Prejsť na obsah
Katedra vodného hospodárstva krajiny






Stavebná fakulta STU v Bratislave Katedra vodného hospodárstva krajiny

Radlinského 11, blok C, 12. posch.
810 05 Bratislava 1

Telefón: +421 2 5927 4279
info@kvhk.sk

Výskum a projekty

Katedra vykonáva výskumnú a expertíznu činnosť v oblasti hydrológie, vodného hospodárstva a krajinného inžinierstva.

Výskum a projekty sa zameriavajú predovšetkým na:

  • protipovodňovú ochranu,
  • úpravu a revitalizáciu tokov,
  • vplyv zmeny klímy na odtok,
  • manažment povodí a protieróznu ochranu,
  • malé vodné nádrže ako krajinotvorný prvok,
  • optimalizáciu a rekonštrukciu melioračných sietí,
  • vodné hospodárstvo skládok,
  • technickú normalizáciu v hydrológii.


V súčasnosti sú na katedre riešené nasledovné projekty:

Názov projektu: Citlivosť tvorby povodňového odtoku na intenzívne zrážky a využívanie územia vo vrcholových povodiach
Program, číslo projektu: APVV - 15 - 0497
Garant: prof. Ing. Ján Szolgay, PhD.
Doba trvania projektu: 2016-2020

Anotácia: Extrémne bleskové a bahenné povodne, ktoré sa vyskytli v poslednom období v Európe aj u nás, vyvolávajú naliehavú potrebu zlepšenia hydrologického základu metód prírode blízkej protipovodňovej ochrany a ochrany pôdy najmä v malých, poľnohospodársky a lesnícky využívaných povodiach. Základným predpokladom úspešného manažmentu rizík týchto extrémnych javov je aj vyriešenie otázky, akou mierou sa na ich vzniku a extrémnosti podieľa spôsob využitia a manažmentu územia, ktoré prešli aj u nás za posledné desaťročia veľkými zmenami. Projekt bude preto zameraný na posúdenie citlivosti malých vrcholových povodí Slovenska na vznik extrémneho povodňového odtoku a vodnej erózie pri rôznom využívaní a obhospodarovaní poľnohospodárskej a lesnej krajiny. Popri štúdiu extrémnosti inicializačných hydrometeorologických javov a ich škálovateľnosti budú v rámci riešenia vyvinuté procesne orientované postupy na modelovanie vzniku extrémneho povodňového odtoku a vodnej erózie pôdy na svahoch v závislosti na využívaní krajiny, ktoré budú vychádzať z najnovších svetových a domácich výsledkov a doterajších lokálnych experimentov v teréne. Pre parametrizáciu modelov v podmienkach malých vrcholových povodí v SR budú vykonané originálne experimentálne merania tvorby povrchového odtoku na svahoch, infiltračných procesov v pôdach a intercepčnej kapacity porastov na poľnohospodárskej pôde a v lesných porastoch. Výstupom projektu bude návrh nových vedecky podložených metód a opatrení na zníženie extrémnosti povodňového odtoku a eróznych procesov v malých povodiach na Slovensku a modelové posúdenie ich efektívnosti pre protipovodňovú a protieróznu ochranu v podmienkach našich povodí.


Názov projektu: Analýza sucha viackriteriálnymi metódami štatistiky a data miningu z pohľadu návrhu adaptačných opatrení v krajine
Program, číslo projektu: APVV-15-0489
Garant za STU: prof. Ing. Milan Čistý, PhD.
Doba trvania projektu: 2016-2019

Anotácia: Cieľom projektu je získať nové vedecké poznatky o indikácii, predpovedi a prevencii voči fenoménu sucha v agrárnej krajine. Projekt zahŕňa zber nových údajov ako aj návrh metód kvalitatívne lepšieho zhodnotenia existujúcej údajovej základne krajinného inžinierstva z pohľadu sucha, t.j. data miningové metódy pre časové rady(evapotranspirácia, historické klimatické, zrážkové a hydrologické údaje) a priestorové údaje (pôda, reliéf a využitie krajiny). Pre oba typy údajov budú vyvinuté data miningové postupy so širším uplatnením aj mimo rámca tohtoprojektu. Progresívnymi modelovacími technikami si riešitelia kladú za cieľ znížiť neistoty predpovede  sucha a vykonať frekvenčnú analýzu suchých období. Zámerom je zníženie neistôt pri štatistickom modelovaní dôb opakovaniasuchých období charakterizovaných pomocou viacrozmerných dát s použitím kopúl. Projekt má vyvinúť indikačné metódy pre kritické vyhodnotenie miery užitočnosti existujúcich závlahových stavieb a ich výkonnosti (tzv.„benchmarking", alebo „performance indicators") z pohľadu stanovištných, ekonomických a technických aspektov, ako aj navrhnúť sústavu optimalizačných modelov pre rozšírenia, rekonštrukcie, prípadne návrh nových systémov pomocou hybridných deterministických a evolučných algoritmov.


Názov projektu: Dopad prírodných rizík na lesné ekosystémy Slovenska v meniacich sa klimatických podmienkach

Program, číslo projektu: APVV - 15 - 0425
Garant za STU: prof. Ing. Ján Szolgay, PhD.
Doba trvania projektu: 2016-2019

Anotácia: Projekt sa orientuje na výskum prírodných rizík a ich dopadov na lesné ekosystémy v podmienkach nastupujúcej klimatickej zmeny v najvýznamnejších lesných ekosystémov Slovenska. Doterajšie poznatky výskumu procesov klimatických zmien a scenáre zmeny klímy do konca tohto storočia predpokladajú nárast extrémnosti klimatických podmienok, ktoré sa prejavia hlavne zvýšenou  frekvenciou výskytu prívalových zrážok, povodní, zosuvov pôdy, sucha, lesných a krajinných požiarov, veterných, snehových kalamít a populačnými explóziami škodlivého hmyzu a patogénov. Navrhovaný projekt prioritne rieši problematiku zmien vodnej bilancie lesov, zhodnotenie rizika zvýšeného deficitu vody a sucha v lesnej krajine. Rieši modelovanie zmien rastových procesov ekosystémov v meniacich sa podmienkach prostredia, ako aj reakcií lesných drevín na rastúce prírodné riziká. Projekt hodnotí riziká dopadov klimatických zmien na rentabilitu hospodárenia na lesnej pôde, ako aj potenciálne zmeny vodohospodárskych a celospoločenských funkcií lesov. Predpokladá aj návrh manažmentových, lesnícko-technických a organizačných adaptačných opatrení zameraných na zníženie resp. elimináciu abiotických a biotických prírodných rizík v podmienkach meniacej sa klímy 21. storočia.



Názov projektu: RECARE Hľadanie a zdieľanie riešení na ochranu našich pôd
Program: FP 7
Garant za STU: prof. Ing. Ján Szolgay, PhD.
Doba trvania projektu: 2013-2018

Anotácia: Vzhľadom na zmenu klímy a rastúce ľudské zásahy je pôda v súčasnej dobe vystavená rastúcim hrozbám zapríčineným širokým spektrom procesov, akými sú napr. pôdna erózia, zhutnenie, dezertifikácia, znepriepustnenie, kontaminácia a iné. Pôda musí byť dostatočne chránená a udržiavaná, aby sa zamedzilo zníženiu jej mnohých funkcií a produkcie pre všetky spoločenstvá, akými sú napríklad produkcia potravín, infiltrácia vody a ukladanie živín a uhlíka. Projekt RECARE spojil multidisciplinárny tím 27 rôznych organizácií, s cieľom vytvorenia jednotného spôsobu hodnotenia súčasného stavu ohrozenia pôdy a nájdenia inovatívneho riešenia na zabránenie ďalšej degradácie pôdy v Európe.

Keďže problémy degradácie pôdy sú spôsobené súhrou biofyzikálnych, socio-ekonomických a politických faktorov, z ktorých každý sa líši vzhľadom na lokalitu v rámci Európy, sú tieto problémy podľa jednotlivej lokality špecifické a vyskytujú sa v rôznych mierkach. Preto je v projekte RECARE zahrnutých 17 prípadových štúdií ohrozenia pôdy so zámerom študovať rôzne podmienky, ktoré sa vyskytujú v celej Európe, a nájsť vhodné odpovede pomocou inovatívneho prístupu kombinujúceho vedecké a miestne znalosti.



Názov projektu: Štúdium lokálnych a priestorových vlastností združených hydrometeorologických extrémov v podmienkach nestacionarity
Program: VEGA 1/0776/13
Garant: prof. Ing. Ján Szolgay, PhD.
Doba trvania projektu: 2013-2016

Anotácia: Spoľahlivé odhady hydrometeorologických extrémov zohrávajú kľúčovú úlohu pri inžinierskych návrhoch snažiacich sa minimalizovať riziko poškodenia zdravia alebo majetku obyvateľstva. Projekt je zameraný na problematiku zníženia neistôt pri štatistickom modelovaní extrémov viacrozmerných dát s použitím kopúl, a to zlepšením odhadu marginálnych rozdelení opisujúcich jednotlivé premenné. Tento cieľ možno dosiahnuť priestorovým a časovým rozšírením vstupného súboru dát s použitím bayesiánskych modelovacích techník a spojením stochastických a deterministických zrážkovo-odtokových modelov. Vyvinutý modelovací prístup bude použitý aj pri skúmaní senzitivity odhadov rizika vplyvov na životné prostredie a na porovnanie tejto senzitivity s neistotou vyplývajúcou z nedostatku údajov na povodiach bez pozorovaní. Okrem existujúcich súborov údajov zo Slovenska a rôznych paneurópskych databáz sa budú analyzovať aj historické extrémy, dlhodobé zrážkové a prietokové rady a rôzne veličiny charakterizujúce jednotlivé povodia.



Názov projektu: Parametrizácia zrážkovo-odtokových procesov pre modelovanie extrémneho odtoku na malých povodiach
Program: VEGA 1/0710/15
Garant: prof. Ing. Silvia Kohnová, PhD.
Doba trvania projektu: 2015-2018

Anotácia: Projekt je zameraný na vývoj fyzikálne orientovaných a koncepčných schém parametrizácie procesov v hydrologických modeloch na simulovanie extrémneho odtoku zo zrážok a topenia snehu v malých povodiach a našich fyzicko-geografických podmienkach. Budú vyvinuté parametrizačné schémy pre moduly modelu, simulujúce jednotlivé fázy a subprocesy zrážkovo-odtokových a eróznych procesov, zohľadňujúce spôsob využitia a manažment krajiny, ako aj využitie prirodzených a umelých akumulačných priestorov na zachytenie extrémneho odtoku. Na základe testovania a validácie vyvinutých schém na údajoch z experimentálnych malých povodí budú posúdené spôsoby využitia a manažmentu krajiny a navrhnuté vedecky podložené opatrenia  na zníženie extrémneho odtoku a eróznych procesov na malých povodiach, vrátane modelového overenia ich účinnosti.



Názov projektu: Analýza klimatických a hydrologických extrémov metódami data miningu a inými nástrojmi hydroinformatiky z pohľadu adaptačných opatrení v krajine

Program: VEGA 1/0665/15

Garant: prof. Ing. Milan Čistý, PhD.

Doba trvania projektu:


Anotácia: Projekt bude skúmať prínos aplikácie metód hĺbkovej analýzy údajov a ďalších metód hydroinformatiky (heuristických metód, dátovo riadených metód, genetického programovania, geoštatistiky, GIS) pri prevencii hydroklimatických rizík v krajine. Na báze tohto metodologického aparátu bude tiež hľadať nové, efektívne metodológie pre optimalizáciu investícií do adaptačných opatrení v krajine (najmä vodohospodárskych stavieb). Vedecký dôraz projektu spočíva v komparácii metód hĺbkovej analýzy údajov (data miningu) so štandardnými simulačnými a optimalizačnými metodológiami. Hybridizáciou rôznych metód a algoritmov chcú riešitelia prispieť k rozšíreniu arzenálu nástrojov krajinného inžinieringu pre zvýšenie potenciálu pre kvalifikované riešenia ochrany krajiny voči suchu a vlnám horúčav, ako aj vyvinúť nástroje pre analýzu prevádzky a optimalizáciu rekonštrukcie závlahových systémov. Uvedená metodológia ako integračný prvok projektu poskytne tiež nové nástroje pre manažment opačného extrému - protipovodňovú ochranu.



Názov projektu: Prognóza vplyvu klimatických a morfologických zmien na ekosystém horských povodí s využitím soft computingových technológií

Program: VEGA 1/0625/15

Garant: prof. Ing. Viliam Macura, PhD.

Doba trvania projektu:

Anotácia: Projekt bude zameraný na zovšeobecnenie biotických charakteristík horských a podhorských povodí na základe bioindikačných vlastností ichtyofauny a flóry. Súčasťou projektu bude prognóza vplyvu dôležitých charakteristík na ekosystém tokov. Konkrétne vplyv brehovej vegetácie, mokraďových systémov a zmeny klímy. Zovšeobecnenie a regionalizácia bude vyplývať zo súboru meraní vo vybraných oblastiach Slovenska a Rakúska. Pre analýzu údajov a prognózu vývoja ekosystému z pohľadu antropogénnej činnosti a očakávaných klimatických zmien budú využité soft computingové technológie, ktoré sú označované ako dátami riadené (data-driven) modely. Výsledkom projektu budú zovšeobecnené biotické charakteristiky, ktoré umožnia modelovať kvalitu akvatického habitatu navrhnutej úpravy toku, revitalizačných opatrení, ale aj z pohľadu vplyvu klimatických zmien na ekosystém akvatickej a terestrickej oblasti povodia.




Projekty riešené na katedry v predchádzajúcom období:

Názov projektu: Evolučné algoritmy a dátovo riadené modely vo vodnom hospodárstve krajiny

Program: VEGA 1/1044/10
Garant: doc. Ing. Milan Čistý, PhD.
Doba trvania projektu: 2011 - 2014

Anotácia: Výstupy projektu budú slúžiť pre podporu úpravy a manažmentu vodného prvku v krajine (zrážky, povodne, vodný režim pôdy, závlaha). Tento prvok má v krajine mnohoraký dopad - od oživujúceho, hospodársky prospešného až po deštruktívny. Dôležitou charakteristikou hydrologických procesov je náhodnosť ich výskytu a finančná náročnosť či už z hľadiska škôd po prebehnutí deštrukčnej udalosti (povodeň, erózny proces), alebo pri investovaní do manažmentu vody v krajine, aký umožňujú napríklad závlahy, odvodnenie, úprava toku alebo protipovodňová ochrana. Projekt si kladie za cieľ hľadať nové a flexibilnejšie možnosti predpovede vodného režimu krajiny a zároveň vyvinúť progresívne a spoľahlivé metódy pre optimalizácie investícií do vodných stavieb krajiny, ktoré vodný režim upravujú. Dôraz pri riešení je na uvedenie metodologicky nových postupov z oblasti umelej inteligencie (dátovo riadené metódy modelovania, umelé neurónové siete, heuristické vyhľadávanie atď.).



Názov projektu: Identifikácia zmien hydrologického režimu riek v povodí Dunaja

Program: APVV-0015-10
Garant: doc. Ing. Silvia Kohnová, PhD.
Doba trvania projektu: 2011- 2014


Anotácia: Ekonomická prosperita každej krajiny je úzko spätá s dostatkom vody v povodiach. Takmer vo všetkých povodiach na svete je prírodný hydrologický režim tokov narušený činnosťou človeka. V predloženom projekte sa budeme venovať identifikácii zmien hydrologického režimu riek v povodí Dunaja. V prvej etape bude cieľom projektu vyhľadávanie, zhromažďovanie a preverovanie historických záznamov o výskyte historických povodní a súch v povodí rieky Dunaj s dôrazom na územie Slovenska (historická hydrológia). Zozbierané časové rady údajov budú podrobené dôkladnej štatistickej analýze. Identifikované budú dlhodobé prirodzené cykly výskytu suchých a mokrých období. Zhodnotené budú dlhodobé trendy a zmeny sezónnosti rôznych hydrologických charakteristík na území Slovenska. V súlade s Rámcovou smernicou o vode 2000/60/ES Európskeho parlamentu a rady Európy a smernicu 2007/60/ES o hodnotení manažmentu povodňových rizík budú vytvorené hydrologické scenáre extrémnych povodní a súch s dobou opakovania 200- až 1000- rokov v SR. Vyhodnotená bude schopnosť existujúcich najvýznamnejších nádrží v SR regulovať odtok za týchto scenárových podmienok. Výsledky projektu by mali prispieť k odpovedi na otázku, či a v akej miere dochádza k zvyšovaniu extrémnosti prietokových radov v SR (väčšie povodne, dlhšie suchá).



Názov projektu: Priestorová interpretácia hydrofyzikálnych charakteristík pôd Slovenska vo vzťahu k ich hydrologickému režimu
Program: APVV-0139-10
Garant: doc. Ing. Jana Skalová, PhD.
Doba trvania projektu: 2011 - 2014


Anotácia: Voda je strategickou surovinou 21. storočia. Vo všeobecnosti poznáme tri vodné zdroje (povrchové, podzemné a v nenasýtenej oblasti pôdy). Hlavným zdrojom vody Slovenska sú zrážky. Veľmi dôležitým ale v súčasnosti nedoceneným je tretí vodný zdroj, ktorým je zásoba vody v nenasýtenej oblasti pôdy ako zdroja vody pre biosféru. Objektívna metóda pre zhodnotenie zásob vody v nenasýtenej oblasti pôdy je založená na jej priamom monitoringu. Zásoby vody v pôde získavané priamym monitoringom sa považujú za reálne zásoby a dopĺňanie databáz je dôležité. Budúce obdobia budú orientované na ochranu vodných zdrojov čo sa týka kvantity aj kvality. Dobré manažovanie si bude vyžadovať simulačné modely s relevantnými vstupnými údajmi, ktoré je možné zabezpečiť len systematickým monitoringom. Vodný režim pôd územia je determinovaný hydrofýzikálnymi charakteristikami pôd. Vlastným prínosom bude vytvorenie a otestovanie metodiky priestorovej analýzy hydrofýzikálnych charakteristík poľnohospodársky využívaných pôd v povodí. Vytvoria sa štruktúry priestorovej databázy týchto prvkov, ktoré budú následne otestované a modifikované. Vytvoria sa GIS vrstvy priestorových informácií po výbere požadovaných atribútov kvality a presnosti a systém pre web-portál sprístupnený pre odborníkov z oblastí závlahového hospodárstva, krajinného inžinierstva, ochrany pôdy a vody, hydrológie, ekológie, geografie, ochrany životného prostredia a pod.



Názov projektu: Viacrozmerná frekvenčná analýza hydrologických extrémov pre vodohospodárske plánovanie a projektovanie
Program: APVV-0496-10
Garant: prof. Ing. Ján Szolgay, PhD.
Doba trvania projektu: 2011- 2014


Anotácia: Charakteristiky hydrologických extrémov používané vo vodnom plánovaní a pri návrhu vodohospodárskych stavieb sa doteraz zvyčajne vyjadrovali jednorozmernými veličinami (napr. 100-ročný prietok). Extrémy však pochádzajú z komplexných hydrologických a meteorologických udalostí a ich charakteristiky sú preto vzájomne podmienené a korelované. V projekte budeme študovať združené rozdelenia pravdepodobnosti dvoj a viacrozmerných charakteristík hydrologických extrémov (napr. vrchol, objem a trvanie povodne), a to nielen lokálne, ale aj v regionálnej mierke, pomocou teórie kopúl. Zároveň budeme rozvíjať metódy kombinovaného (hybridného) používania deterministických zrážkovo-odtokových modelov a generátorov zrážok pre vytváranie dostatočne dlhých prietokových radov pre riešenie teoretických problémov viacrozmernej analýzy i praktických problémov vodohospodárskeho plánovania a návrhu pomocou kopúl. Výstupom budú nové typy návrhových hydrologických veličín, ktoré dosiaľ nie sú k dispozícii vo väčšej miere ani vo svete ani na Slovensku. Ide o vynárajúcu sa dynamickú oblasť výskumu, v ktorej je vhodný priestor pre získanie originálnych výsledkov, ako aj pre ich následné uplatnenie v praxi.



Názov projektu: Vplyv abiotických a biotických charakteristík toku na ekosystém a vodný režim pôdy
Program: VEGA 1/0243/11
Garant: prof. Ing. Viliam Macura, PhD.
Doba trvania projektu: 2011- 2014


Anotácia: Projekt bude zameraný na zovšeobecnenie parametrov bioindikácie kvality akvatického habitatu horských a podhorských tokov pre širšie uplatnenie modelovania kvality akvatického habitatu tokov metodikou IFIM. Zovšeobecnenie a regionalizácia bude realizovaná na základe súboru meraní na vybraných tokov Slovenska z geologickej oblasti flyšu a kryštalinika. Riešenie projektu bude orientované na určenie neovplyvnených referenčných úsekov tokov pre potreby smernice Európskeho parlamentu a Rady 2000/60/ES. Výsledky riešenia umožnia určiť minimálne bilančné prietoky a kvantifikovať parametre pre revitalizáciu toku. Súčasťou projektu bude kvantifikácia dôležitých charakteristík riečneho ekosystému, konkrétne vplyv zmeny klímy a zmeny porastu na vodný režim pôdy (VRP) mokraďných systémov nachádzajúcich sa v blízkosti vodných tokov a na optimalizáciu opatrení pre úpravu VRP.



Názov projektu: Vývoj regionálneho systému klimatických a zrážkovo-odtokových modelov pre predikciu odtoku pri zmenených klimatických podmienkach horských oblastí SR
Program: APVV-0303-11
Garant: doc. Ing. Kamila Hlavčová, PhD.
Doba trvania projektu: 2011- 2014


Anotácia: Cieľom projektu je vyvinúť metódy na zahrnutie zmien vyvolaných zmenou klímy v lesných ekosystémoch a pôdach do modelovania tvorby budúceho odtoku horských oblastí Slovenska. Doterajšie odhady dopadov zmeny klímy v hydrológii boli založené na kaskáde na seba nadväzujúcich modelov. Regionalizované výstupy z globálnych cirkulačných modelov vstupovali do zrážkovo-odtokových modelov a ich výsledky slúžili pre adaptačné opatrenia. Spätné a krížové väzby vo vzťahoch medzi využívaním územia, parametrizáciou hydrologických modelov a budúcou klímou sa pritom nebrali do úvahy. V tomto projekte navrhujeme novú metodiku riešenia regionálneho odhadu impaktov. Predikcia odtoku pod zmenenými podmienkami bude síce rozložená do komponentných procesov, ale budú sa rešpektovať spätné a krížové väzby medzi úrovňami riešenia, dotknutými sektormi a priestorovými a časovými mierkami (lokálna a regionálne klíma, lesné ekosystémy a pôdy, hydrológia povodí, ročný, mesačný, denný a subdenný časový krok). Zvláštnu pozornosť budeme venovať tvorbe extrémneho odtoku. Vyvinutý modelovací aparát bude fyzikálne a korektný na každej časovej rozlišovacej úrovni a zároveň bude konzistentne hodnotiť hydrologický režim a impakty v rôznych časových a priestorových mierkach.




hore >>

späť >>