Využití modelu deficitu půdní vody pro kvantifikaci dotace podzemní vody v čase a pochopení procesů dotace

• Thesis title in Czech: Využití modelu deficitu půdní vody pro kvantifikaci dotace podzemní vody v čase a pochopení procesů dotace
• Thesis title in English: Using a soil water deficit model for quantifying groundwater recharge and understanding groundwater recharge processes
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Hydrogeology, Engineering Geology and Applied Geophysics (31-450)
• Supervisor: doc. RNDr. Jiří Bruthans, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 03.10.2023
• Date of assignment: 03.10.2023

Preliminary scope of work

V rámci diplomové práce se mi podařilo sestavit jednoduchý hydrologický model, nazvaný model deficitu půdní vody. Model simuluje dotaci a průběh hladiny podzemní vody na základě měřených měsíčních úhrnů srážek a teplot. I přes jednoduchost tento model překvapivě věrně vystihuje skutečný průběh hladiny podzemní vody v nižších a středních polohách ČR. Model obsahuje pouze 3 ladicí parametry, což jej zvýhodňuje oproti běžným hydrologickým modelům s mnoha parametry, u kterých lze často dosáhnout shody měřených a simulovaných dat pouze laděním. Shoda u jednoduchého modelu s minimem parametrů oproti tomu ukazuje, že byl skutečně vystižen fyzikální princip transformace srážkového signálu na dotaci podzemní vody.
Cílem disertační práce bude využít model deficitu půdní vody ve dvou směrech:
1) Kalibrovat srovnáním skutečné a simulované hladiny podzemní vody storativitu, výtokový koeficient a erozní bázi zvodně. To umožní převést záznam hladiny podzemní vody v daném vrtu na stav statických a dynamických zdrojů podzemní vody v dané zvodni, tedy na podstatně cennější data.
2) Kvantifikovat rozložení dotace podzemní vody v čase ve vybraných oblastech ČR. Srovnání různých oblastí následně umožní zjistit závislost dotace na nadmořské výšce (a tedy změně klimatických charakteristik, jako jsou srážky a teplota) a na litologii (přípovrchové zvodně tvrdých hornin, rozpukané křídové sedimenty, intergranulární porozita štěrkopísků).
Pro modelování bude vybráno cca 6 oblastí v různých prostředích z hlediska litologie (kvartérní náplavy, pánevní sedimenty, prostředí hardrock), a kde to bude možné, také nadmořské výšky (nížiny, střední polohy, horské oblasti). Pro vybrané oblasti bude sestaven model deficitu půdní vody ze záznamů srážek a teplot v měsíčním kroku cca od roku 1965. K ověření výsledků modelu využiji kromě záznamů hladin (dostupné obvykle 1965–2022) také základní odtoky separované z vodních toků sledovaných ČHMÚ.
Pochopení principů, které řídí dotaci podzemní vody, je klíčové pro předpověď vývoje zásob podzemní vody během klimatické změny, přinášející nárůst teplot. Aplikace zjištěných principů výrazně přesahuje hranice zkoumaných území i celé ČR.