Souhrn ledových situací zimy 2003/2004 |
  
|
Souhrn ledových situací zimy 2003/2004 |
|
V zimě 2003/04 se vyskytla tři mrazivá období, která vyvolala jiné ledové situace než v zimě 2002/03. Nejkratší období mrazů bylo v prosinci a provázely ho velmi rozkolísané průtoky. Kolísání průtoků bylo vyvoláno vynucenými manipulacemi na VD Pastviny. V tomto období nevznikla výrazná ledová situace.
Zbývající dvě mrazivá období přinesla mimořádně poučné ledové události a situace. Období z počátku ledna přineslo náhlý odchod dnového ledu v době mrazů. Odchod ledu jsme zaznamenali i začátkem února. Byl to však odchod ledu za oblevy vyvolaný velkým průtokem. Únorovému odchodu ledu předcházelo mrazivé období s malými průtoky. V tomto období se v korytě D. Orlice vytvořilo velké množství ledu a úsek tokt pod obcí Záměl byl zamrzlý.
Náhlý odchod dnového ledu byl nečekaný a proběhl v době, kdy již byla tma. V podstatě byl zaznamenán až, když se vytvořila v jezové zdrži Doudleby ledová zácpa a nahromaděný led a vzdutá voda postupovaly výše proti toku do obce Záměl. V obci byl vyhlášen II. stupeň povodňové aktivity 7. ledna 2004 ve 22:00 h.
Následný průzkum prokázal, že odchodem ledu byl postižen jen úsek toku od výtoku z MVE v Liticích po zdrž Doudleby. Je velmi pravděpodobné, že náhlý odchod ledu iniciovala krátká průtoková vlna, která prošla stanicí Litice krátce před 18:00 h, jak ukazuje obr. 3.9. Proto je pravděpodobné, že v obci Záměl probíhal odchod ledu mezi 19. a 20. hodinou.
Co způsobuje náhlý odchod dnového ledu dosud nevíme a celý proces odchodu je velkou neznámou. Lze předpokládat, že pro náhlý odchod dnového ledu je potřebná jeho určitá tloušťka, zvýšená hladina a průtok a teplejší počasí, které zajistí, že voda není přechlazená a má teplotu třeba velmi málo nad 0 oC.
Se zvětšující se tloušťkou a objemem útvaru dnového ledu roste vztlaková síla, která na něj působí a snaží se ho odtrhnout od dna. Před odchodem ledu bylo šest dní celodenních mrazů. Zpočátku byl průtok kolem 6 m3/s, ale postupně klesal. Již 3. ledna byl nižší než 5 m3/s a 4. ledna menší než 4 m3/s. Pod Liticemi se začal dnový let tvořit již asi 3. ledna večer, kdy teploty vzduchu začaly dosahovat –10 oC. Nad stanicí Litice to bylo díky vypouštění relativně teplé vody z nádrže Pastviny později. Z obr. 3.9 lze odvodit, že ve stanici Litice se dnový led začal tvořit až asi ráno 6. ledna 2004.
Největší mráz byl v noci z 5. na 6. ledna, kdy teploty vzduchu dosahovaly až –19 oC. V té době bylo jasno a dnový led rychle rostl. Je velmi pravděpodobné, že v úseku, kde se vyskytl odchod ledu byla průměrná tloušťka dnového ledu až 30 cm.
V době odchodu dnového ledu mrzlo. Nejtepleji bylo ve stanici Častolovice. V 18:00 h tam byla teplota vzduchu –4,5 oC. Ve stanici Pastviny a Žamberk bylo nejtepleji mezi 14. a 16. h., kdy se pohybovaly teploty kolem –5,9 - –6,3 oC. To jsou výrazně vyšší teploty než ty, které se vyskytovaly od večera 4. ledna 2004. Za takové změny počasí je samozřejmé, že v určité vzdálenosti pod nádrží, kde rostl ledový práh a zadržoval vodu, přiteče voda teploty vyšší než 0 oC a ledový práh se uvolní či protrhne. Zadržená voda začne vytékat a vznikne průtoková vlna, např. jako ta, kterou zaznamenala stanice Litice před 18. h 7. ledna 2004.
Odchod dnového ledu začíná za malého průtoku s malou vlnou. V našem případě to bylo za základního průtoku asi 2,5 m3/s a vlnou s délkou trvání asi 2 h a vrcholovým průtokem 1,2 m3/s. Čili průtok se poměrně rychle zvýšil skoro na 4 m3/s.
Na čele vlny je výrazně větší rychlost vody, než za stavu bez vlny. Proudící voda vyvozuje na dnový led mnohem větší sílu a ten se uvolňuje. Uvolňováním dnového ledu se vypouští zadržená voda a průtoková vlna se zvětšuje. Při postupu tokem se stále zvětšuje transportované množství ledu a vody ve vlně. Velikost vlny závisí na délce úseku toku, na kterém se tvoří.
V úseku zasaženém odchodem ledu není limnigrafická stanice, a proto nebylo možno zjistit tvar a velikost vlny, která provázela odchod ledu. Zbytkový led v obci Záměl, viz obr. 3.11, prozrazuje, že hladina dosahovala břehových hran a kulminační průtok v dolní části úseku zasaženém odchodem ledu musel být relativně velký. Úsek zasažený odchodem ledu byl dlouhý asi 9 km a proto mohl být kulminační průtok kolem 11 m3/s.
Náhlý odchod dnového ledu byl také zaznamenán 6. ledna 2002. Prozradila jej ledová zácpa utvořená ve zdrži Potštejn. V ten den byl ještě ráno velmi tuhý mráz. Ve stanicích Žamberk a Častolovice byly naměřeny v 8:00 h teploty kolem –24,5 oC a ještě v 11:00 h byla teplota vzduchu v uvedených stanicích naměřena kolem –17 oC. Ve večerních hodinách se však utvořila v zamrzlé jezové zdrži Potštejn velká ledová zácpa.
V té době byla teplota vzduchu kolem –7 oC. Překvapivý odchod dnového ledu se vysvětluje přerušovaným provozem vodní elektrárny Litice. Přerušováním provozu elektrárny dochází k velkému rozkolísání průtoku v toku. 6. ledna 2002 byl provoz elektrárny přerušen na dobu 15 – 30 min. šestkrát. Naposledy v době od 17:15 do 17:30.
Přívodem vody na elektrárnu zakrytým profilem a pak průchodem turbinou se voda nepatrně ohřeje a pod elektrárnou vytéká relativně teplá voda, která napomáhá náhlému odchodu dnového ledu.
Průtok vody byl kolem 2 m3/s a veškerý procházel elektrárnou. Odchod ledu nastal na úseku toku dlouhém 6,5 km. Tloušťka dnového ledu byla kolem 50 cm. Teplota vzduchu se celou noc a v průběhu následného dne zvyšovala. Ve 14:00 h 7. ledna 2002 bylo kolem –2 oC a kdyby nebylo kolísání průtoku, došlo by k odchodu ledu pravděpodobně až v tuto dobu.
Otázkou je, proč odchod ledu 7. ledna 2004 také neskončil ve zdrži Potštejn a pokračoval dál až do zdrže Doudleby. Důvodem byla s největší pravděpodobností pevnost ledové pokrývky ve zdrži Potštejn. V lednu 2002 byly před odchodem ledu větší mrazy a pokrývka měla větší tloušťku a dokázala přitékající led zadržet.
Oba odchody ledu ukazují, že i na stejném úseku toku probíhá odchod ledu pokaždé jinak. To prozrazuje závislost procesu na řadě okolností. K závažným okolnostem jistě patří velikost průtoku a objem průtokové vlny, která odchod ledu provází. Objem a kulminační průtok vlny je závislý mimo jiné na velikosti úseku toku, na kterém odchod probíhá, na množství zadržené vody, které je závislé do značné míry na tloušťce dnového ledu. Svou roli sehrává i počasí a také vlastní koryto a objekty v něm.
Náhlý odchod dnového ledu vyvolává na toku nebezpečné ledové situace. Nebezpečnost už je v nečekanosti události. Za mrazivého počasí, bez známek možnosti zvýšení průtoku, se v toku náhle objeví vlna s ledem, která před sebou všechno odnáší. Jsou známy případy, kdy došlo za takové situace i ke ztrátě na lidských životech.
Za odchodu dnového ledu 7. ledna 2004 vznikla ledová zácpa, která zacpala celé koryto ledem v délce téměř 1 km a vzdula vodu. Vysoká úroveň hladiny v tomto případě trvala poměrně krátce, jen po dobu průchodu vlny. Utvořená zácpa však vzdouvá vodu i za malého průtoku. Úroveň hladiny je samozřejmě podstatně nižší než za velkého průtoku, ale postačí na to, aby hladina nad zácpou zamrzla pevným ledem a posunula ledovou překážku až do obce Záměl. Díky zácpě postoupila ledová pokrývka až 100 m pod dolní lávku v obci.
Po odchodu ledu 7. ledna 2004 vznikla situace, kdy pod obcí Záměl byl tok v délce 1,5 km pokrytý a ve velké části i ucpaný pevným ledem. Taková situace je pro obec nebezpečná. Za dalšího odchodu ledu, který lze očekávat, by se již zácpa netvořila v lukách pod obcí ale v obci. Vylití vody z koryta v obci by způsobil také každý větší průtok. Co se přihodí či nastane závisí na následném vývoji počasí.
Zácpa utvořená 7. ledna 2004 s velkou pravděpodobností nebyla tou největší možnou. Za větší tloušťky dnového by objem zácpy byl větší a zácpa by byla delší a také vzdutí vody by bylo větší. Znalosti o odchodu dnového ledu jsou zatím velmi skromné a je potřebné tento proces dále studovat.
Odchod ledu nastal 2. února 2004. Předcházelo mu období mrazů, které začalo 21. ledna a vrcholilo 24. a 25. ledna. Průtok vody ve stanici Litice byl 2,5 až 3,0 m3/s a tvořil se především dnový led. 26. ledna byly mrazy již výrazně menší, dokonce podobné těm ze 7. ledna, při kterých došlo k náhlému odchodu dnového ledu. Proto se nabízí logická otázka: Proč nenastal odchod dnového ledu 26. nebo 27. ledna, případně v dalších dnech, kdy ještě nebyla obleva? V korytě bylo dostatek dnového ledu a vývoj teplot vzduchu byl velmi podobný vývoji z počátku ledna. I průtok vody byl téměř shodný.
Rozdíl byl jen v jednom. 26. ledna ani v dalších dnech se nevyskytla výrazná průtoková vlna, viz obr 3.6 a 3.7, jak tomu bylo 7. ledna 2004 a 6. ledna 2002, kdy nastal náhlý odchod dnového ledu. Výrazná průtoková vlna je zřejmě nutný předpoklad pro iniciování náhlého odchodu dnového ledu.
K tomu, aby vznikla výrazná průtoková vlna asi mnoho nechybělo. Postačilo, aby 26. ledna 2004 bylo o něco tepleji a náhle se uvolnil výrazný ledový práh. Kdyby došlo k náhlému odchodu ledu za mrazu, vznikla by s velkou pravděpodobností ledová zácpa s čelem za obloukem řeky pod dolní lávkou v obci Záměl a ne až v jezové zdrži Doudleby, jak tomu bylo 7. ledna 2004. Řeka byla zamrzlá od zdrže Doudleby až do oblouku pod dolní lávku. Největší nakupení ledu by bylo v oblouku pod dolní lávkou a hladina by možná v tomto místě vystoupila výše než 2. února 2004, kdy se utvořila zácpa s čelem 150 m nad ústím Zdobnice.
Koncem ledna byl rozsah ledové pokrývky v obci Záměl již ovlivněn úpravou dna koryta. Pod dolní lávkou již byla ve dně vytvořena kyneta a hladina tam nezamrzla. Kdyby tato úprava nebyla provedena, řeka by byla zamrzlá až nad dolní lávku a při odchodu ledu by vznikla zácpa, která by měla čelo asi 100 m pod lávkou. A je velmi pravděpodobné, že by hladina vystoupila výše než 2. února 2004.
V této souvislosti je potřebné připomenout, že pevnost ledu a ledové pokrývky významně závisí na teplotě vzduchu. Za mrazu je mnohem vyšší než za teplého počasí. Za teplého počasí vlna s ledem rozruší pokrývku, kterou za mrazu nerozruší.
Uvedené úvahy mají za cíl ukázat, že mohou, ale po úpravě dna koryta je správné říkat mohly, vznikat ještě nepříznivější ledové situace než ty, které byly v posledních dvou zimách dokumentovány.
Odchod ledu nenastal za mrazu, ale až za oblevy, a to až 3. den oblevy. Průtok vody se postupně zvyšoval. K jeho nárůstu významně přispěly dešťové srážky. 2. února 2004 ve 13:45 h dosáhl průtok ve stanici Litice 11,1 m3/s a ve stanici byl zaznamenán odchod ledu.
Odchod ledu za oblevy způsobuje největší ledové povodně. Problémy způsobují ledové zácpy, které za tohoto procesu vznikají. Ledová zácpa ucpává koryto a obleva je většinou doprovázena nárůstem průtoku. Tak se stává, že se situace postupně zhoršuje. Pokud se ledová zácpa neprolomí vytvoří se extrémní stavy vody.
Máme-li se chránit před takovými situacemi, je potřebné mít informace o tom, za jakého průtoku nastává na toku odchod ledu, jak odchod ledu probíhá, kde se tvoří ledové zácpy, za jakého průtoku se prolamují, kam se přemisťují, kde vzniká největší zácpa. K získání těchto informací je potřebný důkladný průzkum. Studie dokumentace a vyhodnocení ledových situací na Diviké Orlici jsou ukázkou takového průtzkumu.
Pro předvídání odchodu ledu je potřebné vědět, kdy odchod ledu nastává a jaký je potřebný průtok vody pro jeho iniciování. Analýza odchodů ledu na dolní Berounce ukázala, že v našich podmínkách nastává odchod ledu nejčastěji ve třetím dnu oblevy. Přitom jsou pro dosažení iniciačního průtoku téměř vždy potřebné dešťové srážky. Samotné tání sněhové pokrývky téměř nikdy nestačí.
Stejně tomu bylo i za odchodu ledu na Divoké Orlici. Obleva nastala 31. ledna a odchod ledu 2. února, čili třetí den oblevy.
Iniciační průtok byl 11 m3/s. Iniciační průtok závisí většinou na tloušťce ledové pokrývky. Na Divoké Orlici převažuje dnový led a úsek toku je pod tepelným vlivem nádrže Pastviny a mohou rozhodovat jiné okolnosti. Odpověď může poskytnou jen delší období pozorování.
Sběr informací o průběhu odchodu ledu ukázal, že odchod ledu proběhl ve dvou vlnách. První vlna odchodu začala ve stanici Litice ve 13:30 h a v obci Záměl se objevila asi ve 14:30 h. Vrchol druhé vlny proběhl stanicí Litice v 16:15 h a v obci Záměl se posunul konec zácpy proti vodě v 17:15 h. Za druhé vlny byl kulminační průtok 23,4 m3/s.
Rychlost postupu vlny byla poměrně velká. Vzdálenost asi 11 km urazila vlna za 1 h, tj, rychlost postupu 3,1 m/s. Taková rychlost se při odchodu ledu vyskytuje i na jiných tocích.
Objem ledu v druhé vlně byl výrazně menší než v první. První vlna vytvořila zácpu, která měla délku asi 2 km a při druhé vlně se zácpa prodloužila jen o asi 0,5 km.
Druhá vlna s kulminačním průtokem kole 25 m3/s nezpůsobila prolomení zácpy. Zácpa se prolomila či spíše jen posunula v 18:00 h. S rozrušováním ledové pokrývky před čelem zácpy se začalo velmi krátce po jejím vytvoření, již v 15:30 h. Tak rychlá reakce byla možná proto, že pod obcí probíhala úprava dna koryta a stavební stroje byly na místě.
Po posunu zácpy do zdrže Doudleby se ihned začalo s rozrušováním ledové pokrývky ve zdrži. Odchod zácpy začal v 19:00 h. Průtok vody byl kolem 25 m3/s.
Rychlým a účinným opatřením se dosáhlo velmi brzkého uvolnění ledové zácpy. Včasné uvolnění ledové zácpy má v daném případě mimořádný význam. Za oblevy doprovázené deštěm dochází k rychlému zvyšování průtoku a ucpané koryto zácpou způsobuje vylití vody z břehů a zatopení okolních pozemků a objektů.
Závažné je zjištění, že ledovou zácpou byla zasažena značná část koryta v obci. Zácpa se neutvořila až ve zdrži Doudleby, ale již v zamrzlém korytě pod obcí. Čelo zácpy bylo 150 m nad koncem zdrže (150 m nad ústím Zdobnice), ale kdyby nebyla provedena úprava dna kolem dolní lávky sahala by zamrzlá hladina nad dolní lávku a je velmi pravděpodobné, že by se čelo zácpy utvořilo v oblouku pod dolní lávkou, čili asi o 750 m výše. Ostrý oblouk totiž významně napomáhá utvoření zácpy. Největší nakupení ker by bylo přímo v obci a vylití vody z koryta by bylo téměř jisté.
Závažné zjištění je i skutečnost, že odchod ledu probíhal ve dvou vlnách. Druhá vlna způsobuje na konci utvořené ledové zácpy ještě větší natlačení ledových ker a vzdutí vody se v této části zvětšuje. Zároveň se zácpa i významně prodlužuje.
Ledová situace z 2. února 2004 ukázala, do jakého asi průtoku vody je odchod ledu bez větších škod. Průtok vody za odchodu ledu nepřekročil 25 m3/s. Tuto hodnotu je však nutné vztahovat k situaci s úpravou dna kolem dolní lávky a dále ke krátkému období tuhých mrazů, čili k menšímu množství ledu v korytě. Jistě se v minulosti vyskytly odchody ledu v období oblevy, při kterých za průtoku 25 m3/s došlo v obci Záměl k ledové povodni.
Rozbor ledové situace 2. února 2004 ukazuje, že odchod ledu za oblevy představuje ledovou situaci, za které může dojít k nejrozsáhlejšímu zatopení obce Záměl. Přitom toto nebezpečí není vyvoláno jezovou zdrží Doudleby, ale zamrzlým korytem řeky ve spodní části obce a pod obcí. Proto nelze protipovodňová opatření omezovat jen na zdrž Doudleby, ale je nutné do nich zahrnout i koryto Divoké Orlice v uvedeném úseku.
To se již stalo a proto se realizovala úprava dna koryta řeky v úseku mezi pevným prahem v obci Záměl a ústím Zdobnice. Účelem této úpravy je vytvořit ve dně kynetu a tak soustředit průtok a zabránit zamrzání koryta. Vytvořením kynety se odstraní mělká místa (peřeje), na kterých narůstá dnový led a způsobuje vzdutí vody. Vzdutím vody klesá za malých průtok rychlost vody na úroveň, při které zamrzá hladina.
Soubor: Souhrn_ledovych_situaci_2003_2004.htm
stránka aktualizována: 23.4.2012, publikována: 25.5.2012