Využití anemometru v ekologii: Měření výparu z vodních hladin a jeho vliv na hydrologickou bilanci

Na území České republiky (ČR) se v posledních desetiletích zvyšuje průměrná teplota vzduchu, za posledních 60 let to bylo o více než 2 °C [1]. Se zvyšující se teplotou dochází ke zvýšenému výparu vody ze všech povrchů české krajiny, ať už jsou to pole, lesy, nebo vodní plochy. Úbytek vody výparem je při vyrovnané bilanci kompenzován srážkovými úhrny, nicméně celkové srážkové úhrny na území ČR se příliš nemění a zůstávají s různými výkyvy na stejné úrovni.

Z toho vyplývá, že v rámci ČR v oblastech s nižšími dlouhodobými srážkovými úhrny, jako jsou např. oblasti jižní až střední Moravy, Polabí, Poohří nebo dolního toku Vltavy, dochází k navyšování záporného rozdílu srážek a výparu. V posledních letech je snahou pro území ČR navrhovat a přijímat adaptační opatření, jež by podpořila zadržení vody v krajině a dokázala snížit celkový deficit vody. Jedním z diskutovaných opatření je výstavba či obnova malých vodních nádrží (MVN).

Dle ČSN 75 2410 jde o nádrže s maximální hloubkou 9 m a objemem ovladatelného prostoru do 2 mil. m3 [2]. MVN mají potenciál v suchém období nadlepšovat průtok pod hrází, stejně tak přínosné může být navyšování hladiny podzemní vody v okolí nádrže. Dopady na hydrologickou bilanci mohou být ovšem také negativní, a to zejména nevhodným zvolením funkce MVN nebo jejím umístěním v rámci ČR. Vyčíslení ztrát vody výparem pro konkrétní MVN je možné vypočítat, přesnější údaje však lze získat přímým monitoringem za využití výparoměru. VÚV TGM se zabývá přímým monitoringem výparu již od padesátých let minulého století [3].

Příspěvek shrnuje monitorovaná data výparu získaná pozorováním plovoucím výparoměrem, umístěným v letech 2020-2022 na hladině rybníka Vavřinec. Plovoucí výparoměry dokážou věrněji monitorovat podmínky na vodních plochách, zejména přesněji postihnout teplotu vody, solární radiaci a rychlost větru. V příspěvku jsou popsány výsledky měření výparu plovoucím výparoměrem z vodní plochy Vavřineckého rybníka v letech 2020-2023 a jeho vliv na celkovou hydrologickou bilanci.

Vliv malých vodních nádrží na hladinu podzemních vod

Vliv výparu z vodní hladiny na celkovou hydrologickou bilanci MVN byl řešen v letech 2019-2022 v rámci programu Technologické agentury ČR (TA ČR) Beta2 „Vliv malých vodních nádrží na hladinu podzemních vod a celkovou hydrologickou bilanci s důrazem na suchá období“ pro Ministerstvo životního prostředí (MŽP). Hlavním cílem projektu bylo posoudit vliv MVN na hydrologickou bilanci a její složky v různém prostorovém měřítku. Analýza byla provedena v blízkém okolí MVN, ve zdrojových povodích a v povodích se soustavami rybníků a MVN.

Čtěte také: OPŽP a odpady

Hydrologická bilance byla posuzována zejména s ohledem na vliv MVN na hladinu podzemní vody, výpar a odtok. Po skončení výše zmíněného projektu přešel výzkum přímého monitoringu výparu z vodní hladiny na Vavřineckém rybníce pod pracovní balík WP3 „Adaptační opatření na povrchových a podzemních vodách v deficitních oblastech“, který je součástí výzkumného projektu SS02030027 „Vodní systémy a vodní hospodářství v ČR v podmínkách změny klimatu (Centrum voda)“ řešeného v rámci Programu aplikovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací v oblasti životního prostředí - Prostředí pro život (Podprogram 3 - Dlouhodobé environmentální a klimatické perspektivy) spravovaného TA ČR.

Uvedený pracovní balík má za cíl pro deficitní oblasti ČR posoudit možná adaptační opatření s ohledem na předpokládané scénáře změny klimatu. Mezi zkoumaná možná adaptační opatření patří převody vody, umělá infiltrace, ochrana a podpora podzemních vodních zdrojů, změna manipulace či navýšení zásobního prostoru stávajících vodních/suchých nádrží, výstavba či obnova MVN, podpora přirozené infiltrace prostřednictvím retence vody v krajině a realizace hájených lokalit pro akumulaci povrchových vod.

Vavřinecký rybník

Vavřinecký rybník se rozprostírá ve Středočeském kraji na horním toku Výrovky (ř. km 49,4) přibližně 3 km severně od Uhlířských Janovic v okrese Kutná Hora. S rozlohou hladiny přibližně 71 ha a objemem přes 1 mil. m3 patří k největším MVN ve Středočeském kraji a mezi ty velké náleží i v celostátním měřítku. Je napájen Výrovkou přitékající od Uhlířských Janovic a Ostašovským potokem přitékajícím od jihozápadu. Lokalita se nachází v hydrogeologickém rajonu 6531 Kutnohorské krystalinikum.

Jde o typické prostředí hydrogeologického masivu s výskytem puklinově propustných hornin. K infiltraci srážek dochází prakticky v celé ploše území, s výjimkou ploch s výskytem sprašových, málo propustných hornin, kde je infiltrace velmi omezena. Přírodní zdroje podzemních vod jsou spíše podprůměrné, hodnoty specifického podzemního odtoku uvádí Krásný a kol. [5] kolem 1,5-2 l/s/km2, bilanční výpočty ČGS z roku 2006 počítají s hodnotou 2,19 l/s/km2, čemuž odpovídá infiltrace na úrovni zhruba 8 % úhrnu celkových srážek.

Plovoucí výparoměr

Výparoměr plovoucí na hladině vodní plochy dokáže nejlépe simulovat meteo­rologické podmínky dané vodní nádrže. Jde o věrné zachycení teploty vody, která se v klasických zakopávaných výparoměrech ve srovnání s podmínkami vodních ploch na jaře rychleji ohřívá a na podzim zase rychleji chladne. Vodní plochy totiž mají díky svému velkému objemu určitou setrvačnost, a proto je teplota stálejší než v samotné měrné nádobě.

Čtěte také: Využití vody z nádobí

Plovoucí výparoměr používaný na rybníce Vavřinec je tvořen nosnou konstrukcí zahrnující plováky a vlnolamy, jejíž součástí je měrná nádoba o průměru 620 mm. Zařízení je napájeno pomocí akumulátoru dobíjeného 2 ks solár­ních panelů (à 20 W). Data jsou zaznamenávána v 10minutovém intervalu a odesílána na server 3 x denně v 1:00, 7:00 a 19:00 hodin na základě GSM přenosu dat. Výpar a srážky jsou měřeny na základě 1minutového záznamu hladiny vody ve výparoměrné nádobě v kombinaci s detektorem deště (v případě detekce deště je zvýšení hladiny způsobeno srážkami) a informacemi o dopouštění/vypouštění vody do/z nádoby.

Průměrné denní hodnoty meteorologických veličin jsou počítány jako průměr z 10minutových měření v daném dni. Meteorologická data byla zaznamenávána plovoucím výparoměrem, pro verifikaci byla použita data z měřické sítě ČHMÚ ze stanice P3STAN01 Vavřinec, Žíšov. Vodoměrné stanice na přítoku a odtoku byly zřízeny v rámci projektu TITSMZP809 v roce 2019 a v minutovém kroku zaznamenávají vodní stav na přítoku - Ostašovský potok, Výrovka a odtok - Výrovka pod hrází Vavřineckého rybníka.

Výsledky měření

Ve výparoměrné sezoně od 1. dubna do 30. září 2022 byl změřen celkový výpar z vodní hladiny 678,4 mm, celkový srážkový úhrn byl pak 582,4 mm. Průměrná teplota vzduchu činila 15,81 °C. Průběh teploty vzduchu, solární radiace, výparu z vodní hladiny a srážek je znázorněn v grafech na obr. Srovnání celkového výparu a srážek v posledních třech letech, kdy byl plovoucí výparoměr používán, je uvedeno v tab. 1 spolu s údaji o rozdílu srážky a výparu.

Měřená data dobře ilustrují skutečnost, že vodní plocha 71 ha znamená v letních měsících významný úbytek vody z vodního toku právě vlivem výparu. Každý jeden milimetr výparu znamená úbytek 710 m3 vody. Při průměrném denním výparu 3,7 mm v roce 2022 to představuje průměrnou denní ztrátu vody 2 627 m3. Maximální denní výpar za poslední tři roky byl na Vavřineckém rybníce změřen 19. června 2022, a sice 10 mm, což znamená úbytek vody vlivem výparu z hladiny 7 100 m3 za jediný den.

V roce 2020 došlo k jednomu případu, kdy aktuální odtok z rybníka poklesl pod hodnotu minimálního zůstatkového průtoku. Tato situace nastala na konci sezony v září, kdy chyběly srážkové úhrny a přítok do nádrže. Odtok byl navyšován zásobou vody v rybníce. V roce 2022 bylo zaznamenáno několik dní, kdy výpar z vodní hladiny převyšoval hodnotu minimálního zůstatkového průtoku, a dokonce i aktuální hodnotu odtoku vody z rybníka.

Čtěte také: Odpad a recyklace v Česku

Plovoucí výparoměry dokážou věrněji monitorovat podmínky na vodních plochách, zejména přesněji postihnout teplotu vody, solární radiaci a rychlost větru. Výpar z vodní hladiny je z hlediska bilance vodního toku v rámci hydrologické bilance záporným činitelem. Na základě pouhého zhodnocení velikosti srážek a výparu nelze nicméně tvrdit, že MVN mají negativní dopad na své okolí.

Vliv MVN na hydrologický režim je velmi komplexní, stejně jako ovlivnění MVN jednotlivými hydrologickými procesy. Ztráta vody výparem je tedy jedním z aspektů, jež sice ovlivňují bilanci vodního toku negativně, na druhou stranu ovšem působí kladně ochlazováním vzduchu vlivem spotřeby energie na změnu skupenství vody při výparu, což má za následek pozitivní ovlivnění mikroklimatu. Za pozitivní lokální vliv MVN lze bezpochyby považovat i zvýšení zásob podzemní vody v důsledku vzdutí vody v nádržích.

Jak vyplývá z výzkumů provedených v rámci projektu, ovlivňují MVN režim jak povrchových, tak podpovrchových vod. Výstavba MVN je často vnímána jako možný prvek ochrany před dopady klimatické změny, nicméně je důležité pamatovat na to, že vodohospodářské prvky ovlivňují různé procesy různými způsoby, a to jak pozitivně, tak i negativně. Při obnově nebo navrhování nových MVN by proto všechny možné dopady měly být náležitě posouzeny. V hlediska vlivu výparu je důležité umístění MVN v rámci ČR v oblastech s vyrovnanou bilancí srážky-výpar a důležitá je také funkce MVN.

Tabulka 1: Srovnání celkového výparu a srážek

Nový anemometr s vrtulkou

Tento nový anemometr s vrtulkou měří rychlosti vzduchu v m/s, km/h, ft/min., uzlech a mílích za hodinu a aktuální teplotu vzduchu při současném zobrazení dvou měřených hodnot na displeji. Víceřádkový LCD displej je vybaven automatickým podsvícením, které se samo aktivuje při nízkém jasu prostřednictvím fotodiody. Vedle měřicí funkce navíc nabízí tento přístroj funkci záznamu průměrné hodnoty a maximální hodnoty. Kryt je robustní a praktický.

Technické údaje:

• Rychlost větru (m/s): 0 - 30,0; rozlišení 0,1 m/s; přesnost ±5 %
• Rychlost větru (ft/min): 0 - 5860; rozlišení 1 ft/min; přesnost ±5 %
• Rychlost větru (uzly): 0 - 55; rozlišení 0,1 kn; přesnost ±5 %
• Rychlost větru (km/h): 0 - 90; rozlišení 0,1 km/h; přesnost ±5 %
• Rychlost větru (mph): 0 - 65; rozlišení 0,1 mph; přesnost ±5 %
• Teplota (°C): -10 °C až +45 °C; rozlišení 0,1 °C; přesnost ±2 °C
• Teplota (°F): 14 °F až 113 °F; rozlišení 0,1 °F; přesnost ±3,6 °F
• Displej: LCD, výška číslic 10 mm, 3 5/6 míst (max.

Další využití anemometru

Měření rychlosti proudění vzduchu v místnostech či měření v kanálu ventilace. Anemometrem Testo 405 je možné velmi přesně lokalizovat a měřit i velice nízké rychlosti proudění vzduchu, jako například kolem netěsných oken. Měření v kanálu ventilace lze provádět pomocí teleskopu až do hloubky 300 mm. Testo 405 umožňuje současné měření průtoku vzduchu, objemového průtoku a teploty.

tags: #anemometr #využití #v #ekologii

Oblíbené příspěvky:

• Autoservisy Týnec nad Sázavou a CNG
• Třídění odpadu v ČR – legislativa
• Postup ekologické likvidace vozidel
• Složení a Použití Ekologické Posypové Soli
• Environmentální právo podle JUDr. Tošovské