Souhrn
V rámci prací na sestavení návrhu koncepce ochrany před následky sucha na území České republiky byla provedena analýza a hodnocení potenciálu přírodě blízkých opatření pro zadržení vody v krajině. Vyhodnoceny byly vybrané typy opatření v ploše povodí (na zemědělské i lesní půdě), malé vodní nádrže a opatření na tocích, včetně jejich potenciálního vlivu na biologickou složku ekologického stavu. Výsledkem jsou doporučení vhodných typů opatření pro zvýšení retence vody v krajině, která zároveň přispějí ke zlepšení ekologického stavu vodních útvarů nebo jej alespoň nezhorší. Účinnost navrhovaných opatření byla ověřována v pilotním povodí Husího potoka, a to modelováním v programu HEC-HMS.
Úvod
Řešení vycházelo z hodnocení typů opatření, které byly definovány v projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice a které jsou publikovány na portálu www.vodavkrajine.cz. Jednalo se o návrhy komplexních a propojených systémů protipovodňových a protierozních opatření v ploše povodí na zemědělské půdě (organizační, agrotechnická a biotechnická), návrhy malých vodních nádrží, opatření na lesní půdě a opatření na vodních tocích a v nivách.
Pro účely posouzení opatření z hlediska zvýšení retence vody v krajině byly do souboru těchto typů opatření přidány k hodnocení i mokřadní biotopy. Vhodnost použití malých vodních nádrží (MVN) byla posuzována samostatně pro každý typ MVN podle [1]. Rovněž revitalizace toků byly hodnoceny podrobně, z pohledu jednotlivých návrhových prvků systému.
Opatření v ploše povodí na zemědělské půdě
Vhodně navržená ochranná opatření v krajině plní vždy řadu funkcí (protierozní, protipovodňovou, ochranu před suchem, ale i ekologickou) zásadně podporujících ochranu krajinných systémů a jejich obnovu v místech předchozího narušení způsobeného převážně za přispění lidské činnosti. Vhodně navržená protipovodňová a protierozní opatření mají i velice pozitivní vliv při ochraně před následky sucha, protože celková ochrana povodí sleduje tyto základní cíle:
- co nejvíce podpořit vsakování vody do půdy;
- omezit soustřeďování odtoku do stružek, tzn. podpořit jeho rozptylování;
- zpomalovat a neškodně odvádět povrchový odtok tak, aby nenabyl unášecí síly schopné odnášet zeminu;
- prodloužit dobu retence vody v ploše povodí.
Omezení délky svahu, zkrácení dráhy odtoku, snížení rizika vzniku soustředěného povrchového odtoku a snížení jeho rychlosti i objemu spolu úzce souvisí a jedná se o hlavní funkce zejména liniových biotechnických opatření. Zvýšení vsaku vody do půdy a prodloužení doby infiltrace závisí jak na zpomalení povrchového odtoku, tak i na stavu půdy (nakypřená půda vodu lépe vsákne) a krajinném pokryvu. Narušení a degradace půdy hrozí zejména u půdy nechráněné krajinným pokryvem. Řešením proti tomu jsou opatření, jejichž součástí je zatravnění nebo jiná ochrana půdního povrchu. S ohledem na tyto účinky a další, uvedené podrobněji ve zprávě [2], jsou vhodnými krajinnými prvky, podporujícími udržení vody v krajině, právě zasakovací prvky. Ty splňují hlavní aspekty pro zmírnění účinků sucha – podpora infiltrace a prodloužení doby vsaku i zpomalení povrchového odtoku. Jedná se zejména o zasakovací příkopy a průlehy, hrázky doplněné průlehy, přehrážky v údolnicích, zasakovací pásy apod. Tyto prvky je vhodné doplnit o travnatý pás s doprovodnou zelení, čímž se zvýší i jejich ekologická funkce a mohou být začleněny do územního systému ekologické stability (ÚSES).
Plošná opatření na zemědělské půdě (organizační, agrotechnická i na speciálních kulturách) jsou žádoucí opatření ve všech ohledech. Z hlediska řešení problematiky sucha je důležitý zejména jejich vliv na zpomalení povrchového odtoku a zvýšení infiltrace. Pro většinu plošných opatření na orné půdě platí, že zlepšují vodní režim v půdě a omezují důsledky eroze, což snižuje nežádoucí vnos erodovaných částic a na ně vázaných polutantů do vodního prostředí, což je v důsledku pozitivní pro vodní organismy, a tedy i ekologický stav. Změnami ve využití a způsobu obdělávání zemědělských pozemků, ideálně doplněných biotechnickými prvky, lze docílit zmírnění projevů sucha v krajině.
Při návrhu opatření podporujících zadržení vody v krajině je vhodné vycházet z historických map znázorňujících místa původního umístění krajinných prvků před kolektivizací, při které došlo k jejich rozorání (meze, polní cesty, mokřady atd.), a obnovovat je.
Tabulka 1. Vhodnost plošných, lesních, biotechnických opatření a malých vodních nádrží k řešení problematiky sucha
Table 1. Suitability of area measures (on agricultural and forest land), biotechnological measures and small water reservoirs to solution of drought issues
Malé vodní nádrže
V rámci opatření typu malých vodních nádrží je hlavním pozitivem z pohledu zlepšení retence vody v povodí akumulace vody a její možné využití v období sucha. S ohledem na funkce MVN, z nichž mnohé sice vodu akumulují, ale není možné ji v suchých obdobích využívat (např. z důvodu výskytu rybí obsádky), lze za nejvhodnější označit retenční nádrže suché a s malým stálým nadržením, částečně i zásobní nádrže (zejména závlahové), které vytvářejí disponibilní zásoby vody pro využití v období sucha. Suché nádrže, zejména mimo vodní tok, na drahách soustředěného odtoku (DSO), kde netvoří migrační bariéru pro živočichy, zadržují vodu z přívalových srážek, čímž zpomalují povrchový odtok. Retenční nádrže s malým stálým nadržením mohou v suchém období sloužit jako mokřady, čímž je podpořena retence vody v krajině. V období srážek se voda v retenčním prostoru akumuluje a obdobně jako u suchých nádrží může být později upouštěna. Tyto nádrže by se však neměly stávat útočištěm nepůvodních nebo invazivních druhů (např. ryba střevlička východní), popř. v důsledku eutrofizace i zdrojem zhoršené kvality vodního prostředí v navazujících úsecích toků a zdrojem nadměrné biomasy fytoplanktonu. Návrh zátopy by měl zohlednit i tyto možné negativní dopady. Ideálně by měla být výška vodního sloupce těchto nádrží do 0,6 m. Závlahové nádrže mají hlavní výhodu v akumulaci vody určené primárně pro závlahové systémy, z pohledu retence či zasakování vody jsou bezvýznamné, pro vodní ekosystémy negativní.
Obr. 1. Ukázka zatravněného příkopu
Fig. 1. Example of a grassy ditch
Obr. 2. Pásové střídání plodin v k. ú. Šardice
Fig. 2. Band rotation of crops, Šardice
Malé vodní nádrže jsou velmi diskutovaná opatření. Podle výsledků ze srážko-odtokových modelů lze konstatovat, že dokáží zadržet poměrně velké množství vody v povodí a následné nadlepšování průtoků v suchém období může mít pozitivní vliv na vodní toky pod nimi až několik dní. Vše však závisí na typu a ovladatelnosti spodních výpustí, zvoleném způsobu manipulace a manipulačním řádu. Často bývá v projektech nádrží uváděno, že nádrž bude v suchých obdobích sloužit k nadlepšování průtoků, po realizaci k tomu však nedochází (zejména u rybochovných či rekreačních nádrží, kde naopak v suchých obdobích téměř veškerou vodu zadržují a vypouští se pouze nezbytné stanovené minimum). Tuto problematiku by mohla alespoň částečně vyřešit například vhodná změna legislativy a zejména její důsledné dodržování.
K identifikaci ploch zaniklých vodních prvků v krajině je možné využít certifikovanou mapu Současný stav historických rybníků na území České republiky [3], která je v podobě interaktivní aplikace [4] dostupná v informačním systému HEIS VÚV TGM, v. v. i. Pro rámcové posouzení využití ploch zaniklých vodních prvků v krajině pro účely vodního hospodářství, realizaci vodních a mokřadních prvků (protipovodňová ochrana, opatření proti suchu apod.) lze využít certifikovanou metodiku [5] zabývající se hodnocením ploch zaniklých rybníků z hlediska optimalizace jejich využití.
Obr. 3. Suchá nádrž v k. ú. Nenkovice, zátopa využívána k pastvě koní
Fig. 3. Dry retention basin, a floodplain is used to horse pasture, Nenkovice
Opatření v lesních ekosystémech
Co se týče opatření na lesní půdě nebo obecněji v lesním ekosystému, les jako významný krajinný prvek je značně zranitelný ve vztahu ke klimatické změně, která se projevuje teplotními a srážkovými výkyvy, včetně period sucha. Jde především o velkou setrvačnost zdánlivě se neprojevující žádnou nebo málo přesvědčivou reakcí. O to razantnější může být následný kolaps celého systému, např. v návaznosti na dlouhodobá sucha. Z dlouhodobého pohledu by opatření měla směřovat především k postupné revizi systémů lesnické typologie, tvorbě hospodářských souborů a s nimi souvisejících rámcových směrnic hospodaření alespoň v suchem nejvíce ohrožených lokalitách a lokalitách, které mají vysoký potenciál k zadržování vody (lokality s výrazně aktivními vodními bilancemi).
Prvořadým úkolem operativních opatření je udržet srážkovou vodu v lesních porostech. Od přístupu směřujícímu k rychlému odvedení srážkové vody, např. z lesních odvozních cest, skládek dříví a jiných manipulačních ploch, do recipientů a následně mimo lesní porosty je třeba jednoznačně přejít k přístupu zadržování a postupnému využívání veškeré vody přicházející do lesních povodí. Opatření jsou přitom poměrně jednoduchá, od opatření v porostech, kdy např. po těžbách je vhodnější klest vyrovnávat do hromad orientovaných po vrstevnici, na plochách je vhodné ponechávat v rozumné míře přirozené změny mikroreliéfu (např. vývratové jámy), po vlastní technická opatření např. zaúsťování svodných příkopů a rigolů do drénů, revitalizace vodních toků, výstavba malých vodních nádrží atp. Vliv lesa a hospodaření v lesích na vodní režim krajiny je v podmínkách ČR natolik zásadní, že hospodaření s vodou v lesích by se do budoucna mělo stát plnohodnotnou součástí lesnických činností.
Pro efektivní zadržení vody v lesích je primárním předpokladem udržení lesa a jeho inventáře v optimální kondici (tzn. v odpovídající dřevinné skladbě v odpovídajících podmínkách, se zdravou lesní půdou, zdravým lesním porostem a optimálním lesním inventářem).
Klíčovými nástroji adaptačních opatření jsou změny dřevinného složení, včetně introdukce nových druhů, zvýšení biodiverzity, snížení doby obmýtí zranitelných dřevin a využívání nepasečných hospodářských způsobů. Obecně nejdůležitějším opatřením je zvyšování adaptačního potenciálu lesů druhovou, genovou a věkovou diverzifikací porostů.
Strategickou záležitost představuje vyhodnocení hydrické a protierozní funkce lesa a jeho zakotvení do rámcového plánování. Vyplývá z toho stanovit na úrovni přírodních lesních oblastí hydrický potenciál lesní půdy včetně vlivu lesních porostů. Na to navazují těžebně-dopravní technologie, které zásadním způsobem ovlivňují hydrický režim lesa.
Všechna výše zmíněná opatření v lesích mají také zpravidla pozitivní vliv na ekologický stav vodních toků. Opatření jsou zaměřena zejména na zadržení srážkové vody v lesních porostech a zajišťují infiltrace srážkové vody do hlubších vrstev zvodní, popř. převádí povrchový odtok na odtok podpovrchový. V případě hrazení strží je vhodné přednostně využívat polopropustné hráze. Při průchodu vody zvodní dochází k procesům samočištění a do říčních systémů vtéká „vyčištěná“ podzemní voda s lepšími fyzikálně-chemickými a chemickými parametry, která podporuje rozvoj vodní bioty a nemění habitatovou strukturu vodních biotopů.
Doporučení vhodných typů opatření v ploše povodí (na zemědělské a lesní půdě) a MVN jsou přehledně znázorněna v tabulce 1.
Opatření na vodních tocích a v nivách
Přírodě blízké úpravy vodních toků (revitalizace, renaturace) a jejich niv (realizace tůní, mokřadních ploch apod.) jsou souborem dílčích opatření, které v souvislosti s hydrologickým suchem slouží zejména ke třem účelům. Prvním je akumulace vody v podzemní vodě niv, druhým je vytvoření refugií pro vodní biotu a třetím je podpora samočištění.
Tabulka 2. Vhodnost opatření na tocích a mokřadních biotopů k řešení problematiky sucha
Table 2. Suitability of watercourses measures and wetland habitats to solution of drought issues
Revitalizace jsou tak opatřeními, která i při realizaci v omezeném prostoru stávajících koryt toků vytváří vodním organismům operativní prostor pro únikovou migraci a refugia pro přežití při výskytu sucha. Přínos pro řešení problematiky sucha z pohledu vodohospodářského a ekologického se zvyšuje s komplexností provedení revitalizačních a renaturačních zásahů. V projektech řešených VÚV TGM bylo zjištěno, že vliv revitalizace na zlepšení ekologického stavu závisí i na jakosti vod. Dopad na zlepšení fyzikálně-chemických parametrů vodního prostředí se zvyšuje s délkou revitalizačních úprav. Např. při řešení projektu ProFor – Výzkum procesů samočištění drobných, silně degradovaných toků v oblasti Weinviertel a jižní Moravy: Vývoj metodiky pro trvale udržitelná opatření ke zlepšení jakosti vod v letech 2009–2011 bylo prokázáno, že pro odstranění určitého množství živin ve vodě je u malého vodního toku v zemědělsky intenzivně využívané krajině jižní Moravy s úpravou členitosti dna a svahů v rámci stávajícího regulovaného koryta potřeba mnohem kratší délka toku, než v případě regulovaného, napřímeného úseku s jednotvárnou kynetou. Podobné úpravy toků, které nezasahují příliš do majetkoprávních poměrů, mohou pomoci zlepšit situaci v míře znečištění navazujících páteřních toků, pomoci k dočištění vypouštěných čištěných odpadních vod na kratším úseku (přínos v obdobích s nízkou vodností toků). Opatření v údolních nivách, která zvýší jejich diverzitu a rozsah, zvýší i jejich potenciál zásaku vod při rozlivech. Obecně realizace všech typů mokřadních biotopů v krajině podporuje zadržení vody, výpar v místě, rozšiřuje plochy ohrožených a cenných biotopů.
Mokřady a břehové zóny podél vodních toků plní tyto hydrologické a ekosystémové služby a funkce [6]:
- zadržení vody během mokrých období a protipovodňová ochrana,
- rezervoár vody během suchých období,
- zadržení sedimentů a přidružených polutantů (jejich uložení),
- zadržení nutrientů (absorpce, denitrifikace) a polutantů na jejich cestě do říčního systému,
- zajištění přirozeného prostředí pro rybářství,
- zachování biologické diverzity.
Mokřady patří mezi nejúčinnější prvky pro obnovu krátkého vodního cyklu v krajině. Živiny a látky unášené vodou se zde využívají a usazují, neodcházejí z povodí, recyklují se. Mají vyrovnávací funkci pro průtok vody a filtrační funkci pro sedimenty a rozpuštěné nutrienty a polutanty. Pomáhají zmírňovat dopady povodní, zlepšují kvalitu vody ve vodních tocích, zmírňují dopady sucha a redukují proces eroze. Historické porozumění vzniku mokřadů a jejich dynamice je základním předpokladem pro efektivní opatření pro jejich management, ochranu a obnovu. V současnosti končí životnost některých drenáží na zemědělské půdě a taková území se navrací do zamokřeného stavu. Informace o lokalizaci těchto ploch mohou být součástí podkladů pro rozhodování o zachování spontánně vznikajících mokřadů nebo pro realizaci nových.
Obr. 4. Koryto potoka Borová před revitalizací (vlevo), revitalizované koryto v roce 2006 (vpravo)
Fig. 4. Borová stream before revitalization (on the left), revitalized riverbed in 2006 (on the right)
Klíčovými mokřadními prvky v krajině jsou prameniště a na ně navazující plochy a údolnice. Tyto mokřady by měly být chráněny, vyjmuty z obhospodařování pozemků a zahrnuty do realizací komplexních opatření (protierozních, protipovodňových, revitalizačních atd.). Mokřadní biotopy jsou součástí niv vodních toků a při plánování revitalizačních opatření by měly být jejich součástí. Při návrhu konkrétních mokřadních prvků je třeba vždy zvážit jejich následný vývoj, možnost zanášení, zarůstání a případně plánovat cílový stav prvků. Doporučení vhodných typů opatření na vodních tocích a v nivách jsou přehledně znázorněna v tabulce 2.
Hodnocení účinnosti a vhodnosti navrhovaných typů opatření
V pilotním povodí Husího potoka bylo provedeno zpracování komplexního návrhu opatření s cílem zvýšení retence vody v povodí. Základem byla volba vhodných morfologických profilů pro následnou realizaci retenčních malých vodních nádrží doplněná návrhem ochranných, organizačních a biotechnických opatření v ploše povodí. Návrhy následně prošly vyhodnocením jejich vlivu na odtok z povodí a retenci vody v krajině za pomocí hydrologického modelování srážko-odtokovým modelem v programu HEC-HMS [7].
Z výsledků (tabulka 3) vyplývá, že i aplikací organizačních a agrotechnických opatření na orné půdě, tedy tzv. nižších opatření, které lze aplikovat bez povolení vodoprávními úřady či složitějších dokumentací, lze zvýšit retenci vody v krajině o několik procent (téměř 9 % v modelovaném případě). S tzv. vyššími opatřeními (TTP, biotechnická opatření, vodní nádrže) zvýšení retence vody v povodí prudce stoupá (až 42 % v modelovaném případě).
Tabulka 3. Vliv navržených opatření na zadržení vody v povodí
Table 3. Effect of proposed measures on water retention in the catchment area
Doporučení jednotlivých typů opatření v ploše povodí (na zemědělské i lesní půdě), typů malých vodních nádrží i opatření na tocích vedoucích ke zvýšení retence vody v krajině jsou shrnuta v tabulkách 1 a 2, včetně vhodnosti jejich použití z hlediska vodohospodářského vlivu na biologické složky určující ekologický stav vodních útvarů a vlivu na fyzikální, fyzikálně-chemické a chemické parametry podporující biologické složky ekologického stavu. V přílohách P1–P7 zprávy [2] jsou podrobněji uvedeny výhody a nevýhody (klady a zápory) jednotlivých typů opatření.
Pro exaktnější hodnocení vlivu opatření na ekologický stav vodních útvarů je doporučeno zavést dlouhodobou účelovou podporu monitoringu kvality vod a bioty před a po realizaci přírodě blízkých opatření v ploše povodí a na tocích. Průzkumy by měly být komplexní a opakované v určitém časovém kroku. Za účelem snižování nejistot v hydrologickém modelování (zejména nejistoty vstupních dat) je vhodné doplňovat měřící systémy (srážkoměry, hladinoměry) i do malých povodí.
Obr. 5. Revitalizované koryto potoka Borová v roce 2016
Fig. 5. Revitalized riverbed of Borová stream in 2016
Závěr
Přírodě blízká opatření v ploše povodí i na vodních tocích jsou opatření, která spolu úzce souvisí. Je nutné si uvědomit, že tato opatření přispívají nejen ke snížení povodňového nebezpečí a snížení ztráty půdy smyvem, ale podporují i zasakování a akumulaci vody v krajině a zpomalují povrchový odtok. To jsou hlavní aspekty pro zvládání problematiky sucha – podpora infiltrace a prodloužení doby vsaku i zpomalení povrchového odtoku.
Využití jednotlivých typů opatření by mělo být hierarchicky uspořádáno s ohledem na aktuální stav posuzovaného území. Přednost je nutno dávat měkkým typům opatření s reverzibilním charakterem (opatření na zemědělské a lesní půdě, budování mokřadů, tj. zelená opatření). Budování nádrží, jejich obnova nebo případně převody vody mezi povodími (technická opatření) by měly být brány v potaz jako poslední článek komplexního systému řešení. U technických opatření je potřebné upřednostnit optimalizované využití stávajících kapacit před budováním nových staveb.
Optimálním řešením pro krajinu jako celek je komplexní přístup k řešení problematiky sucha, tzn. navrhovat kombinaci vhodně se doplňujících všech typů opatření.
Poděkování
Příspěvek vznikl v rámci úkolů řešených pro Ministerstvo životního prostředí České republiky.
