Zdeněk Máčka z8308Fluviální geomorfologie (20) Řeky v čase - budoucnost Predikce budoucích změn Postup předpovědí změn koryta: - objasnění vztahu mezi přírodními podmínkami, odtokem a množstvím splavenin - objasnění vlivu změn v odtoku a množství splavenin na morfologii koryta Možné dopady klimatické změny na průměrný roční odtok a odnos sedimentů Původní klima Nové klima Chladnější Teplejší Chladnější Teplejší (Tm - 5°C) (Tm + 2,5°C) (Tm - 5°C) (Tm + 2,5°C) Vlhčí Vlhčí Sušší Sušší (Pm + 250 mm) (Pm+ 250 mm) (Pm- 125 mm) (Pm- 125 mm) Mírné Ru + Ru + RuO Ru- Tm=10°C Sv - nebo Sv 0 syo sy + Pm = 750 mm j j j Subhumidní Ru + Ru + RuO Ru- Tm=12,5°C Sy- Sy- syo syo Pm = 500 mm Semiaridní Ru + Ru + Ru- Ru- Tm=15°C sy + V syo Sy- Pm = 350 mm Tm = průměrná roční teplota Pm = průměrné roční srážky Ru = průměrný roční odtok Sy = průměrný roční odnos sedimentů Empirické rovnice popisující vztahy mezi parametry koryta, průtokem a charakterem sedimentů Parametr koryta Funkční vztah Šířka w=44Qm°'38M-°'39 w=44Q0'58M-°'37 11 Id Hloubka d=0,51Qm0'29M0'34 d=0J12Qma°'42M0-35 Poměr šířka/hloubka w/d=255M-1'08 w/d=80Qm0'10M-°'74 W/d=41Qm 0,18M-0,74 1 lid Vlnová délka meandrů A=1935Qm0'34M-°'74 A=394Qma0'48M-°'74 Křivolakost S=0,94M0-25 Sklon koryta s=0J0036Qm0'32M0'38 Qm = průměrný roční průtok Qma = průměrná roční povodeň M = charakter unášených splavenín Vliv změny průtoku a množství dnových splavenin na morfologii říčních koryt Q + -> w+, d+, (w/d)+, A+, s- Q- -> w-, d-, (w/d)-, A-, s+ Qsb + -> w+, d-, (w/d)+, A+, S-, s+ Qsb - -> w-, d+, (w/d)-, A-, S+, s- Q +, Qsb + Q-,Qsb-Q +, Qsb -Q-, Qsb + -> w+, d±, (w/d)+, A+, S-, s± -> w-, d±, (w/d)-, A-, S+, s± -> w±, d+, (w/d) ±, A±, S±, s--> w±, d-, (w/d) ±, A±, S-, s+ Porovnání klimaticky odlišných oblastí Mění klima charakter transportu a sedimentace splavenín? intenzita transportu, zrnitost, sedimentární textury Efektivita transportu dnových splavenín (Bagnold, 1973) Eh = 100ib/(o)/ tan a) ib = jednotkový transport dnových splavenín co = specifický výkon toku tan a = úhel vnitřního tření, považován za konstantní (0,63) ío1 10° % iff1 Ts 1 i ca l{rí Iff4 i0-j Reid etal. (1999) Impact of Mijof Climate Change on Sad im a nation ■ NaaalYfitir A Viiginio Ck. 4 Turkey Bk. 100-3 I o 0.1 ■= ■ Goodwin Ck. 10 100 1000 1 Stream power, w m"1 10 100 1000 l 10 100 1000 0.01 armouring stálý tok bez armouringu občasný tok Nahal Yatir, .Goodwin Ck. p iVirgituo Ck, ^Turkey Bk. OakCk.,-. -i—i—i—i-i i i— 10 T-1-1-1—I I 1 100 Surface layer median grain size, mm Nahal Eshtoa, Izrael (119 km2) 39 t/km2/rok -----Wamme, Belgie (139 km2) 2,21 t/km2/rok Modely předpovídající říční vzor na základě: Q, S, eventuálně D50 Leopold a Wolman (1957) PRŮTOK (bankfull) - VLNOVÁ DÉLKA ZÁKRUTU X = 36Q0'5 im -UKUL «i infi iiflh frUilHAl W . " f tfl SIRKA KORYTA (bankfull) - VLNOVÁ DÉLKA ZÁKRUTU X = 6,5m/1'1 ii ii í i i hl 4 t SHWH lOHiltftUnOTh HlHd :n ippaodR OK ! 101 M iat * — ',!S JH K «» 1 II llll 1 1 1 Mil ! 1 1 llll 1 1 í *>' * aj, MO* T« V n-! w x"1 .« di\ OČ C í - E *■! s' I*1 _ Ť meam '71 ICI V BUk ,9»fa - tnoo*. im i i i m i ; ; ;: i l l l 1.1 —T 1 llll ! 1 1 MHKFifLL DISCHARGE. IH tUBK FEET PEB SECOhQ Kramr «,-Vi)ub oi flltflHr nitd Wnkfull CbthftTCf to wmKms natural ehaniWli Qnd a ](M deflfllnR wltlal va|u« which JlLMiupulah Imkinl lnn» nmniiliriitH eTinniwfc. Rozdělení říčních vzorů: divočící, přímé, meandrující podle vztahu PRŮTOK (bankfull) - SKLON KORYTA S = 0,06(T0'44 van den Berg (1995) MEDIÁN ZRNITOSTI - SPECIFICKÝ VÝKON (bankfull, průměrná roční povodeň) (W/mSj 10í 10' 10« 1 1— A —r i "b • PÍRA* • • • □ ° a A O • multi-thread channels (braidedl Aa □ 1.31.8 I chann9l» 0.0001 narrow channels. Eq.3 í> D o 0.001 valley elope wide i channels o.oi • o o tow Sinuosity . single-thread end multi-thread channels a . a 0 a <ÍcFa~d 041 o a'-P □ o o • multi-thread channels (braided) □ 1.3 < Pí 1.5 single > -thread C- 1.5 < P s 1.8 channels a P>1.sJ Eq.5 single-thread channels 0.4 1 measured 10 reference 900D?42 r50 bankfuiiwidth SIRKA KORYTA - SPECIFICKY \ VÝKON W=aQbbf Anisimov et al. (2008): predikce změn korytové morfologie v důsledku globálního oteplování RUSKO ""^n / Jr^Ĺ III —1 \ \ ** * Změny klimatických charakeristik ve 20. stol. Uvažované typy korytových morfologií Klimatické scénáře fable : Projections of future changes in annual runoff Author, year Climate scenario River basin Discharge change (%) Annual Winter discharge discharge Modely použité pro predikci: Leopold a Wolman (1957) Romashin (1968) van den Berg (1995) V Miller and Canadian, the Barents (19%) SeL Ante II HadCM2 Yenlsey +6-14 (1999) HadCM3 6 Lena i 12 25 scenarios Ob +3-10 by 2050. Kolyma + 30^10 Mackenzie 1 :2 20 Yukon + 20-30 Miller and CIKSC02: Arctic total + 12 Russell +0.5%/yr Eurasian i y (2000) to 2100 rivers N. American i 2 j rivers Mok hov HadCM3 Yenlsey i s et al. Lena +24 (2003) Ob 14 Mok hov ECHAM4 Yenlsey i s et al. Lena i 22 (2003) Ob i j Potential changes of river channel types predicted hy three geomorpholog eal models under gradual increase of annual runoff No of sítu C'h ami el type at present Potential changes of channel type under projected increase of annual runoff (%from modern) 10% 15% 20% 35% VB LW RM VB LW RM VB LW RM VB LW RM VB LW RM 2 S S S M M M M S s S M M M M VI M M Lt s M S M M M M 13 s S s M M M M M 14 s S s M Designations in the table: VB—model by Van den berg; LW—model by Leopold and Wolman; RM—model by Romashin; S - single channel, m -multi-channel. For the other sites no pattern change is predicted.