S T A N IS Ł A W P A Ł Y S
W P Ł Y W EROZJI R ZE C ZN E J N A Z R Ó Ż N IC O W A N IE GLEB N A D N IE D O L IN Y W IE P R Z A
K ated ra M e lio ra c ji i B udow nictw a Rolniczego A R w Lu blin ie
W S T Ę P
Wskutêk erozji ulegają zmianom koryta rzek zarówno w płaszczyź nie pionowej, jak i w układzie poziomym. Erozja denna przyczynia się
do pogłębiania, a erozja brzegowa doprowadza do poszerzania i prze sunięcia koryta.
Erozja denna powodując pogłębienie koryta rzeki przyczynia się do zmiany stosunków wodnych w p rzyległym terenie. W czasie niskich i średnich stanów w ody pogłębione koryto działa jak rów odwadniający. W oda gruntowa układa się wzdłuż k rzyw ej depresji opadającej ku rzece [3].
W ystępująca erozja denna jest przyczyną spotęgowania erozji brze gow ej. Podlegają je j brzegi na łukach wklęsłych, co jest przyczyną sta łej w ędrów ki koryta rzeki po dnie doliny. Składa się na to ciągły pro ces obrywania brzegów wklęsłych i odkładania materiału przy brzegu wypukłym . Z czasem na szerokich dnach dolin o glebach podatnych na erozję doprowadza to do nagłych zmian trasy rzeki i odcięcia w y tw o rzonych meandrów. Procesy takie występują często w środkowym biegu rzeki W ieprz.
G leby pokryw ające obecnie dno doliny W ieprza w y tw o rzy ły się na różnych osadach, które w ypełn iły w okresie m iędzylodow cowym i w ho- locenie warstwą miąższości 50-60 m dolinę wcześniej wyżłobioną w ska łach kredowych [2].
Celem badań było określenie w pływ u współczesnych procesów ero zyjnych rzeki na straty gleby i na tworzenie się nowych gleb, powsta jących w wyniku zamulania części koryta rzeki i starych korycisk, na przykładzie środkowego odcinka rzeki W ieprz.
Z A K R E S I M E T O D Y K A B A D A Ń
Badania nad w pływ em erozji rzecznej na niszczenie i przekształca nie gleb prowadzono w latach od 1972 do 1979 na charakterystycznych
dla środkowego W ieprza lukach w. okolicy K ija n i Rokitna. Badano także tempo zamulania koryciska (starorzecza) powstałego wskutek odcięcia w 1964 r. meandra pow yżej Rokitna.
Na badanych lukach i w korycisku wykonano badania glebow e w oparciu o odkryw ki usytuowane na dnie doliny i w korycisku (rys. 1). Z charakterystycznych poziomów odkryw ek pobrano próbki gleby, w których oznaczono skład mechaniczny metodą Bouyoucosa-Casagrande’a w m odyfikacji Prószyńskiego, zawartość próchnicy metodą nadmanga- nianową. węglan wapnia w aparacie Scheiblera, a pH metodą elektro- metryczną.
Rys. 1. P lan sytuacyjny doliny rzeki W iep rz 1 -1 1 — n u m e ry o d k r y w e k g le b o w y c h Situation sketch of the W iep rz riv e r v a lle y
1 - 1 1 — s o il o u tc r o p N o s.
B A D A N IA G LE B O W E
W okolicy K ijan badano gleby na dnie doliny p rzyległym do umoc nionego roślinnością drzewiastą i krzaczastą odcinka rzeki, na którym procesy erozyjne występują w niew ielkim natężeniu. Pom imo nie stw ier dzenia występowania aktualnie procesów erozyjnych, brzegi wTklęsłe są strome i wysokie około 2 m przy średnim stanie w ody w rzece. Brzegi wypukłe są niskie, łagodnie nachylone, z wyraźnym i śladami zamulania, głównie materiałem piaszczystym.
W miejscu badań w lecie 1976 r. wykonano 4 odkryw ki glebowe. Od kryw ka 1 wykonana na zadrzewionym brzegu wklęsłym odznacza się profilem warstwowanym. Do głębokości 350 cm występują warstewki o miąższości od kilku do 30 cm piasku luźnego drobnego i grubego z wstawkami piasku gliniastego i pyłu gliniastego, o zabarwieniu od jasnoszarego do rdzawego. Poziom wody gruntowej występował na głę bokości 200 cm.
W odległości 1 m od brzegu (odkryw ka 3) pod 17-centrymetrowym pylastym poziomem darniowym występuje jasny piasek luźny z w staw ką w poziomie 45-70 cm ciemnoszarego pyłu gliniastego.
Odkrywka 4, wykonana na pastwisku 12 m od brzegu wypukłego, odznacza się budową warstwową piasku luźnego drobnego i grubego z wstawkami drobnych okruchów wapiennych.
Z przytoczonych danych wynika (tab. 1 i 2), że badane gleby w y tw o rzone zostały z osadów powstałych z materiału transportowanego przez wodę. W niektórych poziomach występuje drobny żw ir z okruchpw w a piennych, z dużą zawartością piasku grubego, głównie na namywanym brzegu wypukłym . M iędzy warstwami piasku i żw iru występują w staw ki pylaste.
Zawartość próchnicy waha się w szerokich granicach od wartości śladowych w świeżo namywanym piasku do ponad 7% w poziomie 250- -260 cm na brzegu wklęsłym. W e wszystkich odkrywkach i poziomach na brzegu namulanym stwierdzono występowanie węglanu wapnia. Od czyn gleb jest obojętny lub lekko alkaliczny.
W okolicy Rokitna, w miejscu wykonania badań glebowych, rzeka ulega intensywnej erozji brzegow ej i dennej [5]. W szystkie odcinki brze gów wklęsłych są obrywane, pozbawione roślinności, ich wysokość od lustra średniej w ody w rzece przekracza 2 m. Średnio rocznie ob ryw y tych brzegów dochodzą do 0,4 m. Natomiast brzegi wypukłe są zamu lane, w większości są one zakrzaczone i zadrzewione. Dno doliny w ponad 60% użytkowane jest jako łąka. W związku z głębokim wcięciem k ory ta rzeki dno doliny jest przesuszone i coraz więcej działek dawnych łąk jest zamienianych na grunty orne.
P o w y że j Rokitna wiosną 1964 r. w czasie wystąpienia w ysokiej fali pow odziow ej został odcięty od rzeki meander długości 500 m. Odcięte korycisko. szczególnie przy wlocie i wylocie, zostało częściowo zamulo ne. Proces zamulania przebiegał intensywnie w pierwszych latach po odcięciu koryciska [4]. Po częściowym zamuleniu woda płynęła kory- ciskiem tylko przy wysokich stanach w ody w rzece. W związku z tym tempo zamulania uległo zahamowaniu i do 1979 r. korycisko, choć znacznie spłycone, utrudnia w dalszym ciągu dostęp do odciętej wyspy. Stanowi ona wraz z koryciskiem nieużytek o powierzchni przekracza jącej 3 ha.
O dkryw ki glebow e usytuowane b yły przy brzegach wklęsłych ero- dowanych, przy brzegach wypukłych zamulanych oraz na dnie odcię tego koryciska. Skrócone opisy charakterystycznych odkryw ek przed stawiono poniżej.
O d k r y w k a 7 — erodowany brzeg w klęsły poniżej odcięcia.meandra 0- 20 cm — poziom darniowy ciemnoszary, skład mechaniczny pyla- sty, struktura gruzełkowata, brak węglanów, przejście łagodne;
T a b e l * 1 S kład mechaniczny g le b na dnie d o lin y i b rzegach r z e k i W ieprz
M echanical com position o f s o i l s on the v a l l e y b o tto n and on banka o f the W ieprz r i v e r Nr odkrywki Outcrop No. G łębokość Depth cm S z k ie l e t S k eleto n %
Procentowa zaw arto ść c z ą s t e k o ś re d n ic y w mm P e r c e n t u a l content o f p a r t i c l e s o f mm i n d i a : 1 -0,1 0 ,1 -0 ,0 5 0 ,0 5 -0 ,0 2 0 ,0 2 -0 ,0 0 6 0 ,0 6 -0 ,0 0 2 < 0,002 1 5-15 0 ,0 81 6 7 1 1 4 50-60 0 ,0 86 3 6 2 0 3 70-80 0 ,0 39 13 28 7 3 10 90-100 1,1 91 2 3 1 1 2 140-150 0 ,0 21 15 36 12 5 11 250-260 0 ,0 37 10 28 11 5 9 2 0-10 3,4 94 1 1 0 0 4 25-35 3,1 96 1 0 1 1 1 3 5-15 0 ,0 17 17 43 9 о 11 20-30 3,8 98 0 0 1 0 1 50-60 0 ,0 20 16 36 20 2 6 80-90 6,8 88 2 5 3 0 2 4 0 -10 0 ,0 86 5 4 1 1 3 10-20 0 ,0 69 10 12 2 1 6 20-30 2,0 97 0 0 0 0 3 80-90 2 ,2 92 2 1 1 1 3 120-130 4 ,4 94 1 1 1 0 3 5 5-15 0 ,0 70 4 18 6 1 1 25-35 0 ,0 97 2 0 1 0 0 60-70 0 ,0 17 13 36 17 6 11 120-130 0 ,0 11 9 18 26 12 24 180-190 0 ,0 10 12 38 20 5 15 270-280 0 ,0 15 17 38 15 3 12 300-310 0 ,0 38 14 27 11 2 8 6 0-10 0 ,0 96 1 1 1 1 0 20-30 0 ,0 59 8 18 7 1 7 140-150 0 ,0 82 4 7 2 1 4 7 5-15 0 ,0 14 7 40 18 8 13 50-60 0 ,0 16 8 31 18 10 17 180-190 0 ,0 11 14 32 20 11 12 8 0-10 0 ,0 96 1 1 1 0 1 50-60 0 ,0 97 1 0 1 0 1 9 0-20 0 ,0 83 5 7 2 1 2 40-60 0 ,0 92 1 3 2 0 2 100-110 2 ,5 93 2 2 1 0 2 10 0-20 0 ,0 45 11 26 9 4 5 40-60 0 ,0 90 1 5 2 1 1 90-100 0 ,0 92 1 2 о 1 2 11 0-20 0 ,0 46 11 25 9 4 5 40-60 0 ,0 31 10 33 12 8 6 90-100 0 ,0 39 9 30 11 6 5
T a b e l a 2 N ie k tó re w ła ś c iw o ś c i chemiczne g le b na dnie d o lin y 1 brze g a ch r z e k i W ieprz
Some chem ical p r o p e r t ie s o f s o i l s on the v a l l e y bottom and banks o f the W ieprz r i v e ''
Nr odkrywki O utcrop No. G łębokość Depth cm P ró ch n ica Humus % CaCO-j * 3 pH KC1 h2o 1 5-15 1,21 0 ,0 0 6 ,3 6 ,6 50-60 0,31 0,51 7,1 7 ,4 70-80 1,48 2,20 7,1 7 ,5 90-100 0 , 1 6 0 ,0 4 6 ,5 7 ,0 140-150 2,3 7 0,00 6 ,3 6 ,9 250-260 7,68 1,56 7 ,0 7 ,3 2 0-1 0 0 ,0 7 0,08 6,8 7 ,2 25-35 0 ,0 7 0,21 6 ,9 7,1 3 5-15 6,28 2,96 7 ,2 7 ,6 20-30 0,05 0,21 6,8 7,1 35-45 0 ,1 5 0,76 7,5 7 ,8 50-60 4,84 3,09 7 ,0 7 ,4 80-90 0 , 6 1 0,5 5 7,1 7 ,6 4 0-10 1,59 0,08 6,8 7,1 10-20 1,89 0,51 7 ,0 7 ,4 20-30 0 ,2 4 0 ,3 0 7 ,3 8,1 80-90 0 ,2 3 0,55 7 ,4 7,7 120-130 0 ,1 2 0 ,6 3 7 ,5 8 ,1 5 5-15 2,06 0,0 0 5,9 6 ,4 25-35 0 ,1 4 0 ,0 0 6 ,3 6 ,7 60-70 2,28 0 ,7 7 6 ,9 7 ,4 120-130 4,62 0,0 8 6 ,3 7 ,2 180-190 0,30 0 ,0 0 6 ,2 7 ,0 270-280 1,13 0 ,0 0 6,1 6 ,7 300-310 0 ,7 3 0,0 0 6 ,4 7 ,0 6 0 -10 0 ,2 9 0 ,6 4 7 ,2 7 ,4 20-30 4,26 1,57 6 ,8 7,1 140-150 1,09 0,8 9 7 ,0 7 ,4 7 5-15 4,12 0 ,0 0 _ _ 50-60 4,75 0,0 0 - -180-190 4,30 0,00 - -8 0-10 0,1 2 0,08 _ _ 50-60 0,2 4 0,04 - -9 0 -20 1,43 0 ,0 0 _ 40-60 0,5 4 0,00 - -100-110 0,55 0,08 - -10 0-20 4,28 0,00 _ _ 40-60 0,7 5 0,00 - -90-100 0,4 3 0,0 0 - -11 0-20 3,78 0,00 _ _ 40-60 4,47 0,00 - -90-100 3,92 0,0 0 I
-20- 80 cm — poziom próchniczny ciemnoszary, skład mechaniczny py- lasty, struktura gruzełkowata, brak węglanów, przejście łagodne;
80-250 cm — ciemnoszary z odcieniem brązowym pył zw ykły, brak węglanów.
Poziom w ody gruntowej 230 cm.
O d k r y w k a 8 — zamulony brzeg w ypu kły poniżej odcięcia meandra 0-20 cm — jasnoszary piasek luźny, mała obecność węglanów, p rzej
ście wyraźne;
20-80 cm — jasnożółty piasek luźny, mała obecność węglanów. Poziom wody gruntowej 20 cm.
Przedstawione opisy odkryw ek i w yniki analiz (tab. 1 i 2) wykazują, że na brzegach wklęsłych występują gleby namyte, warstwowane, o skła dzie mechanicznym pylastym z wstawkami piasku. W ystępuje w nich znaczna zawartość próchnicy — w odkrywce 7 przekracza 4% w całym profilu do 250 cm.
Na brzegach wypukłych, podobnie jak przy wlocie do koryciska, od kładany jest głównie piasek z niewielką domieszką części pylastych i spławialnych. Są one wyraźnie warstwowane. Zawartość próchnicy w świeżych odsypiskach piasku waha się od 0,1 do 0,3%.
W korycisku na długości ponad 50 m od wlotu (odkryw ka 9 i 10) w początkowym okresie po jego odcięciu odkładany był piasek luźny. W okresie późniejszym, kiedy w lot zamknięty został odłożonym wałem piasku, tempo zamulania znacznie się zm niejszyło i w dalszej odległości od wlotu osadzany był coraz drobniejszy materiał (odkryw ka 11). Na zmniejszenie tempa zamulania w ostatnim czasie bardzc w yraźny w p ływ miały stosunkowo niskie p rzepływ y wody. W ostatnim dziesięcioleciu jedynie wiosną w latach 1969 i 1979 obserwowano całkowite w ypełn ie nie koryta rzeki na badanych odcinkach. W pozostałe lata maksymalne stany wody b yły o ponad 2 m niższe niż w 1969 r.
W 1979 r. korycisko wypełnione było materiałem namytym do w y sokości przewyższającej nieco średni stan wody w rzece na długości ok. 60 m od wlotu i 30 m od wylotu. Pozostała część koryciska dłu gości ok. 400 m miała dno o 20 do 80 cm poniżej średniej w ody w rzece. Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że osadzone zostało dotychczas w korycisku ponad 15 000 m3 namułów. Poza odcinkiem w lotow ym i w y lotow ym jest to materiał drobnoziarnisty. Zawartość próchnicy sięga tu 4‘°/o. Na wysoką zawartość próchnicy i zarastanie koryciska bujną roś linnością w pływ a prawdopodobnie duża żyzność wody, zawierającej znaczną ilość wód ściekowych doprowadzanych do W ieprza korytem Bystrzycy.
wskutek erozji brzegow ej w dolinie W ieprza niszczona jest rocznie po wierzchnia ponad 5 hektarów żyznych gleb. Są to często mady i czarne ziem ie [1] zawierające ponad 4% próchnicy w warstwie o miąższości przekraczającej nawet 2 m. Obrywane masy gleb są transportowane ko rytem na różne odległości. M ateriał najgrubszy — piasek — odkładany jest w niew ielkiej odległości przy brzegach wypukłych, a drobne cząstki pylaste i spławialne oraz próchnica transportowane są w dół rzeki.
Odkładany w korycie materiał powoduje przyrastanie brzegów w y pukłych o zbliżonych powierzchniach do powierzchni brzegów obryw a nych. Wartość użytkowa powierzchni powstałych wskutek odkładania namułów jest znacznie mniejsza niż powierzchni obrywanych. Odkła dany piasek z niewielką ilością cząstek drobnych zawiera minimalną ilość próchnicy. Niskie brzegi wypukłe przy podwyższonych stanach w od y są zalewane i przez w iele lat stanowią nieużytki. P ow oli wkracza na nie naturalna roślinność, najpierw nadwodna — szuwarowa, a w miarę ich podnoszenia, po kolejnych odłożeniach namułów, krzew y i drzewa.
W wyniku erozji brzegow ej następuje także wyłączanie z użytkowa nia znacznych powierzchni doliny wskutek odcinania meandrów. Cho ciaż koryciska poza częścią wlotow ą i w ylotow ą wypełnione są mate riałem drobnoziarnistym, żyznym, to jednak proces ten przebiega po woli. W yspy oddzielone korycisikiem wyłączane są z użytkowania na okres kilkunastu lat. Koryciska stanowią nieużytki trudne do odwod nienia znacznie dłużej.
Poza całkowicie zniszczoną glebą wskutek erozji brzegowej znaczne szkody powoduje także erozja denna Wieprza. Poziom wód gruntowych na znacznym odcinku doliny leży poniżej 1,5 m od powierzchni terenu. W latach o nie sprzyjającym rozkładzie opadów jest to przyczyną znacz nej zniżki plonów uzyskiwanych z łąk. W wielu przypadkach nadmier ne obniżenie poziomu wód gruntowych doprowadziło do lik w idacji łąk i zamiany ich na grunty orne. Jest to zjawisko niekorzystne, zm niej szona jest bowiem zdolność retencyjna doliny, a w razie wystąpienia w ody z brzegów powoduje straty gleby wskutek erozji.
L IT E R A T U R A
11] D o b r z a ń s k i B., Z a w a d z k i S., U z i a k S.: Badania gleb obszaru prze znaczonego do nawadniania w odam i ściekow ym i miasta Lublina. Ann. U M C S Sec. E, 12, 1957.
[2] J a h n A.: W yżyn a Lubelska. P W N , W arszaw a 1958.
[3] P a ł y s S.: E rozja górnego i środkow ego odcinka rzeki W iep rz na tle ogólnej charakterystyki zlewni. Zesz. probl. Post. Nauk roi. 1971, z. 119.
Ï4] P a ł y s S.: W p ły w odcięcia meandra na niektóre elem enty rzeki W iep rz poniżej ujścia B ystrzycy. Zesz. probl. Post. Nauk roi. 1973, z. 151.
£5] Z i e m n i c k i S., P a ł y s S.: Zm iany brzegow e odcinka rzeki W iep rz w oko licy Rokitna. Zesz. probl. Post. Nauk roi. 1972, z. 130.
С. П А Л Ы С В Л И Я Н И Е Р Е Ч Н О Й Э РО З И И Н А Д И Ф Ф Е Р Е Н Ц И А Ц И Ю П О Ч В П О Д О Ш В Ы Д О Л И Н Ы Р. В Е П Ж Каф едра мелиорации и сельскохозяйственного строительства, Сельскохозяйственная академия в Л ю бли не Р е з ю м е Исследования по влиянию речной эрозии на дифференциацию почв на дне долины проводились в средней части течения р. В епж в период от 1972 по 1979 год. И зучалась дифференцированность почв в зависимости от и х располож ения: на эродированных вогнуты х берегах, заиленны х вы п ук лы х берегах и на дне старого русла реки. Вследствие эрозии вогнуты х берегов в среднем течении реки Вепж годично подвергается разрушению несколько гектаров плодородны х земель. В среднем за год обрыв вогнуты х берегов составляет полосу около 40 см ширины. На вы п ук лы х берегах наступает отлож ение илов. По отношению к данной части течения р. Вепж — это преимущественно неплодородный песчаный ма териал. Значительны й ущ ерб приносит образование меандров. Процесс заиливания русла рек протекает медленно. Изолированны е старые русла рек и находящ ие ся среди них островки представляю т собой бросовые зем ли в продолж ении не ск ольк и х лет. S. P A Ł Y S R IV E R E R O S IO N E F F E C T O N T H E D IF F E R E N T IA T IO N OF S O IL S OF T H E W IE P R Z R IV E R V A L L E Y B O T T O M Departm ent of Land Reclam ation and Rural Building Engineering,
A gricu ltu ral U n iversity of Lublin
S u m m a r y
The investigations on the riv e r erosion e ffe c t on the d ifferen tiation of soils on the v a lle y bottom w ere carried out in the m iddle W iep rz riv e r sector in the period 1972-1979.
D ifferen tiation of soils depending on their situation on eroded concave banks, silted convex banks and at the bottom of old r iv e r bed was investigated.
A s a result o f the erosion of concave banks in the m iddle W iep rz rived sector, several hectares of fe rtile soils are destroyed ev e ry year. The annual average is the belt of about 40 cm in w idth torn o ff concave banks^
Near the banks silts are deposited. U nder conditions of the m iddle riv e r sector it is m ainly a sterile sandy m aterial.
Considerable losses occur in consequence o f cutting o ff meanders. The silting process of the r iv e r bed is running slow ly. Cut o ff beds and islands surrounded by them constitute wastelands fo r the period of several teen years.
D r Stanisław Pałys Katedra Melioracji
