Long-term land-use changes in Czechia as a flood risk influencing factor

Abstract

The floods that hit Czechia in the past decade posed a considerable threat to the life and property of the country’s inhabitants and brought huge losses reaching dozens of billions of Czech crowns (Hladny 2003; Langhammer 2007). Various factors were named in evaluation of the causes of these exceptional floods, besides others, changes in land-use. The aim of the article is to assess the nature of long-term changes in intensity, nature and spatial structure of land-use in Czechia with respect to their significance for the runoff process, and especially during the occurrence and progress of floods. The article makes use of LUCC UK Prague database (Bičik et al. 1996, 2003), an extensive geodatabase designed to evaluate spatial land-use development of individual comparable territory units (CTUs – based on the cadastral units), for the years 1845, 1948, 1990 and 2000. The effect of changes in land-use on the progress and magnitude of floods has been studied by a number of foreign and Czech authors for various geographical conditions. The model studies cited are usually based on evaluation of selected flood events in a limited territory and simulations of land-use change effect, using recent data and methodical scenarios. However, none of the studies covers the whole country or the majority of its major river basins, and they do not describe long-term changes using real data. In order to perform assessment of long-term spatial-level changes in land use of the whole country, specific data and methodologies are needed. We applied long term development data of land-use (1845–1948–1990–2000) in four classes (arable land, grassland, built up areas, other areas) and one index (Change index shows share of changed land-use classes from the whole size of territorial unit). These data were summarized on third order of river basins. There was chosen as the most suitable base for land-use change analysis; this order delimits 121 Czech basins with the average size of 734 km2. Some charts show differentiation of changes in all observed classes of land-use and intensity of land-use changes. Results are discussed and compare with cited literature. Hodnocení rizik spojených s dlouhodobými změnami využití ploch v hlavních povodích Česka Povodně, které v uplynulých dvou dekádách opakovaně postihly Česko, představovaly ve všech případech výrazné ohrožení života a majetku obyvatel země a přinesly obrovské ztráty v řádu desítek miliard korun. Při hodnocení souvislostí tak mohutných záplav byly jako jedna z příčin extrémních dopadů těchto povodní označovány různé fenomény. Jako takovou příčinou byly některými autory i veřejností mediálně ovlivněnou označovány úbytek lesních ploch hlavně ve vyšších polohách a celkově vysoká rozoranost území, zvláště ve svažitých polohách, výrazně ovlivňující erozi. Studie, hodnotící změny využití území, které k takovým závěrům mohou opravňovat, však byly zpravidla omezené na lokální nebo regionální studie a nepokrývaly území celé republiky, nebo většinu jejích hlavních povodí. Článek přináší výsledky výzkumu prostorových aspektů vývoje využití ploch Česka v hlavních povodích v horizontu posledních více než 150 let. Studie vychází z výzkumu dlouhodobých změn využití krajiny na základě rozsáhlé databáze využití ploch Česka (LUCC UK Prague). Databáze zachycuje změny využití ploch v obdobích 1845, 1948, 1990 a 2000 na úrovni jednotlivých katastrálních území Česka. Pro možnost vyhodnocení změn ve vztahu k odtokovému procesu byly tyto údaje transformovány do ploch povodí IV. řádu. Na těchto základních referenčních plochách byly sledovány základní trendy vývoje jednotlivých kategorií využití ploch, celkový index změny a charakter zjištěných změn vývoje mezi jednotlivými kategoriemi. Výsledky vyhodnocení přinesly řadu nových zjištění o prostorových aspektech dlouhodobých změn využití území ve vztahu k povodňovému riziku, která vyvracejí řadu stereotypů ve vnímání vývoje krajiny a zároveň upozorňují na rizikové aspekty vývoje. Pozitivním aspektem vývoje je dlouhodobý pokles výměry orné půdy a nárůst rozlohy zalesněných území. Nárůst rozlohy zalesněného území je dlouhodobý trend a je soustředěn především do pramenných oblastí povodí. Nárůst rozlohy lesní půdy v těchto oblastech může přispívat ke zvyšování přirozeně retenční schopnosti krajiny a tlumit hydrologické extrémy. Otázkou, kterou charakter dat nemůže postihnout, však zůstává kvalita lesních porostů a vliv lesního hospodaření, které na průběh povodně v konkrétním území mohou mít výrazný vliv. Pozitivním rysem dlouhodobého vývoje je dále pokles rozlohy orné půdy. Z hlediska možného pozitivního účinku na tlumení odtokových extrémů je důležitý zejména přechod orné půdy na trvalé travní porosty v pramenných oblastech okrajových pohoří ČR, tj. v oblasti, kde dochází k formování a vývoji klíčových povodňových událostí. Pokles rozlohy zemědělské půdy ale zároveň představuje i možný rizikový prvek vývoje. Jedná se o změny v nížinných oblastech, kde zemědělská půda přechází zpravidla na ještě intenzivnější formy využití. Negativním souvisejícím aspektem vývoje je rovněž pokles rozlohy trvalých travních porostů, představujících důležitý prvek z hlediska retenčního a transformačního účinku krajiny, ale i protierozní ochrany. Za rizikový prvek vývoje je možné považovat rychlý nárůst rozlohy zastavěné plochy. Zastavěné plochy mají nulovou retenční schopnost a silný potenciál pro urychlení odtoku z plochy povodí, což se negativně projevuje na akceleraci dynamiky odtoku při extrémních událostech. Růst zastavěné plochy zároveň vede k rostoucí hodnotě majetku, vystavenému potenciálnímu ohrožení při povodni. V oblastech, kde byla konstatovaná nejvyšší dynamika změn a současné nepříznivé trendy vývoje, je třeba provést podrobnější vyhodnocení změn využití krajiny a jejich možného vlivu na povodňové riziko pomocí matematického modelování.