BILANCE a měření

Zásobování vodou

Ing. Hana Škrobánková, Ph.D. 1

Spotřeba vody ve světěSpotřeba vody ve světě


• S přírůstkem světové populace paralelně vzrůstá spotřeba vody. Od roku 1940 do roku 2006 se spotřeba vody na Zemi zvýšila čtyřikrát.

• Mezi evropskými zeměmi se vodou nejméně šetří ve Velké Británii. Zde činí denní spotřeba vody v přepočtu na obyvatele 343 l. Poměrně vysoká spotřeba je rovněž ve Španělsku, kde denně proteče 265 l vody na obyvatele.

• Ve světě patří mezi největší spotřebitele vody USA a Austrálie, nejméně vody v přepočtu na obyvatele zužitkují v Indii.


Spotřeba vodySpotřeba vody• U obyvatel činí spotřeba vody ve srovnání s rokem 1989 pouhých

55 %. Tento na první pohled pozitivní trend má bohužel ale negativní dopad na kalkulace cen vody.


Cena vodyCena vody

• Cena vody vychází z obecně závazných pravidel, kterými se musí řídit všichni provozovatelé. Výše ceny se může měnit pouze na základě pevně daných předpisů nastavených Ministerstvem financí ČR.

• Způsob stanovení ceny vodného a stočného je přísně podřízen kalkulaci vycházející z Cenového výměru Ministerstva financí ČR pro každý kalendářní rok. Jedná se tedy o cenu věcně usměrňovanou státem.

• ČR na rozdíl od jiných zemí stále naplňuje princip doporučený Světovou zdravotnickou organizací a Světovou bankou, který upozorňuje na to, že ceny vodného a stočného by měly zůstat sociálně únosné. V praxi to znamená, že výdaje domácností za vodu nesmějí překračovat 2 procenta jejich hrubého příjmu.


Tvorba cenyTvorba ceny

• Třemi základními stavebními kameny pro tvorbu ceny vody jsou oprávněné náklady, přiměřený zisk a kalkulační objemy.


Vysvětlení pojmůVysvětlení pojmů• Ekonomickou oprávněnost nákladů určuje Cenový výměr MF ČR,

kde je stanoveno, které náklady mohou být do kalkulačního vzorce započítány a které naopak ne. Z nákladů tvoří největší položku odpisy vodohospodářského majetku (případně nájemné placené vlastníkovi majetku), které tvoří cca 40 % všech nákladů. Z těchto nákladů jsou generovány zdroje na obnovu vodovodů a kanalizací. Další významné položky představují opravy a provozní náklady, především spotřeba elektrické energie, laboratorní práce, chemikálie, poplatky za čerpané množství pitné vody či poplatky za vypouštění odpadních vod.

• Přiměřený zisk slouží společně s odpisy z velké části ke generování zdrojů na obnovu a rozvoj vodohospodářského majetku. Kontrolu nad dodržováním předepsaných postupů provádí stát prostřednictvím příslušného finančního ředitelství. Mimořádná pozornost je věnována tomu, aby plánovaný a skutečně dosažený zisk byl znovu investován do obnovy, čímž je podstatně snižováno riziko poskytování nekvalitních služeb.

• Výslednou výši ceny ovlivňuje celková spotřeba vody.


• V další fázi sehrávají podstatnou roli při určování ceny vodného a stočného vlastníci vodohospodářského majetku, kteří mohou omezit růst ceny a vést provozovatele k dalším úsporným opatřením.


Cena vody v ČR a ve světěCena vody v ČR a ve světě

• Jak vyplývá z přehledu Global Water Intelligence 2009 (GWI), ceny vodného a stočného ve světě stále rostou. Za uplynulý rok nejvíce zdražovalo Rusko, nezměněnou cenovou hladinu dokázalo udržet pouze Japonsko.

• Průměrná cena vodného a stočného ve 266 významných městech světa, sledovaných v rámci průzkumu GWI 2009, činí 1,89 USD/m3.

• Zemí s bezkonkurenčně nejvyšší cenou vody na světě zůstává nadále Dánsko. Sazba za m3 zde po nárůstu ve výši 4,1 % za sledované období činí 8,83 USD.

• V České republice došlo v období od června 2008 do června 2009 k navýšení cen vodného a stočného o 6,4 %. Současná sazba za m3 zde činí 3,18 USD.


Provozní modely českého vodárenstvíProvozní modely českého vodárenství

• V ČR v současnosti odlišujeme čtyři základní typy provozních modelů: oddílný, smíšený, vlastnický a model samostatného provozování.

• V průběhu 90. let probíhala v České Republice transformace vodárenství. Státní vodovody a kanalizace prošly privatizačním procesem a docházelo k postupnému ustálení celého trhu.

• Majetková práva zpočátku přešla na obce a města, které dodnes ve většině případů zůstávají vlastníky infrastruktury. Samotný provoz pak zajišťuje buď sám vlastník, anebo provozovatel na základě uzavřené dlouhodobé smlouvy.


Oddílný model provozováníOddílný model provozování

• Jedná se o nejfrekventovanější variantu provozního modelu v ČR. Celkově tento model pokrývá 67 % trhu. V rámci oddílného modelu provozování bývají uzavírány dlouhodobé smlouvy mezi vlastníkem infrastruktury (veřejným sektorem) a provozovatelem (soukromým sektorem). Jejich vzájemný vztah je upraven uzavřenou smlouvou o provozování vodohospodářské infrastruktury.


Smíšený model provozováníSmíšený model provozování

• Tento model je druhou nejpoužívanější variantou. Infrastruktura je v tomto případě vlastněna i využívána jedním subjektem. V této variantě může mít podíl i soukromý sektor. Smíšený model je uplatňován v 18 % případů.


Vlastnický model provozováníVlastnický model provozování

• Na českém trhu je zastoupen v malé míře (cca 2 %). V rámci tohoto modelu bývá klíčový veřejný sektor jakožto vlastník infrastruktury, který je zároveň stoprocentním majitelem provozní společnosti.

MODEL SAMOSTATNÉHO MODEL SAMOSTATNÉHO PROVOZOVÁNÍPROVOZOVÁNÍTento nejméně využívaný model pokrývá pouze 1 % trhu. Jedná se o situaci, kdy obce a města provozují vodohospodářskou infrastrukturu samostatně na základě rozhodnutí krajského úřadu.


Ostravské vodárny a kanalizace a.s.

• Společnost Ostravské vodárny a kanalizace a.s., vznikla v roce 1992 privatizací tehdejšího státního podniku Severomoravské vodovody a kanalizace bez následných vzájemně vlastnických vztahů. V roce 1993 vstoupila do akciové společnosti francouzská společnost SUEZ, která je dnes majoritním akcionářem. Dalším velkým akcionářem je statutární město Ostrava.

• OVAK zásobuje 316 tisíc obyvatel města Ostravy kvalitní pitnou vodou. 70 % vody je nakupováno od SmVaK Ostrava. Jedná se o vody povrchové, které pochází z přehrad Moravskoslezského kraje. Zbývajících 30 % pokrývá vlastní výroba z podzemních zdrojů nacházejících se v oblasti města Ostravy. Roční produkce pitné vody z podzemních zdrojů se pohybuje okolo 8 mil. m3 vody.

Ing. Hana Škrobánková, Ph.D. Zásobování vodou 14

Vodní zdrojeVodní zdroje• Vodním zdrojem jsou povrchové a podzemní vody, které jsou využívány,

nebo mohou být využívány pro uspokojení potřeb člověka, zejména pro pitné účely (§ 2 254/2001Sb.)

• Zdroje podzemní vody jsou přednostně vyhrazeny pro zásobování obyvatelstva pitnou vodou a pro účely, pro které je použití pitné vody stanoveno zvláštním právním předpisem.

• K jiným účelům může vodoprávní úřad povolit použití podzemní vody, jen není-li to na úkor uspokojování uvedených potřeb (§29 254/2001Sb.)

• Zdroje podzemní vody jsou dynamickou (obnovitelnou) složkou, vyjádřenou v jednotkách objemového průtoku. Sestávají se ze zdrojů: – Přírodních - průtok podzemní vody daným zvodněným systémem.

Kvantitativně se určuje jako dlouhodobý roční průměr.

– Indukovaných - množství podzemní vody, které přitéká do zvodněného systému během jeho využívání v důsledku změn vyvolaných tímto využíváním na hranicích zvodněného systému. Indukované zdroje podzemní vody vznikají např. jako důsledek přemístění hydrogeologické rozvodnice, břehovou infiltrací, v důsledku přetékání z jiných zvodní, umělým obohacováním podzemních vod atd. Jejich velikost je časově proměnná v závislosti na intenzitě využívání.

– Umělých



Vodní zdrojeVodní zdroje

• Pro zásobování vodou mohou být využity povrchové i podzemní vody. Výhodou povrchových vod je snadné jímání a množství, které značně převyšuje zásoby podzemních vod.

• Surovinu z těchto zdrojů pro výrobu pitné vody nazýváme neupravená surová voda.

• Jejich nevýhodou je zhoršující se kvalita a nákladná úprava na pitnou vodu.

• Zásobovaná oblast – oblast, kde rozvodná síť zásobuje vodou více jak 50 obyvatel.

• Individuální zdroj pitné vody – vyprodukuje do 10 m3 vody za den; uspokojí 50 obyvatel.

• Pitnou vodu dnes a denně používáme ze stejného zdroje. Ať se jedná o vodu ze studny nebo z veřejného vodovodu, jsme jí denně ovlivňováni. Tím je umocněn význam i velmi nízkých koncentrací škodlivin, z nichž některé se v těle kumulují (arzen, kadmium, olovo), jiné působí pozdně a bezprahově (specifické organické látky jako benzen, vinylchlorid, tetrachlorethen a další).


Schéma zásobování vodouSchéma zásobování vodou

Nádrž ŘekaStudna -

vrt

Vodní zdroj Úpravna Akumulace (vodojem)

SpotřebištěDoprava surové vody Přiváděcí řad Zásobovací řad

Rozvodná síť

Jímání vody

Úprava vody

Akumulace a doprava

Distribuce


Vodní zdrojeVodní zdroje• Mezi faktory, které je třeba brát v úvahu při posuzování

vodních zdrojů, patří především – územní nerovnoměrnost vodních zdrojů a– časová nerovnoměrnost výskytu vody

• Pouze necelých 0,1 % vody na celé planetě je snadno použitelná pro lidskou potřebu.

• Speciální vodárenské nádrže jsou vodní díla vybudována za účelem akumulace vhodné pitné vody. Jsou tedy budovány v místech, kde jsou pouze kvalitní přítoky do takové nádrže a kde nehrozí znečištění vody v nádrži činností člověka. Každá vodárenská nádrž má rozsáhlé ochranné pásmo, kde se například nesmí přepravovat ropné látky, nebo používat chemické hnojení, aby takové nevhodné látky nemohly stéci až do nádrže. Tyto nádrže se nepoužívají ani k rekreačním účelům.


Charakteristický rys vodních zdrojůCharakteristický rys vodních zdrojů

Vodní zdroje se odlišují od ostatních přírodních zdrojů kontinuální obnovou v rámci celkového oběhu vody na zemi.

Při zachování veškerých principů ochrany vodních zdrojů lze hovořit o nevyčerpatelnosti vodních zdrojů.

Jednotlivá užívání vody je třeba vzájemně koordinovat pomocí souborů technických, organizačních, legislativních, ekonomických a správních postupů a opatření.


Hodnocení vodních zdrojůHodnocení vodních zdrojů• Vodní zdroje mohou být hodnoceny

podle jejich– množství – základní předpoklad

možnosti jejího využívání– jakosti – rozhodující pro rozdělení

vodních zdrojů podle způsobu užívání vody.


Přírodní faktory ovlivňující vodní zdrojePřírodní faktory ovlivňující vodní zdroje

• Množství a jakost vodních zdrojů ovlivňují:– Srážky a výpar– Morfologické a geologické poměry– Vegetační pokryv– Složení půdy a hydrogeologické vlastnosti

území• Klimatické, geologické, hydrogeologické a

morfologické poměry se řadí mezi neovlivnitelné přírodní faktory


Co lze ovlivnit?Co lze ovlivnit?• V menší či větší míře mohou vodní

zdroje ovlivnit takové přírodní faktory, které lze měnit zásahem lidské činnosti:– rozsah a složení vegetačního pokryvu– rozmístění a objem akumulovaného

množství vody (nádrže, jezera, rybníky apod.), složení půdy


Vliv člověka na kvalitu a množství vodyVliv člověka na kvalitu a množství vody• Během své existence ovlivňuje lidská společnost množství a

kvalitu vody ve svém životním prostředí. Nároky především na množství vody neustále stoupají a člověk dokáže provádět výrazné změny i v rámci celosvětového globálního hydrologického cyklu, v jednotlivých složkách tohoto cyklu nebo je množství vody ovlivněno lokálními zásahy technického charakteru.

• Jedná se zejména o tuto lidskou činnost:– zachytávání a čerpání pramenů– čerpání podzemních vod vrty– čerpání a odběr mineralizovaných vod– regulace proudění vody na ložiscích nerostných surovin– regulace povrchových toků– výstavba podzemních objektů– výstavba vodních nádrží.


Zachytávání a čerpání vod z pramenůZachytávání a čerpání vod z pramenů

• Při neuváženém odběru může dojít ke snížení podzemního i povrchového odtoku a ke snížení průtoku ve vodoteči. V extrémním případě dojde k vyschnutí koryta vodotečí.

• Čerpání podzemních vod je důležitým zdrojem pitné vody pro obyvatelstvo. Odebrané množství však může překročit dotační schopnost sběrného území a může dojít k významným poklesům hladiny podzemních vod, což je zpravidla spojeno s dalšími problémy:– porušení hydraulického spojené povrchového toku a

hladiny podzemních vod– vysychání přirozených pramenů– snížení tlaku v geologickém prostředí spojené s poklesy

povrchu– snížení průtoku povrchových vod a narušení ekosystémů– vysychání lesních porostů.


1.Srážky1.Srážky• Z hlediska množství vodních zdrojů, resp. jejich

obnovy, mají největší význam srážky, především deště.

• Srážky jsou výsledkem kondenzace nebo desublimace vodní páry v ovzduší nebo na povrchu území, předmětů a rostlin.

• Podle místa vzniku dělíme srážky na atmosférické, které vznikají volně v atmosféře a na srážky horizontální vznikající na povrchu území, předmětů a rostlin.


Dělení srážek podle skupenstvíDělení srážek podle skupenství

• Srážky kapalné– deště, mrholení, mlha, rosa

• Srážky tuhé– Sníh, kroupy, námraza, jinovatka


Dělení srážek

• Podle původu – termické – konvekční, orografické –

terénní a cyklonální – regionální

• Podle doby trvání – krátkodobé a dlouhodobé

• Podle úhrnu (výšky) srážek a příslušné doby trvání– normální a extrémní


Charakteristika srážek Objem srážek (S) Objem srážek (S) = celkový objem vody ze srážek spadlý za

uvažované období na danou plochu [m3] Úhrn srážek (HÚhrn srážek (Hss) ) = výška vrstvy spadlých srážek vody za

uvažované období (hodina, den, měsíc, vegetační období, rok atd.) na daném místě v [mm]

Průměrá výška srážek v povodí (HPrůměrá výška srážek v povodí (Hss) ) vyjadřuje průměrnou tloušťku vrstvy vody ze spadlých srážek na povodí za uvažované časové období v [mm] a je definována vztahem:

Hs = k.S/F kde F = plocha povodí [km2] k = 10-3 přepočítávací koeficient


Charakteristika srážek• Doba trvání srážek (tDoba trvání srážek (tdd) ) se měří obvykle jen u

kapalných srážek a představuje dobu od začátku do ukončení srážky [h]

• Intenzita deště (i) Intenzita deště (i) je úhrn deště za zvolenou časovou jednotku a vyjadřuje se obvykle v [mm/min]

• Průměrná intenzita deště (i)Průměrná intenzita deště (i)

i =Hs/td

• Okamžitá intenzita deště (iOkamžitá intenzita deště (i00) ) charakterizuje intenzitu deště v určitém časovém intervalu


Intenzita a vydatnost deštěIntenzita a vydatnost deště

• Kromě úhrnu srážek je vhodné měřit i dobu trvání deště a jeho intenzitu - ID. Ta je zpravidla vyjadřována jako množství srážek spadlých za 1 minutu v [mm·min-1].

• Jestliže množství vyjádříme v litrech spadlých za 1 sekundu na 1 hektar [1·s-

1·ha-1], hovoříme vydatnosti deště – WD.


Srážkoměrná síť

• Pro sledování srážek je vytvořena srážkoměrná síť.

• Je tvořena jednotlivými srážkoměrnými stanicemi, které jsou vybaveny srážkoměry a dalším příslušenstvím.

• Síť stanic je zřizována a provozována ČHMÚ.• Pro měření srážek se používají

– srážkoměr (ombrometr), – ombrograf a – totalizátor


PovodíPovodí• Povodí představuje základní

hydrogeologickou oblast, ve které sledujeme odtokový režim vod a zjišťujeme vzájemný vztah bilančních prvků.

• Jedná se o území po hydrogeologické stránce uzavřené, nepřitéká do něj žádná voda po povrchu ani pod povrchem a je ohraničeno rozvodnicemi.


Povodí a mezipovodí

• Povodí – je základní hydrologickou oblastí, na níž sledujeme vzájemné vztahy a bilance, je to území, ze kterého veškerá spadlá voda povrchově stéká do říčního systému a proteče určitým uzávěrovým profilem (pokud se nevypaří). Povodí povrchových vod není totožné s povodím podzemních vod, které je určeno geologickou stavbou území.

• Povodí je ohraničeno rozvodnicí, myšlenou hraniční čarou, určenou z vrstevnicových map vhodného měřítka, procházející po obvodových nejvyšších místech, vrcholech a hřebenech hor tak, že odděluje sousedící povodí.

• Rozvodnice mohou být orografickéorografické – určené pouze z map a plánů nebo hydrogeologickéhydrogeologické, která je dána geologickým složením a průběhem nepropustných podpovrchových vrstev.


Dělení hornin podle stupně propustnostiDělení hornin podle stupně propustnosti

• Propustné horniny– rozrušené horniny, úlomkovité sedimenty, pórovité

vyvřeliny, kvartérní fluviální sedimenty, eolitické sedimenty, rozrušené a zkrasovatělé karbonitnické horniny – dolomity a vápence

• Polopropustné horniny – hlinité písky, rašelina, pískovec, slepenec a

jemně rozrušené vápence

• Nepropustné horniny– žula, čedič, krystalické břidlice, jíly,

nerozrušené vápenceIng. Hana Škrobánková, Ph.D. 35

Půdní poměryPůdní poměry

• Prosakující množství vody závisí také na půdních poměrech sledované oblasti, do kterých patří: – druh půdy, – struktura svrchního horizontu,– propustnost a vlhkost půdy

• Propustnost půdy charakterizuje koeficient filtrace kf [m/s]


Infiltrační vlastnosti půdy

patří k nejdůležitějším přírodním faktorům z hlediska využívání vodních zdrojů.

Překročí-li intenzita srážek intenzitu infiltrace, vznikají na zemském povrchu louže a dochází postupně k povrchovému odtoku.


Odtok• Celkové množství vody, které proteklo

uvažovaným profilem toku za určitý čas.– m3

– mm = odtoková výška (výška vrstvy vody, která by se vytvořila při rovnoměrném rozprostření odteklého množství vody po ploše.

• Rozdělujeme:– povrchový– podpovrchový (hypodermický)– podzemní


Schema srážkoodtokového procesu


Rozdělení

• PřímýPřímý– Během trvání deště nebo bezprostředně

po něm. Zásadní význam pro řešení praktických vodohospodářských úloh (eroze, povodně).

• ZákladníZákladní– Po uplynutí určitého času– Bezsrážkové období


Využívání vodních zdrojů

• Z hlediska využívání vodních zdrojů je žádoucí maximálně snížit rozsah přímého povrchového odtoku a docílit takového stavu, aby odtok dobíhal v bezdeštivém období.

• Toho lze docílit:– Zachováním maximální rozlohy lesů, luk, Zachováním maximální rozlohy lesů, luk,

polí a zelených ploch vůbec.polí a zelených ploch vůbec.


VODNÍ REŽIM V KRAJINĚ

Vodní režim v povodí je ovlivňován jednak hydrologickými vlastnostmi a základními charakteristikami povodí, funkcí, provozem a technickým stavem vybudovaných vodních děl, způsobem využívání a úrovní hospodaření na půdě na ploše povodí, zvl. na zemědělské a lesní půdě (struktura pěstovaných plodin a kultur, druhová a věková skladba lesních porostů), hydropedologickými vlastnostmi zastoupených půd a dominantně úhrnem a časovým rozdělením srážek.

Průběh odtokových poměrů z povodí ovlivňují i ostatní pozemky, zvl. zpevněné komunikace, betonové plochy,

stavební pozemky a odtokové poměry ze sídlišť a intravilánů.


Obecné principy bilancování

• Základní podmínkou bilancování je přesná definice ohraničení systému, tj. uzavřeného prostoru, vůči jeho okolí.


Systém Ohraničení Příklad

izolovaný nepropustné hermeticky uzavřená nádoba

neizolovaný otevřený

propustné pro látky a energii

úsek řeky

neizolovaný uzavřený

propustné pouze pro energii

hermeticky uzavřená nádoba, která vyměňuje s okolím své teplo

Slovní formulace bilančních rovnic

• Akumulace je pozitivní, vstupuje-li více veličiny do systému než z něj vystupuje.

• Bilancujeme-li veličinu, pro kterou neplatí zachování, objevuje se v bilanci další člen, který vyjadřuje přeměnu této veličiny na jinou a naopak (např. část kyslíku přivedeného do systému zaniká při oxidaci a vzniká jeho sloučenina s jinou složkou)


Odtok hydrologických srážek

• srážko-odtokový processrážko-odtokový proces: velikost a průběh odtoku jsou ovlivněny hydrologickými srážkami (déšť, sníh), charakterem prostředí (klima, roční období), charakterem povrchu (zpevnění, vegetace, spád), charakterem podloží (propustnost, hladina podzemní vody) a parametry koryta ( spád, drsnost, tvar apod.).

• Součinitel odtoku:Součinitel odtoku:

Q = ψ . F . I ψ …součinitel odtoku

F…. posuzované území

i…. intenzita deště


Bilanční rovnice• Hs = Ho + Hv ± RHs = Ho + Hv ± R

– kde Hs - množství srážek spadlých na povodí [m3]

– Ho - množství vody odteklé uzavíracím profilem povodí [m3]

– Hv - množství vody, které se odpařilo z povrchu povodí [m3]

– R - změna v zásobách vody na povodí (v rybnících, jezerech, půdě, podzemní vodě) [m3]

• V hydrologických výpočtech se členy bilanční rovnice zpravidla uvádějí v mm vodního sloupce.

• Výška 1 mm odpovídá 1 litru vody na metr čtverečný.

• Bilanci vody v povodí lze nejvýrazněji ovlivnit umělou akumulací.


Hydrologická bilanceHHss = O = OVV+O+Opp+O+Ozz+O+Oss+H+Hz(p)z(p)+H+Hz(r)z(r)+H+Hz(t)z(t)+H+Hz(v) z(v) ±±ΩΩ11…………ΩΩ55

Hs = atmosférické srážky

Ov = odtok povrchový soustředěný (ve vodních korytech),

Op = odtok povrchový nesoustředěný

Oz = odtok podzemní vody (půdou)

Os = odtok vody do hlubších vrstev

Hz(p) = výpar z půdy

Hz(r) = výpar z povrchu rostlin - intercepce

Hz(t) = produktivní výpar rostlin - transpirace

Hz(v) = výpar z vodní hladiny

Ω1 = přírůstek nebo úbytek vody povrchové a podzemní

Ω2= přírůstek nebo úbytek vody nádržích

Ω3= přírůstek nebo úbytek vody v ovzduší

Ω4= přírůstek nebo úbytek vody v biomase rostlinstva

Ω5= přírůstek nebo úbytek vody v biomase živočišstvaIng. Hana Škrobánková, Ph.D. 47

Řízení odtokových poměrů

Změna množství, místa nebo rychlosti odtoku Nádrže a převody vody

Hlavní cíle řízení odtokových poměrů: Zásobování obyvatelstva, průmyslu a

zemědělství vodou Využití vodní energie Plavba Ochrana před povodněmi Rekreace, chov ryb

48

Negativní antropogenní vlivy na vodní bilanci

• Urbanizace a rozvoj průmyslu

• Odpady a jejich vliv na podzemní vody

• Chemizace zemědělství (umělá hnojiva, pesticidy)

• Poškozování vodních zdrojů

• Vodní doprava

• Změna součinitele odtoku

49

Hydrologický rok

• Velmi důležité je, aby se všechny bilanční prvky vztahovaly ke stejnému časovému období, které musí být dostatečně dlouhé. Obvykle se používá tzv. hydrologický rokhydrologický rok.

• Je to časová jednotka o délce jednoho kalendářního roku, která je zvolena tak, aby pevné srážky, spadlé v tomto období, se zúčastnily odtoku ještě ve stejné časové jednotce. U nás se hydrologický rok počítá od 1.11. do 31.10. následujícího roku, jehož letopočtem se označuje.

(Např. hydrologický rok 2010 začal 1.11.2009 a skončí (Např. hydrologický rok 2010 začal 1.11.2009 a skončí 31.10.2010).31.10.2010).


Podle Vyhlášky Ministerstva zemědělství č. 431/2001 o obsahu vodní bilance se sestavují:

vodní bilancevodní bilancehydrologické bilancehydrologické bilancevodohospodářské bilancevodohospodářské bilance

– vodní bilance slouží pro rozhodování vodoprávních úřadů, pro souhrnné hodnocení stavu povrchových a podzemních vod, pro plánování v oblasti vod

– hydrologická bilance je porovnání přírůstků a úbytků vody a vyhodnocení změn vodních zásob v povodí, v hydrogeologickém rajonu, v území nebo ve vodním útvaru za daný časový interval

– vodohospodářská bilance obsahuje porovnání požadavků na odběry povrchové a podzemní vody, odběry přírodních léčivých a minerálních vod a vypouštění odpadních a důlních vod


Výstupy hydrologické bilance množství vody obsahují údaje o:

• atmosférických srážkách,

• celkovém odtoku,

• základním odtoku,

• zásobách vody ve sněhové pokrývce,

• změnách zásob podzemní vody,

• přirozených průtocích vody v tocích ve vybraných vodoměrných stanicích


Hydrologická bilance

Hydrologický cyklus je ovlivňován:Hydrologický cyklus je ovlivňován:– vlivy přírodních ekosystémů– a antropogenními vlivy (zvýšená potřeba vody a

znečišťování)

• Základní hydrologické údaje:Základní hydrologické údaje:– Plocha povodí– Průměrný dlouhodobý roční úhrn srážek– M-denní průtoky = průměrný M denní průtok, který je

dosahován nebo překračován po M dní během hydrologického roku.

– N-leté průtoky = kulminační průtok, který je dosažen nebo překročen průměrně jednou za N let.


Schéma odtokového procesu v Schéma odtokového procesu v krajiněkrajině


Složky odtoku vody z povodí.

S …celkové množství srážek na plochu povodí (m3)

E …evapotranspirace z celkové plochy povodí (m)

Oc…celkový povrchový odtok vody z plochy povodí (m3)

Op…povrchový odtok vody z plochy povodí (m3)

Oh…hypodermický odtok vody z plochy povodí (m3)

Oz…základní odtok z hladiny podzemní vody (m3)


Schéma odtokového procesu


Celkový odtok Celkový odtok je souhrn všech složek odtoku procházejícího závěrečným profilem toku zadaný časový interval.Základní odtokZákladní odtok je odtokem podzemní vody z oblasti napájení do oblasti výtoku (výron,pramen aj.).Povrchový odtok Povrchový odtok představuje část vody která odtéká po povrchu půdy.Hypodermický odtok Hypodermický odtok je odtok, který stéká do koryta toku, na níže položené území, v bezprostřední vrstvě pod povrchem povodí, aniž by dosáhl k hladině podzemní vody.

Odtok vody z povodí

• Část vody, která v podobě srážek spadne na zemský povrch stéká působením gravitace ve směru největšího sklonu terénu.

• Nejprve v tenké vrstvě, tzv. ronuronu, poté ve stružkách, potocích a řekáchstružkách, potocích a řekách. .

• Takto vznikají přirozené vodní toky a bystřiny, charakterizované soustředěným odtokem v korytě o určitém přirozeném průřezu neboli profilu.

• Hlavní tok se svými přítoky tvoří říční soustavu, která odvádí vodu z určitého území, tzv. povodí.

• Systém říčních soustav tvoří říční síť krajiny.Ing. Hana Škrobánková, Ph.D. 57

Řád vodních tokůříční soustava – hlavní tok s přítokyoznačení vodních toků v říční

soustavě – tok I.řádu – tok vlévající se do moře

tok II.řádu – přítok I.řádupři soutoku je vyššího řádu ten, který:

1) má větší průtok2) je delší3) zachovaný směr toku4) podélný profil níž

Hlavní tok – tok nejvyššího řádu v povodí


Hydrologické pořadí vodních toků: označování vodních toků postupně od pramene po proudu, od toku nižšího řádu k vyššímu

Porovnání odtoku z různých povodí

• Specifický odtok – qSpecifický odtok – q

q = Q*F-1

= množství vody, které v průměru odteče z jednotky plochy za 1 sekundu.

• Odtokový součinitel Odtokový součinitel = poměr odtokové výšky a průměrné srážky v povodí.


Vegetační pokryv

• Vegetační pokryv povodí zachycuje určité množství srážek (INTERCEPCE), ovlivňuje výpar z rostlin a půdy (EVAPOTRANSPIRACI) a svým charakterem ovlivňuje i rychlost stékání vody po svazích povodí (PLOŠNÝ ODTOK).

• Lesní porost příznivě reguluje povrchový odtok a hydrologicky nejvýznamnější je v horní části povodí.


Vodohospodářská bilance

61

Bilanční stupeň

• Jednoduchá forma: BS = Z / NBS = Z / N• N –nároky na množství vody• Z –kapacita vodního zdroje

62

Bilanční stupeň

• Složitější forma

63

Vodohospodářská bilance (Vyhl. Mze 431/2001 Sb.)

• Obsahem vodohospodářské bilance je porovnání požadavků na odběry povrchové a podzemní vody, odběry přírodních léčivých a přírodních minerálních vod a vypouštění odpadních a důlních vod v jejich povolených, skutečných a výhledových hodnotách s využitelnou kapacitou vodních zdrojů z hlediska množství a jakosti vody. Vodohospodářská bilance hodnotí dopady lidské činnosti na povrchové a podzemní vody v uvažovaném místě a čase. Vodohospodářská bilance je podklad pro : Povolování nových odběrů a vypouštění vody Distribuční řády v pasivních oblastech Manipulační řády nádrží Změny minimálních průtoků v tocích Návrh nových vodních zdrojů Posouzení naléhavosti výstavby čistíren Přezkoušení vodoprávních povolení Kontrolu hospodaření s vodou

64

Vodohospodářská bilance

Souhrnnou vodní bilanci pro hlavní povodí České republiky zajišťuje Ministerstvo zemědělství společně s Ministerstvem životního prostředí prostřednictvím Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka.

• Hodnocení podle ukazatelů jakosti vody:

• Kyslíkový režim (BSK5, rozpuštěný kyslík)

• Základní chemické složení (chloridy, sírany, tvrdost, vápník, hořčík, rozpuštěné látky, nerozpuštěné látky)

• Zvláštní ukazatele (amoniak, dusík, železo, mangan, fenoly, detergenty, pach…)

• Teplota vody • Mikrobiální znečištění (bakterie coli aj.)

65

Povodí Odry, s.p.

http://www.pod.cz/files/vh_bilance/2008/pov-2007.pdf

Povodí Odry, státní podnik, jako správce povodí podle ustanovení § 54 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů, zajišťuje v souladu s ustanovením § 5 odst. 3 vyhlášky Ministerstva zemědělství č. 431/2001 Sb., o obsahu vodní bilance, způsobu jejího sestavení a o údajích pro vodní bilanci sestavení vodohospodářské bilance v oblasti povodí Odry.

66











Mezinárodní Povodí Odry

• Oblast povodí Odry představuje horní část mezinárodního povodí Odry (úmoří Baltského moře), kde pramení i hlavní tok celého povodí - řeka Odra.

67

Schéma vodohospodářské soustavy povodí Odry

68

http://www.pod.cz/schema_vhs.html

Priority a pravidla řízení vodního hospodářství v regionu povodí stanovuje Manipulační řád vodohospodářské soustavy povodí Odry (dále jen Manipulační řád). Základním principem tohoto řízení je vytvoření žebříčku důležitosti nakládání s vodou o pěti stupních - třídách významnosti. Nejdůležitější jsou vodárenské odběry a základní minimální průtoky pod nádržemi v první třídě, dále průmyslové odběry a základní minimální průtoky na tocích ve druhé třídě, zvýšené minimální průtoky ve třetí třídě, rekreace na nádržích Slezská Harta, Olešná, Těrlicko a Žermanice ve třídě čtvrté a konečně výroba elektrické energie ve vodních elektrárnách ve třídě páté.

Ostravský oblastní vodovod• SmVaK zásobuje pitnou vodou z veřejných vodovodů odběratele v městech

a obcích bývalých okresů Frýdek-Místek, Karviná, Nový Jičín a Opava. Na základě smluvního vztahu dodává pitnou vodu i do veřejné vodovodní sítě města Ostravy, Studénky, Hlučína a několika dalších obcí.

• Rozhodující podíl (více než 91 %) vyrobené pitné vody připadá na vodu z centrálních zdrojů upravovanou a rozváděnou v rámci jedné z nejrozsáhlejších vodárenských soustav v ČR - OSTRAVSKÉHO OBLASTNÍHO VODOVODU. Jako hlavní velkokapacitní zdroje povrchové vody slouží tomuto systému údolní nádrže Kružberk v Jeseníkách, Šance a Morávka v Beskydech. Největšími úpravnami vody jsou Podhradí (maximální kapacita 2200 l.s-1, Nová Ves u Frýdlantu n.O. (2200 l.s-1) a Vyšní Lhoty (450 l.s-1).

• Kvalita produkované pitné vody z výše uvedených úpraven vod je velmi dobrá a trvale vyhovuje všem ukazatelům vyhlášky 252/2004 Sb. Splňuje i nároky kladené na vodu pro přípravu kojenecké stravy, neboť z hlediska dusičnanů je jejich obsah dvakrát až třikrát nižší, než povoluje norma pro kojeneckou vodu.



Produkce pitné vody

Počet obyvatel napojených na veřejné vodovody v rámci a.s.

729 243

Počet veřejných vodovodů 128

Délka vodovodní sítě 4 737 km

Délka vodovodních přípojek 772 km

Počet úpraven vod 43

Počet vodojemů 388

Objem vodojemů 392 255 m3

Celkový počet osazených vodoměrů 120 223 kusů


Rozvodný systém

délka vodovodní sítě 470 km

materiál potrubí ocel, tvárná litina

profil potrubí DN 300-1600 mm

počet vodojemů 79

objem vodojemů 284 410 m3

kapacita úpraven vod 4 850 l.s-1

počet čerpacích a přečerpávacích stanic

20

kapacita přečerpávacích stanic 3 152 l.s-1

Schéma zásobování vodou

72http://www.pod.cz/schema_zv.html

Plán oblasti povodí Odry (návrh)

http://www.pod.cz/planovani/cz/plan_oblasti_povodi_odry.html

73

V průběhu roku 2008 byl dokončen první návrh Plánu oblasti povodí Odry, který byl následně schválen Krajským úřadem Moravskoslezského kraje (opatřením ze dne 9.6.2008) a Krajským úřadem Olomouckého kraje (dne 27.5.2008).

Na 7. zasedání Zastupitelstva Moravskoslezského kraje dne 14.10.2009 byl schválen Plán oblasti povodí Odry.

Měření průtoku

U břehů a u dna je rychlost toku nejmenší, jelikož dochází ke tření molekul vody o

dno a břeh. Za jakým účelem?

• Určení průtoku vody v tocích,• Určení průtoku média v dopravních potrubích,• Odběry vody (průmysl, energetika, zásobování obyvatelstva) -

zpoplatněné,• Vypouštění odpadních vod – zpoplatněné• Dávkování vody a jiných médií při technologických procesech

Průtok objemový, Q (nejčastěji u nestlačitelných kapalin, Q= V/t [m3/s]), nebo hmotnostní, Qm (stlačitelné tekutiny, polutanty atd., Qm= m/t [kg/s])


Měření průtoku vody v tocích• Měření rychlosti plovákemplovákem je sice nejjednodušší, ale i

nejméně přesné. Používá se nouzově nebo pro orientační měření průtoků na tocích s ustáleným tokem.

• Měří se čas, za který plovák (dřevo, plastová láhev, ...) urazí přesně známou trasu.

• Měření rychlosti hydrometrickou vrtulí hydrometrickou vrtulí je v současné době asi nejběžnější metoda. Hydrometrická vrtule se skládá z propeleru, těla vrtule, tyče a čítače otáček. Počet otáček za určitou dobu se převádí na rychlost.

• Pokud rozměry koryta udáváme v [m] a rychlost proudu v [m· s-1], získáme výsledek Q v [m3·s-1].


Měření průtoku vody v tocích


Lať

Sledování průtoků a stavů vodní hladiny se provádí v tzv. vodočetných stanicích, které tvoří síť vodočetných stanic.

Nejčastěji se používá vodočet laťový, vyrobený ze smaltovaného plechu nebo plastu. tak aby Na vodočtu je stupnice po 2 cm a tři barevné pruhy (zelený, žlutý a červený), které vyznačují hladinu, při které se vyhlašují jednotlivé

povodňové stupně. Metry na vodočtu jsou označeny římskými nebo arabskými číslicemi červeně, decimetry arabskými číslicemi černě. Nula na vodočtu musí ležet v nejnižším místě, tak aby i při nejnižších vodních stavech byla pod hladinou.


Konsumpční křivka

• Vztah mezi vodními stavy a průtoky vyjadřují konsumpční křivky (měrné křivky průtoků), k jejichž konstrukci je třeba změřit průtoky za různých vodních stavů.

• Protože průtoky nelze měřit přímo, měří se rychlost vody v příčném profilu a jeho plocha.


Thomsonův přepad

Q=1,3546*h2,48515*60˚


Velmi často se používá Thomsonova přelivu, projehož vrcholový úhel platí α = 90°

Ultrazvuková sonda


Měření časové prodlevy mezi vyslaným a přijatým ultrazvukovým impulsem.Rozlišovací schopnost sondy 1 mmPracovní teplota -20°C ± 70°C

Hydrometrická vrtule

• Q = v*S– Měření rychlosti

proudění vody– Zjišťování údajů

pro výpočet plochy průtočného profilu


Informace o konkrétních povodích je možné poznat studiem Základní vodohospodářské mapy (1: 50 000).

Ing. Hana Škrobánková, Ph.D. 82Příklad části vodohospodářské mapy (list 03-31 Mimoň), s vyznačenými údaji o vlastnostech povodí.

Základní vodohospodářská mapa (1: 50 000)








Date post:	30-Dec-2015
Category:	Documents
Upload:	kylie-morrison
View:	76 times
Download:	0 times

BILANCE a měření

Documents