Název projektu: Racionalizace využívání, údržby a oprav odvodňovacích staveb

Dne 28.ledna 2004 byla v oponentním řízení projednána periodická zpráva projektu za rok 2003..

Dne 12.ledna 2005 byla v oponentním řízení projednána periodická zpráva projektu.za rok 2004.

Dne 11.ledna 2006 byla v oponentním řízení projednána periodická zpráva projektu.za rok 2005.

Dne 23.ledna 2007 byla v oponentním řízení projednána výroční zpráva projektu za rok 2006 a závěrečná zpráva řešení projektu.

OBSAH informační stránky:

- Základní údaje o projektu

- Souhrnný přehled výsledků za rok 2003

- Aktivity a dílčí cíle za rok 2003

- Textová část kapitoly 2 - Výtah z periodické zprávy za rok 2003

- Souhrnný přehled výsledků za rok 2004

- Aktivity a dílčí cíle za rok 2004

- Textová část kapitoly 2 - Výtah z periodické zprávy za rok 2004.

- Aktivity a dílčí cíle za rok 2005

- Textová část kapitoly 2 - Výtah z periodické zprávy za rok 2005

- Plán aktivit na rok 2006 (závěrečný rok řešení projektu)

- Souhrnný přehled výsledků za rok 2006

- Aktivity a dílčí cíle za rok 2006

- Souhrnný přehled výsledků za celé období řešení

Základní údaje o projektu

Národní program výzkumu TP3-DP6-6

Tématický program 3 – Konkurenceschopnost při udržitelném rozvoji

Dílčí program 6 – Využití přírodních zdrojů

Priorita 6 – Rozvoj technologií úpravy a čištění vod a racionalizace hospodaření s vodou v krajině

Doba řešení: II.2003 - XII.2006

Řešitelský kolektiv:    Ing.Z.Kulhavý,CSc.; Ing.M.Soukup,CSc.; Ing.F.Doležal,CSc.; Ing.M.Čmelík; RNDr. Josef Eichler, CSc.; Zdeňka Burešová; Pavel Pražák; Mgr.L.Tlapáková

Cíle projektu:        - podpora provádění odborné údržby a oprav odvodňovacích staveb

- racionalizace využívání odvodňovacích staveb, analýza možnosti rekonstrukcí a modernizací, analýza vlivu změny využití pozemku

- kompletace územních podkladů o rozsahu odvodnění a o jeho technickém stavu

- inovace technologií a pracovních postupů

Okruhy řešení:      - metody identifikace prvků drenážního systému, diagnostika jeho funkce včetně vymezení skrytých či zjevných závad

- analýza příčin poruch odvodňovacích systémů a návrh souboru nápravných opatření

- hodnocení adaptability stavby ke změněným podmínkám užívání (uplatnění územně-vodohospodářských analýz)

Průběh řešení:       - výběr typových modelových staveb odvodnění

- analýza instrumentálních metod diagnostiky funkce a identifikace povrchových a podpovrchových objektů odvodnění

- rešerše právních předpisů, norem a odborné literatury

ROK 2003

SOUHRNNÝ PŘEHLED VÝSLEDKŮ za rok 2003

- Diagnostika funkce a identifikace podpovrchových objektů systému

- Typy poruch funkce odvodnění

- Monitoring hydrologických a hydraulických charakteristik

- Analýza expeditivních metod měření průtoku v odvodňovacích systémech

- Využití a aktualizace půdních databází a pedotransferových funkcí

- Uplatnění distančních metod – DPZ

- Využití numerických modelů při diagnostice funkce odvodnění

- Podpora péče o odvodňovací systémy

- Aktualizace seznam norem, zákonů a vyhlášek s tématikou odvodnění

- Analýza rizik poškození drenážních systémů povodněmi

- Charakteristiky experimentálních ploch a objektů odvodnění

- Polní experimenty - rok 2003

Aktivity a dílčí cíle za rok 2003

V001 – aktivita A301

Členění kapitoly 2 periodické zprávy obsahuje souhrnnou rešerši literatury.

Zpracována je tématika diagnostiky funkce odvodnění, identifikace stavebních objektů povrchových i podpovrchových, metody měření a rozbor parametrů vhodných přístrojů. Aktualizovány byly seznamy právních předpisů a norem, směřující k harmonizaci s EU.

Byly založeny polní experimenty a byla realizována a vyhodnocena úvodní měření.

V002 – aktivity A302, A303

Byl sestaven seznam objektů odvodnění, které budou využity k popisu různých aspektů údržby, poruch a oprav, modernizací či rekonstrukcí. Byly formulovány nejčastější příčiny poruch funkce odvodnění.

Ve spolupráci se ZVHS je rozvíjeno využití ÚIS pro predikci rizik poškození a kolapsu staveb odvodnění. Databáze objektů je vytvářena s ohledem na standard ISHMS.

Spolupráce: ZVHS, ÚEK AV ČR, interní spolupráce v rámci VÚMOP Praha

Textová část kapitoly 2 - Souhrnný přehled výsledků za rok 2003.

ROK 2004

SOUHRNNÝ PŘEHLED VÝSLEDKŮ za rok 2004

- Identifikace drenážních systémů a vymezení vazeb na vodní hospodářství krajiny

- Využití leteckých snímků při identifikaci drenážních systémů

- Zájmy ochrany přírody na pozemcích s vybudovaným systémem odvodnění - lokality Orlické Záhoří

- Plošné uplatnění metodiky identifikace liniových prvků odvodnění – okr.Chrudim

- Využití databáze IS ZVHS při plošných analýzách odvodnění

- Přístroje pro inspekci, vytyčení a údržbu podzemního potrubí

- Lokalita Kvasín - experimentální aplikace metody pro identifikaci drénů

- Vláhový režim drenážní rýhy lokality Černičí

- Ostatní experimentální práce v roce 2004

- Úprava mapového serveru pro doplnění tématiky odvodnění

Aktivity a dílčí cíle za rok 2004

Aktivita A01/04 - Návrh souboru metod k identifikaci podpovrchových prvků odvodnění, k diagnostice funkce a k lokalizaci poruch odvodňovacích staveb.

Souborem nástrojů k řešení této aktivity byly techniky dálkového průzkumu Země (DPZ), přednostně letecké snímky, uplatněné v prostředí geografických informačních systémů (GIS). Byly využívány písemné podklady o stavbách odvodnění, archivované na ZVHS, doplněné pozemním průzkumem a měřením. Při návrhu metod se uplatnily rešerše projektů podobného zaměření (např. Svobodová D., 1990 a další viz lit.). Byla provedena terénní ověření vytipovaných přístrojů pro inspekci, opravy a údržbu trubních systémů, vhodných i pro specifické aplikace na drenážích. Byla potvrzena hypotéza nepřímé interpretační metody leteckého snímkování, založená na fytoindikačním principu a tato metoda byla provozně ověřena na ploše okresu Chrudim. Na základě navržené metodiky byly provedeny zákresy identifikovaných podpovrchových systémů odvodnění a výsledky šetření byly protokolárně předány ZVHS. Přesnost stanovení trasy drenážního potrubí, podle postupu uvedeného v experimentální části (A03) je lepší než 1m.

Aktivita A02/04 - Monitoring hydrologických prvků na vybraných stavbách odvodnění.

Na dříve vytipovaných systémech odvodnění (Pokřikov, Kladno, Černičí, Rychnov n.Kn.) byly měřeny následující hydrologické charakteristiky: drenážní odtok ve vybraných drenážních šachticích, ovzdušné srážky, hladiny vod v piezometrech a vlhkosti půdy v charakteristických profilech. Po modernizaci měření drenážních průtoků na plochách Pokřikov a Kladno je doplněno i měření teploty drenážních vod. Provoz na trvale provozovaných experimentálních plochách je přizpůsoben využití v několika souběžně řešených projektech (zejména Výzkumný záměr VÚMOP Praha, MZE00027049, etapy 03 a 04). Soubor měření je proto komplexnější. Vedle kontinuálního monitoringu byl realizován doplňující průzkum, který je podrobněji komentován v experimentální části (A03).

Aktivita A03/04 - Doplňující experimentální činnost

V průběhu roku byly realizovány následující experimenty, podrobněji popsány v textové části Kapitoly 2 a dokumentovány v Přílohách:

- Průzkum odvodněné plochy Orlické Záhoří - ve spolupráci se ZVHS, oblast povodí Labe v Hradci Králové, bylo zpracováno odborné stanovisko k eliminaci funkce odvodnění.

- Popis funkce drenážní rýhy ve vlhkém období v podmínkách kambizemí vysočiny (lokalita Černičí). Šetření navazuje na práce roku 2003, kdy byla linie drenážní rýhy identifikována v období déletrvajícího přísušku rekognoskací v terénu současně s identifikací z leteckých snímků.

- Identifikace drenážního odvodnění z leteckých snímků jako podklad ověření části aktivity A01. Vybrané plochy byly kategorizovány podle plošného rozsahu a jednoznačnosti vymezení liniových prvků a byl vytvořen podklad GIS. Provedená šetření byla navázána na digitalizované zákresy o plošném vymezení odvodněných ploch, poskytnuté ZVHS.

- Byly zpřesněny a v provozu ověřeny pracovní postupy pro vytyčení linií drénů, identifikované v leteckých snímcích (lokality Kvasín - povodí Žejbro, Orlické Záhoří, Černičí). K vytyčení je využita kombinace GPS přijímačů (turistických - s tolerancí do 10m a geodetických - s přesností zaměření bodu v řádu jednotek mm). Přesnost vytyčení byla na lokalitách Černičí a Kvasín ověřena odkrytím identifikovaného drénu (resp. zaústění svodného a sběrného drénu). Ověřena byla i metoda on-line propojení GPS přístroje (určující aktuální pozici přijímače) s digitalizovanou situací provedení stavby - zobrazení v terénu na notebooku.

- Byl analyzován digitální podklad IS ZVHS pro praktické využití při identifikaci stavby odvodnění a pro realizaci územních analýz.

- Na realizaci mapového serveru závlahové stavby Rohozec - Kačina jsme navázali přípravou pro zpracování tématu odvodnění.

- Po výběru vhodných pracovních nástrojů k pozemní identifikaci trasy drénu, příp. k identifikaci místa poruchy a k inspekci stavu potrubí bylo následně realizováno terénní šetření. Byla ověřena vhodnost použití spirálové čističky potrubí do vzdálenosti až 70m (fy.Rothenberger) v potrubí z pálené hlíny i z flexibilního PVC potrubí. Byla ověřena účelnost inspekce stavu potrubí kamerovým systémem (ROCAM mobile stejného výrobce). Na několika systémech různého stáří a různého stavu potrubí (od funkčních až po rozpadající se drenážky z pálené hlíny či propadlé trubky) byla ověřena vypovídací schopnost vizuální prohlídky a možnost jejího využití při klasifikaci příčin poruch, rozsahu prováděné údržby i při návrhu preventivních opatření.

Pokračovala spolupráce se ZVHS, ÚEK AV ČR.

Textová část kapitoly 2 - Souhrnný přehled výsledků za rok 2004.

ROK 2005

Aktivity a dílčí cíle za rok 2005

- Aktivita A01/05: Využití numerických modelů v uživatelských aplikacích.

Cílem plánované aktivity bylo navrhnout strukturu aplikace GIS (při uplatnění mapového serveru), rozšiřující nástroje zemědělského managementu o tématiku zemědělského odvodnění. Účelem je zkvalitnit provozní a rozhodovací činnosti uživatele pozemku s ohledem ke zvýšené ochraně životního prostředí, zachování funkčnosti odvodnění na zemědělsky využívaných pozemcích i snížení rizik kontaminace povrchových a podzemních vod (viz zdrojové oblasti drenážních systémů). Poskytnutím aktualizovaných datových podkladů je aplikace vhodná i pro využití v rámci působností orgánů veřejné správy v oblasti vodního hospodářství. Navržené řešení poskytuje jednak základní informace o odvodnění rozšířené o výsledky hydrologických a hydrotechnických analýz (modelování drenážního odtoku). Očekáváme i uplatnění použitých nástrojů při hodnocení vlivu odvodňovacích staveb na vodní režim lokality, v podrobnosti odpovídající detailu řešení konkrétní stavby. Modelově byla zpracována lokalita Rohozec u Kutné Hory, na které hospodaří ZOS Kačina. Pro tento zemědělský subjekt jsme v letech 2003/2004 zpracovali koncepci informační technologie pro řízení závlah a na tuto část jsme navázali dopracováním tématiky zemědělského odvodnění. V řešení jsou respektovány zásady tvorby informačního systému hydromelioračních staveb (ISHMS). Základem hydrotechnických výpočtů je model odvodňovacího systému (DRAINET). V konkrétních aplikacích je využit pro analýzu podmínek funkce drenážního systému např. při detekování rizika poruch potrubí. Pro nové návrhy drenážních systémů jsou doplněny tradiční výpočtové moduly podle různých autorů (S.B.Hooghoudta, L.F.Ernsta, resp. 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.

- Aktivita A02/05: Zpřesnění popisu podmínek pro identifikaci drenáží z leteckých snímků.

Byly vyhodnoceny přírodní a technické podmínky rozpracovaných variant plošně identifikovaných systémů odvodnění z leteckých snímků (LS) na základě studia projektové dokumentace, realizací terénního průzkumu i digitalizací mapových a projektových podkladů. Bylo využito dostupných leteckých snímků z různých termínů jejich nasnímání a to buď jejich cíleným výběrem v několika opakovaných termínech nebo jen s ohledem k jejich dostupnosti. Bylo využito archivů soukromých leteckých společností (např. ARGUS Hradec Králové: www.argusgeo.cz) i archívů IS veřejné správy (Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad Dobruška: http://arwen.ceu.cz). Je rozvíjena intenzivní komunikace s pracovišti ZVHS. Metodika využití leteckých snímků byla k těmto účelům zpřesněna a byla plošně aplikována. Výsledky byly publikovány na tuzemských i zahraničních konferencích. V návaznosti na aktivitu A03/05 byla průzkumem a odkopáním drénů validována situace na lokalitě Dřevíkov. Na lokalitě Černíkovice pokračovala v roce 2005 spolupráce s ÚEK AV (RNDr. J.Žaloudík, CSc.) při aplikaci hyperspektrálního skeneru – letecké snímkování společností ARGUS Hradec Králové.

- Aktivita A03/05: Klasifikace současného stavu, využití a údržby drenážních systémů

V rámci plánované aktivity probíhala podrobná inspekce stavu reprezentativního vzorku drenážních systémů. K inspekci byla využita potrubní černobílá kamera Rocam fy.Rothenberger, průzkum byl zdokumentován videokamerou Sony. Bylo využito projektové dokumentace z archívů ZVHS, evidence lokalit je zpracována v mapových přílohách. Popis aktuálního stavu využívání, údržby, oprav i dalších souvisejících právních i technických otázek byl založen na terénním průzkumu, konsultacích s vlastníky i uživateli i odbornou diskusí k dané problematice (např. workshop VÚMOP Praha dne 3.11.2005: http://www.hydromeliorace.cz/Drenaz/index.html). Zobecnění výsledků je předkládáno ve formě textové i ve formě mapových příloh.

Textová část kapitoly 2 - Souhrnný přehled výsledků za rok 2005.

Plán aktivit na rok 2006

A01/06 - Syntéza dílčích výsledků a zpracování souhrnné metodiky pro využití v praxi s názvem "Racionalizace využívání, údržby a oprav odvodňovacích staveb"

A02/06 - Zpřesnění metod pro uplatnění leteckých snímků při identifikaci drenáží 

ROK 2006

SOUHRNNÝ PŘEHLED VÝSLEDKŮ za rok 2006

- Syntéza dílčích výsledků (použitých postupů a výsledky experimentů)

- Zpracování souhrnné metodiky pro využití v praxi - výstup

- Zpřesnění metod pro uplatnění leteckých snímků

- Zveřejnění výsledků na webu s tématikou zemědělského odvodnění

- Realizace polních experimentů (identifikace drénů, inspekce pomocí potrubní kamery, měření infiltrací)

- Využití LPIS a ÚIS ZVHS, rozvoj výpočetních metod pro podporu využívání drenážních systémů, publikační činnost

Rozšířený souhrn výsledků hlavních aktivit za rok 2006 lze nalézt zde.

Aktivity a dílčí cíle za rok 2006

Aktivita A01/06 - Syntéza dílčích výsledků a zpracování souhrnné metodiky pro využití v praxi.

Cílem plánované aktivity bylo dokončit vyhodnocení experimentů a dalších podkladů do podoby, vhodné k publikování, a pro uplatnění při kompletaci souhrnné metodiky. Zpracovaná metodika je v Příloze P-1 předložené zprávy a předpokládá se její dvoukolové oponentní projednání, poté vydání v rámci PUV projektu (viz příprava plánu uplatnění výsledků). Metodika je určena zemědělské praxi a vodohospodářskému managementu s cílem poskytnout souhrn informací, aktualizovaných výsledky skončeného výzkumu, pro efektivní využívání odvodnění, pro jeho údržbu a realizaci běžných oprav. Tyto činnosti vykonává uživatel, případně vlastník stavby/pozemku, a předložená metodika je k tomuto účelu  strukturována a doplněna hlavními citacemi norem a zákonů. Poskytuje také základní přehled o možnostech úprav jednostranné funkce odvodnění a popisuje výhody, případně nevýhody takových řešení pro zhodnocení hledisek využití v konkrétních místních podmínkách. Metodika by měla vyplnit mezeru v odborných publikacích, orientovaných na kvalifikovanou údržbu těchto hydromelioračních systémů, a přispět k rozšíření netradičních postupů při využívání stále dostupnějších územních registrů (např. LPIS MZe - Land Parcel Identification System). Metodika doplňuje tradiční postupy přípravy a zpracování projektové dokumentace, zejména podporou kvalifikované realizace oprav, modernizací a rekonstrukcí staveb odvodnění.

Aktivita A02/06 - Zpřesnění metod pro uplatnění leteckých snímků při identifikaci drenáží.

V průběhu roku byla realizována doplňující šetření, navazující na minulé aktivity:

- pořizování leteckých snímků dosud nezpracovaných (z různých zdrojů: např. fy. ARGUS Hradec Králové, Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad Dobruška, Ústav ekologie krajiny AV ČR, LPIS) a jejich vyhodnocení, případně předchozí digitalizace.

- po zpřístupnění informačního systému LPIS (provozován v gesci MZe) byly pro vyhodnocená území doplněny údaje o využití území a byly analyzovány vlastnické vztahy.

- byl proveden letecký průzkum vytipovaných oblastí s cílem zdokumentovat stav zájmových lokalit na podzim a ověřit podmínky interpretovatelnosti formulovaných hypotéz. Přestože je k dispozici stále více časových snímků jedné lokality (využíváme různé zdroje leteckých fotografií), byl provedený doplňující průzkum efektivním nástrojem pro pořízení dalších podkladů. Mimo jiné jsme identifikovali plochu zralé kukuřice (lokalita Černičí) se zřetelným projevem linií drenážního odvodnění.

Výsledky řešení projektu QF3095 byly použity pro publikaci v recenzovaném periodiku (Journal of Hydrology and  Hydromechanics, Vol. 54, No.2, 2006) zpracováním samostatné kapitoly Hydrologický výzkum v malých zemědělských povodích. Dále byl zpracován a přednesen příspěvek s názvem Podpora efektivního managementu drenážních systémů na konferenci Meliorace v lesním hospodářství a v krajinném inženýrství, Kostelec nad Černými lesy, 26.-27.1.2006, ČZU. Na mezinárodní konferenci ERB (European Research Basins) v Luxemburku byl přednesen příspěvek s názvem Uncertainty in estimating runoff and water quality characteristics in agricultural catchments and tile drainage systems.

Textová část kapitoly 2 - Souhrnný přehled výsledků za rok 2006.

SOUHRNNÝ PŘEHLED VÝSLEDKŮ ZA CELÉ OBDOBÍ ŘEŠENÍ

- Diagnostika funkce drenážních systémů

- Monitoring hydrologických, hydropedologických a hydraulických parametrů drenážních systémů

- Výběr souboru metod pro měření drenážních průtoků a pro hydrometrování na odvodňovacích systémech

- Inspekce aktuálního stavu drenážních systémů

- Návrh metodiky identifikace drenážních systémů metodami DPZ

- Využití mapového serveru po doplnění tématu odvodnění

- Podpora péče o odvodňovací systémy, legislativní souvislosti a analýza současných podmínek existence odvodňovacích systémů

- Podpora realizace experimentů a pořízení podkladového materiálu

- Využití numerických modelů při diagnostice funkce odvodnění

- Analýza rizik poškození drenážních systémů povodněmi