Využití umělé infiltrace pro posílení zásob podzemní vody

Umělá infiltrace je ve světovém měřítku stále populárnější vodohospodářská metoda jak zadržovat vodu v krajině a zpomalovat její odtok. Ještě v šedesátých letech byla Česká republika mezi špičkou v této oblasti. Pak však došlo k celostátní změně strategie a přesunu důrazu na zásobování povrchovou vodou. Období střídajících se klimatických extrémů, povodní a sucha, ukázalo, že to bylo špatné rozhodnutí. Většina států s vhodnými hydrogeologickými podmínkami začlenila umělou infiltraci do svých opatření v boji proti suchu - například Izrael zasakuje 87% svých vyčištěných odpadních vody formou umělé infiltrace a recykluje je. V Německu 20% všech pitných vod pochází z různých forem umělé infiltrace. V České republice je vytipována řada perspektivních lokalit, mimo jiné i v oblastech postižených suchem a na ně jsou připraveny administrativně zajištěné podrobné technické projekty včetně zdůvodněných rozpočtů. K jejich spuštění však dosud chybí potřebné finanční zdroje.

Proč se tématem zabýváme?

Nové tisíciletí je ve znamení vodohospodářských extrémů, katastrofální povodně jsou v krátkém časovém horizontu střídány suchem. Klesají hladiny podzemní vody, vysychají studny a povrchové zdroje v řadě regionů nejsou především v letních měsících schopny uspokojovat požadavky na pitnou vodu. Zásoby jedné ze strategických surovin, podzemní vody, dlouhodobě klesají. Nárůst teplot totiž zvyšuje ztráty způsobené evapotranspirací, a tak i přes neměnící se celkové průměrné srážky, klesá objem vody infiltrované do podzemí. Při povodních voda rychle a bez užitku odtéká po povrchu, a v letních měsících se více odpaří. Jedním z účinných adaptačních opatření je umělá infiltrace, technologie, která má v Čechách dlouhou tradici, nicméně v posledních desetiletích byla prakticky zcela zapomenuta. Jedná se o unikátní technologický postup, který je schopen současně řešit oba výše zmíněné klimatické a následně i hydrologické extrémy – sucho i povodně.

Co je umělá infiltrace?

V obecné rovině je pod pojmem umělá infiltrace chápán jakýkoliv technologický proces, kterým dochází k řízenému zasakování povrchové vody do podzemí. Pod tímto pojmem je v Čechách nejčastěji spojována břehová infiltrace, resp. využití zasakovacích nádrží v Káraném. Nabídka technologických postupů je však podstatně širší, přičemž každá z nich má svá specifika uplatnění v různých přírodních podmínkách nebo v závislosti na požadavcích uživatele.

Princip umělé infiltrace vodárny v Káraném

Benefity umělé infiltrace:

  • vytvoří zásobu vody v podzemí pro budoucí použití,
  • zajistí stabilizaci nebo zvýšení úrovně hladin podzemních vod,
  • postupně nahrazuje zdroje povrchové vody, které jsou na klimatické změny velmi citlivé,
  • sníží ztráty vypařováním a povrchovým odtokem,
  • brání odtoku a erozi půdy při přívalových deštích,
  • zlepší kvalitu podzemní vody,
  • udrží přirozený průtok v potocích a řekách,
  • umožní opětovné použití odpadní nebo dešťové vody,
  • na trhu s vodou vyrovná rozdíly v nabídce a poptávce.

Dosavadní zkušenosti

Řízená umělá infiltrace v podmínkách České republiky není novinkou. Koncem sedmdesátých a na počátku osmdesátých let probíhal regionální výzkum celého území republiky z pohledu využitelnosti této technologie. Nicméně do fáze provozu se dostala jen jediná lokalita. Výzkumný ústav vodohospodářský byl u zrodu patnácti zasakovacích nádrží ve štěrkopíscích Jizery v Káraném s kapacitou 700–900 l/s, které představují významný zdroj kvalitní pitné vody pro Prahu. Povrchová voda z Jizery je po předčištění přiváděna do vsakovacích nádrží. Z nádrží voda infiltruje do okolních kvartérních štěrkopísků o mocnosti až 20 m a je jímána systémem trubních studní či spouštěných studní s horizontálními sběrači, umístěnými asi 200 m od nádrží.

V následujícím období byla idea umělé infiltrace opuštěna a přednost dostaly zdroje povrchové vody. Postup klimatické změny ale ukázal, že tato jednostranná orientace není ideální. Oteplování a častější klimatické extrémy zhoršují jakost povrchových vod (jmenujme např. problémy s eutrofizací nebo splachy při povodních). V rámci vodní bilance výrazně narůstají ztráty způsobené evapotranspirací a povrchovým odtokem.

Současnost nové umělé infiltrace v Česku

Pod vlivem pozitivních zkušeností ze zahraničí a stále častějších negativních dopadů extrémních klimatických jevů (sucho a povodně) došlo v roce 2010 k další iniciativě obnovit tradici umělé infiltrace v České republice. Ministerstvo životního prostředí v rámci Operačního programu životního prostředí EU zadalo Výzkumnému ústavu vodohospodářskému studii „Zpracování metodiky pro posuzování problematiky umělé infiltrace v ČR“, která měla zhodnotit potenciál umělé infiltrace v ČR. Z hlediska perspektivy budoucího využití řízené umělé infiltrace bylo zhodnoceno celé území České republiky, vytipovány vhodné regiony a pro ně byl připraven podrobný technický projekt na 12 pilotních lokalitách, na kterých proběhl předběžný výzkum. Současně proběhly ve všech krajích propagační akce s cílem vysvětlení hlavních výhod umělé infiltrace. Realizace navržených prací měla běžet paralelně s projektem „Rebilance zdrojů podzemních vod“ České geologické služby, a to v letech 2011–2015. K realizaci tohoto projektu však zatím nedošlo.

Novou šanci získala umělá infiltrace v souvislosti se suchem, které postihlo celé území České republiky v roce 2015. Vláda přijala program s vizí zamezení negativních dopadů sucha do budoucna. Součástí tohoto projektu byla i umělá infiltrace. V rámci nových přípravných prací bylo v průběhu roku 2016 vybráno šest pilotních lokalit. Na nich proběhly administrativní přípravné práce, byly aktualizovány technické projekty a byl dokončen komplexní geofyzikální průzkum. Lokality jsou připraveny pro testování různých technologií umělé infiltrace.

Přehled pilotních lokalit pro různé formy umělé infiltrace

Práce na všech pilotních lokalitách by měly směřovat (různou měrou intenzity s ohledem na specifika přírodních poměrů a použité metody) k řešení následujících dílčích cílů:

  • postupně nahrazovat zdroje povrchové vody, které jsou na extrémní klimatické změny velmi citlivé,
  • stát se součástí integrovaného managementu vody v povodí,
  • zlepšit kvalitu podzemní vody (filtrací, mísením, ředěním),
  • bránit zrychlenému odtoku a erozi půdy při přívalových deštích,
  • udržet přirozený průtok v potocích a řekách s omezením extrémních stavů,
  • snížit ztráty vypařováním a povrchovým odtokem,
  • stát se součástí protipovodňových opatření a podat podklady pro nové plány povodí.

Pilotní lokality

Meziboří v Krušných horách
Na této lokalitě probíhá test opatření na zpomalení odtoku povrchových vod z krystalinika a zvýšení podílu odtoku podzemních vod na celkovém odtoku. Konkrétně se jedná ověření funkce vybudované podzemní těsnící clony  a jímacího zařízení. Ověřený model bude využitelný pro zlepšení vodní bilance malých obcí, kdekoliv ve vodohospodářsky deficitním území v horských  oblastech ČR. Uvedený systém bude možné kombinovat i se zasakováním vyčištěných odpadních vod.

Holedeč (Žatecko)
Pomocí souboru technických opatření by se měla posoudit klasická umělá infiltrace pomocí zasakovací vany a to v lokálním měřítku malé obce, v pískovcích české křídové pánve. Lokalita v Poohří je situovaná ve srážkovém stínu Krušných hor s významnými dopady sucha.

Rohov u Nymburka (Polabí)
Typový projekt pro využití umělé a břehové infiltrace v prostředí kvartérních sedimentů je připraven pro lokalitu Rohov s využitím v jiných lokalitách po celé ČR. Soubor prací představuje komplexní posouzení umělé infiltrace pomocí zasakovacích van a současně i proces břehové infiltrace v prostředí kvartérních sedimentů v blízkosti toku.

Povodí Orlice, meandr Jordán u Hradce Králové
Test účinnosti netradiční formy břehové infiltrace, revitalizace toku Orlice v prostoru meandru Jordán u Týniště nad Orlicí si klade za cíl posouzení dopadu na hydrogeologický režim přilehlých kvartérních sedimentů. Konkrétní projektové řešení bude využito pro zvýšenou tvorbu podzemních vod v meandru Jordánu a navýšení využitelného množství průtoku ve vodárenském toku Orlice v období sucha.

Kojetín u Kroměříže
Ověřování izraelských technologií umělé infiltrace v podmínkách střední Moravy, významně postižené suchem. Cílem prací je posoudit proces břehové infiltrace jako opatření boje proti suchu a zadržování vody v krajině. Specifikou této lokality bude posouzení zasakování vyčištěné odpadní vody z nedaleké čistírny odpadních vod.

Přítluky u Velkých Pavlovic
Podobný projekt jako předchozí pro realizaci klasického velkoobjemového zasakování infiltraci pomocí zasakovacích van v prostředí kvartérních a neogénních sedimentů, na území jižní Moravy s extrémními dopady sucha.

Ověřování izraelských technologií umělé infiltrace v podmínkách střední Moravy, významně postižené suchem. Cílem prací je posoudit proces břehové infiltrace jako opatření boje proti suchu a zadržování vody v krajině. Specifikou této lokality bude posouzení zasakování vyčištěné odpadní vody z nedaleké čistírny odpadních vod.

Budoucnost?

Poslední desetiletí jsme každoročně svědky klimatických extrémů, které většinou velmi negativně zasahují do vodního hospodářství. Povodně jsou střídány suchem, přičemž poslední vlna horkého a bezesrážkového období zasáhla území České republiky v roce 2015. Z povodní v letech 2002 a 2013 jsme se dokázali poučit a realizovali sérií velmi účinných opatření k jejich eliminaci. V případě sucha se ale zdá, že jeho negativní dopad na naše hospodářství ještě nebyl dostatečně výrazný k tomu, abychom přijali podobně adekvátní opatření k zadržování vody v krajině. O umělé infiltraci i nadále diskutujeme, aktualizujeme připravené projekty, k jejich realizaci však chybí politická vůle.

Zkušenosti z Izraele, ale i dalších částí světa jasně dokládají, že nejrůznější formy řízené umělé infiltrace představují zcela unikátní metodický postup, který je schopen eliminovat negativní dopady obou klimatických extrémů, sucha i povodní. Zatímco stavba přehradních nádrží vždy vzedme vlnu odporu, umělá infiltrace je zcela nekonfliktní proces, který ve své podstatě jen kopíruje a zefektivňuje přirozené přírodní procesy.

Odborná veřejnost je na realizaci různých forem umělé infiltrace připravena. Přírodní podmínky České republiky poskytují v řadě oblastí optimální podmínky pro jejich realizaci. Chybí jediné – dostatečné dlouhé bezesrážkové období, které přesvědčí zodpovědné orgány o smysluplnosti takových opatření.