Zdeněk Máčka Z8308 Fluviální geomorfologie (16) Large wood v potocích a řekách Terminologie, klasifikace large wood AJ dříve: large (coarse) woody debris → dnes: large wood Velikostní kritérium: průměr min 10 cm, délka min 1 m fine woody debris ČJ hrubé říční dřevo jemné říční dřevo vodohospodářská praxe: spláví, mrtvé dřevo, dřevní hmota jednotlivé kusy akumulace více kusů (výraznější, komplexní účinky) Různorodé formy říčního dřeva: A) transportovaný strom zachycený na jesepu, morfoúčinky, potrava bobrů B) vyvrácená, zmlazující vrba C) místní, prouděním abradované kusy D) alochtonní akumulace zachycená v břehovém porostu Funkce dřeva v říčních ekosystémech • Morfologický význam • Biologický význam • Hydrologicko/hydraulický význam • Význam pro látkově/materiální bilanci Negativní dopady dřeva v řekách: • Migrační bariéra pro ryby --- rozšířený mýtus až do začátku 70. let 20. stol. • Ucpávání koryta → povodňové ohrožení • Ohrožení vodních staveb (propustky, mosty, jezy, hráze přehrad, …) • Překážka pro plavbu Dřevní akumulace /wood accumulations, wood jams, log jams/ Abbe – Montgomery (2003) Queets River, Washington Klasifikace dřevních akumulací meander valleybar apex flow deflection flood bench Morávka, povodeň 2010, flood jam NP Podyjí, povodeň 2006, flood jam Množství a prostorová distribuce large wood Distribuce říčního dřeva v korytech s různou velikostí (řádem) řeka McKenzie, Oregon (Naiman et al., 2002) Swanson – Lienkaemper (1978) Oregon Množství LW v řekách – svět a ČR Vyjadřování množství LW: • kusy / 100 m koryta • objem / plocha koryta (m3/m2, m3/ha) • hmotnost / plocha koryta Prostorové rozšíření mrtvého dřeva v NP Podyjí (lávka Zadní Hamry – počátek vzdutí vodní nádrže Znojmo; kusy 10 cm, 1 m) Individuální kusy: 3 602 Kusy v kládových akumulacích: 3 800 Celkem: 7 402 Jak se dřevo do řek dostává? • Připlavení • Břehová eroze • Větrné kalamity (polomy, vývraty) • Sesuvy, murové proudy, sněhové laviny • Ztráta vitality stromu – hmyzí škůdci, choroby, kompetice, stáří, … • Bobří kácení • Exhumace fosilních dřev (boční + hloubková eroze) Příklady mechanizmů přísunu dřeva do řek v ČR Dyje Bílá Opava Morava: Litovelské Pomoraví Morava: ZástudánčíMorava: Strážnické Pomoraví Bilancování zásob large wood ∆𝑆𝑆𝑐𝑐 je změna množství dřeva v úseku o délce ∆𝑥𝑥 za čas ∆𝑡𝑡 Li = přínos dřeva ze břehů Lo = ztráta vyplavováním z koryta na břehy a do nivy Qi = připlavování dřeva do úseku Qo = odplavování dřeva z úseku D = rozklad na místě Bilance objemového množství dřeva v říčním úseku jednotkové délky jako výsledek vnosu, odnosu a rozkladu: Im = průběžné odumírání (mortalita) If = vývraty (větrem, požáry) Ibe = břehová eroze Is= sesuvy, mury, sněhové laviny Ie = exhumace dřeva pohřbeného v aluviálních a deluviálních sedimentech Geomorfologické účinky ŘD – úroveň morfohydraulických jednotek TŮNĚ • efekt vertikálně postavené překážky: výmolové tůně, vírové tůně • efekt horizontálně (příčně, diagonálně) postavené překážky: hrazené tůně, vývařiště, underflow tůně, deflector tůně Robinson – Beschta, 1990 SEDIMENTÁRNÍ LAVICE • Vyvolaná sedimentace za překážkou (proudový stín) nebo před překážkou (přehrazení) • Úseky s ŘD mají méně rozkolísanou intenzitu transportu splavenin. Pramenný úsek Svratky OVLIVNĚNÍ ŘÍČNÍHO VZORU avulze, tendence vytvářet větvení OVLIVNĚNÍ ŠÍŘKY KORYTA • protektivní a erozivní účinek • zalesněné říční úseky bývají širší a vykazují větší šířkovou variabilitu OVLIVNĚNÍ ZRNITOSTI DNOVÝCH SPLAVENIN Buffington – Montgomery, 1999: přítomnost large wood + centrální štěrkové lavice + nerovnost břehů snížení střední velikosti zrna o 90 % oproti širokému korytu s plochým dnem Geomorfologické účinky large wood – úroveň říčního úseku Morava (Litovel): lokální rozšíření koryta na 41 m, průměr 23,8 m Vliv large wood na morfologii koryta Moravy (Litovelské Pomoraví) Vliv large wood na morfologii koryta Černé Opavy Morava: Litovelské Pomoraví fotosekvence Transport large wood v řekách způsoby sledování mobility dřeva léto 2005 duben 2006 září 2006 Lužnice štítkování, stužkování rádiové čipy videomonitoring Splavování large wood do přehradních nádrží VD Znojmo = říční dřevo splavované z NP Podyjí jako bezpečnostní problém (povodně 2002 a 2006) Jaký materiál byl připlaven do vodní nádrže Znojmo během povodně v roce 2006? Kožený – Simon (2006) Rozměry v. mobilita u kusů v dřevních akumulacích Zachovalost v. mobilita Změny v údolí Dyje v časovém horizontu desetiletí a jejich vliv na množství large wood 1930 2009 Large wood v revitalizacích vodních toků • USA, Kanada, Německo, Japonsko • Cíle: prostorová členitost koryta, stabilizace koryta, dynamika fluviálních procesů, biotopy ryb • Délka říčních úseků: Amerika – až několik km, Evropa – obvykle < 1 km, malé toky 2. a 3. řádu • Způsoby revitalizace: zafixování dřeva, úplná mobilita, částečná mobilita • Používané druhy dřevin: Amerika – autochtonní jehličnany niv, Evropa – druhotné výsadby niv (topolové kultivary, smrk) Engineered log jams Člověkem vytvořené struktury ze dřeva vkládané do koryta (zmírnění eroze břehu, vznik stanovišť, …). Olympian State Forest Washington zachytávání plovoucího dřeva Morfologický účinek ELJ Konstrukce dřevních struktur na konkávách zákrutů Přirozená dřevní struktura /meander bend jam/ na konkávě zákrutu Konstruovaná dřevní akumulace na konkávě, zpomalení břehové eroze, stanoviště vodních organizmů Litovelské Pomoraví Střeň Revitalizace pomocí ŘD – případová studie Williams River (Brooks et al., 2004) plocha povodí 185 km2 sklon 2,5 ‰ D50 sedimentů = 76 mm průměrná roční povodeň = 170 m3/s Revitalizace spočívala v konstrukci 20 engineered log jams (ELJ) obsahujících 436 kusů dřeva v úseku řeky o délce 1,1 km.