ARTYKUŁY NAUKOWE Wpływ regulacji koryta na warunki sedymentacji osadów na równinie zalewowej dolnego Dunajca

Wp³yw regulacji koryta na warunki sedymentacji osadów

na równinie zalewowej dolnego Dunajca

Maciej Liro

Impact of channel regulation on sedimentation on the Lower Dunajec floodplains. Prz. Geol., 60: 380–386.

A b s t r a c t. In the last century the Dunajec channel in its lower river course was considerably transformed due to channelization works. The former multi-thread river channel was replaced by a single one, resulting in abandonment of side channels. Groynes were constructed on both main and side channel. Quick filling up of the inter-groyne basins reduced channel width and capacity. In the study area, a side channel with groynes was abandoned and filled up. The aim of this study was to reconstruct the rate and depositional conditions of the sediments infilling the abandoned channel. These sediments are 215-222 cm thick and were deposited at an average rate of 5-5.2 cm/year. Their sedi-mentary environment was inferred based on a C/M diagram. The depositional conditions in the abandoned channel were determined by two major factors: distance to the active channel and difference in elevation between depositional surface and active channel. Close to the active channel, 61% of sediment was deposited from suspension and 39% by traction current. At a distance of 200 m to the active channel, 100% of sediment was deposited from suspension, with 25% falling from pelagic suspension. At an early stage of infilling of abandoned channel, the depositional flows are more energetic and the deposition rate is higher than in the later stage. The investigated sediments are an example of accumulation induced by channelization works. The spatial distribution of these fine-grained, quickly deposited sediments is determined by the course of the abandoned channel.

Keywords: channel regulation, overbank deposits, abandoned channel, groynes, Dunajec river, C/M diagram

Równina zalewowa jest istotnym elementem systemu rzecznego. Jej powstanie to efekt migracji bocznej koryta oraz depozycji pozakorytowej. W wyniku migracji bocznej koryta nastêpuje odk³adanie gruboziarnistego osadu kory-towego, który nastêpnie jest cyklicznie nadbudowywany drobniejszym materia³em transportowanym podczas prze-p³ywów pozakorytowych (Wolman & Leopold, 1957; Zwoliñski, 1992). Cechy osadu pozakorytowego informuj¹ o rodzaju materia³u transportowanego przez rzekê w czasie wezbrañ oraz o warunkach hydrodynamicznych panuj¹cych podczas jego depozycji (Teisseyre, 1989; Szmañda, 2009, 2011). W profilach takich osadów jest zapisana zmiennoœæ tych czynników w czasie oraz ich zró¿nicowanie w prze-strzeni (Teisseyre, 1989; Kalicki, 2006). G³ównymi przyczy-nami zmian cech osadów pozakorytowych s¹ zarówno czyn-niki klimatyczne, jak i zmiany antropogeniczne w zlewni rzeki (Kukulak, 2004). Cechy osadów deponowanych na równinie zalewowej s¹ równie¿ nastêpstwem zmian po³o¿e-nia koryta rzeki – pionowego (Wy¿ga, 2008) i poziomego, zwi¹zanego z migracj¹ boczn¹, która skutkuje oddaleniem siê koryta od miejsca depozycji lub przybli¿aniem do niego (Kalicki, 2006).

W XIX i XX w. regulacja i zabudowa hydrotechniczna koryt rzecznych odegra³y znacz¹c¹ rolê w modyfikacji warunków sedymentacji osadów na równinach zalewowych polskich rzek (Klimek, 1974; Szumañski, 1977; Czajka, 2000, 2007; Warowna, 2003; Ciszewski, 2006; Ciszewski & Dubicki, 2008; Wy¿ga, 2008; Ciszewski & Czajka, 2009). Podczas prac regulacyjnych znacznie skrócono, wypro-stowano i zwê¿ono koryta rzeczne. Przyczyni³o siê to do wzrostu zdolnoœci transportowej rzek i spowodowa³o

gwa³-towne pog³êbienie siê ich koryt (Klimek, 1987; Wy¿ga, 2008). Umocnienie brzegów ostrogami wywo³a³o szybk¹ depozycjê osadów przy brzegach koryt i jednoczeœnie nasi-li³o erozjê den (Warowna, 2003; Ciszewski, 2006; Czajka, 2007). Wa³y przeciwpowodziowe ograniczy³y obszar sedy-mentacji pozakorytowej do w¹skiej strefy miêdzywala (Czajka, 2000). W utworzonych zbiornikach zaporowych rozpoczê³a siê sedymentacja rumowiska dennego, a tak¿e wiêkszoœci rumowiska unoszonego transportowanego przez rzeki (£ajczak, 1986; Klimek i in., 1989, 1990). Czynniki te spowodowa³y, ¿e wspó³czesne warunki sedymentacji osadów pozakorytowych ró¿ni¹ siê od tych istniej¹cych przed regulacj¹ (Kalicki, 2006). Ró¿nice te nie s¹ jeszcze do koñca poznane, jednak ich zapis powinien byæ najbar-dziej wyraŸny w strefie przykorytowej równiny zalewo-wej, gdzie depozycja pozakorytowa zachodzi najczêœciej (Zwoliñski, 1992).

W dolnym biegu Dunajca (ryc. 1) podczas prac regula-cyjnych, które prowadzono w ostatnim stuleciu, dosz³o do znacznych przeobra¿eñ koryta (Zawiejska & Wy¿ga, 2010), jednak ich wp³yw na warunki sedymentacji osadów pozakorytowych nie by³ do tej pory badany. Celem niniej-szej pracy jest okreœlenie wp³ywu regulacji koryta na warunki sedymentacji osadów na równinie zalewowej dol-nego Dunajca.

OBSZAR BADAÑ

Dunajec jest prawostronnym dop³ywem Wis³y o d³ugoœci 250 km i powierzchni dorzecza 6804 km2. Jako jedyny spoœród karpackich dop³ywów Wis³y odwadnia obszar Kar-1

Zak³ad Geomorfologii, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Jagielloñski, ul. Gronostajowa 7, 30-387 Kraków; maciej.liro@uj.edu.pl.

pat wewnêtrznych. Znaczna powierzchnia dorzecza oraz jego zasobnoœæ w wodê sprawiaj¹, ¿e Dunajec w 30–57% kszta³tuje przep³ywy wezbraniowe Wis³y (Kasina i in., 2007).

Dorzecze Dunajca jest obszarem o zró¿nicowanej budowie geologicznej i rzeŸbie. Wysokoœci bezwzglêdne w dorzeczu wynosz¹ od 171 m n.p.m. przy ujœciu Dunajca do Wis³y w Kotlinie Sandomierskiej do 2655 m n.p.m. w najwy¿szej czêœci Tatr Wysokich. Najwiêksze deniwela-cje i spadki terenu wystêpuj¹ w Karpa-tach wewnêtrznych, utworzonych ze ska³ osadowych i odpornych ska³ krystalicz-nych. W Karpatach zewnêtrznych, utwo-rzonych z utworów fliszowych, deniwela-cje s¹ mniejsze (Klimek, 1979). W dolnym biegu Dunajca, w Kotlinie Sandomier-skiej, zró¿nicowanie rzeŸby jest niewiel-kie, a pod³o¿e stanowi¹ g³ównie aluwia (Soko³owski, 1981, 1995).

REGULACJA KORYTA DUNAJCA Przed budow¹ obwa³owañ i regulacj¹ koryto Dunajca by³o szersze i bardziej krête ni¿ obecnie (ryc. 2). Wody wezbra-niowe po wyst¹pieniu z koryta cienk¹ warstw¹ pokrywa³y równinê zalewow¹ o szerokoœci kilku kilometrów. W wyniku regulacji przeprowadzonej w dwóch ostat-nich dekadach XIX w. koryto w dolnym biegu rzeki zosta³o skrócone o ok. 10% i zwê¿one œrednio o 30% (Zawiejska & Wy¿ga, 2010). Równie¿ w tym okresie aktywn¹ równinê zalewow¹ ograniczono wa³ami przeciwpowodziowymi do szero-koœci 600–800 m. Spowodowa³o to zmniej-szenie retencji wód wezbraniowych i wzrost maksymalnych stanów podczas wezbrañ (ryc. 3) (Punzet, 1981). Do lat 20. XX w. nastêpowa³o dalsze zwê¿anie koryta wywo³ane zal¹dowaniem basenów P O G Ó R Z E _{K A R P A C K I E} CZCHÓW Wis³a Dunajec ¯ABNO K O T LI N A SA N D O M I E R SK A S A N DO M I E R Z B A SI N CARPATHIAN _FOOTHILLS Vistula NIEDOMICE

A

B

sampling sites zlewnia Dunajca Dunajec catchment basin doliny rzeczne, zbiorniki wodne river valleys, reservoirs

Ryc. 1. Obszar badañ (A) i lokalizacja miejsc poboru próbek (B) Fig. 1. Study area (A) and the location of sampling sites (B)

1 2

1 2

1 2

miejsce poboru próbek w stosunku do dawnego przebiegu koryta

sampling sites in relation to former river course

ostrogi

groynes

miejsce poboru próbek

sampling sites

1

1

Ryc. 2. Zmiany uk³adu koryta dolnego Dunajca w latach 1879–2009 (na podstawie „Mapy topograficznej...” (1937, 1975), „Mapy obrêbowej...” (1960), „Ortofotomapy...” (2009a, b, c) i „Spezialkarte...” (1879, 1913)) oraz miejsca poboru próbek

Fig. 2. Changes in the channel pattern of the lower Dunajec River in 1879–2009 (based on "Mapa topograficzna..." (1937, 1975), "Mapa obrêbowa..." (1960), "Ortofotomapa..." (2009a, b, c) i "Spezialkarte..." (1879, 1913)) and location of sampling sites

miêdzyostrogowych (Zawiejska & Wy¿ga, 2010). Prace regulacyjne po raz kolejny wznowiono w latach 50. XX w. Wzrost zdolnoœci transportowej rzeki wywo³any skróceniem jej biegu oraz koncentracj¹ przep³ywu w jednonurtowym korycie spo-wodowa³ w ¯abnie w dolnym biegu Dunaj-ca (ryc. 1) obni¿enie dna o 3,1 m (Zawiej-ska & Wy¿ga, 2010), co uwidocznione jest w zmniejszeniu siê minimalnych rocz-nych stanów wody w tym posterunku (ryc. 3). Tempo pog³êbiania siê koryta w ¯abnie by³o w ostatnim stuleciu zmien-ne. Najszybciej zachodzi³o ono w latach 1910–1921 i 1966–1975 i wynios³o odpo-wiednio 9 cm/rok i 4,5 cm/rok (Klimek, 1987; Soko³owski, 1995). W tych okre-sach w korycie g³ównym oraz w jego bocznych odnogach funkcjonowa³y ostro-gi (Zawiejska & Wy¿ga, 2010). W bada-nym fragmencie koryta s¹ one widoczne na „Mapie obrêbowej...” z 1960 r. (ryc. 1, 2). Baseny miêdzyostrogowe musia³y jed-nak szybko wype³niæ siê osadami, ponie-wa¿ na „Mapie topograficznej...” z 1975 r.

boczna odnoga koryta przegrodzona ostrogami jest ju¿ nie-aktywna (ryc. 1, 2). W zwi¹zku z pog³êbieniem siê koryta Dunajca w dolnym biegu nieznacznie zmniejszy³a siê czê-stoœæ zatapiania równiny zalewowej (Wy¿ga i in., 2008).

Na Dunajcu funkcjonuj¹ dwa zespo³y zbiorników zaporowych: Ro¿nów-Czchów, oddany do u¿ytku w 1941 r., i Czorsztyn-Sromowce, dzia³aj¹cy od 1997 r. Ograniczy³y one œredni roczny ³adunek rumowiska unoszonego dostar-czanego przez Dunajec do Wis³y z 800 tys. t przed budow¹ zbiorników do 300 tys. t po ich powstaniu (£ajczak, 1999). Spadek iloœci transportowanego materia³u zmniejsza poten-cjalne tempo depozycji na równinie zalewowej (£ajczak, 1995). W ostatniej dekadzie ograniczeniu iloœci materia³u dostarczanego do koryta móg³ sprzyjaæ równie¿ spadek udzia³u gruntów ornych w zlewni górnego Dunajca (Kopacz & Twardy, 2006).

Badania osadów pozakorytowych dolnego Dunajca w Kotlinie Sandomierskiej przeprowadzono 3 km powy-¿ej profilu wodowskazowego w ¯abnie (ok. 17 km do ujœ-cia) (ryc. 1).

Œredni roczny przep³yw Dunajca w ¯abnie wynosi 85,5 m3

/s, a maksymalny zanotowany przep³yw 4500 m3 /s (1934 r.). Najwy¿sze stany na Dunajcu wystêpuj¹ pod-czas wezbrañ letnich (Klimek, 1979). Wahania stanów wód w profilu wodowskazowym w ¯abnie siêgaj¹ wtedy nawet 10,5 m (Punzet, 1981). Spadek koryta w ¯abnie wynosi 0,07‰. Rzeka wykazuje na tym odcinku tendencjê do meandrowania. W korycie wystêpuj¹ liczne ³achy ¿wi-rowe oraz podciêcia brzegów. ¯wi¿wi-rowe ³achy s¹ szybko utrwalane przez roœlinnoœæ i w³¹czane w obrêb najni¿szego poziomu równiny zalewowej.

MATERIA£Y I METODY BADAÑ

W celu rekonstrukcji zmian uk³adu koryta Dunajca i wyboru miejsc wkopów przeanalizowano „Mapê topogra-ficzn¹...” (1937, 1975), „Mapê obrêbow¹...” (1960),

„Ortofo-tomapê...” (2002a, b, 2009a, b, c) i „Spezialkarte...” (1879, 1913). Wkopy 1 i 2 wykonano w datowanej kartograficznie odnodze koryta odciêtej w latach 1960–1975 (ryc. 1B, 2). Rok odciêcia wyznaczono w po³owie okresu pomiêdzy latami, w których odnoga by³a przedstawiona na mapach jako aktywna i nieaktywna, czyli na 1967 r. Metodyka taka jest powszechnie stosowana przy wyznaczaniu daty odciêcia porzuconych koryt (Citterio & Piégay, 2009; Constantine i in., 2010).

W pobli¿u koryta próby pobrano z podciêcia brzegu. Dalej od koryta wykonano jedno wiercenie œwidrem rêcz-nym. Próbki do analiz uziarnienia pobrano z ka¿dej war-stwy daj¹cej siê wyró¿niæ w osadach. Osady o œrednicy mniejszej od 1 mm zbadano metod¹ laserow¹ przy u¿yciu miernika œrednicy cz¹stek Analysette 22 Comfort firmy Fritsch. Osady o œrednicy wiêkszej od 1 mm badano metod¹ kombinowan¹ sitow¹-laserow¹, wykorzystuj¹c zestaw sit o przedziale oczek co1_/

2phi. Parametry uziarnienia obliczono wed³ug wzorów Folka i Warda (1957) za pomoc¹ progra-mu komputerowego Gradistat. Do rekonstrukcji œrodowi-ska depozycji osadów wykorzystano diagram C/M Passegi (Passega & Byramjee, 1969).

CHARAKTERYSTYKA OSADÓW WYPE£NIAJ¥CYCH PORZUCONE KORYTO

Oba wkopy wykonano w osadach wype³niaj¹cych nie-funkcjonuj¹c¹ od 1967 r. odnogê koryta.

Wkop 1 wykonano w podciêciu brzegu w bezpoœrednim s¹siedztwie aktywnego koryta (ryc. 1). Stan wody, przy którym miejsce to jest zalewane wodami podczas wezbrañ, wynosi 380 cm. Od momentu porzucenia badanego koryta by³ on przekraczany co najmniej 36 razy. W sp¹gu profilu widoczne s¹ ¿wiry korytowe. Ponad nimi zalegaj¹ 222 cm osadów (ryc. 4). W dolnej czêœci ods³oniêcia widoczne s¹ skoœnie warstwowane piaski grubo- i bardzo gruboziarniste. S¹ to osady ³achy korytowej zdeponowane w s¹siedztwie 0 200 400 600 800 1000 1200 1876 1886 1896 1906 1916 1926 1936 1946 1956 1966 1976 1986 1996 2006

minimalny roczny stan wody

minimum annual water stage

maksymalny roczny stan wody

maximum annual water stage

trend liniowy minimalnych rocznych stanów wody

linear trend of minimum annual water stages

lata years stan wody [cm] water stage [cm] 1941 powstanie Zbiornika Ro¿nowskiego Ro¿nów Reservoir construction 1997 powstanie Zbiornika Czorsztyñskiego Czorsztyn Reservoir construction 1878 – 1901 budowa obwa³owañ flood embankments construction 1967 odciêcie bocznego koryta abandonment of side channel y = –2,60x_{+ 350,76} R = 0,952

Ryc. 3. Zmiany minimalnych i maksymalnych rocznych stanów Dunajca w posterunku wodowskazowym ¯abno w latach 1876–2009

Fig. 3. Changes in minimum and maximum annual water stage of the Dunajec River at the ¯abno gauging station in 1876–2009

aktywnego koryta podczas wysokoenergetycznych prze-p³ywów, w pocz¹tkowej fazie wype³niania porzuconego koryta. Ich depozycja zachodzi³a g³ównie z trakcji (ryc. 5, tab. 1). Od g³êbokoœci 130 cm wzwy¿ osady wkopu prze-chodz¹ w drobniejsze osady deponowane z zawiesiny podczas przep³ywów pozakorytowych (ryc. 5, tab. 1). Od tej g³êbokoœci wyraŸnie zmniejsza siê udzia³ frakcji piaszczystej i ¿wirowej w profilu (ryc. 4). Jest to zwi¹zane ze wzrostem wysokoœci porzuconego koryta ponad koryto aktywne spowodowanym jego wype³nianiem osadami oraz jednoczesnym pog³êbianiem aktywnego koryta. Œrednie tempo depozycji osadów wkopu 1 wynosi³o 5,2 cm/rok i by³o kilkukrotnie wy¿sze w pocz¹tkowej fazie wype³-niania porzuconego koryta. Deponowane by³y wtedy war-stwy osadów o najwiêkszej mi¹¿szoœci w ca³ym profilu (ryc. 4). Rekonstrukcja œrodowiska depozycji osadów na diagramie C/M pokaza³a, ¿e 61% osadów deponowanych by³o z ró¿nego typu zawiesiny, w tym 5,56% z zawiesiny pelagicznej (ryc. 5, tab. 1). Reszta osadów (39%) depo-nowana by³a z dominuj¹cym udzia³em transportu trak-cyjnego.

Wkop 2 wykonano w œrodkowej czêœci porzuconego koryta, oddalonej 200 m od brzegu aktywnego koryta (ryc. 1). Stan wody, przy którym miejsce to jest zale-wane wodami podczas wezbrañ, wynosi 430 cm. Od momentu porzucenia bada-nego koryta by³ on przekraczany co naj-mniej 30 razy. Œwidrem rêcznym dowier-cono siê do ¿wirów korytowych. Ponad nimi zalega 215 cm mu³u z cienkimi wk³adkami piasku (ryc. 6). Piaski zosta³y zdeponowane w trakcie najbardziej ener-getycznych przep³ywów wystêpuj¹cych podczas wype³niania porzuconego kory-ta osadami. Wiêkszy udzia³ frakcji piasz-czystej wystêpuje w sp¹gowej czêœci profilu. Od g³êbokoœci 145 cm w górê profilu udzia³ tej frakcji zmniejsza siê (ryc. 6). Tempo depozycji omawianych osadów wynosi³o 5 cm/rok. By³y one deponowane z zawiesiny w warunkach s³abej turbulencji. A¿ 25% osadów we wkopie zosta³o zdeponowane z zawie-siny pelagicznej (ryc. 5, tab. 1)

DYSKUSJA

Depozycja osadów powsta³ych w bada-nym porzucobada-nym korycie zosta³a wymu-szona przez jego regulacjê. Na warunki sedymentacji tych osadów mia³y wp³yw nastêpuj¹ce czynniki: odleg³oœæ od koryta rzeki, poziom wype³nienia porzuconego koryta osadami oraz ostrogi, które w nim funkcjonowa³y.

Wp³yw odleg³oœci od koryta W badanych osadach widoczne jest zró¿nicowanie warunków sedymentacji na równinie zalewowej zwi¹zane z odleg³oœci¹ miejsca depozycji od aktywnego koryta. Bli¿ej koryta depono-wane s¹ gruboziarniste osady bardzo zró¿nicodepono-wane pod wzglêdem frakcji. Czêœciej dochodzi tutaj tak¿e do depo-zycji pozakorytowej. Powodem tego jest znaczna ró¿nica prêdkoœci wód p³yn¹cych w korycie i na równinie zale-wowej, która wystêpuje podczas wezbrañ. Sprawia ona, ¿e warunki przep³ywów s¹ bardziej wysokoenergetyczne i zmienne. Wraz ze wzrostem odleg³oœci od koryta rzeki nastêpuje stopniowe zmniejszanie wielkoœci ziaren depo-nowanego materia³u (Zwoliñski, 1992). Tempo depozycji osadów jest lokalnie zwiêkszane przez gêst¹ roœlinnoœæ oraz nierównoœci terenu (por. Klimek, 1974; Teisseyre, 1989; Steiger i in., 2001; Citterio & Piégay, 2009). W czêœci równiny zalewowej po³o¿onej dalej od koryta przep³ywy wód wezbraniowych s¹ znacznie wolniejsze i nie tak zmienne (Zwoliñski, 1992). W zwi¹zku z tym tempo depozycji osadów jest tutaj mniejsze. Rekonstrukcja warun-ków depozycji na diagramie C/M pokaza³a, ¿e takie warunki panowa³y kilkakrotnie czêœciej dalej od koryta ni¿ w jego s¹siedztwie (tab. 1).

50 100 150 0 200 220 g³êbokoœæ [cm] depth [cm] piasek œrednioziarnisty medium-grained sand piasek drobnoziarnisty fine sand szcz¹tki roœlin plant remains

piasek bardzo drobnoziarnisty

very fine sand

mu³

mud

¿wiry

gravels

piasek bardzo gruboziarnisty

very coarse sand

piasek gruboziarnisty coarse sand warstwowanie przek¹tne cross stratification granica erozyjna erosional boundary 0% 50% 100% 1 2 4 3 5 6 7 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 8 –4,00 –2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 [phi] i³ clay py³ silt piasek sand ¿wir gravel Mz Q1KGSk1 Profil osadów 1 Sediment profile 1 Udzia³ frakcji Proportion of fraction

œrednia œrednica _mean

grain

size

wysortowanie

sorting kurtoza kurtosis _{skoœnoœæ skewness} WskaŸniki uziarnienia Granulometric indices Numer próbki Sample number

Ryc. 4. Profil osadów wkopu 1

Wp³yw poziomu wype³nienia porzuconego koryta osadami

Rekonstrukcja warunków depozycji osadów badanych profili na diagramie C/M pokaza³a tak¿e, ¿e przebieg depo-zycji osadów ka¿dego z profili zmienia³ siê w poszcze-gólnych fazach wype³niania porzuconego koryta (ryc. 6, tab. 1). W pocz¹tkowej fazie panowa³y bardziej energe-tyczne warunki depozycji. Deponowane by³y wtedy naj-bardziej mi¹¿sze warstwy osadów. W miarê wype³niania porzuconego koryta zmniejsza³a siê energia œrodowiska depozycji. Jej spadek dobrze obrazuje tak¿e zmniejszanie udzia³u frakcji piaszczystej ku górze obu profili (ryc. 4, 6).

Wp³yw ostróg

W badanym korycie, przed jego porzuceniem, funkcjo-nowa³y ostrogi (ryc. 2). Sprawi³o to, ¿e tempo depozycji zosta³o znacznie przyspieszone. Du¿a iloœæ osadów zdepo-nowanych w basenach miêdzyostrogowych spowodowa³a zwê¿enie koryta i zmniejszenie jego przepustowoœci. Takie nasilenie depozycji w bocznej odnodze koryta mog³o byæ g³ówn¹ przyczyn¹ jego porzucenia. Podczas pocz¹tkowej fazy wype³niania basenów miêdzyostrogowych tempo sedy-mentacji by³o najwiêksze. Koryto mog³o jeszcze wtedy funkcjonowaæ jako aktywna odnoga koryta g³ównego (ryc. 2), jednak w miarê wype³niania tych basenów coraz wiêksza czêœæ przep³ywu by³a przenoszona w g³ównym korycie. Po odciêciu bocznego koryta depozycja w jego obrêbie zachodzi³a tylko podczas przep³ywów pozakoryto-wych. W miarê wype³niania porzuconego koryta tempo depozycji zmniejsza³o siê. Nastêpowa³a kolonizacja tego obszaru przez roœlinnoœæ krzewiast¹ i drzewa u³atwiaj¹ce depozycjê materia³u transportowanego w zawiesinie pod-czas wezbrañ (por. Klimek, 1974; Teisseyre, 1989; Steiger i in., 2001; Citterio & Piégay, 2009). Równoczesne obni¿a-nie dna g³ównego koryta, wywo³ane skróceobni¿a-niem biegu rzeki na badanym odcinku, sprawi³o, ¿e zasilanie tego obszaru materia³em transportowanym podczas wezbrañ zachodzi³o coraz rzadziej.

Podobne przyspieszenie depozycji zwi¹zane z dzia³a-niem ostróg stwierdzono w innych rzekach w Polsce. Prace regulacyjne na Sanie wywo³a³y znaczne zwê¿enie koryta

i zdeponowanie w miejscu jego dawnego przebiegu osadów o mi¹¿szoœci ok. 3 m (Szumañski, 1977). Równie¿ na nie-których odcinkach górnej Odry i Wis³y dosz³o do zmniej-szenia szerokoœci koryta wywo³anego szybk¹ sedymen-tacj¹ osadów w strefie umocnieñ brzegów (Ciszewski, 2006; Czajka, 2007; Ciszewski & Dubicki, 2008; Ciszew-ski & Czajka, 2009). Tempo depozycji osadów by³o tam zró¿nicowane i wynosi³o œrednio 1,7–6 cm/rok (Czajka, 2007). Podobne procesy zwi¹zane z dzia³aniem ostróg stwierdzono tak¿e na œrodkowej Wiœle. Tempo depozycji osadów wynosi³o tam œrednio 1,5–3 cm/rok (Warowna, 2003). Dla porównania œrednie tempo depozycji w porzu-conych korytach So³y, w których nie funkcjonowa³y ostrogi, to 0,75 cm/rok (Grocholska, 1993). –7,0 –6,0 –5,0 –4,0 –3,0 –2,0 –1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 M [phi] C [phi] I II III IX VIII VII V IV VI numer próbki z wkopu 1 samples number from site 1 numer próbki z wkopu 2 samples number from site 2 1 6 8 5 3 10 9 2 _{4 15} 13 7₁₂ 18 16 11 17 14 14

Ryc. 5. Diagram C/M dla osadów z wkopów 1 i 2 Fig. 5. C/M diagram of the sediments from sites 1 and 2

Pole na diagramie C/M

Area in C/M diagram

Warunki œrodowiska depozycji

Conditions of deposition environment

Udzia³ w osadach profilu 1 [%] Proportion of sediments in profile 1 [%] Udzia³ w osadach profilu 2 [%] Proportion of sediments in profile 2 [%]

I, II, III, IX dominuj¹ca depozycja z trakcji z niewielkim udzia³em zawiesiny

dominant deposition by traction with small share of suspension 38,89 0,00

IV zawiesina gradacyjna transportowana w warunkach du¿ej turbulencji

graded suspension transported in highly turbulent conditions 0,00 0,00

V zawiesina gradacyjna transportowana w warunkach umiarkowanej turbulencji

graded suspension transported in moderately turbulent conditions 5,56 0,00

VI, VII zawiesina gradacyjna transportowana w warunkach niskiej turbulencji, zawiesina jednorodna o zró¿nicowanym uziarnieniu

graded suspension transported in low turbulent conditions, uniform suspension with more complex deposition

50,00 75,00

VIII najdrobniejsza zawiesina jednorodna i zawiesina pelagiczna

finest uniform suspension and pelagic suspension 5,56 25,00

Tab. 1. Udzia³ próbek osadów deponowanych w poszczególnych œrodowiskach wg diagramu C/M Passegi (Passega & Byramje, 1969) Table 1. Content of samples according to condition of sedimentation after C/M Passega diagram (Passega & Byramje, 1969)

Podobne zmiany w sedymentacji wywo³a³a regula-cja rzek w innych czêœciach Europy. Na Wêgrzech pod-czas regulacji Cisy dosz³o do odciêcia wielu bocznych koryt. Zdeponowane w nich osady przyrasta³y w tempie 1,9–2,4 cm/rok (Kiss i in., 2011). Szybkie pog³êbianie koryta Garonny we Francji spowodowa³o porzucanie bocz-nych odnóg rzeki i depozycjê w ich obrêbie materia³u w tempie 0,5–2,5 cm/rok (Steiger i in., 2001). Niemal iden-tyczne tempo sedymentacji osadów stwierdzono na Rodanie, gdzie w zwi¹zku z regulacj¹ koryta dosz³o do porzucenia wielu bocznych odnóg rzeki. Depozycja osadów pozakory-towych w ich obrêbie zachodzi³a w tempie do 2,57 cm/rok (Citterio & Piégay, 2009). Tempo depozycji jest najwiêk-sze w pocz¹tkowej fazie wype³niania porzuconych koryt. Utrzymuje siê wtedy zró¿nicowana rzeŸba dna dawnego koryta, która sprzyja jego wype³nianiu osadami. W miarê niwelowania rzeŸby dna i podnoszenia siê jego powierzchni ponad aktywne koryto rzeki tempo depozycji zmniejsza siê (Citterio & Piégay, 2009).

WNIOSKI

Regulacja koryta wywo³uje zmiany w sedymentacji osadów pozakorytowych. Mo¿liwe jest okreœlenie warun-ków depozycji i zasiêgu osadów zdeponowanych na skutek regulacji.

Szybka depozycja osadów w basenach miêdzyostrogo-wych spowodowa³a opuszczenie bocznej odnogi koryta

dolnego Dunajca. Porzucone koryto by³o szybko (5–5,2 cm/rok) wype³niane osada-mi pozakorytowyosada-mi i w³¹czane w obrêb równiny zalewowej. Mi¹¿szoœæ powsta-³ych w ten sposób osadów wynosi 215– 222 cm, a ich zasiêg zale¿y od przebiegu porzuconego koryta.

Przebieg depozycji w porzuconym korycie jest zale¿ny od dwóch g³ównych czynników – odleg³oœci od aktywnego koryta i poziomu wype³nienia osadami koryta porzuconego. Wiêksza energia wód pozakorytowych przep³ywaj¹cych bli¿ej aktywnego koryta sprawia, ¿e osady deponowane tutaj s¹ stosunkowo grubo-ziarniste i mog¹ byæ deponowane z trak-cji. Dalej od aktywnego koryta depo-zycja w porzuconym korycie przebiega wy³¹cznie z zawiesiny, okresowo wystê-puje te¿ depozycja w warunkach wody stoj¹cej.

W pocz¹tkowej fazie wype³niana porzuconego koryta panuj¹ bardziej ener-getyczne warunki depozycji osadów. Depo-nowane s¹ wtedy najbardziej gruboziar-niste osady, a tempo ich depozycji jest wy¿sze ni¿ w póŸniejszym czasie.

Obszar odciêtego koryta Dunajca by³ szybko kolonizowany przez roœlinnoœæ. Sprzyja³a ona depozycji drobnoziarnistych osadów transportowanych w zawiesinie podczas wezbrañ.

Dziêkujê dyrekcji Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Pañstowego Instytutu Badawczego w War-szawie za udostêpnienie danych o przep³ywach Dunajca, a prof. dr. hab. Kazimierzowi Krzemieniowi za uwagi do pierwotnej wersji artyku³u. Dziêkujê tak¿e dwóm recenzentom: dr. hab. Bart³omiejowi Wy¿dze oraz drugiemu anonimowemu za cenne uwagi, które ulepszy³y koñ-cow¹ wersjê tej pracy.

LITERATURA

CISZEWSKI D. 2006 – Wp³yw regulacji koryta Odry na akumulacjê osadów zanieczyszczonych metalami ciê¿kimi: zró¿nicowanie, zmiany w czasie, zagro¿enie œrodowiskowe. Stud. Naturae, 52: 1–176. CISZEWKI D. & CZAJKA A. 2009 – Akumulacja osadów na równi-nach zalewowych rzek silnie zmienionych antropogenicznie: górna Wis³a i Odra. Prz. Geol., 57: 576–583.

CISZEWSKI D. & DUBICKI A. 2008 – Re¿im hydrologiczny i wspó³-czesne przemiany koryta i równiny zalewowej Odry. [W:] Starkel L., Kostrzewski A., Kotarba A. & Krzemieñ K. (red.) Wspó³czesne prze-miany rzeŸby Polski. IGiGP UJ, Kraków: 371–383.

CITTERIO A. & PIÉGAY H. 2009 – Overbank sedimentation rates in former channel lakes: characterization and control factors. Sedimentology, 56: 461–482.

CONSTANTINE J.A., DUNNE T., PIÉGAY H. & KONDOLF G.M. 2010 – Controls on the alluviation of oxbow lakes by bed-material load along the Sacramento River, California. Sedimentology, 57: 389–407. CZAJKA A. 2000 – Sedymentacja pozakorytowa aluwiów w strefie miêdzywala Wis³y w Kotlinie Oœwiêcimskiej. Prz. Geol., 48: 263–267. CZAJKA A. 2007 – Œrodowisko sedymentacji osadów przykorytowych rzek uregulowanych na przyk³adzie górnej Odry i górnej Wis³y. Wyd. UŒl, Katowice: 100.

FOLK R.L. & WARD W.C. 1957 – Brazos River bar: a study in the significance of grain size parameters. J. Sed. Petrol., 27: 3–26. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0% 50% 100%

cienkie wk³adki piasku

thin sand intarcalations

mu³ mud szcz¹tki roœlin plant remains ¿wiry gravels 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 [phi] i³ clay py³ silt piasek sand Mz Q1 KG Sk1 Profil osadów 2 Sediment profile 2 Udzia³ frakcji Proportion of fraction

œrednia œrednica _mean

grain

size

wysortowanie

sorting kurtoza kurtosis _{skoœnoœæ skewness} WskaŸniki uziarnienia Granulometric indices Numer próbki Sample number 50 100 150 0 200 220 g³êbokoœæ [cm] depth [cm]

Ryc. 6. Profil osadów wkopu 2

GROCHOLSKA J. 1993 – Paleochannel fills as an index of channel dynamics, the So³a River Valley floor, the Carphatian Foreland. Quaest. Geogr., 15/16: 43–50.

KALICKI T. 2006 – Zapis zmian klimatu oraz dzia³alnoœci cz³owieka i ich rola w holoceñskiej ewolucji dolin œrodkowoeuropejskich. Pr. Geogr. IGiPZ PAN, 204: 348.

KASINA M., POCIASK-KARTECZKA J. & NIECKARZ Z. 2007 – Tendencje wystêpowania wysokich przep³ywów w dorzeczu Dunajca w II po³owie XX wieku. Fol. Geogr., Ser. Geogr.-Phys., 37–38: 5–35. KISS T., OROSZI V.G., SIPOS G., FIALA K. & BENYHE B. 2011 – Accelerated overbank accumulation after nineteenth century river regulation works: a case study on the Maros River, Hungary. Geomorpho-logy, 135: 191–202.

KLIMEK K. 1974 – The structure and mode of sedimentation of the flood--plain deposits in the Wis³oka valley (south Poland). Stud. Geomorphol. Carpatho-Balcanica, 8: 137–151.

KLIMEK K. 1979 – Geomorfologiczne zró¿nicowanie koryt karpackich dop³ywów Wis³y. Fol. Geogr., Ser. Geogr.-Phys., 12: 35–47.

KLIMEK K. 1987 – Man’s impact on fluvial processes in Polish Western Carpathians. Geogr. Ann. Ser. A, 69: 221–226.

KLIMEK K., £AJCZAK A. & ZAWILIÑSKA L. 1989 – Cechy sedymentologiczno-geochemiczne osadów delty So³y w zbiorniku ¯ywieckim. Probl. Zagosp. Ziem Górskich, 29: 85–91.

KLIMEK K., £AJCZAK A. & ZAWILIÑSKA L. 1990 – Sedimentary environment of the modern Dunajec delta in artifical Ro¿nów Lake, Carpathian Mts., Poland. Quaest. Geogr., 11/12: 81–92.

KOPACZ M. & TWARDY S. 2006 – Zmiany u¿ytkowania ziemi w zlewni górnego Dunajca w aspekcie wybranych parametrów jakoœciowych wód powierzchniowych. Woda – Œrodowisko – Obszary Wiejskie, 6: 191–202.

KUKULAK J. 2004 – Zapis skutków osadnictwa i gospodarki rolnej w osadach rzeki górskiej na przyk³adzie aluwiów dorzecza górnego Sanu w Bieszczadach Wysokich. Wyd. Naukowe AP, Kraków: 128. £AJCZAK A. 1986 – Retencja rumowiska w zbiornikach zaporowych karpackiego dorzecza Wis³y. Czas. Geogr., 57: 47–77.

£AJCZAK A. 1995 – Potential rates of the present-day overbank sedimentation in the Vistula valley at the Carpathian Foreland, southern Poland. Quaest. Geogr., 17/18: 41–53.

£AJCZAK A. 1999 – Wspó³czesny transport i sedymentacja materia³u unoszonego w Wiœle i g³ównych dop³ywach. Monogr. Kom. Gosp. Wodnej PAN, 15: 215.

Mapa obrêbowa w skali 1 : 25 000, Powiat Tarnów. 1960, ZTSG, Warszawa.

Mapa topograficzna w skali 1 : 100 000, ark. Tarnów (P48 S32). 1937, WIG, Warszawa.

Mapa topograficzna w skali 1 : 50 000, ark. D¹browa Tarnowska (164.3). 1975, PPGK, Warszawa.

Ortofotomapa w skali 1 : 5 000, ark. M-34-66-D-a-4-2. 2009a, GUGIK, Kraków.

Ortofotomapa w skali 1 : 5 000, ark. M-34-66-D-b-3-1. 2009b, GUGIK, Kraków.

Ortofotomapa w skali 1 : 5 000, ark. M-34-66-D-b-3-3. 2009c, GUGIK, Kraków.

Ortofotomapa w skali 1 : 10 000, ark. M-34-66-D-a-4. 2002a, GUGIK, Kraków.

Ortofotomapa w skali 1 : 10 000, ark. M-34-66-D-b-3. 2002b, GUGIK, Kraków.

PASSEGA R. & BYRAMJEE R. 1969 – Grain size image of clastic deposits. Sedimentology, 13: 233–252.

PUNZET J. 1981 – Zmiany w przebiegu stanów wody w dorzeczu górnej Wis³y na przestrzeni 100 lat (1871–1970). Fol. Geogr., Ser. Geogr.-Phys., 14: 5–28.

SOKO£OWSKI T. 1981 – Uwagi o terasach doliny Dunajca ko³o Tarnowa. Ann. Soc. Geol. Pol., 5: 579–594.

SOKO£OWSKI T. 1995 – Development of the lower reach of the Dunajec river in the Vistulian and Holocene. [W:] Starkel L. (red.) Evolution of the Vistula river valley during the last 15 000 years. Part V. Geogr. Stud., Special Issue, 8: 51–71.

Spezialkarte der österreichisch-ungarischen Monarchie 1 : 75 000, ark. Tarnów und D¹browa. 1879, Kaiserlich und Königlich Militaergeografisches Institut, Military-Geographic Institute, Wien. Spezialkarte der österreichisch-ungarischen Monarchie 1 : 75 000, ark. Tarnów und D¹browa 1913, Kaiserlich und Königlich Militaergeografisches Institut, Military-Geographic Institute, Wien. STEIGER J., GURNELL A.M., ERGENZINGER P. & SNELDER D. 2001 – Sedimentation in the riparian zone of an incising river. Earth Surf. Proc. Land., 26: 91–108.

SZMAÑDA J.B. 2009 – Próba interpretacji litodynamicznej warun-ków sedymentacji litofacji aluwiów pozakorytowych Dunaju w Bratys³awie (S³owacja). [W:] Kostrzewski A. & Paluszkiewicz R. (red.) Geneza, litologia i stratygrafia utworów czwartorzêdowych, t. 5. Ser. Geogr. nr 88. Wyd. Naukowe UAM, Poznañ: 535–552.

SZMAÑDA J.B. 2011 – Zapis warunków depozycji w uziarnieniu aluwiów pozakorytowych. Landform Analysis, 18: 3–95

SZUMAÑSKI A. 1977 – Zmiany uk³adu koryta dolnego Sanu w XIX i XX wieku oraz ich wp³yw na morfogenezê tarasu ³êgowego. Stud. Geomorphol. Carpatho-Balcanica, 11: 139–153.

TEISSEYRE A.K. 1989 – Mady dolin sudeckich. Czêœæ 3: subaeralnie i subakwalnie deponowane osady pozakorytowe w œwietle eksperymentu terenowego (1977–1979). Geol. Sudet., 23(2): 1–81.

WAROWNA J. 2003 – Wp³yw zabudowy hydrotechnicznej na warunki sedymentacji w korycie powodziowym Wis³y na odcinku Zawichost– Pu³awy. Wyd. UMCS, Lublin: 121.

WOLMAN M.G. & LEOPOLD L.B. 1957 – River flood plains: some observations on their formation. Geol. Surv. Prof. Paper, 282-C: 87–109. WY¯GA B. 2008 – Wcinanie siê rzek polskich Karpat w ci¹gu XX wieku. [W:] Wy¿ga B. (red.) Stan œrodowiska rzek po³udniowej Polski i mo¿-liwoœci jego poprawy – wybrane aspekty. IOP PAN, Kraków: 7–39. WY¯GA B., ZAWIEJSKA J. & RADECKI-PAWLIK A. 2008 – Okreœlanie wielkoœci wciêcia siê rzek i jego wp³ywu na hydraulikê przep³ywów wezbraniowych – przyk³ady z rzek karpackich. Landform Analysis, 9: 402–405.

ZAWIEJSKA J. & WY¯GA B. 2010 – Twentieth-century channel change on the Dunajec River, southern Poland: patterns, causes and controls. Geomorphology, 117: 234–246.

ZWOLIÑSKI Z. 1992 – Sedimentology and geomorphology of overbank flows on meandering river floodplains. Geomorphology, 4: 367–379. Praca wp³ynê³a do redakcji 20.01.2012 r.