Fyzická geografie: Klimatologie a hydrogeografie pro učitele
Pedagogická fakulta Masarykovy univerzity
RNDr. Aleš Ruda, Ph.D.

Hydrografie vodních toků

Vodní tok

Vodním tokem se označuje voda tekoucí v korytě ohraničeném dnem a břehy, kterým se odvádí srážková voda z určitého území, nebo podzemní vody vyvěrající do toku. Podle vytrvalosti vodního toku rozlišujeme:

• stálý vodní tok – nevysychá ani v období malé vodnosti a je hydraulicky spojen s podzemními vodami,
• občasný (periodický) vodní tok – tok, v jehož přirozeném režimu jsou delší období, kdy jeho korytem neprotéká voda a není zpravidla spojen s podzemními vodami (v Africe se označuje termínem vádí, v Austrálii creek).

Podle velikosti vodního toku pak rozlišujeme následující kategorie:

• bystřina – vodní to s proměnlivým sklonem dna,
• potok – obecné označení menšího vodního toku s vyrovnanějším a menším sklonem dna,
• řeka – vodní tok o větší délce, rozsáhlejším povodí a větším množství protékající vody,
• veletok – řeky dlouhé nejméně 500 km s povodím minimálně 100 000 km².

Jak již bylo zmíněno, odtok vody ze srážek probíhá v počáteční fázi jako plošný, nebo soustředěný odtok, který se koncentruje do stružek a následně do hlubokých erozních rýh. V bezesrážkovém období nebo pod sněhem bývají suché. Jen ty z nich, které jsou prohloubeny pod hladinu podzemní vody nebo nařezávají výchoz zvodněné pukliny, jsou protékány vodou buď trvale, nebo po delší část roku.

Spojené erozní rýhy již vytvářejí hlubší erozní sníženinu – údolí, které je již trvale protékané vodou. Počátek vodních roků je většinou (kromě vodních toků vznikajících z tajícího ledu a sněhu, nebo vytékajícího z jezera) na místech trvalého výronu podzemní vody, kde je jejich pramen. Je-li pramenných úseků více, označují se jako zdrojnice. Jejich spojováním vznikají větší potoky a řeky. Počátek vodních toků a jejich ústí nebývá situováno jednoznačně. Délka vodních toků jsou podle normy ČSN definovány jako délky střednice půdorysného obrazu koryta řeky, udávané v kilometrech. Jednotlivé vzdálenosti měřené od ústí proti proudu vodního toku se nazývají staničení (kilometráž) a jsou přesně zaznamenány jen na splavných řekách.

Řečiště vodních toků se nepřetržitě vyvíjí, což vede buď ke zkracování, nebo zvětšování její délky (př. změny v úsecích delt, vývojem zákrutů a regulačními úpravami). Křivolaký průběh řečišť je jejich přirozeným znakem, přičemž míra křivolakosti je velmi rozličná. Závisí na mnoha činitelích a může být proměnlivá i v čase.

Míra křivolakosti se dá vyjádřit stupněm vývoje toku určeným poměrem délky přímkové spoj­nice počátečního a konečného bodu zkoumaného úseku nebo celého toku k jeho skutečné délce. Jeho vyšší číselná hodnota ukazuje vyšší míru křivolakosti.

Délky vodních toků daného říčního systému se mohou graficky znázornit ve schématu říčního systému (obr. 8.1) nebo na schematickém podélném profilu řek (obr. 8.2), ukazujícím i zvláštnosti sklonových poměrů.

Říční síť (říční soustava) odráží uspořádání přítoků a průběh hlavního vodního toku v povodí. Tvar říční sítě závisí zejména na geologické stavbě území daného povodí. Říční síť je tak tvořena celou řadou přítoků, přičemž každá řeka je současně hlavním tokem pro přítoky nižších řádů. Říční systém velmi úzce souvisí s geologickou stavbou celého povodí a odráží stádium vývoje jeho reliéfu. Výsledkem této dlouhodobě trvající činnosti je vznik údolní sítě, tedy soustavy podlouhlých sníženin s jednostranně souvislým sklonem, v jejichž nejnižších částí odtéká voda soustavou vodních toků.

Celkový tvar a vzhled říční sítě se především odvíjí od geologické stavby povodí. Podle tohoto hlediska můžeme vymezit základní tvary říční sítě (obr. 8.3):

1. stromovitá říční síť (př. Morava) – vyskytuje se v oblastech se stejně erozně odolnými horninami, pravé a levé přítoky ústí do hlavního toku víceméně pravidelně po celé jeho délce, celkový průtok je pravidelně rozložený,
2. pravoúhlá říční síť (př. Odra) – vytváří se v tektonicky narušených oblastech, kdy jednotlivé toky sledují směr zlomů a jsou na sebe kolmé, má podobné vlastnosti jako stromovitá říční síť,
3. mřížovitá říční síť (př. Rhöna) – jednotlivé toky na sebe navazují v téměř kolmých směrech, přičemž jeden ze směrů tvoří vždy delší úseky přítoků, vzniká v jednoduše zvrásněných pohoří jurského typu,
4. paprsčitá (radiální) říční síť (př. Hron) – vzniká ve vulkanických oblastech na sopečných kuželech a v pánvích, kdy se vodní toky rozbíhají, nebo naopak sbíhají,
5. prstencovitá (anulární) říční síť (př. Temže) – vyznačuje se dlouhými, prstencovitě prohnutými úseky a krátkými přítoky, vytváří se v klenbách nebo v rozsáhlých pánvích.

Kromě těchto základních typů říční sítě lze identifikovat celou řadu odlišností. Pokud přítoky ústí do hlavního toku jednostranně, může být říční síť asymetrická, v opačném případě pak symetrická. Uvnitř jednotlivých typů říčních sítí může docházet k vějířovitému uspořádání několika toků, mluvíme pak o vějířovité říční síti. Pro ni je typický soutok několika řek s vyrovnanou délkou a vodností v jednom uzlovém bodě. Zřetelný je tento výskyt zejména v tektonických sníženinách, mezihorských kotlinách či centrech pánevních oblastí (př. soutok přítoků Berounky v Plzeňské pánvi, říční soustava Seiny v Pařížské pánvi).

Výrazný vliv má typ říční sítě na vznik povodňové vlny. Má-li říční síť tvar blížící se stromovité říční sítí (v široce rozvětvené síti i v protáhlém povodí), dochází k rovnoměrnému růstu vodnosti na hlavním toku. Povodňová vlna tak dosáhne dolního toku v době, kdy období vysoké vodnosti z dolní části toku již pominulo. V případě vějířovitého typu říční sítě nastává opačná situace. Vodnost jednotlivých přítoků se střetává v jednom uzlovém bodě, kde působí koncentrovaný nárůst vodnosti a vznik povodňové vlny, které může být ještě umocněna zúžením ústí do jiného vodního toku.

Hustotu říční sítě vyjadřuje podíl úhrnné délky toků zkoumaného území či povodí a plochy území či povodí. Může být ukazatelem pouze povrchového odtoku v povodí. Kartograficky se vyjadřuje kartogramem v rámci dílčích částí povodí nebo se vztahuje na plochu čtverce či šestiúhelníku, nebo průběhem izolinií.

Geomorfologické vlastnosti údolí a koryt vodních toků

Protáhlá a převážně úzká křivolaká sníženina zemského povrchu protékaná trvale nebo občas vodou se nazývá údolí. Probíhá-li v ní odtok periodicky nebo epizodicky, nazývá se suché údolí, probíhá-li trvale, označuje se názvem říční údolí. Údolí je tvořeno následujícími částmi:

1. údolní dno – nejnižší část údolí, bývá různě široké, jeho povrch může být prohnutý i vyklenutý a ve směru osy může být ukloněno
2. údolnice nebo údolní osa – myšlená čára spojující nejnižší části údolního dna, její průběh obvykle souhlasí s proudnicí v korytě řeky (v údolích rychle zanášených říčními sedimenty může však být řečiště nad úrovní nejnižších částí údolního dna)
3. záplavové (inundační) území – místo, kde se v době vysoké vodnosti může voda z řečiště vylévat a probíhá zde tak odtok (zabírá celou část údolního dna, nebo její část), v širších inundačních územích se na úsecích s malým sklonem údolního dna zaneseného říčními usazeninami vytvořily údolní nivy (akumulační roviny podél vodního toku) s výrazně vyvinutými břehovými valy podél aktuálního řečiště, mohou být doprovázené bažinami a mrtvými říčními rameny (důkaz větvení koryta a jeho přemísťování z pásma břehových valů do nejnižšího pásma nivy a vývoje zákrutů) – údolní nivy jsou tvořeny nekonsolidovanými sedimenty (písky, štěrky, povodňové hlíny) transportovanými a usazenými vodním tokem, ke kterým dochází uvnitř zákrutů a meandrů vodních toků, nebo za povrchu za povodně,
4. údolní svahy – mají velmi rozmanitý sklon, výšku i vlastnosti povrchu, které ovlivňují odtok vody říčním korytem, mohou se zde vytvořit říční terasy – bývalé údolní nivy proříznuté vodním tokem, pokud převažuje podélná eroze nad vývojem svahů, vzniká soutěska.

Tvar údolí je výsledkem interakce mezi erozí vodního toku a vývojem svahů, v zásadě lze rozlišit:

• soutěsky – převažuje eroze vodního toku nad vývojem svahů, šířka horní a dolní části je zhruba stejná (kaňony – hluboké soutěsky) – např. Grand Canyon,
  
  Obr. 8.5 Údolí Grand Canyonu
• údolí typu V – eroze vodního toku a vývoj svahů je v rovnováze,
• neckovitá údolí – boční eroze převažuje nad hloubkovou, svahy jsou strmé, zpravidla skalnaté,
• úvalovitá údolí – široké dno pozvolna přechází do mírných svahů.

Tvar řečiště (koryta vodního toku) je v příčném i podélném průřezu výsledkem vzájemného působení tekoucí vody a vnějšího prostředí, které koryto obklopuje (rozdílná odolnost hornin, břehová vegetace apod.). Rozměry řečiště i jeho průběh se v důsledku proměnlivé vodnosti stále mění a vyvíjí. Proto je křivolakost řek zákonitý přírodní jev. Říční zákruty jsou výsledkem buď složitého proudění uvnitř proudící vody a vlivu nestejně zpevněných nebo pevných břehů (tzv. hydraulická křivolakost), nebo v důsledku rozdílné odolnosti hornin nuceného přizpůsobování průběhu říčního údolí (orografická křivolakost). Ve volných zákrutech směřují volné částice vody setrvačností šikmo k břehu, kde turbulentním pohybem rychleji erodují břeh. Podle toho se nazývá nárazový či výsepní nebo podle jeho vydutého tvaru konkávní. Částice vody směřující k povrchu obsahují erodované částice břehu, čímž zvyšují hmotnost vody, a zdvihají hladinu vodního toku. Ta dále proudí směrem k protilehlému břehu, kde je hladina níže. U ohybu protilehlého břehu je rychlost proudění menší, a proto se tam ukládají říční nánosy (písek, kal). Břeh se tak označuje jako nánosový či jesepní a podle vypuklého tvaru konvexní. Za vrcholem jednoho zákrutu voda proudí napříč korytem a opětovně napadá protilehlý břeh. Střídavým napadáním protilehlých břehů se nárazové břehy posunují vně původního řečiště a nánosové dovnitř. Spojnice nánosových břehů představuje ideální místo pro brod. Tímto procesem se zákruty posunují ve směru sklonu údolního dna. Mohou směřovat až k vývoji meandrů (obr. 8.7)

Meandrem myslíme takový oblouk vodního toku, jehož délka je větší než polovina obvodu kružnice opsané nad jeho tětivou. Při intenzivním vývoji se může vytvořit meandrový pás. Při jeho vývoji (obr. 8.8) se obvykle dva oblouky k sobě díky boční erozi přiblíží natolik, že se vzniklá šíje protrhne, meandr se zaškrtí a z uzavřeného meandru vznikne mrtvé rameno, které se postupně usazuje nánosy. Z mrtvého meandru tak postupně vznikne říční jezero (př. Křivé jezero v nivě Dyje), které svým tvarem stále připomíná říční koryto.

Výše popsaný způsob vede ke vzniku volných meandrů, které se vytvářejí v náplavových rovinách středních a dolních toků řek. Vznik nucených zákrutů způsobených poklesem erozní báze vodního toku, nebo při tektonickém zdvihu území vede ke vzniku zaklesnutých meandrů (obr. 8.9), jejichž dno může ležet různě vysoko nad dnešní polohou aktivního řečiště. Zaklesnuté meandry většinou vznikají v místech, kde řeka vytváří hluboké údolí v tvrdých krystalických horninách. V takových místech nemůže řeka snadno přemístit své koryto, a proto se zařezává hlouběji.

Poznatky o vývoji a znacích koryta vodního toku (řečiště) jsou důležité zejména pro řešení rozličných vodohospodářských problémů v rámci celkové koncepce managementu vodního toku. Mezi základní charakteristiky popisující řečiště patří:

1. příčný profil – popisuje velikost a tvar koryta,
2. podélný profil – hodnotí spád koryta říčního úseku, případně spád celé řeky (zjišťuje se nejen spád, ale i tvar podélného profilu),
3. říční vzor – popisuje půdorysný tvar.

Příčný profil řečištěm

Příčným profilem řečiště se rozumí plocha svislého řezu řečištěm ve směru kolmém k proudnici (spojnice bodů nejrychlejšího pohybu v korytě), která je ohraničená dnem, břehy a hladinou. Do příčného profilu náleží plocha příčného průřezu korytem, kde proudí voda, a mrtvý prostor, v němž jsou rychlosti tak malé, že je měřicí přístroje nezaznamenávají (patří sem i přítomná ledová vrstva). Část příčného průřezu, jímž voda protéká, se označuje jako průtočný profil. Mezi základní zjišťované morfometrické charakteristiky průtočného profilu patří:

• plocha průtočného profilu

  P (cm²), určí se podle hloubek změřených ve známých vzdálenostech od břehu a rozdělením tak příčného průřezu na pravidelné geometrické obrazce,

• šířka průtočného profilu

  B (cm²), mění se při různých vodních stavech,

• průměrná hloubka

  H_s, je při korytotvorném průtoku ovlivněna materiálem dna a břehů a množstvím transportovaných sedimentů,

• omočený obvod

  (perimetr) O, je délka omočené části příčného průřezu,

• hydraulický rádius

  R, je poměr mezi plochou a omočeným obvodem, vyjadřuje přibližnou velikost odporu vznikajícího třením vody o nerovné dno a břehy (někdy obtížně stanovitelné),

• tvar průtočného profilu

  pravidelný parabolický tvar je nejpříznivější pro rovnoměrný pohyb vody, větší nerovnosti způsobují vznik mrtvých prostorů, zpětného proudění, vírů atd.,

• drsnost dna a břehů

  vliv nerovností působí jen do určité svislé vzdálenosti, projevuje se tak při malých vodních stavech.

Podélný profil řečištěm

V otázce podélného profilu se zjišťuje spád vodního toku (spádová křivka), který informuje o změnách sklonu dna od pramene k ústí (obr. 8.2). S tím souvisí také proměnlivost procesů, které se v jednotlivých částech toku liší. Lze tak rozlišit:

• pramen

  počátek vodního toku,

• horní tok

  převažují procesy hloubkové eroze, říční koryto nabývá tvaru písmene V,

• střední tok

  snižuje se projev hloubkové eroze, nastupuje podíl boční eroze, převládá transport plavenin a splavenin, vytváří se říční zákruty a meandry, říční koryto má tvar písmene U,

• dolní tok

  rychlost vodního toku je nejpomalejší, probíhá tvorba říčních zákrutů a meandrů a sedimentaci transportovaného materiálu, říční koryto má neckovitý tvar,

• ústí

  místo, kde se vodní tok vlévá do jiného vodního toku, moře či jezera; základní typy ústí řek:

  1. jednoduchá ústí – průsečík střednic dvou vodních toků, nebo vodního toku a obvodu moře či jezera,
  2. složená ústí
     1. otevřená ústí
        • delta – ploché náplavové kužely trojúhelníkového tvaru charakteristické větvením toku do mnoha ramen (př. delta Nilu, Dunaje, Mississippi),
        • estuárium – nálevkovité zálivy rozšiřující se do moře (př. Chesapeake Bay v USA – ústí toků: Susquehanna, Potomac, James River, Rappahannock),
     2. uzavřená ústí
        • písečná kosa – písečný poloostrov tvořený valy sedimentů (př. jižní a jihovýchodní pobřeží Baltského moře – Viselská, Kurská kosa),
        • liman – písečná kosy spojená s pobřežím vytvářející uzavřený záliv téměř nebo zcela odříznutý od moře (př. ústí Dněstru).

Říční vzor

Říční vzor se hodnotí podle půdorysného tvaru vodního toku. Převážně se zohledňují dvě kritéria: křivolakost koryta a větvení koryt. Ve výsledku se pak rozlišují následující říční vzory:

• meandrující vodní toky

  řeky přirozeně směřují k meandrování, vyskytují se ve všech přírodních podmínkách,

• divočící vodní toky

  větví se do jednotlivých ramen a v důsledku hloubkové eroze transportují štěrkovitý materiál, který následně ukládají ve formě štěrkových, mezi faktory ovlivňující vznik divočícího vzoru patří: velký přísun hrubšího materiálu do koryta řeky, snadno erodovatelné břehy, rychlé kolísání průtoku, velký spád koryta,

• anastomózní (rozvětvené) vodní toky

  vodní tok je rozdělen do ramen, kdy jednotlivá ramena obtékají stabilizované ostrovy, které zůstávají nad vodní hladinou i při korytotvorném průtoku (speciálním případem anastomózy jsou delty).

Povodí

Povodí je území, z něhož odtéká voda z atmosférických srážek nebo akumulovaná v ledovcích a ve stálé sněhové pokrývce povrchovou i podzemní cestou do jediného závěrového profilu. Je omezené rozvodnicí či rozvodní čárou, což je čára vymezující geografickou hranici mezi dvěma povodími. Podle způsobu vymezení rozlišujeme orografické a hydrogeologické povodí. Orografické povodí (obr. 8.10) je vymezeno rozvodní čárou (rozvodnicí), která probíhá přes nejvyšší kóty, mezi nimi ležící hřebeny a sedla v bezprostřední blízkosti sledovaného vodního toku. Orografická rozvodnice se vykresluje do topografické mapy jako spojnice průsečíků vrstevnice a kolmice vedená na tečnu k vrstevnici. Rozsah povodí s povrchovým odtokem obvykle souhlasí s rozsahem povodí s pod­zemním odtokem. Jen v případě složitější geologické stavby rozvodní části povodí může voda přitékat podzemní cestou z orografického povodí sousední řeky nebo naopak do něho vtékat (obr. 8.11). V tomto případě se na základě hydrogeologických podmínek území vymezuje hydrogeologické povodí.

Morfometrické a morfologické charakteristiky povodí

1. plocha povodí (F)
2. délka povodí (L) a délka vodního toku
3. hydrologické pořadí vodního toku (řádovost vodních toků)
4. tvar povodí řek
5. hustota říční sítě
6. průměrný sklon povrchu povodí
7. sklon vodního toku
8. průměrná nadmořská výška povodí
9. lesnatost povodí

Plocha povodí (F) je potřebná k výpočtu některých měrných jednotek odtoku. Určuje se z mapy tak, že se na ní vymezí rozvodní čárou a změří se planimetrem. Na vodohospodářských mapách jsou velikosti ploch povodí uvedeny. Průběh rozvodní čáry lze vést podle pramenů řek a podle reliéfu terénu. Potíže s vyznačením rozvodnice mohou nastat jen na plochém rozvodí, na rovinách a na místech bifurkací, kdy řeka odvádí vodu různými směry do různých říčních systémů (př. Cassiquiare mezi říčním systémem Orinoka a Amazonky). Ty jsou nejčastěji na rozvodních zabahněných plošinách nebo na úpatí hor, kde se řeky větví na rozlehlých náplavových kuželech. Problém způsobuje také zpětná eroze vodního toku způsobující říční pirátství, kdy řeka odvádí vodu z cizího povodí. Nárůst plochy dílčích povodí nebo subpovodí po levé i pravé straně vodního toku znázorňuje pravoúhlý graf vývoje povodí.

Délka vodního toku se měří od pramene k ústí, délkou povodí se má na mysli vzdálenost od ústí k nejzazšímu bodu povodí.

Pro přehlednost a snadnou orientaci lze rozdělit vodní toky do systémů a podle toho uspořádat i jejich povodí. V praxi se využívají dva modely řádovosti říční sítě. Absolutní řádovost (podle Gravelia) vymezuje počet dílčích vodních toků podle zaústění od moře. Relativní řádovost (př. Strahler) popisuje pramenné úseky vodních toků jako vodní toky 1. řádu. Ke zvýšení řádu dochází jen při soutoku dvou toků stejného řádu a při soutoku dvou toků různého řádu se řád nemění (obr. 8.13). Říční síť se mění v závislosti na ročním období – při jarním tání roste počet zdrojnic toku, během podzimu pak v období sucha počet zdrojnic klesá a s tím klesá také řádovost.

Podle u nás obvyklého systému se toky dělí do řádů. Řeky 1. řádu ústí přímo do oceánu nebo moře bez ohledu na jejich velikost a vodnost. Řeky 2. řádu jsou všechny jejich přítoky. Přítoky řek 2. řádu jsou řeky 3. řádu atd. Z takto roztříděných řek se sestavuje soupis ploch povodí v hydrologickém pořadí (od pramenů po ústí). Z hlediska hydrologického popisu byla vytvořena klasifikace, která číselně označuje hlavní povodí a jejich dílčí části kombinací čísel oddělených pomlčkou a nazývá se číslo hydrologického pořadí. Toto číslo je uváděno v podobě osmimístného čísla: A-BB-CC-DDD (např. 1-10-04-003 Bolevecký potok), kde

• A = příslušnost do povodí hlavního toku I. řádu
• B = příslušnost do dílčího povodí hlavního toku
• C = hydrologické pořadí dalšího dělení dílčích povodí
• D = hydrologické pořadí detailních plošek povodí v rámci dílčích ploch povodí.

Systém hydrologické rajonizace dán Vyhláškou Ministerstva zemědělství o oblastech povodí č. 292/2002 Sb. (detailně viz např. http://www.trasovnik.cz/k_ainfcr/vodopis/hydrCLEN.htm).

Tvar povodí řek má vliv na tvoření průtoků po spadnutí deště a při tání sněhu. K vzájemnému srovnávání jednotlivých povodí je nutno kvantitativně vyjádřit jejich tvarové vlastnosti. Jednoduchým výrazem tvaru povodí je poměr průměrné šířky (w) k délce (L) nebo plochy povodí (P) ke čtverci délky (L²) zvaný charakteristika povodí (α):

Na základě zjištěných a vypočítaných hodnot lze povodí charakterizovat následovně:

povodí	P < 50 km2	P > 50 km2
protáhlé	α < 0,24	α < 0,18
přechodný typ	0,24 < α < 0,26	0,18 < α < 0,2
vějířovité	α > 0,26	α > 0,2

Dalším číselným hodnocením je koeficient souměrnosti povodí (K_S). Posuzuje plochu pravé části (P_p) povodí k jeho levé části (P_l) a nabývá hodnotu 0 až 1. Čím je hodnoty vyšší, tím je povodí asymetričtější.

Dalšími charakteristikami hodnotící tvar povodí je Gravelliův koeficient a koeficient protáhlosti povodí.

Gravelliův koeficient (K_G) stanovuje míru protáhlosti nebo kruhovosti povodí. Vypočítá se poměrem, délky rozvodnice (L_R)k obvodu kruhu o stejné ploše, jako je plocha povodí (P). Hodnoty koeficientu jsou rovny, nebo vyšší 1. Čím více se tvar povodí blíží tvar kruhu, tím je K_G blíže 1.

Odvození vztahu ve jmenovateli je uvedeno níže.

Koeficient protáhlosti povodí (R_E) se vypočítá jako poměr průměru kruhu o stejné ploše, jako je plocha povodí (P), k délce daného povodí (L_v). Nabývá hodnot od 0 (protáhlé povodí) k 1 (ideální kruhové povodí. Odvození vztahu v čitateli je uvedeno níže.

Hustota říční sítě (r) je údaj představující podíl součtu délek všech vodních toků v povodí a plochy povodí (P). Vyjadřuje se v km. km^-2. Umožňuje porovnávat hodnoty z více dílčích povodí a získat tak obraz o možnostech dostupnosti určitého objemu vody až po závěrečný profil.

Průměrný sklon povrchu povodí (I) určuje sklonové poměry. Přesnější výpočet zohledňuje výškovou vzdálenost vrstevnic (h), součet délek vrstevnic (l) a plochu povodí (v km²). Vypočítá se podle vztahu:

Protože je však tento výpočet pro ruční provedení velmi pracný, lze ho nahradit méně přesným ekvivalentem:

kde h_max je nejvyšší a h_min nejnižší kóta povodí.

Sklon vodního toku vyjadřuje rozdíl nadmořských výšek dvou bodů sledovaného úseku vodního toku. Největšího spádu dosahují vodní úseky v místech překonání skalních stupňů, kde se nejčastěji vyskytují vodopády. Podílem sklonu toku vzdáleností mezi sledovanými body dostaneme sklon tohoto úseku.

Průměrná nadmořská výška (H) je jednou ze základních geomorfologických charakteristik. Lze ji určit graficky z hypsografické křivky (obr. 8.14), nebo na základě vhodného mapového podkladu vypočítat podle vzorce:

kde F_i je plocha povodí ohraničená vrstevnicemi H_i až H_i-1.

Údaje o zalesnění povodí poskytuje koeficient lesnatosti (K_L).

kde P_L je zalesněná plocha.

Fyzickogeografické poměry povodí

Fyzickogeografické poměry povodí mají rozhodující vliv na velikost odtoku, jeho plošné a časové rozložení a na vývoj mnoha hydrologických jevů spojených s odtokem a doprovázejícího. Zde se zejména popisuje poloha povodí, geomorfologické vlastnosti, klimatické poměry, půdní poměry a vegetační poměry.

Poloha každého povodí je určena především jeho geografickou polohou. Tu lze identifikovat s pomocí zeměpisných souřadnic, zařazením do geografického pásma, výškového stupně atd. Geografická poloha se obvykle doplňuje i hydrologickou polohou, tj. postave­ním vůči sousedním povodím nebo v povodí hlavní řeky.

Geomorfologické vlastnosti popisují zejména údaje o výškových a sklonových poměrech povodí. K orientačním údajům o výškových poměrech povodí náleží kóty nejvyšších bodů a ústí řeky a údaj o průměrné výšce povodí určený z hypsografické křivky. Průměrná výška a průměrný sklon povrchu povodí umožňují srovnat jednotlivá po­vodí, ale nevystihují detailnější vlastnosti reliéfu, které jsou potřebné pro vyhodnocení odtoku vody. Tuto nevýhodu pomáhá vyřešit rozdělení celého povodí do specifických typů reliéfu. Ale ani tato typologie není zárukou jednoznačné identifikace odtoku vody. Velkou roli v horských oblastech hraje drsnost povrchu svahů, kterou zvyšují prohlubeniny po vývoji svahů nebo při vývratech stromů. Typ substrátu ovlivňuje také infiltraci. Na svazích s hladkým povrchem dochází k intenzivnějšímu odtoku, naopak svahy pokryté sutí, humusem či lesní hrabankou vsakování zintenzivňují. Na území ČR tak vyšší průměrný odtok souvisí spíše s vyšším podílem podzemních vod než s vysokým povrchovým odtokem. Povodí na flyšových horninách karpatského systému se tak vyznačují vyšším povrchovým odtokem, protože zvětralinový plášť je tvořen jemnozrnným substrátem a ten povrchový odtok urychluje. Oproti tomu krystalické horniny Českého masivu vytvářejí spíše hrubší zvětralinový plášť a tvoří tak drsnější povrch s vyšší akumulační a retenční schopností. Tyto vlastnosti povrchu lze zjistit pouze terénním šetřením.

Klimatické poměry poskytují zejména informace o množství, rozložení a chodu jednotlivých klimatologických charakteristik (př. srážky, teplota, sytostní doplněk atd.). Kromě zmíněných ukazatelů hraje důležitou roli také výpar a výparnost. Výparnost, kterou lze zjistit z map výparnosti či výparu z volné hladiny nebo odvozením z grafu vztahu mezi výparem z vodní hladiny a nadmořskou výškou povodí, ukazuje hodnotu maximálně možného výparu při stálém dostatku vláhu v půdě. Rozdíl mezi výparností a srážkami umožní určit oblasti s nadbytkem nebo nedostatkem vláhy v půdě (např. horské oblasti ČR vykazují v důsledku nižších teplot a tedy nízké výparnosti nadbytek vláhy asi 500 – 800 mm, nejteplejší oblasti naopak poukazují na vláhový deficit asi 300 mm).

Geologické poměry povodí, zejména pak druh matečné horniny mají na odtok velký vliv. Tvrdé krystalické horniny (žuly, andezit aj.) jsou v nezvětralém stavu nepropustné a urychlují povrchový odtok. V případě jejich zvětrávání vytvářejí hrubozrnný zvětralinový plášť, který zintenzivňuje infiltraci. Vysokou propustnost vykazují také porézní pískovce, písky, štěrky či hluboko mechanicky zvětralé nebo tektonicky narušené tvrdé horniny.

Stejný význam mají také půdní poměry, které zejména s ohledem na zrnitostní složení, strukturu, obsah humusu, minerálních látek aj. v půdních horizontech ovlivňují intenzitu vsakování do podložních vrstev zvětralin a hornin.

Výrazný vliv na odtok vody má vegetační kryt. Může zintenzivňovat povrchový odtok, nebo infiltraci. Pozitivní význam pro zadržování vody v krajině a usnadnění tak její regulace mají lesy. Jejich vliv na odtok vody v krajině může být následující:

1. zvyšují intercepci (zadržování části srážek na povrchu listů, větví a kmenů) – probíhá během celého roku a její intenzita závisí na druhu porostu (např. v jehličnatých lesích je vyšší než v listnatých),
2. zvětšují akumulaci vody v povodí – vyčnívající kořeny vytváří prohlubně a tak zvyšují drsnost povrchu,
3. v důsledku vzniku lesního humusu (rozkladem opadu) zvyšují intenzitu infiltrace,
4. zvětšují retenční schopnost povrchu – kořeny, lesní hrabanka, větve na zemi a spodní vegetační patra snižují rychlost povrchového stékání vody,
5. udržují vyšší vlhkost vzduchu při nižší teplotě vzduchu – vyšší evapotranspirace je kompenzována menším výparem a menší transpirací nižších vegetačních pater,
6. prodlužují období infiltrace – v zimě a v noci se snižuje vyzařování dlouhovlnného záření (tepla) + lesní hrabanka brání hlubšímu promrzání + tlení hrabanky vytváří teplo, které se spotřebuje na roztání půdy pod sněhovou pokrývkou, která v důsledku zastínění stromy vydrží déle.

Účinky lesních porostů zejména vyrovnávají odtok vody, a to tak, že v celkové vodní bilanci mohou zvyšovat podíl výparu. Není ovšem les jako les. Jeho roli v odtoku vody určuje jeho původ v území, stáří, druhová skladba atd. Proto nemají smrkové monokultury na přirozený odtok vody příznivý účinek. Jsou-li vysazovány v území s vláhovým deficitem, opad se rozkládá velmi pomalu, rychleji vysychá a nedostatečně rychle odvádí vodu do podzemí. Naopak v přirozeném vyšším výškovém stupni je situace opačná.

Měrné jednotky odtoku

Hydrologický režim představuje souhrn charakteristických změn stavu vodních objektů v čase. Změny řady jevů probíhajících v určitém prostředí či části hydrosféry se označují jako režim řek, režim jezer, režim podzemních vod, režim bažin apod. V rámci režimu řek se hodnotí dlouhodobé, roční, sezónní a denní výkyvy vodních stavů, průtoků, ledových jevů, teploty vody, změny v množství a druhu rozpuštěných látek ve vodě, změny tvaru a průběhu říčního koryta apod. Měrné jednotky odtoku představují základní indikátory pro popis režimu řek a k vzájemnému porovnání odtokových poměrů jednotlivých řek i podmínek pro odtok na jejich povodí.

1. Průtok

   Průtok (Q) je množství vody, které protéká za jednu vteřinu příčným řezem koryta řeky (průtočným profilem). Vyjadřuje se měrnou jednotkou m³. s^-1 a jeho hodnota se vztahuje vždy na dané místo na řece nebo na konkrétní úsek a na určitou dobu. Pro vyjádření vodnosti řeky se využívají následující ukazatele:

   1. okamžitý průtok
   2. průměrný denní průtok (Q_d)
   3. měsíční průtok (Q_m)
   4. roční průtok (Q_r)
   5. dlouhodobý průměrný průtok (Q_a) – normál (aritmetický průměr řady ročních průtoků).

   Kartografické znázornění dlouhodobého průměrného průtoku je nesnadné, vhodnější je vyjadřovat hodnotu v určených jednotkách.

2. Objem odtoku

   Celkové množství vody, které odteče korytem řeky za vymezený časový úsek, se ozna­čuje jako množství nebo objem odtoku (O). Vyjadřuje se v km³ nebo v m³ za průměrný rok, za daný rok, roční dobu, měsíc, den, za dobu povodně apod. Vypočítá se vynásobením průměrného průtoku potřebného časového úseku počtem vteřin. Může nepřímo sloužit k porovnání vodnosti mezi řekami. Kartografické znázornění řeší stejné problémy jako průtok.

3. Specifický (poměrný) odtok

   K vyjadřováni plošného odtoku se v důsledku celé řady komplikací používají odvozené relativní průměrné hodnoty. Základem pro jejich odvození jsou průtoky. Specifický čili poměrný odtok (q) – jednotková vydatnost vyjadřuje množství vody odtékající za jednotku času z jednotky plochy povodí. Udává se v litrech za sekundu z plochy 1 km² (l. s^-1. km^–2), při vysokém odtoku v m³. s^-1. km^–2. Odvodí se tak, že se průtok Q se dělí plochou povodí (F) uzavřenou místem na řece, pro které průtok platí.

   

   Kartograficky lze specifický odtok znázornit areálovou metodou kartogramem nebo interpolací izoliniemi.

4. Odtoková výška (výška odtoku)

   Odtoková výška nebo výška odtoku (Ho) představuje vrstvu vody rovnoměrně rozloženou na ploše povodí, která odteče za určité období. Vyjadřuje se jako výška v mm.rok^-1. Umožňuje porovnávat odtok s množstvím srážek spadlých na povodí za stejné období (v mm sloupce). Mezi roční odtokovou výškou (H_or) a ročním průtokem (Q_r) je vztah:

   

   Hodnota 31,5. 10⁶ vyjadřuje zaokrouhlený počet sekund v roce. Kartograficky lze odtokovou výšku znázornit izoliniemi.

5. Součinitel odtoku (koeficient odtoku)

   Součinitel odtoku čili koeficient odtoku (φ) je číselná hodnota udávající poměr mezi výškou odtoku a srážek nebo objemem odtoku a srážek spadlých na plochu povodí:

   

   Vyjadřuje se desetinným číslem nebo v procentech a informuje o tom, jaký podíl spadlých srážek je řekami odváděn z povodí.

Pro měření odtokových, ale i jiných hydrologických charakteristik se nepoužívá kalendářního, ale hydrologického roku. Jeho počátek je zvolen tak, aby největší část vody, která za rok na povodí spadne, za jeho dobu odtekla řekami. V ČR byl za počátek hydrologického roku zvolen 1. listopad, protože již po tomto datu se může tvořit první zdroj vody – sněhová pokrývka.

---

Shrnutí a literatura