To reveal and evaluate the mechanism of transforming rainfall into runoff in the region, where the subsurface flow plays a dominant role in the runoff formation, a continuous hydrological and climatic data monitoring has been set-up in the experimental catchment Uhlířská (the Jizera Mountains, CR). The soil profile (Dystric Cambisol), formed on the weathered granite bedrock, is shallow and highly heterogeneous. Beside a standard catchment data observation a hillslope transect was instrumented to control the flow dynamics in the soil profile. From three soil horizons, the subsurface outflow is recorded in the subsurface trench. Adjacent to the trench the soil water suction is scanned by triplets of automatic tensiometers. Within the soil profile the unsaturated regime prevails, nevertheless the soil keeps almost saturated. Nearly simultaneous reaction of suction on a rainfall in all soil horizons implies a rapid vertical flow. Local preferential flow paths are conducting infiltrating water at significantly variable rates when saturation is reached. Groundwater table, soil moisture and subsurface runoff measured at the hillslope transect and the total outflow from the catchment, are correlated. The outflow from the catchment is dominantly controlled by soil moisture however the mechanism of its generation is not yet fully understood. and V oblasti s dominantním podpovrchovým odtokem bylo započato s kontinuálním hydrologickým a klimatickým monitoringem s cílem popsat a vyhodnotit transformaci srážky na odtok. Experimentální povodí Uhlířská se nachází v severní části České republiky v Jizerských horách. Půdní profil, klasifikovaný jako dystrická kambizem na zvětralém žulovém podloží, je mělký a velmi heterogenní. Svahový transekt byl vystrojen pro sledování dynamiky podpovrchového odtoku. Ve třech půdních horizontech je monitorován odtok a půdní sací tlak. V půdním profilu převládá nenasycený stav, ačkoliv je půdní vlhkost dlouhodobě blízko nasycení. Rychlé vertikální proudění je indikováno téměř současnou odezvou půdního sacího tlaku na srážku ve všech půdních horizontech. Po dosažení nasycení infiltrující voda protéká preferenčními cestami s výrazně odlišnými lokálními rychlostmi. Závislost hladiny podzemní vody, půdní vlhkosti, podpovrchového odtoku ve svahovém transektu na odtoku z povodí je významná. Odtok vody z povodí, které leží na zvětralém žulovém podloží, je dominantně určován půdní vlhkostí. Přes tato zjištění není mechanismus tvorby odtoku zatím jednoznačně popsatelný.
A one-dimensional dual-continuum model (also known as dual-permeability model) was used to simulate the lateral component of subsurface runoff and variations in the natural 18O content in hillslope discharge. Model predictions were analyzed using the GLUE generalized likelihood uncertainty estimation procedure. Model sensitivity was evaluated by varying two separate triplets of parameters. The first triplet consisted of key parameters determining the preferential flow regime, i.e., the volumetric proportion of the preferential flow domain, a first-order transfer coefficient characterizing soil water exchange between the two flow domains of the dual-continuum system, and the saturated hydraulic conductivity of the preferential flow domain. The second triplet involved parameters controlling exclusively the soil hydraulic properties of the preferential flow domain, i.e., its retention curve and hydraulic conductivity function. Results of the analysis suggest high sensitivity to all parameters of the first triplet, and large differences in sensitivity to the parameters of the second triplet. The sensitivity analysis also confirmed a significant improvement in the identifiability of preferential flow parameters when 18O content was added to the objective function. and K simulacím laterální složky podpovrchového proudění a změn koncentrace izotopu kyslíku 18O ve vodě vytékající ze svahu byl použit jednorozměrný model využívající přístupu duálního kontinua. Nejistota modelových předpovědí byla odhadnuta s využitím metody zobecněné věrohodnosti (GLUE). Citlivost modelu byla zjišťována pomocí variací dvou samostatných trojic parametrů. První trojice sestávala z klíčových parametrů pro určení režimu preferenčního proudění, tj. objemového podílu preferenční domény proudění, přenosového koeficientu charakterizujícího výměnu vody mezi oběma doménami duálního systému a nasycené hydraulické vodivosti preferenční domény. Druhá trojice zahrnovala výhradně parametry určující hydraulické charakteristiky preferenční domény proudění, tj. retenční křivku a funkci hydraulické vodivosti. Z výsledků analýzy vyplývá vysoká citlivost modelu na všechny parametry z první trojice a velké rozdíly v citlivostech parametrů druhé trojice. Analýza dále potvrdila významné zlepšení zjistitelnosti parametrů preferenční domény v případě, kdy je do cílové funkce přidána koncentrace izotopu kyslíku 18O.
The experimental watershed Uhlířská of the Černá Nisa River (1.87 km2 ) is subject to hydrological monitoring on the continual basis focused towards the processes of water balance in the soil profile. Watershed average altitude is 822 m. Watershed rainfall exceeds 1300 mm/year. Its average temperature is 6.5o C. The typical soil profile is highly heterogeneous, formed by 0.8 - 1.2 m of Cambisols based on the decayed and fractured granite bedrock. At the locality Tomšovka, the experimental hillslope transect has been instrumented. In the subsurface trench, subsurface outflow is monitored and soil water suction is scanned by tensiometers adjacent to the trench. During seven vegetation periods more than 25 significant runoff events has been recorded. They are caused by a rainfall of a different intensity and duration. Runoff behaviour is of a high variability in terms of soil suction, soil moisture or depth of water in the soil profile in the vicinity of the trench. Instant moisture in the soil profile depends on the history of filling of the pore space. Soil profile is mostly unsaturated, however close to the saturation resulting in the course of the subsurface outflow. Relations of groundwater table, soil moisture, subsurface runoff and the total outflow from the watershed are significant, showing that transformation of rainfall into runoff in the area where soils are shallow, based on decayed crystalline bedrock is controlled by water content or soil suction in the subsurface. and V Jizerských horách na experimentálním povodí Uhlířská probíhá hydrologické monitorování na kontinuální bázi zaměřené na sledování procesů vodní bilance půdního profilu. Plocha povodí je 1.87 km2 , nadmořská výška je 822 m n.m. Srážkové úhrny převyšují 1300 mm rok-1. Půdní profil, tvořený hnědou půdou kyselou (Dystric Cambisol), je mělký a vysoce heterogenní, formovaný na zvětralém žulovém podloží. Ke studiu mechanismu transformace srážky na odtok z půdního profilu v prostředí, kde podpovrchový odtok hraje dominantní roli, byl vybudován podzemní sběrný příkop pro měření podpovrchového odtoku a plocha mikropovodí byla osazena tenzometry pro sledování půdního sacího tlaku. Během sedmi vegetačních období bylo zaznamenáno více než 25 významných odtokových událostí, způsobených infiltrací srážek různých intenzit a dob trvání. Odtokové jevy vykazují vysokou míru variability vztahu půdního sacího tlaku, půdní vlhkosti či celkového obsahu vody v půdním profilu vůči okamžité intenzitě odtoku. Momentální vlhkost půdního profilu závisí na historii plnění pórového prostoru. Půdní profil je převážně nenasycený, přesto je po většinu času blízko nasycení, což ovlivňuje průběh podpovrchového odtoku. Vztah půdní vlhkosti a podpovrchového odtoku s celkovým odtokem z povodí je velmi těsný. Odtok z povodí, kde je půdní profil tvořen zvětrávajícím krystalinickým substrátem, je podmíněn do velké míry půdní vlhkostí a existencí preferenčních cest.