Ryszard Pokładek, Krzysztof Nyc
Instytut Kształtowania i Ochrony ĝrodowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
WstĊp
Cechą klimatu polskiego jest m.in. zmiennoĞü warunków zasilania obszarów opadem atmosferycznym. WystĊpują róĪne okresy pojawiania siĊ suszy i róĪny bywa czas ich trwania [ŁABĉDZKI 2006]. Problem teĪ mogą stwarzaü okresowe nadmiary opadów, a przy tym moĪliwoĞci wystĊpowania powodzi.
Badania wpływu zjawisk hydrologicznych (równieĪ ekstremalnych) na gos-podarkĊ wodną dolin małych zlewni rzecznych [CIEPIELOWSKI 1995], prowadzone są od 1990 r. w okolicach Wrocławia, w dolinie Odry i jej lewobrzeĪnego dopływu rz.
Bystrzycy na obiektach MiĊkinia i Samotwór. Głównym celem tych badaĔ jest wykazanie, czy w sytuacji bardzo ograniczonych zasobów dyspozycyjnych, jakie doĞü czĊsto wystĊpują w małych zlewniach nizinnych, istnieje moĪliwoĞü wyeliminowania niedoborów wodnych roĞlin stosując gospodarowanie wodą przez regulowanie odpływu z obszaru obiektu i zlewni nawet w latach Ğrednio suchych i suchych. Wymaga teĪ wyjaĞnienia, jakie czynniki sprzyjają lub nie sprzyjają osiągniĊciu najbardziej korzystnego efektu takiego nawodnienia (charakter i wielkoĞü zlewni hydrologicznej, sposób eksploatacji obiektu).
Materiały i metody badaĔ
Eksperymentalne systemy melioracyjne gospodarowania wodą przez regulowanie odpływu zlokalizowano na obszarach bardzo małych zlewni hydrologicznych, w których cieki stale (obiekt MiĊkinia o pow. 720 ha) lub tylko okresowo (obiekt Samotwór o pow. 100 ha) prowadzą wodĊ. Obiekt MiĊkinia zasilany jest ze zlewni cieku podstawowego Zdrojek o ogólnej powierzchni 27 km2. Bilans wodny Zdrojka kontrolowany jest w dwóch przekrojach: górnym o powierzchni zlewni 22 km2 i odległym o 3 km dolnym - o powierzchni zlewni 26 km2. Na obszarze 400 ha przyrostu powierzchni zlewni Zdrojka, 160 ha jest pod bezpoĞrednim wpływem oddziaływania urządzeĔ piĊtrzących. Znacznie mniejszy obiekt Samotwór o pow. zaledwie 100 ha, stanowiący jednoczeĞnie jego zlewniĊ, zasilany jest wyłącznie z zasobów retencji własnej. Odpływ nadmiaru wody wystĊpuje tu bardzo rzadko i przewaĪnie wczesną wiosną. Oba obiekty posiadają podobne warunki hydrogeologiczne.
R. Pokładek, K. Nyc 150
Wyniki badaĔ i analiz
WysokoĞü opadów zasilających ww. obiekty uzyskano ze stacji IMGW Wrocław - Starachowice. Ich wartoĞci Ğrednie z 50 lat (1950-1999) dla wybranych okresów charakterystycznych przyjĊto jako opady normalne, do których odnoszone są analizowane lata 2000-2006 (tab. 1).
Na uwagĊ zasługują opady okresu wegetacyjnego. Stanowią one przeciĊtnie 91%
wartoĞci opadu normalnego. Okres wegetacyjny 2000-2006 (za wyjątkiem umiarkowanie mokrego 2001 r.) moĪna uznaü za suchy i Ğrednio suchy. W kaĪdym z analizowanych 6 lat przynajmniej przez 3-4 miesiące (w 2004 r. 6 m-cy) opady okresu wegetacyjnego stanowiły mniej niĪ 50% (suchy) lub mniej niĪ 75% (Ğredni suchy) opadu normalnego. WystĊpowały teĪ krótkoterminowe okresy wysokich opadów (ok.
150-340% opadu normalnego). Wynosiły one: w 2000 r. 179% - w maju; w 2001 r.
208% - w lipcu i 196% - we wrzeĞniu; w 2002 r. 159% - w sierpniu, w 2003 r. 183% - w maju; w 2005 r. 179% - w maju oraz w 2006 r. 337% - w sierpniu. Te znaczące nadwyĪki opadów zostały spoĪytkowane przez Ğrodowisko przyrodnicze w kolejnych okresach suszy atmosferycznej, nie doprowadzając do istotnego spadku poziomu wód gruntowych na analizowanych obiektach.
Jak wynika z przeglądu sum opadów z lat 2000-2006 (tab. 1) w okresie we-getacyjnym (IV-IX) przeciĊtnie uzyzkiwano 91% wartoĞci okreĞlonej jako opad normalny, przy czym w pierwszej czĊĞci tego okresu (IV-VI) wskaĨnik opadów wynosił 77%, a w czerwcu jedynie 56% wartoĞci normalnej dla analizowanych obiektów MiĊkinia i Samotwór. SpostrzeĪenie to sugeruje o potrzebie sporządzania krótkookresowych bilansów wodnych szczególnie tam, gdzie brak jest moĪliwoĞci retencjonowania nadwyĪek opadowych.
Pomimo niekorzystnego rozkładu wysokoĞci opadu, na systemie melioracyjnym z moĪliwoĞcią regulowania odpływu, udawało siĊ znacznie zwiĊkszyü małą retencje wodną obiektu [POKŁADEK 2004] i znacząco zredukowaü niedobory wodne gleb w warunkach małych zmian poziomu wódy gruntowej (w zasiĊgu oddziaływania piĊtrzeĔ), rys. 1.
Na obiekcie Samotwór spadek poziomu wód gruntowych oscylował w granicach 30-50 cm (GW) w zasiĊgu oddziaływania zastawki oraz ok. 95 cm poza jej zasiĊgiem (piez. 4b). W analogicznej sytuacji zasilania opadem w MiĊkini, stabilizacja poziomu wód gruntowych w wyniku piĊtrzenia była znacznie wiĊksza (do 20 cm - piez. 17), a poza zasiĊgiem piĊtrzeĔ wystĊpował sukcesywny spadek poziomu wód gruntowych siĊgający 130 cm (piez. 28 i 33).
Do roku 1997 obiekty objĊte badaniami były eksploatowane w sposób zadowalający. Po katastrofalnej powodzi na Dolnym ĝląsku (w lipcu 1997 r.) zmalało zainteresowanie intensywną produkcją rolniczą na tym terenie. Zmniejszyły siĊ teĪ nakłady na eksploatacjĊ urządzeĔ melioracyjnych. Sukcesywnie zmniejszano zakres prac konserwacyjnych cieków, a od 2003 r. w MiĊkini ograniczono je wyłącznie do waĪniejszych budowli melioracji podstawowych [NYC i in. 2003]. Od tego roku na obiekcie MiĊkinia obserwuje siĊ nie tylko gorsze warunki przepływu w wyniku zarastania i zamulania cieków, lecz równieĪ zmniejsza siĊ zdolnoĞü oczyszczania wód przepływających przez system melioracyjny [NYC, POKŁADEK 2004]. Pomiary przepływów w Zdrojku z lat 2003-2006 wskazują, Īe po zaprzestaniu jego konserwacji w 2003 przepustowoĞü koryta cieku sukcesywnie ulegała zmniejszaniu. Przykładowo przy napełnieniu cieku 35 cm Ğrednia przepustowoĞü Zdrojka wyniosła: w 2003 r. - 150, w 2004 r. - 55, w 2005 i 2006 r. 35 dm3⋅s-1 (rys. 2).
SKUTECZNOĝû DZIAŁANIA REGULOWANEGO ODPŁYWU ... 151
R. Pokładek, K. Nyc 152
SKUTECZNOĝû DZIAŁANIA REGULOWANEGO ODPŁYWU ... 153
Rys. 2. PrzepustowoĞü koryta cieku „Zdrojek” w latach 2003-2006. Przekrój dolny (F = 26 km2) Fig. 2. The „Zdrojek” stream flow capacity in the years 2003-2006. Downstream
cross-section (F = 26 km2)
Zmniejszenie przepustowoĞci cieków w wyniku zaniedbaĔ w zakresie ich konserwacji utrudnia racjonalne gospodarowanie zasobami wodnymi w rolnictwie, zwiĊksza bezwładnoĞü działania systemu melioracyjnego zarówno w procesie na-wadniania, a takĪe odwadniania obiektu. Obserwacje i pomiary zjawisk hydrolo-gicznych i glebowo-wodnych oraz oceny przebiegu zjawisk meteorolohydrolo-gicznych wskazują, Īe moĪna bardzo skutecznie i efektywnie gospodarowaü równieĪ w małych zlewniach rolniczych o znikomych dyspozycyjnych zasobach wodnych - szczególnie naraĪonych na wystĊpowanie suszy glebowej. NiezbĊdnym warunkiem do uzyskania takiego efektu jest posiadanie urządzeĔ melioracyjnych umoĪliwiających regulowanie odpływem wody ze zlewni (cieki wyposaĪone w odpowiednie urządzenia piĊtrzące) oraz zagwarantowanie ich sprawnej obsługi eksploatacyjnej. Głównym zadaniem słuĪby eksploatacyjnej jest troska o wykorzystanie kaĪdej dostĊpnej iloĞci wody, której okresowy nadmiar moĪna retencjonowaü w Ğrodowisku (retencja: glebowa, koryt i dolin rzecznych, wód powierzchniowych i gruntowych).
Wnioski
Badania przeprowadzone na obiektach z systemem gospodarowania wodą przez regulowanie odpływu, zlokalizowanych w dolinie Odry k. Wrocławia, wykazały Īe:
1. WystĊpowanie w okresie wegetacyjnym znacznej zmiennoĞci opadów powo-dowało niekorzystne skutki hydrologiczne, objawiające siĊ zróĪnicowaniem przepływów w ciekach oraz wahaniami poziomu wód gruntowych i uwilgotnienia gleb, szczególnie w warunkach naturalnej gospodarki wodnej.
2. Na obszarze objĊtym działaniem systemu gospodarowania wodą przez regu-lowanie odpływu w wyniku piĊtrzeĔ, okresowo pojawiające siĊ wysokie opady (czĊsto o charakterze burzowym) skutecznie wzbogacały zasoby retencji wodnej gleb łagodząc skutki posuch klimatycznych. Szczególnym tego przykładem był rok 2006.
R. Pokładek, K. Nyc 154
Literatura
CIEPIELOWSKI A. (red.) 1995.Metodyka zagospodarowania zasobów wodnych w małych zlewniach rzecznych. Wydawnictwo SGGW, Warszawa: 152 ss.
ŁABĉDZKI L. 2006. Susze rolnicze. Zarys problematyki oraz metody monitorowania i klasyfikacji. Woda-ĝrodowisko-Obszary Wiejskie. Rozprawy Naukowe i Monografie 17, wyd. JMUZ, Falenty: 107 ss.
NYC K., POKŁADEK R. 2004. Rola małej retencji w kształtowaniu iloĞci i jakoĞci wód.
Zeszyty Naukowe AR we Wrocławiu 502, Seria InĪynieria ĝrodowiska XIII: 343-352.
NYC K., POKŁADEK R., ZACHARA M. 2003. Wpływ eksploatacji obiektu MiĊkinia na jakoĞü wód. WiadomoĞci Melioracyjne i Łąkarskie 2: 70-74.
POKŁADEK R. 2004. Kształtowanie małej retencji przez regulowanie odpływu. Przegląd Komunalny 12: 78-81.
Słowa kluczowe: zlewnia rolnicza, nawadnianie, regulowany odpływ Streszczenie
Na eksploatowanych systemach melioracyjnych Samotwór i MiĊkinia k. Wrocławia, wyposaĪonych w urządzenia do regulowania odpływu wód powierzch-niowych i gruntowych, prowadzone są badania kształtowania siĊ zasobów małej retencji gruntowej. Stwierdzono, Īe w przypadku dobrej melioracyjnej i rolniczej eksploatacji obiektów, pojawiająca siĊ okresowo susza atmosferyczna nie powodowała wystĊpowania deficytu wody glebowej. Wahania poziomów wód gruntowych nie przekraczały 30-50 cm na obiekcie Samotwór i 20 cm w MiĊkini przy korzystniejszych warunkach hydrologicznych.
CONTROLLED RUNOFF EFFECTIVENESS IN PERIODS OF DRY WEATHER AND EXTENSIVE EXPLOITATION
OF THE OBJECT Ryszard Pokładek, Krzysztof Nyc
Institute for Development and Environment Protection, University of Environmental and Life Sciences, Wrocław Key words: irrigation, drainage area, regulated outflow
Summary
Soil retention resource processes are investigated on the operational land reclama-tion systems of Samotwór and MiĊkinia near Wrocław. These systems are equipped for regulation of surface and ground water outflow. The investigation showed that on meliorated fields under the suitable exploitation the soil water deficit did not occur in dry periods. Changes in groundwater depths in the Samotwór object were 30-50 cm and 20 cm in the MiĊkinia object where the hydrological conditions were more favorable.
SKUTECZNOĝû DZIAŁANIA REGULOWANEGO ODPŁYWU ... 155 Dr inĪ. Ryszard Pokładek
Prof. dr inĪ. Krzysztof Nyc
Instytut Kształtowania i Ochrony ĝrodowiska Uniwersytet Przyrodniczy
Pl. Grunwaldzki 24 50-363 WROCŁAW
e-mail: pokl@miks.ar.wroc.pl, e-mail: nyc@miks.ar.wroc.pl
ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2008 z. 528: 157-164