EXPERIMENTÁLNÍ HYDROLOGICKÁ ZÁKLADNA JIZERSKÉ HORYdlib.lib.cas.cz/5892/1/2006_54_2_kulasova_163.pdf · Jizerka and Směda streams. The long-term average annual temperature in

J. Hydrol. Hydromech., 54, 2006, 2, 163–182

163

EXPERIMENTÁLNÍ HYDROLOGICKÁ ZÁKLADNA JIZERSKÉ HORY ALENA KULASOVÁ1), JANA POBŘÍSLOVÁ1), JAN JIRÁK1), RUDOLF HANCVENCL1), LIBUŠE BUBENÍČKOVÁ2), ŠIMON BERCHA2) 1)Český hydrometeorologický ústav, Želivského 5, 466 05 Jablonec nad Nisou, Česká republika; mailto: [email protected] 2)Český hydrometeorologický ústav, Na Šabatce 17, 143 06 Praha 4-Komořany, Česká republika; mailto: [email protected]

Příspěvek se zabývá přehledem poznatků z hydrologického výzkumu v období let 1982–2005 v experimentálních povodích Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) v imisně poškozené oblasti Jizerských hor. Základnu tvoří 7 malých povodí s rozlohou od 1,87 km2 do 10,6 km2 celkové plochy 37 km2. Všechna povodí leží ve vrcholové části Jizerských hor v Chráněné krajinné oblasti Jizerské hory, na rozvodí řek Labe a Odry. Nadmořská výška povodí se pohybuje mezi 700 až 1100 m. Správcem povodí je Oddělení hydrologického výzkumu, pracoviště Jablonec nad Nisou. Zpočátku byly práce zaměřeny převážně na získání co největšího počtu informací o srážkách, sněhu, množství a jakosti povrchové vody. Po roce 1995 byl monitoring rozšířen na více parametrů hydrologické bilance, sledování klimatických prvků a složek hydrologického procesu. Následně byl upřesňován jejich režim i jejich prostorové rozložení. Byla studována problematika rozdílnosti akumulace a odtávání sněhu na mýtině a v lese a odtoková a kvalitativní odezva na srážkovou činnost a tání sněhu. Za pomoci hydrologických a chemických modelů byly hledány odhady změn jejich závislosti na změně vegetačního pokryvu. KLÍČOVÁ SLOVA: experimentální povodí, monitoring, les, klima, srážky, sníh, průtoky, jakost povrchové vody. Alena Kulasová, Jana Pobříslová, Jan Jirák, Rudolf Hancvencl, Libuše Bubeníčková, Šimon Bercha: EXPERIMENTAL HYDROLOGICAL BASE IN THE JIZERA MOUNTAINS. J. Hydrol. Hydromech., 54, 2006, 2; 17 Refs, 18 Figs, 9 Tabs.

The experimental basins in the Jizera Mountains were established at the beginning of the 1980th as a

result of the forest devastation due to acid rain and repercussions of following human activities during its disposal with the aim to gain data for the quantification of runoff conditions changes in a changing environment. Seven small catchments with an area from 1.87 km2 to 10.6 km2 are situated in the spring regions in an elevation from 700 m a.s.l. to 1100 m a.s.l. in the catchments of the Černá Nisa, Kamenice, Jizerka and Směda streams. The long-term average annual temperature in the elevation of 780 m a.s.l. is +4.4°C, the long-term annual precipitation sum fluctuates between 1300 mm and 1800 mm. The Jizera Mountains are known for numerous intensive rainfalls in the summer period.

The administrator of the experimental basins is the Czech Hydrometeorological Institute (CHMI), Department of Hydrological Research, Experimental Base Jablonec nad Nisou, which performs all operative activities and basic processing of data. In the basins, the monitored elements are water stages and discharges in rivers, surface water quality, rainfall, snow depth and snow water equivalent and climatological parameters.

The following contribution gives an overview of information obtained from the hydrological research in the period 1981 – 2004. KEY WORDS: Experimental Basins, Monitoring, Forest, Climate, Precipitation, Snow, Discharge, Surface Water Quality.

Úvod

Základnu tvoří 7 malých povodí ve vrcholové části Jizerských hor v Chráněné krajinné oblasti

(CHKO) Jizerské hory na rozvodí řek Labe a Odry. Nadmořská výška povodí se pohybuje mezi 700 m až 1100 m. Krajina je téměř neosídlená s význam-ným turistickým ruchem. Roční srážkové úhrny,

A. Kulasová, J. Pobříslová, J. Jirák, R. Hancvencl, L. Bubeníčková, Š. Bercha

164

dosahující 1300–1800 mm, patří k největším v České republice. Průměrná roční teplota v nadmořské výšce 780 m je +4,4 °C. Povodí jsou odvodňována vodohospodářsky významnými toky s vodárenským využitím. Vody jsou kyselé, málo mineralizované se zvýšeným obsahem hliníku.

Gestorem založení experimentální základny bylo Ministerstvo lesního a vodního hospodářství ČR (nyní Ministerstvo životního prostředí ČR). Důvo-dem pro její vznik bylo nejen upřesnění informací o srážkách a odtocích pro vodohospodářská využívá-ní toků, ale zejména obava z dramatických změn vodního režimu, zejména minimálních a maximál-ních průtoků a kvality vod v území s tak význam-nými vydatnými srážkami (Bubeníčková, 1980). Zmíněná obava pramenila z nedostatku ověřených informací o důsledcích extrémní devastace lesů a dopadů lidské činnosti při odstraňování škod. Po-vodí byla postupně zakládána v letech 1982–1985 (Chamas, 1978; Bubeníčková, 1984), tedy v období, kdy monokulturní smrkové porosty hor byly již výrazně poškozeny kyselými dešti, mrazo-vou kalamitou i hmyzími škůdci. Vzhledem k velikým srážkám a silnému zasažení imisemi z Polska, NDR a také z vnitrozemí Čech, patřily hory v látkovém zatížení krajiny na prvé místo v Československu. Poškozené a suché porosty byly na dopravně přístupných lokalitách velkoplošně odtěžovány. V důsledku těžby docházelo nejen k rozšíření mýtin v povodích, ale i ke vzniku erozí ve svážnicích, denudaci balvanů a vytváření výmo-lů. V prosvětlených lesních porostech a na holinách bylo narušeno a následně zničeno podkorunové vegetační patro a odhalené plochy pokryly porosty rozličných druhů trav, zejména třtiny chloupkaté.

Velkokapacitní těžby byly ukončeny koncem 80. let a bylo započato s lesní obnovou. Nejhorší přípa-dy erozí byly asanovány, většinou se však erozní rýhy časem vyplnily samy přirozenou cestou. Od-lesněno bylo cca 60–80 % vesměs silně poškoze-ných smrkových porostů a mýtiny osázeny odolněj-šími dřevinami včetně smrků. V průběhu 90. let se přírodní poměry začaly pozvolna zlepšovat.

Po počátečních průzkumech povodí, výběru lo-kalit a založení objektů zahrnoval monitorovací program sledování znečištění vzduchu a atmosfé-rické depozice, měření letních srážek a sněhu, mo-nitoring vodních stavů, vyhodnocování odtoků, odběr vzorků vody z toků a stanovení její jakosti. V roce 1996 byl klasický monitorovací systém na-hrazen automatizovanou technikou (Projekt PHA-RE, 1994–1997) a rozšířen o další sledované prvky.

Základní informace o povodí − Celková plocha experimentální základny je

37 km2. Je situována v CHKO Jizerské hory, kte-rá má rozlohu 368,1 km2. Experimentální povodí leží v pramenní oblasti Jizery (povodí Labe), Lužické Nisy a Smědé (povodí Odry).

− Základnu tvoří 7 malých povodí s plochou 1,87–10,6 km2. Nejmenší povodí je Uhlířská, největší Jizerka. Pět povodí je situováno na jižních sva-zích hor, dvě na severních (Smědava I a Směda-va II). Tři povodí jsou odvodňována do povodí Odry (Uhlířská, tok Černá Nisa, Smědava I a Smědava II, toky Bílá Smědá a Černá Smědá), čtyři do povodí Labe (Jizerka-Jizerka, Blatný rybník-Blatný potok, Kristiánov-Kamenice a Jezdecká-Černá Desná, obr. 1).

− Vodou jsou zásobovány 2 vodárenské nádrže a odběrné studny. Další nádrž je retenční s částečným využitím pro energetické účely.

− Území je tvořeno granitovým Krkonošsko-Jizerským masivem, nadmořská výška se pohy-buje od 700 do 1100 m n. m. Terén je členitý, povětšině s velkými sklony svahů. Lesní hnědé půdy jsou zčásti podmáčené a zrašeliněné. Vy-skytují se i četná rašeliniště. Na svazích se vytvá-řejí svahové sutě, které jsou náchylné k erozi. Základní fyzickogeografické charakteristiky jed-

notlivých povodí jsou uvedeny v tab. 1 (Bubeníčko-vá, 1984). Lesní porosty

Lesní porostní plocha zabírá 95–99 % plochy povodí. V roce 1980 byla převládající biocenóza smrk, porosty staré a mladé, s malým zastoupením středního věku, poškozené kyselými dešti, mrazem a hmyzími škůdci. V období 1983–1993 bylo cca 60–80 % ploch povodí odlesněno. Volné plochy zarůstaly třtinou chloupkatou (callamagrotis villo-sa) a postupně byly znova zalesňovány více odol-nými dřevinami a smrkem.

V roce 2005 rostou cca na 60–70 % ploch povodí mladé stromy do 10 až 20 let věku (věkový stupeň 1, 2). Na obr. 2 jsou součtovými čarami znázorněny odlišnosti věkového zastoupení lesních porostů v roce 1983, 1993 a 2003 v povodích Uhlířská, Kris-tiánov a Jezdecká. Z těchto 3 povodí bylo nejvíc odlesněno povodí Jezdecká.

Experimentální hydrologická základna Jizerské hory

165

Obr. 1. Experimentální povodí ČHMÚ v Jizerských horách. Fig. 1. Experimental basins of CHMI in the Jizera Mountains. T a b u l k a 1. Fyzickogeografické charakteristiky experimentálních povodí. T a b l e 1. Overview of geographical conditions in individual basins.

Tok Černá Nisa Blatný potok Kamenice Černá Desná Jizerka Bílá Smědá Černá Smědá

Povodí Uhlířská Blatný rybník Kristiánov Jezdecká Jizerka Smědava I Smědava IIPlocha povodí F [km2] 1,87 4,56 6,62 4,75 10,6 3,72 4,74 Maximální nadmořská výška údolnice [m] 822 835 1006 890 902 990 890 Nadmořská výška maximální [m] 886 1071 1085 1025 1025 1122 939 povodí průměrná [m] 817 819 903 901 913 996 903 Nadmořská výška profilu [m] 783 756 778 788 859 828 842 Délka údolnice Lú [km] 2,1 3,6 4,0 3,1 4,7 3,0 4,3 Sklon údolnice [%] 2,3 2,4 6,4 3,9 1,1 6,0 3,0 Střední šířka povodí B = F/Lú [km] 0,89 1,27 1,66 1,53 2,25 1,20 1,10 Průměrná délka svahu Ls = B/2 [km] 0,45 0,64 0,83 0,77 0,10 0,60 0,55 Herbstův sklon povodí [%] 3,5 10,5 12,5 14,9 10,3 17,9 7,5 Součinitel tvaru povodí F/Lú2 0,42 0,35 0,41 0,49 0,48 0,41 0,65

Přístrojová vybavenost

Měřicí síť v experimentálních povodích vznikala postupně od roku 1981 do roku 1985. Přístrojová vybavenost jednotlivých povodí se v průběhu času měnila podle potřeby ověřování vhodnosti zvole-

ných lokalit pro stanovení prostorového rozložení sledovaných prvků. Do roku 1989 byla měřicí síť obsluhována dobrovolnými pozorovateli. Od roku 1990 je stabilní a obsluha profesionální. V roce 1996 byl klasický monitorovací systém nahrazen automatizovanou technikou dodanou v rámci pro-


166

jektu PHARE. Monitoring byl rozšířen o klimatická pozorování, teplotu a vlhkost půdy a podkorunové srážky. Zavedeno bylo i kontinuální sledování pH, teploty a vodivosti vody sondami umístěnými v toku u limnigrafických stanic. Manuální odběry vody z toků pro komplexní rozbory její jakosti byly doplněny automatizovanými odběry, které umožni-ly časté odebírání vzorků vody při zvýšených vod-

ních stavech. V roce 2003 bylo zrušeno měření podkorunových srážek, neboť lokality byly po po-lomech a odumření porostů vytěženy. Rovněž i některé další přístroje byly časem opotřebovány a počet stanic je proto v současné době oproti roku 1996 redukován (tab. 2). Od roku 2004 jsou v rámci projektu Labe IV (Blažková, 2003) povodí vybavo-vána novými přístroji české výroby.

UHLÍŘSKÁ - VĚKOVÉ ZASTOUPENÍ LESNÍCH POROSTŮ V PROCENTECH PLOCHY POVODÍ

02468

10121416

0 20 40 60 80 100

% plochy povodí

věko

vý st

upeň

198319932003

JEZDECKÁ - VĚKOVÉ ZASTOUPENÍ LESNÍCH POROSTŮ V PROCENTECH PLOCHY POVODÍ

02468

10121416

0 20 40 60 80 100

% plochy povodí

věko

vý st

upeň

198319932003

KRISTIÁNOV - VĚKOVÉ ZASTOUPENÍ LESNÍCH POROSTŮ V PROCENTECH PLOCHY POVODÍ

02468

10121416

0 20 40 60 80 100

% plochy povodí

věko

vý st

upeň

198319932003

Obr. 2. Změna věkového zastoupení lesních porostů v povodí Uhlířská, Kristiánov a Jezdecká ve dvacetiletí 1983–2003. Fig. 2. Forest age changes in the basins Uhlířská, Kristiánov and Jezdecká in 1983–2003.


167

Druhy měřených prvků, četnost měření, období pozorování a základní hodnocení dat uvádí tab. 3. T a b u l k a 2. Přístrojová vybavenost jednotlivých experimentálních povodí v roce 2005. T a b l e 2. Monitoring in experimental basins in the year 2005.

Sněhoměrné Klimatologické Automatické sněhoměrné

Limnigrafy Srážkoměry profily stanice stanice nadm. nadm. nadm. nadm. nadm. výška výška výška výška výška

Povodí Tok

počet [m] počet [m] počet [m] počet [m] po-čet [m]

Uhlířská Černá Nisa 1 783 5 783–866 6 777–876 1 825 1 810

Blatný Rybník Blatný potok 1 756 3 756–927 4 756–846

Kristiánov Kamenice 1 778 3 778–988 4 808–908 Jezdecká Černá Nisa 1 788 3 788–922 6 788–928 1 893 Smědava I Bílá Smědá 1 828 2 997–1006 1 997

Smědava II Černá Smědá 1 842 2 842–916 1 845

Jizerka Jizerka 1 859 4 866–950 3 866–938 1 866 T a b u l k a 3. Přehled měřených prvků, četnosti měření a období pozorování. T a b l e 3. Overview of measured elements, frequency of measurement and time of observation.

LIMNIGRAFICKÉ STANICE Prvek Četnost měření Základní vyhodnocování Počet stanic přístrojů Období pozorování

vodní stav 10 minut průměr hodina, den 7 VI.1996 – doposud průtoky 5 krát za rok průměr hodina, den 7 VI.1996 – doposud

teplota vody průměr 30 minút průměr hodina, den 2 2000 – doposud jakost vody 1 krát za měsíc 1 krát za měsíc 4 1982 – doposud

jakost vody – aut. odběr 1, 2, 4, hodiny dle odběru 1 1997, 1999, 2004, 2005jakost vody – VÚV týdenní odběr týdenní odběry 2 2004 – doposud

automatická sonda jakost vody – VÚV interval 10 minut průměr den, měsíc 2 2003 – doposud

SRÁŽKY srážky impuls s 0,1 mm úhrn hodina, den 22 V. – X.1996 – doposud

MĚŘENÍ VÝŠKY A VODNÍ HODNOTY SNĚHU výška sněhu

vodní hodnota týdně

nebo dle možnosti průměr naměřených

hodnot v profilu 25 profilů 1999 – doposud

automatická sněhoměrná stanice průměr 30 minút průmeř hodina, den 1 1998 – doposud

KLIMATOLOGICKÁ POZOROVÁNÍ směr větru průměr 10 minut průměr, hodina, den 3 VI.1996 – doposud

rychlost větru průměr 10 minut průměr, hodina, den 3 VI.1996 – doposud 10 minut průměr, hodina, den 9 VI.1996 – doposud teplota vzduchu 30 minut průměr, hodina, den 1 VI.1996 – doposud

vlhkost vzduchu 10 minut průměr, hodina, den 3 VI.1996 – doposud přízemní teplota vzduchu 10 minut průměr, hodina, den 3 VI.1996 – doposud

teplota půdy ruční měřění týden 4 2003 – doposud teplota sněhu průměr 30 minut průměr, hodina, den 1 stanice á 3 čidla 2000 – doposud


168

Teplota vzduchu

V Jizerských horách jsou umístěny dvě stanice základní klimatologické měřící sítě ČHMÚ, které dlouhodobě pozorují a jejichž údaje jsou výchozím podkladem pro hodnocení klimatu v experimentál-ních povodích. Jsou to stanice Bedřichov, přehrada a Desná, Souš (777 a 772 m n.m).

V období poválečného společného pozorování se dlouhodobá průměrná roční teplota v obou stani-cích vzájemně nelišila (1961–1990 +4,4 °C, 1991– –2004 +5,4 °C). I když jednotlivé roky mají poně-

kud rozdílné hodnoty, jejich vzestup i pokles je obdobný. Rok 2000 byl z celého období 1961–2004 nejteplejší – na Bedřichově +6,6 °C, na Souši +6,5 °C. Nejstudenější byl rok 1962, na Bedřichově +3,4 °C, na Souši +3,2 °C. Nejnižší roční teplota byla zaznamenána na Bedřichově v roce 1940 +2,5 °C.

Trend hodnot průměrné teploty vzduchu za rok, v letní (červen až září) i v zimní části roku (listopad až duben) byl v obou stanicích v období 1981–2004 i 1961–2004 stoupající (obr. 3).

PO ROVNÁNÍ PRŮMĚRNÝCH ROČNÍCH TEPLO TBEDŘICHOV A SO UŠ 1982-2004

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004rok

prům

ěrná

tepl

ota

vzdu

chu o C

BEDŘICHOV - TEPLOTY SOUŠ TEPLOTYLineární (BEDŘICHOV - TEPLOTY) Lineární (SOUŠ TEPLOTY)

Obr. 3. Průměrná roční teplota vzduchu na Bedřichově a Souši v období 1981–2004. Fig. 3. Average yearly air temperature on Bedřichov and Souš in period 1981–2004.

Zimy v období 1991–2004 byly v průměru tep-lejší než v předchozích hodnocených obdobích. Nejchladnější leden byl –12,9 °C na Bedřichově v roce 1942, na Souši –9,7 °C v roce 1987. Abso-lutní minimální teplota podle extrémního teploměru byla na Bedřichově naměřena dne 14. 1. 1987 –30,5 °C, na Souši –29,0 °C dne 8. 1. 1985.

Hodnoty v letních měsících 1991–2004 byly nej-vyšší z celého období 1961–2004. Nejteplejší měsíc byl červenec 1994 (v obou stanicích +19,1 °C). Dne 31. 7. 1994 bylo dosaženo i absolutní teplotní ma-ximum podle extrémního teploměru +33,0 °C na Bedřichově a +32,8 °C na Souši.

Od roku 1997 bylo měření teploty v Jizerských horách rozšířeno na více lokalit. Teplotní čidla jsou umístěna do terénních klimatických stanic a k limnigrafickým budkám. Automatické přístroje

poskytují nepřetržitý digitální záznam, což umož-ňuje přesné stanovení výskytu extrémů. V období 1997–2004 byla naměřena na stanicích v experi-mentálních povodích průměrná roční teplota od +3,0 do +5,8 °C.

Po ověření a zhodnocení naměřených dat od roku 1997 jsme dospěli k následujícím výsledkům: ob-last Jizerských hor v povodí Desné a Jizerky je chladnější něž část západní (Černá Nisa, Blatný potok), což se projevuje i delším trváním sněhové pokrývky. Teplota měřená u limnigrafů je ovlivňo-vána blízkostí toku a nepříliš vzdáleným lesním porostem. Např. lokalita Souš je o 0,5 až 1 °C v měsíčních průměrech teplejší než Jezdecká, i když nadmořské výšky jsou téměř totožné. Klimatická stanice Jizerka, která je položena cca o 80 m výše než Jezdecká a Souš, má zejména v zimním období


169

průměrné měsíční teploty o 1,9 °C nižší než Souš. Denní průběh teploty je variabilnější, zejména hod-noty denních minim jsou nižší. Několikrát byly zaznamenány okamžité měřené hodnoty až –36 °C. Teploty pod 0 °C se vyskytují i v létě. Srážky

Srážky se v Bedřichově měří s výjimkou váleč-ných let od roku 1891, na Souši od roku 1926. Je-jich hodnoty mají v obou stanicích obdobný prů-běh, ale na Desné, Souši jsou většinou vyšší (dlou-hodobý srážkový roční úhrn 1961–1990 na Souši 1340 mm, na Bedřichově 1235 mm, v období

1991–2004 1412 mm a 1340 mm). Trend výskytu srážek v období 1961–2004 byl na Souši stoupající, zejména vlivem vyššího výskytu srážek v zimě. Na Bedřichově byl trend srážek spíše setrvalý. Roční srážkové úhrny v období 1981–2004 a jejich trendy jsou uvedeny na obr. 4.

Nejvyšší roční srážkové úhrny (přes 2000 mm) byly zaznamenány v roce 1926 (Bílý Potok-Jizerka), 1974 ve stanici (Kořenov-Jizerka) a 1941 (Nové Město pod Smrkem). Výčet není úplný, ne-boť některé stanice mají neúplné údaje. Nejmenší roční úhrny byly naměřeny na Souši 841 mm v roce 1972 a 693 mm na Bedřichově v roce 2003.

POROVNÁNÍ ROČNÍCH ÚHRNŮ SRÁŽEKBEDŘICHOV A SOUŠ 1982-2004

0200400600800

10001200140016001800

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004rok

ročn

í úhr

n sr

ážek

(mm

)

BEDŘICHOV-SRÁŽKY SOUŠ-SRÁŽKYLineární (BEDŘICHOV-SRÁŽKY) Lineární (SOUŠ-SRÁŽKY)

Obr. 4. Roční srážkové úhrny Bedřichov a Souš 1981–2004. Fig. 4. Yearly precipitation totals Bedřichov and Souš 1981–2004.

Hodnoty přesahující v měsíčním úhrnu 400 mm byly zaznamenány v červnu 1926, v říjnu 1930, v srpnu 1938, v listopadu 1947, červenci 1997, pro-sinci 1998 a srpnu 2002. Minima měsíčních sráž-kových úhrnů (pod 20 mm) se vyskytovala často v nevegetačním období (v lednu 1996 na Souši 5 mm, na Bedřichově 8 mm), někdy též v srpnu a září, ojediněle v květnu a červnu. Nejsušší vegetač-ní období bylo zaznamenáno v letech 1941, 1982 a 2003.

V experimentálních povodích ČHMÚ jsou od roku 1982 v letních měsících instalovány ombro-grafy, jejichž počet se v průběhu let pohyboval mezi 17 až 33 přístroji. Jsou umísťovány v různých nadmořských výškách, i ve srážkově nejexponova-nějších místech. V porovnání s úhrny naměřenými na klimatologických stanicích hodnoty srážek

v některých lokalitách v experimentálních povodích bývají vyšší. Maxima jsou zpravidla dosahována na rozvodí toků Smědé, Desné a Jizerky. Srážkově nejexponovanější je lokalita Knajpa (997 m n.m.) v povodí Bílé Smědé (měsíční úhrn v červenci 1997 na Knajpě 531,9 mm, na Souši 367,1 mm, v srpnu na Knajpě 2002 490,1 mm a na Souši 267,6 mm – Kulasová, 1994–2005). Na obr. 5 jsou porovnány úhrny srážek v letních měsících mezi klimatologic-kými stanicemi a jim územně odpovídajícími sráž-koměry v experimentálních povodích.

Historicky maximální denní úhrn 345 mm byl naměřen v Jizerských horách na Nové Louce u Bedřichova dne 29. 7. 1897 a tento rekord nebyl dosud překonán. Jednodenní úhrn v srpnu 2002 dosáhl na Knajpě 278,0 mm, dvoudenní 353,6 mm (Kulasová, 2005).


170

POROVNÁNÍ ÚHRNŮ SRÁŽEK - ZÁPAD

0

100

200

300

400

500

600

700ČE

RVEN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

1982-1987 1988-1990 1992-1996 1997-2001 2002-2004OBDOBÍ

PRŮ

MĚR

NÝ

ÚH

RN S

RÁŽE

K Z

A O

BDO

BÍ (m

m)

BEDŘICHOV NOVÁ LOUKA HŘEBÍNEK KRISTIÁNOV

POROVNÁNÍ ÚHRNŮ SRÁŽEK - VÝCHOD

0

100

200

300

400

500

600

700

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

ČERV

EN

ČERV

ENEC

SRPE

N

ZÁŘÍ

ÚH

RN V

I-IX

1982-1987 1988-1990 1992-1996 1997-2001 2002-2004

OBDOBÍ

PRŮ

MĚR

NÝ

ÚH

RN S

RÁŽE

K Z

A O

BDO

BÍ (m

m)

SOUŠ KNAJPA KASÁRENSKÁ JIZERKA

Obr. 5. Srážky VI.–IX. 1982–2004 v západní a východní části experimentální základny. Fig. 5. Precipitation VI. – IX. 1982 – 2004 in the west and east region of Experimental Base.

V období 1982–2004 v měsících červen až září se vyskytlo 610 případů jednodenních srážek (10 a více milimetrů) s největší četností v měsíci červen-ci. Jednodenní srážkový úhrn 50 a více milimetrů se vyskytl 43-krát, 100 a více milimetrů celkem 9-krát.

Srážkové situace s největšími úhrny jsou uvede-ny v tab. 4, mapka ze srážkové epizody 12.–13. 8. 2002 a průměrné srážky na povodí při této situaci jsou na obr. 6 a 6a. (Bubeníčková, 2003).

Měření sněhu v experimentálních povodích

Výšku sněhu měřili pozorovatelé na srážkoměr-ných a klimatických stanicích od konce předminu-lého století. Nejdelší zachovaná řada ze stanice Bedřichov byla použita pro hodnocení zim v letech 1900–2005 (Kulasová, 2005).

V souvislosti s teplotou, množstvím srážek a je-jich časovým rozložením jsou jednotlivé zimy roz-dílné. Zimní období 1906/1907 se vyznačovalo


171

T a b u l k a 4. Největší srážkové úhrny naměřené v experimentálních povodích ČHMÚ Jizerské hory v období 1982–2004. T a b l e 4. Maximum precipitation measured in experimental basins of CHMI in the Jizera Mountains in 1982–2004.

Počet Srážkový úhrn jednodenní ≥ 100 mm Srážkový úhrn dvoudenní ≥ 200 mm

ombro- počet maximum lokalita výška počet maximum lokalita výška Rok

grafů

Datum

lokalit [mm] [m n.m.]

Datum

lokalit [mm] [m n.m.]1983 32 3. 8. 9 133,0 Černá Hora 972 3.–4. 8. 1 206,8 Knajpa 989 1992 20 23. 6. 17 154,9 Hřebínek 827 1993 18 31. 8. 1 105,0 Smědava 1003 1995 17 31. 8. 7 144,0 Kasárenská 915 1996 23 8. 7. 13 135,4 Lasičí 943 1997 22 6. 7. 8 162,8 Kůrovec 880 6. –7. 7. 1 193,9 Kůrovec

22 19. 7. 8 136,2 Kasárenská 915 18. –19. 7. 1 202,7 Lasičí 943 2002 20 12. 8. 20x) 278,0 Knajpa 989 12. –13. 8. 18x) 353,6 Knajpa 989

335,5 Smědavská h. 1003 x) v 7 lokalitách nad 200 mm x) v 7 lokalitách nad 250 mm

Obr. 6. Srážkové úhrny 12.–13. 8. 2002. Fig. 6. Precipitation totals 12. – 13. 8. 2002.


172

Obr. 6a) Průměrná srážka na experimentální povodí 12.–13. 8. 2002. Fig. 6a) Average precipitation on the watersheds 12. – 13. 8. 2002. nejvyšší průměrnou výškou sněhu (98 cm) za celé období pozorování. Největší srážkový úhrn byl naměřen v zimním období 1910/1911 (889 mm). Nejstudenější byla zima 1941/1942 (průměrná tep-lota vzduchu XI.–IV. –4,3 °C, úhrn srážek 490 mm, teplota pod bodem mrazu od 18. 12. 1941 do 15. 3. 1942, maximální výška sněhu 112 cm). Nejdelší zima byla r. 1943/1944 (průměrná teplota XI.–IV. –2,4 °C, úhrn srážek 754 mm, sněhová pokrývka trvala 198 dnů při průměrné výšce sněhu 58 cm, nejvyšší výška sněhu na Bedřichově 29. 3.–30. 3. činila 170 cm). V této zimě byla také naměřena vůbec největší výška sněhu, a to na Jizerce dne 29. 3. 1944 315 cm. Téměř bez sněhu byly zimy 1932/1933 (průměrná teplota vzduchu XI.–IV. –2,1 °C, úhrn srážek 392 mm) a 1933/1934 (prů-měrná teplota vzduchu XI.–IV. –1,1 °C, úhrn srá-žek 368 mm). V období 1982–2005 se vyskytovaly suché a teplé zimy (1989/1990, 1994/1995, 1997/1998), ale i zimy s dostatečným množstvím sněhu, např. zima 1986/1987 a 2004/2005. Zima 1986/1987 (obr. 7) byla studená (průměrná teplota XI–IV –2,7 °C, úhrn srážek 637 mm, maximální výška sněhu na Bedřichově 160 cm. Velmi chladno bylo po celé zimní období, ve dnech 10. 1. 1987 až 14. 1. 87 teplota poklesla pod –20 °C). Dne 14. 1. byla naměřena minimální teplota podle extrémního teploměru –30,5 °C. V zimě 2004/2005 (průměrná

teplota XI.–IV. –1,2 °C, úhrn srážek 695,3 mm). Sníh se vyskytoval na celém území Čech. Klima-ticky obdobný trend byl i v roce 1969/1970. Od začátku března vydatně sněžilo. Dne 14. 3. dosáhla výška sněhu 235 cm. Tato hodnota byla totožná s nejvyšší výškou sněhu dne 6. 3. 1970. Souvislá sněhová pokrývka trvala od 19. 11. 2004 do 11. 4. 2005, tj.143 dnů. V lese v profilu Kasárenská se sníh udržel až do května 2005. Průběh zimy je zná-zorněn na obr. 8.

Sněhoměrná měření se uskutečňují v experimen-tálních povodích od roku 1982 v předem stanove-ných profilech, kde se výška sněhu měří v 10 bo-dech a vodní hodnota sněhu ve 3 bodech. Počet profilů se v průběhu času měnil podle změny zales-nění a podle potřeby upřesnění informací o sněho-vých poměrech v povodí. V současné době se měří v 25 profilech, v 9 profilech párově na mýtině a v lese a v 7 profilech pouze na mýtině (Kulasová, 1994–2005).

V tab. 5 jsou uvedeny nejvyšší výšky sněhu na-měřené ve studené zimě 1986/1987. Dvoumetrové výšky sněhu bylo dosahováno v nadmořské výšce nad 800 m. V tab. 6 jsou porovnány nejvyšší dosa-žené výšky sněhu a jejich odpovídající vodní hod-noty v jednotlivých povodích v zimním období 2004/2005.


173

BEDŘICHOV 1986/1987

0

50

100

150

200

250

X XI XII I II III IV Vměsíc

výšk

a sněh

u SC

E

(cm

)

-30

-20

-10

0

10

20

30

tepl

ota

vzdu

chu

(°C

)

výška sněhu teplota vzduchu normál teploty vzduchu

Obr. 7. Průběh zimy 1986/1987 na klimatologické stanici Bedřichov. Fig. 7. Winter course 1986/1987 in the climatological station Bedřichov.

BEDŘICHOV 2004/2005

0

50

100

150

200

250

X XI XII I II III IV V

měsíc

výšk

a sněh

u SC

E

(cm

)

-30

-20

-10

0

10

20

30

tepl

ota

vzdu

chu

(°C

)

výška sněhu teplota vzduchu normál teploty vzduchu

Obr. 8. Průběh zimy 2004/2005 na klimatologické stanici Bedřichov. Fig. 8. Winter course 2004/2005 in the climatological station Bedřichov. T a b u l k a 5. Nejvyšší výšky a vodní hodnoty sněhu naměřené v zimě 1986/1987. T a b l e 5. Maximum snow depth and snow water value measured in winter 1986/1987.

Nadmořská Výška Vodní sněhu hodnota výška

sněhu SCE SVH

Povodí Profil

[m]

Den

[cm] [mm] Černá Smědá Smědava-les 845 19. 3. 214 850 Černá Smědá U Jeřábu-les 916 19. 3. 219 664 Bílá Smědá Knajpa-les 997 23. 2. 220 722 Bílá Smědá Knajpa-les 997 26. 2. 220 773 Bílá Smědá Knajpa-les 997 25. 3. 220 861

Jezdecká Černá Desná-mýtina 790 12. 3. 222 414 Jezdecká Kasárenská-les 922 19. 3. 223 770

Bílá Smědá Pod Jizerou-les 972 25. 3. 224 880


174

T a b u l k a 6. Nejvyšší výšky a vodní hodnoty sněhu naměřené v jednotlivých povodích v zimě 2004/2005. T a b l e 6. Maximum snow depth and snow water value measured in individual basins in winter 2004/2005.

Nadmořská Výška Vodní sněhu hodnota výška

sněhu SCE SVH

Povodí Profil

[m]

Den

[cm] [mm] Uhlířská Tomšovka-mlází 812 17. 3. 171 532

Blatný Rybník Hřebínek-mýtina 835 17. 3. 142 495 Kristiánov U Podkovy-mlází 888 11. 3. 198 656 Jezdecká Kasárenská-les 928 15. 3. 214 715

Bílá Smědá Knajpa-mýtina 997 1. 3. 169 656 Černá Smědá Smědava-mýtina 845 15. 3. 201 807

Jizerka U Bunkru-mýtina 900 15. 3. 227 888

Při hodnocení sněhového režimu na mýtině a v lese je třeba posuzovat odděleně fázi akumulace a tání sněhové pokrývky (Stehlík, 2003). Kromě místních poměrů sledovaných lokalit (nadmořské výšky, expozice, návětrnosti apod.) je třeba u profi-lů v lese věnovat pozornost porostním poměrům. Na obr. 9 jsou porovnány výsledky měření na mýti-ně a v lese v zimním období 2004/2005 z profilu Kasárenská (nadmořská výška 928 m, hustý vzrost-lý les) a Jezdecká (790 m, řídký les). Na mýtině se v obou případech akumulovalo více sněhu. I vodní hodnoty jsou v době akumulace vyšší. Stejný je i

poměr hodnot v době tání v profilu Jezdecká, za-tímco na Kasárenské se v lese udržovala sněhová pokrývka, která v době, kdy mýtina byla již beze sněhu, dosahovala ještě 80 cm.

Z hodnocení zim z období 1900–2005 nemohly být trendy výskytu mírných a tuhých zim zjištěny, ačkoliv výška sněhu od 80. let je menší než v předcházejících obdobích. Z výsledků sněhoměr-ných měření v jednotlivých profilech je zřejmé, že získané informace z konkrétních lokalit nejsou vzá-jemně přenosné.

Obr. 9. Výška a vodní hodnota sněhu na mýtině a v lese v sněhoměrných profilech Kasárenská a Jezdecká v zimě 2004/2005. Fig. 9. Snow depth and its water value on clearings and in forest of snow courses Kasárenská and Jezdecká in winter 2004/2005.


175

Průtoky ve stanici Uhlířská

V následujících grafických ukázkách uvádíme výsledky měření průtoků ve stanici Uhlířská na Černé Nise v období 1982–2004 (průměrný dlou-hodobý roční průtok (0,057 m3 s-1). Nejvíce vodné byly roky 1987, 1988, 1995 a 2002, málo vodné roky 1985, 1990, 1991 1992, nejsušší 2003 a 2004. Průtoky ostatních let se pohybovaly kolem normá-lu. Trend průtoků v tomto období byl mírně klesají-cí (obr. 10).

Měsíce s největší vodností jsou březen, duben, květen a srpen, ostatní měsíce jsou v dlouhodobých průměrných hodnotách průtokově téměř vyrovnané. Nejmenší vodnost vykazuje měsíc říjen (obr. 11). Nejmenší průměrný měsíční průtok 9 l s-1 byl však zaznamenán v srpnu 2003 a 10 l s-1 v září 1982. Měsíční maximum bylo dosaženo v dubnu 1987 (0,307 m3 s-1). Měsíční maxima v červenci 1997, březnu 2000 a únoru 2002 mají již nižší hodnoty (0,178, 0,171 a 0,162 m3 s-1).

Uhlířská - Černá Nisa

0,000

0,0100,020

0,030

0,0400,050

0,060

0,0700,080

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

průt

ok [

m3 . s-1

]

průměrné roční průtoky Lineární trend průtoků

Obr. 10. Průměrné roční průtoky a lineární trend průtoků ve stanici Uhlířská v letech 1982–2004. Fig. 10. Average yearly discharges and linear trend of discharges in the station Uhlířská in years 1982 – 2004.

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

průt

ok [m

3 .s-1

]

XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X

Uhlířská - Černá Nisa

minimální měsíční průtok průměrný měsíční průtokmaximální měsíční průtok

Obr. 11. Průměrné, minimální a maximální měsíční průtoky v období 1982–2004. Fig. 11. Average, minimun and maximum monthly discharges in the season 1982 – 2004.


176

I když se hodnoty průměrných ročních průtoků v nejvodnějších letech od sebe výrazně neliší (0,072 až 0,066 m3 s-1), následující obrázky, v nichž je znázorněno rozložení měsíčních průtoků v roce, dokumentují rozdílnost průtokového režimu (obr. 12). Obdobně rozdílný je i režim suchých let. Např. malá vodnost v letním a podzimním období 2003 pokračovala i v zimních měsících XI–I 2004 a

opět v létě 2004, neboť ani zvýšení průtoků v jarních měsících nestačilo doplnit zásoby pod-zemních vod (obr. 13).

Následující obrázky 14 a 15 uvádí porovnání m-denních křivek překročení průtoků z nejvodnějších a nejsušších let a průměrných m-denních křivek z desetiletých období 1982–1991 a 1992–2001.

Uhlířská - Černá Nisaprůměrné měsíční průtoky v roce 1987

0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [m

3 .s-1]


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350

XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Xprůt

ok [m

3 .s-1]


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [m

3 .s-1]


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [m

3 .s-1]

Qa=0,072 m3.s-1

Qa=0,067 m3.s-1

Qa=0,072 m3.s-1 Qa=0,066 m3.s-1

Obr. 12. Průměrné měsíční průtoky nejvodnějších roků – 1987, 1988, 1995 a 2002. Fig. 12. Average monthly discharges in the years with the biggest run-off – 1987, 1988, 1995 and 2002.


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [m

3 .s-1]


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [m

3 .s-1]


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [

m3 .s-1

]


0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,350


průt

ok [m

3 .s-1]

Qa=0,047 m3.s-1Qa=0,045 m3.s-1

Qa=0,039 m3.s-1 Qa=0,040 m3.s-1

0br. 13. Průměrné měsíční průtoky v nejméně vodných letech – 1985, 1990, 2003 a 2004. Fig. 13. Average monthly discharges in the years with the smallest run-off – 1985, 1990, 2003 and 2004.


177

Uhlířská - Černá Nisam-denní křivky překročení

050

100150200250300350400450

M5 20 60 120

180

240

300

355

průt

ok (

l.s-1

) 198719951988

Uhlířská - Černá Nisam-denní křivky překročení

050

100150200250300350400450

M5 20 60 120

180

240

300

355

průt

ok (

l.s-1

)

1985199020032004

Obr. 14. M-denní křivky překročení průtoků z vodných a suchých let. Fig. 14. Curve of exceeding m-day discharges in wet and dry years.

Uhlířská - Černá Nisaprůměrné křivky překročení

050

100150200250300350400450

M5 20 60 120

180

240

300

355

průt

ok [l

.s-1]

1982-1991 1992-2001 Obr. 15. Průměrné m-denní křivky překročení průtoků z desetiletých období. Fig. 15. Average curves of exceeding m-day discharges from ten year-periods.

Z porovnání průměrných m-denních křivek pře-kročení je patrno, že ve sledovaných desetiletích, v nichž došlo k největším změnám v porostním pokryvu povodí, nebyly zaznamenány žádné výraz-né průtokové změny (obr. 15).

Po vodohospodářskou praxi je důležitá znalost trvání dnů s minimálními průtoky. Proto byl v jed-notlivých letech stanoven počet výskytu suchých období a počet dnů trvání pro mezní průtoky Q300, Q330 a Q355 při vyloučení případů s trváním kratším než 3 dny (obr. 16).

Největší počet výskytu suchých období s průtoky menšími než Q300 byl v roce 2004 (16), v roce 1983 (11) a v roce 1992 (10). Největší počet dnů jejich výskytu byl v roce 2004 (159 dní), 1983 (136 dní), 1992 (134 dní), v roce 1985 (125 dní) a v roce 2003 (111 dní). V roce 1987, 1988 a 2001 se průtoky menší než Q300 nevyskytovaly. Nejvíce dní s průtoky menšími než Q330 bylo v roce 1985 (114), v roce 1992 (88), v roce 2003 (85) a v roce 2004 (82). Průtoky nižší než Q355 se vyskytovaly v roce 1985, 1999 a 2003. Roky 1985 a 2003 byly pro vodohospodáře z hlediska nedostatkových objemů vody obtížnější než rok 2004, který je z celého ob-

dobí druhý nejsušší. V roce 2002 se vyskytla významná srážkoodto-

ková situace. Zcela výjimečná byla extremita pří-činné srážky, která se ve dnech 12. a 13. 8. blížila 100-letým hodnotám v jednodenních úhrnech. Na-štěstí Jizerské hory nebyly zasaženy předcházející srážkovou situací, takže povodí nebyla nasycená. Dne 11. 8. odpovídaly průtoky ve stanicích od 364-denní vody (Uhlířská) do 270–300-denním průto-kům a následky nebyly tak katastrofální. Kulmi-nační průtoky přesáhly dobu opakování 20 let pou-ze na povodí Jizerka. Na povodí Uhlířské spadlo nejmenší množství srážek z experimentálních po-vodí, úhrnem 226 mm za dobu trvání povodně od 11.–20. 8. Odteklo 127 mm, kulminační průtok dosáhl 3,62 m3 s-1, odpovídající 2-leté vodě (Kula-sová, 2004).

Vyhodnocení povodně ze srpna 2002 prokázalo opodstatnění komplexního monitoringu experimen-tálních povodí, neboť z vypočtených odtokových výšek vyplynuly na jednotlivých povodích velké rozdíly odtokových ztrát (20–157 mm), jejichž příčiny je třeba rozborem dalších průtokových epi-zod vyjasnit.


178

Uhlířská 1982 - 2004Výskyt průtoků menších než Q300 (17 l.s-1), Q330 (13 l.s-1) a Q355 (9 l.s-1)

minimální trvání deficitního období 3 dny

0

20

40

60

80

100

120

140

160

18019

82

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

poče

t dní

v ro

ce <Q300<Q330<Q355

Obr. 16. Výskyt průtoků menších než Q300, Q330, Q355 v letech 1982 až 2004. Fig. 16. Days of occurence of discharges smaller than Q300 , Q330, Q355 in years 1982 – 2004.

SRÁŽKY NA POVODÍ UHLÍŘSKÁ A PRŮTOKY V ZÁVĚROVÉM PROFILU

0,0000,5001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,000

10.0

8.02

11.0

8.02

12.0

8.02

13.0

8.02

14.0

8.02

15.0

8.02

16.0

8.02

17.0

8.02

18.0

8.02

19.0

8.02

20.0

8.02

21.0

8.02

den

průt

ok (

m3 .s-1

)

0

5

10

15

20

25ho

dino

vý ú

hrn

sráž

e(m

m)

srážka na povodí průtok

Obr.17. Průběh povodně v limnigrafické stanici Uhlířská v srpnu 2002. Fig. 17. Course of flood in gauging station Uhlířská in August 2002.

Povodňové vlny z povodně 2002 jsou používány pro ověřování simulací různými hydrologickými modely. Sledování jakosti povrchových vod

V Jizerských horách jsou vody přirozeně kyselé (průměrná hodnota pH 5,5–6) a málo mineralizova-né. Zvýšený spad znečišťujících látek v průběhu 80. let negativně ovlivnil jejich kvalitu. Pro nedostateč-

nou možnost vázání škodlivých látek z kyselých srážek v horské půdě došlo k rozpouštění kovů z hydroxidů. V povrchových vodách se zvýšila jejich kyselost, koncentrace dusičnanů, síranů, těž-kých kovů a také aluminia. V následujícím desetile-tí se v důsledku zlepšování čistoty ovzduší v Jizerských horách hodnota parametru pH postup-ně zvýšila.

Součástí monitoringu ČHMÚ v experimentálních povodích je i sledování jakosti povrchových vod.


179

Pro kompletní rozbory vody v závěrových profilech povodí se od roku 1982 uskutečňují měsíční odbě-ry. V roce 1998 došlo z úsporných důvodů k redukci sledovaných lokalit i počtu zkoumaných parametrů. Monitoring byl omezen pouze na povodí Uhlířská a Jezdecká. V roce 1999 byly pro doplnění informací o kvalitě vody ústící do nádrže Josefův Důl obnoveny odběry v povodí Kristiánov a Blatný rybník. V roce 1996 byla z projektu PHARE za-koupena dvě automatická odběrná zařízení, jimiž byly v závěrovém profilu Uhlířská odebírány vzor-ky povrchové vody ve čtyřhodinovém intervalu při srážkoodtokových situacích a tání sněhu v letech 1996, 1997 a následně v roce 2004, 2005. Od pro-since 2003 zajišťuje Výzkumný ústav vodohospo-dářský T.G.M. kontinuální měření kvality vody ve třech profilech. Automatické měřicí multipara-metrické sondy jsou instalovány v závěrovém profi-lu Uhlířská a Jezdecká a v letním období též v lokalitě Tomšovka na Uhlířské. Sondy průběžně sledují teplotu vody, pH, koncentrace N-NO3

-, chlo-ridy, vodivost a redox potenciál (ORP). K doplnění informací o dalších parametrech započal na jaře 2004 VÚV T.G.M. na Uhlířské a Jezdecké s pravi-delnými týdenními odběry vod. Všechny tyto akti-vity včetně analýzy vzorků jsou předmětem plnění projektu Labe IV. (Blažková, 2003–2005).

Informace z měsíčních odběrů jsou spíše infor-mativní, protože odběry byly a jsou uskutečňovány náhodně, převážně při nízkých nebo průměrných průtocích a nepostihují významné koncentrační změny při zvýšených průtocích. Z výsledků analýz vyplývá, že se zlepšováním situace v Jizerských

horách se hodnota parametru pH postupně zvyšuje. Nejnižší hodnoty pH byly zjištěny při tání sněhu v roce 1984 a 1985. Zvýšené koncentrace Al, N-NO3

- byly naměřeny v době tání sněhu v roce 1982 a 1985. Vyšší koncentrace SO4

2- jsou pravi-delně měřeny v době nižších průtoků. Extrémní hodnoty jsou uvedeny v tab. 7 (Kulasová, 1989– –2004).

Výsledky analýz vzorků odebraných při srážko-odtokových situacích (Vilímec, 1996, 1997) dobře vystihují průběh hodnot pH, koncentrací Al, SO4

2- a N-NO3

- v období kulminace průtoků. Hodnota pH klesá se zvyšujícím se průtokem, koncentrace Al a N-NO3

- stoupá, zejména v době tání sněhu, kdy odtékají nečistoty akumulované ve sněhu. Maxi-mální hodnoty se proto vyskytly v březnu po kul-minaci průtoků. Při letních srážkoodtokových epi-zodách koncentrace Al se zvyšujícím se průtokem stoupají, ale koncentrace N-NO3

- klesají. Minimál-ních hodnot N-NO3

- je dosaženo již před kulminací průtoků. Nízké koncentrace N-NO3

- lze pak pozo-rovat po celou dobu zvýšených průtoků. Teprve při jejich výraznějším poklesu dochází opět k nárůstu koncentrací N-NO3

-. V tab. 8 jsou uvedeny maxi-mální hodnoty dosažené při srážkoodtokových situ-acích.

Měření automatickou sondou (Kulasová, 2004, 2005) umožňuje kontinuálně sledovat jakost vody včetně srážkoodtokových epizod. V roce 2004 jich bylo zaznamenáno několik. Tab. 9 uvádí extrémní naměřené hodnoty.

T a b u l k a 7. Extrémní hodnoty z měsíčních odběrů povrchových vod. T a b l e 7. Extreme values from monthly surface water samples.

Ukazatele pH NO3-N- SO4-- Al pH NO3-N- SO4-- Al (mg l-1) (mg l-1) (mg l-1) (mg l-1) (mg l-1) (mg l-1)

Mezní hodnoty 11,3 11,3 pro pitnou vodu doporučená doporučená

podle ČSN 757111 ´6,5–9,5

3,4 250 0,20 ´6,5–9,5

3,4 250 0,20

období 1982–1993 období 1994–2005

11.5.1985 3,5 23.1.1996 1,06 UHLÍŘSKÁ 17.6.1985 3,5

18.5.1982 4,29 11.9.1990 32,00 9.4.1984 3,82 7.9.1998 3,727.2.1996 1,06

15.9.2003 29,10 7.9.1998 1,17

BLATNÝ RYBNÍK 11.5.1985 3,7 18.5.1982 4,06 11.9.1990 28,50 9.4.1984 2,89 24.4.1994 4,4 9.2.1994 1,80 14.2.1995 24,50 21.4.1998 1,06

11.5.1985 3,5 KRISTIÁNOV

17.6.1985 3,5 18.5.1982 4,29 13.4.1994 34,00 9.4.1984 4,45 13.7.1998 3,7 13.4.1994 2,60 13.4.1994 34,00 21.4.1998 1,05

JEZDECKÁ 11.5.1985 3,6 18.5.1982 3,80 19.10.1993 29,00 9.4.1984 2,44 13.7.1998 3,8 13.4.1994 5,20 9.3.1995 18,50 13.7.1998 0,77

3.3.1997 3,6 10.8.1994 1,50 JIZERKA 7.5.1984 3,0 18.5.1982 4,29 11.9.1990 21,00 7.4.1984 1,84

13.7.1998 3,6 11.10.1994 1,50 10.8.1994 23,50 24.4.1995 0,75

29.6.1982 3,61 ČERNÁ SMĚDÁ 7.5.1984 3,3

21.10.1982 3,61 11.9.1990 27,00 9.4.1984 2,24 5.11.1996 4,0 24.1.1996 1,60 20.5.1997 25,80 24.4.1995 0,85

7.5.1984 3,4 BÍLÁ SMĚDÁ

11.5.1985 3,4 19.7.1982 4,29 13.11.1990 30,00 9.4.1984 3,10 3.3.1997 3,4 24.1.1996 1,40 1.4.1996 18,00 13.12.1994 1,10


180

T a b u l k a 8. Extrémní hodnoty dosažené při zvýšených odtokových epizodách. T a b l e 8. Extreme values reached during increased run-off episodes.

N-NO3- SO4

-- Al pH

[mg l-1] [mg l-1] [mg l-1] 16. 3. 1997 4,2 16. 3. 1997 4,60 13. 3. 1997 15,00 16. 3. 1997 1,05 1. 5. 1997 4,0 1. 5. 1997 4,01 28. 4. 1997 15,00 1. 5. 1997 0,84

20. 7. 1997 3,9 18. 7. 1997 2,59 18. 7. 1997 12,60 21. 7. 1997 0,81 13. 6. 1998 4,2 11. 6. 1998 2,89 15. 6. 1998 15,20 13. 6. 1998 1,05 4. 4. 2004 3,9 29. 3. 2004 0,80 29. 3. 2004 17,70 2. 4. 2004 0,84

18. 11. 2004 4,4 5. 11. 2004 0,60 5. 11. 2004 14,20 17. 11. 2004 1,51 T a b u l k a 9. Extrémní hodnoty naměřené automatickou monitorovací sondou v roce 2004. T a b l e 9. Extreme values measured by automatic monitoring probe in the year 2004.

Povodí Uhlířská – tok Černá Nisa Povodí Jezdecká – tok Černá Desná průtok průtok

den, hodina [m3 s-1]

pH N-NO3- [mg l-1] den, hodina

[m3 s-1] pH N-NO3

- [mg l-1]

17. 11. 2004 20:00 0,898 4,14 0,41 17.11.2004 20:40 3,028 4,25 0,01 17. 11. 04 18:40–23:30 0,68–0,844 4,13 0,35–0,51 17.11.2004 21:20 2,670 4,23 0,22

21. 3. 2004 15:50 0,481 4,23 6,74 18.5.2004 11:30 0,140 5,7 12,62

POVODÍ UHLÍŘSKÁ - LISTOPAD 2004

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

1.11.2004

2.11.2004

4.11.2004

6.11.2004

8.11.2004

10.11.2004

11.11.2004

13.11.2004

15.11.2004

17.11.2004

19.11.2004

20.11.2004

22.11.2004

24.11.2004

26.11.2004

28.11.2004

29.11.2004

DATUM

průt

ok (m

3 .s-1),

pH

0

100200

300400

500600

700

800900

1000

Al µ

/l

průtok pH Al

POVODÍ JEZDECKÁ - LISTOPAD 2004

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

1.11.2004

2.11.2004

4.11.2004

6.11.2004

8.11.2004

10.11.2004

11.11.2004

13.11.2004

15.11.2004

17.11.2004

19.11.2004

20.11.2004

22.11.2004

24.11.2004

26.11.2004

28.11.2004

29.11.2004

DATUM

průt

ok (m

3 .s-1 ),

pH

0100200

3004005006007008009001000

Al µ

/lprůtok pH Al

Obr. 18. Průběh průtoků, pH a Al na měrném profilu Uhlířská a Jezdecká v listopadu 2004. Fig. 18. Course of discharges, pH and Al in measuring profile Uhlířská and Jezdecká in November 2004.

Při zvýšených stavech vody z přívalových dešťů a smíšených srážek v listopadu 2004 zaznamenala měřící sonda hodnoty sledovaných parametrů na Uhlířské a Jezdecké. V tutéž dobu byly uskutečně-ny i týdenní odběry. Na obr. 18 je vykreslen průběh průtoků a pH zároveň s koncentracemi Al, získa-nými při týdenních odběrech .

Měsíční odběry nepostihly koncentrace látek při vétších průtocích. Nejsme tedy schopni bez mode-lového přístupu stanovit jejich odnoty, zejména v době nejvyššího spadu znečištujících látek.

Vzhledem k možnostem kontinuálního sledování kvality vody teprve v současných letech nemáme doposud naměřenou delší řadu sledovaných para-

metrů. Nevýhodou automatické sondy je jejich malý počet (není možno sledovat např. obsah ně-kterých významných ukazatelů jako jsou Al a SO4

2-) a nutnost časté rekalibrace pro zajištění přes-nosti měření. Určitým řešením získání informací o průběhu koncentrací většího množství parametrů je uskutečňování odběrů při zvýšených vodních sta-vech. Rozbory vzorků jsou však drahé a jejich po-čet je limitován finančními možnostmi. Závěry

Cílem výzkumu a vší činnosti v experimentál-ních povodích ČHMÚ v Jizerských horách v uply-


181

nulých 20 letech bylo objasnit účinky odlesnění na srážkoodtokovou bilanci v této oblasti. Významné změny stanovených hydrologických charakteristik nebyly prokázány. Nejdůležitějším faktorem ovliv-ňujícím odtok jsou v Jizerských horách srážky a působení dalších faktorů je často ve svém účinku protichůdné. Např. snížení výparu z lesních porostů bylo kompenzováno zvýšením výparu z holin vli-vem zatravnění. Ve vzniklých výmolech se zadržo-vala srážková voda a docházelo tak k retardaci od-toků oproti urychlení odtoků ze svahů, které bylo způsobeno změnou vegetačního porostu a vzniklý-mi preferenčními cestami. Oproti dříve zcela zales-něnému povodí docházelo k tání sněhové pokrývky na mýtinách dříve a vlivem výparu se zde výška sněhu a jeho vodní hodnota snižovala. V době, kdy sníh z holin již odtál, v lese byly ještě akumulovány zásoby vody, které jsou uvolňovány později a tím je odtok z tání rozložen do delšího období. V současné době však i svahy pozvolna zarůstají novými porosty. Cca 60 % plochy experimentální základny pokrývá mladý porost do věku 10 až 20 let. Zmenšuje se počet mýtin a v zimním období je již sněhová pokrývka chráněna porostem a tání sněhu je pozvolnější než v období po odlesnění. Postupně se zlepšila i jakost odtékajících vod, i když jejich kyselost, obsah aluminia a nitrátů i na-dále překračuje limity stanovené pro vody k vodárenskému využívání.

Vzhledem k tomu, že malé rozměry experimen-tálních povodí umožňují získávání detailních po-znatků o vlivech měnícího se prostředí na kvantita-tivní a kvalitativní charakter hydrologického cyklu a zároveň i testování nových hydrologických tech-nologií, byla postupně navázána spolupráce s dalšími organizacemi, které v některých povodích instalovaly svá měřicí zařízení a uskutečňují zde svůj badatelský výzkum. Jmenované organizace se zároveň podílejí na výzkumných programech ČHMÚ (Bubeníčková, 1994–1996) a naopak ČHMÚ spolupracuje na řešení jejich úkolů (Blaž-ková, 1996–1998, 2003–2006).

Údaje se využívají též v praktické činnosti lesní-ků a vodohospodářů, v operativní hydrologii i apli-kovaném hydrologickém výzkumu, neboť mikroa-nalýzou odtokových složek na malých povodích je možno odvozovat a ověřovat parametry, které nelze získat ze státních pozorovacích sítí. Výsledky byly využity pro aplikaci hydrologických modelů na povodí Uhlířská a Jezdecká.

Na řešení provozních úkolů, spojených s projek-tem PHARE a dalších programů spolupracovali i četní zahraniční partneři. Povodí Uhlířská a Jezdec-

ká jsou součástí souboru povodí ERB (European Representative and Experimental Basins – Evrop-ská reprezentativní a experimentální povodí) a na-měřená data jsou zájemcům k dispozici.

V současnosti je činnost v experimentálních po-vodích součástí projektu Labe IV (Blažková, 2003––2006). V závěrečné části projektu bude zpracován návrh na optimalizaci monitorování pro účely hyd-rologických a hydrochemických modelů. LITERATURA BUBENÍČKOVÁ L. a kol., 1980: Státní výzkumný úkol C-16-

3331-111, DÚ O6 Vodní bilance, tvorba a ovlivňování od-toku, etapa 06, Pravděpodobná maximální srážka. Závěreč-ná zpráva, ČHMÚ, Praha.

BUBENÍČKOVÁ L. a kol., 1981–1984: Podnikový výzkumný úkol 150, Změny odtokového režimu Jizerských hor vlivem devastace lesních porostů způsobené škodlivými exhalace-mi. Závěrečná zpráva. ČHMÚ, Praha.

BUBENÍČKOVÁ L. a kol., 1994–1996: Program péče o život-ní prostředí MŽP ČR Projekt Ga/1533/94 Hydrologický a ekologický výzkum v experimentálních povodích Jizer-ských hor. Národní účast v projektu FRIEND UNESCO. ČHMÚ, Praha,

BUBENÍČKOVÁ L. a kol., 2003: Flood precipitation analysis in the Jizerské Mountains. In: NE FRIEND Project 5, ERB. Proceedings of Workshop on Mountain Hydrology, Bucharest, 26. September 2003.

BLAŽKOVÁ Š. a kol., 1996–1998: Program vědy a výzkumu MŽP ČR VaV 510/3/96 Ekologické aspekty ochrany vodní-ho hospodářství, DÚ 01 Výzkum transportních procesů v povodí dotčeném náhlými změnami odtokových poměrů (Jizerské hory). VÚV T.G.M., Praha.

BLAŽKOVÁ Š. a kol., 2003–2006: Program vědy a výzkumu MŽP ČR VaV/650/5/03 Labe IV, DÚ 06 Teorie modelování a monitorování. VÚV T.G.M., Praha.

CHAMAS V. a kol., 1979: Návrh experimentálního hydrolo-gického pozorování v Jizerských horách. Úvodní studie, ČHMÚ Praha, P-Ústí nad Labem.

JIRÁK J., 2005: Měření výšky a vodní hodnoty sněhu v Jizerských horách. Sborník semináře Stretnutie snehárov 2005, Liptovský Mikuláš, 2005, str. 17–19.

KULASOVÁ A. a kol., 2003: Vyhodnocení katastrofální po-vodně v srpnu 2002. Projekt MŽP ČR 2. etapa. Workshop Extrémní hydrologické jevy v povodích, Praha.

KULASOVÁ A. a kol., 1994–2005: Hydrologické ročenky ČHMÚ OEX. Experimentální povodí Jizerské hory, 1989 až 2004. ČHMÚ, Jablonec nad Nisou.

KULASOVÁ A., 2005: Průběh zim v Jizerských horách podle údajů ze stanice Bedřichov. Sborník semináře Stretnutie snehárov 2005, Liptovský Mikuláš, str. 21–23.

KULASOVÁ A. a kol., 2005: Comparison of monitoring re-sults of selected water quality indicators in Uhlířská basin in 1982–2004. Sborník konference Acid Rain, ČHMÚ, ČGS, Praha.

KULASOVÁ A. a kol., 2005: Sledování jakosti vody v experimentálních povodích Uhlířská a Jezdecká. Sborník semináře Hydrologie malého povodí, Praha, str. 187–194.


182

Projekt PHARE CS 9002/22.6-WAT 28 (Program monitorová-ní jakosti vody, dílčí část Jizerské hory), MŽP ČR, ČHMÚ, VÚV T.G.M, Praha, 1994–1997.

STEHLÍK J. a kol., 2003: Differences between the snow water equivalent in the forest and open areas in the Jizera Moun-tains, Czech Republic. In: Interdisciplinary approaches in small catchment hydrology: Monitoring and research. Pro-ceedings of the 9th ERB Conference (Demänovská dolina, Slovakia, 15–28 September 2002). IHP-VI Technical Do-cuments in Hydrology, No. 67, UNESCO, Paris.

VILÍMEC J. a kol., 1997: Rozbor jakosti vody v toku zachycu-jící srážkoodtokové epizody. Výzkumná zpráva VaV/510/3/97, VÚV T.G.M, Praha.

VILÍMEC J. a kol., 1998: Výzkum transportních procesů v povodí dotčeném náhlými změnami odtokových poměrů Jizerských hor – rozbory jakosti vody. Výzkumná zpráva VaV/510/3/98, VÚV T.G.M, Praha.

Došlo 21. decembra 2005

Štúdia prijatá 16. februára 2006 EXPERIMENTAL HYDROLOGICAL BASE IN THE JIZERA MOUNTAINS Alena Kulasová, Jana Pobříslová, Jan Jirák, Rudolf Hancvencl, Libuše Bubeníčková, Šimon Bercha

The aim of research and works done in the experi-mental basins was to find out the effect of deforestation on the precipitation-runoff balance. The article contains a short review of studies performed in this field. The information about basins, monitoring net and measured parameters is given in Figs 1 – 2 and Tabs 1 – 3. In the period 1982 – 2004 the trend of annual mean temperatu-re was increasing (Fig. 3). The differences in temperatu-re values between climatological stations and values measured in the watersheds were determined. The annual precipitation totals at station, Souš are usually higher than in station Bedřichov due to bigger values in winter (Fig. 4), their trend in 1982–2004 is increasing. The values of data measured in basins in vegetation season are in some localities bigger than in climatological stati-ons (Fig. 5). The maximum one-day and two-days preci-pitation from the period 1982 – 2004 is stated in Tab. 4. In Fig. 6 and 6a) are maps of precipitations in 12. – 13. 8. 2002.

In studies concerning yearly winter periods from 1900 – 2004 the trend of mild and strong winter occurrence

was not possible to find. Even though the snow depth in the period 1982–2005 is smaller than in antecedent years, in some winters there is a lot of snow, too (Figs 7 – 8, Tabs 5 – 6). Snow in basins is measured in profiles, some of them situated in forest and clearing of the same locality. In Fig. 9 the course of snow depth and its water value in two localities are compared. During the time of accumulation the snow depth is bigger on both the clea-rings than in forest, while in the time of thaw more snow is preserved in old dense forest when the clearings and young forest are already snow empty.

Figs 10 – 15 give an overview of discharges in the station Uhlířská. The significant change in run-off was not proved. The flow variation is dependent mainly on precipitation. Fig. 16 expresses the number of days with run-off occurrences smaller then Q300, Q355 and Q330. Fig. 17 shows course of hourly precipitation and discharges during the flood in August 2002 in the gau-ging station Uhlířská.

The water quality is assessed from water samples ta-ken once a month from 1982, from 2004 once a week in Uhlířská and Jezdecká. The extreme values are stated in Tab. 7. The course of some water quality parameters was monitored in precipitation-run-off events and thaw at Uhlířská in 1996, 1997, 2004 and 2005. With increasing run-off values of pH decrease, Al increases, N-NO3

- increase too, but only in time of thaw. It decreases in precipitation-run-off events. Extreme values are in Tab. 8. The extreme values of measurements in 2004 by multiparametric monitoring probe are in Tab. 9, the comparison of discharges, pH and Al in profiles Uhlířská and Jezdecká in November 2004 in Fig. 18.

The water quality is improving with improving envi-ronment. The monitoring does not give enough infor-mation to state the water quality in time of the highest atmospheric deposition without further modelling.

The data and results are used in hydrological research done in cooperation with other institutions, mainly for testing of input parameters to hydrological and hydro- chemical model applied of the experimental basins Uh-lířská and Jezdecká. Also they are used for the water management and forestry practices. Catchments Uhlířská and Jezdecká were incorporated into the ERB (European Representative and Experimental Basins) system, and the measured data are being utilised by international partners.

Documents

EXPERIMENTÁLNÍ HYDROLOGICKÁ ZÁKLADNA JIZERSKÉ HORYdlib.lib.cas.cz/5892/1/2006_54_2_kulasova_163.pdf · Jizerka and Směda streams. The long-term average annual temperature in