212 4. verze) - AUC.czÚvod Voda v krajině 3 Pokorný, Dvořáková Hamerský potok o. s. Úvod Publikace, která se Vám dostává do rukou, je určena jako doplňkový materiál

Obsah Voda v krajině

1

Pokorný, Dvořáková Hamerský potok o. s.

Obsah Obsah ....................................................................................................................................................... 1

Úvod ......................................................................................................................................................... 3

Prameniště ............................................................................................................................................... 5

Prameny ............................................................................................................................................... 5

Podzemní (podpovrchová) voda .......................................................................................................... 6

Pitná voda ................................................................................................................................................ 7

Pitná voda ............................................................................................................................................ 7

Dusičnany ......................................................................................................................................... 8

Chlor ................................................................................................................................................. 8

Vody rekreační ..................................................................................................................................... 9

Na závěr ............................................................................................................................................... 9

Voda jako zdroj energie ......................................................................................................................... 11

Vodní energie ..................................................................................................................................... 11

Výhody vodních elektráren ................................................................................................................ 11

Nevýhody vodních elektráren ............................................................................................................ 12

Typy malých vodních elektráren ........................................................................................................ 12

Vegetace jako klimatizační zařízení ....................................................................................................... 13

Osud sluneční energie ....................................................................................................................... 13

Rostliny a klima .................................................................................................................................. 14

Význam vody v krajině ........................................................................................................................... 15

Mokřady ............................................................................................................................................. 15

Zadržování vody mokřady .................................................................................................................. 15

Vodní cyklus v krajině ........................................................................................................................ 16

Voda jako krajinotvorný prvek ............................................................................................................... 17

Rybníky............................................................................................................................................... 17

Řeky ................................................................................................................................................... 17

Obsah Voda v krajině

2


Niva .................................................................................................................................................... 18

Závěr ...................................................................................................................................................... 19

Příklady k výpočtu .................................................................................................................................. 21

Doporučená literatura ........................................................................................................................... 22

Úvod Voda v krajině

3


Úvod

Publikace, která se Vám dostává do rukou, je určena jako doplňkový materiál ke

stejnojmennému programu pro studenty středních škol „Voda v krajině“.

Předpokládáme, že by měla navazovat na studenty absolvovaný program v terénu a obohatit

jej o podrobnější informace.

Naším záměrem bylo zpracovat jednotlivá témata vycházky. Každé z témat je umístěno na

samostatném listu a uvedeno otázkami, na které lze najít odpovědi v dalším textu, případně by měly

vést k hlubšímu zamyšlení. Na závěr jsme přidali pár početních příkladů postavených na reálných

základech.

Je pouze na úvaze pedagogů, jak chtějí s tímto materiálem naložit. Předkládanou publikaci lze

studovat individuálně nebo ji využít pro přípravu referátů studenty, jednotlivé kapitoly mohou být

námětem pro další práci v hodině. Z důvodu snadné manipulace a umožnění jednoduchého

kopírování pro potřeby školy (využití jako pracovní listy) je volena forma nesešitých listů.

Těšíme se na další společná setkávání v přírodě.

Autoři

Úvod Voda v krajině

4


Prameniště Voda v krajině

5


Prameniště • Popište příklad prameniště?

• Odkud se bere voda v prameništi?

• Jaký je rozdíl mezi vodou povrchovou a artézskou?

• Myslíte, že jsou zdroje pitné vody neomezené? Kdy je voda obnovitelným a kdy

vyčerpatelným zdrojem.

Veškerou vodu na zemi, s výjimkou té, která je vázána v chemických sloučeninách, nazýváme

hydrosférou.

Hydrosféru můžeme zhruba rozdělit na vodu atmosférickou, která je v ovzduší, vodu

povrchovou, obsaženou v povrchových tocích, jezerech, přehradních nádržích, rybnících, oceánech,

sněhu a ledovcích a vodu podzemní, která vyplňuje pukliny, skuliny a dutiny v horninách a póry

v půdě.

Prameny Pramen je místo, kudy se podzemní voda dostává na zemský povrch. Prameny jsou různě

vydatné, tj. voda z nich vytéká v různých objemech za jednotku času. Nachází-li se víc pramenů poblíž

sebe, hovoříme o prameništi.

V místě prameniště vzniká vodní tok. Připojením dalších vodních toků se postupně vytváří

vodní síť. Celá oblast, z níž se prostřednictvím drobných vodních toků napájí hlavní vodní tok, se

nazývá povodí tohoto toku.

Stav krajiny, způsob hospodaření v celé oblasti povodí a nakládání s povrchovými toky se

odráží v kvalitě vody hlavního toku.

Na prameny lze nahlížet z mnoha hledisek. Podle toho, zda prameny vyvěrají trvale, jsou

prameny trvalé, občasné a periodické. Podle teploty vody mohou být studené (do 20 °C) nebo teplé

(vlažné, termální a vřídla).

Pokud pramen vyvěrá v nejnižším bodu vodního sloupce (tj. volně vytéká například ve svahu

mezi sutí), mluvíme o pramenu sestupném. Prameny, z nichž se voda dostává na povrch díky vyššímu

tlaku přitékající vody, a tudíž vyvěrají nad úrovní vodního sloupce, se nazývají výstupné. Přetékavé

(přelivné) prameny se objevují ve chvíli, kdy rezervoár podzemní vody přesáhne svou kapacitu a

přetéká.

Prameny se také často vyskytují na dně vodního toku, jezera moře či rybníku. Potom mluvíme

o utajeném prameni.

Podzemní voda se může na povrch dostávat mimo prameniště také prosakováním

(vzlínáním).

Prameniště Voda v krajině

6


Podzemní (podpovrchová) voda Jakmile vodu nemůžeme vidět, protože je skryta pod povrchem, jedná se o vodu podzemní.

Podzemní voda tvoří asi 20 % světových zásob pitné vody. Podzemní voda je součástí vodního cyklu.

Nejčastějším zdrojem podzemní vody jsou srážky a povrchová voda z toků, jezer, rybníků,

která se vsakuje do země (vadózní voda). K tomu, aby se voda vsakovala a zůstávala v krajině, je

zapotřebí mnoha podmínek. Nejlépe vsakuje vodu paradoxně půda zamokřená s vegetací. *

Odvodněnou krajinu s narovnanými a zatrubněnými toky naopak srážková voda opouští velmi rychle,

aniž by doplnila chybějící zásoby podzemní vody. Zároveň přitom krajinu zbavuje cenných živin, které

v nižších částech povodí fungují jako organické znečištění – dochází k vodní erozi.

*Jako jednoduchý důkaz nám může sloužit pozorování, kdy zaléváme květiny. Do květináče s vyschlou zeminou se bude

voda vsakovat delší dobu než do květináče se zeminou provlhčenou. Rovněž vylitá voda na podlaze půjde snáze vytřít

s vlhkým hadrem než s přesušeným.

Malá část podzemní vody se může doplňovat i z nitra Země (voda magmatická nebo též

juvenilní), což se děje hlavně ve vulkanických oblastech.

Pod zemským povrchem se voda nachází vázaná mezi částicemi půdy a v puklinách a

průlinách hornin o průměru 0.003 až 0,5 mm jako kapilární voda. Je to voda jednak ze vsakujících se

srážek a jednak vzlínající z větší hloubky.

Pak je voda samozřejmě i puklinách a skulinách větších rozměrů. Tu nazýváme voda

průlinová (mezi zrny hornin) a voda puklinová.

Jakmile začne pod povrchem voda tvořit souvislý celek, vzniká tzv. zvodeň (zvodnělá vrstva).

Horní povrch zvodně označujeme jako hladinu podzemní vody.

Podzemní voda s volnou hladinou** (zvodeň freatická) se nachází v relativně malé hloubce a

je snadno dosažitelná studnami. Zásoby této vody jsou doplňovány ze srážek.

Podzemní voda s napjatou hladinou** se nazývá také někdy artézská podle hrabství Artois

ve Francii, kde byla prvně popsána. Název fosilní zvodeň nejlépe vystihuje její historii. Tato voda je

v zemi celé věky uzavřena ze shora horninou jako nepropustným stropem. Její zásoby je možné

vyčerpat, protože její obnova probíhá velice pomalu – dala by se najít analogie mezi ní a fosilními

palivy. Užívat by se proto měla velmi uvážlivě.

** Pojem napjatá nebo volná hladina označuje, zda po navrtání voda z podzemí vytéká pouze vlivem gravitace (volná

hladina) nebo vystřikuje vlivem zvýšeného tlaku (napjatá hladina).

Pitná voda Voda v krajině

7


Pitná voda • Znáte zdroje pitné vody ve vašem městě dnes a v minulosti?

• Jaký je původ znečištění zdrojů pitné vody, co ho tvoří?

• S jakými problémy se potýkají rekreační nádrže?

• Užíváte pitnou vodu tam, kde to není potřeba?

Zdrojem znečištění vody je zemědělství, průmysl a odpadní vody z běžné kanalizace.

Pitná voda V současné době je v České republice napojeno na veřejný vodovod více než 90 % obyvatel

(v roce 2007 to bylo 92%). Voda z veřejných vodovodů podléhá přísné kontrole kvality z důvodu

ochrany veřejného zdraví.

Voda přivedená až do domácnosti začala být běžná až v 50. a 60. létech minulého století.

I před tím se stavěly domy s vodovodem na chodbě, často přiváděly pouze vodu užitkovou a pro

pitnou se chodilo do studně nebo ke zvláštnímu hydrantu. Jako zdroj pitné vody v minulosti sloužily

hlavně studny, vodovod lidé neměli. Užitkovou brali z řek, rybníků, sbírala se také voda dešťová. Pro

přiblížení se k vodě lidé využívali místní vodovody a kašny.

Jako zdroj vody na vaření sloužily dříve i různé rybníky, u Jindřichova Hradce konkrétně

rybniční soustava nazvaná trefně „Polívky“. Tento název odráží skutečnost, že Polívky napájely od

16. století do 50. let minulého století svou vodou městské kašny, ze kterých se odebírala voda na

vaření*.

* Dnes nikoho ani nenapadne uvařit si z úživné vody současných Polívek oběd. Hladina bývá koncem léta hustě pokryta

vodním květem. Důvodem této skutečnosti je změna hospodaření v krajině. Současné Polívky jsou totiž obklopeny

odvodněnými poli. Dříve byly v okolí rybníčků a jejich přítoků mokřady. Tyto mokřady fungují stejným způsobem jako

dnešní kořenové čističky, očišťují protékající vodu od živin, které se v mokřadech hromadí. Vysušením mokřin dochází

k rozkladu organických látek v půdě, uvolňování živin a jejich rychlému odplavování vodou dál do povodí.

Na kvalitu pitné vody jsou kladeny hygienické požadavky týkajícími se mikrobiologické,

fyzikální, chemické a biologické nezávadnosti. Voda je rovněž hodnocena z hlediska bravy, chuti a

zápachu. Jakost vody může být ohrožena kdekoli na své cestě od zdroje ke spotřebiteli.

Kontaminace pitné vody bakteriemi, viry, prvoky a jinými organismy vede ke vzniku epidemií,

zvláště se jedná o průjmová onemocnění, tyfus, žloutenku typu A, úplavici. Zdrojem bývá kanalizace a

splachy z polí hnojených statkovými hnojivy. Proto se okolo zdrojů pitné vody vytváří ochranná

pásma.

Chemicky může být voda znečištěna jak látkami přirozeně se vyskytujícími v podloží, tak

látkami cizorodými. Ve vodě se sleduje obsah železa, manganu, hliníku, síranů, amonných iontů,

chloridů i volného chloru, chloroformu. Dále může být voda kontaminována těžkými kovy, např.

olovem, arzénem, rtutí.

Toxické látky obsažené v pitné vodě obvykle nebývají přítomny v tak vysokých koncentracích,

aby byly schopny vyvolat akutní otravu. Dlouhodobá expozice těmto látkám však může mít vážné

zdravotní následky také v důsledku kumulace v organismu. Jedná se nejčastěji o pesticidy (hubení


8


plevelu, hmyzu, moření obilí), jež obsahují rtuť a další těžké kovy, polychlorované bifenyly,

organofosfáty. Tyto sloučeniny se do vody dostanou buď z kanalizace, prosakováním ze skládek nebo

splachem deštěm z polí. K akutním otravám může ovšem dojít, když se do vodního zdroje dostanou

toxické látky havárií nebo z nedbalosti.

Léky bývají problémem ve velkých přehradách, zdrojem jsou jednak exkrementy léčených

pacientů, jednak nevhodně zlikvidované léky. Antibiotika vyvolávají rezistenci patogenních

mikroorganismů, hormony působí na endokrinní systém vodních živočichů, cytostatika jsou toxická.

Z ropných produktů jsou nebezpečné ty s řetězcem nad 40 uhlíků, jedná se o oleje včetně

nafty. Ovlivňují chuť, jsou toxické, zvláště pro játra.

Radioaktivní znečištění vody způsobují přírodní i umělé radioizotopy, sleduje se zejména

obsah radonu, což je radioaktivní plyn uvolňovaný z radia.

V pitné vodě je vhodné sledovat také obsah iontů. Vyšší obsah Ca2+, K+, Mg2+ iontů je

pozitivní, nízký by měl být obsah Na+ iontů, dusičnanů, dusitanů. Obsah biogenního vápníku ve vodě

je celosvětově nedostatečný. U aniontů je prospěšné menší zastoupení chloridů a síranů. Přiměřená

alkalita (kyselinová neutralizační kapacita) závisí na podílu uhličitanů a hydrogenuhličitanů.

Dusičnany

Dusičnany vznikají při oxidaci půdy, zdrojem nemusí být pouze hnojení. V zavlažené půdě je

dusík vázaný v amonné formě na organické látky, při odvodnění se oxiduje na dusičnany.

Do podzemních vod se dostávají především průsakem z odvodněných a přehnojených polí, do

povrchových vod se dostávají z výpustí přečištěných odpadních vod a splachy z polí.

Dusičnany jsou vodními a půdními mikroorganismy nebo přímo v trávicím traktu redukovány

na dusitany. Pro kojence do 3 měsíců a některé rizikové skupiny lidí jsou nebezpečné již v nižších

koncentracích. V přítomnosti dusitanů je dvojmocné železo obsažené v hemoglobinu červených

krvinek oxidováno na trojmocné a tím ztrácí schopnost přenosu kyslíku. Reakcí dusitanů v žaludku

s některými součástmi potravy a s léky mohou vznikat rakovinotvorné nitrosaminy.

Chlor

Pitná voda se z důvodu vysokého rizika mikrobiální kontaminace v konečné fázi úpravy musí

nějakým způsobem desinfikovat, nejčastěji plynným chlorem. Problém je v obtížném dávkování a

jeho unikání z vody, proto nejvyšší obsah chloru bývá ve vodě na začátku potrubí.

V důsledku chlorování vody vznikají některé nežádoucí vedlejší produkty. V našich

podmínkách se nejčastěji jedná o chloroform, který se do těla dostává pitím vody, vdechováním par a

vstřebáváním kůží. Jedná se o látku podezřelou z rakovinotvorného účinku.


9


Vody rekreační Také voda ke koupání, zavlažování a jinému nepotravinářskému účelu se může stát zdrojem

zdravotních rizik, například článkem v přenosu chorob. Největší pozornost se věnuje vodám

využívaným k rekreaci – koupající se dostává do přímého kontaktu s ní. Nicméně riziko ohrožení

chemickými látkami je s výjimkou havárií v tomto případě malé.

Zdroje kontaminace jsou stejné jako u vod pitných, zdrojem infekčního znečištění může být i

samotný koupající se člověk – většinou se takto přenáší žaludeční a střevní infekce, onemocnění uší,

nosu, hrtanu a kůže. V našich podmínkách bývá popisována i epidemie kožního onemocnění

(naposledy 2009 na Českolipsku), kdy larvální stadia ptačích motolic pronikají do kůže a působí až

puchýře.

Největším problémem je masový rozvoj sinic ve vodních nádržích způsobený nadbytkem živin

ve vodě, zvláště fosforu. Kromě estetického znehodnocení vody produkují sinice toxiny, které vedou

k okamžitým kožním a zažívacím potížím i chronickému orgánovému poškození.

Na závěr Kvalita vody ve zdrojích a v síti je sledována a je většinou velmi dobrá, protože si lidé jsou

vědomi ceny vody i nebezpečí, které kontaminace vody přináší.

Povrchové vody mají vysokou ale nikoli nekonečnou schopnost tzv. samočištění. Například:

řasy produkují kyslík, drobní živočichové (zooplankton) filtrují vodu a odstraňují i drobné organické

látky. Přirozeně oživená a okysličená voda má nesrovnatelně vyšší schopnost samočištění nežli voda

bazénu*.

* New York prodal část lesů v povodí, odkud bral vodu. Na prodaných pozemcích se začalo stavět a kvalita vody se

následně zhoršila. Protože výstavba úpravny vody a její následující provoz by byl několikrát dražší, město vykoupilo

pozemky za vyšší cenu zpět. Po opětovném zalesnění se kvalita vody opět zlepšila.


10


Voda jako zdroj energie Voda v krajině

11


Voda jako zdroj energie • V čem vidíte přínos malých vodních elektráren?

• Jaké problémy malé vodní elektrárny přináší?

Vodní energie Vodní energie je spojena s vodním cyklem a je tedy těsně spojená s energií sluneční. Díky

energii slunce se voda vypařuje, ve vyšších vrstvách se vodní pára sráží a padá zpět ve formě srážek.

Srážky jsou zdrojem vody pro prameny a sytí vodou celé povodí.

Základním principem všech vodních elektráren je přeměna gravitační energie vody na energii

mechanickou (roztočení turbíny), která se dále převádí na generátor a vzniká energie elektrická.

Většina z těchto elektráren pracuje hlavně v době zvýšené denní spotřeby.

Vodní energie je jeden z nejdéle využívaných zdrojů energie. Již ve středověku tvořila vodní

kola důležitý zdroj mechanické energie při pohonu mlýnů, pil a později i manufaktur.

Hydroenergetika získala na významu hlavně na přelomu 19. a 20. století. Na jedné straně

rostla cena uhlí a zároveň se objevily první účinné vodní turbíny. Mlýny určené původně k mletí

mouky zastarávaly, stavěly se nové, velkokapacitní a zároveň se dovážela levnější mouka ze zahraničí.

Bývalé mlýny se proto postupně začaly přestavovat na malé vodní elektrárny.

Rozmach energetiky je spojen s budováním rozvodných sítí a přenosem energie na velké

vzdálenosti. Zatímco v předválečném období se mohly využívat pouze místní zdroje, mezi válkami

docházelo k zásobování větších oblastí z jednoho zdroje. Poválečné období přineslo možnost přenosu

elektrické energie na velké vzdálenosti, takže získala na významu stavba větších vodních děl na úkor

malých vodních elektráren, jejichž počet prudce klesal. Uznání soustavné elektrizace zákonem jako

veřejný zájem tomuto rozvoji jistě napomohl, a to často prostřednictvím nepopulárních opatření

(automatické vyvlastnění pozemků pro elektrické vedení, monopolní dodávky energie).

Výhody vodních elektráren Malé vodní elektrárny řadíme k obnovitelným zdrojům energie příliš neznečišťujícím své

okolí. Pro svůj provoz navíc vyžadují pouze minimální obsluhu a údržbu.

Na rozdíl od energie slunečné a větrné jsou schopny okamžitého startu a dodání energie

v době energetické špičky.

Elektrárny s přehradní hrází mohou zabránit menším povodním, velkým nejsou schopny

zabránit. Přehradní nádrže mohou mít ale i jiné využití – jako zdroj pitné či užitkové vody, mohou se

využívat k rekreaci, rybolovu.

Voda jako zdroj energie Voda v krajině

12


Nevýhody vodních elektráren Nevýhodou vodních elektráren je jejich vysoká pořizovací cena a čas potřebný k výstavbě.

U větších děl je potřeba zatopit větší území, což má přímý dopad na krajinu. Všeobecně se dá říct, že

u velkých vodních děl (v našich podmínkách nad 10 MW instalovaného výkonu) již převažují negativní

ekologické dopady nad přínosem.

Vodní elektrárny vyžadují stabilní průtok a zachování alespoň minimálního průtoku, což může

být problém v době sucha. Současný trend celkového vysušování krajiny samozřejmě přináší také

menší průtoky ve vodních tocích. V létě tak často ubývá celoroční výkon vodní elektrárny. Navíc není

možné spotřebovat veškerou kapacitu řečiště pouze pro pohon elektrárny, část průtoku je vždy třeba

ponechat rybám a dalším vodním organismům.

Vodní elektrárny tvoří na toku překážku pro lodní provoz, což lze řešit soustavou zdymadel a

plavebních komor. Stejný problém jako lodě mají tažné ryby (pstruh, losos), pro něž je nutné budovat

tzv. rybí přechody neboli rybochody. Jeden je například možno spatřit v Jindřišském údolí na

Hamerském potoce – kousek nad obcí Jindřiš. Proti nasátí vodních živočichů do turbín je navíc třeba

přítok do elektrárny opatřit spolehlivými zábranami.

Turbíny vodních elektráren provzdušňují (okysličují) pomalu tekoucí vody a tím zlepšují jejich

kvalitu. Na druhé straně mohou působit nepříznivě na vodní organismy odběrem vody z původního

koryta.

Typy malých vodních elektráren Malé vodní elektrárny jsou takové, jejichž maximální instalovaný výkon nepřesahuje 10 MW.

Domácí malé vodní elektrárny obvykle nemívají větší výkon než 35 kW. Dnešní malé vodní elektrárny

se staví především v místech bývalých mlýnů a jezů.

Malé vodní elektrárny mají různé uspořádání. Buď využívají pouze přirozený průtok, pak jim

říkáme průtočné, nebo využívají přehrazení vodního toku (může být i přirozené), což jsou elektrárny

akumulační. U akumulačních elektráren lze řídit odběr dle aktuální potřeby energie. Některé mohou

fungovat i jako přečerpávací. To znamená, že je-li v síti nadbytek energie, využívá se tato

k přečerpání vody do horní nádrže. Při nedostatku energie naopak voda z horní nádrže teče do dolní

a tím vyrábí elektrický proud v době jeho zvýšené potřeby.

Je několik dalších způsobů členění vodních elektráren, jako hledisko se používá také například

výška vodního spádu, typ turbíny, způsob zapojení generátoru, náročnost na obsluhu.

Vegetace jako klimatizační zařízení Voda v krajině

13


Vegetace jako klimatizační zařízení • Liší se nějak teplota povrchu vozovky, písku, louky a pole ve slunečném letním dni? Proč?

• Jaký osud má sluneční energie po dopadu na zem?

• Proč je možné rostlinu přirovnat k destilačnímu přístroji?

Osud sluneční energie Na 1 m2 vnější hranice atmosféry přichází přibližně 1400 W sluneční energie. Při průchodu

atmosférou se část sluneční energie rozptyluje a absorbuje zejména na ohřev vodní páry. Za jasného

dne přichází na 1 m2 zemského povrchu až 1000 W (to je energie srovnatelná s výkonem menšího

vařiče). Tato energie má různý osud v závislosti na povrchu, na který dopadne. Každý si dokáže

představit rozdíl mezi rozpálenou vozovkou, horkým chodníkem či pískem, teplou půdou pole a

chladným trávníkem – ačkoli všechny tyto povrchy nalezneme poblíž sebe.

Část dopadající energie se spotřebuje na ohřev půdy, vozovky a podobně. Část se odrazí zpět

do atmosféry. Část se spotřebuje na výpar vody a část se uvolní ve formě tepla. Pouze velmi malá

část z celkového slunečního záření (asi 1 %) se využije na fotosyntézu.

Je samozřejmé, že v případě ploch úplně zbavených vegetace a ještě navíc pokrytých

asfaltem či dlažbou zcela odpadá možnost využít energii slunečního záření na odpar vody. Takové

plochy se pouze rozpálí a ohřívá se od nich vzduch, část energie se vyzáří jako dlouhovlnné záření…

Fungují proto jako spolehlivé vytápění právě v nejparnějších letních dnech. To je důvod, proč je v létě

ve městech vždy větší horko a je obtížné zde vydržet. Určité řešení přináší kombinace zástavby

s bohatou městskou zelení, trávníky, parky, stromy na parkovištích.

Pokud sluneční energie dopadá na místa nasycená vodou, spotřebovává se na výpar. K tomu,

aby se voda přeměnila na vodní páru, je totiž potřeba dodat tzv. skupenské teplo, které se získá právě

ze slunečního záření (nespotřebuje se proto na ohřev okolí). Vodní pára se rozptyluje. Pokud dorazí

na chladnější místo nebo pokud se večer ochladí, dochází k opětovné přeměně páry na vodu a tím se

uvolní i vázané skupenské teplo – okolí se ohřívá. Tím se zmírňuje rozdíl mezi teplotami ve dne a

v noci.

Vegetace jako klimatizační zařízení Voda v krajině

14


Rostliny a klima Voda se z porostů vypařuje jednak přímo z povrchu půdy (evaporace), jednak přes rostliny

(transpirace). Obojí probíhá současně a tento proces se potom nazývá evapotranspirací. Ta je

ovlivněna jak množstvím dopadající sluneční energie a obsahem vodní páry ve vzduchu, tak

zásobením půdy vodou.

Vysokou schopnost transpirace mají mokřadní rostliny, menší listnaté stromy, ještě menší

stromy jehličnaté, velmi nízkou sukulenty. Schopnost transpirace však výrazně závisí na zásobení

půdy vodou.

Rostliny evapotranspirací ovlivňují místní klima způsobem, jak bylo popsáno výše. Výsledkem

není jenom vyrovnávání rozdílu v teplotách v čase i prostoru, ale následně také rozdílu

v atmosférickém tlaku a potažmo v proudění vzduchu.

Vysoké teploty nad suchým územím naopak vedou k velkým tepelným rozdílům v krajině,

které mají za následek zvyšováni rychlosti vzdušného proudění, intenzivní srážky – počasí získává

subtropický ráz.

To s sebou přináší změnu charakteru srážek na přívalové deště. Vznikající záplavy ovšem není

schopna zadržet odvodněná, vegetace zbavená krajina s regulovanými toky. Voda rychle odtéká a

zaplavuje místa níže položená. Odvodňováním velkých ploch a snižováním množství zeleně se

zbavujeme nejúčinnějšího (a také nejlevnějšího) klimatického zařízení bez ohledu na obsah emisí CO2

v ovzduší!

Význam vody v krajině Voda v krajině

15


Význam vody v krajině • Co víte o mokřadech?

• Jaký je rozdíl mezi krátkým a dlouhým vodním cyklem?

• Jaký má krátký vodní cyklus význam pro mikroklima?

• Uveďte příklady desertifikace v naší krajině?

Mokřady Mokřad je sezónně nebo trvale mělce zatopená nebo podmáčená plocha, kde se vytváří

podmínky k rozvoji rostlin přizpůsobených k životu ve vodě (jedna z mnoha definic). Mokřady

dokážou osidlovat pouze rostliny snášející dlouhodobé zaplavení kořenů, tedy nedostatek kyslíku

v půdě. Rozlišujeme mokřadní rostliny s ponořenými listy (šídlatka, vodní mor), s listy plovoucími

(leknín, stulík) a s listy vzpřímenými (rákos, orobinec, ostřice).

K mokřadům na našem území náleží pobřeží rybníků (litorály), nivy, prameniště, zaplavované

louky, lužní lesy, rašeliniště a podmáčené smrčiny. V širším slova smyslu patří k mokřadům podle

některých definic i rybníky, pískovny a podobně.

Mokřady mají v krajině nezastupitelnou úlohu – zadržují vodu, slouží jako významný

klimatizační prvek, váží oxid uhličitý do půdy, zadržují živiny a tím příznivě ovlivňují kvalitu vody

v povodí, mohou mít hospodářské využití díky produkci biomasy a ryb, jsou útočištěm pro mnoho

ohrožených rostlinných i živočišných druhů, dají se využít k rekreaci.

Problematickými se stávají jako líhně obtížného hmyzu (například komárů), nelze je využít pro

pěstování většiny kulturních plodin.

Zadržování vody mokřady Mokřady dokážou v krajině zadržet vodu několika způsoby – jednak nad povrchem půdy,

jednak v půdě a také v rostlinách.

Nad povrchem půdy mokřady, konkrétně říční a potoční nivy zadržují vodu při zvýšeném

průtoku – povodni. O tom bude pojednáno dále v samostatné kapitole o nivě.

V zaplavené půdě jsou živiny, které se při nedostatku kyslíku hromadí společně s organickými

látkami, jejichž akumulace převládá nad rozkladem. Právě organické látky zvyšují schopnost vázat

vodu, na rozdíl od látek anorganických. Skrz odvodněné půdy voda buď rychle proteče, nebo po nich

steče, jsou-li utužené.

Navíc půda trvale zatopená vodou uvolňuje mnohem méně rozpuštěných živin (fosfor, dusík,

látky organické i anorganické) nežli půdy střídavě zaplavované a vysoušené. Organické látky v půdě

nasycené vodou se rozkládají jen velmi pomalu a jsou dlouhodobě zadržovány.

Značnou část vody zadržují také mokřadní rostliny, které ji navíc uvádí do oběhu a tím fungují

jako účinné klimatizační zařízení.

Vytváření nových mokřadů může být vhodný způsob pro obnovu krajiny například po těžbě

uhlí, je to cesta jak rychleji vytvořit půdu bohatou na organické látky. Zároveň se tím vrátí voda do

krajiny poškozené těžbou a příznivě se ovlivní místní mikroklima.

Význam vody v krajině Voda v krajině

16


Vodní cyklus v krajině Povrchová i podzemní voda v důsledku působení sluneční energie a zemské gravitace

neustále mění své skupenství a putuje nad zemským povrchem na kratší i dlouhé vzdálenosti.

Všeobecně je velmi dobře znám princip tzv. velkého (dlouhého) vodního cyklu, při kterém

voda odtéká z pevniny potoky, řekami a podzemním odtokem pramenů do moře a oceánů. Nad

velkou plochou oceánské a mořské hladiny dochází k mohutnému výparu. Proudění vzduchu zanese

tuto vodu zpět nad pevninu vzdálenou stovky kilometrů, kam dopadá ve formě dešťových a

sněhových srážek. Tato voda se může hromadit ve vodních nádržích, vsakovat do podzemních vod a

stávat se součástí malého vodního cyklu.

Malý (krátký) vodní cyklus má význam pro místní klima a probíhá na menším území nad

pevninou i nad oceány. Voda, která se přes den odpaří, se opět v noci sráží ve formě mlhy a rosy

nebo jako místní déšť. Tento cyklus má velký význam, ačkoli je málo doceňován jeho klimatotvorný

efekt. Využitím znalostí o malém vodním cyklu je možné udržet vodu v krajině, a tím zajistit úrodnost

krajiny a optimální mikroklima.

Za optimální se považuje, aby voda cestou z pevniny do moře několikrát absolvovala malý

vodní cyklus. Snižováním frekvence těchto koloběhů vody v krajině dochází k vysychání krajiny,

stupňují se hospodářské problémy a vzniká poušť. Tehdy voda krajinou pouze rychle protéká bez

dalšího využití, rovněž klesají zásoby podzemní vody.

Voda jako krajinotvorný prvek Voda v krajině

17


Voda jako krajinotvorný prvek • Kdy, proč a jak vznikaly rybníky?

• Co je zdrojem vody ve vodních tocích?

• Jak vypadá přirozené koryto?

• Jak řeky mění krajinu a jak člověk mění řeky?

• Co vše víte o nivě?

Rybníky Jistě bude pro mnohé překvapením, že rybník Vajgar v Jindřichově Hradci vznikl již asi v 10. století

přehrazením úzké soutěsky. Ve středověku a raném novověku plnil Vajgar funkci obrannou – byl

důležitou součástí opevnění hradu a města, funkci hospodářskou – sloužil jako zdroj ryb, jež byly

důležitým postním jídlem, poháněl mlýny a pilu, sloužil k praní látek, k ledování, jako zdroj užitkové

vody, ale též jako stoka. Od 19. stol. se přidala funkce společenská, sportovní a rekreační.

Je velmi pravděpodobné, že většina rybníků v povodí Hamerského potoka je středověkého

původu. Již od 14. století tvořily rybníky na Jindřichohradecku významnou složku panského

hospodářství. V jeho okolí se nalézá řada vesnic zakládaných od 13. století pány z Hradce a jejich

dvořany.

Mezi nejstarší umělé vodní nádrže na Jindřichohradecku patří Ratmírovský rybník. V písemných

pramenech je výslovně uveden poprvé k roku 1501. Spolu s rybníky Mutyněvským, Hejtmanem,

Komorníkem, Krvavým a Vajgarem byl po svém zdokonalení (zvýšení hráze) kolem poloviny 16. století

zapojen do důmyslné rybniční soustavy, zbudované hejtmanem hradeckého panství Jakubem

Šťastným (Pušperským) z Pleší (+1562), jehož dílo v oboru rybníkářství je srovnatelné se slavnými

rožmberskými odborníky Štěpánkem Netolickým a Jakubem Krčínem z Jelčan. Soustava v této podobě

přetrvává a je využívána až dodnes.

Řeky V průběhu 19. a 20. století se lidé snažili toky napřímit a jejich koryta prohloubit – tzv.

regulace. Důvodem byla snaha o získání úrodné půdy niv, zabránění zaplavování a ničení polních

plodin a zároveň měly řeky ustoupit nové zástavbě.

Voda jako krajinotvorný prvek Voda v krajině

18


Narovnáním koryta se zvýšil spád, snížilo tření a turbulence a tím se urychlil průtok vody.

Napřímeným a zahloubeným korytem voda z krajiny rychle odtéká.

Při vydatných deštích se do vodního toku splavuje i ornice (eroze), je odnášena vodou rychle

dál a zanáší vodní nádrže. V dolním toku se navíc zvyšuje množství živin (tzv. eutrofizace vody), což

vede mj. také ke vzniku „vodního květu“. Velké množství vody v povodňové vlně může zaplavit lidská

sídla a působit škody.

Naopak přirozené říční (potoční) koryto je mělké, má menší spád, je delší, má drsnější dno a

nepravidelný tvar. V takovém korytě voda proudí pomalu, s turbulencemi a snadno se z něho rozlévá

do okolní krajiny.

Rozliv vody do šířky umožňuje tzv. niva, přirozená záplavová oblast (viz. dále).

Tvar toku protékajícího krajinou se vlivem vodní eroze neustále mění, vytváří se nové

meandry, staré zanikají, na jejich místech vznikají slepá ramena a tůně, která mají význam jako

útočiště vodních organismů.

Niva Niva je záplavové území, kam se může vodní tok přirozeně

rozlévat při zvýšeném průtoku.

Hlavní funkce nivy je možno shrnout do následujících bodů:

• zadržování vody - prevence povodní

• zadržení uhlíku v půdě - snížení obsahu skleníkových plynů

• biodiverzita - prostředí vhodné pro mnoho rostlin a živočichů

• vhodná i pro růst hospodářsky hodnotných dřevin - dub, jasan

• zadržení živin - nesplaví se dál, méně vodního květu

• lze využít k produkci biomasy - krmivo, zdroj energie

• odpar vody - vliv na místní klima

V nivních půdách je nedostatek kyslíku, proto rozklad

organických látek probíhá pomalu. Organické látky (zbytky kořenů,

rostlin, bakterie, houby) se v těchto půdách hromadí - vytváří se

úrodné, tmavé půdy bohaté na humus. Obdobným způsobem probíhá rašelinní.

Vegetace v této části toku je přizpůsobená občasnému zaplavování povrchu půdy. Na

nedostatek kyslíku jsou adaptovány - jejich vzdušná pletiva přivedou vzduch ke kořenům a naopak

odvětrají jedovaté produkty vznikající za nepřítomnosti kyslíku.

Pokud však bylo koryto napřímeno, dochází k půdní erozi. Odvodněním nivy dojde k

provzdušnění, dokonalejším rozkladným procesům a uvolnění CO2 do vzduchu.

Rostliny snášející zaplavení Rostliny nesnášející zaplavení vrby, olše, duby, jasany, chrastice, rákos, ostřice, bazanovec, štírovník, kopřiva

zemědělské plodiny - obiloviny, brambory, kukuřice; ovocné stromy, jehličnany

Závěr Voda v krajině

19


Závěr Historický vývoj sebou přináší změny krajiny. Krajina odráží lidskou snahu získat prostor pro

zajištění obživy, obydlí a cest.

Pokud bychom porovnali změny v krajině za uplynulých 100 let, došli bychom asi k tomuto zjištění: mizí

cesty, ubývá rybníků, zeleninových a ovocných zahrad, ovocných sadů, vlhkých luk, vysouší se krajina, přibývá

lesů. Krajina odráží posun od topení dřevem směrem k uhlí a zemnímu plynu.

Lesy mají bohužel obvykle charakter stejnověkých monokultur a jsou odvodněné. Současný les hůře

odolává polomům, napadení škůdců, vyznačuje se nízkým zastoupením rostlinných i živočišných druhů

(biodiverzitou), takže druhy vázané na přirozené lesní biotopy jsou i přes vzrůstající rozlohu lesa ohroženy

vyhynutím.

Spojením mnoha malých políček v jedno velké pole se rozloha polí několikanásobně zvýšila. Zmizely

malé cesty a meze, čímž mnohé, dříve četné, druhy přišly o svůj biotop. Zemědělská půda o rozloze asi milionu

hektarů byla odvodněna, zmizela prameniště a drobné potoky.

Z krajiny také mizí člověk hospodář, lidé se přesunuli do měst. Zmizela drobná hospodářská zvířata,

lidé nechovají kozy, králíky, kterým vysekávali trávu z mezí. Probíhá tzv. ruderalizace krajiny (rozšiřování

plevelných rostlin), sečení nezbytné pro uchování některých rostlinných a živočišných druhů je potřeba dotovat.

Současné klimatické změny vyžadují i nové, promyšlené zásahy. Je třeba vrátit vodu do

krajiny, všude kde je to možné. Voda potřebuje nivy, které ji budou zadržovat, ovlivňovat příznivě

kvalitu vody a život v celém povodí, mírnit povodňové vlny a působit příznivě na mikroklima.

Závěr Voda v krajině

20


Příklady k výpočtu Voda v krajině

21


Příklady k výpočtu 1. Niva zatopená vodou při průměrné hloubce půl metru zadrží na 1 ha 5 000 m3 vody.

Kolik hektarů nivy by bylo potřeba k odvrácení povodňové vlny o objemu

3 000 000 m3?

2. Za rok naroste v našich podmínkách na 1 m2 mokřadu 0,5 až 1 kg sušiny rostlin.

Mokřadní rostliny obsahují asi 10 % sušiny a 90 % vody. Kolik vody v sobě může

v rostlinné biomase vázat mokřad o rozloze 2 ha?

3. Na vytvoření 1 kg sušiny mokřadní vegetace se spotřebovalo 100 až 200 litrů vody,

kterou rostlina vydala transpirací. Tato voda se zapojila do vodního cyklu, pomohla ke

klimatizaci oblasti. Kolik vody mohl vyprodukovat mokřad o rozloze 1,5 ha, jestliže na

něm vyrostlo pouze 0,5 kg sušiny na 1 m2?

4. Na ploše 1 ha vlhké louky byl postaven supermarket s parkovištěm. Za den se na této

odvodněné ploše proto snížil výpar o 3 mm (tj. 3 l na m3). O kolik více tepla se z této

plochy za jediný den uvolní? Skupenské teplo vody je 2,5 MJ na l.

5. Výkon malé vodní elektrárny P [kW] lze vypočítat vynásobením výšky vodního

sloupce [m], průtoku [m3/s], gravitačního zrychlení (9,81 m3/s) a účinnosti. Jaký je

přibližně výkon malé vodní elektrárny o průtoku 1 m3/s a spádu (výškový rozdíl) 5 m

jestliže účinnost je 50 %?

6. Voda z pole obsahující dusičnany je přivedena do mokřadu. Popište reakce dusičnanů

v zamokřené půdě.

Doporučená literatura Voda v krajině

22


Doporučená literatura

Kravčík, M., Pokorný, J., Kohutiar, J., Kováč, M., Tóth, E. (2007)

Voda pre ozdravenie klímy – Nová vodná paradigma. MUNICIPALIA, a.s. a TORY Consulting a.s.

Slovensko, 93 stran, ISBN: 978-80-969766-5-2

Kravčík, M., Pokorný, J., Kohutiar, J., Kováč, M., Tóth, E. (2008)

Water for the Recovery of the Climate, A New Water Paradigm., People and Water, Košice, 122 stran

ISBN: 978-80-89089-71-0. www.waterparadigm.org

Diamond J., (2008)

Kolaps - proč společnosti zanikají a přežívají. Academia Praha, stran 750, ISBN 978-80-200-1589-1

Kolektiv autorů (2004)

Živel – Oheň a energie. Agentura Koniklec v Praze, stran 321, ISBN 80-902606-4-0

Kolektiv autorů (2005)

Živel – Voda, Agentura Koniklec v Praze, stran 302, ISBN: 80-902606-5-9

Košický občianský protokol o vode, vegetácii a klimatickej zmene (COP15). 26. November 2009,

Teledom, Košice, Slovensko (www.enki.cz, www.ludiaavoda.sk)

National Geographic, Česko, zvláštní vydání VODA, Duben 2010, www.national-geographic.cz

Dvořáková J., Hesoun P., Pokorný J., (2007)

Žabí svět aneb obojživelníci Jindřichohradecka a význam vody v krajině. Hamerský potok o. s.,

stran 24, http://www.hamerskypotok.cz/pages/publikace.php

Stránky Státního zdravotního ústavu věnující se kvalitě pitné a rekreační vody:

http://www.szu.cz/tema/zivotni-prostredi/voda

Documents

212 4. verze) - AUC.czÚvod Voda v krajině 3 Pokorný, Dvořáková Hamerský potok o. s. Úvod Publikace, která se Vám dostává do rukou, je určena jako doplňkový materiál