Hodnoty velikosti zdrojů podzemních vod jsou základním vstupním údajem pro hydrologickou a vodohospodářskou bilanci podle zákona č. 254/2001 Sb. (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů, a pro charakteristiku kvantitativního stavu útvarů podzemních vod podle požadavku Rámcové směrnice EU¹⁾.

Původní používané hodnoty byly založeny na údajích protokolů KKZ²⁾. Tyto údaje se opíraly o výsledky regionálního hydrogeologického průzkumu, který byl realizován v pětiletých programech během let 1966 – 1990. Poslední výsledky jsou v Syntéze české křídové pánve (Herčík a kol. 1987, 1999). V současné době jsou však tyto hodnoty starší 20 až 30 let. Mezitím došlo k vývoji metod průzkumu a hodnocení i náhledu na podíl odvodňování podzemních vod jako základního odtoku, který tvoří nezanedbatelnou složku celkového odtoku.

Původní hodnoty zdrojů podzemních vod byly do značné míry nesourodé vzhledem k době provádění regionálních hydrogeologických průzkumů, odpovídaly stupni vývoje poznání a metod hodnocení. Jejich hlavním nedostatkem byla skutečnost, že nevyjadřovaly základní hydrologická kriteria režim a zabezpečenost. Metodika bilancování a hodnocení zdrojů podzemních vod přešla postupně na lépe vyhovující údaje o základním odtoku, který představuje stálejší složku celkového odtoku zejména v bezesrážkových obdobích a velikostí i režimem jej lze ztotožnit s přírodními zdroji podzemních vod (Kněžek 1988)³⁾.

Současná tendence způsobu zpracování hydrologické i vodohospodářské bilance¹⁾ směřuje k úrovni podrobnosti v měsíčním kroku, s vyjádřením pravděpodobnosti výskytu, resp. zabezpečenosti ve zvolených mezních hodnotách. Bilance se zpracovává v souladu s požadavky vodního zákona každoročně, hodnocení kvantitativního stavu útvarů podzemních vod v šestiletých cyklech revize plánů povodí. Její výsledky slouží především pro činnost správců povodí a vodoprávních úřadů, pro uživatele však mají význam tím, že dávají možnost posoudit současný stav a možnosti využívání zdrojů podzemních vod.

Způsoby hodnocení základního odtoku se vyvíjely přibližně od poloviny 20. století v souvislosti s bližším poznáním srážko-odtokových vztahů a do tohoto období spadají první práce. Přehled současných metod byl předmětem části technické podkladové studie pro přípravu nové fáze regionálního hydrogeologického průzkumu (Kadlecová kol. 2010) a je připraven v samostatné publikaci (Kadlecová – Olmer  et al. 2011).

Bilance a evidence zdrojů podzemních vod se provádí v základních územních jednotkách – hydrogeologických rajonech. Současná aktualizovaná verze označená jako „Rajonizace 2005“ byla publikována na semináři ČVHVTS (Olmer – Dlabal 2006), dále jako samostatný titul edice České geologické služby (Olmer – Herrmann – Kadlecová – Prchalová 2006), je veřejně přístupná na webových stránkách <heis.vuv.cz> a <voda.gov.cz> a je předmětem samostatné vyhlášky č. 5/2011 Sb.  

Metody ocenění přírodních zdrojů podzemních vod

 Základním hlediskem pro volbu metody je druh zvodnění hydrogeologické struktury. Ten určuje způsob oběhu podzemní vody a zároveň odlišný způsob hodnocení přírodních zdrojů podzemních vod. V současné verzi rajonizace bylo zavedeno rozlišení:

• rajony s výskytem souvislého zvodnění
• rajony s nesouvislým zvodněním
• rajony fluviálních sedimentů.

Hydrogeologické rajony se souvislým zvodněním zahrnují převážně pánevní struktury. Podzemní voda v nich proudí na velké vzdálenosti, často nezávisle na povrchové říční síti. Jde o hydrogeologické rajony v sedimentárních horninách s větším počtem superponovaných kolektorů. Oblast dotace, kde se podzemní voda doplňuje vsakem srážek, a oblast drenáže mohou být v podmínkách ČR vzdáleny až desítky kilometrů. V této skupině rajonů zpravidla orografické povodí neodpovídá hydrogeologickému povodí, avšak rozsah rajonu v zásadě respektuje uzavřený proudový systém podzemní vody. V rajonech, které se odvodňují zcela do povrchového toku v drenážní bázi, jsou pro hodnocení velikosti přírodních zdrojů podzemních vod vhodné buď standardní, tzv. klasické metody založené na interpretaci výtokových čar nebo hydrologické modely. V pánevních strukturách s vrstevními kolektory je ovšem stanovení velikosti přírodních zdrojů podzemních vod pouze pomocí rozboru základních odtoků velmi problematické a nedostatečné, a je proto nezbytné použít hydraulický model.

Hydrogeologické rajony s nesouvislým zvodněním představují na území ČR nejpočetnější skupinu, která zaujímá přibližně 2/3 území. Zahrnují oblast hornin proterozoika, paleozoika a flyšových sedimentů a jsou charakteristické lokálním oběhem podzemní vody, závislým na srážko-odtokových poměrech, proto jsou tyto rajony velmi citlivé na období sucha. Množství infiltrované vody je ovlivňováno zásadně plochou hydrogeologického povodí a morfologií terénu, a proto se v tomto typu hydrogeologických rajonů většinou ztotožňuje.

hydrogeologické povodí s orografickým povodím. V této skupině rajonů je vyvinut kolektor v připovrchové zóně rozpukání a rozvolnění hornin, zahrnující zvětralinový plášť a svrchní zvětralé a rozpukané pásmo skalního podkladu. Pro stanovení velikosti přírodních zdrojů podzemních vod jsou vhodné přímé hydrologické metody vycházející z rozboru výtokových čar. Rajony jsou vesměs členité a plošně rozsáhlé a dochází v nich k odvodňování do lokálních drenážních bází, kterými jsou povrchové toky různého řádu. Není možno je považovat za uniformní jednotku a hodnocení přírodních zdrojů vyjádřit pouze jednou společnou hodnotou. Obecným problémem bude, že hydrologická data, získávaná přímým sledováním na povrchových tocích, nebudou dostupná v odpovídajícím místě drenážní báze. Ve většině takových případů bude nutno přistoupit k prostorovým a chronologickým analogiím.

Hydrogeologické rajony fluviálních sedimentů zahrnují jak části infiltrací a oběhem závislé přímo na režimu povrchového toku v drenážní bázi, tak části, které s režimem povrchového toku přímo nesouvisí. Jde v podstatě o odlišení vyšších, svrchních teras fluviálních sedimentů od nižších, kde v případě využívání dochází ke zvýšené infiltraci vody z povrchového toku a vzniku tzv. indukovaných zdrojů. Pro oblast vyšších teras lze aplikovat hodnocení pomocí hydrologického modelu. Pro hodnocení velikosti zdrojů podzemních vod v nižších terasách nebudou standardní hydrologické metody postačující, a to i s ohledem na vodnost příslušného povrchového toku, a je nutno použít modelová řešení, která umožní simulací odlišit podíl vzniku indukovaných zdrojů. 

Hydrologické metody

Přímé, standardní hydrologické metody vycházejí z interpretace údajů sledování průtokových dat na síti měrných objektů a druhou skupinou jsou metody založené na vlastnostech přírodního zvodněného prostředí. Do první skupiny patří metody rozčlenění (separace) hydrogramů, jejich poklesové části, tzv. výtokové čáry. Jde nejprve o jednoduché metody grafické interpretace a později o metody graficko-početní (Kille, Eckhardt). V druhé skupině jsou metody vycházející z celkové hydrologické bilance území nebo parametrů infiltrace.

Metody separace hydrogramu vycházejí vesměs z předpokladu, že výsledný průtok v říčním profilu (celkový odtok) tvoří z hlediska původu povrchový odtok (ron), tj. část srážkové vody, která se nevypařila ani nevsákla a odtéká po povrchu terénu, dále hypodermický odtok (odtok z pásma aerace nad souvislou hladinou podzemní vody) a základní odtok z pásma nasycení. Poměr všech složek je plošně i časově proměnlivý a odlišení prvních dvou složek je velmi obtížné. Metod separace je více (např. Wundt, Natermann, Kudělin), všechny pracují s relativně dobře dostupnými údaji o odtoku, jsou však pracné a vlastní vyhodnocení může být do značné míry subjektivní. V současné době se tyto metody prakticky nepoužívají, neboť nedávají možnost vyjádření režimu výsledné hodnoty. 

Metoda Killeho byla prezentována počátkem 70. let 20. století (Kille 1970) a používá způsob zpracování minimálních měsíčních průtoků v dlouhodobém intervalu, nejméně 10 let. Její předností je výrazné omezení možnosti individuálního přístupu při zpracování dat a tím dává dobré předpoklady pro regionální hodnocení. Metoda je osvědčená a poskytuje dobré výsledky. Tato metoda byla použita v prvních fázích vodohospodářské bilance i pro širší interpretaci (Krásný 1981).

Eckhardtův filtr (Eckhardt 2005) představuje novou metodu zaváděnou do rutinního zpracování zdrojové části hydrologické bilance ČHMÚ. Separace hydrogramu je založena na předpokladu, že výtok ze zvodněného kolektoru je podle Boussinesqovy rovnice lineárně závislý na velikosti zásob podzemní vody. Separace používá parametr vycházející z analýzy výtokových čar, pro nějž byl vyvinut program RECESS, který vyhledá poklesové větve hydrogramu. Předností metody je časové rozlišení a objektivnost. Filtr zpracovává průměrné denní průtoky a za řešené období je tedy možno obdržet celou časovou řadu základního odtoku a její statistické charakteristiky.

Hydrologická bilance vychází z obecného tvaru rovnice, která osahuje velký počet členů: atmosférické srážky, sumární výpar – evapotranspiraci, přímý odtok, přítoky povrchových a podzemních vod. Některé členy rovnice je možno pro zjednodušení zanedbat, avšak zásadním problémem, který omezuje možnost použití této poměrně jednoduché metody, je vzájemně územně i časově srovnatelná úroveň základních členů, tj. přímého odtoku, srážek a zejména evapotranspirace, kterou nelze prakticky v daném území a čase stanovit.

Všechny metody, vycházející z údajů sítě vodoměrných stanic, jsou závislé na úrovni měřených dat, rozmístění stanic a na skutečnosti, že údaje mohou být ovlivněny jak technickým stavem měřených profilů, tak užíváním vody v povodí. Dalším problémem je vzájemný vztah umístění sledovaných profilů vodoměrné sítě a polohy drenážní báze bilancovaných hydrogeologických rajonů.

Metoda proudu se opírá o základní vztah definovaný Darcyho filtračním zákonem a představuje nejméně náročný způsob určení dynamické části podzemní vody, protékající napříč jedním nebo více profily přirozeného toku podzemní vody. Její výhodou je, že nevyžaduje detailní znalost okrajových podmínek ani podmínek přirozené tvorby zásob podzemní vody a jejího doplňování. Je však vhodná jen v územích s jednoduchými a homogenními přírodními poměry, a z tohoto důvodu spíše pro vymezené oblasti jímání zdrojů podzemní vody a jen výjimečně pro širší území, jakým je hydrogeologický rajon.

Metoda členění průtoků s využitím pozorování hladiny podzemní vody vychází z obecné rovnice nestacionárního proudění, kterou odvodil Boussinesq pro jednorozměrné rovinné prostředí s volnou hladinou podzemní vody, dotace povrchového toku podzemními vodami je však úloha prostorová. Kliner a Kněžek (1974) řešili úlohu zjednodušeným vztahem, založeným na průběhu rozdílu hladin v povrchovém toku a pozorovacím vrtu. Metoda používá grafickou interpretaci, byla dlouhodobě ověřena zejména na experimentálním povodí a možný subjektivní vliv při zpracování je výrazně omezen. Její nevýhodou je, že vyžaduje vhodný měřený profil na povrchovém toku a zároveň odpovídající pozorovací vrt.  

Metoda PPP (podélný profil průtoků) byla vyvinuta F. Slepičkou ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T.G.M. (dále jen VÚV) pro řešení prostorového rozlišení oboustranného vztahu podzemních a povrchových vod. Interpretací příronových a ztrátových úseků průtoku povrchového toku řeší dotaci celkového odtoku i opačně infiltraci do podzemních vod. Metoda je dlouhodobě odzkoušena a patří ke standardním hydrologickým postupům při průzkumu podzemních vod. Vyžaduje poměrně dobrou znalost terénu a hydrologeologických poměrů a je náročná z hlediska vlastního provádění (opakovaná expediční terénní měření).

Hydrologické modely

Hydrologický model počítá v konstantním časovém kroku (měsíc, den) chronologickou hydrologickou bilanci povodí či území. Model popisuje základní hydrologické procesy na povrchu povodí, v zóně aerace i základní složky zásob vody (ve sněhu, v půdě, ve zvodněném kolektoru) i odtok vody ze zásoby podzemní vody. Předností modelu je, že bilance dílčích složek odtoku se v uzavřeném povodí musí blížit pozorovanému odtoku, odtok podzemní vody by měl mít podobný průběh jako kolísání hladin podzemní vody v pozorovacích vrtech nebo vydatností reprezentativních pramenů. Podle pozorování lze tedy parametry hydrologického modelu a tedy i dotace podzemní vody stanovit podstatně spolehlivěji, než jen podle ostatních dostupných podkladů.

Stanovení časového průběhu dotace i odtoku podzemní vody je podstatné, jejich variabilita v čase je značná a bez jejího uvážení nelze spolehlivě stanovit zabezpečenost přírodních zdrojů podzemních vod ani případných odběrů. Hydrologický model, i když je kalibrován podle kratšího (několikaletého) období, umožňuje díky dostupným dlouhodobým řadám srážek a dalších meteorologických veličin odhadnout kolísání podzemního odtoku i v podmínkách, které se během kratšího období nevyskytly, jejichž výskyt je však reálný. Umožňuje tedy začlenit poznatky z krátkodobého pozorování do dlouhodobého režimu a případně je korigovat.

Pro analýzu chronologické hydrologické bilance lze použít algoritmus, označovaný jako model hydrologické bilance. Kromě modelů sestavených přímo pro tento účel lze použít i modely, sestavené pro jiné účely, například pro výpočet předpovědí průtoků, pokud je algoritmus takového modelu na bilančních principech založen.

 Vstupními hodnotami modelu jsou časové řady výšek srážek na povodí, řady průměrných teplot vzduchu a časové řady dalších meteorologických veličin, které podstatně ovlivňují výpar, například řady průměrných relativních vlhkostí vzduchu. Při odhadu parametrů modelu se zadávají řady průměrných odtokových výšek v závěrovém profilu povodí, případně řady pozorování podzemních vod, výšky hladiny podzemní vody v pozorovacím vrtu nebo vydatnosti pramenů.

Výpočtem se modeluje zejména: potenciální evapotranspirace, územní výpar, infiltrace do zóny aerace, průsak touto zónou (dotace podzemní vody), zásoba vody ve sněhu, zásoba vody v půdě, zásoba podzemní vody. Odtok je obvykle modelován jako součet tří složek: povrchový, hypodermický a základní odtok.

 Model hydrologické bilance se skládá z několika dílčích algoritmů, kterými se modelují základní bilanční procesy v dílčích zónách povodí (jde o dělení ve „vertikálním“ členění). Při modelování povrchové zóny se musí rozlišovat různost procesů, daná teplotními poměry (akumulace sněhu, tání a letní režim).

 V podmínkách české křídy byl v minulosti využit model DAMBO (Herčík a kol. 1987). V současné době je pro praktické využití k dispozici ověřený model SIMBA, vyvinutý ve VÚV na bázi dřívější verze BILAN, který zároveň používá různé metody pro kontrolu konzistence vstupních hydrometeorologických dat. Model původně zpracovával chronologickou hydrologickou bilanci v měsíčním kroku, novější verze používá i denní krok.

Hydraulické modely

Matematické modelování je dynamicky se rozvíjející obor, jehož využití v přírodních vědách narůstá. V hydrogeologii je matematické modelování proudění podzemní vody, popřípadě i transportních procesů, jednou z metod, která se hojně užívá v praxi. Jednotlivé složky přírodního prostředí společně s antropogenními vlivy vytvářejí komplikovaný systém, jehož popis a detailní analýza vyžaduje aplikaci jednotlivých hydrogeologických metod a teorií, v kombinaci s ostatními přírodními a technickými vědami. S rostoucí velikostí systému však stoupá náročnost jeho průzkumu a kvantitativního popisu vzájemných vztahů jednotlivých složek. Časoprostorově rozsáhlé mnoha složkové systémy již pak nejsou za použití samotných klasických hydrogeologických metod v potřebných detailech popsatelné.

První matematické rovnice definující vliv jímání podzemní vody na její ustálené i neustálené proudění sahají do začátku 20. století (Thiem, Theiss, Jacob). Vývoj poznání hydrogeolgických závislostí vedl postupně k definování řídících rovnic trojrozměrného proudění podzemní vody. Zhruba do poloviny 60. let 20. století převažovalo analytické řešení těchto rovnic, které bylo velmi složité a v rozsáhlejších oblastech těžko proveditelné.

Rozvoj výpočetní techniky na počátku 60. let 20. století umožnil provádět numerické řešení řídících rovnic proudění podzemní vody. Takže 60. a 70. léta 20. století byla ve znamení prudkého rozvoje modelů proudění podzemní vody a jejich aplikace v praxi. V této době byly položeny základy kódů, ze kterých se později vyvinuly dodnes používané modely (např. MODFLOW či FEMWATER).

Klasifikace hydraulických modelů

Přímé metody vycházejí z detailních znalostí přírodních poměrů, fyzikálních a případně dalších charakteristik a parametrů a okrajových podmínek nutných pro řešení daného systému. Výsledkem přímé metody je pak jediné řešení – konkrétní projevy řešených fyzikálních polí ve zkoumaném systému. Klasickým příkladem této metody je simulace kolektoru se známým prostorovým rozložením koeficientu hydraulické vodivosti a okrajovými podmínkami, jehož výsledkem jsou pak piezometrické výšky v jeho libovolném místě. Z výše uvedeného popisu je zřejmé, že přímé metody mají pouze úzkou aplikaci na detailně prozkoumané jednodušší méně složkové systémy.

Naopak nepřímé metody se využívají pro komplexní řešení složitých vícesložkových nehomogenních systémů, kde jsou detailně známy pouze okrajové podmínky. Údaje o fyzikálních charakteristikách, parametrech a rozložení jednotlivých složek a fyzikálních polí v řešeném systému jsou spíše všeobecné (např. pouze předpokládaná geologická stavba území, regionální směry proudění podzemní vody), známé jen na některých místech a v malém počtu (např. údaje z průzkumných vrtů – úroveň hladiny podzemní vody, geologická stavba, koeficient hydraulické vodivosti atd.). Při řešení se vychází z principu rozdělení řešeného nehomogenního systému (např. hydrogeologického rajonu) do konečného počtu homogenních podoblastí pro každý parametr, z nichž každá je reprezentována jednou konkrétní hodnotou vstupního parametru konkrétní složky (koeficient filtrace, pórovitost, velikost infiltrace atd.). Při řešení inverzní úlohy se pak hledá optimální počet podoblastí a jejich prostorové rozmístění tak, aby se výsledné řešení systému co nejvíce blížilo známým hodnotám v daných místech. Z výše uvedené charakteristiky nepřímých metod vyplývá, že pro konkrétní systém existuje více možných řešení, jejichž počet klesá se vzrůstajícím počtem známých vstupních parametrů.

Využití hydraulických modelů je možné pro stanovení prostorové distribuce koeficientu hydraulické vodivosti v zájmovém území, tedy v podstatě jeho geologická stavba. S ohledem na nejednoznačnost řešení platí, že matematické modelování se musí vzájemně doplňovat s terénním hydrogeologickým, geologickým, geofyzikálním a dalším průzkumem. Dalším způsobem využití modelů jsou modely předpovědní, které simulují časoprostorové chování systémů a jeho reakce na změnu vnitřních či vnějších vlivů. Definují úrovně hladiny podzemní vody, směry a velikosti proudění podzemní vody a další vzájemné interakce v řešené oblasti. Jde především o modely proudění podzemní vody a transportu hmoty (především kontaminantů), méně o modely transportu tepla či deformací apod. U těchto modelů se pak sleduje vliv zásahu v jednom místě systému na rozložení a změny ostatních parametrů (např. vliv čerpání na úroveň hladiny podzemní vody), či případně vliv změny jednoho parametru na ostatní (změna velikosti infiltrace na velikost odtoku z oblasti). Další velkou skupinou modelů jsou modely optimalizační. Jde o numerické řešení, jehož cílem je nalezení optimální varianty zásahu do systému v souladu s danými cíli. Příkladem takovýchto modelů je například projektování hydraulických clon a optimalizace jímání z vybudovaných objektů, nebo stanovení využitelnosti jednotlivých kolektorů apod.

Metody řešení stacionárního proudění podzemní vody a modelový software

Většinu úloh proudění podzemní vody nelze řešit analyticky, a proto se využívají numerické metody. V zásadě se rozlišují dvě metody: metoda konečných prvků (FEM) a konečných diferencí (FDM). Podle tohoto rozlišení je uspořádán i software. Přitom metoda FEM je pro svou jednoduchost poměrně oblíbená a často používaná k numerickému řešení rovnic proudění a transportu.

Nejvíce používanými komerčními programy, které se odlišují způsobem řešení numerických rovnic, jsou kromě dalších běžně dostupných programů FEFLOW a MODFLOW.

FEFLOW je trojrozměrný model, který řeší rovnice proudění podzemní vody, transportu hmoty a teploty numericky metodou FEM.

MODFLOW je také trojrozměrný model, který řeší řídící rovnice metodou FDM. Představuje jeden z nejuniverzálnějších a široce akceptovaných modelů v proudění vody, který je vhodný pro heterogenní regiony. Nadstavbové moduly modelu VISUAL MODFLOW PREMUIM 4.2 umožňují simulaci a vizualizaci.

Výhody a nevýhody modelových přístupů

Výhodou modelových nástrojů na bázi metody konečných prvků (např. FEFLOW) oproti modelům používajícím jako základ metodu konečných diferencí (např. MODFLOW) je zejména možnost přizpůsobení sítě (volby prvků), specifikace řešeného okrajového problému (snadná aproximace hranice a volba lokální nerovnoměrnosti, respektive nepravidelnosti sítě) a automatické splnění přechodových (hraničních) podmínek na rozhraní dvou prostředí.

Nespornou výhodou modelů používajících metod konečných prvků je možnost lokálního zahušťování modelových sítí v okolí nehomogenit či hydrogeologických vrtů, a tím zvýšit přesnost výpočtů a dodržení hmotové bilance na stěnách jednotlivých elementů, údajů s výhodou využitelných při následných výpočtech transportu látek podzemními vodami. Naopak nevýhodou modelů používající metod konečných prvků oproti modelům využívajícím metodu konečných diferencí je větší výpočetní složitost a z toho vyplývající nároky na kvalitu počítačového hardware a samozřejmě i větší spotřeba výpočtového času. Nevýhodou modelů využívajících metod konečných diferencí je problematičtější přizpůsobování modelových sítí tvarům reálných struktur (tektonických linií, průběhu vodních toků a ploch, atd.). U prostorově rozsáhlých modelů extrémně roste počet řešených rovnic a tedy i rostou nároky na výpočetní čas.

Využití matematických modelů

Většina komerčně dostupných modelových produktů je primárně vhodná především pro průlinové prostředí. Znalosti a prostředky pro řešení hydrogeologické problematiky průlinového prostředí jsou na daleko vyšší úrovni, než je úroveň nástrojů užívaných pro potřeby hydrogeologických interpretací v prostředí s puklinovou propustností. Většina modelů v prostředí s průlinovou propustností vychází ze stejných nebo podobných přístupů. Rozdíly mezi jednotlivými produkty jsou především v implementaci jejich nadstaveb.

Z hlediska regionální hydrogeologie jsou pro řešení plošně i prostorově rozsáhlých oblastí vhodné modely na bázi FDM, pro nehomogenní struktury jsou naopak vhodnější modely na bázi FEM. Modelově lze relativně snadno řešit variantní, popřípadě citlivostní simulace.

V puklinovém prostředí je využití matematických modelů problematičtější. Pro řešení puklinových systémů se využívá především konceptuálních přístupů vzdáleného a velmi vzdáleného pole. Při regionálně zaměřených studiích se puklinové prostředí aproximuje průlinovým, a tímto zjednodušením lze využívat běžně dostupné modely založené na principu FDM a dosáhnout přitom relativně přesných výsledků, které odpovídají regionálním charakteristikám. Pro lokální hodnocení je však takový přístup nevhodný, neboť nemůže postihnout detailní charakteristiku puklinového prostředí.

Modelovým přístupem lze řešit situaci proudového pole ovlivněného technickým zásahem při jímání podzemní vody a simulace pro jiné varianty využívání zdroje, včetně vyvolaných zásahů do režimu závislých ekosystémů nebo rizika přísunu kontaminujících látek (viz příspěvek Keprtová – Milický).

Přírodní zdroje podzemních vod v rajonech fluviálních sedimentů  

 Oceňování přírodních zdrojů podzemní vody v hydrogeologických rajonech fluviálních sedimentů nebylo dosud metodicky uspokojivě vyřešeno. Proto např. hydrologická bilance sestavovaná podle § 22 vodního zákona neuvádí jejich hodnoty.

Obecným problémem těchto rajonů je, že zahrnují jak část fluviálních sedimentů, která je infiltrací a oběhem nezávislá na režimu povrchového toku v drenážní bázi, tak část, která s režimem povrchového toku souvisí, a v případě využívání zde dochází ke zvýšené infiltraci a vzniku tzv. indukovaných zdrojů. Výchozím předpokladem pro řešení je rozčlenění oblasti na obě uvedené části.

Dalším, zcela specifickým problémem rajonů fluviálních sedimentů, je těžba štěrkopísku. Voda v  těžebních prostorech je podle vodoprávní interpretace považována za vodu povrchovou. Tato voda však nemá svůj odtokový režim. Její režim je určován kromě výparu režimem podzemní vody, pokud není jinak ovlivněn technickými zásahy, např. prokopáním meandru nebo čerpáním vody. Zásadním problémem písníků je ztráta filtračních parametrů a tím deformace proudového pole podzemní vody. Hladina podzemní vody v horní části písníku zaklesá, v dolní části se zvyšuje někdy až do úrovně terénu, který je následně zamokřen.

V přípravné studii (Kadlecová a kol. 2010) bylo řešeno ocenění zdrojů podzemních vod na modelovém území části kvartéru Labe, která zahrnuje jak různorodost teras fluviálních sedimentů, tak vliv kolmatace, vodárenského využívání, těžby štěrkopísků a technických úprav koryta (vzdutí jezovými zdržemi). Základem bylo oddělení vyšších a nižších teras a rozdělení oblasti do jednotlivých bilančních segmentů, s využitím výsledku hydraulického modelu Modflow. Pro nižší terasu byl aplikován princip konjunktivní bilance, tj. spojené bilance vzájemně ovlivňovaných podzemních a povrchových vod.

Modelové řešení postihlo kombinaci situací, které mohou přicházet v úvahu při stanovení množství zdrojů v kvartérních rajonech. V těchto rajonech nelze spolehlivě určit rozmezí mezi přírodními a indukovanými zdroji a řešení pomocí dělení do segmentů bude pravděpodobně reálnou cestou pro doplnění dosud chybějící části bilance podzemních vod.    

Literatura

1. Eckhardt, K. (2005): How to construct recursive digital filters for baseflow separation.  Hydrological Processes 19, s. 507-515.
2. Herčík, F. – Herrmann, Z. – Nakládal, V. (1987):  Hydrogeologická syntéza České křídové pánve.  MS Stavební geologie. Praha.
3. Herčík, F. – Herrmann, Z. – Valečka, J. (1999): Hydrogeologie české křídové pánve. Čes. geol. Úst. Praha.
4. Kadlecová, R. a kol. (2010): Zpracování technických podkladů a jednotné metodiky pro hydrogeologický průzkum podzemních vod ČR. MS Čes. geol. služba, Praha.
5. Kadlecová, R. – Olmer, M. et al. (2011): Oceňování velikosti zdrojů podzemních vod. Sborník geol. věd, řada HIG. Čes. geol. služba, Praha.
6. Killle, K. (1970): Das Verfahren MoNQ. Z. deutsch. geol. Ges., Sonderheft Hydrogeologie Hydrochemie, s. 89-95, Hannover.
7. Kliner, K. – Kněžek, M. (1974): Metoda separace podzemního odtoku při využití pozorování hladiny podzemní vody. Vodohospodársky časopis SAV, č.5 sv. 22, Bratislava.
8. Kněžek, M. (1988): Podzemní složka odtoku. Práce a studie VÚV, seš.171. Státní zeměd. naklad. Praha.
9. Olmer, M. – Dlabal, J. (2006): Nová hydrogeologická rajonizace a její využití vodoprávními úřady. Sborník semináře Podzemní voda ve vodoprávním řízení III, str. 5-10 + CD. ČVHVTS  Praha.
10. Olmer, M. – Herrmann, Z. – Kadlecová, R. – Prchalová, H. et al. (2006): Hydrogeologická rajonizace České republiky. Sborník geol. věd, HIG, 23 + CD, Čes. geol. služba Praha.

 

Související právní předpisy

1. Zákon č. 150/2010 Sb. (velká novela), kterým se mění zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů
2. Směrnice 2000/60/ES Evropského parlamentu a Rady, ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky
3. Vyhláška MZe č. 431/2001 Sb., o obsahu vodní bilance, způsobu jejího sestavení a o údajích pro vodní bilanci
4. Vyhláška č. 369/2004 Sb., o projektování, provádění a vyhodnocování geologických prací
5. Vyhláška č. 5/2011 Sb., o způsobu vymezení hydrogeologických rajonů, vymezení útvarů podzemních vod, způsobu hodnocení stavu útvarů podzemních vod a náležitostech programů zjišťování a hodnocení stavu podzemních vod

---

Poznámky:
¹⁾    Relevantní právní předpisy jsou uvedeny v seznamu literatury
²⁾  Komise pro klasifikaci zásob ložisek nerostných surovin (KKZ) při Úřadu předsednictva vlády – Subkomise pro podzemní vody
³⁾  Pojmy vztahující se k zásobám a zdrojům podzemních vod jsou definovány v příloze 8 vyhlášky č. 369/2004 Sb.

Renáta Kadlecová a Miroslav Olmer
Česká geologická služba