Vodní toky nejsou jen proudící voda – jejich nedílnou součástí je i materiál, který řeka unáší. Tento materiál, označovaný jako sediment, zahrnuje drobné i hrubé částice – od jílu, prachu a písku přes štěrk až po větší úlomky hornin, jako jsou kameny a balvany. V podhorských oblastech řeky často transportují právě tyto hrubší sedimenty, které se v místech s nižší energií proudu ukládají a vytvářejí tzv. lavice – nápadné nánosy v korytě. Lavice lze vnímat jako přirozený záznam historie toku: vypovídají o tom, odkud sedimenty pocházejí, jakou silou byly unášeny a jak se tok v čase mění. Sledováním velikosti a rozložení sedimentů i jejich změn v čase – včetně tvaru a rozsahu štěrkových lavic – můžeme lépe pochopit, jak řeka eroduje břehy, kde ukládá materiál a jak se její koryto vyvíjí. Tyto poznatky nám pomáhají například odhadnout sílu minulých povodní nebo navrhovat opatření, která chrání obce, silnice a přírodu v okolí řeky.
Tradiční přístupy ke studiu sedimentů v říčních korytech využívají zejména manuální metody – například měření jednotlivých klastů (tak označujeme částice sedimentu – oblázky, kameny apod.) přímo v terénu nebo odběr vzorků pro analýzu zrnitosti pomocí sítování v laboratoři. Tyto postupy sice poskytují detailní informace, jsou však časově náročné a zachycují pouze malou část celkového obrazu – například jen určitou oblast lavice nebo omezený počet částic. I když tyto metody mají v dnešní době pořád uplatnění, rozvoj technologií nabízí další metody, například 3D laserové skenování, které umožňuje rychle a přesně zmapovat celé lavice – včetně velikosti a rozložení sedimentů, výšky, tvaru i objemu – a sledovat, jak se tyto vlastnosti mění v čase. Tato data pomáhají odhalit, jak a proč se řeka mění – kde se tvoří nové lavice, kde může docházet k erozi břehů nebo jak řeka reaguje na povodně či zásahy člověka.
Pro náš výzkum jsme si vybrali říčku Senici, která pramení v pohoří Javorníky. Díky svému tvaru povodí a geologickému podloží je Senice velmi živá a proměnlivá – unáší velké množství hrubých sedimentů, jako jsou štěrky a kameny, a při intenzivních deštích v ní často dochází k prudkým vzestupům hladiny vody. Ačkoliv byla v některých místech upravena, její koryto si dosud v mnoha úsecích zachovalo přirozený charakter. Díky tomu zde stále probíhají přirozené říční procesy – například přesuny štěrkových lavic a změny v jejich tvaru i složení. Pomocí moderních metod 3D skenování jsme detailně zaznamenali tvar a strukturu štěrkových lavic v jednom z vybraných úseků řeky Senice. Tato prostorová data jsme následně zpracovali a ve spolupráci se zahraničními kolegy byl vyvinut specializovaný postup, který umožňuje automaticky vyhodnotit skeny a získat z nich cenné informace o vlastnostech lavic. Zaměřujeme se na velikost a prostorové rozložení jednotlivých klastů tvořících lavice, orientaci klastů – tedy směr, jakým jsou kameny v lavici uspořádány – a také na povrchovou drsnost, která ovlivňuje, jak voda proudí přes lavici. Abychom mohli ověřit správnost výsledků, bylo nutné tato data porovnat s ručním měřením klastů přímo v terénu. Do budoucna plánujeme skenování opakovat pravidelně, především po větších povodňových událostech. Díky tomu budeme schopni sledovat, jak se mění velikost a tvar lavic i vlastnosti sedimentů v čase. To nám umožní lépe pochopit vývoj říčního koryta, posoudit, jak efektivně řeka transportuje sedimenty, a zaznamenat případné změny ve složení lavic – například postupné Takové zjemňování může mít řadu příčin, mimo jiné může jít o signál, že vodní tok má v daném úseku nedostatek sedimentů (například vlivem přítomnosti překážky v korytě, která narušuje přirozený transport sedimentů) a hrozí riziko zahlubování koryta, což může mít negativní dopady na okolní krajinu i vodní ekosystémy. V současné době se nacházíme v počáteční fázi tohoto výzkumu. Právě probíhá zpracování dat z druhého terénního 3D skenování, které zachytává změny po povodni na podzim roku 2024.
Na výzkumu spolupracují odborníci z Ústavu výzkumu globální změny Akademie věd ČR ve spolupráci s partnery z University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski” v Sofii (Bulharsko), University of Rennes (Francie) a Geografického ústavu “Jovan Cvijić” of the Serbian Academy of Sciences and Arts. Projekt je finančně podpořen Akademií věd České republiky prostřednictvím programu Strategie AV21 Dynamická planeta Země a Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy v rámci programu mnohostranné vědeckotechnické spolupráce v Podunajském regionu (8X23015).
Obr. 1. Zpracování dat z 3D laserového skenování štěrkových lavic: Z mračna bodů jsou pomocí specializovaného softwaru identifikovány jednotlivé klasty, které jsou následně geometricky popsány elipsoidy znázorňujícími velikost a orientaci klastů. Tento postup umožňuje efektivně analyzovat stav současného povrchu lavice ve vysokém rozlišení a jeho změnu po průběhu povodňové situace.
Obr. 2. Laserové skenování štěrkových lavic v korytě vodního toku Senice
Autoři: Ján Babej, Jiří Jakubínský – Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i.
