ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 540: 15-23
QUO VADIS DYSCYPLINO
„KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA”?
1ElŜbieta Biernacka
Katedra InŜynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa
Definiowanie dyscypliny „kształtowanie środowiska” wchodzącej w skład dziedziny nauk rolniczych trwa wiele lat. Dyskusja na ten temat, z większym lub mniejszym oŜywieniem, trwa od momentu jej powołania przez Centralną Komisję ds.
Tytułów i Stopni Naukowych w lutym 1992 roku. Podejmowane były i są liczne próby zdefiniowania i określenia zakresu tej dyscypliny. Są takŜe podejmowane próby zsynchronizowania dyscypliny badawczej z profilem nauczania wyŜszych uczelni.
NiezaleŜnie od momentu i gremium podejmującego dyskusje na temat misji dyscypliny „kształtowanie środowiska”, zawsze umiejscawia się jej działanie na obszarach pozamiejskich - niezurbanizowanych. Obszar ten określany jest równieŜ jako obszar rolniczy lub wiejski. NaleŜy podkreślić, Ŝe dyscyplina „kształtowanie środowiska” w dziedzinie nauk rolniczych zastąpiła i rozszerzyła zakres badawczy dyscypliny „melioracje wodne” wchodzącej w skład dziedziny nauk technicznych.
JuŜ wiele lat przed powołaniem dyscypliny „kształtowanie środowiska”, ko- nieczność objęcia badaniami naukowymi w szerszym zakresie tematyki niŜ melioracje wodne, sygnalizowało i przedstawiło propozycje wielu uczonych polskich.
W latach osiemdziesiątych CHILCZUK [1973] uwaŜał, Ŝe działania w środowisku wiejskim powinny być związane z szeroko pojętą problematyką obszaru wiejskiego, tzn. obszaru zajętego przez zabudowania oraz przestrzeń gospodarczą, obszary upraw produkcyjnych, tereny sportowe, wypoczynkowe, rekreacyjne, a takŜe infrastrukturę. W obszar środowiska wiejskiego zaliczane są takŜe elementy przyrodnicze takie jak rzeki, jeziora i inne akweny, lasy, uŜytki ekologiczne.
1 Referat plenarny na konferencji „Kształtowanie i ochrona środowiska”, która odbyła się 23-25 czerwca 2009 r. na Uniwersytecie Warmińsko-Mazurskim w Olsztynie.
OSTROMĘCKI [1975] podkreślał, Ŝe melioracje muszą być, cyt. „szeroko pojmowane i powinny stanowić system zabiegów organizacyjno-gospodarczych, technicznych i agrotechnicznych, których zadaniem jest wytworzenie w danym środowisku przyrodniczym trwałej, działającej przez dłuŜszy czas podstawy do podnoszenia Ŝyzności gleby i powiększania produkcji rolnej”. MARCILONEK [1979] dodał, Ŝe istnieje konieczność wprowadzania zmian w ekosystemach geograficznych w celu zapewnienia efektywności gospodarowania.
Rozszerzanie tematyki z zakresu dyscypliny „melioracje wodne” zbliŜało ją do pojęcia „kształtowanie środowiska” wprowadzonego ustawą z dnia 31 stycznia 1980 roku „O ochronie i kształtowaniu środowiska”. W artykule 3 tej ustawy zostało sformułowane pojęcie kształtowanie środowiska, przez które rozumie się oddziaływanie
E. Biernacka 16
na środowisko mające na celu uzyskanie zamierzonych efektów społecznych lub gospodarczych, z równoczesnym zachowaniem równowagi przyrodniczej, a zwłaszcza warunków do odnawiania się zasobów. Rozszerzanie obszaru badawczego, w ramach
„kształtowanie środowiska” trwa nieustannie.
W momencie powołania tej dyscypliny, zastępującej „melioracje wodne”, wybitni specjaliści melioranci uwaŜali za niezbędne [SOMOROWSKI 1993] uwzględnienie w jej tematyce badań dotyczących typów meliorowanych siedlisk, rodzajów stosowanych zabiegów i czynników w róŜnorakich siedliskach. SOMOROWSKI [1993] wyraził pogląd, Ŝe powinno się wprowadzić pojęcie „melioracje środowiskowe” obejmujące swym zakresem melioracje rolne i melioracje techniczne. Tak proponowane działania w zakresie melioracji środowiskowych, przyczynić się miały do kształtowania środowiska przy zapewnieniu odpowiedniego poziomu produkcji rolnej i zachowania równowagi ekosystemów.
Zakres melioracji środowiskowych obejmował tematykę związaną zarówno z dziedziną nauk rolniczych jak i technicznych. Jak podaje BRANDYK [2001] przed- miotem dyscypliny „kształtowanie środowiska” stały się przestrzenne systemy przyrodniczo-społeczno-gospodarcze w wiejskich obszarach problemowych takich jak:
- obszary z duŜym udziałem gruntów byłych państwowych gospodarstw rolnych będących w fazie restrukturyzacji;
- obszary o intensywnym rolnictwie, z którymi wiąŜe się juŜ występujące lub przewidywane znaczne zanieczyszczenie obszarowe;
- obszary o duŜym udziale terenów pełniących funkcje ekologiczne rzeczywiste i potencjalne;
- obszary z niekorzystnymi warunkami przyrodniczo-rolniczymi, tj. gleby lekkie i cięŜkie, zbyt duŜy udział uŜytków zielonych w strukturze uŜytkowania powierzchni, obszary o duŜym udziale odwodnionych uŜytków rolnych, tereny górskie i podgórskie;
- obszary z deficytem wód powierzchniowych i podziemnych oraz duŜym za- groŜeniem suszami lub nadmiarami wód, a w warunkach ekstremalnych duŜym zagroŜeniem powodziowym;
- obszary z dominującymi funkcjami osiedleńczymi i produkcyjno-usługowymi na obszarach podmiejskich.
Przestrzenny system przyrodniczo-społeczno-gospodarczy w tematyce reali- zowanej w ramach dyscypliny „kształtowania środowiska” jest zgodny z metodyką analizy systemowej, która pozwala w sposób skuteczny wyróŜniać podsystemy i funkcje obiektów gospodarki wodnej.
W rozwaŜaniach dotyczących pojemności badawczej obszaru obecnie reali- zowanej dyscypliny „kształtowanie środowiska” naleŜy równieŜ przeanalizować i sprecyzować, co jest obecnie uznawane w krajach Unii Europejskiej jako „obszar wiejski”. W Unii Europejskiej przyjmuje się za obszar wiejski terytorium na obszarze którego gęstość zaludnienia wynosi do 100 osób na km2, zaś według OECD do 150 osób na km2, natomiast w literaturze krajowej, obszar wiejski określany jest jako terytorium będące poza obszarem administracyjnym miast powyŜej 5 tys. mieszkańców i niezwiązany bezpośrednio z obsługą działalności rolniczej. Biorąc pod uwagę strukturę obszarów Polski (wg danych GUS za rok 2007), na całkowity obszar Polski 31267,9 tysięcy hektarów stanowiący 100%, uŜytki rolne stanowią 61%, lasy 29,3%, tereny mieszkalne 0,8%, przemysłowe 0,3%, rekreacji i wypoczynku 0,2%, grunty pod wodami 2,0%, nieuŜytki 1,6%, pozostałe powierzchnie 4,8% całości obszaru kraju, a takŜe to, Ŝe na terenie Polski na łączną liczbę 2486 gmin, 1606 to gminy wiejskie, a 564 gminy miejsko-wiejskie o bardzo zróŜnicowanej liczbie mieszkańców. MoŜna stwierdzić, Ŝe obszar kompetencji badań w dyscyplinie „kształtowanie środowiska” jest
QUO VADIS DYSCYPLINO „KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA”? 17 ogromny.
Jak juŜ wielokrotnie było podkreślane przez wielu autorów, środowisko przyrodnicze na obszarach wiejskich składa się z zasobów przyrodniczych takich jak:
gleba, wody, powietrze atmosferyczne, kopaliny, róŜnorodność krajobrazowa, róŜnorodność biologiczna, które to warunkują istnienie ekosystemów, odbierają zanieczyszczenia, a takŜe dostarczają surowców i usług do bezpośredniej konsumpcji.
Tak szerokie spektrum tematyki badawczej stanowi wyzwanie dla dyscypliny
„kształtowanie środowiska”.
W róŜnych okresach ostatnich dwudziestu lat, nieustannie formułowane są kierunki badawcze tej dyscypliny. Po jej utworzeniu, akcentowano konieczność rozwinięcia koncepcji oraz metod, a takŜe sposobów realizacji przedsięwzięć wg idei
„melioracji środowiskowych” rozumianych jako kształtowanie struktury ekologicznej i uŜytkowanie ziemi na obszarach rolniczych i leśnych. BIERNACKA i in. [1995] w późniejszym okresie BRANDYK [2001], omawiając osiągnięcia badawcze dyscypliny uwaŜał, Ŝe do najwaŜniejszych problemów naleŜy zaliczyć:
- rolę i znaczenie w krajobrazie rolniczym obszarów chronionych i uŜytków ekologicznych, a szczególnie siedlisk mokradłowych - torfowisk, jak równieŜ metody i sposoby ochrony tych obszarów i warunki rolniczego uŜytkowania terenów o wysokich walorach przyrodniczych;
- podstawy gospodarowania zasobami wodnymi w skali zlewni rzecznej i obiektu melioracyjnego, obejmujące prace z zakresu retencjowania wód w krajobrazie rolniczym i leśnym;
- teorię i praktykę regulowania uwilgotnienia gleb w róŜnych warunkach zasilania i odpływu;
- ocenę ekstremalnych zjawisk hydrologicznych (wezbrania i susze), a takŜe sposoby rozrządu wody w systemach wodno-melioracyjnych i na obszarze zlewni rzecznych (systemy wodno-gospodarcze);
- regulację stosunków wodnych gleb cięŜkich (agromelioracja);
- warunki zagroŜeń środowiska i metody jego ochrony, a w szczególności ocena migracji substancji z terenów rolniczych;
- znaczenie struktury krajobrazu rolniczego i leśnego dla ograniczenia zanie- czyszczeń obszarowych;
- erozję wodną gleb i jej zapobieganie;
- utylizację odpadów i ścieków;
- rekultywację środowiska zdegradowanego przez działalność przemysłową i rolniczą;
- zasady rozwiązań inŜynierskich i technologicznych budowli i urządzeń w środowisku rolniczym i wiejskim obejmujące prace z zakresu metod odnowy, modernizacji i eksploatacji urządzeń wodno-melioracyjnych (obwałowań przeciwpowodziowych, małych zbiorników wodnych, budowli regulujących i piętrzących);
- hydraulikę koryt małych rzek nizinnych i potoków górskich;
- wykorzystanie roślinności w urządzeniach technicznych;
- zaopatrzenie wsi w wodę i oczyszczanie ścieków z wiejskich jednostek osa- dniczych.
Po 2000 roku uznano za priorytetowe te kierunki badań, które uwzględniały wymogi czasu, a w szczególności problematykę wynikającą z ograniczonych zasobów wodnych, transformacji polityczno-gospodarczej oraz poziomu gospodarki rolnej i leśnej.
Za główne cele badań dyscypliny „kształtowanie środowiska” uznano wtedy:
- potrzeby wodne produkcji rolniczej z uwzględnieniem zmian klimatu;
E. Biernacka 18
- kształtowanie i ochronę zasobów wodnych i glebowych metodami biologicznymi i technicznymi, a szczególnie przez odpowiednie zagospodarowanie przestrzeni rolniczej;
- strategię gospodarowania zasobami wodnymi w skali zlewni rzecznej i obiektu melioracyjnego;
- zapobieganie zanieczyszczeniom powodowanym przez produkcję roślinną, zwierzęcą, przetwórstwo roślinne i urbanizację obszarów wiejskich;
- rekultywację środowiska i zasady gospodarowania wodą na obszarach pro- blemowych i zdegradowanych.
Obecnie realizowane prace badawcze z zakresu omawianej dyscypliny mają ogromną wartość aplikacyjną i obejmują, zarówno badania podstawowe, jak i sto- sowane. Na przestrzeni ostatniego dziesięciolecia wyraŜane są równieŜ poglądy dotyczące korzyści, potrzeb i zagroŜeń dyscypliny. Podkreśla się, Ŝe korzyściami wynikającymi z kompleksowego kształtowania terenów wiejskich są: obniŜanie kosztów prac studialnych, projektowych i wykonawczych, ograniczenie sytuacji konfliktowych w społecznościach wiejskich [PIJANOWSKI 1996; RAJDA 1995; BRANDYK
2001]. Formułowane są równieŜ jej potrzeby i zagroŜenia rozwoju [BIERNACKA i in. 1994].
Obecnie ogromnie niepokojącym problemem jest niemoŜność zdobywania na wydziałach inŜynierii i kształtowania środowiska stopni naukowych w dziedzinie nauk technicznych. Uzyskanie stopnia naukowego w dyscyplinie inŜynieria środowiska moŜe nastąpić dopiero po skierowaniu pracy doktorskiej lub habilitacyjnej na wydział inŜynierii środowiska uczelni politechnicznej.
Pragnę przypomnieć, Ŝe dyscyplina „kształtowanie środowiska” wchodząca w skład dziedziny nauk rolniczych zastąpiła dyscyplinę „melioracje wodne” w dziedzinie nauk technicznych, a wydziały mające uprawnienia do nadawania stopni naukowych w dziedzinie nauk technicznych straciły je po 1992 roku. Fakt ten jest tym bardziej bolesny, Ŝe w rzeczywistości obecnie realizowane prace badawcze z zakresu kształtowania środowiska mają charakter interdyscyplinarny uwzględniający zarówno dziedzinę nauk technicznych, jak i rolniczych. Prace naukowe np. z zakresu geotechniki mające charakter techniczny i ściśle związane z kształtowaniem środowiska i inŜynierią środowiska, aby uzyskać stopień naukowy w dziedzinie nauk technicznych muszą być kierowane na wydziały politechniczne mające uprawnienia w dziedzinie nauk technicznych z zakresu dyscypliny inŜynieria środowiska.
Pragnę podkreślić, Ŝe na wydziałach politechnicznych dyscyplina inŜynieria środowiska zastąpiła dyscyplinę inŜynieria sanitarna, a zagadnienia między innymi z zakresu gleboznawstwa, chemii rolnej, gospodarki odpadowej, rekultywacji typowe dla uczelni rolniczych stały się niezbędne politechnikom do realizacji badań środowiskowych. Państwowa Komisja Akredytacyjna nadzorująca proces dydaktyczny uczelni polskich stawia wymogi wydziałom obecnie realizującym badania z zakresu dyscypliny kształtowanie środowiska, aby miały 50% samodzielnej kadry z uprawnieniami w dziedzinie nauk technicznych, jeŜeli chcą uzyskać równieŜ uprawnienia do kształcenia na kierunku inŜynieria środowiska. Państwowa Komisja Akredytacyjna nie wymaga od wydziałów politechnicznych realizujących proces dydaktyczny rozumianej w szerokim zakresie tematyki środowiskowej posiadania i wykazywania kadry samodzielnej z uprawnieniami w dyscyplinach z dziedziny nauk rolniczych i przyrodniczych, w tym w dyscyplinie „kształtowanie środowiska”.
Ten trudny układ przyporządkowania do dyscyplin badawczych i kierunków kształcenia w uczelniach polskich nie pomaga ich realizacji, a w szczególności przejrzystości kształcenia młodzieŜy akademickiej. Nie jest pomocny równieŜ w pozyskiwaniu grantów Unii Europejskiej.
W języku angielskim zarówno kształtowanie środowiska jak i inŜynieria śro-
QUO VADIS DYSCYPLINO „KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA”? 19 dowiska mają jedno brzmienie - environmental engineering. Polscy naukowcy prezentujący wyniki badań poza granicami kraju nie mają problemu w zakwalifi- kowaniu ich do zakresu inŜynierii środowiska, natomiast w Polsce trwają ustawiczne dyskusje dotyczące ich przypisania do dyscyplin naukowych.
W uczelniach polskich z wpisaną do ich zakresu działania dyscypliną badawczą - kształtowanie środowiska, kierunkiem dydaktycznym jest inŜynieria środowiska. W moim głębokim przekonaniu źródło nieporozumień tkwi w semantyce a nie w meritum sprawy. NaleŜy równieŜ zaakcentować, Ŝe wykaz dyscyplin badawczych w rejestrze Centralnej Komisji Kwalifikacyjnej, Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa WyŜszego i Polskiej Akademii Nauk nie jest spójny. Sytuacja ta jest ustawicznie dyskutowana, jednakŜe nie dopracowaliśmy się satysfakcjonujących ustaleń.
Kierunki badań realizowanych przez wydziały z uprawnieniami w dyscyplinie kształtowania środowiska są zbieŜne z ogólnymi tendencjami światowymi i uwzględniają specyfikę, zarówno naszego kraju, jak i potrzeby Europy i Świata.
Dowodem na to są projekty obecnie realizowane we współpracy z krajami Unii Europejskiej i spoza Unii Europejskiej, między innymi takie jak: scenariusze rozwoju gospodarki wodnej dla Europy i krajów sąsiadujących. Projekty te mają na celu rozwinięcie i analizę obszernego zestawu scenariuszy zmian zasobów wód słodkowodnych Europy do 2025 r., rozumianej jako tzw. „Większa Europa”, a więc obszar sięgający po góry Kaukazu i Uralu na wschodzie, a takŜe obejmujący badaniami śródziemnomorskie kraje Afryki i Bliskiego Wschodu. Projekty te stanowią punkt odniesienia dla długoterminowych planów strategicznych europejskich zasobów wodnych. Uzyskane dane będą przydatne w procesie planowania i rozwiązywania programów zarządzania wodą w regionie.
Uczelnie polskie z wpisaną działalnością badawczą z zakresu kształtowania środowiska i inŜynieria środowiska realizują obecnie bardzo obszerny program naukowy uwzględniający między innymi takie zagadnienia jak:
- doskonalenie zabudowy produkcyjnej na wsi;
- eksperymentalne badania wybrane z zagadnień hydrauliczno-technologicznych stacji wodociągowych i oczyszczalni ścieków;
- metody numerycznego modelu terenu oraz systemy informacji przestrzennej dla budownictwa, inŜynierii i kształtowania środowiska;
- rozwój metodyki badań i obliczeń hydrogeologicznych i geotechnicznych;
- rozwój metod projektowania i eksploatacji budowli ziemnych i składowisk odpadów;
- gospodarowanie zasobami środowiska z uwzględnieniem zasad zrównowaŜonego i trwałego rozwoju;
- badania dotyczące procesów uzdatniania wód podziemnych.
NaleŜy zaznaczyć, Ŝe wykonywane obecnie badania są często długookresowe i realizowane przy szerokiej współpracy międzynarodowej. Wielu autorów niezmiennie akcentuje konieczność realizacji kompleksowego programu kształtowania terenów wiejskich na obszarze Polski w warunkach zmienionego, zdecentralizowanego i o większej samorządności systemu zarządzania [PIJANOWSKI 1996; RAJDA 1995]. Bardzo często formułowane są opinie o konieczności ogólnokrajowej dyskusji na temat celu, zakresu i sposobu realizacji tematyki badawczej tej dyscypliny, jej rozwoju, korzyści i zagroŜeń, a takŜe oceny uzyskanych rezultatów. Podejmowane liczne dyskusje na forum Wydziału InŜynierii i Kształtowania Środowiska Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, Wydziału Kształtowania Środowiska i Rolnictwa Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, Komitetu Melioracji i InŜynierii Środowiska Rolniczego Polskiej Akademii Nauk, Komitetu Gleboznawstwa i Chemii Rolnej Polskiej Akademii Nauk, Polskiego Towarzystwa InŜynierii Ekologicznej, Polskiego
E. Biernacka 20
Towarzystwa Gleboznawczego, jak równieŜ podczas spotkań bratnich wydziałów inŜynierii i kształtowania środowiska uczelni polskich, prowadzą niezmiennie do tego samego wniosku o konieczności lepszego, bardziej precyzyjnego sformułowania zakresu dyscypliny „kształtowanie środowiska”.
Pytanie - Dokąd zmierzasz dyscyplino? jest niezmiennie aktualne. MoŜna rozwaŜać kilka wariantów rozwiązania tego swoistego węzła gordyjskiego:
- uznanie, Ŝe inŜynieria środowiska stanowi interdyscyplinarną wiedzę z zakresu dziedziny nauk technicznych i dziedziny nauk rolniczych,
- uznanie, Ŝe kształtowanie środowiska jest procesem obejmującym działania interdyscyplinarne łączące wiedzę z zakresu nauk technicznych, biologicznych i rolniczych.
MoŜna rozwaŜać równieŜ starania o powołanie nowej dyscypliny naukowej. W moim głębokim przekonaniu, kształtowanie środowiska jest procesem, którego realizacja wymaga udziału specjalistów, zarówno z dziedziny nauk technicznych, jak i rolniczych.
Wieloletnia dyskusja powinna juŜ się zakończyć konstruktywnym wnioskiem pozwalającym na wspólne działania badawcze i dydaktyczne zmierzające do za- pewnienia trwałego i zrównowaŜonego rozwoju środowiska. Pytanie - dokąd zmierzasz dyscyplino „kształtowanie środowiska?” - łączy się z szerszym spojrzeniem dotyczącym rozwoju nauki polskiej, której rozkwit mamy wszyscy na celu.
Literatura
BIERNACKA E., SIUTA J., SZYMAŃSKI A. 1994. InŜynieria środowiska rolniczego, w: Ocena dyscyplin naukowych zakresu nauk rolniczych i leśnych wykonana przez Komitety Naukowe Wydziału V PAN: 87-93.
BIERNACKA E., MIODUSZEWSKI W., SIUTA J., SOMOROWSKI CZ., SZYMANSKI A. 1995. Gos- podarka wodna i kształtowanie środowiska, w: Nauka w Polsce w ocenie Komitetów Naukowych PAN, nauki biologiczne, nauki rolnicze i leśne, nauki o ziemi i nauki górnicze. Polska Akademia Nauk, Komitet Badań Naukowych, tom II, Warszawa:
181-185.
BIERNACKA E., śELAZO J. 1996. Działania w środowisku - próba zdefiniowania i okre- ślenia zakresu. InŜynieria Środowiska Rolniczego, Wydawn. EkoinŜyn., Lublin: 59-65.
BRANDYK T. 2001. Kształtowanie środowiska jako dyscyplina naukowa. Zesz. Probl.
Post. Nauk Roln. 476: 15-29.
CHILCZUK M. 1973. Ochrona i kształtowanie współczesnego środowiska wiejskiego. Mat.
konf. „Kształtowanie i ochrona środowiska w systemach hydrograficznych”. SITWiM.
MARCILONEK S. 1979. Eksploatacja urządzeń melioracyjnych. PWRiL Warszawa: 192 ss.
OSTROMĘCKI J. 1975. Wstęp do melioracji rolnych. Cz. I. Wiadomości ogólne. Skrypty AR Warszawa: 120 ss.
PIJANOWSKI Z. 1993. Prace wdroŜeniowe w zakresie melioracji kompleksowych na Spiszu Polskim. Mat. konf. nauk-bad. „Melioracje kompleksowe podstawą społeczno- gospodarczego rozwoju terenów wiejskich w Polsce”, Kraków.
PIJANOWSKI Z. 1996. Kształtowanie i rozwój terenów wiejskich w Polsce w aspekcie inŜynierii środowiska. Mat. konf. „Rozwój terenów wiejskich w Polsce Południowej”.
Muszyna 26-28 III: 73-91.
RAJDA W. 1995. Kształtowanie terenów wiejskich. Zesz. Nauk. AR w Krakowie 298:
9-21.
QUO VADIS DYSCYPLINO „KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA”? 21 SOMOROWSKI CZ. 1993. Melioracje jako dyscyplina naukowa i działalność praktyczna, w: Współczesne problemy melioracji. Wydawn. SGGW: 9-28.
Słowa kluczowe: dyscyplina naukowa, kierunek kształcenia, kształtowanie śro- dowiska, inŜynieria środowiska
Streszczenie
Dyscyplina naukowa „Kształtowanie Środowiska” naleŜąca do dziedziny nauk rolniczych została powołana przez Centralną Komisję ds. Tytułów i Stopni Naukowych uchwałą z dnia 25 lutego 1992 roku. Wyodrębniła się jako efekt rozszerzenia i rozwoju dyscypliny „Melioracje wodne”, która to na przestrzeni dziesiątek lat ewaluowała w kierunku szeroko pojętych działań mających na celu wprowadzenie szeregu zmian w ekosystemach, prowadząc do wzrostu produkcji i lepszej efektywności gospodarowania.
W ujęciu historycznym rozwoju dyscyplin naukowych, obserwuje się zmiany poglądów i podejścia do poszczególnych obszarów badawczych. W wyniku czego sformułowane zostało pojęcie „Kształtowanie środowiska” zawarte w Ustawie o Ochronie i Kształtowaniu Środowiska z dnia 31 stycznia 1980 roku. Stanowi ona, Ŝe kształtowanie środowiska oznacza takie oddziaływanie na środowisko, które ma na celu uzyskanie zamierzonych efektów społecznych lub gospodarczych z równoczesnym zachowaniem równowagi przyrodniczej, a zwłaszcza warunków do odnawiania się zasobów.
Jak podkreślają liczni autorzy, przedsięwzięcia na rzecz kształtowania śro- dowiska, według definicji ustawowej, są często równoznaczne z działaniami na rzecz ochrony środowiska ściśle związanymi z jego kształtowaniem i planowaniem przestrzennym. W podejmowanych, z róŜnym nasileniem na przestrzeni kilkudziesięciu lat dyskusjach, podkreśla się, Ŝe kształtowanie środowiska jest pojęciem znacznie szerszym.
Dyscyplina „Kształtowanie środowiska” jest ogromnie pojemna tematycznie, obejmująca działania związane zarówno z techniką, przyrodą, rolnictwem, ekonomią, a takŜe polityką. Szereg autorów zaznacza, Ŝe przedmiotem dyscypliny kształtowania środowiska są przestrzenne systemy przyrodniczo-społeczno-gospodarcze na obszarach pozamiejskich.
Dyskusje naukowców, praktyków prowadzą niekiedy do zróŜnicowanych definicji tej dyscypliny. Stwierdza się konieczność kompleksowego, racjonalnego i społecznie efektywnego wykorzystania warunków naturalnych dla rozwoju społeczno- ekonomicznej jakości Ŝycia ludności obszarów wiejskich. Cel ten winien być realizowany i całkowicie zgodny z wymogami trwałego i zrównowaŜonego rozwoju.
Obecnie realizowane prace badawcze z zakresu omawianej dyscypliny mają charakter interdyscyplinarny uwzględniający zarówno dziedzinę nauk technicznych jak i rolniczych. W uczelniach polskich z wpisaną do ich zakresu działania dyscypliną badawczą - kształtowanie środowiska, kierunkiem dydaktycznym jest inŜynieria środowiska. Wykaz dyscyplin badawczych w rejestrze Centralnej Komisji Kwalifikacyjnej, Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa WyŜszego i Polskiej Akademii Nauk nie jest spójny. Sytuacja ta jest dyskutowana, jednakŜe nie dopracowaliśmy się satysfakcjonujących ustaleń.
Podejmowane dyskusje prowadzą niezmiennie do tego samego wniosku o pilnej konieczności lepszego, bardziej precyzyjnego sformułowania zakresu dyscypliny
„Kształtowanie środowiska”, a takŜe konieczności wypracowania spójnego systemu kształcenia studentów z dyscyplina badawczą.
E. Biernacka 22
Pytanie - dokąd zmierzasz dyscyplino „Kształtowanie środowiska?” jest nie- zmiennie aktualne.
QUO VADIS DISCIPLINE OF „ENVIRONMETAL ENGINEERING ?”
ElŜbieta Biernacka
Department Water Engineering and Environmental Restoration, University of Life Sciences, Warszawa
Key words: field of study, field of science, environmental management, envi- ronmental engineering
Summary
Scientific discipline „Environmental Engineering” belonging to the field of agricultural sciences was set up by the resolution of the Central Commission for Scientific Titles and Degrees on 25 February, 1992.
It emerged as a separate subject as a result of expansion and development of the
„Land Reclamation” discipline which for many years has moved towards widely understood activities aiming at introducing a number of changes in the ecosystems, leading to production increase and better management effectiveness. Historical analysis of the development of scientific disciplines, changes of views and approaches to particular research areas were observed. It resulted in the formulation of the notion of
„environmental engineering” which appears in the Act on Environmental Protection and Environmental Engineering of 31 January, 1980. It says that environmental engineering is such an action which aims at obtaining intended social or economic effects with the simultaneous preservation of natural balance and especially creating conditions for the renewal of natural resources.
Many authors stress that projects for environmental engineering according to the official definition are often synonymous with action aiming at environmental protection and closely connected with its shaping and spatial planning. In the discussions which, with different intensity, have been undertaken for several dozen years, it is stressed that environmental engineering is a much wider notion.
„Environmental Engineering” discipline is very comprehensive including actions connected with technology, nature, agriculture economics and also politics. Many authors mention that the subject matters of environmental engineering are spatial natural-social and economic systems of rural areas.
The discussions of scientists and practitioners sometimes lead to the differ- entiation of the definition of this discipline. There is the need of complex, rational and socially effective use of natural conditions for the development of social and economic quality of the life of people in the rural areas. That target should be accomplished and fully agree with the requirements of a permanent and sustainable development.
Scientific investigations on the discussed discipline carried out at present are of interdisciplinary character including technical as well as agricultural sciences. Polish Universities which have in the range of scientific activity the research on environmental engineering also teach the subject called environmental engineering. The lists of research disciplines which can be found in the register of the Central Qualification Commission, Ministry of Science and Higher Education and Polish Academy of Sciences are not consistent. That situation comprise the subject of discussions, however, satisfying results have not been reached yet.
QUO VADIS DYSCYPLINO „KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA”? 23 All the discussions lead invariably to the same conclusions concerning the immediate necessity of a better, more precise definition of the scope of the „en- vironmental engineering” science and also the need of working out a consistent system of teaching students with the presented scientific discipline.
Thus, the question - which direction is the environmental engineering discipline taking - is continually relevant.
Prof. dr hab. inŜ. ElŜbieta Biernacka
Katedra InŜynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
ul. Nowoursynowska 159 02-776 WARSZAWA
ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 540: 25-36
WPŁYW WARUNKÓW POGODOWYCH NA TRANSPORT RUMOWISKA
RZEKĄ NIZINNĄ NA PRZYKŁADZIE ŚRODKOWEJ NARWI
BoŜena Grabińska
Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn
Wstęp
Zdolność transportowa rzeki skutkuje dodatnim (akumulacja materiału w korycie i dnie doliny) lub ujemnym (działalność erozyjna) bilansem aluwiów [BAJKIEWICZ- GRABOWSKA, MIKULSKI 1993; MYCIELSKA-DOWGIAŁŁO i in. 2001]. W literaturze szacuje się, Ŝe rumowisko unoszone (główna forma transportu) i wleczone ponad 4-krotnie przewyŜsza rumowisko rozpuszczone [JAROCKI 1957; BABIŃSKI, CHALOV 2005]. Wpływ na masę transportową rumowiska rzecznego mają czynniki klimatyczne, hydrologiczne, geologiczno-geomorfologiczne oraz biocenotyczne zmienne czasowo i przestrzennie, szczególnie o charakterze sekularnym i ekstremalnym. Ekstremalne wezbrania oraz transport materiału odgrywają istotną rolę w kształtowaniu środowiska denno- dolinowego. Jednak określenie ich efektywności jest bardzo trudne ze względu na niepowtarzalne cechy i zróŜnicowany przebieg [JAROCKI 1957; BUSZEWSKI, KOWALKOWSKI
2003]. Według badań przeprowadzonych w dolinach rzek sudeckich [KOSTRZEWSKI, SZPIKOWSKI 2006], katastrofalne wezbrania powodziowe są jednym z głównych czynników formułujących ich dna, a ilość rumowiska unoszonego jest zaleŜna od wielkości przepływu w korycie. Badania starsze potwierdzają jedynie, Ŝe ilość materiału unoszonego zwiększa się podczas wezbrań, a zmniejsza przy stanach niskich, natomiast nie zaobserwowano proporcjonalności między tymi wielkościami [JAROCKI 1957]. Coraz większy wpływ na wielkość transportu rumowiska ma ingerencja człowieka w środowisko fluwialne, która doprowadziła tam równieŜ do znacznych zmian [FALENCKA- JABŁOŃSKA 1991; GRADZIŃSKI i in. 2000; SAMECKA-CYMERMAN, KEMPERS 2003; LEBEDYNETS i in. 2004; BABIŃSKI, CHALOV 2005; LÄÄNE i in. 2005; LEBEDYNETS i in. 2005; WILSON i in. 2005].
Według FROHLICHA [1982, 1998], charakter uŜytkowania terenu wpływa na sposób zagospodarowania dolin i koryt rzecznych, a to z kolei modyfikuje, a czasem warunkuje przebieg procesów fluwialnych. W zlewniach uŜytkowanych rolniczo, a do takich naleŜy system narwiański [GRABIŃSKA i in. 2005a], ilość rumowiska unoszonego w okresie miesięcznym czy rocznym zmienia się między innymi zaleŜnie od prowadzenia sezonowych prac agrotechnicznych (spłukiwanie pól i dostawa materiału do rzeki).
Zmiany te powodują równieŜ wezbrania przepływów [KOSTRZEWSKI, SZPIKOWSKI 2006].
Celem prezentowanych badań było rozpoznanie zdolności transportowej Narwi, wyraŜonej relacjami pomiędzy warunkami pogodowymi, średnimi rocznymi wielkościami przepływów oraz masą rumowiska unoszonego wodami w środkowym odcinku rzeki, na tle uŜytkowania jej zlewni. Diagnozowanie wzajemnego
B. Grabińska 26
oddziaływania wymienionych wyŜej cech ilościowych przy zachowaniu ich zmienności w czasie jest waŜne zarówno z teoretycznego (np. prognozowanie intensywności erozji powierzchniowej) jak i praktycznego punktu widzenia (wnoszenie materiału do Zbiornika Zegrzyńskiego). Podjęta problematyka badawcza moŜe mieć istotne znaczenie porównawcze w przypadku rzek zlewni nizinnych, uŜytkowanych rolniczo, połoŜonych na pograniczu krajobrazu staro i młodoglacjalnego.
Materiał i metody
W celu zdiagnozowania zdolności transportowej Narwi analizom porównawczym poddano cztery cechy ilościowe z okresu pięćdziesięciolecia 1956-2005. Pod uwagę wzięto: średnie roczne wartości temperatur powietrza (°C) i roczne sumy opadów atmosferycznych (mm), zmierzone na stacji meteorologicznej Ostrołęka oraz średni roczny przepływ (m3⋅s-1) i średnia roczna masa [ton] rumowiska unoszonego wodami Narwi przez profil hydrometryczny w Ostrołęce - charakterystyczny dla środkowego odcinka rzeki (146,8 km bieg rzeki od ujścia). Wybór Ostrołęki uzasadnia dostępność danych meteorologicznych i hydrologicznych, a to warunkuje ich porównywalność.
Miejsce badań jest reprezentatywne dla 77,3% powierzchni zlewni (bez udziału Bugu), czyli tzw. „polskiej Amazonii” i 2/3 długości całkowitej rzeki.
Analizowane wartości pochodzą z pomiarów IMGW, przy czym dane z lat 1971-2005 uzyskano z archiwum Instytutu, natomiast starsze, uzyskano z Atlasu Hydrologicznego Polski [STACHY 1986] i Rocznika opadów atmosferycznych z lat 1956-1981. Parametry opisujące zlewnię przedstawiono według informacji zesta- wionych w Podziale hydrologicznym Polski [CZARNECKA 1983].
Przedstawioną w pracy charakterystykę podziału lat pod względem opadowym wykonano według kryterium KACZOROWSKIEJ [1962] i PRZEDPEŁSKIEJ [1971], natomiast ocenę termiczną według klasyfikacji LORENC [1998].
Podstawę opracowania uŜytkowania ziemi w obszarze zlewni stanowiło zdjęcie satelitarne wykonane z satelity Landsat TM w ramach programu CORINE LAND COVER realizowanego w latach 1990-1992 (IGiK w Warszawie).
Tabelaryczno-graficznego opracowania wyników pomiarów dokonano wyko- rzystując zasoby programu Microsoft Excel i Statistica 6,0 for Windows, Tulsa, StatSoft Inc. (2001).
Wyniki i dyskusja
Badana zlewnia ma powierzchnię zbudowaną wyłącznie z utworów czwarto- rzędowych w przewadze o morfogenezie staroglacjalnej lub o charakterze młodo- glacjalnym. Właściwości glacjałów oraz wietrzeniowo-denudacyjne i akumulacyjne procesy holoceńskie miały duŜy udział w kształtowaniu struktury krajobrazu w całym fizyczno-geograficznym zakresie [BANASZUK 1996; KONDRACKI 2001]. Zlewnia prawostronna zbudowana jest głównie z piaszczystych osadów sandrowych (Równina Kurpiowska, sandr Rajgrodzki), oraz gliniasto-piaszczystych utworów pokrywających wysoczyzny bezjeziorne i z jeziorami oraz powierzchniami zabagnionymi. Zlewnia lewostronna to głównie wysoczyzny, a wśród powierzchniowych utworów geologicznych przewaŜają: piaski, pyły i Ŝwiry piaszczyste oraz materiał gliniasty.
Dolinę Narwi wypełniają: piaski, mady i torfy oraz często ograniczają krawędzie erozyjne. Od parametryzacji geomorfologicznej w zlewni Narwi zaleŜne są nie tylko warunki przyrodnicze (układ sieci rzecznej, wielkość zlewni), ale równieŜ
WPŁYW WARUNKÓW POGODOWYCH NA TRANSPORT RUMOWISKA ... 27 wykorzystanie gospodarcze jej powierzchni (rozwój rolnictwa, zróŜnicowanie jednostek osadniczych). Na podstawie analizy warunków przyrodniczych oraz udziału zasilania antropogenicznego [GRABIŃSKA i in. 2005b, CZAJA 1999] moŜna stwierdzić, Ŝe zmiany stosunków wodnych oraz zróŜnicowanie ilości transportowanego wodami rzecznymi materiału w systemie narwiańskim wynikają przede wszystkim z:
- rolniczej działalności człowieka (63% powierzchni zlewni stanowią tereny rolne), stąd najwaŜniejszym procesem kształtującym rzeźbę będzie erozja agrotechniczna;
- wylesień warunkowanych „głodem ziemi” oraz dominacji siedlisk borowych, przy czym lasy i ekosystemy seminaturalne zajmują w zlewni około 30% ogółu jej powierzchni;
- niskiego zasilania ściekami bytowo-gospodarczymi (tereny zantropogenizowane zajmują 1,5% powierzchni zlewni);
- funkcjonowania infrastruktury wodno-melioracyjnej (regulacja dopływów w okresie przedwojennym oraz koryta Narwi w latach 1960-70, budowa Zbiornika Siemianówka);
- warunków meteorologiczno-hydrologicznych (rozkład temperatur, sum opadów atmosferycznych, przepływów).
Przeanalizowanie danych opadowych według 7-stopniowej skali KACZOROWSKIEJ
[1962] i PRZEDPEŁSKIEJ [1971], a średnich rocznych wartości temperatur według 11- stopniowej klasyfikacji LORENC [1998], pozwoliło na wykonanie oceny lat pod względem opadowym oraz termicznym (rys. 1). W badanym wieloleciu (1956-2005) nie wystąpiły lata skrajnie wilgotne i skrajnie suche oraz anomalnie i ekstremalnie ciepłe i chłodne.
Tylko lata 1969 i 1982 uzyskał charakterystykę bardzo suchych, zaś lata: 1967, 1970, 1974, 1977 i 1995 bardzo wilgotnych. Największy udział miały lata normalne pod względem opadowym, które stanowiły 40% analizowanego okresu, zaś lata suche 27%, a wilgotne 18%. Według oceny termicznej równieŜ największy udział miały lata normalne, zaś szczególną charakterystykę uzyskał rok 2000, który oprócz tego, Ŝe był bardzo ciepły sklasyfikował się jako suchy (wzrost parowania). Z porównania przebiegu lat wynika, Ŝe jeden okres trwał 4 lata (2001-2004), był lekko ciepły i ciepły. Dwa razy wystąpiły okresy o długości 3 lat (1985-1987; 1996-1998), dla których średnie roczne temperatury były niŜsze (lata normalne, lekko chłodne i chłodne). Wszystkie wymienione ciągi lat sklasyfikowały się jako normalne opadowo. Pozostałe okresy trwały najczęściej 1-2 lata.
Wartości skrajne badanych cech nie pokrywały się w latach, jedynie po roku 1974, który pod względem opadowym był bardzo wilgotny i w którym wystąpiła najwyŜsza roczna suma opadów atmosferycznych (781 mm) z wielolecia 1956-2005, w roku 1975 odnotowano najwyŜszy średni roczny przepływ Narwi (max SQ = 192 m3⋅s-1), co skutkuje wzrostem rocznej ilości rumowiska przez 5 kolejnych lat (tab. 1).
Zakres rocznych sum opadów atmosferycznych był o około 30% niŜszy lub wyŜszy od wartości średniej analizowanego wielolecia. Średni roczny przepływ róŜnicował się bardziej, bo w granicach 45%, zaś masy rumowiska unoszonego aŜ o około 60%
maksymalnie i 80% minimalnie w odniesieniu do średniej okresu 1956-2005.
B. Grabińska 28
1982 1971 2004
2005 1988
1984 2003
2002 1989 1975
1990
1986 1973
1961 1966
1968
1967
19971993
1998
1991
2000 1992
1995 1994
1999
2001
1959 1957
1958 1960
1969 1963
1964 1965
1996
1970
1956
1962
1974 1977
1980
1987
1985
1976 1979
1983 1981
1972
1978
NORM ALNY normal WILGOTNY
wet BARDZO WILGOTNY very wet
SUCHY dry
BARDZO SUCHY very dry
BARDZO CIEPŁY very warm CHŁODNY
cold BARDZO
CHŁODNY very cold
LEKKO CHŁODNY slightly cold
NORM ALNY normal
LEKKO CIEPŁY slightly warm
CIEPŁY warm
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9
średnie roczne temperatury powietrza; average annual air temperatures (oC)
roczne sumy opadu; total annual rainfall (mm)
Rys. 1. Klasyfikacja lat pod względem opadowym wg KACZOROWSKIEJ [1962]
i PRZEDPEŁSKIEJ [1971] i termicznym wgLORENC H. [1998] dla okresu 1956-2005, punkt badawczy Ostrołęka
Fig. 1. Classification of years in respekt of rainfall according to KACZOROWSKA [1962] and PRZEDPELSKA [1971] and temperature according to LORENC [1998] for the period 1956-2005, research station in Ostrołęka
Rozkład rocznych sum opadów oraz wielkości średnich rocznych przepływów wskazuje, Ŝe na zmiany warunków Narew reaguje z jednorocznym opóźnieniem.
Bezpośrednią zaleŜność cech uzasadnia alimentacyjny udział zasilania gruntowego w kształtowaniu reŜimu rzeki [MIODUSZEWSKI 2002; SZUMIŃSKA 2005].
Tabela 1; Table 1 Wartości skrajne analizowanych cech, na tle średnich z okresu 1956-2005
WPŁYW WARUNKÓW POGODOWYCH NA TRANSPORT RUMOWISKA ... 29 Extreme values of the analyzed features against the mean values for the period 1956-2005
Cecha Feature
Jedno- stka Unit
NajwyŜsza wartość
cechy The highest feature value
Rok; Year charaktery- styka opa- dowa rainfall characteri-
stics
NajniŜsza wartość
cechy The lowest
feature value
Rok; Year charaktery- styka opa- dowa rainfall characteri-
stics
Wartości średnie Average values
Roczne sumy opadów atmosferycznych Total annual atmospheric rainfall
mm 781 1974
bardzo wilgotny very wet
372 1982
bardzo suchy wery dry
568
Średnia roczna temperatura powietrza Average annual air tem- peratures
°C 9,0 2000
suchy dry
6,1 1987, 1996 normalny
norma
7,6
Średni roczny przepływ wód rzecznych Average annual water flows
m3.s-1 192 1975
normalny normal
55,4 1969
bardzo suchy 112
Roczne masy rumowiska unoszonego
Annual quantity of the carried eroded material
tys. ton 90,7 1995 wilgotny
wet
9,8 1959
suchy dry
34,0
3 3,8 3,1 4
22,4 25 24,5 27
37 37,1 34,6
40
34,5 31,6 35,5
18
3 2,5 2,3 11
0% 20% 40% 60% 80% 100%
udział sum opadu; share of the total rainfall udział przepływ ów w ód; share of w ater
flow s
udział masy rumow iska; share of the quantity of the carried eroded material udział lat w g skali opadow ej; share of years
according to the rainfall scale
bardzo suche; very dry suche; dry normalne; normal
w ilgotne; w et bardzo w ilgotne; very w et
Rys. 2. Procentowy udział lat według oceny opadowej w wieloleciu 1956-2005 na tle udziału sum opadu, przepływu i masy rumowiska w nich dokonujących się
Fig. 2. The percentage share of the years according to the rainfall evaluation in the years 1956-2005 in comparison with the share of the rainfall, flow and the quantity of the carried in eroded material
Analiza porównawcza danych liczbowych badanych cech (rys. 2) wykazała, Ŝe najwięcej materiału unoszonego (35,5%) odpływa wodami Narwi w latach, które pod względem opadowym uzyskały charakterystykę wilgotnych i stanowiły 18% ogółu
B. Grabińska 30
badanych lat. W latach normalnych pod względem opadowym, które stanowiły największą grupę (40%) ogółu badanych lat, udział opadów atmosferycznych i przepływu wód był najwyŜszy (około 37% ogółu wskaźników), zaś transport rumowiska unoszonego niŜszy (34,6% ogólnej masy). W latach suchych, bardzo suchych i bardzo wilgotnych, udziały sum opadów atmosferycznych, przepływu wód i mas transportowanego rumowiska unoszonego w ogólnej wielkości obliczonej dla badanego okresu, były porównywalne i wynosiły odpowiednio po około 24 i powyŜej 3 oraz 2%.
Zgromadzone dla Ostrołęki dane poddano analizie statystycznej, która wykazała słabą, odwrotnie proporcjonalną zaleŜność między cechami meteorologicznymi (rys. 3).
Słaba, ale wprost proporcjonalna zaleŜność dotyczyła średnich rocznych przepływów wód Narwi i rocznych sum opadów atmosferycznych. Najsilniejszą pośród badanych, wprost proporcjonalną korelację (R2 = 0,1275) uzyskały: średni roczny przepływ oraz roczne masy rumowiska unoszone wodami Narwi. ZaleŜność wielkości cech szczególniej uwidacznia się w odniesieniu do lat suchych. Rok 1959, który według oceny był suchy i lekko ciepły, charakteryzowała najniŜsza wielkość rumowiska, zaś przepływ wód był o 24% niŜszy od wartości wieloletniej (1956-2005). W roku 1969, który uzyskał charakterystykę bardzo suchego i bardzo chłodnego, wystąpił najniŜszy średni roczny przepływ wód rzecznych (tab. 1), a wielkość masy rumowiska unoszonego była o 50% niŜsza od średniej obliczonej dla analizowanego wielolecia.
Podobnie w roku 1982 - bardzo suchym i lekko ciepłym wystąpiły niŜsze wielkości cech (roczna masa rumowiska i SQ) w odniesieniu do średniej z lat 1956-2005.
y = -17,654x + 701,89 R2 = 0,024 300
400 500 600 700 800
6 8
średnie roczne temperatury powietrza; average annual air
temperatures (oC) roczne sumy opadów atmosferycznych; total annual atmospheric rainfall (mm)
y = 0,0797x + 65,165 R2 = 0,0697
50 70 90 110 130 150 170 190
300 500 700
roczne sumy opadów atmosferycznych; total annual
atmospheric rainfall (mm) średni roczny przepływ wód average annual water flows (m3 :s-1 )
WPŁYW WARUNKÓW POGODOWYCH NA TRANSPORT RUMOWISKA ... 31
y = 0,2018x + 11,315 R2 = 0,1275
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
50 100 150 200
średni roczny przepływ wód average annual water flows
(m3:s-1) roczne masy rumowiska (tys. ton); annual quantity of the carried eroded material
y = 0,0644x - 2,9066 R2 = 0,1494
0 10 20 30 40 50 60 70 80
300 500 700
roczne sumy opadów atmosferycznych; total annual
atmospheric rainfall (mm) roczne masy rumowiska (tys. ton); annual quantity of the carried eroded material
Rys. 3. ZaleŜność między badanymi cechami w profilu Ostrołęka w okresie 1956-2005.
Rysunki przedstawiają przebieg krzywych i równania regresji oraz współczynniki determinacji R2
Fig. 3. The relationship between the examined features in the Ostrołęka profile in the years 1956-2005. Drawings present the course of the curves and regression equations as well as the determination coefficients R2
Analizie porównawczej poddano takŜe wartości badanych cech w układzie dziesięcioleci (rys. 4), pośród których wyraźnie wyróŜniło się dziesięciolecie 1971-1980. Na specyfikę tego okresu złoŜyły się:
- występowanie roku z najwyŜszą roczną sumą opadów atmosferycznych (1974 r.);
- rok z najwyŜszym średnim rocznym przepływem wód (1975 r.), (tab. 1);
- częstość występowania wezbrań: trzy wezbrania roztopowe (1973, 1976, 1979), przy czym powódź z 1979 r. była największa w badanym pięćdziesięcioleciu;
- według oceny termiczno-opadowej było to dziesięciolecie lekko chłodne i wilgotne.
Przedstawione warunki skutkują największą ilością rumowiska unoszonego wodami Narwi przez profil hydrometryczny w Ostrołęce pośród analizowanych okresów. Zestawienie warunków termiczno-opadowych w układzie dziesięcioleci uwypukla wyraźny, jednostopniowy wzrost średnich wartości temperatur w latach 1956-2005 oraz potwierdza istnienie zaleŜności, aczkolwiek słabej statystycznie (rys.
3), między sumami opadów atmosferycznych i średnimi wartościami temperatur powietrza.
Analiza związków korelacyjnych nasuwa przypuszczenie, iŜ badane cechy pozostają w słabej statystycznie zaleŜności i tak:
- przy wzroście średnich rocznych wartości temperatur powietrza roczne sumy opadów atmosferycznych malały;
- wzrost rocznych sum opadów atmosferycznych warunkował wzrost średniego rocznego przepływu wód Narwią;
B. Grabińska 32
- zmienność wielkości rocznych mas rumowiska unoszonego była związana z wartością przepływu wód rzecznych.
A)
520 540 560 580 600
1956- 1960 1961- 1970 1971- 1980 1981- 1990 1991- 2000 2001- 2005
mm
B)
7,0 7,5 8,0 8,5
1956-1960 1961-1970 1971-1980 1981-1990 1991-2000 2001-2005
oC
C)
80 100 120 140
1956- 1960 1961-
1970 1971-
1980 1981-
1990 1991-
2000 2001-
2005
m3:s-1
D)
10 20 30 40 50
1956- 1960 1961-
1970 1971-
1980 1981-
1990 1991-
2000
tys. ton
Rys. 4. Średnie dla okresów wartości analizowanych cech: A) rocznych sum opadów atmosferycznych; B) średnich rocznych temperatur powietrza; C) średnich rocznych przepływów wód rzecznych; D) roczna masa rumowiska unoszonego
Fig. 4. Average results for periods of the analyzed features: A) total annual atmospheric rainfall; B) average annual air temperatures; C) average annual river water flows; D) annual quantity of the carried in eroded material
WPŁYW WARUNKÓW POGODOWYCH NA TRANSPORT RUMOWISKA ... 33
Wnioski
1. Wielkość transportowanego wodami Narwi rumowiska wynika ze sposobu rolniczego uŜytkowania jej zlewni. Stymulujący wpływ na przebieg erozji uprawowej ma zalesienie zlewni (lasy zajmują 1/3 jej terytorium). Niski udział ma zasilanie antropogeniczne tj.: migracja zanieczyszczeń oraz ilość ścieków przemysłowych i komunalnych (tereny zantropogenizowane zajmują 1,5%
powierzchni zlewni).
2. W analizowanym pięćdziesięcioleciu (1956-2005) rozkład lat według klasyfikacji opadowej był następujący: normalne > suche > wilgotne > bardzo wilgotne >
bardzo suche. Zestawienie danych w układzie dziesięcioleci uwypukla wyraźny wzrost średnich temperatur powietrza (+1°C) przy spadku sum opadów atmosferycznych.
3. Badania wykazały istnienie zaleŜności między warunkami pogodowymi, wielkością przepływu w korycie oraz ilością materiału unoszonego wodami, przy czym wzrostu zdolności transportowej Narwi moŜna spodziewać się w latach (wieloleciach) wilgotnych i chłodniejszych od normalnych.
Literatura
BABIŃSKI Z., CHALOV R.S. 2005. Udział rumowiska unoszonego i wleczonego w trans- porcie fluwialnym. Promotio Geographica Bydgostiensia, Wyd. Uniwersytetu Ka- zimierza Wielkiego, Bydgoszcz II: 9-34.
BAJKIEWICZ-GRABOWSKA E., MIKULSKI Z. 1993. Hydrologia ogólna. Wyd. Nauk. PWN Warszawa: 180-185.
BANASZUK H. 1996. Paleogeografia naturalne i antropogeniczne przekształcenia Doliny Górnej Narwi. Wyd. Ekonomia i Środowisko, Białystok: 15-61; 75-99; 140-160.
BUSZEWSKI B., KOWALKOWSKI T. 2003. Poland's environment - past, present and future state of the environment in the Vistula and Odra river basins. Environmental Science and Pollution Research 10(6): 343-349.
CZAJA S. 1999. Zmiany stosunków wodnych w warunkach silnej antropopresji (na przykładzie konurbacji katowickiej). Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice: 189 ss.
CZARNECKA H. (Red.) 1983. Podział hydrologiczny Polski. Cz. I. Zestawienia liczbowo- opisowe, IMGW, Wyd. Komunikacji i Łączności, Warszawa.
FALENCKA-JABŁOŃSKA M. 1991. ZagroŜenia środowiska przyrodniczego w Polsce a rol- nictwo i gospodarka Ŝywnościowa. Narodowy Fundusz Ochrony Środ. i Gosp. Wod.
Warszawa: 18-23.
FROEHLICH W. 1982. Mechanizm transportu fluwialnego i dostawy zwietrzeliny do koryt w górskiej zlewni fliszowej. Prace Geograficzne IGiPZ PAN: 143 ss.
FROEHLICH W. 1998. Transport rumowiska i erozja koryt potoków beskidzkich podczas powodzi w lipcu 1997 roku. Wyd. PAN, Kraków: 133-144.
GRABIŃSKA B., KOC J., SZYMCZYK S. 2005a. Effect of natural factors and land use on the content of lead in river water of the Narew River and some of its tributaries. J.
Elementol. 10(3/2): 701-710.
GRABIŃSKA B., KOC J., GLIŃSKA-LEWCZUK K. 2005b. Delivery of mineral components to river water in rural basins, a case study of the Narew River and its tributaries. J. Ele-
B. Grabińska 34
mentol. 10(1): 41-50.
GRADZIŃSKI R., BARYŁA J., DANOWSKI W., DOKTOR M., GMUR D., GRADZIŃSKI M., KĘ- DZIORA A., PASZKOWSKI M., SOJA R., ZIELIŃSKI T., śUREK S. 2000. Anastomosing system of the upper Narew river, NE Poland. Annales Societatis Geologorum Poloniane 70:
219-229.
JAROCKI W. 1957. Ruch rumowiska w ciekach. Wyd. Morskie, Gdynia: 356 ss.
KACZOROWSKA Z. 1962. Opady w Polsce w przekroju wieloletnim. Prace Geogr. IGiPZ PAN 33: 112 ss.
KONDRACKI J. 2001. Geografia regionalna Polski. Wyd. Nauk. PWN Warszawa:
179-206.
KOSTRZEWSKI A., SZPIKOWSKI J. (Red.) 2006. Funkcjonowanie geoekosystemów zlewni rzecznych. Procesy ekstremalne w środowisku geograficznym. Mat. Konf. 20-22 września, Kołobrzeg: 170 ss.
LÄÄNE A., KRAAV E., TITOVA G. 2005. Baltic Sea - GIWA Regional assessment 17.
University of Kalmar on behalf of United Nations Environment Programme: 88.
LEBEDYNETS M., SPRYNSKYY M., KOWALKOWSKI T., BUSZEWSKI B. 2004. State of envi- ronment in the Dniester river basin (West Ukraine). Environmental Science and Pollution Research 11(4): 279-280.
LEBEDYNETS M., SPRYNSKYY M., KOWALKOWSKI T., BUSZEWSKI B. 2005. Evaluation of hydrosphere state of the Dniester River catchment. Polish J. of Environmental Studies 14(1): 65-71.
LORENC H. 1998. Ocena stopnia realizacji programu „Obserwacje meteorologiczne i badania klimatyczne w systemie zintegrowanego monitoringu środowiska" oraz synte- za uzyskanych wyników badań za okres 1994-1997, w: Zintegrowany monitoring środowiska przyrodniczego. Funkcjonowanie i tendencje rozwoju geoekosystemów Polski. IX Sympozjum ZMŚP, A. Kostrzewski (Red.). Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa: 113-119.
MIODUSZEWSKI W. (Red.) 2002. Gospodarowanie wodą w łęgowej dolinie górnej Narwi.
Wyd. IMUZ Falenty: 78 ss.
MYCIELSKA-DOWGIAŁŁO E., KOROTAJ-KOKOSZCZYŃSKA M., SMOLSKA E., RUTKOWSKI J.
2001. Geomorfologia dynamiczna i stosowana. WGiSR UW Warszawa: 63-86.
PRZEDPEŁSKA W. 1971. Zagadnienie susz atmosferycznych w Polsce. Seria „Materiały PIHM”, Warszawa: 59-83.
Rocznik opadów atmosferycznych, 1956-1981. IMGW, Wyd. Komunikacji i Łącz- ności, Warszawa.
SAMECKA-CYMERMAN A., KEMPERS A.J. 2003. Biomonitoring of water pollution with Elodea canadensis. A case study of three small Polish rivers with different levels of pollution. Water, Air and Soil Pollution 145(1/4): 139-153.
STACHY J. (Red.) 1986. Atlas Hydrologiczny Polski. II(2), IMGW, Wyd. Geologiczne, Warszawa.
SZUMIŃSKA D. 2005. Hydrograficzna i hydrologiczna charakterystyka zlewni Wdy, w:
Środowisko przyrodnicze w badaniach geografii fizycznej. Babiński Z. (Red.) Promotio Geographica Bydgostiensia, Wyd. Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz II:
35-66.
WILSON C., CLARKE R.D., ARCY B.J., HEAL K.V., WRIGHT P.W. 2005. Persistent pollutants urban rivers sediment survey: implications for pollution control. Water Science and Technology 51(3/4): 217-224.
WPŁYW WARUNKÓW POGODOWYCH NA TRANSPORT RUMOWISKA ... 35
Słowa kluczowe: rzeka nizinna, uŜytkowanie zlewni, warunki pogodowe, przepływy wód, rumowisko unoszone
Streszczenie
Przeprowadzone analizy porównawcze słuŜą powiększaniu aktualnego stanu wiedzy z zakresu dynamiki ekosystemów rzecznych w krajobrazie nizinnym, uŜyt- kowanym rolniczo. Diagnozowano wzajemne oddziaływanie czterech cech opisanych ilościowo, tj.: średnich rocznych temperatur powietrza, rocznych sum opadów atmosferycznych, średnich rocznych przypływów oraz rocznych mas transportu rumowiska unoszonego wodami Narwi w okresie pięćdziesięciolecia 1956-2005.
Stwierdzono zaleŜność statystyczną między warunkami pogodowymi, które powodowały wieloletni rytm odpływu wód oraz w dalszej konsekwencji wielkość rocznych mas rumowiska unoszonego rzeką. Wzrostu zdolności transportowej Narwi moŜna spodziewać się w latach (wieloleciach) wilgotnych (według 7-stopniowej skali opadowej) i chłodniejszych od normalnych (według 11 - stopniowej skali termicznej).
THE EFFECT OF WEATHER CONDITIONS ON CARRYING
ERODED MATERIAL BY A LOWLAND RIVER ON THE EXAMPLE OF THE MIDDLE NAREW
BoŜena Grabińska
Department of Land Reclamation and Environment Management, University of Warmia and Mazury, Olsztyn
Key words: lowland river, drainage basin, weather conditions, water flows, eroded material carried by a river
Summary
The performed comparative analyses aimed at increasing the actual knowledge on the river ecosystem dynamics in a lowland landscape used for agricultural purposes.
The diagnosed interact of the described four features described in terms of quantity, i.e.
average annual air temperatures, total annual atmospheric rainfalls, average annual flows and annual masses of eroded material carried by the Narew river in fifty years, i.e.
1956-2005. A statistical relationship between weather conditions which caused a long lasting rhythm of water outflow and in consequence the quantity of annual masses of eroded material carried by the river was stated. There could be expected the increase in the Narew transport capacity in wet years (long-lasting) (according to 7-degree rainfall scale) and colder than normal (according to 11-degree thermal scale).
B. Grabińska 36
Dr BoŜena Grabińska
Katedra Melioracji i Kształtowania Środowiska Uniwersytet Warmińsko-Mazurski
pl. Łódzki 2
10-759 OLSZTYN-KORTOWO e-mail: katemel@uwm.edu.pl
