2.1.1      Diagnostika funkce a identifikace podpovrchových objektů systému zemědělského odvodnění

2.1.2      Typy poruch funkce odvodnění

2.1.3      Podpůrná měření hydrologických a hydraulických charakteristik

2.1.4      Analýza expeditivních metod měření průtoku v odvodňovacích systémech

2.1.5      Využití a aktualizace půdních databází a pedotransferových funkcí

2.1.6      Uplatnění distančních metod – DPZ

2.1.7      Využití numerických modelovacích technik při diagnostice funkce odvodnění

2.1.8      Koncepce programového prostředí pro diagnostiku funkce odvodnění

2.1.9      Podpora péče o odvodňovací systémy

2.1.10    Seznam norem, zákonů a vyhlášek ošetřujících tématiku odvodnění

2.1.11    Analýza rizik poškození drenážních systémů povodněmi

2.2.1      Charakteristiky experimentálních ploch a objektů odvodnění

2.2.2      Seznam a výsledky realizovaných polních experimentů v roce 2003

Pozornost byla zaměřena na kompletaci metod, vhodných pro komplexní posouzení stavu a funkčnosti odvodňovacího systému v zemědělsky využívané krajině, pro predikci potenciálních rizik snížení funkce odvodnění a pro realizaci územních analýz cílených na problematiku odvodňování. Zemědělské odvodnění je chápáno v uvedených souvislostech jako ucelené hydromeliorační opatření a jako takové zahrnuje systémy povrchové i podpovrchové, opatření technická, agrotechnická i organizační. Funkci odvodnění včleňuje do současného společenského a právního prostředí u nás, při respektování tendencí začleňování země do společenství EU. Hospodaření s vodou v zemědělsko-lesní krajině je jedním z aspektů zvyšování konkurenceschopnosti našeho zemědělství a zachování udržitelnosti jeho rozvoje.

Využívání progresivních metod diagnostiky, údržby a provozu i případných oprav, rekonstrukcí a modernizací, zvyšuje efektivitu práce a tím zlepšuje podmínky v této sféře vodního hospodářství. V následujících kapitolách jsou popsány aktivity projektu, které zakládají předpoklady úspěšného řešení vytčeného cíle v dalších letech. Projekt rozvíjí zkušenosti, získané v období aktivní výstavby odvodňovacích systémů, které jsou aktualizovány novými vědeckými poznatky a technickými dovednostmi řešitelského kolektivu. Významné jsou proto odkazy na domácí i zahraniční literární prameny a publikované práce řešitelského kolektivu. Pro vyšší přehlednost je seznam přímých literárních odkazů a citací uváděn na konci každé kapitoly.

Stavby odvodnění byly budovány v několika postupných etapách, nejintenzivněji v letech 1935-1940 a 1965-1985. Pro návrh těchto opatření byly postupně aktualizovány a upřesňovány metodické a normativní podklady. Z těchto podkladů je třeba vycházet při současném hodnocení funkce odvodnění i v případech, kdy změnou využití pozemku dochází ke změnám potřeby odvodnění.

Při diagnostice funkce odvodňovací stavby je třeba rozčlenit pracovní přístupy do třech okruhů:

- využití území, hospodářské podmínky a vztah vlastníka (uživatele) pozemku k systému odvodnění;

- přírodní podmínky, zejména morfologie terénu, vodní režim a vlastnosti půd;

- stav technických zařízení a objektů odvodnění, zejména s ohledem na jejich hydraulické parametry.

Při výstavbě odvodnění a závlah v druhé polovině minulého století byly stavby navrhovány s ohledem na podmínky zemědělské velkovýroby, která odrážela požadavky na soběstačnost výroby potravin. Rozsah realizace těchto staveb tak respektoval potřebu praxe, s posunem výstavby melioračních děl i do horských a podhorských oblastí se složitějšími hydrogeologickými podmínkami.

Pro objektivní popis aktuální situace v rámci uvedených třech okruhů diagnostiky je třeba vhodně volit metody průzkumu a rozsah pořizovaných informací. Směrodatné jsou poznatky, poskytnuté vlastníkem či uživatelem pozemku o kritických obdobích a o příznacích snížené funkce odvodnění. V seznamu literatury jsou citovány i literární prameny z období výstavby těchto systémů, neboť diagnostika stávající funkce odvodnění přímo souvisí s podmínkami, respektovanými v době návrhu těchto systémů (doporučení, prováděcí metodiky, státní normy).

Pořizování podkladů, sloužících k diagnostice funkce odvodnění, lze rozčlenit do tří oblastí:

- kompletace písemností a archiválií, souvisejících se stavbou;

- terénní šetření a realizace průzkumných prací či měření;

- kompletace podkladů, uchovávaných v elektronické formě (databáze, objekty GIS).

Zřejmá efektivita využívání nástrojů GIS (nebo CAD) při realizaci územních analýz opodstatňuje požadavek vybrané podklady digitalizovat. Příklady uplatnění takových podkladů jsou uvedeny v případových studiích (Kulhavý Z. a kol., 2002) a popsány v Kapitole 2.1.7 výroční zprávy.

K posouzení funkce odvodnění jsou důležité hydrologické poměry území, hydraulické charakteristiky odvodňovacího zařízení, klimatické podmínky a aktuální vývoj meteorologické situace, zemědělsko-hospodářské vlivy, stav údržby melioračního zařízení, případně další vlivy, které funkci odvodnění mohou ovlivnit (jiná stavební činnost, havárie, atd.).

Problematikou diagnostiky funkce odvodnění (často v souvislosti se zvyšováním účinnosti a spolehlivosti novostaveb) se v minulosti zabývala řada autorů. Jejich závěry a doporučení lze modifikovat ve vztahu k současným technickým možnostem a stupni poznání této vědní disciplíny. V současném společensko-právním prostředí bude určujícím stanovisko majitele pozemku a jeho zájem o kompletaci a aktualizaci dokumentace, která bude předurčovat stupeň efektivity využívání (údržby) odvodňovacího systému.

Identifikaci podpovrchových objektů odvodnění lze provádět destruktivními metodami (odkrytím drénu ručně nebo strojně, pedologickým průzkumem – s uplatněním vpichů, liniovou skrývkou ornice) nebo nedestruktivními metodami (založenými na nepřímých metodách – optických, elektrických odporových, sonických či geo-seismických, elektromagnetických, biologických, ale i s využitím senzibilních osob. Vždy by mělo jít o vhodnou kombinaci uvedených metod s uplatněním odbornosti vodohospodáře, který výsledky nepřímých metod koriguje). Uplatnění distančních metod – dálkového průzkumu Země – je uvedeno v Kapitole 2.1.6.

V současnosti jsou k dispozici přístroje, podmíněně vhodné k vyhledávání drenáže. Analogie jejich využití lze odvodit ze zkušeností při práci ve vodárenství a stokování, v oboru vytyčování dálkových kabelů (sdělovacích a silových), případně v archeologickém průzkumu, jak je uvedeno dále (viz Kapitola 2.1.6.).

Ve vodárenství (kanalizacích) používané přístroje fungují na principu dotykového mikrofonu - snímané zvuky jsou zesilovány v přenosném přijímači. Vhodným nastavením hlasitosti a díky použití speciálních pásmových propustí lze potlačit úroveň okolních rušivých hluků a naopak zvýšit úroveň charakteristického hluku vyvolaného průtokem vody. V tomto roce nebylo možné přístroje vyzkoušet, neboť průtoky vody drenáží byly nulové. Možná spolupráce je projednána s VaK.

Např. SEBA–DYNATRONIC BAUNACH /SRN nabízí v katalogu zařízení GOK +FM 810 originální zařízení k vyhledávání nekovových potrubí, drenáží, s použitím potrubního vysílače a mikrofonu.

V souběhu s vyhledáním drenáží je třeba disponovat i vhodným zařízením k pročištění potrubí (úseků ucpaných hlavníků bez odkryvu). Existují zařízení k čištění domovních přípojek např. ROJET 30/130 - vysokotlaká čistička, vhodná pro průměry do 200mm, jednoduchá konstrukce na vozíku za osobní automobil, čištění tlakem 130 bar., dále spirály např. ROPOWER.

Diagnostika funkce a identifikace podpovrchových objektů odvodňovacího systému je klíčovým, velmi rozsáhlým tématem, které bude v průběhu řešení projektu dále rozvíjeno a tato tématika bude přizpůsobena současným potřebám zemědělské a vodohospodářské praxe.

Odkazy na literaturu

Vodohospodářskou praxí jsou evidovány stále častěji případy nedostatečné funkce odvodnění zemědělských pozemků, které jsou způsobeny následujícími vlivy (pořadí určuje četnost výskytu od nejčastějších až k v závěru uvedeným případům hypotetickým):

- poruchou funkce kostry odvodnění – tzv. HMZ (otevřeného odvodňovacího odpadu, trubního odpadu, atd.)

- poruchou funkce detailu odvodnění – části svodného drénu a šachtic na svodném drénu

- změnou využívání odvodněného pozemku (opačné případy, kdy je intenzita odvodnění vyšší než požadovaná v současnosti nejsou posuzovány jako poruchy funkce)

- poruchou funkce detailu odvodnění – skupiny sběrných drénů

- změnou hydrofyzikálních vlastností půdy (utužení podorničí, vytvoření nepropustného horizontu kolmatací půdních částic nebo vysrážením minerální či organické složky v půdě)

- změnou složek hydrologické bilance odvodněného pozemku (zvýšeným přítokem povrchových či podzemních vod ze sousedních poloh)

- změnou klimatických podmínek (častějším výskytem srážkově vydatných období)

- změnou podmínek využívání odvodňovací stavby (nevhodná regulace odtoku – může nastat u retardační a regulační drenáže při nedodržení manipulačního řádu, u klasického odvodnění by mohla nastat neuváženou manipulací v šachticích, odvodňovacích čerpacích stanicích apod.).

Poruchy konstrukčního prvku odvodnění mohou být zapříčiněny:

- nedostatečnou údržbou a neprovedením nutných oprav (zanášení příkopů, drénů a šachtic),

- vnějším poškozením odvodňovacího prvku (jinou stavební činností – např. novou liniovou stavbou apod., zemědělskou činností – např. poškození šachtic najetím, hloubkou orby apod., zavezením odpadu, poškozením drenážní výustě při strojním čištění recipientu atd.),

- nevhodnou volbou koncepce stavby (projektového řešení) a nevhodnou realizací stavby (způsobu provedení – pokud se závada neprojevila již v rámci záruky),

- ukončenou životností odvodňovacího prvku (zborcení stěn drénu apod. – viz další bod),

- intenzitou a dlouhodobostí působení vnějších negativních vlivů a rizikovostí oblasti výstavby (svážná a poddolovaná území, k zanášení náchylné půdy atd.)

Odkazy na literaturu

Odvodňovací systémy jsou prvkem zkulturnění zemědělsky využívané krajiny. Jejich realizace byla iniciována konfrontací místních přírodních a zemědělských podmínek a tyto vazby jsou trvalou součástí jejich existence. Zemědělsko-hospodářské podmínky se vyvíjí s rozvojem společnosti, mění se však i podmínky přírodní. Nejdynamičtější vývoj zaznamenávají charakteristiky hydrologické – odráží zejména aktuální meteorologickou situaci (v dlouhodobém měřítku pak vývoj klimatických změn apod.). Proto je důležité hydrologické charakteristiky monitorovat a funkce odvodňovacích systémů v těchto souvislostech posuzovat.

Mezi základní měřené prvky pro posouzení účinnosti odvodnění (s definovanou plochou a geografickou polohou) patří:

- srážky,

- hladina podzemní vody,

- vlhkost půdy,

- odtok z odvodňované plochy.

Tyto základní ukazatele lze dále zpřesňovat a doplňovat o:

- prvky hydrologické bilance,

- kvalitativní ukazatelé,

- hydraulické parametry odvodňovacího systému,

- zemědělské podmínky,

- vláhové režimy s ohledem na pěstované plodiny.

Uvedené charakteristiky jsou platné pro zemědělské odvodnění obecně, zahrnující všechny tři stupně odvodňovacích opatření:

- organizační a agrotechnická opatření s odvodňovacím účinkem,

- biologická opatření s odvodňovacím účinkem,

- stavební a technická opatření (tj. odvodnění příkopy a drenáží).

Koncepce monitoringu je závislá na účelu využití a návrh bude vždy podřízen individuálním potřebám. Skutečností je, že monitoring základních prvků funkce odvodnění je prováděn dosud pouze pro výzkumné účely, pokud nepočítáme universálnost při měření srážek. V celorepublikovém měřítku proto schází dostatek podkladů pro posuzování vlivu odvodnění za specifických situací, jakými jsou např. extrémní jevy (povodně, sucha), projevující se různě v různých přírodních podmínkách.

V rámci řešení projektu bude pokračovat monitoring na experimentálních objektech VÚMOP Praha, jeho rozsah a podrobnost bude přizpůsobena záměru projektu a plánovaným výstupům.

Odkazy na literaturu

Pro měření průtoku v odvodňovacích systémech existuje řada principiálně odlišných metod, odpovídajících účelu měření, požadované přesnosti výsledku, periodě monitorování atd. Metody jsou podrobně rozpracovány v příslušné hydrologické literatuře, vzájemně se doplňují, resp. pro konkrétní podmínky je třeba posoudit vhodný typ měrného zařízení. Pro kontinuální monitoring jsou vhodné měrné přelivy, objemové vodoměry apod., jak je uvedeno dále.

Drenážní odtok je typickým hydrologickým procesem. Kulminační vlna odtoku obvykle odezní během krátké doby, zatímco po většinu času je intensita odtoku velmi nízká nebo nulová. Dalšími zvláštnostmi drenážního odtoku jsou jeho prostorová variabilita a nekonzervativnost. Problematice měření drenážních odtoků je věnována práce (Kulhavý Z., Soukup M., Doležal F., 1999). Pro odtok z otevřených odvodňovacích zařízení platí zákonitosti podobné, více se však přibližují vlastnostem průtoku v korytech drobných vodních toků.

Pro uplatnění měřícího zařízení v systémech odvodnění jsou často limitující:

- sklonové poměry liniového odvodňovacího prvku (u přelivů je třeba disponovat minimálním spádem pro eliminaci dolní hladiny po dopadu přepadového paprsku)

- značné rozpětí měřených průtoků (od minimálních, často se přibližujících nulovému průtoku, po průtoky kulminační, které se liší v několika řádech i od průtoků průměrných)

- změna podmínek proudění – u trubních systémů se vyskytuje vedle proudění s volnou hladinou i proudění tlakové,

- výrazný splaveninový režim a rozvoj erozních procesů v blízkosti liniového odvodňovacího prvku nebo přímo v něm – příčinou je v těchto případech často nedbalost ať již ve fázi návrhu – poddimenzované opevnění, absence návrhu doprovodných opatření, nebo v procesu údržby – tj. jejím zanedbáváním. Přesto se i za běžných hydrologických situací projevuje zesilující hydrologický účinek odvodnění (kulminace průtoků a erozní procesy a transport erodovaného materiálu).

Pro měření průtoků na odvodňovacích systémech rozeznáváme:

- kontinuální měření (celoroční resp. sezónní)

- režimová měření (1x za určitý počet dní, týdnů)

- jednorázová expediční (poskytující základní informace platná pro období průzkumu)

Měření jsou zpravidla prováděna s ohledem na dlouhodobé dosažení běžné přesnosti (se střední chybou měření 5-20%), provádí se však i měření kalibrační (s průkaznou přesností, používané pro kalibraci měrných objektů), případně měření orientační (odhadem, nebo za nestandardních podmínek – chyba za průměrných průtoků může dosahovat i přesahovat 100% !!).

Metody měření se modernizují (běžné je využití čidel s elektronickým principem, umožňující snadný přenos, zpracování a archivaci měřených dat), pro kalibrace jsou rozšířeny nadále i standardní metody (ruční objemová měření a měření hydrometrickou vrtulí).

Souhrnně lze uvést přehled vhodných měřících principů, přizpůsobených elektronické registraci výsledků měření, doporučených pro využití v odvodňovacích systémech:

- objemové přístroje (registrace otáček, překlopení, času – použito pro měření drenážních odtoků z malých drenážních skupin či jednotlivých drénů),

- postupy odvozené z rovnice spojitosti a rovnice Bernoulliho - s registrací naměřených diferencí hladin (měrný kalibrovaný přeliv nebo měrná trať, Parshalův žlab, Venturimetr, Pitotova trubice apod.). Pro převod neelektrických veličin na elektrické se používají nejčastěji hladinová čidla (ultrazvuková, plovákové snímače s el.převodníky apod.).

- vrtulové rychlostní (registrace otáček, času – tradiční využití hydrometrické vrtule, s výhradami lze využít krátkodobě pro trubní systémy vodárenských vodoměrů; je třeba konstrukčně zajistit průtok plným profilem a pravidelné čištění),

- magneticko-induktivní (vyžadují plný profil a zajištění alespoň minimálního průtoku - vhodné pro potrubí. Pro tuto metodu a pro metody následující stanoví rozsah využití výrobce přístroje. Pro automatizované měření na objektech odvodňovacích systémů se tyto přístroje mohou podmíněně uplatnit.),

- ultrazvukové průtokové,

- ultrazvukové fázově-diferenční,

- ultrazvukové, založené na Dopplerově metodě (přímá metoda, korelační metoda – viz OCM Pro).

Pozornost byla v projektu zaměřena na mobilní metody s vysokou přesností, které současně mohou sloužit pro kalibraci měrných objektů a jiných metod měření. Výběr vhodného přístroje podpoří experimentální činnosti dalších pracovišť ústavu a rozšíří základní vybavení již uvedenými klasickými přístroji, které nemusí v některých případech vyhovovat z hlediska časové náročnosti měření.

Výběr vhodné aparatury pro terénní měření průtoků v podmínkách otevřených koryt DVT (s průtočnými průřezy nejčastěji do 1m², maximálně však do 10m²) a v potrubích (s průměry v řádu jednotek až desítek cm). Z hlediska efektivity měření jsou zajímavé metody: na principu magnetické indukce, žhavících sond i na principu měření ultrazvukem. Přístroje tohoto typu vyrábí jednak Siemens-Milltronics (www.siemens-milltronics.com), jednak NIVUS America Inc.(www.nivus.de), a další. Přístroje NIVUS nabízí v našich podmínkách např. Level Instruments a.s. (www.levelin.cz). Některé dále uvedené informace jsou shromážděny z písemných podkladů, některé jsou výsledkem telefonických konsultací a z předváděcích akcí. Např. byla se zástupci Level Instruments připravena praktická ukázka tří typů přístrojů fy. NIVUS. Konala se dne 10.6.2003 na dvou profilech Cerhovického potoka (v upravené části potoka 2m před profilem A1 – Thompsonův přeliv a v přirozeném profilu cca 300m nad měrným přelivem A1).

OCM Pro (fy. NIVUS)

Přenosné zařízení umožňuje měřit průtok v potrubích plně nebo jen částečně zaplněných, v otevřených profilech pravidelných nebo nepravidelných tvarů. Přímou měřenou veličinou je profilová rychlost proudu vody a úroveň hladiny, dopočítává se průřezová plocha a průtok.

Ultrazvukový senzor vysílá do měřeného média krátké impulsy ultrazvukového vlnění a po vyslání ultrazvukového impulsu se vždy krátce přepne z vysílání na příjem. Drobné částečky nečistot anebo bubliny plovoucí v kapalině tvoří překážky odrážející vlnění zpět k senzoru. Z prodlevy mezi vysláním budicího impulsu a příjmem odrazů od jednotlivých překážek, dohromady tvořících odezvu na impuls (tzv. echo), lze určit okamžitou polohu částic (nečistot, bublin), od kterých se vlnění odrazilo. Zpracováním časové řady ech lze zjistit rychlost pohybu jednotlivých částic, a tedy i rychlost kapaliny, kterou jsou unášeny.

Obr.1 Princip použité ultrazvukové metody (použito materiálu fy. Level Instruments)

Průtokoměr OCM Pro sleduje okamžitou polohu částic unášených v kapalině (a následně vyhodnocuje rychlostní profil a z něj skutečnou střední rychlost proudění v) celkem v šestnácti vrstvách průtočného profilu (Obr. 2).

Přesnost přímého měření rychlosti je 1% (resp. 2-5 mm/m.s^-1), čidlo se umístí na dně měřeného profilu, min. výška vody při měření je 4cm, rychlosti jsou měřeny i v záporném směru (turbulence apod.) včetně rozsahu od nulové hodnoty, součástí přesného měření je úroveň hladiny (chyba 2 až 3mm), měření je realizováno ve vertikále, dělené až na 16 horizontů (pro výšku proudu do cca 50cm jich stanoví přístroj méně), měření lze realizovat v jedné vertikále jedním čidlem (doporučeno pro prizmatická koryta), jinak se přidávají další čidla v horizontále příčného profilu, případně se měří v několika sousedních vertikálách postupně. Měření je plně elektronické se záznamem do výměnných flash-pamětí, zařízení jsou stacionární i přenosná.

Obr.2 Princip měření průtoku čidlem OCM Pro (použito materiálu fy. Level Instruments)

Technické parametry uvádí katalogové listy přístrojů. Pro analýzu potřeby výběru čidla podle horní hranice rychlosti proudu vody v podmínkách našich exp. povodí (pro využití přístroje k měření za povodňových situací) bylo využito konsumpční křivky měrného přelivu v Kotelském potoce (plocha povodí 3,2 km², kombinovaný přeliv, složený z Thompsonu 65cm, dále z betonového prahu a do výšky H=1,9m upraveného koryta). Teoretická konsumpční křivka se stanovila výpočtem v programu HYDROCHECK3. Z analýz vyplývá, že při zcela plném korytě můžeme očekávat rychlost cca 3,4 m.s^-1 při průtočném profilu 8,5m². Dosud zaznamenané maximum v roce 1997 bylo H_max=1,2m tj. střední průřezová rychlost 2,4 m.s^-1. Zpracováním okamžitých rychlostí, odvozených odečtem z vodních stavů registrovaných limnigrafem (6300 hodnot za celou dobu měření) vyplývá, že četnost rychlostí do 1 m.s^-1 je cca 90%, do v = 1,2 m.s^-1 je 99%. Pro běžná měření v trase toku a pro kalibrace za nižších až středních průtoků (do H = 60cm) se budeme setkávat s rychlostmi právě kolem 1 m.s^-1. Kritérium 2,5 m.s^-1 (u indukční metody - např. NAUTILUS C2000) proto bude k těmto účelům vyhovující. Ultrazvukové principy měří do +/-4 až +/-6 m.s^-1. Za jednoznačnou jejich provozní výhodu lze považovat minimální nutnou manipulaci ve vlastním průtočném profilu v průběhu měření a přitom lze využít přístroje k popisu změn průtoku v časových řezech. Lze uvažovat se scénářem, kdy na základě očekávaného zvýšení vodních stavů se předem instaluje do dna měřící sonda, vlastní měření kulminace se provede od tohoto okamžiku v časových intervalech, nebo se bude měřit jen v době návštěvy obsluhou (měřící aparatura se bude odvážet, čidlo se ponechá). V případě expedičního výjezdu k povodni se provede instalace čidla na dně profilu a vlastní měření se bude provádět jen po dobu pobytu na místě.

S ohledem na mobilitu a relativní jednoduchost obsluhy lze využít přístroj i k podrobnému mapování vodnosti toků a odvodňovacích zařízení v podélném profilu (tj. vyjádření hydrologických profilů - změn vodnosti), tj. k identifikaci přítoků (např. zaústění drenáží apod.), odběrů vod, infiltraci do břehů odvodňovacího prvku, do podloží atd.

Cena ultrazvukových přístrojů uvedeného typu je srovnatelná s magneto-indukčním přístrojem Nautilus. Výhodou je přímé měření průřezových rychlostí na základě víceúrovňového skenování. Princip měření a jeho teorie jsou podrobně popsány v (Riyaz J., Steffen L., 2002).

Odkazy na literaturu

Pro návrh systému odvodnění, ale i pro posouzení jeho funkce jsou vedle hydraulických charakteristik odvodňovacích prvků dále určující hydropedologické charakteristiky půd odvodňovaného pozemku, resp. pozemků stavbu ovlivňujících. Základní informace o výskytu půdních typů jsou obsaženy v databázi BPEJ, ze které je odvozována cena pozemků. Z kódů BPEJ lze rámcově odvodit některé hydrofyzikální charakteristiky půd. Pro návrh a posouzení funkce odvodňovací stavby jsou ale tyto podklady nedostatečné a je třeba je doplnit pedologickým průzkumem. Jeho rozsah a podrobnost určovaly v době výstavby oborové normy a metodiky (viz literatura v Kapitole 4.). V současnosti lze doporučit pro provádění průzkumu TNV 75 4102 - Pedologický průzkum pro meliorační opatření na zemědělských půdách. Nově realizovaný průzkum je vhodné začlenit do stávajících půdních databází (ve formě metadat – informace o skladu informací a jeho struktuře), neboť se jedná o nákladná šetření, vícenásobně využitelná.

Souhrnný přehled o vlastnostech odvodněného půdního prostředí poskytují následující charakteristiky (předurčují tak rámcový rozsah údajů pořízených terénním a doplňujícím laboratorním průzkumem):

• zrnitostní charakteristika a mechanické vlastnosti půdy,
• hydraulická vodivost vrstev odvodněného profilu půdy,
• hloubka nepropustného podloží,
• výška a intenzita kapilárního vzlínání,
• hodnota drenážní pórovitosti a další hydrolimity,
• charakteristika zhutnění půdních vrstev,
• chemické vlastnosti půdy,
• prostorová variabilita půdních charakteristik (členění na hydromeliorační okrsky).

Parametrizace hydrofyzikálních vlastností půd pro využití v simulačních modelech, nebo pro nepřímé odvození hydrofyzikálních vlastností z jiných měřených parametrů půdy (z fyzikálních rozborů apod.) je popsána tzv. pedotransferovými funkcemi. Pojem ‘pedotransferové funkce‘ vyjadřuje obecný souhrn postupů, určených k nepřímému popisu hydrofyzikálních vlastností půd, s využitím běžně stanovovaných půdních charakteristik, jakými jsou zrnitost, objemová hmotnost, obsah humusu, případně další. Kolektiv autorů (Kulhavý Z., Soukup M. a kol.) předložil v roce 2002 výstup pro použití hydrofyzikálních charakteristik a hydrologických režimů půd při popisu funkce melioračních opatření. Uvedeny jsou zde citace a příklady využití dalších prací – Wösten J.H.M., Šůtor J., Houšková B. a další.

Odkazy na literaturu

S rozvojem technik dálkového průzkumu Země (DPZ) zejména pro účely sledování stavu, vývoje a plánů ochrany složek životního prostředí, pro plánování územního rozvoje a monitorování dalších lidských aktivit (krátkodobých i dlouhodobých) jsou v současnosti k dispozici efektivní a cenově dostupné nástroje, vhodné pro uplatnění ve vodním hospodářství, resp. při správě systémů odvodnění v zemědělsky využívané krajině. Technologicky se jedná o družicové a letecké měřičské snímkování (k těmto účelům již pravděpodobně nejsou vhodné metody snímkování z pozemních stanovišť nebo z leteckých modelů), digitalizace, ortorektifikace a archivace fotografických podkladů, georeferencování, následně selekce vybraných témat z mozaiky fotomap. Pro odvodňovací objekty povrchové je využití podkladů DPZ omezeno prakticky jen meteorologickou situací ve snímaném území (vliv oblačnosti), sezónně pak rozvojem vegetace (zakrytí identifikovatelných detailů vegetačním porostem). Důležitá je vhodná volba velikosti pixelu digitálního podkladu a pracovní měřítko. Metodicky lze využít ověřené postupy, uplatňované v příbuzných oborech (pozemní stavitelství, urbanistika, vodní hospodářství, ochrana přírody, lesnictví a zemědělství atd.). Možnosti uplatnění leteckých snímků pro hydromeliorační stavby a opatření byly analyzovány v závěrečné zprávě projektu QC1294 (Kulhavý Z., Hodovský J., Žaloudík J., 2002). Specifická je situace u objektů podpovrchových, u nichž je třeba vhodně kombinovat více principů (termín snímkování, vlhkostní stav půdy, fáze vegetace atd.), pro zachycení takového detailu, který umožní podzemní prvek s dostatečnou přesností identifikovat.

V minulosti bylo zpracováno několik studií využití metod DPZ pro účely identifikace polohy a stavu podzemních odvodňovacích systémů (např. VÚZZP Praha do roku 1990). Založeny byly zejména na snímkování z pozemních cílů, z leteckých modelů, distanční metody průzkumu byly součástí pedologického průzkumu při diagnostice funkce odvodnění (Vašků Z., Svobodová D.). Souběžně probíhaly projekty, zaměřené na pozemní metody hledání podpovrchových prvků odvodnění a jejich vytyčení pro účely oprav či rekonstrukcí. Nedostatkem byla vysoká pracnost (u instrumentálních technik), nízká spolehlivost (u senzibilních metod – využití proutkařů), případně plošná nevýznamnost (u distančních metod).

Hlavním cílem realizované pilotní studie v rámci projektu QC1294, který probíhal v letech 2001/2002, bylo prověřit vypovídací schopnost jednotlivých disponibilních druhů dat DPZ (archivních i aktuálních panchromatických a spektrozonálních snímků s různou rozlišovací schopností) pro specifické potřeby inventarizace stavu či funkcí hydromelioračních staveb v krajině. Tyto cíle řešený projekt splnil a na něj v roce 2003 navazují práce, koordinované v rámci tohoto projektu. Úkolem je definovat obecné podmínky, potřebné pro správnou implementaci uvedených dat a technologií DPZ pro efektivní pořizování polohových dat o prozkoumávaném odvodňovacím systému. Jak je zřejmé z rešerše, provedené k citovanému projetu, systematicky se této problematice v uplynulém desetiletí nevěnovaly v ČR, ale ani ve světě žádné výzkumné týmy. Analogie vhodných metod lze spatřovat v postupech, uplatňovaných pro archeologické průzkumy, tj. s využitím nepřímých identifikátorů, jakými je např. vegetační pokryv. Pro meliorační účely je záměrem současně využít principu trvalé odvodňovací funkce hledaného liniového prvku, který se projevuje vedle lokálních změn struktury podorničí a objemových charakteristik i změnou vodno-vzdušného režimu půd a dále typicky stromovitým tvarem drenážní sítě (včetně identifikace poruchových míst).

Podle charakteru a aktuálního stavu meliorovaných ploch se dosud detekované drenážní systémy zobrazují na studovaných leteckých snímcích různě (s ohledem na typ a funkci jejich indikátorů, resp. související diference prostředí) a k jejich vlastní tématické identifikaci a vyhodnocení je zapotřebí používat odlišných interpretačních postupů a zásad (přímých či nepřímých indikačních metod při stanovování obsahu zobrazených objektů a vysvětlení jejich specifických projevů a příčin). Tato tématika je proto otevřená pro řešení v následujícím roce. K dispozici je dostatek fotografického materiálu pro různé systémy odvodnění v různých pedologických a hydrologických podmínkách (s výjimkou půd lehkých, písčitých, kde jsou mechanismy odvodňování půdního profilu významně odlišné v souvislosti se studovanými principy dominantní funkce drenážní rýhy). Základní informace o rozsahu polních experimentů poskytuje Kapitola 2.2.2.

Odkazy na literaturu

V současné fázi využívání simulačních modelů pro procesy, probíhající v odvodňovaném půdním prostředí a v odvodňovacím systému samotném, je k dispozici několik koncepcí. Na pracovišti VÚMOP v Pardubicích je rozvíjen hydrologicko-hydraulický prostorový systém, založený na GISu (převzatý model DRAIMOD a původní model drenážní sítě DRAINET). Tento systém byl koncipován prvotně pro posouzení vlivu odvodňovacího systému na hydrologický systém povodí. Obsahuje však výpočtové algoritmy pro posouzení hydraulických parametrů větevné trubní sítě, pro skládání hydrogramů odtoku a pro identifikaci kritických částí systémů z hlediska rychlosti a kapacity plnění odvodňovacího liniového prvku. Tyto nástroje pak mohou sloužit jednak pro návrh odvodňovacího systému, jednak pro posouzení kapacity systému stávajícího, resp. pro diagnostiku jeho funkce.

Aplikaci hydraulického modelu musí předcházet:

Hydraulický popis proudění vody v drenážní síti je poté řešen modelem DRAINET (Kulhavý Z., Eichler J. a kol., 2002), který umožňuje přímý vstup datových podkladů o prostorových vazbách z prostředí GIS, generuje topologii sítě a výstupy konvertuje za účelem zobrazení dosažených výsledků zpět do prostředí GIS.

Popsaný postup výpočtu byl uplatněn již pro několik drenážních systémů a v rámci řešeného projektu byl v roce 2003 aplikován na drenážní skupiny Pokřikov a Kladno (v povodí Žejbra), kde bude sloužit pro kalibraci parametrů hydraulických řešení, neboť pro tyto lokality je k dispozici podrobný monitoring hydrologických prvků, souvisejících s tvorbou drenážního odtoku.

Odkazy na literaturu

Obr.3 Aplikace numerických modelů na drenážních skupinách v povodí Žejbra

Technologie WWW serverů je vyvíjena pro práci v síti Internetu, přesto ji s výhodou lze využít i pro intranetové (podnikové) sítě, resp. pro jediný osobní počítač (PC). Přínosem takovéhoto řešení je standardní grafické prostředí (v podobě WEB-ové stránky), které nevyžaduje od uživatele speciální znalosti práce s nástroji GIS, ale užívá základní dovednosti, získané při práci s Internetem. Další nespornou výhodou je výrazně nižší pořizovací cena (využití freewaerových resp. open-source programů).

Běžné dokumenty HTML poskytované serverem WWW (zobrazované jako tzv. WEB-ové stránky) jsou statické a nereagují na požadavky uživatele. Aby bylo možné vytvářet programy, reagující na tyto požadavky, byl vytvořen standard CGI (Common Gateway Interface). Ten umožňuje komunikaci externích aplikací s informačními servery. CGI je jednou z možností, jak zavést dynamiku do statických WWW stránek. CGI je implementován jako součást serveru WWW. Umožňuje spouštět libovolné programy a předávat jim parametry. Spuštěný program pak vstupní data zpracuje a výsledek předá prostřednictvím WWW serveru zpět prohlížeči WWW.

Použitý MapServer je vyvíjen na University of Minnesota (UMN). Je dostupný pod licencí OpenSource na adrese http://mapserver.gis.umn.edu/. Ve vzorovém projektu byla využita aktuální verze MapServeru 3.6.3 s uživatelskými úpravami, povedenými O.Mašínem, Z.Kulhavým a Š.Kafkou (Kulhavý Z., Hodovský J., Žaloudík J. a kol., 2002). Aplikace byla v roce 2003 současně rozvíjena jako nástroj GIS pro řízení závlahového provozu (VE12 projektu MZE-M07-99-01). Z uvedených praktických zkušeností v provozu je rozvíjeno i uživatelské prostředí, směrované pro využití při popisu funkce odvodnění.

Obecná aplikace mapového serveru je jádrem řešení, ke kterému jsou doplněny uživatelské aplikace: síťový přístup k databázím a jejich vzdálená editace (stav odvodňovacího systému, termíny oprav a údržby, monitoring – množství a kvality vod, využití pozemků, meteorologické charakteristiky apod.), spouštění uživatelských výpočtů podle zvolených metod – ve formě CGI skriptů (hydraulické výpočty odvodňovacích sítí), pro potřeby evidence odvodnění upravený systém poskytování informací – výpis charakteristik geografických objektů a vyhledávání v databázích (tabulkové přehledy s tématikou: základní polohopis, mapové podklady, půda, hospodářsko-zemědělské informace). Tyto informace jsou poskytovány v tabulkové a grafické podobě k místu, zadanému kurzorem myši v obrazovce mapového serveru.

Příklad koncepce grafického rozhraní a využití mapového serveru pro účely evidence staveb odvodnění je dokumentován v Příloze 5.4. Pro strukturu archivovaných dat je doporučen standard Informačního systému hydromelioračních staveb (IS HMS), navržený v rámci projektu QC1294 v roce 2002 (Kulhavý Z., Hodovský J. a kol., 2002).

Odkazy na literaturu

Hlavním účelem odvodnění, jako jednoho z melioračních opatření, je úprava vodního i vzdušného režimu zemědělských půd při zohlednění potřeb pěstovaných rostlin a zpracovatelnosti i únosnosti půdy pro zemědělské mechanismy. Stavby odvodnění jsou provedeny buď povrchovými otevřenými příkopy nebo podzemními trubními prvky v závislosti na vyhodnocení místních i technických podmínek. V ČR převažuje odvodnění podzemní drenážní sítí. Tento typ odvodnění byl proveden zhruba na 1,1 mil. ha zemědělské půdy. Některé starší systémy byly postupně překrývány systémy novými, přitom některé staré systémy nejsou zřejmě ani evidovány.

Stavby k odvodňování zemědělských pozemků se člení (viz §56 odst.2 Zákona č.254/2001 Sb.) na hlavní odvodňovací zařízení (např. otevřené odvodňovací příkopy a zakryté kanály od světlosti 30 cm, doplněné případně odvodňovací čerpací stanicí) a odvodňovací detail. Podrobně vymezuje součásti staveb odvodnění Vyhláška MZeČR č.225/2002 Sb. v §2. HMZ jsou ve většině majetkem ČR ve správě Pozemkového fondu ČR. Pozemkový fond ČR a Zemědělská vodohospodářská správa spolu uzavřely tzv. Příkazní smlouvu (obnovovanou doposud každoročně), jejímž prostřednictvím je zajištěn výkon správy (péče) o HMZ. Odvodňovací detail je vesměs ve vlastnictví vlastníků pozemků. Vlastnictví pozemku a zařízení je však nutné specifikovat vždy pro každý jednotlivý případ. Vlastník pozemku musí dle § 56 odst.4 Sb. č.254/2001 vodního zákona tato “zařízení” nejen strpět, ale i užívat pozemky tak, aby negativně neovlivnil funkci stavby odvodnění pozemků nebo její části a aby také v nezbytné míře umožnil přístup k provádění údržby příslušné stavby nebo její části. Způsob a rozsah péče o stavby odvodnění specifikují §3, §4 a §6 vyhlášky č.225/2002 Sb.

Podmínkou zajištění kvalitní péče je aktuální a přitom efektivní evidence dokumentace odvodňovacích staveb. Uvedený požadavek je pravděpodobně jednou z hlavních překážek předávacích řízení a může být i příčinou zdrženlivosti při jednoznačném dořešení sporných případů privatizace daného typu hydromelioračních staveb. Údržba staveb vychází z dokumentace skutečného provedení odvodňovací stavby a z jejích pravidelných prohlídek. Pro údržbu odvodňovacích staveb platí odvětvová technická norma TNV 75 4922.

Odvodňovací systémy přináší vlastníkům odvodněných pozemků užitek především ve vlhkých až extrémně vlhkých letech. U zařízení s možností řízení odtoku, lze vláhový režim obousměrně korigovat. Odvodňovací zařízení se mimo tohtoo podílejí na úpravě odtokových poměrů daného povodí. Cena odvodněné půdy se zvyšuje mimo jiné zařazením do vyšší bonitní skupiny (třídy). Skutečná hodnota pozemku (s ohledem na zemědělské zájmy) může být však výrazně snížena špatným stavem odvodňovacího systému, který komplikuje hospodářské využívání. Příčinami poruch může být stárnutí systému, zanedbání údržby, chybný projektový návrh (s rizikovým prvkem), změna cestní sítě, vodní eroze pozemků, povodňové události v nivách řek atd. (viz Kapitola 2.1.2). Častou příčinou poruch bývá v současnosti provádění následných liniových staveb (plynovod, komunikační kabely). Snížení aktuální ceny je dáno rozsahem závady, periodicitou jejího výskytu i výší prostředků, nutných k vynaložení na opravu. Přitom oprava podzemních trubních systémů je odborně i finančně náročná. Dle vyjádření pracovníků z praxe se dnes o zemědělské stavby odvodnění (o detail odvodnění a v některých případech i o HMZ) prakticky nepečuje. Údržba a opravy systému jsou prováděny jen při evidentních haváriích.

Z předválečných a zvláště zahraničních zkušeností vyplývá účelnost sdružování vlastníků vodohospodářských a melioračních staveb. Jelikož se nejedná jen o jednorázovou potřebu oprav a údržby systémů, ale o zajištění trvalé péče o často složité podzemní systémy, je takové řešení nesporně výhodné. Jedná se o ověřenou cestu vytvoření podmínek pro odborné i organizační zvládnutí správy těchto melioračních systémů. V naší praxi však zatím takové případy nejsou časté.

V některých oblastech, kde je intenzita zemědělských činností nízká, dochází postupně ke změnám využití odvodněných pozemků. Znamená to, že odvodněné pozemky, jejichž odvodňovací zařízení byla navržena na definované hospodářské podmínky, včetně pěstovaných plodin, začínají být provozovány za podmínek odlišných návrhu. Mnoho majitelů odvodněných pozemků nemá technickou dokumentaci systémů, systémy jim řádně nebyly předány, případně nedoceňují význam těchto staveb (je třeba přiznat, že bez technické dokumentace je obtížné např. zajišťovat jejich údržbu). Setkáváme se v praxi i naopak s případy, kdy ZVHS předala vlastníkovi pozemku technickou dokumentaci o odvodnění, ale vlastník ji založil, případně zlikvidoval jako nepotřebnou. V těchto případech se jeví jako opodstatněné, aby ZVHS nadále zajišťovala správu informačních systémů a příslušných dokumentací centrálně podle územních působností jejich pracovišť. O to významnější by tato skutečnost byla při uskutečnění záměru ZVHS postupně projektovou dokumentaci odvodňovacích staveb digitalizovat (viz IS HMS).

V podpoře péče o odvodňovací systémy spatřuje řešitelský kolektiv rezervy, dané prostorem v legislativním ošetření tématiky zemědělského odvodnění a zejména pak současnými podmínkami v zemědělské i vodohospodářské praxi. Řešení projektu a zpracování plánovaných uživatelských výstupů by mělo přispět k zvládání související problematiky.

Odkazy na literaturu

Seznam souvisejících platných norem ve vodním hospodářství

Seznam  metodik a ostatních předpisů

Za povodňových situací, způsobených přívalovou srážkou, může za nepříznivé kombinace činitelů dojít k poškození odvodňovacích systémů. Za nepříznivé činitele jsou zde považovány: stav zemědělské praxe na pozemcích, špatná údržba odvodňovacích systémů, kvalita návrhu a realizace stavby v souvislosti s přírodními (zejména morfologickými a půdními) podmínkami území, průběh srážko-odtokové situace, respektive erozní následky povrchového odtoku.

Závady na hlavních melioračních zařízeních jsou ošetřeny vlastníkem či správcem zařízení (resp. institutem pověřeného správce - Zemědělská vodohospodářská správa, který v součinnosti s vlastníky pozemku provádí preventivní i nápravná opatření pro eliminaci škod při povodních). Jde o kategorii závad, která je zjevná a jako první je odstraňována. Velmi častá jsou však i poškození detailu odvodnění, zvláště poškození jeho objektů. Vzhledem k často nedostatečné péči uživatele pozemku o drenážní systémy, případně nedostatečnému zájmu vlastníka k těmto systémům (budovaným v minulosti často bez jeho vědomí či souhlasu, bez jeho projeveného zájmu a bez finanční účasti), nebývají tato poškození bezprostředně prošetřována a projevují se až následně při dlouhodobém snížení užitné vlastnosti pozemku.

Rozsahem poškození drobných vodních toků, případně hlavních melioračních zařízení se zabývá pověřený správce, který disponuje metodikou pro zabezpečení správy na těchto objektech, včetně postupů při odstraňování závad a při vyčíslování objemů škod (Sajdl T., 1999). Do jiné kategorie spadají drenážní systémy. Snaha státu o jejich převedení vlastníkovi pozemku byla ošetřena (§ 126, odst. 3 sb. zákona č.254/2001 Zákon o vodách, včetně úprav konečných termínů převodů) a proto u nich bude k vyjádření rozsahu škod přistupováno individuálně.

Pro účely zpracovávání finančních analýz rizika poškození či vyčíslení následných škod byla navržena metoda výpočtu škod, která vychází z předpokladu, že zemědělsky využívaný pozemek je třeba vyčísleným finančním objemem prostředků uvést do stavu předcházejícího povodni (extrémní srážce) a to v rámci opravy či rekonstrukce. Nezohledňují se zde případy, kdy uvedené postupy mohou být finančně náročnější než nová výstavba (podrobný průzkum pro vytyčení a napojení stávajících podzemních systémů) a v případě úplného zničení stavby je uvažováno s hodnotou stavby nově postavené (zejména pro průzkumné terénní práce je pak třeba náklady individuálně zvýšit oproti novostavbě – to zohlední potřebu provést napojení a podchycení odtoku ze staršího systému). Rozsah a způsob opravy bude předmětem finanční rozvahy vlastníka pozemku. Je pravděpodobné, že některá poškození nebudou právě z těchto důvodů opravována. V takových případech je třeba zvážit negativní dopady na ekologickou stabilitu krajiny.

Předložená metoda vznikala z potřeby ohodnocení škod, vzniklých v dílčích povodích řeky Orlice, jako součást mezinárodního projektu FLAMOR (Flood Analysis and Mitigation on the Orlice River). V rámci úvodního roku projektu NAZV QF3095 byla metoda modifikována a přizpůsobena využití ve vyvíjeném prostředí ISHMS.

K poškození drenážní stavby odvodnění dojde za těchto podmínek vždy jako následek vodní eroze. V jedné kategorii - erozí aktivní, ve druhé kategorii - produktem erozních procesů (transportem erodované půdy a usazením sedimentů). K poškozením může dojít na tomtéž pozemku, který byl zasažen extrémní srážkou, nebo na pozemcích níže ležících (v povodích vyšších řádů). Ve všech případech jde o opravu komplikovanou, s potřebou zvážení doplňkových preventivních opatření pro eliminaci opakování poruchy.

Pro řešení byly formulovány scénáře možného poškození odvodňovacích systémů:

Škody způsobené povodněmi na odvodňovacích systémech mohou mít v principu charakter:

kde B - skutečné stáří stavby

C - plánovaná životnost (obvykle u pálených trubek 40 let; u plastů 50 let)

Tab. 1 Přehled vypočtených jednotkových cen škod na stavbách odvodnění

Experimentální plochy a objekty odvodnění byly vytipovány pro využití v řešeném projektu s ohledem na variantnost podkladů, použitých pro charakterizování podmínek systémů odvodnění, reprezentativnost plochy s ohledem na různé přírodní a zejména půdní charakteristiky i její celkovou zajímavost pro řešenou tématiku. Zpravidla je součástí odvodnění pozemků systematická drenáž, jako tradiční prvek zemědělského odvodnění v našich podmínkách. Přehlednou situaci rozmístění v rámci ČR poskytuje Příloha 5.1. Experimentální objekty lze rozdělit do tří kategorií:

- v současnosti provozované - systémy odvodnění jsou zde zařazeny jako součást experimentálních, převážně zemědělských, povodí. Výhodou těchto ploch je komplexnost monitoringu, často jeho dlouhodobost, počet zpracovaných studií s tématikou hydrologie povodí či hydrologie odvodňovacích systémů. Jedná se o plochy: Cerhovice 1 a 2, Černičí, Žejbro (objekty Pokřikov, Kladno), Dehtáře, Velký Rybník, Kopaninský potok, Valečov. Přehled povodí a jejich podrobnější charakteristiky poskytuje v roce 2003 zpracovaná presentace “Experimentální povodí VÚMOP” na CD – viz literatura.

- intenzivní výzkum byl na plochách již ukončen. Je však k dispozici dostatek relevantních podkladů (mapových podkladů, projektové dokumentace, řady měření a jejich vyhodnocení, zpracované studie). Tyto podklady jsou archivovány na oddělení VÚMOP Praha v písemné, ale často již digitální formě. Uplatnění těchto objektů při zpracování projektu je podpořeno jejich znalostí řešitelským týmem a specifickými podmínkami, kterými se objekt vyznačoval. Jedná se o objekty: Křepelka (Žďárky), Ovesná Lhota, Starý Kolín, Kolesa-Vápno.

- objekty odvodnění, které slouží krátkodobě k ověření formulovaných hypotéz. Tyto objekty byly vybírány v průběhu řešení tohoto a minulých projektů s ohledem na místní specifika a vztah k řešení tématiky odvodnění. K dispozici jsou relevantní podklady v rozsahu, odpovídajícím účelu využití. Zpravidla jsou již k dispozici územní, hydrologické či hydraulické analýzy, které podporují jejich využití k danému účelu. Jedná se o zbývající uvedené objekty: Černíkovice, objekty č. 2, 3, 4, 6, 7 v povodí Lipkovského potoka, Srch-Stéblová, Radčice, Byzhradec, Trnov, Častolovice, Synkov 1 a 3, Lukavice, Javornice, Černilov, Choteč, Dobříkov, Petrův rybník. Seznam těchto objektů se bude v dalších letech pravděpodobně doplňovat stavbami, které budou pro řešení projektu dále využity.

Základní charakteristiky vytipovaných objektů odvodnění uvádí tabulky v Příloze 5.1. a v rámci ČR jsou lokalizovány v mapě (velikost souboru 91kB).

Odkazy na literaturu

Identifikace drenáží DPZ – realizace průzkumu pro letecké snímkování v roce 2003

Spolupráce s ÚEK AV ČR v Č.Budějovicích pokračovala souborem pozemních šetření jako podpora leteckého snímkování. Při průzkumu byl popisován stav pozemků, pěstované plodiny, fáze a výška porostu. Proti roku 2002 (v rámci projektu QC1294) byl výběr snímkovaných ploch redukován na čtyři. Korigovány byly i náletové osy snímkování, jak ukazuje Obr.4. Plošný rozsah lokalizace drénů z barevných snímků ukazuje příklad snímkování lokality Černíkovice.

Poklepem myší na obrázek bude zobrazen ve skutečné velikosti (soubor 110kB, tj. stažení cca 45sec.) s viditelnou strukturou podpovrchové drenáže.

Letecké snímky, pořízené v závěru roku 2002 (25.listopad) byly skenovány, vyhodnoceny s ohledem na identifikaci drenážních systémů a pořízená meta-data byla začleněna do stávající databáze. Počet pořízených snímků a s tím související rozsah prací je vysoký, dosud nejsou zcela digitalizovány a kompletně zpracovány snímky fotografované v roce 2003. Práce proto budou pokračovat i v roce 2004.

Na lokalitách Černičí, Černíkovice a Lipkovský potok byly realizovány průzkumné práce, zahrnující šetření o pěstovaných plodinách a stavu porostu, o momentální vlhkosti ornice v souvislosti s termíny leteckého snímkování a byl proveden výkop pedologických sond s odběry vzorků pro laboratorní zpracování.

V 31.května a 5.června 2003 byly v lokalitách Černíkovice (Lok-1, Lok-2, Lok-3, Lok-za lesem), Protřední Lipka (Lok-1, Lok-2, Lok-3) a Dolní Lipka (Lok-4, Lok-5) realizovány odběry porušených a neporušených vzorků do max. hloubky 60cm pro stanovení úplného fyzikálního rozboru půd, momentálních objemových vlhkostí, křivek zrnitosti a pro lokalitu Černíkovice i retenčních křivek (viz Příloha 5.5). Obsah spalitelných látek se v těchto sondách pohyboval od 5,66 do 7,26 % (průměrně 6,25 %). Zdánlivá hustota pevných částic (měrná hmotnost) se pohybovala od 2,62 do 2,7 g.cm^-3 ( průměrně 2,66 g.cm^-3).

Obr.5 Černíkovice - Charakteristiky zrnitosti jemnozemě vyjádřené součtově jako % obsahu zrnitostních kategorií (<0,001mm; 0,001-0,01mm; 0,01-0,05mm; 0,05-0,25mm; 0,25-2,0mm), provedené na základě výsledků laboratorních rozborů Centrálních laboratoří v Praze. Datum odběru – 22.5.2003. Označení lokalit: O – louka na severu plochy, P – pole u rybníka (pšenice ozimá, sever východní části plochy), J – pole s jetelem u rybníka (jih východní části plochy).

V závěru roku byly provedeny série měření polních infiltrací na odvodněných plochách Černíkovice (3 lokality – viz Příloha 5.1.1), Černičí (1 lokalita – viz Příloha 5.1.2), v povodí Lipkovského potoka (1 lokalita – viz Příloha 5.1.3), měření bylo rozšířeno v rámci krátkodobé spolupráce s pracovištěm Výzkumného ústavu lesního hospodářství a myslivosti v Opočně i na jeden profil v Orlických horách (lokalita U dvou louček). Z důvodů postupu agrotechnických prací na experimentálních objektech v povodí Žejbro (lokality Pokřikov a Kladno – viz Příloha 5.1.4), nemohly být v listopadovém termínu měřeny infiltrace na těchto místech a průzkum bude pokračovat na jaře roku 2004. Výsledky infiltračních zkoušek jsou souhrnně uvedeny v Příloze 5.2. Metodika prací s přetlakovým infiltrometrem uzavřené konstrukce (viz Obr.6) byla presentována příspěvkem na workshopu VÚMOP Praha a ČZU Praha, dne 21.října 2003. Průběžně byla prováděna fotodokumentace průzkumných prací a stavu pozemků.

S ohledem na letecký průzkum lokality Černičí a zřetelnou identifikaci drenážních systémů na snímcích z jarních termínů (zejména část západní, přiléhající k experimentálnímu povodí –dokončení stavby odvodnění v roce 1973), byl v průběhu roku prováděn doplňující průzkum této lokality. Na konci měsíc trvajícího, prakticky bezesrážkového období (3. a 4. listopadu 2003), byla provedena rekognoskace lučního porostu. Pozemním průzkumem porostu byly zřetelně identifikovány sběrné drény (viz Příloha 5.3.1) a pedologickými vpichy (doplněnými odběry neporušených vzorků pro stanovení objemových hmotností) byl popsán vlhkostní profil drenážních rýh až do úrovně uložení drénů a neporušený půdní profil v polovině rozchodu drénů do stejné hloubky. Identifikace drenážního potrubí v místě vpichů byla při terénním průzkumu prokázána. Situaci odběrů vzorků dokumentuje Příloha 5.3.2. Místa odběrů byla přesně zaměřena aparaturou DGPS, body byly přeneseny do mapových podkladů v GIS a porovnány s leteckými snímky a projektovou dokumentací. Šetření prokázala opakovaně lokalizovatelnost drenáží z leteckých snímků, v daném případě i projev funkce drenážní rýhy nepřímo na pěstovaném porostu. Jednalo se o zapojený sečený travní porost výšky 5-10cm. Výsledky šetření, znázorněné v grafech Příloha 5.3.2 popisují vliv drenážního systému na vodno-vzdušný režim i v sušších obdobích, kdy drény nalepšují vláhovou bilanci půdního profilu (uplatňuje se kondenzace par, redistribuce vláhy v provzdušněném půdním profilu atd.).

Průzkumné práce byly fixovány geodetickým zaměřením významných bodů pomocí aparatury DGPS (diferenční metoda globálního polohového systému) Ashtech Locus. Zaměřeny byly profily kopaných sond, místa odběrů půdních vzorků, místa měření polních infiltrací.

Na jaře 2003 byla realizována podrobná zaměření odvodňovacích objektů Pokřikov a Kladno (experimentální plocha Dolský/Kotelský potok – Skuteč). Trasováním byla popsána svažitost terénu souborem paralelních podélných profilů a na základě těchto měření byl zpracován digitální model terénu (DMT) – viz Příloha 5.6. DMT sloužil pro navedení nadmořských výšek na sběrné drény každé ze zpracovaných drenážních skupin (viz Obr.3 v Kapitole 2.1.7), pro porovnání s projektovou dokumentací a pro vytvoření hydraulického modelu drenážních systémů Pokřikov a Kladno.

V roce 2003 byla provedena rekognoskace všech ploch a objektů, uvedených v Příloze 5.1 (s výjimkou stavby odvodnění Petrův rybník – Opava a Křepelka - Hořice). Součástí průzkumu byla kompletace podkladů, pořízených v jiných projektech dříve (v letech 1986-2002) nebo v souběžně řešených projektech (šlo zejména o Záměr VÚMOP Praha - MZE-M07-99-01, etapy 6, 10 a 14). Většina mapových podkladů byla digitalizována a jsou k dispozici ve formátu rastrových i vektorových souborů pro uplatnění v GIS. Mapové podklady i výkresy projektové dokumentace byly skenovány na velkoformátovém skeneru půdoznaleckého oddělení VÚMOP Praha v rozlišení 150 DPI, barevné (256 barev), uloženy ve formátu JPG (práce prováděl p. St.Vašků).

Na experimentální ploše Žejbro (včetně subpovodí Dolský a Kotelský potok) – viz Příloha 5.1.4 byl v průběhu roku 2003 zajišťován standardní režim měření v rozsahu, jaký je uveden ve výročních zprávách předchozích projektů, na které tento projekt navazuje. Přehled měření poskytuje i v roce 2003 zpracovaný informativní výstup (Burešová Z. a kol., 2003).

Odkazy na literaturu v souvislosti s informacemi o rozsahu prací na exp. povodí Žejbro

Měření průtoků v otevřeném korytě – použití korelační metody s přístrojem OCM Pro

Dne 10.6.2003 proběhlo na dvou profilech Cerhovického potoka (v upravené části potoka 2m před profilem A1 – Thompsonův přeliv a v přirozeném profilu cca 300m nad měrným přelivem A1) měření průtoku přístrojem OCM Pro fy. NIVUS – viz Kapitola 2.1.4. Byl zpracován požadavek na nákup přístroje sdruženými prostředky z několika souběžně řešených výzkumných projektů a realizace nákupu by měla proběhnout v 1.čtvrtletí roku 2004. Přenosný přístroj (s přesností a způsobem použití srovnatelný s hydrometrickou vrtulí) bude využíván ke kalibračním, režimovým i mimořádným (povodňovým) měřením v experimentálních povodích na otevřených korytech, trubních kanálech i v drenážním potrubí. První měření přispělo k formulaci pracovního postupu pro jeho využití v rámci dvou oddělení VÚMOP Praha.

Měření drenážních odtoků – oblast Rychnov n.Kn., Černičí, Dolský a Kotelský potok

Drenážní odtoky byly měřeny na vybraných lokalitách oblasti Rychnov nad Kněžnou, kde byly v rámci minulých projektů vytipovány vhodné drenážní skupiny a kde jsou k dispozici režimová měření (v letech 2001 a 2002 cca 1x za 3 týdny). V průběhu roku 2003 došlo k redukci počtu profilů vzhledem k poškození šachtic, i k redukci počtu výjezdů s ohledem na trvání bezesrážkového období. Nadále jsou měřeny drenážní odtoky v profilech označených: Častolovice 8, Černíkovice 11, Trnov 12, Synkov 1 a 2, Javornice 1, Lukavice 9. Ve srážkově podprůměrném roce ustaly drenážní odtoky na většině drenážních skupin v průběhu měsíců června a července. Termíny měření a rámcové výsledky uvádí následující tabulka.

Tab. 3 Výsledky režimových měření drenážních odtoků na stavbách okresu Rychnov n.Kn.

V lokalitě Pokřikov a Kladno (povodí Žejbro) je zabezpečeno kontinuální měření drenážní odtoků stejně jako ve dvou šachticích exp. plochy Černičí. K dispozici jsou i další souvislé řady měření, realizované prvotně v rámci souběžně řešených projektů (řešitelé ing.Soukup, ing.Kvítek) pro exp.plochy Záluží-Cerhovice, Velký Rybník, Dehtáře a Kopaninský potok.

Měření srážek – lokalita Rychnov n.Kn., Černičí, Pokřikov, Kladno, Žďárec u Skutče

Měření probíhá na uvedených lokalitách automatickým srážkoměrem fy.Anemo. Stanice Pokřikov a Černičí jsou osazeny vyhřívaným typem (přívod elektřiny umožňuje celoroční provoz), ostatní stanice jsou sezónní. V rámci souběžně řešených projektů a po dohodě se zodpovědnými řešiteli (ing. Soukup, ing.Kvítek) uvažujeme s využitím měření na dalších lokalitách – Cerhovice, Kopaninský potok.

V Příloze 5.3.3 je dokumentován vývoj srážek v roce 2003 v Rychnově nad Kněžnou. V Příloze 5.3.1 jsou uvedeny denní úhrny srážek na srážkoměrné stanici Černičí.

Účast na terénním průzkumu závad odvodnění - společně se ZVHS

Pokračovala spolupráce s pracovištěm ZVHS v Chrudimi, Pardubicích a Hradci Králové při rekognoskaci hlášených závad drenážních systémů. Evidentním přínosem bylo digitální zpracování ÚIS ZVHS a jeho rozpracování do podoby ISHMS na pracovišti v Pardubicích. To umožňuje operativně vyhledávat informace o odvodnění v informační bázi ZVHS, doplňovat a přes sebe překládat různé další informační podklady (v prostředí GIS), které poskytují rychlou a přehlednou orientaci v daném území. Zrychlila se i komunikace se ZVHS v rámci vyhledávání projektové dokumentace v písemných archívech, neboť na základě vlastní orientace v mapových podkladech můžeme vyžádat na příslušném pracovišti ZVHS konkrétní archivovanou dokumentaci podle evidenčních čísel, roku kolaudace atd.

V této souvislosti se ukázala jako zásadní a správná snaha o zachování archivů melioračních staveb na územních pracovištích ZVHS, neboť tam lze centrálně archivované materiály vyhledávat a odborně spravovat. Projektová dokumentace předaná vlastníkům není pro operativní využití dostupná, v některých případech může docházet k její ztrátě či poškození.

Ve spolupráci s pracovišti ZVHS v Hradci Králové a v Chrudimi byly v průběhu roku realizovány průzkumy na odvodněných plochách, které byly uživatelem pozemku ohlášeny jako poškozené. Cílem pracovníků ZVHS bylo identifikovat příčinu poruchy a v případě prokázání negativního vlivu jimi spravovaných odvodňovacích zařízení (HMZ) zjednat nápravu, v případě poruchy detailu odvodnění poskytnout vlastníkům odbornou radu pro přípravu odstranění závad. Následuje stručné zhodnocení průzkumu lokalit: Radčice, Dobříkov u Chocně a Černilov.

Radčice – povodí Žejbro, katastrální území Radčice.

Odvodněná lokalita, drenážní skupina 6,3ha. Dvě trvale zamokřená místa o rozloze cca 0,5ha. Stavba odvodnění byla realizována v roce 1974. Tehdy zde hospodařilo pouze ZD Radčice. Nyní zde hospodaří 3 vlastníci, zamokření brání řádnému využití pozemků. Vlastníci jsou ochotni na vlastní náklady provést opravu. Před započetím zemních prací je nutné vytyčení veškerých podzemních zařízení. Situací skutečného provedení disponuje ZVHS Chrudim.

Vytyčení hlavníků bylo provedeno dle této situace (lokalita je ohraničena liniovými stavbami dobře identifikovatelnými v terénu - silnice, železnice). Vytyčení bylo provedeno běžnými geometrickými metodami - teodolit, pásmo. Odkrytí bylo provedeno bagrem, přesnost 3m nalezeného hlavníku, který se dotýká zamokřeného území byla v tomto případě dostačující.

Nalezený hlavník je funkční. Dle předběžného průzkumu jsou příčinou zamokření pramenní vývěry, které bude nutno podchytit. V místě odkryvu se pod ornicí cxca15cm, nachází půda hlinito-jílovitá do hl. 0,6m, potom jíl hnědošedý do hl. 1,1m. Práce byly v závěru roku 2003 přerušeny z důvodů mrazů.

Odvodněná lokalita, v době intenzivnějších srážek dochází v dolní části, v místech, kde prochází trubní kanál, k zaplavování pozemků. Vlastník pozemků tvrdí, že je ucpaný kanál a voda vyvěrá na povrch. Vytyčení krytého odpadu bylo provedeno dle situace odvodnění. Následné odkrytí kanálu prokázalo jeho funkčnost (byl čistý). Zaplavování způsobovalo nevhodné obhospodařování přilehlého svažitého pozemku – kukuřice. V tomto případě bylo možné použít kamery k průzkumu kanálu (světlost 300mm).

V letních měsících byly provedeny rekognoskace tří staveb, u nichž byly nahlášeny poruchy. Ve všech případech se jednalo o poškozený svodný drén a z této příčiny o zamokření pozemků, které nebylo možné využívat, případně zhoršovaly podmínky obyvatel na kraji obce. Technickou dokumentaci v obou případech měl k dispozici pracovník ZVHS pracoviště v Hradci Králové, zamokřené lokality vždy přímo přiléhaly k intravilánu obce. Všechny se nalézaly mezi obcemi Rusek a Černilov (okres Hradec Králové).

V prvním případě šlo o stavbu odvodnění v plochém rovinném území nad obcí, stavba byla projektována v 70.letech v minimálních spádech drénů. Ve střední části pozemku, který obhospodařuje místní zemědělské družstvo, je terénní deprese, v níž se svodný drén přibližuje povrchu na vzdálenost 40cm. Na tuto skutečnost bylo v projektové dokumentaci upozorněno, přesto lze v současnosti konstatovat, že zvolené technické řešení nebylo vhodné a zřejmě bylo vedeno snahou projektanta nerozdělovat pozemek otevřeným odpadem – z morfologie terénu je patrné, že trasa odvodňovacího prvku je vedena vhodně. Při hluboké orbě před dvěma lety došlo k poškození potrubí a jeho zanesení. V místě deprese vznikla mokřina. Řešením situace bude zadání zpracování nové projektové dokumentace s následnou stavební úpravou, která by vyřešila odvádění přitékajících drenážních i povrchových vod z deprese. Vzniklá situace obtěžuje zápachem a zvýšeným rozvojem hmyzu obyvatele přiléhající části obce, současně je část pozemku (cca 0,4 ha) vyloučena ze zemědělského hospodaření.

Ve druhém případě byla příčinou neprůchodnosti drénu stavební činnost v intravilánu obce – dvorem procházel původně otevřený odpad, který byl později nahrazen hlavníkem světlosti 16cm a odváděl vodu z výše ležících zemědělských pozemků do recipientu, který protéká obcí. Odvodnění bylo realizováno ve 30.letech, zasypání otevřeného odpadu přibližně před 20-ti lety. Majitel dvora postavil nad drénem drobný hospodářský objekt bez přeložení drénu a z důvodů sedání základů byl asi před 1 rokem svodný drén poškozen a docházelo k zatápění sousedních výše ležících pozemků, na jaře i k výronům drenážních vod, které byly provizorně sváděny do přilehlého bočního příkopu. Po prokázání zjevných příčin poruchy (porovnáním s projektovou dokumentací a následným důkazem, že jde o drenážní vody - otevřením sondy v místě vývěru vod), bylo směrováno jednání vlastníků sousedních pozemků na odstranění závady.

Ve třetím případě došlo k zanesení či poškození hlavního melioračního zařízení – trubního odpadu (je ve správě ZVHS) v jeho střední části (délka cca 1,5 km). V poškozené části vznikla mokřina. Podrobný průzkum a oprava jsou připravovány na rok 2004. Do HMZ jsou svedeny systémy plošného odvodnění drenáží. Oproti projektové dokumentaci byla vynechána jedna kontrolní šachta na trubním odpadu, ze které by bylo možné provést pročištění pravděpodobně zaneseného potrubí. Uvedený příklad dokumentuje nekvalitní realizaci stavby, na kterou navázala nedostatečné údržba (částečně znemožněná absencí kontrolních šachet).