Infiltrace

Vsakovací nádrže umělé infiltrace v Káraném

Infiltrace je součást koloběhu vody, jedná se o vsakování vody do půdy a propustných hornin. Infiltrace je vedle kondenzací vodních par v půdě a kondenzací vodních par magmatu nejdůležitějším způsobem vzniku podzemní vody.[1] Infiltrace se dělí na přirozenou a umělou. Při přirozené infiltraci se vsakuje voda ze srážek, z povrchových vod[2] nebo z roztálého sněhu.[3] V případě vsakování z řek,[2] rybníků[4] či moří[zdroj?] se jedná o infiltraci břehovou. Za umělou infiltraci se pak považuje vsakování vyvolané umělým zaplavením povrchu země. Umělá infiltrace se využívá při získávání pitné vody[2], v České republice například v Káraném.

Infiltrovaná voda se započítává mezi ztráty na povodí.[zdroj?]

Skutečnou míru infiltrace za určitý čas udává intenzita infiltrace. Potenciální intenzita infiltrace je maximální možná intenzita infiltrace a závisí na vlastnostech půdy. Pokud intenzita vstupu vody na povrch převyšuje potenciální infiltraci, je intenzita infiltrace rovna potenciální, v opačném případě se veškerá vstupující voda infiltruje.[5][6]

Celkové množství infiltrované vody se označuje jako kumulativní infiltrace.[5]

Metody stanovení infiltrace

Průběh potenciální intenzity infiltrace v čase charakterizuje vsakovací křivka. Tvar této křivky byl navržen například Hortonem, Kosťakovem či Mezencevem. Parametry křivky se zjišťují experimentálně, používá se metoda dvou soustředných válců.

Model Green-Ampta

Model Green-Ampta je zjednodušeným fyzikálním popisem infiltrace. Půdní profil je rozdělen na dvě zóny, nasycenou (s úplnou nasyceností) a nenasycenou (s nasyceností odpovídající počátečnímu stavu půdy). Přechod mezi zónami, čelo zvlhčení, je rovnoběžný s povrchem a s pokračující infiltrací postupuje do větší hloubky. Neuvažuje se vliv hladiny podzemní vody či nepropustného podloží ani tlak vodního sloupce na povrchu. Výpočet potenciální infiltrace vychází z Darcyho zákona. Parametry modelu jsou nasycená hydraulická vodivost, vlhkostní tlaková výška (sací tlak) na čele zvlhčení, efektivní pórovitost a počáteční nasycenost půdy.

Teoretické stanovení infiltrace

Proces infiltrace popisují Richardsovy rovnice, které byly odvozeny z fyzikálních zákonů pro proudění vody v nenasyceném půdním prostředí (Darcy-Buckinghamův zákon a rovnice kontinuity). Kromě numerických řešení Richardsových rovnic existují zjednodušená analytická řešení. Jedním z nich je rovnice infiltrační křivky odvozená Philipem, jejímiž parametry jsou sorptivita půdy a konečná hodnota potenciální infiltrace.

Jiné metody stanovují celkovou velikost ztrát na povodí, infiltrace v nich je zahrnuta jen nepřímo.

Reference

  1. ↑ PITTER, Pavel. Hydrochemie. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2009. ISBN 978-80-7080-701-9. Kapitola Druhy vod, s. 375. 
  2. ↑ a b c AMBROŽOVÁ, Jana. Aplikovaná a technická hydrobiologie. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2007. ISBN 978-80-7080-521-3. Kapitola Vodárenská biologie, s. 94–95. 
  3. ↑ POKORNÁ, Dana; ZÁBRANSKÁ, Jana. Hydrologie a hydropedologie. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2008. ISBN 978-80-7080-707-1. Kapitola Podpovrchové vody, s. 209–210. 
  4. ↑ LECHEVALLIER, Mark W; AU, Kwok-Keung. Water Treatment and Pathogen Control: Process Efficiency in Achieving Safe Drinking Water [online]. Londýn: IWA Publishing, 2004 [cit. 2009-01-02]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ a b HRÁDEK, František; KUŘÍK, Petr. Hydrologie. Praha: Česká zemědělská univerzita, 2002. ISBN 80-213-0950-4. Kapitola Infiltrace, s. 81–85. 
  6. ↑ DINGMAN, S. Lawrence. Physical hydrology. New Jersey: Prentice Hall, 2002. Dostupné online. ISBN 0-13-099695-5. Kapitola Infiltration: Measurement and qualitative description, s. 243. 

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Vsakovací nádrže umělé infiltrace v ÚV Káraný.jpg
Autor: Che
(Please credit as "Petr Novák, Wikipedia" in case you use this outside WMF projects.), Licence: CC BY-SA 3.0

Pohled na vsakovací nádrž umělé infiltrace v úpravně vod v Káraném. Tmavá barva na dně nádrže jsou nečistoty. Pod nečistotami se nachází písek. Každý rok dochází k mechanickému odstraňování těchto usazených nečistot.

Umělá infiltrace funguje na principu filtrování vody, z řeky Jizery pískovým podložím na sever od Káraného. Voda je načerpána a dále přefiltrována na pískových rychlofiltrech. Poté je dopravena do vsakovacích nádrží. Zde postupně zasakuje a čistí se. V okolí vsakovacích nádrží se nachází studny umělé infiltrace, ze kterých se přefiltrovaná voda vyčerpává pod tlakem a potrubím dopravuje k dalšímu ošetření chlórem.

Princip umělé infiltrace byl v Káraném zaveden v roce 1968 a jeho kapacita je 700-900 l/s. Zdržení je asi 40 dní. Mocnost zdejších štěrkopísků je 8-12 m. Podobných vsakovacích nádrží se v Káraném nachází 15.

Zdroje:

  • Křivánek, Oldřich a Kněžek, Miroslav. 2001. Zdroje pitné vody v Káraném. Principy získávání vody v oblasti káranské vodárny. Pražské vodovody a kanalizace a.s.