Geomorfologiczne skutki wez- wez-brania małych cieków górskich wez-brania małych cieków górskich

na przykładzie potoku Skałka w Karkonoszach

Przykład geomorfologicznych skut-ków wezbrania małych cieskut-ków górskich za-prezentowany został w publikacji Dąbrow-skiej i Kasprzaka (2007). Autorzy określili cechy koryta potoku Skałka Karkonoszach po lokalnym epizodzie wezbraniowym, jaki miał miejsce latem 2002 r. Podstawą badań było szczegółowe kartowanie geomorfolo-giczne prowadzone na górnym odcinku po-toku, będącym ciekiem V rzędu i uchodzą-cym do Łomniczki. Uwagę skupiono na jego górnym i środkowym odcinku (ryc. 5.18), gdzie brzegi nie zostały sztucznie umocnione i nie ma zabudowań. W efekcie trwających rok prac terenowych stworzono mapę zawie-rającą informacje o rozmieszczeniu oraz rozmiarach form korytowych i pozakoryto-wych wraz z parametrami uziarnienia osa-dów korytowych, wymiarach podcięć ero-zyjnych (wysokości, szerokości, głębokości), zapór z rumoszu drzewnego i kotłów ewor-syjnych. Pełne odwzorowanie szczegółów oraz użyteczną kartometryczność zebranych danych przestrzennych uzyskano dzięki opracowaniu obrazu w programie AutoCAD.

Fragment sporządzonego planu wraz z wszystkimi wydzieleniami zastosowanymi na całym arkuszu przedstawiono na ryc.

5.19.

Zlewnia Skałki obejmuje fragment północnych stoków Kowarskiego Grzbietu w polskiej części Karkonoszy Wschodnich.

Podstawowe parametry badanej zlewni

[175]

cząstkowej przedstawiono w tab. 5.7. W jej podłożu występuje seria kowarska skał me-tamorficznych osłony granitu karkonoskiego:

w przewadze łupki, gnejsy i granitognejsy oraz amfibolity. Wychodnie litych skał po-jawiają się na powierzchni sporadycznie, a stoki osłania pokrywa zwietrzelinowa o miąższości zazwyczaj od 0,5 do 1,5 m.

Ponad 90% obszaru zlewni porasta bór gór-ski mieszany, należący do górnej części regla dolnego (świerk, jodła, buk, modrzew, ja-wor) oraz bór wysokogórski regla górnego (świerk z domieszką jarzębiny). Las, scho-dzący do podnóża masywu, poprzecinany jest siecią dróg i ścieżek o gęstości ok. 6–8 km na km² oraz zanikającą siecią rynien zrywkowych, powstałych po tzw. klęsce ekologicznej lat 80.

Źródła Skałki znajdują się na wysokości 1002 m n.p.m. Długość całego cieku wynosi 5,9 km, a badanego odcinka od źródła do wyznaczonego punktu 2,05 km. Jego niemal proste w górnym odcinku koryto stopniowo zwiększa swoją krętość wraz z biegiem doliny. Poniżej badanego odcinka, gdzie pojawiają się zabudowania Karpacza Wilczej Poręby, koryto ujęte jest kamienną obudową brzegów. Wyżej umocnienia takie pojawiają się jedynie pod dwoma drewnianymi mostkami na trasie dróg leśnych. Poza nielicznymi odcinkami wyciętymi w litej skale, koryto wyścielone jest rumowiskiem o dominujących frakcjach żwirowej i głazowej.

Przepływ Skałki znacznie zmienia się w ciągu roku, osiągając maksima związane z topnieniem śniegu lub intensywnymi opa-dami deszczu. Oprócz intensywnych opadów regionalnych obserwuje się tu także burze wywołujące ekstremalne wezbrania na ob-szarze o ograniczonej skali, np. dwu sąsied-nich zlewni, jak to miało miejsce podczas wspomnianego wcześniej wezbrania Skałki i płynącej równolegle po jej wschodniej stro-nie Maliny. Brakuje stro-niestety wiarygodnych danych odnośnie przepływów w trakcie tego zdarzenia. Odmienne genetycznie wezbrania

z topniejącego śniegu zdarzyć się mogą za-równo wiosną, jak i w zimie.

Ryc. 5.18. Lokalizacja obszaru badao potoku Skałka: strzałkami oznaczono skar-towany odcinek koryta, czerwony prostokąt zakreśla obszar przedsta-wiony na ryc. 5.19. Według: Dą-browska, Kasprzak (2007)

W korycie Skałki zalegał materiał różnych frakcji, wśród których dominował powierzchniowo gruby żwir i głazy z blokami. Znajdowały się tam elementy o dłużej osi większej niż 4 m. Mogły one zalegać in situ jako residuum przemytej pokrywy stokowej. Większe z elementów bruku korytowego budowały progi rumowiskowe, których naliczono na badanym odcinku 45 (ryc. 5.20). Były one rozmieszczone wzdłuż całej długości koryta, tworząc zespoły na jego węższych odcinkach lub w miejscach zwiększonego spadku koryta. Progi przegradzały koryto, z wyjątkami, pod kątem prostym. Ich wysokość dochodziła do 2,2 m. Poniżej nich rozwijały się kotły eworsyjne o średnicy

[176]

Tab. 5.7. Podstawowe informacje na temat zlewni potoku Skałka. Według: Kwiatkowski, Hołdys (1985), Czerwioski (1991), pomiary DEM

Badana zlewnia cząstkowa Skałki

system hydrograficzny Skałka / Łomniczka / Łomnica /Bóbr / Odra

powierzchnia 2 km²

punkt najniższy 652,5 m n.p.m.

punkt najwyższy 1285 m n.p.m.

wskaźnik kolistości 0,75

wskaźnik wydłużenia 0,57

długośd cieku 2,79 km

średni spadek cieku 44,8‰

badany odcinek Potoku Skałka

dopływ rzeki Łomniczki

położenie wys. obszaru źródłowego 1002 m n.p.m.

długośd 2,05 km

Sytuacja klimatyczna

roczne opady rzeczywiste 1400–2000 mm

liczba dni burzowych w czerwcu i lipcu 12 (stacja Karpacz, lata 1951–1975).

największe notowane sumy opadów

165 mm (stacja Karpacz Wilcza Poręba), 283 mm (stacja Budniki) przy opadzie dobowym odpowiednio do 79 i 191 mm; 29 lipca – 1 sierpnia 1897 r.

czas zalegania śniegu powyżej 196 dni

najczęściej od 1,5 do 3 m. Zespołom progów towarzyszyły fragmenty koryta wycięte w litej skale. Odcinki takie miały maksymal-ną długość ok. 20 m. Cztery z nich rozmie-sczone były w najwyższej części cieku, a jeden w dolnym odcinku analizowanego fragmentu potoku. Materiał skalny o mniej-szej frakcji był transportowany w dół cieku lub akumulował się za większymi przeszko-dami w korycie.

Powszechnymi formami erozyjnymi były podcięcia brzegów rozmieszczone nie-regularnie wzdłuż biegu potoku. Wysokość podcięć brzegowych sięgać mogła 3,7 m.

Jeśli erodowane były one jedynie przez wody

wezbraniowe, a ich podstawa znajdowała się ponad poziomem niskich przepływów, gro-madził się tutaj materiał osypiskowy. Pod-cięciom towarzyszyły liczne ślady osunięć gruntu o wysokości do 10 m. Osobną kateo-gorię form tworzyły rynny erozyjne ucho-dzące bezpośrednio do koryta. Największa z nich powstała po uszkodzeniu drogi leśnej i przedostaniu się prowadzonej nią wody w dół stoku. Rynna ta miała długość 40 m i szerokość od 4 do ponad 10 m przy korycie.

Rynny erozyjne wraz z wylotami dróg i odwadaniających je rowów dostaraczały materiał stokowy bezpośrednio do koryta.

Zidentyfikowano 17 takich miejsc. U ich

[177]

Ryc. 5.19. Fragment mapy powstałej w wyniku kartowania koryta potoku Skałka. Według: Dąbrowska, Kasprzak (2007)

Ryc. 5.20. Schematyczne przedstawienie wybranych elementów struktury koryta potoku Skałka na tle profilu podłużnego i przekrojów poprzecznych doliny: I – budowa geologiczna (a – łupki łysz-czykowe, b – gnejsy skaleniowe, c – granitognejsy), II – syntetyczne przedstawienie szeroko-ści koryta, III – obiekty, formy i procesy kształtujące koryto (d – mosty, e – murowane umoc-nienia brzegów przy mostach, f – boczna dostawa wody i materiału skalnego, g – odsypy śródkorytowe, h – progi rumowiskowe, i – wychodnie skał podłoża, k – zatory drzewne). We-dług: Dąbrowska, Kasprzak (2007)

[178]

wylotu mogły się tworzyć podmywane stożki napływowe o charakterze torencjalnym.

Bocznej dostawie materiału skalnego towa-rzyszyły rozszerzenia koryta przepełnianego rumowiskiem. Jego szerokość wzrastała wte-dy nawet do 22 m, kiewte-dy na innych odcin-kach nie przekraczała 10 m. Zmniejszenie zdolności transpotowej potoku przejawiało się w takich miejscach tworzeniem odsypów śródkorytowych. Największe z nich, o długo-ści 30 m i szerokodługo-ści 12 m, są zalewane tylko podczas najwyższych stanów wody i mają charakter mniej lub bardziej trwałych wysp porośniętych roślinnością. Na powierzchni tych odsypów mogły występować mniejsze formy erozyjne (np. kotły eworsyjne) lub akumulacyjne.

Wzdłuż całego koryta ciągnęły się tak-że odsypy boczne o wielkościach i kształtach uzależnionych od lokalnej morfologii.

W górnej części, na niemal prostym odcinku cieku utworzył się system odsypów naprze-mianległych. Budujące je żwiry układały się imbrykacyjnie, tworząc pod powierzchnią wody ławice wygięte zgodnie z nurtem.

Akumulacja grubego materiału zachodziła także przed większymi przeszkodami – blo-kami i zatorami z pni i rumoszu drzewnego.

W analizowanym korycie występowało 18 dużych zatorów o maksymalnej wysoko-ści 1–3 m. Powstawały one także na odsy-pach śródkorytowych, poniżej wylotu rynien erozyjnych oraz przez zaczopowanie światła mostku i były kolejną formą, której towarzy-szyły kotły eworsyjne. W górnym odcinku potoku Skałka naprzemienne występowanie stref akumulacji i wzmożonej erozji dopro-wadziło do wykształcenia klasycznego ukła-du typu próg-przegłębienie (ang. step-pool).

W okresie prac terenowych w górnym biegu Skałki funkcjonowały 3 odcinki, gdzie spływająca woda wnikała pod powierzchnię materiału dennego. W miejscach tych koryto było szersze, wypełnione grubofrakcyjnym rumowiskiem (ryc. 5.21). Śladami prze-kształceń powodziowych były tutaj podcięcia brzegowe, drobne (2–3 m) odsypy boczne zbudowane z małych głazów poprzetykanych

żwirem, kotły eworsyjne i głazy wsparte na większych blokach. Najdłuższy z tych odcin-ków (ponad 100 m) znajdował się w okolicy 1 km biegu potoku.

Pod względem materiału dennego Skałka ma koryto żwirowo-głazowe, w któ-rym zalegają także większe bloki. Mimo, że w sudeckich potokach obserwowano trans-port bloków o długości dłuższej osi 4,8 m (Żurawek 1999), największe bloki w korycie Skałki zapewne przekraczają możliwości transportowe cieku. Tworzyły one lokalne pułapki dla materiału skalnego, zwiększając retencję rumowiskową analizowanego poto-ku. Odmiennie sytuacja wygląda na odcin-kach, gdzie w korycie odsłania się lita skała podłoża. Erozja wgłębna i boczna działa tu intensywnie także między epizodami wez-braniowymi. W miejscach tych koryto Skałki przybiera postać koryta skalnego i w rozu-mieniu definicji zaproponowanej przez Whipple'a (2004) stale dominują w tym miej-scu procesy erozyjne. Fragmenty te stanowią swoistą bazę erozyjną dla wyżej położonych odcinków potoku, wpływając na kształtowa-nie jego profilu podłużnego.

Wzdłuż badanego cieku nie obserwo-wano ścisłej zależności polegającej na wy-dajniejszym podcinaniu wklęsłych zakoli.

Proces ten był ściśle uzależniony od roz-mieszczenia lokalnych przeszkód w korycie oraz budowy i kształtu podcinanego zbocza, warunkujących działanie erozji wirowej.

Niektóre z podcięć brzegowych formowały się jedynie podczas wysokich przepływów Skałki – ich podstawa znajdowała się ponad poziomem niskich przepływów potoku.

Obok odcinków nasilonej erozji w ko-rycie występowały odcinki akumulacyjne.

Znajdowały się one w miejscach zmniejsze-nia spadku profilu podłużnego doliny – na lokalnych wypłaszczeniach lub przed prze-szkodami w korycie. Przeprze-szkodami tymi były, oprócz progów rumowiskowych zało-żonych na większych głazach i blokach, za-tory z rumoszu drzewnego. Wysokość zato-rów zwiększona o głębokość tworzących się poniżej nich kotłów eworsyjnych prowadziła

[179]

do funkcjonowania w korycie przewyższeń sięgających nawet 3–4 m (ryc. 5.22). Zatory drzewne odpowiadały też bezpośrednio za zaczopowanie przepływu pod mostami, uszkodzenie tych budowli i przerzucenie nurtu poza dotychczasowe koryto.

Ryc. 5.21. Zmniejszenie nachylenia podłużnego i rozszerzenie koryta Skałki na odcinku depozycyjnym. Woda wpływa pod ru-mowisko skalne. Październik 2002 r.

(fot. A. Dąbrowska, za zgodą autorki)

Ryc. 5.22. Zator drzewny i wykształcony poniżej kocioł eworsyjny tworzą w korycie Skałki lokalne przewyższenie. Wyso-kośd widocznego przymiaru 1 m. Paź-dziernik 2002 r. (fot. A. Dąbrowska, za zgodą autorki)

Zmniejszenie zdolności transportowej wody skutkowało tworzeniem się odsypów śródkorytowych i poszerzeniem koryta. To-warzyszyły temu zjawiska awulsji, tworzenia się skrótów powodziowych czy roztokowania w rozszerzeniach dna doliny. Nagromadzenie materiału dennego pozwalało na przepływ śródrumowiskowy podczas niskich stanów

wody. Największe z odsypów śródkoryto-wych sąsiadowały z wylotami dużych rynien erozyjnych. Może to świadczyć o roli, jaką w kształtowaniu koryta odgrywa boczna dostawa materiału stokowego powodująca przekroczenie możliwości transportowych potoku. Systemy stokowy i dolinny nie jest przy tym powiązane ze sobą w jednakowym stopniu na całej długości koryta. Związki te zależą głównie od działalności człowieka – przebiegu i zagęszczenia sztucznych linii spływu wód stokowych – dróg. Rozwój od-cinków akumulacyjnych Skałki stwarza za-grożenie zwiększonego odprowadzania ru-mowiska podczas zdarzeń ekstremalnych i zasypywania dolnych, zamieszkanych od-cinków dna doliny. W potencjalnym scena-riuszu może to spowodować awulsję wód wezbraniowych i zniszczenia infrastruktury w Karpaczu Wilczej Porębie.

5.5.6. Geomorfologiczne skutki