Vodní nádrže

Limnologie (též hydrologie stojatých vod) je část hydrologie pevnin, která se zabývá hydrologickým režimem vodních nádrží.

Vodní nádrž je přirozený, nebo uměle vytvořený prostor vyplněný vodou. Přirozenou nádrží jsou jezera, kdežto umělých vodních nádrží, vytvořených člověkem, je několik druhů a slouží různým účelům.

Nádrže zhlazují hydrogram při povodni. Dochází ke snížení vrcholu povodňové vlny a jejímu zploštění a posouvání kulminace v čase, tento transformační efekt pak vyjadřuje Čerkašinova rovnice. Pro případ povodní či sucha se často provádí manipulace s objemem vody v nádrži.

Klasifikace jezer

Jezera lze rozdělit podle způsobu vzniku jezerní pánve, tedy sníženiny tvořící nádrž. Způsoby jsou následující:

  • hrazená (vznikla zahrazením údolí toku sesuvem, nánosem, morénou, lávovým proudem apod.; zvláštním případem jsou jezera hrazená vlastním chemickým sedimentem – travertinem),
  • kotlinová (tj. vyhloubená; vznikla vyplněním existující sníženiny vodou)
  • smíšená (vznikla spolupůsobením více činitelů či bylo výrazně přeformováno jiným činitelem; příkladem jsou Velká jezera, která vznikla tektonicky a byla přemodelována ledovcem, jiným příkladem může být kotlinové jezero, které bylo v půlce přehrazené sesuvem).

Nebo je lze rozdělit dle sil, které jezero utvořily:

  • ledovcová (vyznačují se značnou hloubkou, nezávislou na výšce dna od hladiny moře; velmi četná, různé druhy – karová, morénová atd.; vysoká čirost, málo živin)
  • erozní (údolní jezera, laterální migrace překládá koryto, meandruje tok a vytváří systém mrtvých a slepých ramen – archivace množství dat pro výzkum; speciálním příkladem jsou krasová jezera vzniklá chemickou erozí)
  • tektonická (obvykle rozsáhlá, protáhlá a velmi hluboká, leží v synklinálách či průkopových propadlinách; Mrtvé moře, Tanganika, Bajkal atd.)
  • vulkanická (často kalderová jezera v kaldeře vulkánu, popřípadě jezera vzniklá zahrazením údolí lávovým proudem; nemusí být chemicky bezpečná, v okolí často excentrická radiální říční síť)
  • pobřežní jezera (tj. limany; většinou oddělením zálivů písčito-hlinitými nánosy, či ve sníženinách po ustoupení moře; typickými tvary bývají duny)
  • eolická (v aridních oblastech, vítr vyvál mělké sníženiny, které bývají vyplněny vodou po deštích či tání sněhu)
  • a další (například organogenní, meteoritická)

Dalším kritériem pro rozdělení jezer je jejich hydrologický režim:

  • odtoková jezero (voda z nich odtéká v nejnižším místě hráze či do podzemí, popřípadě prosakuje, rozkyv hladin poměrně malý, převážně sladkovodní, regulují řeky – vytékají z jezera jako vyrovnané a energeticky hodnotné, působí retenčně či jako akumulační nádrže)
    • jezera se stálým, ale i občasným odtokem – např. Čadské jezero
    • dle toho, zda do jezera ústí povrchový přítok a má zjevný odtok: jezero bez přítoku, s přítokem, s přítokem i odtokem
    • pokud má tok, který z jezera vytéká, stejný stupeň jako tok přitékající = jezero průtočné – např. Čudské jezero
  • bezodtoková jezera (všechen přítok spotřebován na výpar z hladiny, průsak na dně díky minerálním a organickým usazeninám minimální; díky výparu jsou slaná, a vysokými koncentracemi látek; vysoká rozkolísanost hladiny, protože není regulována odtokem)
    • někdy bez větších přítoků, tedy jsou uzavřená, slepá
    • pokud do nich ústí větší tok, mluvíme o jezeru konečném – např. Aralské jezero

Vymezení dle chemického složení vody pak zná jezera:

  • sladkovodní (tj. brakická; s nižším obsahem minerálních látek),
  • solná (tj. minerální; s vysokým obsahem minerálů, v důsledku vysokého výparu),
  • smíšená (část jezera minerální a část brakická vlivem nepromíchávání vody, např. Balchašské jezero).

Z hlediska rozsahu promíchávání vody v jezeře, tj. dle výměny vody a cirkulace v něm, rozeznáváme:

  • holomiktní jezera (úplné promíchávání vody v celém rozsahu jezerní pánve),
  • meromiktní jezera (omezené promíchávání, jen do určité hloubky).

Jezera jde také dělit podle jejich teplotní stratifikace (blíže o této problematice v kapitole níže) na:

  • teplá (přímá teplotní stratifikace po celý rok),
  • chladná (přímá teplotní stratifikace v teplé části roku, nepřímé ve studené),
  • studená (celý rok nepřímá teplotní stratifikace).

Teplotní stratifikace nádrže

Teplotní stratifikací rozumíme rozvrstvení teplot vody ve vodní nádrži v závislosti na hloubce. Rozlišujeme její tři základní typy.

První je přímá teplotní stratifikace, ta nastává, pokud je při hladině teplota vody vyšší než 4 °C a s hloubkou tato teplota klesá na 4 °C. Při této teplotě má objemová jednotka vody nejvyšší hmotnost.

Pokud je u hladiny teploty nižší než 4 °C, tak naopak teplota vody s hloubkou stoupá právě k 4 °C. V takovém případě hovoříme o nepřímé teplotní stratifikaci (tj. obrácené).

U chladných jezer vlivem střídání ročních období dochází k vyrovnání teploty vody v celé hloubce jezera na 4 °C, tento stav nazýváme homotermie.

V období s teplotní stratifikací pak můžeme vymezit tři základní vrstvy vody dle změny teploty s hloubkou:

  • epilimnion = vrchní vrstva vody, nejintenzivnější cirkulace vody, změna teploty o 0,5 °C na metr hloubky
  • metalimnion (skočná vrstva) = výrazná změna teploty s hloubkou, změna o 2 °C na metr hloubky
  • hypolimnion = pomalá či žádná cirkulace vody, minimální změna teploty, změna 0,1 °C na metr hloubky

Umělé nádrže

Umělé nádrž je vodohospodářské dílo, vodní nádrž vytvořená člověkem. Mezi tyto nádrže patří přehrady, rybníky a poldry (suchá, či částečně protékaná nádrž sloužící k zachycení výrazných srážkových událostí). Plní množství funkcí a přináší pozitivní i negativní efekty (efekt hladové vody, eroze břehů, problém zanášení atd.).

Dle Mezinárodní komise pro velké přehrady – ICOLD, existuje v současnosti asi 35 tisíc velkých vodních nádrží s celkovou plochou kolem 600 tisíc km2. Mezi tyto patří takové nádrže, které splnily některé z následujících kritérií:

  • výška přehrady nad 15 m,
  • délka koruny hráze nad 500 m,
  • maximální povodňový průtok nad 2 000 m3.s-1,
  • objem alespoň 1 mil. m3.

Největšími nádržemi z hlediska objemu vody jsou na světě v následujícím pořadí:

  1. Tři soutěsky (Jang c’tiang, Čína)
  2. Owen Falls (Viktoriin Nil, Uganda)
  3. Bratská (Angara, Rusko)
  4. Asuánská (Nil, Egypt)
  5. Kariba (Zambezi, Zimbabwe)

V ČR je dle objemu největší nádrž Orlík (717 mil. m3), co do plochy Lipno I (4910 ha) a co do hloubky i výšky hráze Dalešice (hloubka 86 m, hráz 100 m)