Vliv změny využití půdy na srážko-odtokové

poměry vybraného povodí

 

Přemysl BŘEZOVIČ

 

Vedoucí práce: Mgr. Aleš LÉTAL, Ph.D.

 

Cíle práce                                              

*      zjistit vliv změny využití půdy na srážko-odtokové poměry vybraného povodí. Jako vhodná metoda pro toto stanovení byla vybrána metoda tzv. scénářového modelovaní, kdy se modelují srážko-odtokové poměry při různém využití půdy v povodí.

*      modelovacím softwarem se stal HEC-HMS, který scénářové modelování umožňuje pomocí metody CN – křivek (jejichž hodnoty je velmi závislé právě na využití půdy).

Vymezení zájmového území

*      povodí řeky Všeminky (levostranný přítok Dřevnice) o rozloze zhruba 21,5 km2. Z hlediska využití půdy jde o zemědělsko-lesní povodí, kde zaujímají největší plochu lesní porosty (necelých 50 %), dále jsou pak dominantní louky a pastviny (21 %), orná půda zabírá přibližně 11 % území povodí.

Postup práce                                         

*      nutno schematizovat vybrané povodí pro potřeby srážko-odtokového modelování – pomocí využití prostředků GIS: extenze HEC-GeoHMS pro ArcView.

*      základem schematizace se stal hydrologicky korektní DMR (vytvořen pomocí Topo to Grid (v ArcGIS 9), na němž byly prováděny prostorové analýzy, na jejichž základě bylo povodí schematizováno a rozděleno na 3 sub-povodí. Pro ně byly pomocí GIS vypočteny hodnoty parametrů, potřebných k transformaci srážek na odtok (hodnota CN – křivek, počáteční ztráty IA, doby koncentrace TC a retenčního koeficientu RC).

Modelování

*      pro modelování byl vybrán scénář s aktuálním využitím půdy a scénáře, kdy byly všechny typy využití půdy (kromě nepropustných ploch) změněny na lesní porosty nebo na ornou půdu (jakožto opačné odtokové extrémy).

*      modelování bylo provedeno jednak při normálním (předchozí vláhové podmínky II – PVP II) a jednak při vysokém nasycení půdy vodou (PVP III). Jako kvantifikátory změny využití půdy na srážko-odtokové poměry byly zvoleny velikost a čas maximálního průtoku, celkový odtok, podíl přímého odtoku na celkovém odtoku a výsledný hydrogram průtoků v závěrovém profilu.

*      jako modelové období bylo použito srážkové období z první poloviny července 1997 (významné extrémní období z hydrologického hlediska).

*      při prvním modelování za normálního nasycení půdy  vodou (PVPII) bylo zjištěno, že všechny sledované veličiny dosahují největší extrémů pro scénář s ornou půdou, naopak nejnižších extrémů dosahoval scénář s lesními porosty, kdy byla většina hodnot přibližně 1,5 krát menší než u hodnot s ornou půdou. Časové rozdíly kulminací maximálních průtoků v pohybovaly od 5 do 30 minut. Rozdíl mezi hodnotami a průběhem hydrogramu scénáře s aktuálním využitím půdy a lesním porosty byl daleko menší než rozdíl mezi aktuálním využitím a ornou půdou. U scénáře s ornou půdou byl patrný zvýšený nárůst průtoku hned po prvním dešti, kdežto u ostatních dvou měl ve stejnou dobu průtok vyrovnaný průběh.

Hydrogram průtoků v závěrovém profilu povodí Všeminky pro PVP II

(pozn.: světle modře – průtoky pro scénář s ornou půdou, červeně – aktuální využití půdy, tmavě modře – lesní porosty)

 

 

   Tab.: Sumární tabulka odtoků v povodí Všeminky při PVP II

Scénář

Prvek

Tkulm

[7. 7. 1997]

Qmax

[m3/s]

Qcelk

[103 m3]

Přímý odtok

[%]

Základní

odtok

[%]

aktuální využití půdy

závěrový profil

00:45

10,53

2 444

soutok JR30

00:10

4,11

977

R10W10

00:15

1,62

385

77,1

22,9

R20W20

00:10

2,49

591

78,5

21,5

R30W30

00:45

6,43

1 467

84,9

15,1

lesní porosty

závěrový profil

00:50

9,90

2 309

soutok JR30

00:10

3,95

940

R10W10

00:15

1,61

383

77,0

23,0

R20W20

00:10

2,34

557

78,0

22,0

R30W30

00:55

5,95

1 368

84,6

15,4

orná půda

závěrový profil

00:15

14,63

3 493

soutok JR30

00:00

5,63

1 405

R10W10

00:00

2,47

611

79,6

20,4

R20W20

00:00

3,16

794

80,0

20,0

R30W30

00:10

9,00

2 087

86,8

13,2

   (pozn.: Tkulm – čas kulminace,  Qmax – maximální průtok, Qcelk – celkový odtok)

 

*      u druhého modelování při vyšším nasycení půdy (PVP III) vodou bylo z průběhu hydrogramů zjištěno, že průběh průtoků všech scénářů je podobný a rozdíly mezi hodnotami maximálních i celkových průtoku malé. Při zvýšené nasycenosti půdy vodou se nepatrně zvýšil, ale především značně vyrovnal podíl přímého odtoku mezi všemi typy scénářů.

 

Odkazy

*      HEC (The Hydrologic Engineering Center)

*      Hydromeliorace

*      celá práce ke stažení (pdf – 700 kB)

*      kontakt: pbrezovic@seznam.cz