Povodně v oblasti Jizerských a Lužických hor v srpnu 2010

Jestliže chceme mluvit o vlivu jizerskohorských vodních děl, respektive přehrad, na průběh povodně v srpnu 2010, je nutno zmínit historii jejich vzniku. O výstavbě přehrad jako ochraně před povodněmi zde bylo uvažováno již od roku 1888. Nutnost realizace tohoto opatření však prokázala až povodeň v červenci 1897.

Povodeň v červenci 1897

Prvních šest měsíců roku 1897 bylo srážkově mírně podnormálních. Teprve 17. července se objevily ve vyšších polohách vydatnější dešťové srážky - na Nové Louce naměřili 47 mm za 24 hodin a kromě čtyř dnů zde pršelo po celý zbytek měsíce. Denní srážky se pohybovaly okolo 22 mm, místy i 32 mm. V noci z 28. na 29. července nastala tzv. průtrž mračen. Voda z mračen doslova tekla tak, že 29. července dopoledne vystoupily vody z koryt. Na Malé Jizeře spadlo toho dne 300 mm a na Nové Louce dokonce 345 mm dešťových srážek.
Místní historické dokumenty o této události hovoří takto: Škody způsobené povodní v r. 1897 činily podle úředního sdělení v povodí obou Desných a Kamenice v tehdejším Tanvaldském soudním okrese 1,1 mil. zlatých korun, na Jabloneckém okrese 460 tis. korun a na Semilském okrese 600 tis. korun. Celkem činily škody v povodí uvedených řek 2,160 mil. zlatých korun. Mnohem větší škody způsobila rozvodněná Jizera. Jen na majetku firmy Jos. Reidel v Kořenově se odhadovaly na 1,380 mil. a celkové škody činily 2,9 mil. zlatých korun.

Přehrady v povodí Lužické Nisy

Oblast Jizerských hor napájí několik hlavních toků. Na jihozápadní straně Lužickou Nisu, na jihovýchodní straně Jizeru, na severovýchodní straně Kwisu (v Polsku) a na severní straně řeku Smědou. Rozvoj osídlení, řemeslné výroby a následně i průmyslové výroby v úzkých podhorských údolích zcela zákonitě přiblížil umísťování všech druhů staveb ke korytům vodních toků. K nejrozsáhlejší urbanizaci na české straně Jizerských hor došlo v povodí Lužické Nisy. V Liberci a jeho okolí byly v předminulém století opakovaně zaznamenávány při několika povodních velké povodňové škody. Po povodni v roce 1888 bylo v roce 1889 ustaveno Vodní družstvo pro ochranné a regulační stavby na Černé Nise, se sídlem v Kateřinkách. Teprve katastrofální povodeň z 29. července 1897, kdy jen na Liberecku vznikly škody za téměř 3,5 milionu rakouských korun, ukázala nutnost řešení protipovodňové ochrany v celém povodí Lužické Nisy a urychlila další postup.

Soustava šesti vodních nádrží v povodí Lužické Nisy

Univerzitní profesor a tajný rada Dr. Ing. Otto Intze z Cách (Aachen), uznávaná autorita v oboru vodních staveb, vyhotovil generální projekt na stavbu šesti vodních nádrží v povodí Lužické Nisy. Jednalo se o přehrady na Mšenském potoce ve Mšeně u Jablonce nad Nisou, na Harcovském potoce v Liberci, na Černé Nise v Bedřichově, na Fojtském potoce u Fojtky, na Albrechtickém potoce u Mlýnice a na potoce Jeřice u Oldřichova. Jako první byla dokončena přehrada na Harcovském potoce v Liberci. Kolaudace stavby tohoto vodního díla se uskutečnila 29. srpna 1904. Bylo pořízeno nákladem 789 111 rakouských korun. Druhá přehrada - na Černé Nise v Bedřichově - byla kolaudována 28. června 1906 a celkový náklad na její výstavbu činil 1 777 840 rakouských korun. Další dvě přehrady, t.j. Fojtka na Fojtském potoce a Mlýnice na Albrechtickém potoce, byly stavěny souběžně jednou stavební firmou od poloviny roku 1904 do poloviny roku 1906. Přehrada Fojtka byla kolaudována v červenci roku 1906 a náklad na její výstavbu činil 460 000 rakouských korun. Kolaudace přehrady Mlýnice pak byla v září 1906 a celkový stavební náklad činil 659 000 rakouských korun.
Nejrozsáhlejší částí této soustavy se stalo vodní dílo na Mšenském potoce ve Mšeně u Jablonce nad Nisou, jehož první stavba - přehradní hráz - byla zahájena v květnu 1906 a kolaudována v prosinci 1909. V rámci druhé stavby se vybudovala pravobřežní obvodová hráz, náhradní komunikace v prostoru zátopy včetně příčných zemních těles I a II a hlavně obě štoly pro převod vody, a to z Bílé Nisy v Loučné a z Lužické Nisy v Pasekách. Tyto stavby byly zkolaudovány až v březnu 1911. Celé dílo si vyžádalo na tu dobu mimořádný náklad 4 238 190 rakouských korun.
Celá řada okolností, zejména pak finanční těžkosti vodního družstva, zapříčinily, že výstavba poslední z plánovaných přehrad na potoce Jeřice u Oldřichova byla odložena a nakonec ani nebyla zahájena. Unikátní přehradní soustava, projektovaná profesorem Otto Intzem, který v průběhu její realizace 27. prosince 1904 zemřel, stále čeká na své dokončení.

Stručná charakteristika přehrad Intzeho typu

Přehradní hráz je gravitační, zděná z lomového kamene, obloukového půdorysu o poloměru křivosti daném morfologií přehradního profilu. Návodní líc je chráněn mohutným kamenným přesypem.
Pro převádění velkých vod slouží nehrazený korunový přeliv o několika polích. K převádění běžných průtoků a k manipulacím s objemem vody v nádrži slouží dvě spodní výpusti umístěné v příčných štolách hráze u dna údolí. Každá spodní výpust je opatřena dvěma uzávěry, na návodní straně je revizní tabule ovládaná z manipulační věže a na vzdušné straně regulační šoupě ovládané z manipulačního domku.

Přehrady v povodí Kamenice

Výskyt velkých vod v druhé polovině devatenáctého století, zejména pak katastrofální povodeň z 29. července 1897, alarmoval i obyvatelstvo měst a vesnic v jihovýchodním podhůří Jizerských hor k aktivní ochraně proti ničivým účinkům odtékajících vod. Po příkladu Libereckých a vyslechnutí poutavých přednášek profesora Otto Intze o údolních přehradách a jejich prospěchu vzniklo Vodní družstvo pro stavbu přehrad v povodí Kamenice se sídlem v Dolním Polubném.
Generální studie výstavby přehrad v této části Jizerských hor byla zpracována Ing. Wilhelmem Plenknerem z Prahy a zahrnovala výstavbu přehrady na Černé Desné (dnešní Souš), dále přehradu na Bílé Desné s převodem vody štolou do Černé Desné a přehrady na Blatném potoce s převodem vody štolou z Kamenice od Kristiánova. Zemská komise pro regulaci vodních toků udělila subvenci, avšak pouze pro stavbu přehrad na Černé a Bílé Desné. Bezprostředně poté byla téměř současně výstavba přehrad zahájena a rovněž ve stejném termínu 18. listopadu 1915 byla obě samostatně realizovaná díla dokončena a kolaudována.
Deset měsíců po kolaudaci došlo k události, která dosud nemá v historii českého přehradního stavitelství obdoby. Dne 18. září 1916 se asi v 15 hodin 30 minut objevil na vzdušním líci přehrady na Bílé Desné větší vývěr vody, a po hodině a čtvrt nato se hráz vlevo od spodních výpustí prolomila. Mohutná vlna způsobila krátkodobou, ale ničivou povodeň v údolí pod přehradou, zejména pak v obci Desná v Jizerských horách. Katastrofa si vyžádala 62 obětí na lidských životech, 135 obytných a výrobních budov bylo zničeno nebo poškozeno, 370 osob bylo v ten okamžik bez přístřeší a 1020 lidí přišlo o práci. S odstupem několika generací nastala potřeba se zabývat koncepcí zásobování aglomerace Liberec - Jablonec nad Nisou pitnou vodou s výhledem za horizont roku 2000. Z technicko-ekonomické studie zpracované společností Hydroprojekt Praha v roce 1971 vyplynulo, že nejefektivnějším řešením je nový velkokapacitní zdroj povrchové vody, tj. výstavba přehradní nádrže na Kamenici nad obcí Josefův Důl v Jizerských horách. V návaznosti pak vybudovat celý vodárenský komplex, který zajistí úpravu surové vody na pitnou a dále její odvedení do míst spotřeby, především však do Liberce, kde se v té době prohlubovaly problémy se zásobováním obyvatelstva a místního průmyslu.
Z plánovaného souboru čtyř staveb byla v letech 1976-1986 realizována nákladem státu jeho rozhodující část, to je přehrada Josefův Důl, úpravna vody v Bedřichově s přivaděčem z přehradní nádrže a přívod vody do Liberce včetně hlavních vodojemů.

Stručná charakteristika vodního díla Josefův Důl

Vodní dílo Josefův Důl bylo vybudováno na řece Kamenici v letech 1977-1982. Leží asi 2 km nad obcí Josefův Důl, v okrese Jablonec nad Nisou. Vzdutí zajišťují dvě hráze - hlavní a boční. Jsou to sypané, zemní homogenní hráze z žulového eluvia, s návodním asfaltobetonovým těsněním. Výška hlavní hráze nad původním terénem je 45 m, boční 15 m. Objem ovladatelného prostoru činí téměř 23 mil. m³, neovladatelného ochranného prostoru 1,5 mil. m³. Pro odvádění velkých vod slouží šachtový přeliv, umístěný u pravého zavázání hlavní hráze, vyústěný do odpadní štoly, která odvádí i průtoky od spodních výpustí a MVE. Návodní asfaltobetonové těsnění hráze je v patě napojeno na injekční štolu, pod kterou je podzemní těsnicí stěna. Věžový odběrný objekt i šachtový přeliv jsou součástí hlavní hráze.

Úpravy koryt

Srpnová situace mimo jiné jasně prokázala nesprávnost tvrzení, že příčinou všech povodní je devastace krajiny lidskou činností a že jediným správným řešením je ?návrat k přírodě?. Povodí Albrechtického potoka ani potoka Fojtka v žádném případě nelze označit za lidskou činností zdevastovanou oblast, s výraznou změnou odtokových poměrů. Jedná se o území s poměrně bohatým zalesněním a výskytem lučních porostů. Oba toky jsou ve většině své délky v podstatě přírodního charakteru, trasou kopírující přirozené spádové poměry, tedy bez zkrácení délky toku a bez ?tvrdé? úpravy příčného profilu. Přes všechny tyto skutečnosti zde kulminační průtoky dosáhly extrémních hodnot.
Co se týká dalších povodní zasažených toků v této oblasti, které procházejí ve značné části své délky liniovými zástavbami obcí a měst, není třeba zdůrazňovat, že rozvolněné přirozeně meandrující koryto toku zde nelze vytvořit. A to v mnoha případech nelze ani v extravilánu. Jedná-li se o sevřené údolí, jehož morfologie jasně předurčuje přirozenou trasu koryta a retenční schopnost, musíme se smířit s faktem, že transformace povodňové vlny v krajině bude minimální. Použitelnost a účinnost přírodě blízkých opatření je limitována právě charakterem krajiny. V intravilánech je jediným řešením stabilní a kapacitně jasně definované koryto, jehož maximální parametry jsou limitovány technickými a ekonomickými možnostmi. Chceme-li minimalizovat nebezpečí překročení této kapacity, jeví se nejvhodnějším řešením výstavba nádrží s dostatečným retenčním prostorem v povodí nad chráněným územím.
O tom, že se jednalo o extrém značně přesahující parametry běžných srážek a jimi vyvolaných povodňových průtoků, svědčí fakt, že během 24 hodin spadlo 20-32 % průměrného ročního úhrnu. V tabulkách je dobře vidět intenzita srážek a odezva průtoků na tocích.
Lepší představu o průběhu hladiny v měrném profilu na Jeřici v Mníšku si můžeme utvořit z grafu, který dokladuje extrémně rychlý nástup povodně a dva kulminační vrcholy odpovídající dvěma za sebou jdoucím intenzivním srážkám.
V oblasti zasažené intenzivními srážkami má ve správě Povodí Labe, s.p., sedm významných vodních děl. U čtyřech z nich, přehrady Harcov, Mšeno, Souš a Josefův Důl, se hladina pohybovala v oblasti ovladatelného retenčního prostoru a jednalo se o běžné provozní podmínky a běžné manipulace. Na přehradách Bedřichov a Fojtka hladina vystoupala těsně pod maximální hladinu neovladatelného retenčního prostoru. V profilu přehrady Mlýnice byl kulminační průtok 64,5 m³s^-1. Tento průtok je téměř dvojnásobkem kontrolního průtoku Q₁₀₀₀, který byl ČHMU v roce 2008 stanoven na 36,3 m³s^-1.
Z naměřených hodnot srážek a průtoků vyplývá, že povodí potoka Fojtka k profilu hráze vodního díla Fojtka bylo zasaženo dvěma stoletými (!) srážkovými úhrny v rozmezí 12 hodin. Tyto srážky vyvolaly dvě povodňové vlny s rychlostí odezvy průtoku na srážku s odstupem asi jedné hodiny. První vlna s kulminačním průtokem přes 20 m³s^-1, tj. na úrovni Q₁₀₀, téměř naplnila prostor nádrže. Druhá extrémně rychlá vlna z již nasyceného povodí o objemu cca 800 tis. m³ s kulminačním průtokem téměř 30 m³s^-1 prošla profilem vodního díla prakticky bez transformace.Téměř stejná situace byla na VD Mlýnice, ležící necelé 3 km od VD Fojtka.
Povodí Albrechtického potoka k profilu hráze vodního díla Mlýnice bylo zasaženo dvěma extrémními srážkovými úhrny (desetiletý a více než stoletý) v rozmezí 12 hodin. Tyto srážky vyvolaly dvě rychle za sebou jdoucí povodňové vlny. První vlna s kulminačním průtokem okolo 5 m³s^-1 (na úrovni Q₁₀) naplnila polovinu ovladatelného retenčního prostoru nádrže. Druhá extrémně rychlá vlna z již nasyceného povodí s objemem kolem 320 tis. m³ a kulminačním průtokem asi 64,5 m³s^-1, tj. více než trojnásobek průtoku Q₁₀₀, prošla profilem vodního díla bez transformace.
Největší vodní dílo v této oblasti Josefův Důl může posloužit jako dobrý příklad funkce nádrže z hlediska protipovodňové ochrany. Před nástupem povodně byla hladina vody v přehradě o 0,88 m pod stanovenou úrovní hladiny zásobního prostoru na kótě 731,00 m n.m. Přítok do nádrže, který byl před nástupem povodně na hodnotě 0,4 m³s^-1, v důsledku extrémních srážek velmi rychle stoupl. Kulminace proběhla dne 7. srpna ve 13.00 na hodnotě 62 m³s^-1 (Q₂₀). Odtok 0,5 m³s^-1 byl 7. srpna ve večerních hodinách zvýšen na 5 m³s^-1 a ráno 8. srpna pak upraven na 5,5 m³s^-1, takže ani zdaleka nebyl využit neškodný odtok 25 m³s^-1. Tato velikost odtoku zůstala beze změny až do poklesu hladiny vody v nádrži pod kótu zásobního prostoru dne 12. srpna ráno. Ochranný ovladatelný prostor nádrže byl naplněn z 50 % a v nádrži tak bylo zachyceno 1,93 mil. m³ vody.

¤ Průběh vodních stavů - řeka Jeřice během povodně se hladina dostala mimo rozsah měřicího čidla, následně byly zaplaveny rozvodnice na pilířích mostu, z toho důvodu je průběh vodního stavu nad 4200 mm a od cca 7. 8. 2010 12.00 hod. zkreslený

¤ Přehrada Mlýnice - rekonstrukce průběhu povodně na základě všech dostupných údajů

¤ Přehrada Josefův Důl - rekonstrukce průběhu povodně na základě všech dostupných údajů

Závěr

Doby, kdy budeme umět ?poručit větru dešti?, ještě nenastaly. Jestliže nejsme schopni eliminovat příčiny, měli bychom co nejvíce zmírnit následky. Jaké prostředky zvolíme, je na nás.
Srpnová povodeň ukázala, jako již několikátá za poměrně krátkou dobu, co můžeme očekávat i v letech následujících. Že přijdou další extrémní srážky a z nich plynoucí povodně, je vysoce pravděpodobné. Zda to bude za rok, pět let nebo sto let, zatím nikdo říci neumí a dlouho umět nebude. Vezmeme-li v úvahu asi nejdůležitější, tj. technické, ekonomické a ekologické aspekty, dojdeme k závěru, že ochranu je možné zajistit pouze do určité míry, tj. do určité výše průtoků. V oblastech s podobnou morfologií a vegetačním pokryvem, jako je v okolí Liberce se optimálním řešením jeví zajištění ochrany vodními nádržemi tak, jak to už před více než sto lety navrhl profesor Intze. Nádrže do určitých parametrů průtoku území pod nádrží chrání svým transformačním účinkem, jako v tomto případě přehrada Josefův Důl. Překročí-li parametry povodně návrhové parametry vodního díla, projde vlna bez výrazného ovlivnění, jako u přehrady Mlýnice. Jaký by byl průběh povodně na Jeřici, kdyby byla postavena Oldřichovská nádrž, můžeme pouze předpokládat. Pravdou je, že největší škody byly způsobeny na tocích, kde v současné době nádrže nejsou, např. Jeřice, Smědá, Řásnice a jejich drobné přítoky.
Existující vodní nádrže jsou v současné době bezesporu i z ekologického hlediska velmi cennými lokalitami. Mohly však i v minulosti vzniknout pouze za cenu zatopení určitého území se všemi z toho plynoucími důsledky. Z tohoto pohledu se jeví dnešní přístup k výstavbě dalších potřebných nádrží trochu absurdní. Vodní nádrže nejenom jako ochrana před povodněmi, ale i jako zdroj vody v období sucha, mají a zcela jistě budou mít nezastupitelnou roli. Proto by se i dnes mělo hledat řešení, které bude v souladu s přírodou a zároveň bude zohledňovat potřeby člověka, jenž je také její součástí. Jestliže bude vůle k hledání přijatelných kompromisních řešení, budou nové nádrže řešením nejen protipovodňové ochrany, ale i zásobárnou vody, místem odpočinku, sportovního vyžití a zdrojem energie nezatěžujícím životní prostředí.

¤ Tab. 1. Hodinové úhrny srážek v mm ve dnech 6. a 7. 8. 2010

¤ Maxima na vodních dílech (předběžné vyhodnocení)