Výskyt povodní

Výskyt otavských povodní od roku 1888 do 2006 je zobrazen na obrázku č.1. Graf obsahuje všechny známé povodně s kulminačním průtokem přesahujícím hodnotu 1letého průtoku (146 m3.s-1). U velkých povodní s kulminací nad 5letým průtokem je patrná zvýšená četnost jejich výskytu na konci 19. století, kdy bylo zaznamenáno několik velkých povodní po celém povodí Vltavy (Kakos [2001]). Chudé na velké povodně bylo období 1940 – 1976, kdy Otavou prošla pouze jediná velká povodeň 19540709 (v pořadí v daném referenčním období největší až do výskytu povodně 20020813). Tato epizoda byla považována za 100letou povodeň až do přehodnocení hydrologického katastru po roce 2002. Výskyt malých povodní s kulminačním průtokem mezi 1letou a 5letou vodu je více rovnoměrný. Z pohledu sezonálního aspektu ve frekvenci výskytu povodní je zajímavá zvýšená četnost zimních povodní mezi lety 1914 – 1925, kdy šlo převážně o jarní povodně a naopak převaha letních povodní v letech 1960 – 1670.

Příčiny povodní na Otavě

Z hlediska příčin se povodně obvykle dělí podle zdroje zvýšeného odtoku na povodně dešťové, sněhové a smíšené. (V oblastech s ledovci se někdy vyčleňují i povodně ledovcové.) Povodně vzniklé zmenšením průtočnosti koryta, například bariérou z ledových ker, nebyly uvažovány. Z dostupných záznamů o pozorování hladiny z vodoměrné stanice Písek vyplývá, že od roku 1960 byl pouze u dvou povodní (v prosinci 1991 a lednu 1968 s kulminacemi nad úrovní 1leté vody) vzestup vodních stavů nepochybně způsoben vzdutím vlivem ledu, u dalších zimních povodní ovlivňoval zámrz převážně vzestupné části povodňových vln. Zvláštní povodně způsobené umělými vlivy (např. protržením hráze vodního díla) se na Otavě v daném časovém období nevyskytly. Pro zařazení povodní na Otavě do kategorií podle příčin je tedy rozhodující zjištění vlivu tání sněhové pokrývky na vznik povodně.
Stanovení podílu vody z tání sněhu na objemu povodňové vlny není vždy jednoznačné, protože na objemu vlny se podílí větší či menší měrou podpovrchový a základní odtok, u nichž nelze vždy přesně určit, z jakých zdrojů byl plněn. Například povodně vzniklé následkem relativně menší dešťové srážky v jarních měsících, kdy už v povodí neleží sníh, ale existuje vysoká nasycenost půdy v povodí, budou zařazeny do kategorie dešťové, přestože vliv předcházejícího tání sněhu je u nich zřejmý.
Vybraná metodika pro kategorizaci povodní podle příčin je založená na porovnání objemu vody z tání a objemu dešťových srážek spadlých na povodí Otavy ve dnech D-3 až DD, které lze označit za příčinné dny povodně. Tuto metodu použil pro kategorizaci povodní Loukas [2000]. Loukas definoval index vyjadřující podíl dešťové a tavné vody na příčinách povodně, nikoliv na samotném odtokovém procesu. Z tohoto důvodu například povodeň 19880326, která podle tvaru vlny vypadá jako typická sněhová povodeň a také v komplexní kategorizaci povodní byla zařazena mezi povodně s převažujícím vlivem tání sněhu, byla uvažovanou metodikou řazena mezi povodně smíšené s převahou vlivu dešťových srážek.
Ke zjištění objemu vody odtáté ze sněhové pokrývky byl využit model SNOW – 17, který je provozován jako sněhová komponenta hydrologického předpovědního systému Aqualog na hydrologických předpovědních pracovištích ČHMÚ. SNOW – 17 je koncepční model vyvinutý pro simulaci akumulace a tání sněhu (Anderson,[1973]). Model pomocí energetické bilance sněhové pokrývky počítá na základě srážek a teplot vzduchu vlastnosti sněhové pokrývky včetně množství vody odtáté ze sněhu za daný časový interval. Výpočet byl proveden se vstupy denních průměrných teplot a denních průměrných srážek ze stanic měřící sítě ČHMÚ mezi lety 1961 - 2006. Množství kapalných srážek bylo určeno ze stejných datových vstupů pomocí modelu RSNWELEV (Krejčí [1999]), který na základě změřených teplot vzduchu a nadmořských výšek rozděluje srážky spadlé na povodí podle skupenství, ve kterém padaly.
Výpočet objemu tání sněhu a dešťových srážek byl prováděn pro nakalibrovaná povodí a mezipovodí mezi vodoměrnými stanicemi Modrava, Sušice, Katovice, Němětice, Heřmaň a Písek. Souhrnný podílový index sněhu na celé povodí Otavy pro všechny dny od roku 1961 – 2006 byl zjištěn váženým součtem těchto hodnot. Protože velké povodně před rokem 1961 se všechny vyskytly v měsících, kdy sníh neleží ani v nejvyšších polohách, byla u nich bez výpočtu přiřazena indexu hodnota nula.
Kritéria pro rozdělení povodní do čtyř kategorií byla stanovena subjektivně na základě velikosti podílového indexu sněhu (tabulka 5.1.).

Tabulka 5.1 Typy povodní podle příčin

Typ povodně	Podílový index sněhu	Počet povodní	Kód typu povodně
Sněhové povodně	větší než 80	0	S
Smíšené povodně s převahou vlivu tání sněhu	mezi 50 a 80	4	SD
Smíšené povodně s převahou vlivu dešťových srážek	mezi 20 a 50	11	DS
Dešťové povodně	menší než 20	56	D

Z výsledků vyplývá, že povodí Otavy po Písek jako celek je velmi málo citlivé na povodně způsobené převážně táním sněhové pokrývky. Žádná ze známých povodní zařazených do Katalogu nemá charakter čistě sněhové povodně a povodně, kde se tání sněhu podílelo na příčině alespoň 50 %, jsou pouze čtyři. Největší zjištěný podíl tání sněhu (70 %) měla vykazovat povodeň 19870329. Nevýraznou orientaci na jarní povodně potvrzuje i sezonální analýza uvedená v kapitole 5.3. Naprostá většina povodní (56 případů) byla zařazena do kategorie dešťových povodní s minimálním nebo žádným podílem vody ze sněhu. Pokud by toto porovnání bylo provedeno pouze pro povodně s kulminací nad 10letým průtokem v Písku, je převaha dešťových povodní ještě výraznější. Z 11 velkých povodní od roku 1890 je smíšenou povodní jediná - 19931223.

Sezonální režim

Z rozložení dlouhodobých průměrných měsíčních průtoků zobrazených v grafech na obrázku 5.2 je zřetelné, že největší objemy odtoku se ve všech analyzovaných vodoměrných profilech Otavy vyskytují v jarních měsících. V dílčích povodích, která zasahují do nejvyšších partií Šumavy (Modrava, Sušice), a kde dochází k intenzivnímu tání často až v pozdním jaru, se maximum objemu odtoku vyskytuje v dubnu a květnu, v ostatních částech povodí Otavy se maximum vyskytuje spíše v březnu a dubnu. Minima připadají na konec léta nebo první podzimní měsíc. Rozložení objemu odtoku v průběhu roku je mnohem více ovlivněno klimatem, a proto je v povodí Otavy stejné jako u většiny povodí v České republice [Červený, 1984].
Roční chod výskytu povodní na Otavě a na jejích přítocích již vykazuje specifické vlastnosti. Sezonální režim povodní na Otavě v Písku (viz obr. 5.2) má například dva nejzřetelnější rysy:

• S narůstající extremitou povodní danou kulminačním průtokem se pravděpodobnost jejich výskytu zvyšuje v letních měsících a snižuje v období jarního tání.
• U menších povodní se v ročním cyklu vyskytuje také zvýšená četnost povodní v prosinci.

Orientace velkých povodní na letní měsíce se projevuje prakticky u všech zpracovaných profilů pouze různě velkou intenzitou. Nejsilněji u povodí, které leží z velké části na úpatí Šumavy (z analyzovaných povodí jsou pro tuto oblast nejreprezentativnějšími profily Němětice na Volyňce a Podedvory na Blanici). Ty mají drtivou většinu velkých průtoků situovaných právě do letních měsíců a jarní povodně i povodně na přelomu podzimu a zimy jsou zde spíše ojedinělé. Příčinou je kombinace tří faktorů:

• Velké výškové rozdíly na úpatí Šumavy mají za následek vyšší diferenci mezi intenzitou odtávání sněhové pokrývky v jednotlivých výškových pásmech povodí a způsobují, že tání sněhu probíhá obvykle postupně.
• Vyšší svažitost terénu napomáhá rychlejší koncentraci vody z intenzivních dešťů, a to zvyšuje odtokovou citlivost těchto povodí na intenzivní deště.
• V letních měsících jsou silné deště častěji vázané na severovýchodní až severní proudění spojené s výskytem povětrnostních situací typu C, Cv, Ec, SEc, NEc, B a Bp, při kterých úpatí Šumavy ve směru do České republiky tvoří návětrný svah, kde bývají srážky nejintenzivnější (více v kapitole 5.5).

U povodí, které větší částí plochy odvodňují centrální část Šumavy (Modrava a Sušice), narůstá podružné listopadové a prosincové maximum četnosti výskytu povodňových průtoků. V této části roku způsobují povodně převážně západní cyklonální situace, které doprovází silné proudění jihozápadního až západního směru s výrazným návětrným a závětrným efektem šumavského hřebenu. Povodí Volyňky a Blanice se při těchto situacích nacházejí v závětrném srážkovém stínu, a proto u nich ke zvýšení výskytu povodní v této části roku nedochází.
Zvýšená četnost povodní v jarním období se vyskytuje u stanic Písek, Heřmaň, ale také Modrava. Společným rysem těchto povodí je velký podíl plochy povodí s malou výškovou členitostí, která je příznivá pro rychlejší tání sněhu z relativně velké plochy. U povodí Vydry po Modravu, ležícího v nejvyšších částech Šumavy, je malá výšková členitost daná existencí geomorfologicky zarovnaného povrchu. Zde se navíc sníh udržuje až do pozdního jara, kdy může intenzita tání dosahovat vysokých hodnot a zároveň s blížícím se létem se zvyšuje možnost kombinace tání sněhu (případně i pouze nasycenosti povodí po odtání sněhu) se silným deštěm.

Povětrnostní příčiny

Pro posouzení základního charakteru meteorologických podmínek byl použit Katalog cirkulačních typů, pro který metodiku kategorizace publikoval Brádka [1961]. Katalog popisuje 28 typů, které byly definovány především na základě rozložení tlakových útvarů. Obsahuje povětrnostní typy pro každý den od roku 1946 do současnosti a je stále aktualizován. Stručný popis jednotlivých situací je k dispozici na internetových stránkách www.chmi.cz. Ke zpracovaným povodním počínaje epizodou povodně 19540709 byl určen příčinný synoptický typ na základě výskytu srážek před dnem kulminace. Srážky ve dnech s výskytem příčinného typu tvořily většinu objemu srážek spadlých na povodí mezi dny D-3 až DD. U některých typů meteorologických situací v tomto intervalu dochází i k jejich přestavbě. V tom případě byl vybrán ten typ, který produkoval největší množství srážek. Úplný přehled synoptických typů u jednotlivých povodní je zobrazen v tabulce P.2 v příloze práce.
Četnost výskytu synoptických typů způsobujících povodně na Otavě v Písku se výrazně sezonálně liší. V letním hydrologickém půlroce převládají cyklonální situace C, Cv, Ec, NEc, SEc anebo brázdy nízkého tlaku B, Bp. V zimě naopak je těchto situací minimum a převažují západní cyklonální situace zejména Wc, NWc, SWc2 a Wcs (viz obr. 5.3). Pravděpodobnost výskytu uvedených synoptických typů před povodněmi je u některých (C, B, Wc, Wcs) až několikanásobně vyšší než pravděpodobnost vyplývající z jejich dlouhodobého výskytu. Jejich význam pro vznik povodně dokresluje fakt, že spektrum výskytu synoptických typů v předstihu 8 dní před povodní je výrazně pestřejší než u dní D-2 a D-1, kde už se jasně prosazují uvedené dominantní typy (viz obr. 5.4 a 5.5).
Všechny uvedené příčinné synoptické typy, které způsobují povodně na Otavě, patří mezi srážkově nejvydatnější na celém území ČR jak v teplé, tak i v chladné části roku Křivancová [1997]. Absence výskytu situací C, Ec, NEc, SEc při vzniku zimních povodní je způsobena tím, že v tomto ročním období vypadávají vydatné srážky vázané na tyto typy většinou ve formě sněhu. V porovnání s průměrnými povětrnostními projevy jednotlivých synoptických typů v letní polovině roku je pozoruhodný relativně malý podíl západních cyklonálních situací, na vzniku letních povodní, ačkoliv tyto situace jsou v průměru pro ČR bohaté na srážky po celý rok. Navíc povodně jimi způsobené patří z hlediska velikosti kulminace v Písku mezi ty menší povodňové epizody. Příčina tohoto jevu spočívá zřejmě v tom, že se západní cyklonální situace projevují srážkově nejvíce ve vrcholové části Šumavy, kde však orografické zesílení při labilnějším zvrstvení, které je v této části roku běžnější, nedosahuje takové intenzity jako v chladné části roku, kdy naopak stabilní zvrstvení orografický efekt podporuje (viz kapitola 5.5).
Vliv zonálního proudění z Atlantiku na vznik velkých letních povodní zřejmě existuje a probíhá jiným mechanismem než u zimních povodní. V chladném a vlhkém západním proudění v letním půlroce se vytvářejí v závětří Alp tlakové níže, které při postupu směrem k severovýchodu přinášejí vlhkost do prostoru České republiky. Tato přestavba západních cyklonálních situací Wc, Wcs atd. do synoptických typů C, Ec, NEc, Sec, B, a Bp je zřetelná z obrázku 5.4, kde jsou uvedeny relativní četnosti výskytu synoptických situací v různých dnech předstihu před povodní v letním hydrologickém půlroce. V den D-5 je podíl synoptických typů Wc, Wcs atd. ještě 50 %, s blížícím se dnem DD však klesá na úkor nárůstu četností výskytu typů C, Ec, NEc atd. V chladném půlroce, kde z povětrnostních příčin dominují západní cyklonální typy, dochází často k jejich vzniku přestavbou z anticyklonální situací A, Ap1-4 nebo SEa.