Dane o stanach i przepływach dostępne są w Instytucie Meteorolo-gii i Gospodarki Wodnej (IMGW), który od lat 40-tych ubiegłego wie-ku prowadzi obserwacje we własnej sieci kontrolno-pomiarowej. Sieć ta wielokrotnie podlegała modernizacji, powstawały nowe posterunki i li-kwidowano stare. Stwarza to nierzadko znaczne trudności w doborze od-powiedniego wielolecia bilansowego, które umożliwiałoby wykorzystanie wszystkich punktów pomiarowych w danym obszarze bilansowym. Wielo-leciem rekomendowanym do ustalenia zasobów odnawialnych jest okres 1981-2010, który może zostać zmieniony w przypadku napotkania tego typu trudności. Do roku 1983 stany i przepływy wód publikowane były systematycznie w opracowaniach zatytułowanych Roczniki hydrologiczne wód powierzchniowych. Późniejsze dane są przez IMGW udostępniane na zasadzie komercyjnej.
Należy pamiętać, że dokładność obliczania przepływów ma swoje ogra-niczenia, ponieważ z reguły wartością bezpośrednio mierzoną nie jest na-tężenie przepływu, lecz stany wód. Na podstawie stanów uzyskuje się wiel-kość przepływu, wykorzystując krzywą konsumcyjną, obrazującą zależność przepływu w danym przekroju wodowskazowym od stanów wody w rzece.
152 Metodyka określania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych
Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku mniejszych cieków o nie-zbyt dużym przepływie. Z punktu widzenia wprowadzanych ograniczeń (np. zachowania przepływu nienaruszalnego) dokładność i wiarygodność danych o przepływie ma bardzo duże znaczenie. Równie istotne, a wręcz kluczowe znaczenie ma ocena dopływu podziemnego do koryta cieku. Tutaj sytuacja jest o wiele bardziej skomplikowana, niż w przypadku prze-pływu w cieku. Ponieważ nie ma bezpośrednich metod pomiaru doprze-pływu podziemnego do cieku, jest on szacowany różnymi metodami, z których większość opiera się na analizie hydrogramów, czyli de facto przepływów w konkretnym przekroju. Jak widać, oszacowanie podziemnego dopływu do cieku może być obarczone większym błędem, niż przepływ obliczony w tym samym przekroju.
Ważnym elementem jest także użytkowanie wód powierzchniowych, tj. in-formacje o lokalizacji ujęć oraz wielkości poborów. Nie są to z reguły infor-macje wprost użyteczne w konstrukcji i tarowaniu modelu matematycznego. Mają jednak swoje zastosowanie w metodyce wykorzystania ciągu przepływów rzecznych do obliczenia zasobów odnawialnych (patrz rozdz. 5.3) i dlatego powinny być pozyskiwane. Obecnie nie ma jednolitej bazy danych, w których informacje o ujęciach wód powierzchniowych byłyby gromadzone (wzorem np. banku HYDRO czy bazy POBORY). Można ich poszukiwać w Regional-nych Zarządach Gospodarki Wodnej, choć część z nich, dysponując wiedzą o wielkości poboru i użytkowniku ujęcia, nie ma danych o jego precyzyjnej lokalizacji. Duże ujęcia, zwłaszcza wykorzystywane do celów przemysłowych (np. cukrownie, elektrownie), łatwo zidentyfikować w terenie, natomiast część małych ujęć, np. wykorzystywanych sezonowo do nawodnień rolniczych, po-zostanie niezidentyfikowana.
Przepływy nienaruszalne
Zaleca się, aby do czasu formalnego unormowania problemu określania wielkości przepływu nienaruszalnego Qnh [Witczak, Żurek 2008; Tyszewski i in., 2008], w celu ujednolicenia obliczeń prowadzonych dla rzek w obsza-rach działalności różnych RZWG, był on wyznaczany zgodnie z metodyką Kostrzewy [1977] w oparciu o przepływ SNQR, typ rzeki i powierzchnię zlew-ni zamkzlew-niętej przekrojem bilansowym (tab. 6.3-1):
Qnh = k · SNQR (6.3-1)
gdzie: k – parametr zależny od powierzchni zlewni oraz typu hydrologiczne-go rzeki. Parametr ten podany jest jako wartość średnia dla przedzia-łu powierzchni zlewni, jednakże zalecane jest stosowanie wartości interpolowanych (rys. 6.3-1).
153 Metodyka ustalania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych
Tab. 6.3‑1. Uśrednione wartości współczynnika k do wzoru (7.2‑1) wg Kostrzewy [1977] Typ hydrologiczny rzeki Prędkość miarodajna Vm [m/s] Spływ jednostkowy q = SSQ/A [l/(s·km2)] Powierzchnia zlewni A [km2] Współczynnikk [–] nizinny 0,20 q < 4,15 < 1 000 1,00 1 000–2 500 0,58 > 2 500 0,50 przejściowy i podgórski 0,25 4,15 ≤ q ≤ 13,15 < 500 1,27 500–1 499 0,77 1 500–2 500 0,52 > 2 500 0,50 górski 0,30 q > 13,15 < 300 1,52 300–749 1,17 750–1 499 0,76 1 500–2 500 0,55 > 2 500 0,50
Rys. 6.3‑1. Zależność współczynnika k od powierzchni zlewni typu nizinnego, przej‑ ściowego (wyżynnego i podgórskiego) oraz górskiego
154 Metodyka określania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych
Zwraca się uwagę na fakt, że w jednostkach bilansowych obejmujących zlewnie rzek o relatywnie wyrównanym w okresie wielolecia odpływie
niskim miesięcznym NQM i wyrównanym odpływie niskim rocznym NQR
oraz o małej powierzchni (A < 500 km2 dla rzek o typie przejściowym,
zaś A < 300 km2 dla rzek górskich) przepływ nienaruszalny Qnh,
wy-znaczony metodą Kostrzewy [1977] w oparciu o statystykę przepływów niskich w wieloleciu SNQR, może być niemal równy SNQM utożsamianym z odpływem podziemnym QG do rzek. W konsekwencji powoduje to, że zasoby dyspozycyjne wód podziemnych − wyznaczone z warunkiem zapewnienia przepływu nienaruszalnego wyłącznie z zasilania podziem-nego rzek − są bardzo niskie, przy jednocześnie wysokiej odnawialno-ści wód podziemnych [Witczak, Żurek, 2008]. Stwarza to paradoksalną sytuację formalnego wymogu zastosowania drastycznych ograniczeń dla stopnia zagospodarowania wód podziemnych w zasobnej jednostce bi-lansowej.
Z tego względu, do czasu opracowania i wdrożenia do powszechnego sto-sowania metodyki ustalania wartości Qnh proponuje się, aby zamiast stoso-wania średniej wieloletniej wartości przepływu niskiego rocznego SNQR, we wzorze (6.3-1) była uwzględniana wartość SNQR5, będąca średnią z 5-lecia o najniższej średniej wartości z przepływów niskich rocznych NQR, stwier-dzonej w wieloleciu hydrologicznie reprezentatywnym (1981-2010).
Zasoby wodne w statycznym bilansie wodnogospodarczym wód powierzch-niowych charakteryzowane są wartościami przepływu o gwarancji gw = p%
występowania wraz z wyższymi dla p = 90% i p = 95% (Qgw90%, Qgw95%) oraz
przepływami charakterystycznymi SSQ, SWQ i SNQ w przekroju bilanso-wym rzeki. W przypadkach, gdy dostępne są dane hydrologiczne w postaci ciągów przepływów dobowych lub dekadowych, należy wykorzystać je do obliczenia charakterystyk SSQ, SNQ, SWQ i Qgwp%. Przepływ SSQ wyzna-czony dla wielolecia 1981-2010 odwzorowuje wszystkie użytkowania jakie występowały w tym okresie. Przyjęto, że struktura tych użytkowań nie ulega istotnym zmianom. W takiej sytuacji użytkowania te nie są uwzględniane w modelu bilansowym. W zlewniach, w których nastąpiły istotne zmiany użytkowania wód w okresie 1981-2010, należy metodami eksperckimi do-konać korekty przepływów charakterystycznych rzeki. Takie podejście za-kłada opracowanie hydrologii „pseudo-naturalnej” dla wielolecia 1981-2010 i uwzględnienie – w modelu bilansu wodnogospodarczego wód powierzch-niowych – wszystkich użytkowników wód, bez względu na czas ich pojawie-nia się w zlewni [Tyszewski i in., 2008].
Zgodnie z ustaleniami dokonanymi w opracowaniu [Michalczewski (red.), 1980] oraz przy założeniu, że istnieją statystyczne zależności regionalne po-między przepływem średnim niskim SNQ i przepływem średnim SSQ:
155 Metodyka ustalania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych
SNQ = WSNQ · SSQ (6.3-2)
przyjmuje się następujące zależności regionalne pomiędzy przepływami o określonej gwarancji występowania (Qgw p%) i przepływem SNQ a przepły-wem średnim SSQ:
Qgw,p%= Wp% · SSQ (6.3-3)
Wartości współczynników WSNQ, W90% oraz W95% dla poszczególnych re-gionów wodnych zestawiono w tabeli 6.3-2. Umożliwiają one oszacowania wielkości przepływu o gwarancji występowania g = 90% i g = 95% oraz średniego niskiego SNQ w sytuacji braku odpowiednich hydrologicznych danych pomiarowych [Tyszewski i in., 2008].
Tab. 6.3‑2. Wartości współczynników WSNQ, W90%, W95% dla obszarów działalności
regionalnych zarządów gospodarki wodnej [za: Tyszewski i in., 2008] Regiony wodne administrowane przez RZGW Charakter rzek (F – powierzchnia zlewni, km2) W95% W90% WSNQ Gdańsk nizinne 0,455 0,508 0,431 przejściowe 0,536 0,608 0,494 Katowice nizinne 0,336 0,387 0,315 przejściowe F < 1000 0,434 0,491 0,433 przejściowe F > 1000 0,343 0,386 0,340 górskie 0,141 0,178 0,115 Kraków nizinne 0,258 0,302 0,232 przejściowe F < 1000 0,205 0,243 0,200 przejściowe 1000 < F < 5000 0,251 0,290 0,258 przejściowe F > 5000 0,259 0,300 0,244 górskie F < 1000 0,135 0,175 0,126 górskie 1000 < F < 5000 0,175 0,219 0,166 górskie F > 5000 0,284 0,331 0,261 Poznań nizinne F < 2000 0,133 0,199 0,171 nizinne 2000 < F < 5000 0,226 0,285 0,262 nizinne F > 5000 0,382 0,431 0,390 przejściowe F < 2000 0,294 0,351 0,298 przejściowe F > 2000 0,459 0,532 0,445
156 Metodyka określania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych Szczecin nizinne 0,286 0,367 0,340 przejściowe F < 1000 0,504 0,555 0,501 przejściowe F > 1000 0,555 0,608 0,524 Warszawa nizinne F < 2000 0,203 0,259 0,207 nizinne F > 2000 0,282 0,324 0,292 przejściowe F < 2000 0,279 0,338 0,270 przejściowe 2000 < F < 10000 0,350 0,395 0,355 przejściowe F > 10000 0,327 0,371 0,320 Wrocław nizinne F < 2000 0,229 0,287 0,239 nizinne F > 2000 0,317 0,415 0,355 przejściowe F < 2000 0,233 0,294 0,226 przejściowe F > 2000 0,269 0,328 0,256 górskie 0,228 0,303 0,220