2.1 Diagnostika funkce drenážních systémů
2.2 Monitoring hydrologických, hydropedologických a hydraulických parametrů drenážních systémů
2.3 Výběr souboru metod pro měření drenážních průtoků a pro hydrometrování na odvodňovacích systémech
2.4 Inspekce aktuálního stavu drenážních systémů
2.5 Návrh metodiky identifikace drenážích systémů metodami DPZ
2.6 Mapový server ZOS Kačina, doplnění tématu odvodnění
2.8 Ostatní experimentální práce
2.9 Využití numerických modelů při diagnostice funkce odvodnění
2.10 Analýza rizik poškození drenážních systémů povodněmi
2.11 Seznam publikační činnosti, související s řešením projektu
2.1 Diagnostika funkce drenážních systémů
Tradiční postupy diagnostiky funkce odvodnění byly doplněny novými metodami a byly specifikovány zdroje podkladů včetně doporučeného rozsahu průzkumu (2003). Vymezeny byly možnosti dálkového průzkumu Země a jiných postupů, užívaných v příbuzných oborech (vodárenství, stokování, při archeologickém a geologickém průzkumu atd.). Potenciálně vhodné a dostupné přístroje byly testovány (zápůjčky fy. Rothenberger). Nově formulovanými kritérii byly přehodnoceny i tradiční postupy diagnostiky.
Byly definovány typy běžných poruch funkce odvodnění a na základě konsultací s pracovníky ZVHS a po provedeném doplňujícím šetření byly odhadnuty četnosti jejich výskytu v praxi. Diagnostika funkce drenážního odvodnění byla provedena na několika stavbách, vytipovaných ZVHS, případně na základě upozornění projekčními organizacemi, starosty obcí, vlastníky apod. Na lokalitě Orlické Záhoří byly na základě doplňujícího průzkumu navrženy korekce projektu ve fázi realizace, které eliminují nežádoucí dopady záměrného vyřazení odvodnění z funkce. Zásah do drenážního systému byl proveden z hlediska převažujících zájmů ochrany přírody (spolupráce se ZVHS).
2.2 Monitoring hydrologických, hydropedologických a hydraulických parametrů drenážních systémů
Byl proveden výběr parametrů a charakteristik, významných pro popis provozních kritérií staveb odvodnění. Prvotní výběr modelových oblastí byl postupně doplňován a rozšiřován na základě konsultací s pracovníky ZVHS a dle požadavků praxe.
2.3 Výběr souboru metod pro měření drenážních průtoků a pro hydrometrování na odvodňovacích systémech
Byla provedena analýza podmínek měření drenážních průtoků a průtoků v otevřených kanálech a odvodňovacích odpadech i v síti drobných vodních toků (které jsou recipientem drenážních vod). Záměrem bylo navrhnout optimální metodu pro vymezení podílu drenážních vod na celkovém odtoku z dílčího povodí, založenou na přímých měřeních. Následně byl doporučen soubor vhodných metod měření. Mimo jiné byl vytipován a experimentálně ověřen přístroj OCM Pro, založený na ultrazvukovém principu v kombinaci s Dopplerovým jevem. Vybrané metody byly včleněny do režimu běžných měření na experimentálních plochách (včetně kontinuálních měření s registrací dat) a byly dlouhodobě ověřovány. Metoda hydrometrování přístrojem OCM Pro byla výzkumnými odděleními VÚMOP Praha převzata jako standard pro kalibraci měrných objektů experimentálních povodí.
2.4 Inspekce aktuálního stavu drenážních systémů
K inspekci drenážních systémů byla vytipována potrubní kamera Rocam fy.Rothenberger (fy. podniká v oboru vodárenství a stokování – nářadí a diagnostické přístroje). Byl proveden rozsáhlý průzkum stavu drenáží, dokumentovaný video záznamy na DVD médiích a souborem doplňujících databází přírodních a technických podmínek existence prohlédnutých drenážních systémů. Inspekční metody se ukazují jako efektivní nástroj pro stanovení velké skupiny poruch či příčin snížení funkce drenážního systému i pro vytipování rizik budoucího snižování funkcí odvodnění.
2.5 Návrh metodiky identifikace drenážních systémů metodami DPZ
Byly formulovány podmínky využití leteckých a družicových snímků pro identifikaci podpovrchových systémů odvodnění (především pro systematické odvodnění drenáží, za určitých předpokladů i pro sporadické odvodnění). Byla navržena metodika zpracování fotografických snímků pro účely zpřesnění evidence vodoprávních úřadů (pro územní studie funkčnosti drenážních systémů – viz hypotéza viditelnosti drénů) a pro uživatele či vlastníky odvodňovacích systémů s cílem dokumentace skutečného provedení stavby (přesná lokalizace liniových prvků podzemního odvodnění a lokalizace poruch systému). Navržená metodika byla prakticky uplatněna na ucelené ploše 1 250 km2 (přibližně okres Chrudim) a výsledky posloužily jako podklad následných analýz (přírodních a technických podmínek).
Uplatnění DPZ bylo dořešeno i do fáze vytyčení liniových prvků či poruch zpět v terénu s využitím stanice DGPS (tj. stanovení souřadnic bodů identifikované drenážní rýhy). Přestože se využití technik družicové geodézie (GPS) jeví jako provozně efektivní řešení, není v souhrnné metodice popisováno, neboť jde o jednu z několika možných geodetických metod vytyčení a mimo jiné závisí na použitém typu přístroje (postprocessing nebo online korekce souřadnic závisí na vybavenosti aparatury DGPS). V periodických zprávách je však metoda podrobně popsána a řešitelský tým s ní dosáhl opakovaně dostatečné přesnosti vytyčení prvků odvodnění (10-30cm), což vyhovuje následně použité výkopové technologii pro odkrytí drénu. Metoda je vhodná i na lokalitách, kde se nachází dvě úrovně drenážních systémů nad sebou.
Pozornost byla věnována také vývoji diferencí půdních vlhkostí v drenážní rýze a bezprostředně vedle drenážní rýhy a na základě vyhodnocení provedených šetření byla formulována hypotéza o průkaznosti funkce odvodnění metodami DPZ. Tento výzkum, který má potenciál využití při provádění územních studií (tj. při plošném vymezení funkčnosti drenážních systémů), nebylo možné v rámci termínů řešení projektu dokončit a bude předložen v návrhu dalšího výzkumného projektu. Metodami DPZ lze stanovit nejen místa převlhčení půdního profilu (tj. nejčastěji jako pravděpodobnou závadu drenážního systému), ale i nevhodný návrh intenzity odvodnění, která se projevuje lokálním přesušením pozemku.
Do návrhu metodiky je zapracováno i využití databáze ZVHS (tzv. ÚIS), přestože dosud není běžně přístupná. Součástí databáze ZVHS jsou i mapové podklady. V současnosti je dokončována jejich digitalizace pro vřazení do IS veřejné správy. Avšak v době zpracování projektu tyto práce teprve probíhaly. Proto mohly být projektem plánované studie realizovány jen s přímou podporou pracovníků ZVHS. Součástí územních šetření bylo provedení průzkumu o využití území (zpravidla uplatněním databází LPISu) a o pěstovaných plodinách (realizace vlastního průzkumu redukovaného jen na experimentální povodí a objekty). Bylo provedeno statistické vyhodnocení dosažených výsledků a byly analyzovány vztahy úspěšnosti identifikace drenážních systémů na přírodních podmínkách (druhy a typy půd – odvozením z kódů BPEJ, sklonitosti pozemků, stáří drenážních systémů atd.).
2.6 Mapový server ZOS Kačina, doplnění tématu odvodnění
Byla navržena koncepce programového prostředí pro popis existence drenážního odvodnění v podmínkách zemědělského podniku. Byla rozpracována případová studie mapového serveru (založeného na GIS) pro zemědělský podnik ZOS Kačina, doplňující dříve zpracovanou studii s tématikou závlah. Bylo navázáno na koncepci ISHMS (Informačního systému hydromelioračních staveb), která je optimální pro vedení evidence stavu a údržby odvodňovacích systémů a může být podkladem pro evidenci oprav i jako podklad návrhu rekonstrukcí a modernizací. Toto řešení je však vhodné pro větší zemědělský podnik, který je technologicky připraven tyto geografické informační systémy provozovat. I za splnění této hlavní podmínky se nepředpokládá samostatný provoz tématiky odvodnění, ale její včlenění do souboru managementu podniku. Nedílnou součástí je digitalizace projektových situací, případně výkresů, a jejich transformace do prostředí GIS.
Byla provedena rekapitulace platné legislativy související s vlastnictvím a provozem hydromelioračních staveb. Bylo respektováno členění na hlavní meliorační zařízení a na odvodňovací detail a byly zohledněny změny podmínek existence zemědělského odvodnění po roce 1990. S efektivní údržbou drenážních systémů souvisí i archivace projektové dokumentace. Tyto práce čerpaly mimo jiné i z podkladů workshopu „Zemědělské odvodnění v kulturní krajině“, který se konal na VÚMOP Praha 3.listopadu 2005.
2.8 Ostatní experimentální práce
Byla provedena rekapitulace platné legislativy související s vlastnictvím a provozem hydromelioračních staveb. Bylo respektováno členění na hlavní meliorační zařízení a na odvodňovací detail a byly zohledněny změny podmínek existence zemědělského odvodnění po roce 1990. S efektivní údržbou drenážních systémů souvisí i archivace projektové dokumentace. Tyto
V průběhu řešení projektu byly realizovány následující experimentální práce. Podrobnosti jejich uplatnění v projektu a dílčí výsledky jsou uvedeny v příslušných periodických zprávách.
- provedení pozemního průzkumu pro letecké snímkování (mimo jiné pro použití hyperspektrálního skeneru ÚEK AV ČR). Digitalizace pořízených měřických snímků.- doplňující hydropedologický průzkum (polní i laboratorní - na odebraných vzorcích). Zahrnuje měření infiltrací, stanovení vybraných hydrofyzikálních a chemických vlastností půd.
- profilová měření půdních vlhkostí (Černičí, Žejbro); - geodetická měření s využitím aparatury DGPS pro zaměření významných bodů a pro zpětné vytyčení bodů situace v terénu. Bylo provedeno geodetické měření pro zpřesnění digitálního modelu terénu drenážních skupin Kladno a Pokřikov
- rekognoskace vybraných objektů odvodnění (Pozn.: v roce 2006 vedle staveb v experimentálních povodích a staveb v povodí Tiché Orlice /Záhoří, Lipka/, byla provedena analýza souboru závad stavby odvodnění na lokalitě Mikulovice)
- měření průtoků v odvodňovacích odpadech, trubních odpadech a na drobných vodních tocích (hydrometrování aparaturou OCM Pro) - měření drenážních odtoků na vytipovaných drenážních skupinách oblastí: Rychnov n.Kn., Černičí, Žejbro - měření meteorologických charakteristik (srážky, teplota vzduchu) v oblastech Rychnov n.Kn., Černičí, Žejbro.
2.9 Využití numerických modelů při diagnostice funkce odvodnění
Byly zpracovány případové studie využití hydraulických numerických modelů při identifikaci chyb v návrhu topologie a průtočnosti drenážního systému (zahlcení uzlových bodů větevné drenážní sítě, výrazné snížení unášecí síly drenážních vod s rizikem usazování splavenin resp. zvýšení hydraulického zatížení a s tím související riziko destrukce materiálu /potrubí či drenážní rýhy/, dále odhad aktuální drsnosti drenážního potrubí inspekční kamerou, odhad velikosti místních ztrát při nekvalitní pokládce drenáží z pálené hlíny atd.). Uvedené případy byly výpočtově doloženy a byla prokázána schopnost modelu DRAINET tyto příčiny numericky popsat. Po kalibraci modelu na konkrétní podmínky je možné variantně posuzovat zátěžové stavy trubního systému a vypočítat mimo jiné dobu zdržení vody v systému, tlakovost proudění v úsecích, vymezit hydraulicky kritická místa atd.
2.10 Analýza rizik poškození drenážních systémů povodněmi
Byl navržen postup pro ohodnocení škod na systémech drenážního odvodnění, způsobených za povodní. Metoda zohledňuje poškození drenážního systému erozí a vplavením zemitých částic do drenážního systému na svažitých pozemcích (např. vstupem šachticemi) a v nivách vodních toků zpětným vtokem splavenin z toku do drenáže. Metoda byla přizpůsobena pro využití v GIS (využívá územní podklady na vstupu řešení, GIS používá jako nástroje pro třídění rizika poškození a GIS je využit i pro zobrazení grafických výstupů analýz).
2.11 Seznam publikační činnosti, související s řešením projektu
Kulhavý Z., Čmelík M., 2004 - Identifikace drenážních systémů a vymezení vazeb na vodní hospodářství krajiny. Příspěvek konference Česká krajina - střecha Evropy. ČSSI-ČSKI, ČKAIT, ZVHS, MŽP ČR, MMR ČR, MZ ČR, Univerzita Pardubice, 7.-8.10.2004, str. 91-98, ISBN 80-903258-2-3
Tlapáková L., Burešová Z., Čmelík M., Eichler J., Kulhavý Z., Žaloudík J., 2004 - Využití leteckých snímků při identifikaci drenážních systémů. Posterové dny Bratislava. XII. posterový deň s medzinárodnou účasťou: Transport vody, chemikálií a energie v systéme poda-rastlina-atmosféra. Ústav hydrológie a Geofyzikálny ústav Slovenskej akadémie vied Bratislava. 25. listopad 2004
Kulhavý Z., Žaloudík J., Tlapáková L., Burešová Z., Eichler J., Čmelík M., 2005 – Identification of subsurface drainage systems by air photographs. In. Integrated Land and Water resources Management: Towards Sustainable Rural Development. 21st European Regional Conference ICID, 15.-19. May 2005, Frankfurt n.O - Slubice, Německo - Polsko, sborník na CD, příspěvek v posterové sekci
Kulhavý Z., Eichler J., Mašín O., Hodovský J., Kremláček I., 2005 - The design and exploitation of the territorial information system on agricultural land and water management structures. In. Integrated Land and Water resources Management: Towards Sustainable Rural Development. 21st European Regional Conference ICID, 15.-19. May 2005, Frankfurt n.O - Slubice, Německo - Polsko, sborník na CD, příspěvek v posterové sekci
Kulhavý Z., Čmelík M. - Aspekty stárnutí drenážních systémů. Příspěvek konference Česká krajina - střecha Evropy. ČSSI-ČSKI, 8.-9.12.2005, str. 323-333, ISBN 80-903258-2-3
Tlapáková L., Kulhavý Z., 2006 - Podpora efektivního managementu drenážních systéémů. In. Meliorace v lesním hospodářství a v krajinném inženýrství, Kostelec nad Černými lesy, 26.-27.1.2006, ČZU, VÚMOP Praha, ISBN 80-213-1446-X