Cílem této práce je zhodnotit a charakterizovat vlivy změn klimatu na systémy břehové filtrace v povodí Labe, které jsou schopné poskytovat efektivní přírodní čistění vody. Předpokládaný vývoj hydrologického cyklu představuje přední současný zájem a přímo ovlivňuje zásobování vodou, existuje avšak puze omezené množství informací zaměřených na náchylnost břehové filtrace. Dostupný výzkum kladne důraz na vyrovnávací kapacitu systému, která jej činí méně náchylným k proměnlivým klimatickým podmínkám v porovnání s pouhým odběrem povrchové vody. Za účelem zjištění schopnosti tlumení kontaminujících složek za různých teplotních podmínek a simulovaných jevů byl vyvinut koncepční laboratorní model simulující břehovou filtraci. Různými analytickými metodami byly stanoveny vlastnosti systému a hodnoceny jednotlivé atributy vody. Nejintenzivnější dopady byly pozorovány při simulovaných jevech představujících klimatické extrémy, kdy se prokázala značná citlivost systému na průlom kontaminujících složek, zejména železa a manganu. Vhodná správa a provoz systémů břehové filtrace jsou proto nezbytné v zájmu řešení současných výkyvů klimatu a jeho trvalého vývoje.
Anotace v angličtině
The aim of this thesis is to assess and characterize the impacts of climate change on riverbank filtration systems in the Elbe River basin, which are capable of providing effective natural water purification capacity. Projected development of the hydrological cycle represents a major concern directly influencing the water supply; however, only limited amount of information focused on the vulnerability of riverbank filtration exists. Available research highlights the buffer capacity of the system, rendering it less susceptible to fluctuating climate conditions compared to mere surface water abstraction. In order to investigate the contaminant attenuation capabilities under varying temperature conditions and related scenarios, conceptual laboratory-scale bank filtration model was developed. With the use of multiple analytical methods, properties of the system were determined and attributes of the water evaluated. Most intense impacts were observed during simulated scenarios representing climate extremes, where the system was moderately susceptible to contaminant breakthrough, particularly to iron and manganese. Proper management and operation of riverbank filtration systems prove mandatory in order to tackle current climate fluctuations and its perpetual development.
Klíčová slova
Břehová filtrace, Změny klimatu, Povodí Labe, Náchylnost, Sloupcový test
Klíčová slova v angličtině
Riverbank filtration, Climate change, The Elbe River basin, Vulnerability, Column test
Rozsah průvodní práce
92 s. (124 901 znaků)
Jazyk
AN
Anotace
Cílem této práce je zhodnotit a charakterizovat vlivy změn klimatu na systémy břehové filtrace v povodí Labe, které jsou schopné poskytovat efektivní přírodní čistění vody. Předpokládaný vývoj hydrologického cyklu představuje přední současný zájem a přímo ovlivňuje zásobování vodou, existuje avšak puze omezené množství informací zaměřených na náchylnost břehové filtrace. Dostupný výzkum kladne důraz na vyrovnávací kapacitu systému, která jej činí méně náchylným k proměnlivým klimatickým podmínkám v porovnání s pouhým odběrem povrchové vody. Za účelem zjištění schopnosti tlumení kontaminujících složek za různých teplotních podmínek a simulovaných jevů byl vyvinut koncepční laboratorní model simulující břehovou filtraci. Různými analytickými metodami byly stanoveny vlastnosti systému a hodnoceny jednotlivé atributy vody. Nejintenzivnější dopady byly pozorovány při simulovaných jevech představujících klimatické extrémy, kdy se prokázala značná citlivost systému na průlom kontaminujících složek, zejména železa a manganu. Vhodná správa a provoz systémů břehové filtrace jsou proto nezbytné v zájmu řešení současných výkyvů klimatu a jeho trvalého vývoje.
Anotace v angličtině
The aim of this thesis is to assess and characterize the impacts of climate change on riverbank filtration systems in the Elbe River basin, which are capable of providing effective natural water purification capacity. Projected development of the hydrological cycle represents a major concern directly influencing the water supply; however, only limited amount of information focused on the vulnerability of riverbank filtration exists. Available research highlights the buffer capacity of the system, rendering it less susceptible to fluctuating climate conditions compared to mere surface water abstraction. In order to investigate the contaminant attenuation capabilities under varying temperature conditions and related scenarios, conceptual laboratory-scale bank filtration model was developed. With the use of multiple analytical methods, properties of the system were determined and attributes of the water evaluated. Most intense impacts were observed during simulated scenarios representing climate extremes, where the system was moderately susceptible to contaminant breakthrough, particularly to iron and manganese. Proper management and operation of riverbank filtration systems prove mandatory in order to tackle current climate fluctuations and its perpetual development.
Klíčová slova
Břehová filtrace, Změny klimatu, Povodí Labe, Náchylnost, Sloupcový test
Klíčová slova v angličtině
Riverbank filtration, Climate change, The Elbe River basin, Vulnerability, Column test
Zásady pro vypracování
1. Climate change in Central Europe
-future development, projections
-effects of Climate Change on hydrological systems/freshwater resources
-water pollution, floods/droughts
2. The Elbe River basin
-geography, hydrology, hydrogeology, water usage, transboundary river issues
3. Riverbank filtration systems
-theory
-locations in the Elbe river catchment down to Torgau, properties/conditions
-RBF for drinking water supply and industrial water supply
-application, abstraction quantity/water quality
groundwater flow and transport simulation
-impact of water viscosity / hydraulic conductivity on the amount of bank filtrate in abstracted raw water
-mass balance equation for oxygen depletion + denitrification at different temperatures
4. Results, Conclusions
-risk assessment
-adaptation measures
-bank filtration management
Zásady pro vypracování
1. Climate change in Central Europe
-future development, projections
-effects of Climate Change on hydrological systems/freshwater resources
-water pollution, floods/droughts
2. The Elbe River basin
-geography, hydrology, hydrogeology, water usage, transboundary river issues
3. Riverbank filtration systems
-theory
-locations in the Elbe river catchment down to Torgau, properties/conditions
-RBF for drinking water supply and industrial water supply
-application, abstraction quantity/water quality
groundwater flow and transport simulation
-impact of water viscosity / hydraulic conductivity on the amount of bank filtrate in abstracted raw water
-mass balance equation for oxygen depletion + denitrification at different temperatures
4. Results, Conclusions
-risk assessment
-adaptation measures
-bank filtration management
Seznam doporučené literatury
1. B. Hein, C. Viergutz, J. Wyrwa, V. Kirchesch & A. Schöl (2014). Modelling the Impact of Climate Change on Phytoplankton Dynamics and the Oxygen Budget of the Elbe River and Estuary (Germany)
2. A. Groß-Wittke (2014). Effects of increasing Water Temperature on Bank filtration: Experimental Studies at Lake Tegel, Berlin, Germany
3. C. Hesse, V. Krysanova (2016). Modelling Climate and Management Change Impacts on Water Quality and In-Stream Processes in the Elbe River Basin
4. J. Lee, H. Lim, H. Yoon, Y. Park (2013). Stream Water and Groundwater Interaction Revealed by Temperature Monitoring in Agricultural Areas
5. D. Schoenheinz, T. Grischek (2011). Behavior of Dissolved Organic Carbon During Bank Filtration Under Extreme Climate Conditions
6. C. Sowder, E. Ashley Steel (2012). A Note on the Collection and Cleaning of Water Temperature Data
7. C. Sprenger, G. Lorenzen, I. I. Hülschoff, G. Grützmacher, M. Ronghang, A. Pekdeger (2011). Vulnerability of bank filtration systems to climate change
Seznam doporučené literatury
1. B. Hein, C. Viergutz, J. Wyrwa, V. Kirchesch & A. Schöl (2014). Modelling the Impact of Climate Change on Phytoplankton Dynamics and the Oxygen Budget of the Elbe River and Estuary (Germany)
2. A. Groß-Wittke (2014). Effects of increasing Water Temperature on Bank filtration: Experimental Studies at Lake Tegel, Berlin, Germany
3. C. Hesse, V. Krysanova (2016). Modelling Climate and Management Change Impacts on Water Quality and In-Stream Processes in the Elbe River Basin
4. J. Lee, H. Lim, H. Yoon, Y. Park (2013). Stream Water and Groundwater Interaction Revealed by Temperature Monitoring in Agricultural Areas
5. D. Schoenheinz, T. Grischek (2011). Behavior of Dissolved Organic Carbon During Bank Filtration Under Extreme Climate Conditions
6. C. Sowder, E. Ashley Steel (2012). A Note on the Collection and Cleaning of Water Temperature Data
7. C. Sprenger, G. Lorenzen, I. I. Hülschoff, G. Grützmacher, M. Ronghang, A. Pekdeger (2011). Vulnerability of bank filtration systems to climate change
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V rámci obhajoby své bakalářské práce přednesl student svou prezentaci. Student zde představil metodiku, výsledky a závěry formou schémat a grafů. U obhajoby byl přítomen vedoucí práce Ing. Martin Neruda, Ph.D., který přečetl posudek.
Posudek oponenta přečetla předsedkyně komise Doc. RNDr. Miroslava Blažková, Ph.D.
Student odpověděl na otázku z posudku oponenta.
V diskuzi byly vzneseny následující dotazy a připomínky:
Doc. Ing. Petr Vráblík, Ph.D.- Jakou teplotu má Labe? Jak reaguje na extrémy?
Ing. Jindřich Šulc, CSc.- Proč se obsahy škodlivin projevují až v Hamburku? Přečetl jste všechnu uvedenou literaturu?
Doc. RNDr. Miroslava Blažková, Ph.D.- Jak se díváte na změny klimatu?