Fluviální geomorfologie Lekce 7 Změny tvaru koryta: důkazy změn, příčiny změn, předpovědi budoucích změn Osnova přednášky n Vodní tok jako systém s historií n Extrapolace současných pozorování řek na delší časové úseky n Důkazy změn fluviálního systému n Typy disturbancí fluviálního systému n Příčiny změn ve fluviálním systému n Předpovídání změn morfologie koryta Povodí jako historický systém n Fluviální systém je fyzikální systém s historií. n Současná podoba řeky je výsledkem jak současných tak i minulých procesů a podmínek - fluviální systém má paměť. n Vlivy minulosti jsou méně patrné v systémech s krátkými časy odezvy. Rekonstrukce minulého vývoje řek n Poznání historického vývoje řeky se odvíjí od pochopení současného stavu. n Současná měření rychlosti fluviálních procesů lze s opatrností extrapolovat na období 10^2 až 10^4 roků. n Pro správnou extrapolaci do minulosti je třeba znát: n výchozí podmínky, ze kterých se řeka začala vyvíjet; n zda je naměřená rychlost změny reprezentativní i pro delší časové období; n zda změny probíhají synchronně na větším území; n jak se mění v průběhu času statut proměnných fluviálního systému (přírodních podmínek). Rekonstrukce minulého vývoje řek n Volba časového měřítka pro studium vývoje řeky se odvíjí od: n možné velikosti změn přírodního prostředí, které můžou během zvoleného časového úseku nastat, n míře přizpůsobivosti jednotlivých morfologických prvků říčního koryta. n Kombinací předchozích dvou faktorů lze odvodit pro konkrétní morfologický prvek koryta: n potenciál pro dosažení stavu rovnováhy s panujícími podmínkami přírodního prostředí, n pravděpodobnou reakci na změnu o určité velikosti. Důkazy změn Přímá pozorování Leopold (1973) Historické záznamy n Hodnocení výskytu sesuvů, skalního řícení, lavin a povodní od r. 1500 na základě záznamů o držbě půdy v norské oblasti Josterdalsbre. Historické záznamy n Rekonstrukce vývoje trasy koryta řeky Sid (Devon, UK) ze čtyř historických map v období 1839 až 1958. Fluviální sedimenty n Rekonstrukce vývoje meandrů na řece Beatton (Britská Kolumbie, Kanada) v posledních 250 letech pomocí valů jesepních lavic. Datovací techniky n Relativní datování n Metoda relativních výšek – tvary položené v terénu výše se považují za starší; určování relativního stáří říčních teras. n Organické zbytky – např. pylová zrna. n Člověkem vyrobené předměty – např. zbytky keramiky prehistorických kultur. n Absolutní datování n Radiometrické datování – radioaktivní izotopy některých prvků; časové rozpětí 10^3 až 10^8 let; metoda ^14C, kosmogenní izotopy. n Dendrochronologie – přesné datování v rozsahu posledních 2000 let; zbytky dřev v sedimentech nebo stáří žijících stromů. Relativní datování výplně říčních ramen pomocí pylového spektra Dendrochronologické datování povodňových hlín v Mohelnické brázdě Příčiny změn n Dva typy vnějších narušení fluviálního systému: n pulzní disturbance, n permanentní disturbance. n Změny fluviálního systému jsou reakcí na změny vnějších podmínek jako je klima, vegetace, využití země nebo poloha erozní báze. n Klima ovlivňuje charakter vegetace a srážko-odtokové vztahy, což má vliv na hydrologický režim řek, zvětrávání hornin, přísun sedimentů do koryta a jejich následný transport. n Pro geomorfologii jsou nejdůležitější údaje o paleosrážkách (např. sezónnost, srážkové extrémy) a paleoodtoku (např. N-letost průtoků). Hlavní trendy ve vývoji teploty pro různá časová období (SZ Evropa) Historické záznamy o kolísání klimatu n Nil - 5 období s výjimečně silnými povodněmi: 630, 850 – 930, 1100 – 1150, 1400 – 1450, pol. 19. stol; průměrná rychlost agradace v korytě a údolní nivě 10 cm/100 let. n Evropa – zvýšený výskyt povodní v období 1150 – 1500 s maximy kolem roků 1310 a 1450. Změny vyvolané vnitřním vývojem fluviálního systému n Změny fluviálního systému mohou být výsledkem vnitřního vývoje systému; překročení tzv. vnitřních geomorfologických prahů. n Příklad: meandr – zvětšování křivolakosti při vývoji meandru vede k jeho odškrcení; odškrcení sníží křivolakost a zvýší spád, obnoví se rovnováha mezi morfologií a vnějšími podmínkami (průtok, množství splavenin). Změna = odškrcení meandru. Důvod změny = nerovnováha mezi tvarem koryta a kontrolními proměnnými (průtok, splaveniny) – příliš malý spád pro transport splavenin. Dominantní průtok n Morfologie koryta reaguje na změny v hodnotě tzv. dominantního průtoku. n Dominantní průtok –průtok který v korytě vykonává nejvíce práce; práce = transport sedimentů. n Dominantní průtok ≈ korytotvorný průtok ≈ 1 až 2-letá povodeň. Srovnání dominantního a korytotvorného průtoku n Řeka Snake (Wyoming, USA) n Průměrný roční průtok = 14,6 m^3.s^-1 n Dominantní průtok = 113 m^3.s^-1 n Korytotvorný průtok = 114 m^3.s^-1 Predikce budoucích změn n Postup předpovědí změn koryta: n objasnění vztahu mezi přírodními podmínkami, odtokem a množstvím splavenin, n objasnění vlivu změn v odtoku a množství splavenin na morfologii koryta. Možné dopady klimatické změny na průměrný roční odtok a odnos sedimentů Empirické rovnice popisující vztahy mezi parametry koryta a průtokem a charakterem sedimentů Vliv změny průtoku a množství dnových splavenin na morfologii říčních koryt Q + → w+, d+, (w/d)+, λ+, s- Q – → w-, d-, (w/d)-, λ-, s+ Qsb + → w+, d-, (w/d)+, λ+, S-, s+ Qsb – → w-, d+, (w/d)-, λ-, S+, s- Q +, Qsb + → w+, d±, (w/d)+, λ+, S-, s± Q – , Qsb – → w-, d±, (w/d)-, λ-, S+, s± Q +, Qsb – → w±, d+, (w/d) ±, λ±, S±, s- Q – , Qsb + → w±, d-, (w/d) ±, λ±, S-, s+ Rekonstrukce změn morfologie koryta během holocénu n Změny morfologie koryta řeky Colorado ve středním Texasu od konce posledního glaciálu po dnešek. Rekonstrukce změn morfologie koryta během holocénu n Rekonstrukce vývoje morfologie koryta řeky Murrumbidgee (Nový Jižní Wales, Austrálie) v holocénu.