6. Vzájomný vzťah medzi povrchovou a podzemnou vodouVoda prichádza na pevninu vo forme dažďových zrážok a odchádza ako riečny tok. Medzitým prúdi po povrchu ako povrchová alebo pod zemou ako podzemná voda. Toto je typický vzťah medzi zrážkami a riečnym tokom. Zvláštnosťou časti Podunajskej nížiny na úseku Vodného diela Gabčíkovo medzi Bratislavou a Sapom je, že Dunaj tečie nad okolitým terénom po povrchu svojich vlastných naplavenín, na náplavovom kuželi zloženom z riečnych štrkových sedimentov. Je to typický jav pre miesta, kde horská rieka vteká na rovinu (cez Devínsku bránu) až po miesto, kde sa jej spád náhle zmenší (pri obci Sap) (obr. 1.4 a 1.6, kapitola 1). Takto boli naukladané hrubé vrstvy štrku a piesku na podloží neogénneho veku. Vznikla vysoko priepustná zvodnená vrstva hrúbky až do 450 m pri Gabčíkove. Dunaj tu tečie po povrchu štrkového náplavového kužeľa rozširujúceho sa do šírky a pozdĺž toku a to až po Malý Dunaj na severe a po Mošonský Dunaj na juhu. Vyššie položené riečne koryto Dunaja zásobuje pri ľubovoľnom vodnom stave podzemnú vodu prúdiacu smerom k Malému Dunaju, Mošonskému Dunaju a k odvodňovacím kanálom. Táto skutočnosť má význam aj počas povodní. Pretrhnutie dunajských brehov a hrádzí má vážne následky, pretože okolitý terén nemá prírodné vyvýšeniny alebo terasy na zadržanie povodňovej vody pretečenej pri pretrhnutí hrádzí, ako je to obvyklé v bežných aluviálnych podmienkach riek. V dôsledku toho, že zvodnená vrstva je hrubá a vysoko priepustná, vyskytuje sa aj iná forma povodne. Počas vysokých prietokov a vodných stavov v Dunaji je prítok do podzemnej vody veľký a hladina podzemnej vody je vytláčaná k povrchu terénu. To vedie k zaplaveniu nižšie položených plôch ležiacich blízko rieky. Volá sa to záplava podmáčaním podzemnou vodou a vnútornými vodami. 6.1. Infiltrácia - zdroj podzemnej vodyInfiltrácia alebo exfiltrácia, priesak riečnej vody do podzemnej zvodnenej vrstvy, alebo naopak, zo zvodnenej vrstvy do rieky, je vyvolaná hydraulickým gradientom medzi riečnou a podzemnou vodou. Ak je hladina v rieke vyššia ako hladina podzemnej vody, voda z rieky prúdi do zvodnenej vrstvy. Ak je hladina rieky nižšia, tak voda prúdi zo zvodnenej vrstvy do rieky. Ak sú hladiny vyrovnané, potom voda cez dno rieky neprúdi. Vzájomná výška medzi hladinou vody v rieke a v podzemnej vode je rozhodujúcim faktorom pre smer prúdenia podzemnej vody z rieky alebo do rieky (obr. 6.1). Množstvo prúdiacej vody z alebo do rieky (v m3/s cez jednotkovú plochu riečneho koryta alebo dĺžku riečneho úseku) závisí na nasledujúcich hlavných fyzikálnych parametroch:
Rozloženie priepustnosti sedimentov riečneho koryta a hrúbka sedimentov s danou priepustnosťou sa nazýva zanesenie alebo kolmatácia riečneho koryta. Kolmatácia znamená určitý stupeň redukcie prúdiaceho množstva vody cez dno koryta. Ak koryto rieky nie je priepustné, voda neprúdi do okolia ani do rieky. 6.2. Štrkové jamy pri VojkeŠtrkové jamy pri Vojke sú typickými príkladmi na prepojenie podzemných vôd s povrchovou vodou riečnych ramien (obr. 6.2). Voda v štrkových jamách - sú to vlastne jazerá - pochádza z podzemnej vody. V hornej časti štrkových jazier voda z podzemia vteká do jazera, potom prúdi „dolu“ jazerom a v dolnej časti vyteká z jazera do okolitej zvodnenej štrkovej vrstvy. Podzemná voda, a teda aj voda v štrkových jazerách, pochádza z riečnych ramien, z Čunovskej zdrže a na niektorých miestach aj z priesakových kanálov (obr. 6.3). Má preto kvalitu podzemnej vody a je neustále obnovovaná. Voda a okolitý areál sú vhodné na rekreačné účely. 6.3. Kolmatácia - zanášanie dna rieky a vodnej nádržeKolmatácia dna je dôležitým javom, ktorý by teoreticky mohol vytvoriť viac-menej nepriepustnú bariéru medzi riekou a zvodnenou vrstvou. Zvodnená vrstva pod žulovým prahom v Bratislave je zásobovaná hlavne vodou z Dunaja. Ak by sa dunajské koryto alebo koryto riečneho ramena alebo vodnej nádrže či jazera zanieslo, napríklad jemnými usadeninami, výmena vody s okolitou zvodnenou vrstvou by bola do určitej miery znemožnená. Kolmatácia je proces premeny priepustnosti napríklad dna rieky. Najčastejšie merané charakteristiky kolmatácie sú priepustnosť a hrúbka usadenín na dne riečneho koryta. Priepustnosť riečneho koryta sa mení od vysokých hodnôt vlastných zvodnenej vrstve k nízkym hodnotám pre sedimenty na dne rieky. Čím jemnejšie sú sedimenty riečneho dna, tým nižšia je ich priepustnosť. V podmienkach Podunajskej nížiny neexistuje absolútna kolmatácia ani v starých mŕtvych ramenách. Priepustnosť riečneho dna sa v čase mení a je ovplyvňovaná hlavne sedimentáciou a eróziou a morfologickými zmenami riečneho koryta. Zabezpečenie dostatočne vysokej priepustnosti znamená udržať koryto rieky bez jemných častíc, bez bahna. Sedimentácia jemných častíc - bahna - závisí od rýchlosti toku. Ak je rýchlosť prúdenia vody aspoň v niektorých ročných obdobiach vyššia ako približne 0,2 m/s, riečne dno obyčajne nie je zabahnené a priepustnosť riečneho dna je obyčajne dostatočne vysoká. Príklad na takúto situáciu sa dá nájsť v správe Pracovnej skupiny Európskeho spoločenstva [1]: "Po napustení vody do ramennej sústavy na území slovenskej inundácie v máji 1993 však hladiny podzemnej vody stúpli na úroveň vyššiu ako bol stav pred prehradením. To ukazuje, že teraz existuje značné zásobovanie podzemnej vody z bočných ramien. Je to umožnené tým, že tečúca voda odstránila jemný materiál, ktorý predtým zaniesol korytá týchto riečnych ramien." A ďalej správa hovorí: "...je zrejmé, že bolo nastolené dobré hydraulické prepojenie medzi bočnými riečnymi ramenami a systémom podzemných vôd. Takto výrazné zásobovanie podzemnej vody z bočných riečnych ramien viedlo k zvýšeniu hladín podzemnej vody až do 1,5 m." Kolmatácia sa prejavuje rozdielom hladín v zdrži a v zvodnenej vrstve tesne pod dnom zdrže alebo medzi hladinou v rieke alebo riečnom ramene a v zvodnenej vrstve. Rozdiel hladín v zdrži alebo riečnom ramene a v pozorovacej studni je spôsobený kolmatačnou zónou a prostredím, cez ktoré podzemná voda smerom k studni prúdi. Preto aj bez kolmatácie sa tieto dve hladiny líšia (tam, kde nie je rozdiel hladín vody, nie je ani prúdenie, ani dopĺňanie podzemnej vody). Počas napĺňania zvodnenej vrstvy je hladina vody v studni na úrovni nižšej ako v rieke. Preto hlavným kritériom kolmatácie nie je rozdiel týchto dvoch vodných hladín, ale rýchlosť dopĺňania zvodnenej vrstvy vodou alebo veľkosť infiltrácie cez dno koryta. Ak hladina podzemnej vody príliš stúpa v dôsledku rýchlej infiltrácie (slabá kolmatácia), mali by sa na odvedenie nadbytočnej infiltrovanej vody vybudovať odvodňovacie priesakové kanály. Typickými príkladmi sú priesakové kanále po stranách zdrže a derivačného prívodného kanála (obr. 6.4). Prúd vody v priesakovom kanále je znakom malej, alebo žiadnej kolmatácie zdrže. V prípade, že nádrž alebo rieka odvodňuje zvodnenú vrstvu, zanášanie dna v skutočnosti neexistuje, lebo jemné častice sú aspoň na niektorých miestach nadnášané a vytvárajú bodové vývery s vynášaním piesku.
Pokračovanie - Kapitola 7. Monitorovanie |