Hydrological interactions between unregulated river and its floodplain: Field study of the Lužnice River floodplain

This paper presents preliminary results of an assessment of the groundwater – surface water (GW-SW) interaction processes of the Lužnice River floodplain during a selected time period, comprising high and low stream flow. It analyses various events that reflect the spatial and temporal variations in water flows to and from the floodplain. Hydrological exchange processes in the floodplain of a groundwater – surface water system are studied on the basis of an experimental site. The chosen study area comprises a c. 10 km long section of the Lužnice River floodplain, located in the south part of the Czech Republic. Water stages in Lužnice River were continuously measured with limnimeters installed upstream, downstream and in the middle of the floodplain length. Five boreholes were drilled along a transect perpendicular to the river to monitor the water table fluctuation in the floodplain. Water level variations of a wetland pool, located at the floodplain left margin in the transect were also continuously recorded. The results indicate that observed groundwater levels are closely associated with the river flows and the assessed reach was gaining most of the time. Downstream flood wave attenuation was not observed during the period of the highest flows due to the large lateral subsurface inflow contribution. Hodnocení hydrologické interakce mezi řekou a okolní nivou na příkladu středního toku Lužnice Článek prezentuje předběžné výsledky hodnocení hydrologické funkce údolní nivy a věnuje se analýze faktorů, ovlivňujících interakci povrchové a podzemní vody. Studovaným územím je přibližně 10 km dlouhý úsek přirozené nivy Lužnice na jejím středním toku. K hodnocení vlivu přirozené údolní nivy na hydrologický režim hlavního toku byly v zájmovém území během roku 2008 instalovány automatické hladinoměry s dataloggery. Ty zaznamenávaly vodní stav na třech místech v řece, dále na jejím jediném povrchovém přítoku ve studovaném území, v nivní tůni a hladinoměry byly též osazeny i vrty v okolní nivě a přiléhající terase, kde monitorovaly výšku hladiny podzemní vody v transektu přibližně kolmém na hlavní tok. Úhrn srážek spadlých na studovaném území byl měřen instalovaným srážkoměrem. Vodní stav na Lužnici byl v zájmovém území monitorován na horním (vstupním) profilu, dolním (závěrovém) profilu a přibližně uprostřed území – v místě příčného transektu. Pro hodnocení vlivů okolní nivy byly srovnávány průtoky řeky na horním a dolním měrném profilu během vybraného období od května do září 2009. V průběhu tohoto období došlo k dlouhodobému zaplavení údolní nivy. Během vysokých vodních stavů na Lužnici prošly územím tři povodňové vlny, u nichž byly analyzovány změny jejich kulminačních průtoků po průchodu sledovaným územím a jejich postupová doba. Vzhledem k vysokým denním úhrnům srážek ve sledované oblasti a jejím okolí během nástupu povodňové vlny došlo k výraznému zvýšení hladiny podzemní vody v terasách lemujících nivu a velký hydraulický spád k nivě a ke korytu řeky měl za následek silný podpovrchový přítok do nivy a eliminaci zdejších retenčních kapacit. To se na dolním profilu projevilo zvýšením kulminačních průtoků u všech tří povodňových vln a zkrácením jejich postupových dob. Ke zřetelné transformaci průtokové vlny tak ve sledovaném období došlo pouze počátkem srpna, kdy se během vybřežení toku plně projevila retenční kapacita a hydraulická drsnost údolní nivy. Specifický je hydrologický režim nivních mokřadů a tůní v nivě, které nad poměrně dobře propustným kolektorem vytváří díky kolmataci dna, a tedy velmi nízkým koeficientům filtrace, stropní izolátor freatické vody. Teplotní režim toku a podzemní vody v nivě indikuje změny v jejich vzájemném hydraulickém spojení. Pro přesnější hodnocení vzájemné hydraulické interakce toku a okolní nivy je nezbytný dlouhodobý monitoring a analýza delších časových řad. Nicméně je zřejmé, že retenční potenciál nivy a její vliv na transformaci povodňové vlny je při vyšších průtocích zřetelně omezený.