1 BLISKIE NATURZE KSZTAŁTOWANIE DOLIN RZECZNYCH Kraków 5-7 VI 2006 Cel konferencji: prezentacja osiągnięć w zakresie technik ochrony, renaturyzacji i rewitalizacji, właściwego kształtowania i zagospodarowania rzek oraz ich dolin a także nakreślenie strategii działania w kontekście wymagań wynikających z Dyrektywy Wodnej UE.

2 BLISKIE NATURZE KSZTAŁTOWANIE DOLIN RZECZNYCH 85 - UCZESTNIKÓW, 56 – REFERATÓW, 12 – POSTERÓW 19 – Uczelni, 9 –Instytutów branżowych, 4-Stowarzyszenia pozarządowe, 3-Administracji rządowej DODACJA: Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Krakowie Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego

3 Renaturyzacja rzek i ich dolin Procesy fluwialne, morfologiczne, biogeochemiczne i ekologiczne, decydujące i funkcjach rzek i ich dolin Hydrodynamika przepływu wód w korycie i na terenie zalewowym Ochrona przeciwpowodziowa rzek i dolin w powiązaniu z ochroną walorów przyrodniczych Waloryzacja ekologiczno-krajobrazowa i przyrodnicza, bariery ekologiczne a ciągłość ekosystemów doliny Renaturyzacja rzek i dolin: cele, projekty i efekty

4 Wdrażanie Ramowej Dyrektywy Wodnej w Polsce Monitoring i ocena dobrego stanu wód płynących Typologia cieków polskich Waloryzacja hydromorfologiczna rzek i potoków Ocena stanu ekologicznego rzek Ochrona i gospodarowanie w obszarach systemu Natura 2000 w dolinach rzecznych Programy rolnośrodowiskowe i zasady dobrej praktyki rolniczej jako możliwości optymalnego gospodarowania i ochrony dolin rzecznych Wdrażanie Ramowej Dyrektywy Wodnej i Dyrektywy Siedliskowej w Europie

5 Jan Żelazo RENATURYZACJA RZEK I DOLIN Tadeusz Zając, Katarzyna Zając OCHRONA I GOSPODAROWANIE W OBSZARACH SYSTEMU NATURA 2000 W DOLINACH RZECZNYCH Elżbieta Nachlik OCHRONA PRZECIWPOWODZIOWA W POWIĄZANIU Z OCHRONĄ WALORÓW PRZYRODNICZYCH RZEK I ICH DOLIN Maciej Maciejewski, Tomasz Walczykiewicz DOTYCHCZASOWE DOŚWIADCZENIA ZWIĄZANE Z WDRAŻANIEM RDW Józef Kania PROGRAMY ROLNO-ŚRODOWISKOWE I ZASADY DOBREJ PRAKTYKI ROLNICZEJ JAKO MOŻLIWOŚCI OPTYMALNEGO GOSPODAROWANIA I OCHRONY DOLIN RZECZNYCH Bogusław Przedwojski MORFOLOGIA KORYT RZECZNYCH, POMIARY MODELOWANIE I PROGNOZOWANI PROCESÓW RZECZNYCH

6 Kazimierz Krzemień BADANIA STRUKTURY I DYNAMIKI KORYT RZEK KARPACKICH Wojciech Bartnik CHARAKTERYSTYKA HYDROMORFOLOGICZNA RZEK I POTOKÓW GÓRSKICH Paweł Oglęcki OCENA HYDROMORFOLOGICZNA RZEK NIZINNYCH NA PRZYKŁADZIE RZEKI WKRY Krzysztof Kulesza, Tomasz Walczykiewicz PODSTAWY METODYCZNE I NARZĘDZIA DLA PROWADZENIA MONITORINGU HYDROMORFOLOGICZNEGO RZEK I POTOKOW Adam Łajczak REGULACJA RZEKI A ZAGROŻENIE POWODZIOWE, NA PRZYKŁADZIE WISŁY I NIDY Andrzej Strużyński SKUTKI POWODZI ROZTOPOWEJ W W UREGULOWANYM ODCINKU DELTY ŚRÓDLĄDOWEJ RZEKI NIDY Leszek Książek MORFOLOGIA KORYTA RZEKI SKAWY W ZASIĘGU COFKI ZBIORNIKA ŚWINNA PORĘBA

7 Oddziaływanie na środowisko przekształceń rzek i dolin Przekształcenia i zabudowa rzek zmieniają warunki życia organizmów co często prowadzi do ich zubożenia populacyjnego i gatunkowego i nieodwracalnych zmian w ekosystemie. Oczekiwania przyrodnicze pozostają więc w wyraźnej sprzeczności z potrzebami gospodarczymi: – gospodarka wymaga uniezależnienia się od losowości zjawisk w rzekach oraz możliwości ich kształtowania stosownie do potrzeb, – przyroda oczekuje zachowania warunków naturalnych, co ściśle wiąże się z ograniczeniem ingerencji człowieka. Źródło antagonizmu tkwi w tym, że: to co jest najcenniejsze ze względów przyrodniczych – czyli ogromne zróżnicowanie koryta (morfologiczne, hydrauliczne, intensywne zadrzewienia i zakrzewienia), jest główną przyczyną ograniczeń w gospodarczym wykorzystaniu rzek, zagrożeń erozyjnych czy utrudnień w przepływie wód, poważnie zwiększających zagrożenie powodziowe.

8 Definicja problemu (E.Nachlik)

9 Interdyscyplinarność: geomorfologia, hydrobiologia, hydrologia, hydraulika i hydrotechnika pilne zadania cząstkowe ; - ocena spójnej - biologicznej, morfologicznej i hydrologicznej klasyfikacji wartości ekosystemu wodnego wraz z warunkami jego utrzymania - pełna i jednoznaczna aplikacja do polskich warunków metody oceny wpływu zabudowy zlewni na jakość ekosystemu- ocena ekologiczna systemu rzeczngo - metody odpowiedzialnej identyfikacji warunków ciągłości rzeki – stopni naturalności wraz z klasyfikacją naruszenia równowagi morfologicznej i hydrodynamucznej (umocnienia koryta, mosty i przepusty, przewężenia,...)

10 WARUNKI REFERENCYJNE WÓD PŁYNĄCYCH Biologiczne Elementy Jakości: Skład i liczebność fitoplanktonu Skład i liczebność makrofitów i fitobentosu Skład i liczebność bezkręgowców bentosowych Skład, liczebność i struktura wiekowa ichtiofauny

11 WARUNKI REFERENCYJNE WÓD PŁYNĄCYCH Hydromorfologiczne elementy jakości: Połączenie z częściami wód podziemnych Ciągłość rzeki (w funkcji korytarza ekologicznego) Zmienność głębokości i szerokości rzeki Struktura i skład podłoża rzeki struktura strefy nadbrzeżnej Wielkość i dynamika przepływu wód

12 WARUNKI REFERENCYJNE WÓD PŁYNĄCYCH Fizykochemiczne Elementy Jakości: Warunki termiczne Warunki natlenienia Zasolenie Zakwaszenie Substancje biogenne Specyficzne zanieczyszczenia

13 ZAKRES OCENY HYDROMORFOLOGICZNEJ WG NORMY CEN CECHY KORYTA RZECZNEGO 1.Geometria koryta – kształt, przekrój podłużny, przekrój poprzeczny 2.Substrat dna – naturalny, sztuczny 3.Roślinność koryta i szczątki organiczne – struktura i typ makrofitów, osad liściasty i obumarłe drzewa, wykaszanie 4.Erozja (charakter osadów) – zmiany w korycie i u podstawy brzegów 5.Przepływ – typ przepływu, cech przepływu, reżim przepływu 6.Ciągłość podłużna – sztuczne bariery przerywające ciągłość przepływu

14 HYDROMORFOLOGIA - ELEMENTY JAKOŚCI układ poziomy cieku – kształt doliny, charakter naturalnych elementów trasy cieku: meandrów, zakoli, odnóg, zmienność linii brzegowej, struktury brzegów zmienność spadków podłużnych dna cieku, zmienność głębokości i szerokości cieku naturalne struktury morfologiczne koryta, jego kształt, typ, stopień nieregularności i zmienności, struktury dna koryta - bystrza, plosa, wyboje, odkłady rumowiska... charakter prędkości przepływu charakter rumowiska wleczonego (substrat dna) i unoszonego, charakter procesów erozyjnych sztuczne elementy struktury (obiekty hydrotechniczne, regulacje, obiekty rekreacyjne.....)

15 Definicja dobrego stanu wód (Z.Gręplowska)

16 HYDROMORFOLOGIA - ZADANIA Przegląd metod oceny hydromorfologicznych elementów jakości w krajach UE. Rozpoznanie zakresu i charakteru presji znacząco wpływających na warunki morfologiczne i hydrologiczne. Opracowanie metodyki (wstępnej) monitoringu oraz ocen hydromorfologicznych elementów jakości. Przetestowanie opracowanej metodyki na wybranych pilotowych częściach wód. Opracowanie wytycznych metodycznych dla prowadzenia monitoringu hydromorfologicznego

17 Typy presji antropogenicznej Eutrofizacja/Zanieczy- szczenie organiczne Użytkowanie terenu Hydromorfologia Siedliska

18 JAKOŚĆ WODY ZASOBY POKARMOWE STRUKTURA HABITATÓW HYDROLOGIA ZALEŻNOŚCI BIOTYCZNE spadek CPOM zwiększenie FPOM wzrost produkcji pierwotnej glonów zwiększenie ekstremalnych wartości termicznych wzrost zmętnienia wody wzrost koncentracji nutrientów zmiana cyklu dobowego rozpuszczonego tlenu zmniejszenie stabilności substratu i linii brzegowej bardziej jednorodna głębokość wody zredukowanie heterogeniczności habitatów spadek sinusoidalności koryta zmniejszenie stopnia pokrycia roślinnością wodną i nadbrzeżną zmiana ekstremalnych wartości przepływu wzrost maksymalnej prędkości przepływu spadek minimalnej prędkości przepływu redukcja zmiennych wartości prędkości przepływu w mikrohabitatach mniej kryjówek dla fauny dennej i narybku (refugium) zmiana produkcji pierwotnej i wtórnej zmiana struktury troficznej zmienione tempo dekompozycji i timing przesunięcia składu gatunkowego i FFG (feeding functional groups) zakłócenia rytmów sezonowych EKOLOGICZNEZAKŁÓCENIASYSTEMURZECZNEGO (Karr, 1998) Recovery potential

19 Uwagi końcowe Ustalenie WR dla każdego typu cieku warunkiem do realizacji oceny stanu ekologicznego wód WR oraz ocena stanu ekologicznego wód płynących podstawą do opracowania planów gospodarowania wodami w dorzeczu Wisły i Odry.

20 definicji wskaźników charakteryzujących (hydro- morfologię cieku z punktu widzenia jego jakości ekologicznej, definicji wartości granicznych klas morfologicznych (wartości referencyjnych – RDW, dopuszczalnych odstępstwa od wartości referencyjnych) w Polsce brak jest doświadczeń w dziedzinie szczegółowej oceny morfologii cieków o górskim/podgórskim charakterze, metoda RHS wymaga adaptacji uwzględniającej specyfikę rzek górskich/podgórskich

21 Stopień naturalności koryta – kartowanie koryta rodzaj podłoża – wydzielono odcinki skalne i skalno - rumowiskowe oraz aluwialne, układ poziomy koryt, mobilność dna koryta wskaźnik powierzchni łach w m2 na km wskaźnik powierzchni podcięć w m2 na km frakcję maksymalną w rumowisku korytowym wskaźnik zdziczenia koryta, a więc liczbę łach i wysp na km, wskaźnik kształtu koryta wyliczony jako iloraz średniej szerokości i średniej głębokości koryta, szerokość równiny zalewowej, wskaźnik zabudowy koryta, jako liczbę budowli na km

22 KWESTIA OCENY „NATURALNOŚCI” DOLIN I RZEK Co to znaczy, że rzeka (dolina) jest „naturalna”? Jaki stan uznać za naturalny (referencyjny), jeśli dolina zmienia się bez udziału człowieka? „Atrakcyjność przyrodniczo-krajobrazowa” jako określenie alternatywne Czy różnorodność biologiczna jest dobrym wyznacznikiem atrakcyjności dolin? Subiektywizm dokonywanych ocen

23 Morfologiczna ocena Stradomki – (Z.Greplowska)

24 IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa „Bliskie naturze kształtowanie dolin rzecznych” Kraków 5 – 7.VI.2006 Wyniki omówionych wyżej prac wyjściowych stały się podstawą do opracowania projektów raportów dla Komisji Europejskiej dotyczących stanu wdrożenia RDW w obszarach dorzeczy Odry i Wisły. Projekty raportów opracował IMGW na zamówienie Ministerstwa Środowiska przy wsparciu finansowym Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. W pracach wyjściowych, stanowiących podstawę raportów wykorzystywano również wyniki spotkań i konsultacji z ekspertami niemieckimi prowadzonych w ramach grup roboczych Porozumienia Bliźniaczego PL2002/IB/EN/01 [Twinning, 2002]. Po przyjęciu projektów raportów przez Kierownictwo Ministerstwa Środowiska, raporty zgodnie z wymaganym w harmonogramie wdrażania RDW terminie przekazano do Komisji Europejskiej w marcu 2005 roku. Polska znalazła się w gronie 11 krajów, które złożyły raporty w terminie.

25 Schemat i kierunki działań renatury- zacji rzeki Nidy

26

27 Wskazania dla regulacji rzek nizinnych trasy rzeki nie powinno się zmieniać,, nie likwidować struktur korytowych brzegi powinny być umacniane jedynie na odcinkach gdzie występuje erozja mogąca wywołać poważne zagrożenie- brzegi wklęsłe pozostawienie roślinności brzegowej zróżnicowane kształty i wymiary przekrojów poprzecznych pozostawienie starych wód (starorzecza, oczka wodne, mokradła, bagna)

28

29 Zmianom szorstkości dna towarzyszą zmiany intensywności turbulencji. Intensywność turbulencji występująca w ciekach górskich odpowiedzialna jest za stochastyczną naturę ruchu ziaren. Re * = k s U * / mała szorstkość przepływu 0

30 Określenie parametrów hydraulicznych początku ruchu w pomiarach radioznacznikowych rumowiska pozwoliło na wyznaczenie bezwymiarowych naprężeń krytycznych danej frakcji zgodnie ze wzorem: Początek ruchu rumowiska dennego Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

31 Charakterystyka i opis zjawisk Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Rumowisko wleczone występujące w rzekach i potokach górskich charakteryzuje się znaczną niejednorodnością uziarnienia oraz asymetrią kształtu ziaren Naprężenia bezwymiarowe w funkcji kształtu ziarn

32 Współczynnik klinowania się ziaren Wartość zmiennych naprężeń krytycznych może być określona w sposób ogólny z następującego wzoru: Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

33 Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej Powstawanie obrukowania dna i wzrost naprężeń ścinających są ze sobą powiązane co wyraża zmiana średnic charakterystycznych d mp /d mk. Można to ująć: α – wartość poszukiwana w warunkach rzek i potoków Podkarpacia Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

34 Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej Prognoza zmian krzywej uziarnienia w trakcie przejścia wezbrania: Rozsortowanie - rumowisko różnoziarniste Obrukowanie – rumowisko jednorodne σ ≈ 1,3 Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

35 Obrukowanie dna i stabilność na podstawie zależności określających zmianę naprężeń ścinających w korycie cieku w wyniku zaistniałych zmian w uziarnieniu rumowiska dennego: Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

36 Podsumowanie: a. pomiary bezpośrednie b. budowle szutrujące i dozujące

37

38

39

40

41 Wnioski Końcowe W Karpatach i na przedpolu ma miejsce przeobrażenie rzek i potoków; -w obszarach antropopresji potoki i rzeki dopasowują strukturę systemów korytowych do zmiennych warunków w dolinach na skutek: regulacji rzek, wzrost zdolności transportowej cieków budowy zbiorników zaporowych – brak alimentacji rumowiska na dolnym odcinku eksploatacji rumowiska bezpośrednio z koryt, zmian w charakterze użytkowania zlewni.

42 Wnioski Końcowe Zmiany systemów kortowych polegają głownie na erozyjnym modelowaniu. Raba, Skawa, Dunajec Wisłoka są pogłębiane w ostatnich latach od 2-4 m, a w wyniku erozji wstecznej pogłębiane są również koryta w dolinach bocznych. Od roku 1989 można zauważyć pojawienie się impulsu erozji wgłębnej w wyniku zmian użytkowania.

43 Wnioski Końcowe To współczesne pogłębianie mniej intensywne w obrębie gór, a bardziej na ich przedpolu jest falą regresyjnego odmładzania koryt; zmiana kształtu koryt na węższe i głębsze zaprzestania funkcjonowania równin zalewowych pojawienie się cokołów skalnych zmiana koryt aluwialnych na skalne

44 Wnioski Końcowe Regulacja ma na celu wytworzenie lub odbudowanie warunków cieku, który będzie w stanie dynamicznej równowagi - równowagi hydrodynamicznej, tzn. odprowadzał będzie w dół swego biegu taką samą ilość rumowiska wleczonego jaka jest dostarczana do danego przekroju doliny, a profil podłużny dna nie będzie podlegał procesowi akumulacji ani erozji.

45 Potok Białka Fragment obrukowanego dna, 02.06.2005 Odkryte rumowisko, 02.06.2005

46 Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej