(BESKYDY) A PASTVINY (ORLICKÉ HORY)

Transkript

1 94 PØEDBÌŽNÉ VÝSLEDKY SEDIMENTOLOGICKÉHO STUDIA PØEHRADNÍCH SEDIMENTÙ NÁDRŽÍ HORNÍ BEÈVA (BESKYDY) A PASTVINY (ORLICKÉ HORY) Preliminary results of a sedimentological investigation of the Horní Beèva and Pastviny water reservoir sediments (Beskydy and Orlické hory Mts.) Miroslav Bubík, Michal Bíl Èeský geologický ústav, Leitnerova 22, Brno, (14-14 Žamberk, 25-2 Rožnov pod Radhoštìm) Key words: Moravia, reservoir sediments, holocene, limnology, sedimentology Abstract: Bottom sediments of Horní Beèva and Pastviny reservoirs were studied during reservoir draining in year Three sedimentary facies were defined: 1. delta (mostly sand with intercalation of gravel and phytodetritus), 2. streamline affected sediments (alternation of silty muds, sands, silts and phytodetritus intercalations),. calm sediments (muds deposited from suspension). Special features of sedimentation in dam basins are discussed. As a useful stratigraphical tool the finds of artefacts were used for dating some sequences. The sedimentation rates for the muds deposited from suspension are estimated 1,9 to 14,4 mm/y for Horní Beèva and 8 to 9 mm/y for Pastviny reservoir. The sedimentation rates in other facies are difficult to estimate. The total sediment accumulation of flooding in 1997 and subsequent two years recognised in Horní Beèva reservoir through different facies can serve as sure approximation: to 7 cm in the calm areas, 40 cm in the streamline and 90 cm in the delta. 25 to 81 cm of streamline sediments represent the same time interval in the Pastviny reservoir. Úvod Sedimentace v umìlých vodních nádržích se stává pøedmìtem zájmu vodohospodáøù, geografù i environmentálních geologù v souvislosti s nežádoucím zaplòováním nádrží sedimenty, jejich toxicitou a odstraòováním. Výrazným impulsem v tomto smìru byla "stoletá voda" v èervenci Do mnoha nádrží byly naplaveny rekordnì velké objemy sedimentù. Vypuštìním nìkterých nádrží za úèelem odtìžení sedimentù se naskytla jedineèná a neopakovatelná pøíležitost prostudovat a dokumentovat tyto sedimenty. Bìhem jarních a letních mìsícù 2000 byla nìkolikrát navštívena nádrž Horní Beèva v údolí Rožnovské Beèvy a byla poøízena zevrubná fotodokumentace a sedimentologické popisy vybraných profilù. Na podzim probìhly zemní práce a v øíjnu 2000 bylo prakticky hotovo odtìžení sedimentù a úprava profilù koryt na dnì nádrže, takže v listopadu už byla nádrž napouštìna. V témž roce byla vypuštìna mnohem vìtší nádrž Pastviny v údolí Divoké Orlice u Klášterce nad Orlicí za úèelem odtìžení rozsáhlé deltové akumulace v horní èásti nádrže. Dokumentace byla provedena v druhé polovinì prosince, kdy odtìžování sedimentù v horní èásti nádrže bylo prakticky hotovo. Oproti pøírodním jezerùm mají údolní nádrže urèité zvláštnosti a odlišnosti. Zatímco v pøírodních jezerech je hlavní silou øídící pohyb vod vítr (Nichols, 1998), v údolních nádržích je velmi dùležité proudìní pøi dnì zpùsobené odtokem z nádrže. Proudìní se koncentruje do proudnice, která vìtšinou kopíruje pùvodní prùbìh toku øeky (viz níže). V pøírodních jezerech se prakticky neuplatòují tidální procesy (Nichols, l. c.). V údolních nádržích s energetickým využitím nebo neplynulým odbìrem vody dochází ke kolísání hladiny analogickému tidálnímu kolísání, ovšem jako efekt lidské èinnosti. Charakteristickým znakem bìžných eutrofních pøírodních jezer je anoxie pøi dnì. V údolních nádržích je však vlivem zmínìného proudìní pøi dnì anoxie nebo dysaerobie patrnì omezena na vrstvu pod povrchem dna. Stejnì jako v pøírodních jezerech je patrnì tøeba pøedpokládat hustotní stratifikaci vody v údolních nádržích pøinejmenším v nìkterých obdobích roku. O sedimentologii výplní našich údolních nádrží u nás prakticky chybí literatura. Lze zmínit døívìjší krátkou zprávu s popisem neúplného profilu dnovými sedimenty Brnìnské pøehrady vèetnì výsledkù studia jejich mikrobentosu (Bubík, 1995). Na základì pozorování v uvedených nádržích znaènì odlišných svými parametry lze sedimenty údolních nádrží zhruba rozdìlit na: 1. sedimenty delty (pøekotnì uložené písèité štìrky a písky u vtoku do nádrže) 2. sedimenty proudnice (støídání diagonálnì zvrstvených pískù, laminovaných siltù, fytodetritu a prachovitých bahen). sedimenty uložené ze suspenze (bahna/sapropely pánevního dna s ojedinìlými polohami jemného fytodetritu). Pro stratigrafii sedimentù, jejichž èasový záznam èiní jen poslední desítky let, vìtšinou nelze využít paleontologické metody používané v kvartérní geologii. Vedle

2 95 Š2 P1 P2 Š1 P1 P2 P P4 Š m Obr. 1 - Situace profilù (P1-P) a šachtice (Š1) dokumentovaných na dnì nádrže Horní Beèva bìhem r Plnì vyznaèena koryta Rožnovské Beèvy a jejího pøítoku zaøízlá do sedimentù, èerchovanì pùvodní koryta pøevzatá ze starých topografických podkladù. Vyznaèeny jsou kamenné splavy odkryté erozí sedimentù. Fig. 1 - Situation of the sections (P1 - P) and test pit (Š1) documented in drained Horní Beèva reservoir during yaer Newly eroded corridors of Rožnovská Beèva river and her tributary erroded in bottom sediments marked by full line, old river-beds from historical maps by dash line. Marked also old stone sluices cleaned by erosion m Obr. 2 - Situace profilù (P1, P1) a šachtice (Š-1, Š-2) dokumentovaných na dnì vypuštìné nádrže Pastviny v prosinci Poblíž Š1 teèkovanì vyznaèeny základy zaniklých domù na dnì nádrže. Fig. 2 - Situation of the sections (P1, P1) and test pits (Š-1, Š-2) documented in drained Pastviny reservoir in December Basements of abandoned houses near Š1 marked by spotted outline. datování pomocí vùdèích korelaèních horizontù stanovených chemicky a radiologicky ("Èernobylský event", první výskyt DDT) lze využít velmi levné a èasto i pøesné datování pomocí artefaktù obsažených v sedimentech (obaly výrobkù s vyznaèenými daty výroby). Níže jsou charakterizovány blíže jednotlivé nádrže a jejich sedimenty dle definované klasifikace. Horní Beèva Podle Vlèka a kol. (1984) má nádrž zemní sypanou hráz o výšce 17,9 m, napuštìna byla v r. 1944, vodní plocha mìøí 15 ha, maximální hloubka 17,9 m, úèel: pro prùmysl a ochrana pøed povodnìmi. Pánev nádrže je relativnì plochá s mírnými svahy na V a strmìjšími na JZ. Za normálního provozu dochází k odtoku vody støední výpustí pøibližnì 4 m nad úrovní okolního dna. Bìhem pøívalových vod bývá voda vypouštìna spodní výpustí pod úrovní okolního dna (prùmìrnì ètyøikrát roènì). Po vypuštìní byly místy na povrchu dna pozorovány poèetné misky mlžù (Anodonta, Pisidium), takže je potøeba brát v úvahu bioturbaci bahen. Po vypuštìní nádrže se Rožnovská Beèva se svým pøítokem zaøízly do pøehradních sedimentù a vìtšinou se dostaly do pùvodních koryt se starými kamennými splavy a bøehovými regulacemi. Tok Rožnovské Beèvy vyklidil pøehradní sedimenty až do úrovnì øíèních štìrkù pùvodního koryta. Bìhem dokumentace v èervenci 2000 byly na profilech P1, P2 a z šachtice Š1 odebrány prùbìžné sloupce sedimentù pro pozdìjší laboratorní zpracování. Jedná se o hranoly o profilu zhruba 1x1 cm vyøízlé ze stìny záøezu èi šachtice a vyzvednuté jako monolit (resp. nìkolik monolitù podle mocnosti profilu). Sedimenty delty. Delta menšího rozsahu se vytvoøila u vtoku Rožnovské Beèvy do nádrže. Kompletní profil jejími uloženinami v okrajové èásti byl studován na profilech P a P4 (obr. 1 a ). Deltovou akumulaci zde tvoøí pøevážnì písky s podøízenými vložkami prachovitých pískù, bahen a fytodetritu o celkové mocnosti 158 cm. Podloží tvoøí rezavì šedé jíly a hlinitokamenité sedimenty s pøímìsí valounù (patrnì deluvio-fluviální sedimenty). V záøezu asi 15 m od profilu P proti proudu byl v poloze prachovitého písku asi 90 cm pod povrchem nalezen artefakt è. 1 (obal gulášové polévky "Vitana" s vyznaèeným datem minimální trvanlivosti ). Ten datuje celou nadložní akumulaci do doby "stoleté vody" 1997 a následujících let Relativnì znaèné mocnosti pískù dvou následujících let byly patrnì zpùsobeny rozplavováním tìlesa delty výše proti proudu. Sedimenty proudnice. V levobøežním záøezu Rožnovské Beèvy na dnì nádrže asi 80 m pod jejím vtokem

3 96 +RUQt%HþYD â Obr. - Studované profily pøehradními sedimenty v záøezech a šachtici na dnì nádrže Horní Beèva. Legenda: 1 - bahno, 2 - silt, - písek, 4 - fytodetrit (vìtve, listí a jehlice stromù), 5 - písèitý štìrk, 6 - žlutohnìdé hlinitokamenité sedimenty (deluvio-fluviální), 7 - rezavì zbarvené jíly (deluvio-fluviální), 8 - písèitojílovitá zemina (technická tìsnicí vrstva), 9 - koøenový horizont, 10 - rozptýlený fytodetrit (pøevážnì listí a vìtvièky), 11 - nálezy artefaktù. Fig. - Studied sections in river cuts and test pit through bottom sediments of Horní Beèva reservoir. Explanations: 1 - mud, 2 - silt, - sand, 4 - phytodetritus (tree branches, leaves and needles), 5 - sandy gravels, 6 - yellowish brown loam (deluvio-fluvial), 7 - rusty colored clays (deluvio-fluvial), 8 - sandy clays (technical clay seal bed), 9 - root horizon, 10 - phytodetritus dispersed in sediment, 11 - artefact finds. bylo dokumentováno souvrství tvoøené støídáním šedých bahen, poloh fytodetritu a siltù (profil P, obr. ). Podložím jsou zde fluviální štìrky s koøenovým horizontem na povrchu. V nižší èásti profilu se vkládá 20 cm poloha písèitých štìrkù, které reprezentují fluviální sedimentaci progradující do nádrže patrnì bìhem døívìjšího vypuštìní nádrže. V polohách fytodetritu ve støední èásti souvrství byly nalezeny èetnìjší artefakty: plastový obal Banánová tyèinka", staniolový obal Oplatky v èokoládì", plechovka bez potisku, tuba zubní pasty Po¾ana Špeciál". Bohužel postrádaly oznaèení data výroby, takže se dají pøedbìžnì zaøadit do období 70. až 80. let. Horních 40 cm profilu tvoøí silty s vložkou písku a fytodetritu a patrnì pøedstavují sedimenty "stoleté vody" 1997 a následujících dvou let. Sedimenty uložené ze suspenze. Sedimenty klidných èástí dna nádrže byly studovány v záøezu P pravostranného pøítoku Beèvy a v kopané šachtici Š1 (obr. 1). V obou pøípadech je podložím modrozelenošedá písèitojílovitá zemina s koøenovým horizontem na povrchu, která patrnì pøedstavuje tìsnící vrstvu navezenou pøi budování nádrže. Profil šachtice je tvoøen prakticky celý tmavì šedými bahny s dvìmi tenkými laminami fytodetritu (listí, jehlièí). Pouze horních 7 centimetrù se odlišuje a jsou to paralelnì laminované hnìdošedé silty, které lze korelovat s povodòovými sedimenty v ostatních profilech. Celková mocnost zde èiní 82 cm (z toho bahna 7,5 cm). Profil P1 pøedstavuje pøechod mezi sedimentací v proudnici a ze suspenze, protože jeho sedimenty ovlivòoval pøítok Beèvy. Pøevažují tmavošedá bahna s ètyømi vložkami siltù, pískù a fytodetritu. Ve stropì je vyvinuta opìt poloha laminovaného siltu ( cm) - "povodòová vrstva". V poloze tmavì hnìdošedého bahna 4 až 7 cm pod povrchem se lokálnì zachovalo støídání svìtlých a tmavých lamin upomínajících na varvy. Mocnost tøí zachovalých párù byla 6, 10 a 4 mm. Celková zjištìná mocnost sedimentù profilu byla 82 cm (z toho bahna 71 cm). Pastviny Podle Vlèka a kol. (1984) má nádrž tížní zdìnou hráz vysokou 4 m, napuštìna byla v r. 198, vodní plocha mìøí 110 ha, max. hloubka 29,75 m, úèel: hydroenergetika (špièková vodní elektrárna) a ochrana pøed povodnìmi. Za bìžného provozu se odtok vody z nádrže vede dolní výpustí. Dno nádrže lze charakterizovat jako hluboce zaøízlé øíèní údolí místy lemované skalami. Po vypuštìní byly

4 97 DVWYLQ\ â â Obr. 4 - Studované profily pøehradními sedimenty v záøezech a šachticích na dnì nádrže Pastviny. Legenda: 1 - bahno, 2 - silt, - písek, 4 - fytodetrit (vìtve, listí a jehlice stromù), 5 - písèitý štìrk, 6 - kamenitohlinitá zemina (deluvium, navážka), 7 - rozptýlený fytodetrit (pøevážnì listí a vìtvièky), 8 - koøenový horizont, 9 - nález artefaktu. Fig. 4 - Studied sections in river cuts and test pits through bottom sediments of Pastviny reservoir. Explanations: 1 - mud, 2 - silt, - sand, 4 - phytodetritus (tree branches, leaves and needles), 5 - sandy gravels, 6 - loam with stones (deluvium, anthropogene), 7 - phytodetritus dispersed in sediment, 8 - root horizon, 9 - artefact find (beer tin, 1992). na svazích patrné èetné drobné abrazní terasy a stupnì ve znaèném výškovém rozsahu vytvoøené zøejmì pøi kolísání hladiny bìhem odbìru vody elektrárnou. Pùvodní øíèní niva je na dnì zøetelnì patrná. Po vypuštìní se tok Divoké Orlice patrnì na vìtšinì své trasy vrátil do starého øeèištì a vyklidil pøehradní sedimenty místy až na povrch øíèních štìrkù. Pùvodní koryto je v nìkterých úsecích vyznaèeno paøezy nìkdejších bøehových porostù. Bìhem návštìvy dna nádrže byl odebrán z šachtice Š1 úplný sloupec sedimentù (hranol 1x1 cm) reprezentující sedimentaci ze suspenze pro pozdìjší analýzy. Sedimenty delty. Dùsledkem "stoleté vody" 1997 bylo vytvoøení rozsáhlé deltové akumulace v horní èásti nádrže na pøibližnì 600 m dlouhém úseku (dobøe patrné na leteckých snímcích). Bìhem návštìvy lokality v prosinci 2000 však již byly sedimenty odtìženy, takže sedimentologický záznam je ztracen. Sedimenty ovlivnìné proudnicí. Ve støední èásti nádrže poblíž mostu pøes údolí byly studovány dva profily (P1 a 2) v záøezech koryta Orlice (obr. 4). Oba svìdèí o rychlé a laterálnì znaènì promìnlivé depozici se zhruba vyrovnaným nebo nižším pomìrem hrubších sedimentù (písky, fytodetrit) k bahnùm. Fytodetrit byl místy i znaènì hrubý (vìtve, šišky smrkù i celé naplavené kmeny). Bahna jsou šedohnìdá s èetnými laminami fytodetritu (pøevážnì listy stromù) a polohami s jeho rozptýlenou pøímìsí. Ve vyšší èásti bahen byl pozorován nevýrazný koøenový horizont indikující vypuštìní nádrže a zatravnìní dna. Hojný fytodetrit je obsažen i v laminovaných píscích a siltech. V nižší èásti profilu P2 se vkládá poloha písèitých štìrkù - pravdìpodobnì normální fluviální sedimentace bìhem døívìjšího vypuštìní nádrže (neovìøeno). Tìsnì nad hrubší polohou ve støední èásti profilu (viz obr. 4) byl nalezen artefakt: hliníková plechovka od piva "Dortmunder DAB" s datem doporuèené spotøeby a stopami dlouhého transportu (rýhy trhliny). Tento artefakt datuje

5 horních 90 cm sedimentù do 90. let a to zøejmì pozdnìjších, vzhledem ke stopám jeho delšího transportu. 20,5 cm mocná poloha diagonálnì a èeøinovì zvrstvených pískù, prachù a fytodetritu v svrchní èásti profilu je nejspíše produktem "stoleté vody" 1997 a 5 cm bahna v nadloží pak reprezentuje sedimentaci následujících dvou let. Profil P1 vykazuje vìtší mocnosti jednotlivých poloh a patrnì obsahuje hiáty, které pùsobí nejistotu pøi korelaci. Sedimenty uložené ze suspenze. Na plochých místech dna mimo proudnici sedimentovala homogenní šedohnìdá prachovitá bahna, studovaná v šachticích Š1 a Š2 vzdálených od sebe asi 1,8 km podél osy nádrže (obr. 2 a 4). Podloží sedimentù v Š1 tvoøily nivní (povodòové) hlinité písky, v Š2 kamenitohlinitá zemina (navážka, deluvium). Celková mocnost v Š1 èinila 50 cm (z toho 48 cm bahno), v Š2-57,5 cm (z toho 54 cm bahno). Ve vyšší èásti profilu obou šachtic byla pozorována klastická vložka siltu resp. fytodetritu. Za pøedpokladu plynulé sedimentace bez hiátù lze jejich stáøí odhadovat v obou pøípadech na zhruba -20 let, což by odpovídalo nìjaké sedimentaèní události kolem roku Pak je ovšem tìžko vysvìtlitelná absence obdobné vložky odpovídající "stoleté vodì" V bahnech v Š1 a na povrchu poblíž byly nalezeny misky škeblí (Anodonta), takže je nutno uvažovat bioturbaci. Závìr Horní Beèva a Pastviny jsou nádrže velmi rozdílných parametrù z hlediska objemu zadržované vody, tvaru sedimentaèní pánve a využití. Sedimenty obou nádrží však mají podobné rysy a lze je rozdìlit na sedimenty delty, sedimenty proudnice a sedimenty ze suspenze. Je zøejmé, že hlavní silou ovlivòující sedimentaci je proudìní pøi dnì 98 bìhem odtoku spodní výpustí hráze. Z praktického hlediska jsou zajímavé informace o rychlosti sedimentace, které vyplývají z uvedených pozorování. Rychlost sedimentace se znaènì liší v jednotlivých faciích. V nádrži Horní Beèva lze rychlost sedimentace ze suspenze (bahna) odhadovat na 1,9 až 14,4 mm/rok. Rychlost sedimentace v proudnici a v deltì je mnohonásobnì vyšší, její stanovení vzhledem k erozím, znaèné laterální promìnlivosti a obtížím s datováním je ale prakticky nemožné. Urèitým vodítkem však mùže být povodòový horizont 1997 sledovaný ve všech faciích nádrže a mocnost sedimentù nad ním, tedy pøírùstek za období V okrajové èásti delty byla pozorována akumulace za tyto roky asi 90 cm. V jiných èástech delty byla jistì ještì mnohem mocnìjší. Stejnému období odpovídá akumulace 40 cm v proudnici a až 7 cm v místech s klidnou sedimentací. V nádrži Pastviny v místech s klidnou sedimentací ze suspenze lze rychlost sedimentace prachovitých bahen odhadovat na 8 až 9 mm/rok. Sedimentace v proudnici podle datování svrchní èásti sedimentù nálezem artefaktu pøesahuje 10 mm/rok (ale bude spíše až dvojnásobná). U sedimentace prachovitých bahen nad povodòovou vrstvou 1997 rychlost odpovídá 25 až 85 mm/rok. Pro stratigrafii sedimentù obou nádrží byly úspìšnì využity nálezy artefaktù. Z obou nádrží byly odebrány souvislé sloupce bahen reprezentující kompletní sedimentární záznam klidné sedimentace ze suspenze za 60 let u nádrže Pastviny a 51 let u Horní Beèvy. Tento materiál umožòuje aplikaci radiologických a geochemických metod pro identifikaci vùdèích horizontù ("Èernobyl", "nástup DDT") a mikropaleontologie a palynologie pro získání informací o zmìnách prostøedí. Podìkování: Autoøi dìkují Dr. J. Žaloudíkovi za zapùjèení leteckých snímkù pøehrady Pastviny a další cenné informace, hráznému nádrže Horní Beèva p. Bradovi za informace o provozu nádrže a úpravách dna. Dále patøí dík T. Peckovi za pomoc pøi dokumentaci šachtic a profilù v nádrži H. Beèva. Terénní práce financoval Èeský geologický ústav v rámci výzkumného úkolu "Organická geochemie v životním prostøedí". Literatura: Bubík, M. (1995): Krytenky (Testacea: Rhizopoda) z recentních sedimentù Brnìnské pøehrady. - Zprávy geol. Výzk. v Roce 1994, Praha. Nichols, G. (1998): Sedimentology and stratigraphy. - Blackvell Science, 55 pp., London. Vlèek a kol. (1984): Zemìpisný lexikon ÈSR. Vodní toky a nádrže. - Academia, 16 str., Praha.