnný závěr kapitol 2.1 a 2.2

Prováděný výzkum výše zmíněných témat má dva základní praktické dopady. Jedním je formulace a ověření pracovních postupů, využitelných především pro údržbu a rekonstrukce systémů odvodnění včetně zpřesnění jejich evidence v dostatečných detailech, vesměs však směrované na sféru vlastníků a uživatelů pozemků. Pracovní postupy pak slouží k vytyčení podzemních objektů, k popisu příčin snížené funkce odvodnění a zjevných či skrytých poruch.

Druhým, neméně významným efektem je stanovení plošného rozsahu funkčnosti staveb drenážního odvodnění. Závěry tohoto tématu jsou významné pro vodní hospodářství povodí. V této fázi řešení projektu byla část hypotézy o mechanismech vizualizace drenáží na leteckých snímcích potvrzena dosavadním průzkumem pomocí inspekční kamery a podrobným terénním průzkumem. Tyto závěry lze tedy zobecnit ve formulaci, že na leteckých snímcích jsou viditelné jen ty liniové drenážní objekty, které jsou v době snímkování funkční. S využitím distančních metod (např. dálkového průzkumu Země) lze plošně kategorizovat funkčnost drenážních systémů.

Vzhledem k náročnosti a nákladnosti pozemního průzkumu za účelem posouzení funkčnosti drenážních systémů (šetření na šachticích, drenážních výustech atd.) je navržený postup efektivní a s ohledem na dosud dosažené výsledky je snadno reprodukovatelný. V současnosti jsou veřejné správě k dispozici letecké snímky různých termínů snímkování (viz GEODIS www.geodispraha.cz, ČÚZK www.cuzk.cz atd.), což zvyšuje pravděpodobnost, že se efekt fungujících systémů na některých snímcích či opakovaně projeví (viz Kapitola 2.2).

Předpokládáme, že vztah vizualizace a funkčnosti drenáží budeme šetřit i v následujícím roce řešení projektu jednak inspekcí na dalších identifikovaných systémech, jednak ověřením na další modelové oblasti. Předpokládáme i praktické využití portálu LPIS (www.lpis.cz), který z technických důvodů dosud nemůžeme na pracovišti využívat (i přes udělení přístupových práv správcem systému).

2.3   Mapový server ZOS Kačina, doplnění tématu odvodnění

        Využití numerických modelů v uživatelských aplikacích

Vzorový projekt založení a vedení GIS byl v roce 2003 zpracován pro závlahovou soustavu Zemědělského obchodního sdružení (ZOS) Kačina o výměře zavlažovatelné plochy 371ha (Kulhavý Z., Eichler J., Burešová Z., 2003) - viz Příloha P-7, Str. 1 - 5. Projekt byl založen na struktuře datového modelu podle koncepce Informačního systému hydromelioračních staveb - ISHMS (Kulhavý Z., Hodovský J. a kol., 2002). Struktura dat ISHMS ošetřuje územní podklady o existujících hydromelioračních systémech. Správcem informační báze je Zemědělská vodohospodářská správa (ZVHS). V roce 2005 byla rozpracována pro modelové území ZOS Kačina i tématika drenážního odvodnění (viz Příloha P-8 a ,b).

Na zpracovaném příkladu je dokumentována možnost uplatnění komplexních pohledů na problematiku odvodnění, v kontextu zemědělského využívání krajiny.

Vymezení problematiky a obecné principy návrhu

Geografické informační systémy jsou vhodným nástrojem pro přehledné zobrazení prostorových informací, neboť poskytují podklady o poloze daného objektu (stavby), s vymezením jeho plošného či liniového rozsahu. Při založení a vedení informačního systému (IS), je prostředí GIS vhodným nástrojem k poskytování informací i o technických parametrech, aktuálním stavu, o vlastnických vztazích, o využívání pozemku, atd. Systémy GIS vyhovují současným nárokům na rychlost a komplexnost poskytování informací.

Vedle meteorologických podkladů existuje soubor základních informací, které popisují přírodní prostředí (krajinu) souborem parametrů zpravidla s obecnou platností. Jde o vyjádření morfologie terénu (vrstevnice, svahová orientace a z nich odvozené výšky, svažitosti atd.), půdních vlastností, vodohospodářských podmínek (hydrografická síť, hydrologické podmínky, další vodohospodářské systémy), zemědělské podmínky (využití území, pěstované plodiny, velikost a tvar pozemků) a o celou řadu dalších speciálních charakteristik, umožňujících provádět srovnání, bilanční výpočty apod. Výběr informačních vrstev by se měl zaměřit na informace podstatné, ovlivňující hlavní složky hydrologické bilance, resp. na vodohospodářské aspekty hydromelioračních staveb. Zpracovaná témata a jejich strukturu, převedenou do menu mapového serveru popisuje Tab.4.

Nástroje GIS umožňují provádět průnik informačních vrstev a to současně s podkládáním např. mapovými díly či ortofotosnímky, což zvyšuje jejich přehlednost.

Předpoklady využívání GIS se v dosavadním pojetí opírají o soubor kvalifikovaných činností, které vykonává správce informačního systému (profesí informatik), resp. uživatel, u něhož se však předpokládá relativně vysoká znalost SW prostředí. Výhodou takového řešení je značná operativnost využití GIS, nevýhodou jsou vysoké personální a finanční nároky (pořizovací náklady – použití universálního, avšak drahého SW, i náklady provozní – mzda kvalifikované pracovní síly). Vzhledem ke skutečnosti, že práce v zemědělství jsou vázány na snadno geograficky vymezené a dlouhodobě relativně stabilní objekty – pozemky, stavby a technologická zařízení (např. odvodnění, závlahy), lze vytvořit nástroji GIS model území, který bude vyhovovat použití po dostatečně dlouhou dobu. Zpracování takového modelu bude jednorázovým úkolem specializované organizace. Časově se naopak dynamicky mění charakteristiky (např. plodiny) těchto geografických objektů (parcel, honů), což lze ošetřit správou navázaných databází. Tyto operace lze zajistit buď svépomocí (např. v běžném kancelářském prostředí – např. MS Excel), nebo účelově navrženými programy, které komunikují s uživatelem vhodně volenými dialogy a data aktualizují regulérními (bezkolizními) databázovými operacemi. Rizika zhroucení databází zmírní nastavení programového prostředí IS, kontroly zadávaných či editovaných položek apod.

Návrh koncepce využití GIS pro účely zemědělského managementu při minimálních nárocích na finanční zdroje a s využitím základních znalostí uživatele PC s běžným kancelářským vybavením SW se dělí do dvou částí:

- návrh datového prostředí včetně rámce uživatelského vybavení (tj. popis témat GIS, výpočtových metod a vstupně-výstupních operací),

- rozbor realizačních možností GIS pomocí mapového serveru s ohledem na minimalizaci nákladů pořizovacích i provozních.

Byly vymezeny následující podmínky, které podporují realizovatelnost IS:

- nízké pořizovací a provozní náklady,

- standardnost řešení pro typ běžného uživatele, seznámeného se základy obsluhy PC (Windows, MS Office),

- universálnost pro přidružené činnosti v zemědělství (evidence půdy a s půdou souvisejících hospodářských operací a technických opatření - plánovaných či realizovaných).

Prostorová lokalizace při správě územně orientovaných dat je ošetřena technologiemi GIS. Navržené řešení využívá struktury datového modelu ISHMS (objekty a databáze). Pod pojmem GIS rozumíme jednak ‘technologii‘, tj. prostředky nevyhnutelné k realizaci a pro provoz aplikací (hardware, software), jednak jako ‘aplikace‘, tj. informační systém geografického typu, který je součástí nástrojů správy informací tématu hydromeliorací. Uplatnění nachází i při vizualizaci témat jednak v části pořizování dat (digitalizace, naplňování databází a verifikaci) – to vše lze pojmenovat jako „vnitřní uplatnění“. Možné je však jeho využití i při zveřejňování dat mapovým serverem pomocí Internetu či intranetu (podnikové sítě) – uplatnění GIS „navenek“. Současně slouží GIS jako sjednocující prvek mezi různými geograficky orientovanými informačními systémy. Prostorové vazby jsou zprostředkovány zobrazením v souřadnicovém systému Jednotné trigonometrické sítě katastrální (S-JTSK).

Pro zlepšení orientace v území jsou využita obecná topografická témata (obce, hydrografická síť, správní členění) včetně leteckých ortofotosnímků.

Zvolené řešení GIS je založeno na systému ArcView, v němž jsou vytvářeny mapové podklady (export do formátu shapefile). ArcView však zde slouží pouze k přípravě a zpracování mapových podkladů, které jsou následně předány a využity mapovým serverem. Vzhledem k tomu, že jde o cenově náročný SW, vyžadující kvalifikovanou obsluhu, předpokládá se, že bude využíván pouze v období budování IS (např. zadáním prací specializované organizaci).

Provozní řešení je založeno na síťové aplikaci CGI mapového serveru MapServer – university Minnesota http://mapserver.gis.umn.edu. Toto řešení umožňuje provoz na jednom počítači, nebo v intranetové síti zemědělského podniku s definovanými přístupovými právy při správě obsahu databází (možné je i zveřejnění na Internetu, což se však pro dané typy aplikací nepředpokládá). Výhodou použití tohoto typu mapového serveru jsou minimální pořizovací náklady (zde se jedná o freeware – program je poskytován po registraci zdarma).

Polygony závlah, odvodnění a liniové prvky hlavních melioračních zařízení byly digitalizovány nad souřadnicově připojenými rastry zákresů do základních map měřítka 1:10 000. Prvky detailu – objekty závlahového a odvodňovacího systému byly digitalizovány nad georeferencovanými rastry projektové dokumentace (tj. v měřítku plánů 1:1 000 a 1:2 000). Při georeferencování byly využity zaměřené bodové objekty závlahového systému pomocí aparatury DGPS. Toto řešení poskytuje podklad s dostatečnou přesností pro odečítání vzdáleností, dodatečné vytyčení podzemních objektů apod. Atributy liniových a bodových prvků hydromelioračního systému byly navedeny podle projektové dokumentace.

Popis struktury doplněných mapových podkladů s tématikou odvodnění

Využita byla projektová dokumentace odvodňovacích staveb, poskytnutá ZVHS v Kutné Hoře. Převod do formátu shapefile v souřadnicovém systému JTSK byl prováděn na pracovišti VÚMOP Praha v Pardubicích, stejně tak i napojení datových atributů.

Identifikace okresním číslem. Identifikační číslo stavby - bylo použito okresní číslo podle evidence ZVHS.

Rok kolaudace stavby. Podklad byl jako atribut odvodněné plochy převzat z databáze ZVHS.

HMZ ve správě ZVHS. Liniová vrstva hlavních melioračních zařízeních vznikla digitalizací nad souřadnicově připojenými rastry zákresů do základních map měřítka 1:10 000 (případně 1:5 000) – poskytlo ZVHS pracoviště Hradec Králové.

Projektová dokumentace staveb odvodnění ve formě polohově rektifikovaných výkresů

Digitalizované objekty projektové dokumentace - svodné a sběrné drény, šachtice, drenážní výusti, vrstevnice výškopisného plánu

Tab.4     Představení struktury menu mapového serveru

 Pozn:     /^* - předpokládá se postupné doplňování témat

                + symbol značí rozvedení tématu do další úrovně menu

Pro nové návrhy drenážních systémů jsou doprogramovány tradiční výpočtové moduly podle různých autorů (pro ustálené proudění: S.B.Hooghoudta, L.F.Ernsta, resp. pro neustálené proudění: R.E.Glovera, US Bureau of Reclamation, A.N.kostjakova atd.). Soubor těchto technických podkladů lze využít při hodnocení potenciálu stavby k adaptaci, rekonstrukci a modernizaci staveb odvodnění. Výpočtové moduly jsou zpracovány v programu MS Excel a Visual-Basic.

Seznam citované literatury ke kapitole 2.3

Kulhavý Z., Hodovský J. a kol., 2002: Metodika Informačního systému hydromelioračních staveb. Uživatelský výstup projektu Návrh a využití územního informačního systému hydromelioračních staveb, NAZV ev.č. QC1294, VÚMOP Praha, ZVHS, ÚEK AV ČR, prosinec 2002

Kulhavý Z., Eichler J., Burešová Z., 2003 : Založení a vedení geografického informačního systému závlah. Výstup etapy 12 výzkumného záměru VÚMOP Praha- Racionální systémy využívání závlah a optimalizace závlahového zemědělství (řešitel Zavadil Josef), MZE-M07-99-01, Pardubice, VÚMOP Praha, prosinec 2003

2.4   Analýza současných podmínek existence odvodňovacích systémů

        Výtah závěrů workshopu

Dne 3.listopadu 2005 uspořádal VÚMOP Praha společně s ČAZV odborem VH a ČV ICIDu workshop s názvem „Zemědělské odvodnění v kulturní krajině“. Workshop byl organizován v rámci řešení výzkumného záměru VÚMOP Praha „Zmírnění nepříznivých přírodních a antropogenních vlivů na půdu a vodu“, věcných etap 03 a 04. Na workshopu byly podány informace o postupu řešení projektu NAZV ev.č.QF3095. Závěry workshopu jsou konfrontovány se stanovisky, vyplývajícími z tohoto projektu, zejména v částech: právní a vlastnické vztahy k odvodněným pozemkům; údržba objektů a zařízení, evidence stavu; využití odvodněných pozemků, změny užívání; životnost odvodňovacích systémů, modernizace a adaptace.

Z písemných příspěvků účastníků i z diskusních vystoupení bude sestaven a začátkem roku 2006 vydán sborník. Podrobnosti jsou k dispozici na http://www.hydromeliorace.cz/Drenaz/

Cílem odvodnění zemědělských půd bylo a zůstává vytvoření optimálních podmínek pro pěstování určitých zemědělských plodin. Existující odvodňovací systémy i v současných podmínkách pomáhají zvyšovat konkurenceschopnost zemědělství. V minulosti, až do 60. let 20. století, byly odvodňovány převážně půdy v řepařských oblastech a cukrovka byla jednou z hlavních plodin, kvůli kterým se odvodňování provádělo. Teprve od 70. let se začaly budovat velké a hydraulicky složité odvodňovací systémy, zejména v horských a podhorských oblastech, kde jsou příčiny zamokření složité a tomu tudíž odpovídaly i velice nákladné a funkčně nejisté odvodňovací systémy. Po restitucích, zejména podle zákona o půdě, se vlastnické vztahy k půdě nevrátily do stavu před rokem 1950, jak se předpokládalo. Současné pozemkové vlastnictví je sice stále rozdrobeno tak, jak tomu bylo na začátku 50. let před zavedením jednotné evidence půdy, avšak zákonná opatření, která převedla vlastnictví odvodňovacích zařízení na vlastníky pozemků, nevyřešila způsob péče o odvodňovací systémy. Pozemky byly vydány bez identifikace příslušných staveb odvodnění. Někteří majitelé pozemků ani nevědí, že jsou také vlastníky podrobných odvodňovacích zařízení na těchto pozemcích. Většina vlastníků neužívá své pozemky a pronajímá je, a nezabývá se tak otázkou, jaké investice a k jakému účelu byly vloženy do jejich pozemku. Výhody melioračních systémů by se však měly zohlednit při oceňování pozemku. Odvodňovací systémy vyžadují péči jako hydraulicky propojený celek. Péče o jednotlivou část pod jednou vlastnickou parcelou je neúčinná. Dosud pokračuje úbytek zemědělské půdy (v průměru úbytek asi 2 000 ha/rok), přičemž vynětí dílčích pozemků ze zemědělského půdního fondu může negativně ovlivnit funkčnost celých drenážních systémů. Zatímco jsou poměrně dobře udržována hlavní odvodňovací zařízení (kanály apod.) a drobné vodní toky (od roku 2005 přešla péče o ně trvale na Zemědělskou vodohospodářskou správu), o podrobná odvodňovací zařízení (zejména drenáže a šachtice) většinou nikdo nepečuje.

Pro budoucnost odvodňování zemědělských půd je rozhodující, jaká bude perspektiva českého zemědělství, zejména v kontextu Evropské unie. Ze struktury pěstovaných plodin, z jejich nároků na vláhové poměry a z nároků trhu na výnosy a jakost produkce vyplývá i potřeba odvodnění. Nelze však v podmínkách globálního trhu očekávat, že zemědělství bude mít dlouhodobou stabilní strategii rozvoje nebo útlumu, i když dnešní trend směřuje k útlumu a od zemědělců se očekává spíše zajištění péče o krajinu než samotná výroba potravin a jiných surovin. Tyto trendy se v budoucnu mohou snadno obrátit a zemědělství by na takové změny mělo být připraveno. V současnosti ovšem není zajištění kvalitního odvodnění zemědělských půd prioritou. Pěstování cukrovky se omezuje a jiné hojně pěstované plodiny na řepařských půdách (jako např. řepka) nejsou tak citlivé na přemokření. V horských oblastech došlo k zatravnění velkých ploch, v podhorských oblastech byly zatravněny nebo zůstaly neobhospodařovány lokality, kde odvodnění nefunguje.

K problémům drenážního odvodnění proto nelze přistupovat paušálně, nýbrž je třeba zohlednit místní podmínky. Doporučuje se soustředit podporu na údržbu a obnovu těch odvodňovacích systémů, které plní poslání, pro něž byly vybudovány. Jejich stav (funkčnost) je třeba systematicky monitorovat. Naproti tomu existují odvodňovací systémy i v místech, kde spíše škodí než prospívají. Budoucnost drenáží souvisí s budoucností revitalizací krajiny (celých povodí). Drenážní odvodňování je jednou ze součástí péče o krajinu. Absence údržby drenážního systému nemusí znamenat postupný návrat k původnímu stavu, nýbrž může mít za následek devastaci dalších pozemků (to platí zejména u složitých systémů v horských a podhorských oblastech).

V případě návrhu nových odvodňovacích staveb se doporučuje podle místních podmínek pokud možno preferovat řídké sporadické odvodnění míst, kde dochází k vývěrům vody, před plošnou (systematickou) drenáží. Této zásadě by měl být podřízen i návrh rekonstrukcí stávajících odvodňovacích systémů.

Určité funkce v procesu péče o drenážní systémy by měl převzít stát do doby, než se konsoliduje vztah k půdě a jejímu využívání, včetně drenážních systémů, než se obnoví činnost sdružení vlastníků vodohospodářských děl. Legislativně je deklarováno právo vlastníka vědět, v jakém stavu je jeho majetek. Proto je vhodné, aby zůstala zachována a byla nadále aktualizována centrální evidence drenážních systémů, která toto právo nejlépe zajistí (viz též níže), s ohledem na hydraulickou propojenost různých systémů, vybudovaných v různých dobách na pozemcích různých vlastníků. Přenese-li vlastník právo hospodaření na uživatele (nájemce), nahlíží se na něj z tohoto hlediska jako na vlastníka. Bylo proto doporučeno, aby zajištění údržby, oprav a rekonstrukcí vybudovaných odvodňovacích systémů bylo vyžadováno od uživatelů pozemků. Nechybějí ani legislativní nástroje, např. vyhláška 225/2001 Sb., vymezující povinný rozsah péče o odvodňovací stavby. Tato legislativa se však v praxi nedodržuje. Jednou z cest, jak vymoci její dodržování, je její začlenění do podmínek pro získání dotací.

V rámci Informačního systému veřejné správy - Voda je plánováno na rok 2006 zveřejnění evidence meliorací, která je v gesci ZVHS. Tato evidence však podle vyhlášky 391/2005 Sb. zahrnuje jen základní plošné vymezení odvodněných pozemků (z podkladů map měřítek 1:10 000 a 1:5 000), zatímco podrobnější podklady, zatím neaktualizované, se nacházejí jedině v dosud zachovaných archivech ZVHS (kopie původně uložené na zemědělských podnicích jsou dnes z větší části ztraceny). Dokumentace nových staveb je archivována decentralizovaně jednotlivými vodoprávními úřady.

2.5  Ostatní experimentální práce

V rámci experimentálních prací byl zajišťován monitoring dlouhodobě sledovaných experimentálních zemědělsko-lesních povodí s drenážními systémy (Černičí, Dolský a Kotelský potok, Černíkovice). Monitoring těchto lokalit poskytuje podklady podrobných analýz vlivu drenážních systémů na odtokové poměry povodí.

V souvislosti s plánovanými aktivitami roku 2005 byly zejména popisovány typy pěstovaných plodin v rámci ucelených povodí viz Přílohy P-9 Obr.1-3. V uzávěrových profilech povodí a na vybraných drenážních skupinách je kontinuálně sledován průtok. V oblasti jsou měřeny srážky a další meteorologické charakteristiky. Rozsah monitoringu a souhrnné informace o experimentálních povodích poskytuje adresa: www.hydromeliorace.cz/povodi/index.html