Intercepce a infiltrace atmosférických srážek

V tomto textu definujeme pojmy intercepce a infiltrace ohledně atmosférických srážek. Pojmy jsou hodně důležité co se týče hydrologické situace a její změny při vyskytujících se srážkách. Hydrologickou situaci totiž ovlivňují v různých oblastech různou měrou. S odkazem na naší stránku se základy teorie o srážkách (jejich dělení a druhy) jen konstatujme na úvod, že v základu rozlišujeme srážky vertikální (hlavní, padající) a horizontální (méně významné, usazené). S tímto souvisí právě míra intercepce a infiltrace atmosférických srážek.

Základní pojmy tématiky

Intercepce = usazování či zachytávání srážek, čímž se myslí jejich usazování či zachytávání na různých předmětech (zejména listy vegetace, větve stromů či předměty atd.). V případě horizontálních srážek jde o jejich podstatu (jedná se o srážky usazené, tedy usazující se na předmětech) a tyto jsou započítávány do intercepce na základě výkladu pojmu v širším slova smyslu.

Infiltrace = vsakování či vsak srážek do půdní vrstvy. Teprve srážky dopadlé na povrch se mohou pod tento vsakovat, ale rozhodně se tak neděje se všemi srážkami spadlými na povrch. O tom bude též řeč dále. U horizontálních srážek nemůžeme s nijak významnou infiltrací počítat, neboť tyto se převážně zachytávají.

Hydrologická bilance = hodnocení stavu hydrologické situace v podobě dostupné vody v dané oblasti, zpravidla povodí. Hodnotí se podle příjmu a výdeje vody na základě změny zásoby vody v určité oblasti nebo vodním toku. Jde o změny hydrologického cyklu, které ovlivňují dostupnost vody v místě a čase. Bilanci právě ovlivňuje řada faktorů, má příjmové složky (v základu srážky) a výdajové složky (zejména výpar a odtok či zde probíraná intercepce srážek).

Jev intercepce a jeho vliv na hydrologickou bilanci

Jak bylo již řečeno, tak intercepce je zachytávání srážkové činnosti i. V případě horizontálních srážek jde o jejich hlavní rys (např. rosa). Tyto srážky nepadají z oblaků, ale vznikají vlivem dalších procesů přímo na předmětech. Při intenzivní tvorbě rosy se setkáváme i s jejím odtokem, zejména z některých povrchů. Jde například o plechové střechy, odkud dokáže za delší jasné a bezvětrné noci stéci poměrně hodně srážek ve formě rosy. Tato stéká i po travním porostu či po jiných rostlinách. Oproti srážkám vertikálním jde ale o zanedbatelné množství. Tyto srážky se zachytávají na vegetaci a předmětech méně. Jde o srážky padající z oblaků (někdy nepřesně označované jako padající z oblohy).

Intercepce jako záporná složka bilance

I u těchto srážek se ale uplatňuje intercepce, tedy zachytávání na předmětech. Zejména jde o intercepci na vegetaci. Čím hustší vegetační kryt, tím se intercepce srážek uplatní intenzivněji. O to méně srážkové vody propadne na povrch a je připraveno na pokračování hydrologického cyklu = infiltrace (vsakování) a další. V hustém lese proto hraje intercepce značnou roli. Na volném prostranství louky nebo pole se téměř neuplatní. Na holém poli vůbec, na louce dojde k záchytu srážek minimálně na travním porostu. V případě vysoké trávy s výskytem dalších lučních rostlin nemusí být tato zcela zanedbatelná.

Po zachycení srážek na porostech se tyto většinou k povrchu nedostanou, o tyto je tedy půda ochuzena. Některé srážky jsou sklepány k povrchu případným větrem, ten zesiluje zpravidla po výskytu srážek (zejména v případě trvalejšího deště). I po přeháňce či bouřce se většinou po určité době znovu rozfoukává vítr. Zároveň se zachycené srážky z vegetace odpařují, hlavně při vysoké teplotě vzduchu v letním období či při působení větru. Část vody tedy oklepe z vegetace vítr, zbytek se pak vypaří.

Jev infiltrace a faktory ho ovlivňující

Než dojde k infiltraci, tedy k vsáknutí spadlé vody prostřednictvím srážek do půdního profilu, odehrává se více procesů. Zejména v některých typech krajiny je do vsakování srážek dlouhá cesta a někdy k němu vůbec nedojde. Zejména v hustých lesních porostech infiltrace často odpadá právě vlivem intercepce, popsané výše. U horizontálních srážek dochází k infiltraci spíše výjimečně. U vertikálních častěji, ale závisí na mnoha faktorech aby k ní došlo. Zpravidla bude infiltrace vyšší a intercepce nižší nad oblastmi bez významného vegetačního pokryvu. Nad místy bez vegetace například s udusanou zemí (např. cesty) nebude infiltrace vůbec velká. Neuplatní se zde ani intercepce, ale další faktory snižující množství vsáknuté vody do půdy. Půjde zejména o odtok srážkové vody a následně o odpařování vody ze svrchní vrstvy půdy. Vsakování také závisí na konkrétním typu půdy.

Faktory s vlivem na infiltraci: vliv stavu meteorologických prvků i složení půdy

Ovlivňují ho ale také další meteorologické podmínky. Od druhu samotných srážek, přes teplotu vzduchu až po vítr. Při slabších srážkách bude infiltrace významnější, při nižší teplotě vzduchu se bude odpařovat méně vody a podobně. Bylo ovšem prokázáno, že dřívější teorie o významném odtoku a minimálním vsaku v případě nenasycené půdy za výskytu prudkých srážek jsou mylné. I při prudkých srážkách, byť je odtok významnější, dokáže půda vodu též pojmout. Jak moc dobře to opět závisí na terénu a zejména na typu půdy v jednotlivých vrstvách. Například písčité, tedy lehké půdy, pojmou hodně vody. Pokud v dané lokalitě převažují, nemá voda problém proniknout snadno až do oblasti podzemních vod.

Pokud budeme postupovat dále, tak se od padajících srážek přes vliv intercepce (zachycení srážek zejména na vegetaci, plus následná evaporace = vypařování) dostáváme ke spadu srážek na povrch. Tedy obecně na půdu – nepočítaje umělé povrchy, které jsou dnes velkým problémem pro hydrologickou situaci. Srážky se začnou vsakovat, dříve či později, intenzivně či méně intenzivně dle typu povrchu a složení půdního profilu. Nastává ale současně evaporace, tedy vypařování srážek zpět do ovzduší. To se poté děje i s vláhou, která se vsákla do svrchní části půdy. Vsakování zde již proběhlo, ale otázkou je jak intenzivně a jak hluboko.

Co vše ovlivňuje infiltraci, tedy vsakování?

• Intercepce (a její míra, zejména v závislosti na místě a vegetačním pokrytí)
• Intenzita srážek
• Míra odtoku závislá na více faktorech (podmínky pro intercepci, druh srážek, typ povrch aj.)
• Teplota vzduchu
• Rychlost větru
• S těmito spojená míra evaporace
• Typ povrchu

Intercepce

Intercepce ovlivňuje dopad srážkové vody na povrch, takže je prvotním faktorem s vlivem na možnost vody vsakovat se do půdy. Někde ovšem odpadá a to v holých oblastech zcela bez vegetačního pokryvu (zejména pole a cesty). V oblastech s bylinným patrem vegetace jako je trávník nebo luční byliny a rostliny je intercepce minimální. Vyšší je v řídce zalesněných oblastech, zejména v listnatých lesích či pozůstatcích lesů (borky) nebo v křovinách. Nejvyšší je v hustých lesích jehličnatého typu. Zde se uplatní do vysoké míry či zcela při každých slabých nebo mírných srážkách s kratším trváním nebo i při prudších srážkách s krátkým trváním. Zde je pro spadu vody na povrch potřeba trvalé a vydatné srážky.

Pod jehličnatým porostem najdeme často zcela vyschlou půdy a to do velké hloubky. Obecně v jehličnatých lesích během léta platí vysoká míra rizika vzniku požárů. Půda je zde vyschlá do velké hloubky a v případě zahoření se požár od ohniska šíří neviditelně pod povrchem. Tam hoří suché spadané větve a listy tvořící též tzv. hrabanku, kvalitní půdu.

Intenzita srážek s vlivem na odtok

To, jak intenzivně prší ovlivňuje odtok vody z území a tím i možnost vsáknutí této vody. Množství vody dostupné pro vsakování se tímto snižuje. Odtok se uplatňuje zejména při vyšším nasycení území a vydatných srážkách nebo při výskytu prudkých srážek spadlých za kratší čas. Velké množství vody při takových srážkách odteče. Avšak studie prokázaly, že i vsakování se v případě výskytu sucha při prudkém dešti odehrává v nikoli zanedbatelné míře.

Teplota vzduchu a vítr či relativní vlhkost vzduchu – vliv na výpar

Faktory ovlivňující výpar srážkové vody ochuzují půdu o další vodu, která by se jinak vsakovala dále do půdního profilu. Při vyšší teplotě vzduchu bude vyšší výpar. Sušší vzduch pojme logicky více vody, bude zde tedy více místa pro její vypařování.

Další faktory a příklad vlivu změny krajiny na hydrologickou bilanci

I typ povrchu má velký vliv na vsakování a též na odtok. Půd lehké vsáknout mnohem více vody než těžké. Mezi lehké půdy patří hlinité půdy a zejména pak písčité, které pojmou hodně vody. Těžké půdy jsou typicky jílovité, do nichž se voda vsakuje podstatně hůře. Zde se uplatní vyšší odtok. V případě umělých povrchů je situace nejhorší, neboť tam se setkáváme prakticky s nemožnou infiltrací. Dochází tak k rychlému odtoku vody. To je z hlediska hydrologické situace v nové době se zvyšujícím se množstvím umělých povrchů při rozrůstání se sídel či průmyslových oblastí velký problém.

Původní krajina příznivá pro vsakování se ruší

Pokud například máme pole a louky nebo klasické křoviny podél těchto polí, jde o přírodní krajinu. Zde si v hlinito-písčité půdě voda najde velmi dobře cestu do půdního profilu až k hladině podzemní vody. Intercepce je tu minimální. Uplatňuje se jen tam, kde se nachází nějaká vyšší vegetace. Pokud je krajině doplněna nějakými lesíky, je to určitě dobře. Bude tam vyšší intercepce, ale na druhou stranu vždy se nějaká voda dostane i v lese do půdy. Les nám tuto vodu následně dobře zadrží pro případ výskytu sucha. Odteče minimum vody, naprosté minimum pokud je terén původní a přírodní, bez zásahů.

Nová krajina se zavádí a vše je špatně

Nyní si představme, že místo polí a luk jsou vybudovány velké haly. Krajina je srovnána, zalita betonem s příjezdovými komunikacemi, kolem nich je odvodňovací systém vedoucí do rour se svodem do dešťové kanalizace. Na ploše stojí velké budovy, odkud je voda svedena okapy též do kanalizace. Les nebo lesík je vykácen, terén je srovnán a zastavěn rodinnými domy nebo nižšími obytnými domy. Opět je zde nový asfaltový a betonový povrch pro příjezd a příchod, dešťová voda je svedena obdobně. Pramenící potok v lese je zničen, neboť pramen vyschne či je případně stavebními pracemi zcela přerušen.

Při výskytu velké letní bouřky s přívalovým lijákem není poté divu, že dojde k zatopení hal, přilehlé oblasti silnic. dále k zatopení sklepů domů a k přehlcení nebo ucpání kanalizace. Intercepce a infiltrace srážek má velký vliv na hydrologickou bilanci a vznik sucha, velkého problému nové doby. Proč se ale dělá neustále to, co je popsáno v odstavcích výše? S těmito změnami se setkáme na četných místech naší země. Tyto změny mají totiž velký vliv na uvedené faktory hydrologické situace. Intercepce srážek tolik neovlivní hydrologickou situaci v hustém lese, jako zamezení infiltrace po vybudování městského či průmyslového prostředí.

Závěr: Infiltrace a intercepce srážek a jejich role v hydrologické bilanci

Intercepce a infiltrace srážek hrají velmi důležitou roli v hydrologické bilanci. Ovlivňují míru nasycení území i důležitý odtok. Tyto faktory se sledují nejen za účelem hodnocení sucha, ale i rizika velkého odtoku vody z území schopném způsobit povodeň, zejména bleskovou.