Modelování znečištění povrchových vod živinami

Mgr. Petr KRPEC

Doctoral thesis

Modelling of surface water pollution by nutrients

Abstract:

Povrchové vody jsou nejen strategickou surovinou pro lidskou společnost, ale i biotopem velkého množství druhů. Dobrá kvalita povrchových vod je tedy zcela klíčovou záležitostí i vzhledem k současnému trendu ve změně klimatu stávající ho se především z růstu globálních teplot a rozkolísanosti srážkových úhrnů. Při tom lze očekávat sníženou dostupnost vodních zdrojů, která se již do jisté míry v posledních letech projevila. Za znečišťující látky jsou považovány i živiny, přestože se většinou nejedná o toxické prvky, ale je jimi přímo podmíněn život organismů. Jejich zvýšený přísun do prostředí může způsobovat negativní změny. Již desítky let jsou vyvíjeny matematické modely, které s různou mírou zjednodušení popisují hydrologické procesy v povodí a ne ně navázaný transport živin. Ty mohou významně pomoci při rozhodování o managementu tohoto typu znečištění. Modely, které lépe popisují požadované procesy a jsou pro podporu rozhodování relevantnější, jsou zároveň náročnější na vstupní data a nelze je často tedy použít všude, kde je aktuálně potřeba. Tato práce je příspěvkem k problematice využití populárního modelu SWAT v prostředí České republiky. Užití modelu značně limituje absence podrobných dat o vlastnostech půd, které tento model vyžaduje. Prvním specifickým cílem práce je nalézt nejvhodnější způsob, jak taková data získat, aniž by bylo zapotřebí časově náročného a finančně nákladného průzkumu. K tomu se nabízí globálně predikovaná data s poměrně podrobným rozlišením. Druhý specifický cíl práce je motivován potřebou rozhodování o přizpůsobení managementu v měnícím se klimatu, přičemž cílem je v tomto aplikovat model pro prognózu vlivu scénářů změny klimatu v blízkém časovém horizontu na hydrologický režim a návazný transport živin v povodí se zaměřením dusičnanový dusík a celkový fosfor v případové studii pro VD Olešná.

Abstract:

Surface water is not only a strategic resource for human society, but also the habitat of a large number of species. Apropriate surface water quality is therefore a key issue, also given the current trend in current climate change, mainly due to rising global temperatures and fluctuating precipitation totals. At the same time, we can expect reduced availability of water resources, which has been already observed in recent years. Nutrients are also considered to be pollutants, although they are usually not toxic elements. Their increased supply to the environment can cause negative changes. Mathematical models have been developed for decades, which, with varying levels of simplification, describe hydrological processes in a river basin and associated transport of nutrients. These can significantly help in supporting decisions on the management of this type of pollution. Models that better represent the required processes and are more relevant to decision support are also more data-intensive and therefore often cannot be used wherever they are currently needed. This work is a contribution to the issue of using the popular SWAT model in the Czech Republic. The use of the model greatly limits the scaricity of detailed soil properties data required by this model. The first specific goal of the work is to find the most suitable way to obtain such data without the need for time-consuming and costly research. For this, globally predicted data with relatively detailed resolution is offered. The second specific goal of the work is motivated by the need to decide on the adaptation of management in a changing climate, and the aim is to apply a model for forecasting the impact of climate change scenarios in the near future on the hydrological regime and subsequent transport of nitrate nitrogen and total phosphorus in case study of Olešná water reservoir watershed.

Keywords

dusičnany, fosfor, klimatické změny, SWAT model, vlastnosti půd

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 12. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 4. 3. 2021
• Supervisor: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc., prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography / Environmental Geography