LVI) 4/ ISSN

Transkrypt

1 4/2013 Kwartalnik (rok LVI) październik-listopad-grudzień 2013 ISSN

2 Radosnych Świąt Bożego Narodzenia oraz Szczęśliwego Nowego Roku życzy Redakcja Treść numeru Do Czytelników Artykuły naukowe i inżynierskie System monitorowania i prognozowania warunków wilgotnościowych ekosystemów rolniczych prof. dr hab. L. łabędzki, dr inż. B. Bąk, mgr inż. e. kanecka-geszke, mgr k. Smarzyńska, mgr inż. t. Bolewski Ewidencja urządzeń melioracji wodnych jako źródło danych w realizacji Dyrektywy InSPIRE prof. dr hab. inż. Sz.L. Dąbkowski, mgr inż. M. Gugała, lic. a. kula Ochrona przed powodzią niektóre wątpliwości dr inż. M.j. łoś Zmiany uwilgotnienia i różnorodności siedlisk łąkowych w wyniku ograniczonego gospodarowania dr hab. t. kozłowska, dr hab. H. Frąckowiak Artykuł sponsorowany niebieski korytarz ekologiczny wzdłuż doliny rzeki Rega mgr inż. M.Witkowska, mgr inż. t. Płowens, mgr inż. M. Humiczewski Informator ITP Metody ograniczania dopływu zanieczyszczeń rolniczych do Bałtyku wynikające z realizacji projektu Baltic Compass dr hab. S. Pietrzak, mgr inż. ł. Wojcieszak Stan i perspektywy Programu kompleksowe Zabezpieczenie Przeciwpowodziowe Żuław do roku 2030 (z uwzględnieniem etapu 2015) dr hab. t. Liziński, mgr a. Wróblewska Dla praktyki Obliczenia nośności podłoża poddanego działaniom filtrującej wody według eurokodu 7-1 dr inż. a. Dąbska, dr inż. a. Gołębiewska Konferencje Wynik spotkania prezydiów trzech komitetów naukowych PAn z Wiceministrem Stanisławem Gawłowskim Targi Hydrosilesja, Melioracje oraz Ekowaste, Sosnowiec, października Warsztaty międzynarodowe Torfowiska niskie po odwodnieniu Fen peatlands after drainage IV międzynarodowa konferencja Las i woda Smardzewice, r Szkolenie nt. przeglądów okresowych i oceny stanu wód konferencja naukowa inżynierów budownictwa Wspomnienia Dr inż. Jerzy Prokopowicz Inż. Tytus Bartoszek Spis rocznika WYDAWCA Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Wodnych i Melioracyjnych Wersja pierwotna papierowa KOLEGIUM REDAKCYJNE Redaktor nacz. prof. dr hab. WALDEMAR MIODUSZEWSKI Sekretarz red. GRAŻYNA GUTOWSKA Redaktorzy tematyczni: prof. dr hab. inż. SZCZEPAN L. DĄBKOWSKI, mgr inż. JERZY MAZGAJSKI, dr inż. MAREK JAROSŁAW ŁOŚ, prof. dr hab. KAZIMIERZ PIEKUT Redaktor statystyczny: dr inż. TOMASZ SZYMCZAK Redaktor językowy: mgr OLGA GÓRCZAK-ŻACZEK RADA PROGRAMOWA Małgorzata Badowska (RZGW Warszawa); Andrzej Drabiński (Uniwersytet Przyrodniczy Wrocław); Joanna Gustowska (Dolnośląski ZMiUW Wrocław); Piotr Ilnicki (Uniwersytet Przyrodniczy Poznań); Halina Jankowska-Huflejt (ITP Falenty); Jerzy Jeznach (SGGW Warszawa); Edmund Kaca (ITP Falenty); Marek Kaczmarczyk (MRiRW i SITWM); Bogumił Kazulak (SITWM Łódź); Robert Kęsy (WZMiUW Warszawa); Aleksander Kiryluk (Politechnika Białostocka); Krzysztof Latoszek (BIPROMEL Warszawa); Piotr Michaluk (WZMiUW Warszawa) zastępca przewodniczącego R.P.; Krzysztof Ostrowski (Uniwersytet Rolniczy Kraków), Edward Pierzgalski (SGGW Warszawa); Zenon Pijanowski (Uniwersytet Rolniczy Kraków); Tomasz Płowens (Zarząd Główny SITWM); Czesław Przybyła (Uniwersytet Przyrodniczy Poznań); Adam Rak (FSNT Opole); Bogusław Sawicki (Uniwersytet Przyrodniczy Lublin); Cezary Siniecki (SITWM Poznań); Ewa Skowron (WZMiUW Olsztyn); Ewa Skupiska (Gospodarka Wodna Warszawa); Leonard Szczygielski (SITWM Warszawa); Krzysztof Wierzbicki (ITP Warszawa) przewodniczący R.P.; Teresa Zań (KZGW). Recenzenci artykułów naukowych i inżynierskich: dr Michał Fic, prof. dr hab. Kazimierz Garbulewski, prof. dr hab. Małgorzata Gutry-Korycka, prof. dr hab. Janusz Kindler, prof. dr hab. Stanisław Kostrzewa, prof. dr hab. Leszek Łabędzki, prof. dr hab. Andrzej Łachacz, mgr inż. Piotr Michaluk, prof. dr hab. Rafał Miłaszewski, prof. dr hab. Edward Pierzgalski, prof. dr hab. Mikołaj Sikorski, prof. dr hab. Piotr Stypiński, dr hab. Zbigniew Wasilewski, dr hab. Jan Winter, mgr inż. Stanisław Wiśniewski, prof. dr hab. Jan Żarski Redakcja: ul. Czackiego 3/5, Warszawa, tel. (22) , redakcja@sitwm.pl Adres do korespondencji: Warszawa 1, skr. pocztowa 15 WARUNKI PRENUMERATY Wpłaty na prenumeratę Wiadomości Melioracyjnych i Łąkarskich przyjmuje: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Wodnych i Melioracyjnych, Warszawa, ul. Czackiego 3/5 nr konta Prenumerata czasopisma na 2014 rok wynosi: 42 zł (w tym 5% VAT) za kwartał, 84 zł (w tym 5% VAT) za półrocze, 168 zł (w tym 5% VAT) za cały rok. Członkowie Stowarzyszenia i IIB otrzymują 50% zniżki. ISSN ; INDEKS 38213/38122 I okładka: fot. Dr hab. Zbigniew Kowalewski Cena 1 egz. wynosi 42 zł (w tym 5% VAT) Nakład do 550 egz.

3 czasopismo poświęcone budownictwu wodnomelioracyjnemu, łąkarstwu, inżynierii wiejskiej, z uwzględnieniem zagadnień ekologicznych nr 4 (437) październik-grudzień rok LVI 2013 kwartalnik ISSN Złota Odznaka Honorowa SITWM wiadomości melioracyjne i łąkarskie łabędzki L., Bąk B., kanecka-geszke e., SMa- RzYńSka k., BoLeWSki.t.: System monitorowania i prognozowania warunków wilgotnościowych ekosystemów rolniczych. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 152 Instytut Technologiczno-Przyrodniczy od 2012 r. prowadzi ogólnokrajowy monitoring agrometeorologiczny na obszarach wiejskich. System dostarcza bieżące i prognozowane informacje dotyczące stanu i skutków niedoborów i nadmiarów wody w wybranych, reprezentatywnych ekosystemach rolniczych, a także przedstawia ocenę potencjalnej redukcji plonu upraw rolniczych. niezbędne dane meteorologiczne zapewnia sieć automatycznych stacji pomiarowych rozmieszczonych w 13 regionach na terenie Polski. Prognozy meteorologiczne, niezbędne do opracowania przewidywanych zmian niedoborów i nadmiarów wody w kolejnych 10 i 20 dniach, pochodzą z serwisu meteorologicznego MeteoGroup Polska. Wyniki monitoringu oraz prognozy są prezentowane w Internecie w postaci map, wykresów i tabel. Słowa kluczowe: monitoring agrometeorologiczny, prognozowanie, niedobory wody, nadmiary wody, rolnictwo DąBkoWSki Sz.L., GuGała M., kula a., SzYMczuk P.: ewidencja urządzeń melioracji wodnych jako źródło danych w realizacji Dyrektywy inspire. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 159 W artykule przeanalizowano przydatność ewidencji wód, urządzeń melioracji wodnych i zmeliorowanych gruntów prowadzonej przez wojewódzkie zarządy melioracji i urządzeń wodnych w realizacji Dyrektywy InSPIRE oraz Projekt Specyfikacji Danych dotyczących obiektów rolniczych i akwakultury. Omówiono niedostatki w zakresie ewidencji w świetle nieostatecznej jeszcze wersji Specyfikacji Danych przy opracowaniu tematu 9 Obiekty rolnicze i akwakultury z załącznika 3 Dyrektywy InSPIRE. Słowa kluczowe: Dyrektywa inspire, ewidencja wód, atrybuty gospodarstw, urządzenia melioracji wodnych, zmeliorowane grunty, Specyfikacja Danych. łoś M.j.: ochrona przed powodzią niektóre wątpliwości. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 165 na przykładzie Wisły k. Sandomierza i Zawichostu przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące zagrożenia powodziowego. Wykazano, że pomimo obszernych badań i licznych publikacji pozostają nierozwiązane ważne problemy i wciąż utrzymuje się niepewność co do kierunków dalszej ochrony doliny przed zalewem. Słowa kluczowe: Wisła, powódź, degradacja doliny, przepustowość, współczynnik szorstkości kozłowska t., FRąckoWiak H.: zmiany uwilgotnienia i różnorodności siedlisk łąkowych w wyniku ograniczonego gospodarowania. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 168 Przeprowadzono badania użytków zielonych położonych na zmeliorowanych gruntach organicznych. Istniejąca tam łabędzki L., Bąk B., kanecka-geszke e., SMaRzYńSka k., BoLeWSki.t.: System of monitoring and forecasting moisture conditions of agricultural ecosystems. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 152 Since 2012 Institute of Technology and Life Sciences has lead a national agro-meteorological monitoring in rural areas. The system provides current and forecasted information on the status and impact of water deficit and surplus in selected, representative agricultural ecosystems and estimates potential reduction of crop yield. Required meteorological data are provided by a network of automatic stations located in 13 regions on Polish territory. Weather forecasts, necessary to develop predictions of water shortages in the next 10 and 20 days, come from the meteorological service of MeteoGroup Poland. Results of the monitoring and forecasts are presented as maps, graphs and tables in the Internet. key words: agrometeorological monitoring, forecast, water deficit, water surplus, agriculture DąBkoWSki Sz.L., GuGała M., kula a., SzYMczuk P.: Database of water management facilities as a data source for implementation of inspire Directive. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 159 Usefulness of water, water management facilities and drained areas databases developed by Regional Boards of Water and Water Management Facilities for implementation of InSPIRE Directive as well as realization of the Project of Data Specification concerning agricultural and aquaculture objects were analyzed in the paper. Deficiencies of the database were discussed in the light of non-final version of the Data Specification within theme 9 Agricultural and Aquacultural Objects derived from Appendix 3 to the InSPIRE Directive. key words: inspire Directive, water database, farms features, water management facilities, drained areas, Data Specification łoś M.j.: Flood protection selected problems. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 165 Selected problems of flood protection have been presented on the example of Wisła near Sandomierz and Zawichost. It has been proved that, despite extensive research and number of publications, there is significant number of problems remaining. Also, future directions of protection of the river valley against floods have not been clarified. key words: the Vistula, fl ood, valley degradation, capacity, roughness coeffi cient kozłowska t., FRąckoWiak H.: Variations of humidity and types of meadow habitats as a result of limited land use. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 168 Research on grasslands located on drained organic soils were carried on. Existing system of ditches has not been sus- 149

4 sieć rowów nie jest utrzymywana. Stwierdzono duże zmiany roślinności, początki procesów bagiennych. W wyniku dużego uwilgotnienia następuje obniżenie plonów, widoczne są duże trudności w rolniczym (łąki, pastwiska) użytkowaniu tych terenów. Słowa kluczowe: gleba organiczna, uwilgotnienie, mineralizacja, przekształcenia, siedliska, roślinność Witkowska M., Płowens T., Humiczewski M.: Niebieski korytarz ekologiczny wzdłuż doliny rzeki Rega. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 175 Podejmowane są prace dla udrożnienia rzek zabudowanych stopniami i zbiornikami wodnymi. W artykule przedstawiono zakres przeprowadzonych prac nad udrożnieniem rzeki Rega. Wybudowane zostały przepławki umożliwiające swobodne przemieszczanie się ryb wędrownych. Prace prowadzone są przez Zachodniopomorski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych. Słowa kluczowe: udrożnienie rzek, przepławki, ichtiofauna, rzeka Rega, ekosystemy wodne. Pietrzak S., Wojcieszak Ł.: Metody ograniczania dopływu zanieczyszczeń rolniczych do Bałtyku wynikające z realizacji projektu Balic Compass. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 179 W pracy zaprezentowano wyniki realizacji trzeciego pakietu roboczego (WP3) projektu Baltic Compass, dotyczące przeciwdziałania zanieczyszczeniu wód Bałtyku azotem i fosforem ze źródeł rolniczych w ramach działalności edukacyjnej. W tym zakresie scharakteryzowano opracowane materiały szkoleniowe pt.: Priorytetowe środki zaradcze w zakresie ograniczenia strat azotu i fosforu z rolnictwa w aspekcie ochrony jakości wody oraz przeprowadzone na ich podstawie szkolenia dla doradców i rolników. Słowa kluczowe: ochrona jakości wody Bałtyku, projekt Baltic Compass, straty azotu i fosforu z rolnictwa Liziński T., Wróblewska A.: Stan i perspektywy Programu Kompleksowe Zabezpieczenie Przeciwpowodziowe Żuław do roku 2030 (z uwzględnieniem etapu 2015). Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 181 Opracowano i realizowany jest tzw. Program Żuławski. Obejmuje on szereg prac hydrotechnicznych i organizacyjnych mających na celu poprawę stanu zabezpieczenia przeciwpowodziowego Żuław. Planuje się miedzy innymi odbudowę i wzmocnienie wałów przeciwpowodziowych. Dużą uwagę w Programie zwraca się na ochronę walorów przyrodniczych terenów depresyjnych, w tym jeziora Drużno. Słowa kluczowe: Żuławy, poldery, rolnictwo, ochrona przed powodzią, środowisko przyrodnicze Dąbska A., Gołębiewska A.: Obliczenia nośności podłoża poddanego działaniom filtrującej wody według eurokodu 7-1. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 187 W artykule wymieniono, obowiązujące w zakresie geotechniki eurokody i związane z nimi normy oraz specyfikacje. Omówiono podstawowe terminy stosowane w Eurokodzie 7. Przedstawiono dwie sytuacje obliczeniowe, dotyczące nośności podłoża gruntowego poddanego działaniom filtrującej wody tj. stany nośności HYD i UPL. Zgodnie z wymaganiami Eurokodu 7, zadania obliczeniowe przedstawiono w układzie projektu geotechnicznego, zawierającego procedury: określenia parametrów geotechnicznych, określenia oddziaływań i sprawdzenia stanu granicznego nośności. Słowa kluczowe: projekt geotechniczny, stany graniczne nośności HYD i UPL tained. Significant variations in occurrence of plants and initial stages of swamp forming processed have been notified. As a result of high level of humidity decrease of yields and difficulties in agricultural use of land (meadows, pastures) have been observed. Key words: organic soil, humidity, mineralization, transformation, habitats, vegetation Witkowska M., Płowens T., Humiczewski M.: Blue ecological corridoor along the Rega river. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 175 Works on restoration of rivers facilitated with thresholds and small water reservoirs have been performed. The scope of restoration work carried on the Rega river have been presented in the paper. Fish ladders allowing free migration of fish have been constructed. The work has been planned and performed by the West Pomeranian Board of Water Management and Water Facilities. Key words: river restoration, fish ladder, ichthyofauna, the Rega river, water ecosystems Pietrzak S., Wojcieszak Ł.: Methods of limiting of the agricultural pollution transport to the Baltic Sea resulting from the realization of the Baltic Compass project. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 179 Outcomes of the third worckpackage of the Baltic COM- PASS project concerning measures for limiting the transport of pollution origination form agricultural activity have been presented in the paper as part of educational part of the project. Priority measures for reducing nitrogen and phosphorous losses from agriculture and water protection as well as trainings for agricultural advisors and framers have been summarized. Key words: protection of the water quality in the Baltic Sea, Baltic COMPASS, nitrogen and phosphorous losses form agriculture Liziński T., Wróblewska A.: The state and perspectives of the Program Complex Flood Security System up to 2030 (with respect of the stage up to 2015). Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 181 Development and implementation of so called Żuławy Program has been presented in the paper. The program involves a number of hydro technical works as well as organizational tasks aiming at improvement of the flood security in the area of Żuławy. Among others, reconstruction and reinforcement of the embankments have been planned. In the program special attention has been paid to protection of natural environment of the depression areas including the Drużno lake. Key words: Żuławy, polders, agriculture, flood protection, natural environment Dąbska A., Gołębiewska A.: Calculation of Bering capacity under filtration preasure, according the EUROCODE 7-1. Wiad. Mel. i Łąk. 2013, t. LVI; nr 4, s. 187 Binding geotechnical eurocodes and associated norms and specifications were listed in the paper. Basic terms used in Eurocode 7 were discussed. Two numerical cases concerning carrying capacity of soil influenced by water percolation, HYD and UPL, were presented. According to Eurocode 7, cases were presented as a geotechnical project including procedures: definition of geotechnical parameters, definition of interactions and check-up of carrying capacity border conditions. Key words: geotechnical project, border carrying capacity conditions HYD and UPL 150

5 Szanowni Czytelnicy Wdrożenie Ramowej Dyrektywy Wodnej, szereg działań podejmowanych przez organizacje ekologiczne (patrz ramka), trudności w realizacji prac utrzymaniowych na rzekach istotnych dla rolnictwa prowokują do postawienia kilku pytań: zmiana stosunku człowieka do otaczającej go przyrody wyrażana w szeregu dokumentach Unii Europejskiej, w tym w Ramowej Dyrektywie Wodnej, stawia przed gospodarką wodną nowe wyzwania; na ile i w jakim zakresie odbija się to na eksploatacji systemów melioracyjnych, w tym na utrzymaniu koryt rzecznych; w jakim zakresie służby melioracyjne są odpowiedzialne za doprowadzenie do dobrego stanu ekologicznego rzek istotnych dla rolnictwa? Dotyczy to rzek o szerokości w dnie większej od 2,0 m i długości ponad 75 tys. km, w tym prawie 50 tys. km rzek uregulowanych, jak również ponad 280 tys. km cieków i rowów o szerokości w dnie poniżej 2,0 m; ród o: polskie rzeki za miliony zlotych występujący w Europie nadmiar produkowanej żywności wynikający z postępu w hodowli roślin i agrotechnice pozwala na rezygnację z utrzymywania w kulturze rolnej terenów trudnych w uprawie oraz cennych przyrodniczo, dotyczy to miedzy innymi terenów o nadmiernym uwilgotnieniu (obszarów bagiennych i zagrożonych powodziami); czy wiadomo jak powinien być eksploatowany system melioracyjny na tych terenach i przez kogo, a szczególnie gdy z uwagi na cenne walory przyrodnicze wskazane jest prowadzenie ekstensywnej (nieopłacalnej ekonomicznie) gospodarki rolnej?; problemem jest ustalenie na jakiej powierzchni powinna być prowadzona ekonomicznie uzasadniona gospodarka rolna, aby spełnić warunek zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego kraju, a możliwe, że również zaspokojenia potrzeb eksportu, produkcji biomasy na cele energetyczne itp; czy niezbędne jest użytkowanie rolnicze terenów o wysokim uwilgotnieniu; na jakiej powierzchni gruntów rolnych, w tym w dolinach rzecznych konieczne jest utrzymanie systemów melioracyjnych w pełnej sprawności technicznej (możliwość prowadzenia odwodnień, nawodnień, ochrony przed powodzią) dla spełnienia warunku konkurencyjności polskiego rolnictwa?; szereg rzek zarówno tych uregulowanych jak i tych o charakterze zbliżonym do naturalnego pełni funkcję odbiorników wody z systemów odwadniających; czy znane są skutki gospodarcze i ekonomiczne braku utrzymania (zarastanie i zamulanie) koryta tych cieków w wyniku podwyższenia poziomu wód gruntowych i zwiększenia zagrożeń powodziowych; jakie straty ponosi przyroda na skutek wykaszania i odmulania koryt rzecznych; jaka jest możliwość godzenia interesów rolnictwa i przyrody?; dyskusja o potrzebie i skutkach utrzymania lub braku utrzymania rzek prowadzona jest między ekologami i meliorantami, a często w gronie własnym meliorantów; w dyskusjach tych nie widać rolników, którzy powinni być najbardziej zainteresowani utrzymaniem w sprawności systemów melioracyjnych; czy takie dyskusje bez rolników mają sens, czy mogą doprowadzić do konstruktywnych rozwiązań; szczególnie jeśli dotyczą potrzeb melioracji i eksploatacji systemów melioracyjnych?; faktem jest małe zainteresowanie rolników utrzymaniem melioracji szczegółowych; czy wiadomo, z czego to wynika; może są to jeszcze pozostałości po okresie, gdy bywało, że melioracje prowadzone były z powodów politycznych, a nie rzeczywistego zapotrzebowania; w jakich warunkach i kiedy regulacja stosunków wodnych (ograniczenie skutków susz i powodzi) jest celowa z uwagi na konieczność podwyższenie plonów i zapewnienie konkurencyjności gospodarstw rolnych?; bronienie melioracji przez inżynierów meliorantów wydaje się być skazane na porażkę; często trudno jest odeprzeć argument ekologów (patrz ramka), że np. rzeki nie muszą być utrzymywane, rolnictwo tego nie potrzebuje, a co najwyżej jeden rolnik ; czy zasadne jest stwierdzenie, że czy podejmować prace melioracyjne (utrzymaniowe) powinno zależeć od uzgodnień rolnika z ekologiem, natomiast jakie stosować metody prac utrzymaniowych powinno wynikać z uzgodnień inżyniera z przyrodnikiem ; jak spowodować, by swego interesu bronili rolnicy; czy możliwa jest ocena strat gospodarczych, gdy dana czynność (np. odmulenie, wykoszenie) nie zostanie podjęta; czy możliwe jest udokumentowanie wpływu obecnego prawa (np. opracowanie raportu oceny oddziaływania inwestycji na środowisko) przy planowaniu niewielkich prac utrzymaniowych na efekty ekonomiczne gospodarstwa rolnego; w jakich przypadkach można mówić o znaczącym oddziaływaniu prac utrzymaniowych na środowisko, a szczególnie dotyczy to zaniedbanych (niekonserwowanych) rzek uregulowanych?; trudno wyobrazić sobie, aby z uwagi na ochronę środowiska przyrodniczego całkowicie zaniechać prowadzenia prac utrzymaniowych na wszystkich rzekach w Polsce; czy wiemy, które rzeki powinny (mogą) być wyłączone z grupy rzek istotnych dla rolnictwa; czy zasadne jest utworzenie grupy rzek istotnych dla środowiska przyrodniczego; czy rzeczywiście wiadomo jak powinna wyglądać rzeka rolnicza, aby pomimo swych funkcji gospodarczych była przyjazna dla środowiska przyrodniczego? Czy odważy się ktoś opracować kodeks dobrych praktyk utrzymaniowych rzek nizinnych? Warto byłoby, przynajmniej zastanowić się nad odpowiedzią na powyższe pytania. Udostępniamy łamy naszego czasopisma na artykuły związane z podaną wyżej problematyką, a szczególnie zachęcamy do podzielenia się przykładami realizacji prac utrzymaniowych na rzekach. Redakcja 151

6 Artykuły naukowe i inżynierskie Prof. dr hab. inż. LESZEK ŁABĘDZKI l.labedzki@itp.edu.pl Dr inż. BOGDAN BĄK b.bak@itp.edu.pl Mgr inż. EWA KANECKA-GESZKE e.kanecka-geszke@itp.edu.pl Mgr KAROLINA SMARZYŃSKA k.smarzynska@itp.edu.pl Mgr inż. TYMOTEUSZ BOLEWSKI t.bolewski@itp.edu.pl Instytut Technologiczno-Przyrodniczy Kujawsko-Pomorski Ośrodek Badawczy w Bydgoszczy System monitorowania i prognozowania warunków wilgotnościowych ekosystemów rolniczych Wstęp Zintegrowane monitorowanie oraz prognozowanie deficytu i nadmiaru wody jako zjawisk niekorzystnych w rolnictwie, jest działaniem wspierającym racjonalne wykorzystanie zasobów wody w rolnictwie. Częsta zmiana warunków meteorologicznych, zwłaszcza opadów w okresie wegetacyjnym, skutkuje dla produkcji roślinnej okresami nadmiernego uwilgotnienia gleby oraz częściej suszą rolniczą. Polskie rolnictwo opiera się głównie na wodach opadowych, retencjonowanych w glebie i wykorzystywanych przez rośliny uprawne. W półroczu letnim największy pobór wody przez rośliny często przewyższa występujące w tym czasie opady atmosferyczne. Ocenia się, że produkcja rolnicza w Polsce obejmuje około 60% powierzchni kraju i na jej potrzeby wykorzystuje się ponad 40% sumarycznych rocznych opadów atmosferycznych [Mioduszewski i in., 2011]. Skutki deficytu lub nadmiaru wody mają poważne znaczenie ekonomiczne, społeczne i środowiskowe, stąd potrzeba monitorowania ich przebiegu oraz prognozowania. Przestrzenny i czasowy rozkład deficytów i nadmiarów wody na obszarach rolniczych zależy również od zmienności warunków glebowo-wodnych oraz charakteru i poziomu produkcji rolniczej na danym obszarze. Zwiększający się dostęp na wsi do Internetu sprawił, że rolnicy coraz chętniej korzystają z informacji, które mogą wspomagać ich działania dotyczące produkcji rolniczej. W Polsce od połowy pierwszego dziesięciolecia XXI wieku działa kilka internetowych serwisów, które dostarczają informacje o warunkach agrometeorologicznych. Do najważniejszych serwisów należą: Ogólnopolski monitoring suszy rolniczej w Polsce prowadzony przez Instytut Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. W serwisie internetowym IUNG prezentowane są mapy zagrożenia suszą rolniczą w okresach 6-dekadowych od kwietnia do września. Kryterium identyfikacyjne suszy stanowią krytyczne wartości klimatycznego bilansu wodnego, powodujące obniżenie plonów o 15% w stosunku do wartości średnich z wielolecia [Doroszewski i in., 2008; SMSR, 2012]. Wielkopolski Internetowy Serwis Informacji Agrometeorologicznej (WISIA), powstały na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu [AGROMETEO, 2012, Leśny i in., 2004]. Celem serwisu jest dostarczanie informacji i prognoz agrometeorologicznych, które tworzą system rolniczego wspomagania decyzji służących organizowaniu codziennej pracy w gospodarstwie rolnym na obszarze Wielkopolski i przyległych województw. Monitoring suszy na obszarach rolniczych na Kujawach, obejmujący rejon doliny górnej Noteci i Kujaw, czyli obszarów szczególnie zagrożonych suszą meteorologiczną i rolniczą. System został uruchomiony w 2008 r. w Instytucie Melioracji i Użytków Zielonych (obecnie Instytut Technologiczno-Przyrodniczy) i działał do końca okresu wegetacyjnego w 2012 r. [Bąk, Łabędzki, 2009; Kasperska-Wołowicz, Łabędzki, 2006, Łabędzki, 2006; Łabędzki, Bąk, 2010]. Prognostyczno-operacyjny system udostępniania charakterystyk suszy POSUCH@ prowadzony przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej [IMGW, 2013]. Bazę serwisu stanowi system oceny i prognozy rozwoju suszy oraz opisu susz historycznych. W ramach Programu Wieloletniego pt. Standaryzacja i monitoring przedsięwzięć środowiskowych, techniki rolniczej i rozwiązań infrastrukturalnych na rzecz bezpieczeństwa i zrównoważonego rozwoju rolnictwa i obszarów wiejskich, realizowanego przez Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w latach , został opracowany i wdrożony w 2012 r. system monitoringu deficytu i nadmiaru wody w obszarach rolniczych. Powyższe zadanie jest elementem działania 1.2 Monitoring, prognoza przebiegu i skutków oraz ocena ryzyka wystąpienia deficytu i nadmiaru wody na obszarach wiejskich. W artykule przedstawiono założenia, stosowane metody i schemat działania utworzonego systemu monitoringu agrometeorologicznego, który jest prowadzony w wybranych regionach Polski, a jego wyniki są prezentowane na stronach internetowych. Monitoring prowadzony jest dla wybranych upraw polowych i użytków zielonych w wybranych reprezentatywnych ekosystemach rolniczych i zlewniach rolniczych. Znajdują się one w kilkunastu regionach agroklimatycznych Polski, o różnych warunkach glebowo-wodnych. Wyniki monitoringu są reprezentatywne dla obszaru kraju o powierzchni ok. 200 tys. km 2. Prezentowany system przedstawia informacje dotyczące warunków opadowych, warunków uwilgotnienia gleby, kwantyfikację suszy rolniczej i będącej jej skutkiem potencjalną redukcję plonów. W porównaniu z innymi, podobnymi systemami monitoringu działającymi w Polsce, dostarcza również prognozę tych warunków i parametrów na okres najbliższych 10 i 20 dni. Opis systemu monitoringu System pomiarowo-informatyczny monitoringu warunków agrometeorologicznych w ekosystemach rolniczych składa się z bazy danych, modułu modelowania (który zawiera algorytmy i procedury symulacji warunków wodnych oraz 152

7 Artykuły naukowe i inżynierskie obliczania wskaźników) oraz modułu prezentacji wyników. Istotnym elementem systemu jest baza danych, zawierająca dane meteorologiczne: historyczne, bieżące i prognostyczne oraz stałe dane glebowo-rolnicze. Dane te służą do obliczania wskaźników opisujących stan rzeczywisty i prognozę nadmiaru i deficytu wody oraz skutków deficytu w postaci potencjalnej redukcji plonu końcowego. Formą prezentacji wyników monitoringu są mapy, wykresy i tabele. Na podstawie analizy zróżnicowania klimatycznego Polski i warunków agroklimatycznych na obszarze kraju, wydzielono do celów monitoringu 13 regionów (rys. 1, tab. 1) [Woś, 1999]. Granice regionów pokrywają się z granicami powiatów. Całkowita powierzchnia powiatów leżących w granicach tych regionów wynosi km 2. W każdym z tych regionów znajduje się automatyczna stacja meteorologiczna, z której pozyskiwane dane pomiarowe są transmitowane za pomocą GPRS do Ośrodka ITP w Bydgoszczy. Rys. 1. Lokalizacja automatycznych stacji meteorologicznych; stacje meteorologiczne, zlewnie rolnicze Źródło: opracowanie własne W 7 regionach wybrano reprezentatywne zlewnie rolnicze, w których prowadzone są okresowe pomiary wilgotności gleby w wybranych uprawach i siedliskach użytków zielonych (rys. 1): 1) zlewnia rzeki Gowienicy, region północno-zachodni, wschodnia część jeziora Miedwie, stacja nr 4, 2) polder Fiszewka S, region północn Żuławy, stacja nr 2, 3) obiekt Kuwasy, region północno-wschodni zlewnia Biebrzy, stacja nr 3, 4) zlewnia rzeki Zgłowiączki, region centralny Kujawy, stacja nr 7, 5) zlewnia rzeki Mławki, region centralny Mazowsze, stacja nr 6, 6) zlewnia Ślęzy, region południowo-zachodni Przedgórze Sudeckie, stacja nr 12, 7) zlewnia rzeki Szreniawy, region południowy Wyżyna Olkuska, stacja nr 13. Monitorowanie deficytów i nadmiarów wody odbywa się metodą wskaźnikową. Warunki opadowe są monitorowane za Nr Tabela 1 Lokalizacja automatycznych stacji meteorologicznych Stacja Wysokość (m n.p.m.) Szerokość geograficzna Region klimatyczny wg Wosia [1999] 1 Koszalin o o 09 VII Środkowopomorski 2 Elbląg o o 19 IV Dolnej Wisły 3 Biebrza o o 34 XII Mazursko-Podlaski 4 Pyrzyce-Reńsko o o 57 VI Zachodniopomorski 5 Bydgoszcz o o 01 6 Mława-Białuty o o 23 7 Długość geograficzna Osięciny-Samszyce IX Chełmińsko-Toruński XV Środkowowielkopolski X Zachodniomazurski XI Środkowomazurski o o 42 XVII Środkowopolski 8 Falenty o o 55 XVIII Środkowomazowiecki 9 Zielona Góra o o 30 XIV Lubuski 10 Kalisz o o Lublin o o Niemcza-Gilów o o XXIV Dolnośląski Środkowy Proszowice- Opatkowice Źródło: opracowanie własne XVI Południowowielkopolski XIX Podlasko-Poleski XXI Wschodniomałopolski XXVIII Zamojsko-Przemyski o o 17 XXVI Śląsko-Krakowski pomocą wskaźnika standaryzowanego opadu SPI, uwilgotnienie gleby wskaźnika uwilgotnienia gleby SMI, deficyt wody dla roślin uprawnych wskaźnika suszy rolniczej CDI, potencjalna redukcja plonu końcowego wskaźnika redukcji plonu YR. Ocenę tych warunków dokonuje się na podstawie wartości liczbowych powyższych wskaźników. Jest to etap kwantyfikacji oceny. Następnie, stosując uzasadnioną klasyfikację wartości tych wskaźników i kryteria, dokonuje się werbalnej oceny uwarunkowań według przyjętej klasyfikacji. Wskaźniki wyznaczane są w okresie kwiecień-październik co dekadę, za okres poprzedzających 10/11 dni. Tworzona jest prognoza średnio- (10-dniowa) i długoterminowa (20-dniowa) tych wskaźników na podstawie prognozy meteorologicznej, pozyskiwanej z MeteoGroup Polska [MeteoGroup 2012]. MeteoGroup Polska stosuje własny system prognozowania Multi-Model MOS (Model Output Statistics), u podstaw którego leżą obliczenia meteorologicznych modeli numerycznych z najbardziej uznanych światowych ośrodków. Wskaźnik SPI obliczany jest dla 35 stacji meteorologicznych położonych na obszarze całego kraju. Parametry potrzebne do określania pozostałych wskaźników są pozyskiwane z użyciem modelowania matematycznego. Zastosowano model CROPBALANCE, będący autorskim modelem opracowanym w ITP, który symuluje bilans wodny gleby z krokiem czasowym 1 doby [Łabędzki, 2006; Łabędzki i in., 2008]. Wskaźniki SMI, CDI i YR są obliczane dla następujących upraw rolniczych: pszenica ozima, jęczmień jary, ziemniak późny, burak cukrowy, rzepak ozimy i kukurydza, na glebach bardzo lekkich, lekkich, średnich i ciężkich [Gleboznawstwo, 1995] oraz dla trwałych użytków zielonych w siedlisku mokrym, wilgotnym, posusznym i suchym (tab. 2). 153

8 Artykuły naukowe i inżynierskie Tabela 2 Monitorowane rośliny i kategorie gleb Roślina/siedlisko TUZ Kategoria gleb bardzo lekkie lekkie średnie ciężkie Pszenica ozima x x x x Jęczmień jary x x x x Ziemniak późny x x x x Burak cukrowy - x x x Rzepak ozimy - x x x Kukurydza na zielonkę - x x X Siedlisko TUZ mokre A wilgotne B posuszne C suche D na oznaczonej kategorii gleby uprawa nie jest wskazana; TUZ trwałe użytki zielone Źródło: opracowanie własne Od 1 kwietnia 2013 r. wyniki monitoringu prezentowane są na stronie internetowej pod adresem itp.edu.pl lub na stronie ITP ( zakładka: Monitoring Agrometeo). dla wybranych upraw polowych i kategorii gleb oraz siedlisk trwałych użytków zielonych polowych i kategorii gleb oraz prognozy na 10 i 20 dni naprzód Mapy potencjalnej redukcji plonu roślin uprawnych i trwałych użytków zielonych w 13 regionach (o powierzchni 204 tys. km 2 ) oraz prognozy na 10 i 20 dni naprzód Wykresy obrazujące wyniki pomiarów wilgotności gleby w wybranych agroekosystemach w 7 zlewniach badawczych. Warunki opadowe Warunki opadowe są oceniane przy użyciu wskaźnika standaryzowanego opadu SPI (Standardized Precipitacion Index). Jest to wskaźnik deficytu i nadmiaru opadów, pokazujący standaryzowane odchylenie opadu w danym okresie od mediany opadu [Bąk, Łabędzki, 2002; Łabędzki, 2006, 2007; Łabędzki in., 2008; McKee i in., 1993, 1995, National Drought Mitigation Centre, 2012]. Wskaźnik SPI obliczany jest z wykorzystaniem historycznego ciągu opadów wg wzoru: SPI u u = d u sr (1) Strona obejmuje szereg podstron, zawierających informacje o projekcie (Opis projektu, Zespół realizacyjny, Opis systemu monitoringu) oraz o warunkach wilgotnościowych agroekosystemów (Warunki opadowe, Uwilgotnienie gleby, Deficyt wody roślin uprawnych, Potencjalna redukcja plonu). Ponadto prowadzony jest również monitoring wód powierzchniowych płynących (podstrona: Wody powierzchniowe płynące), który nie jest przedmiotem tego artykułu. Na stronie prezentowane są: 1. Co miesiąc mapy warunków opadowych na obszarze całej Polski (na podstawie pomierzonych opadów na 35 stacjach) w poprzedzających okresach 1-, 2-, 3-, 6-, 12-, 24-, 36- i 48-miesięcznych. 2. Co dekadę: 2.1. Mapy warunków opadowych na obszarze całej Polski (na podstawie pomierzonych opadów na 35 stacjach) w poprzedzającym okresie trzech dekad (30/31 dni) oraz prognozy na 10 i 20 dni naprzód Mapy warunków uwilgotnienia gleby w 13 regionach (o powierzchni 204 tys. km 2 ) dla wybranych upraw polowych i kategorii gleb oraz siedlisk trwałych użytków zielonych oraz prognozy na 10 i 20 dni naprzód Mapy obrazujące deficyt wody dla roślin i suszę rolniczą w 13 regionach (o powierzchni 204 tys. km 2 ) gdzie: SPI wskaźnik standaryzowanego opadu, u znormalizowana wartość opadu zmierzonego, u śr średnia wartość znormalizowanego ciągu opadów, d u odchylenie standardowe znormalizowanego ciągu opadów. Na podstawie wartości SPI dokonywana jest ocena niedoboru opadów (intensywności suszy meteorologicznej) i nadmiaru opadów: 1) co dekadę w przesuwanych o dekadę poprzedzających okresach 3-dekadowych, 2) co miesiąc w poprzedzających okresach 1-, 2-, 3-, 6-, 12-, 24-, 36- i 48-miesięcznych. SPI dla okresu 1-6 miesięcy (SPI-3dek, SPI-1, SPI-2, SPI-3, SPI-6) służy do monitoringu krótkotrwałych lub sezonowych niedoborów lub nadmiarów opadów, SPI obliczany dla 12 miesięcy (SPI-12) wielomiesięcznych (średnioterminowych), SPI dla miesięcy (SPI-24, SPI-36, SPI-48) kilkuletnich (długoterminowych). SPI dla 1-3 miesięcy dobrze korelują z wilgotnością gleby, czyli mogą wskazywać na zagrożenie suszą glebową i rolniczą bądź nadmiernym uwilgotnieniem gleby, dla Tabela 3 Klasyfikacja warunków opadowych na podstawie wskaźnika SPI Wartość SPI Kategoria warunków opadowych 2,00 susza ekstremalna (-2,00; -1,50] susza silna (-1,50; -1,00] susza umiarkowana (-1,00; -0,50] susza słaba (-0,50; 0,50) warunki przeciętne [0,50; 1,00) wilgotno [1,00; 1,50) umiarkowanie mokro [1,50; 2,00) bardzo mokro 2,00 ekstremalnie mokro Źródło: opracowanie własne na podstawie McKee i in. [1993] 154

9 Artykuły naukowe i inżynierskie Rys. 2. Warunki opadowe na podstawie wskaźnika SPI w Polsce w maju 2013 r. Źródło: opracowanie własne 6-12 miesięcy z natężeniem przepływu w rzekach i wskazują na zagrożenie suszą hydrologiczną wód powierzchniowych, a dla miesięcy z poziomami wody gruntowej i są odpowiednie do detekcji susz wywołujących długookresowe skutki (np. suszę wód gruntowych). Klasyfikację warunków opadowych dokonuje się według 9-stopniowej skali (tab. 3). Przykład oceny warunków opadowych na podstawie wskaźnika SPI w Polsce w maju 2013 r. przedstawiono na rysunku

10 Artykuły naukowe i inżynierskie Warunki uwilgotnienia gleby Ocena warunków uwilgotnienia gleby dokonywana jest na podstawie wartości wskaźnika uwilgotnienia gleby SMI (Soil Moisture Index) [Hunt i in., 2008], obliczanego na koniec dekady wg wzoru: ZWU a SMI = (2) ZWU gdzie: ZWU a aktualny zapas wody użytecznej w warstwie korzeniowej, ZWU zapas wody użytecznej w warstwie korzeniowej. Wskaźnik SMI umożliwia porównanie warunków uwilgotnienia w glebach o różnych zdolnościach retencyjnych i obiektywną ocenę intensywności suszy glebowej oraz stanów nadmiernego uwilgotnienia. Klasyfikację uwilgotnienia gleby dokonuje się według 4-stopniowej skali (tab. 4). Deficyt wody dla roślin uprawnych Ocena wielkości deficytu wody dla roślin uprawnych i intensywności suszy rolniczej dokonywana jest na podstawie wskaźnika CDI (Crop Drought Index) [Bąk, 2006; Brunini i in., 2005; Łabędzki 2006]. Wskaźnik CDI pokazuje redukcję ewapotranspiracji, spowodowanej niedoborem wody w glebie, w stosunku do ewapotranspiracji potencjalnej i obliczany jest wg wzoru: Tabela 4 Klasyfikacja uwilgotnienia gleby na podstawie wskaźnika SMI Wartość SMI Kategoria uwilgotnienia gleby 5,00 nadmierne uwilgotnienie 0,00; 5,00 optymalne uwilgotnienie -2,00; 0,00 susza glebowa umiarkowana -5,00; -2,00 susza glebowa silna Źródło: opracowanie własne Przykład oceny uwilgotnienia gleby w uprawie pszenicy ozimej na glebie średniej w okresie r. według wskaźnika SMI oraz prognozy 10- i 20-dniowe przedstawiono na rys. 3. Rys. 3. Ocena uwilgotnienia gleby w uprawie pszenicy ozimej na glebie średniej w okresie r. według wskaźnika SMI oraz prognoza 10- i 20-dniowa Źródło: opracowanie własne 156

11 Artykuły naukowe i inżynierskie ET CDI = 1 ET p gdzie: ET ewapotranspiracja rzeczywista w warunkach niedoboru wody w glebie, ET p ewapotranspiracja potencjalna w warunkach dostatecznego uwilgotnienia gleby. Wskaźnik CDI przyjmuje wartości: CDI = 0 gdy ET = ET p, CDI < 1 gdy ET < ET p, CDI = 1 gdy ET = 0. Klasyfikację deficytu wody dla roślin uprawnych i intensywności suszy rolniczej na podstawie wartości wskaźnika CDI dokonuje się według 4-stopniowej skali (tab. 5). (3) Tabela 5 Klasyfikacja deficytu wody na podstawie wskaźnika CDI Wartość CDI Kategoria deficytu wody i suszy rolniczej 0,00; 0,10 brak deficytu, brak suszy 0,10; 0,20 deficyt umiarkowany, susza umiarkowana 0,20; 0,50 deficyt duży, susza silna 0,50; 1,00 deficyt bardzo duży, susza bardzo silna Źródło: opracowanie własne Potencjalna redukcja plonu końcowego Prognozowana potencjalna redukcja plonu końcowego roślin uprawnych, spowodowana niedoborem wody i redukcją ewapotranspiracji, jest obliczana z użyciem metody Raesa [Raes i in., 2006]. Wskaźnik YR (Yield Reduction) jest obliczany co dekadę wg wzoru: t j N M Y L re ET i YR = 1 = 1 (4) 1 k y (1 ) Y p i= j= ET 1 p j 1 gdzie: Y re plon zredukowany w wyniku niedoboru wody glebowej, Y p plon potencjalny w warunkach dostatecznego uwilgotnienia gleby, k y współczynnik reakcji plonu na niedobór wody, ET ewapotranspiracja rzeczywista, ET p ewapotranspiracja potencjalna w warunkach dostatecznego uwilgotnienia gleby, N liczba faz fenologicznych, M liczba okresów w fazie fenologicznej i, t j długość okresu j w fazie i (dni), L i długość fazy fenologicznej i (dni), i numer fazy fenologicznej, j numer okresu w fazie i. Klasyfikację potencjalnej redukcji plonu końcowego dokonuje się według 4-stopniowej skali (tab. 6). Pomiary wilgotności gleby Pomiary wilgotności gleby w badanych zlewniach rolniczych są prowadzone przynajmniej raz w miesiącu w okresie od kwietnia do października. Na wykresach przedstawiane są pomierzone wartości wilgotności gleby na głębokości 20 cm w odniesieniu do charakterystycznych stanów wilgotności gleby: PPW polowej pojemności wodnej, WK wilgot- i YR (%) Źródło: opracowanie własne Potencjalna redukcja plonu YR Redukcja plonu 0; 9 mała 10; 19 umiarkowana 20; 50 duża 50; 100 bardzo duża Tabela 6 ności krytycznej (pf = 3,0), WTW wilgotności trwałego więdnięcia. Przykład takiego wykresu dla zlewni Zgłowiączki przedstawiony jest na rysunku 4. Rys. 4. Pomierzona wilgotność gleby na gruntach ornych i użytkach zielonych w zlewni Zgłowiączki; PPW polowa pojemność wodna, WK wilgotność krytyczna (pf = 3,0), WTW wilgotność trwałego więdnięcia Źródło: opracowanie własne Podsumowanie Opracowany i wdrożony system monitoringu deficytu i nadmiaru wody w ekosystemach rolniczych w wybranych regionach Polski i prezentacja wyników monitoringu w Internecie, ma na celu wskazywanie potencjalnego zagrożenia niekorzystnymi warunkami wilgotnościowymi różnych upraw polowych i użytków zielonych. Informacje te, wsparte krótkoterminowymi i średnioterminowymi prognozami rozwoju tych niekorzystnych zjawisk, mogą wspomagać działania prowadzące do racjonalnego wykorzystania zasobów wody w rolnictwie i prowadzenia nawodnień, a także do oceny możliwych strat w plonach. 157

12 ARTYkUŁY naukowe I InŻYnIERSkIE Monitorowanie warunków agrometeorologicznych z wykorzystaniem automatycznych stacji meteorologicznych i bezprzewodowej sieci do przesyłania danych, pozwala na przyspieszenie procesu obliczania wskaźników deficytu i nadmiaru wody w wybranych regionach i szybką aktualizację treści na stronach internetowych. W porównaniu z innymi podobnymi systemami monitoringu, działającymi w Polsce, prezentowany system charakteryzuje się szerszym zakresem informacji, obejmującej warunki opadowe, warunki uwilgotnienia gleby, kwantyfikację suszy rolniczej i będącej jej efektem potencjalną redukcję plonów. Dostarcza również prognozę tych warunków i parametrów na okres najbliższych 10 i 20 dni. autorzy pragną podziękować pozostałym osobom realizującym monitoring w zakresie prowadzenia pomiarów wilgotności gleby i stanów/przepływów wody. Są to następujący pracownicy instytutu technologiczno-przyrodniczego: dr hab. antoni kuźniar, dr hab. tomasz Szymczak, dr agnieszka Mąkosza, dr Sławomir chrzanowski, dr jerzy terlikowski, mgr Marek Helis, mgr katarzyna krężałek LITERATURA 1. AGROMETEO.: Wielkopolski Internetowy Serwis Informacji Agrometeorologicznej (WISIA). [online] [dostęp: ] 2. Bąk B.: Wskaźnik standaryzowanego opadu SPI jako kryterium oceny suszy rolniczej na glebach o różnej retencji użytecznej. Pr. dokt. ss Bąk B., Łabędzki L.: Assessing drought severity with the relative precipitation index (RPI) and the standardized precipitation index (SPI). Journal of Water and Land Development, 6, s Bąk B., Łabędzki L.: Monitoring suszy meteorologicznej i rolniczej na kujawach i w dolinie górnej noteci oraz jego prezentacja w Internecie. Wiad. Melior. i Łąk., nr 1, s Brunini O., Dias Da Silva P.L., Grimm A.M., Assad Delgado E., Boken V.k.: Agricultural drought phenomena in Latin America with focus on Brazil. W: Monitoring and predicting agricultural drought. Red. V.k. Boken, A.P. Cracknell, R.L. Heathcote. Oxford University Press, s Doroszewski A., kozyra J., Pudełko R., Stuczyński T., Jadczyszyn J., koza P., Łopatka A.: Monitoring suszy rolniczej w Polsce. Wiad. Melior. i Łąk., nr 1, s Gleboznawstwo Red. B. Dobrzanski, S. Zawadzki. Warszawa: PWRiL. ss Hunt E.D., Hubbard k.d., Wilhite D.A., Arkebauer T.M., Dutcher A.L.: The development and evaluation of a soil moisture index. International Journal of Climatology. Published online in Wiley Inter- Science ( DOI: /joc IMGW: Prognostyczno-operacyjny system udostępniania charakterystyk suszy POSUCH@. [online]. [dostęp: ] 10. kasperska-wołowicz W., Łabędzki L.: koncepcja systemu monitorowania suszy na obszarach rolniczych. Woda Środowisko Obszary Wiejskie, t. 6, z. 1, s Leśny J, Juszczak R., Olejnik J.: Agrometeorologiczna osłona rolnictwa tworzenie prognoz oraz ich możliwości aplikacyjne w praktyce rolniczej. Rocz. AR Poz. Melior. Inż. Środ., nr 25, s Łabędzki L.:2006. Susze rolnicze zarys problematyki oraz metody monitorowania i klasyfikacji. Woda Środowisko Obszary Wiejskie. Rozpr. nauk. Monogr., nr 17, ss Łabędzki L.: Estimation of local drought frequency in central Poland using the standardized precipitation index SPI. Irrigation and Drainage. 56, 1, s DOI: /ird Łabędzki L., Bąk B.: Monitoring i prognozowanie suszy rolniczej na przykładzie regionalnego systemu monitorowania suszy na kujawach. W: klimatyczne zagrożenia rolnictwa w Polsce. Red. C. koźmiński, B. Michalska, J. Leśny. Wyd. nauk. Uniw. Szczecin, s Łabędzki L., Bąk B., kanecka-geszke E., kasperska-wołowicz W., Smarzyńska k.: Związek między suszą meteorologiczną i rolniczą w różnych regionach agroklimatycznych Polski. Woda Środowisko Obszary Wiejskie. Rozpr. nauk. Monogr., 25, ss MeteoGroup: Moja AgroPogoda. [online] meteogroup.pl/[dostęp: ] 17. Mckee T.B., Doesken n.j., kleist J.: The relationship of drought frequency and duration to time scales. Proc. 8th Conf. Applied Climatology, January Anaheim, California, s Mckee T.B., Doesken n.j., kleist J.: Drought monitoring with multiple time scales. Preprints 9th Conf. Applied Climatology, January Dallas, Texas, s Mioduszewski W., Szymczak T., kowalewski Z.: Gospodarka wodna jako dyscyplina naukowa w służbie rolnictwa. Woda Środowisko Obszary Wiejskie, t. 11, z. 1, s national Drought Mitigation Center University of nebraska- Lincoln (ndmc) [online]. [dostęp ] 21. Raes D., Geerts S., kipkorir E., Wellens J., Sahli A.: Simulation of yield decline as a result of water stress with a robust soil water balance model. Agriculture Water Management, 81, s SMSR: System Monitoringu Suszy Rolniczej w Polsce (SMSR). [online] [dostęp ] 23. Woś A.: klimat Polski. Wydaw. nauk. PWn. Warszawa, ss. 301 Przypominamy o odnowieniu prenumeraty na 2014 rok 158

13 Artykuły naukowe i inżynierskie Prof. dr hab. inż. Szczepan Ludwik Dąbkowski sz.l.dabkowski@itp.edu.pl Mgr inż. Magdalena Gugała m.gugala@itp.edu.pl Lic. Anna Kula a.kula@itp.edu.pl Mgr Paweł Szymczuk p.szymczuk@itp.edu.pl Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Zakład Inżynierii Wodnej i Melioracji w Falentach Ewidencja urządzeń melioracji wodnych jako źródło danych w realizacji Dyrektywy INSPIRE Wprowadzenie i cel pracy Tworzenie europejskiej infrastruktury informacji przestrzennej jest procesem ciągnącym się od lat 80. ubiegłego wieku. Wtedy to po raz pierwszy uznano technologię Systemu Informacji Geograficznej (GIS) jako narzędzie kreowania i wdrażania polityk wspólnotowych, szczególnie w zakresie środowiska. Pod koniec lat 90. podjęto inicjatywę utworzenia Europejskiej Infrastruktury Danych Przestrzennych (ESDI), która po latach została zwieńczona uchwaleniem Dyrektywy 2007/2/WE ustanawiającej infrastrukturę informacji przestrzennej w Europie (INSPI- RE) przez Parlament Europejski i Radę z 14 marca 2007 roku zwaną dalej w skrócie Dyrektywą INSPIRE. Już na początku wyżej wymienionego aktu prawnego zostaje podkreślony cel pojawienia się Dyrektywy INSPIRE, który mówi o wielu problemach dotyczących zakresu jakości, dostępności, organizacji, uzyskania i korzystania z informacji przestrzennej w państwach europejskich. Dyrektywa stwarza okazję do utworzenia standardów wymiany danych, które przede wszystkim odnoszą się do środowiska. Zostają podkreślone takie cechy jak interoperacyjność, czyli możliwość łączenia zbiorów danych przestrzennych oraz współdziałania usług danych przestrzennych i harmonizacja, czyli zapewnienie środków prawnych, organizacyjnych i technicznych, które w końcowym efekcie będą prowadzić do spójności danych. Dyrektywa INSPIRE ma charakter ramowy (zawiera opis podstawowych pojęć i mechanizmów), a w celu jej efektywnego wdrożenia powstało wiele przepisów implementacyjnych, które regulują działanie europejskiej infrastruktury informacji przestrzennej. Jednym z przykładów przepisów implementacyjnych jest Specyfikacja Danych dla każdego z 34 tematów danych przestrzennych ujętych w 3 załącznikach do dyrektywy. Dla tematu 9 Obiekty rolnicze i akwakultury z 3 załącznika obowiązuje Specyfikacja Danych Dotyczących Obiektów Rolniczych i Akwakultury Projekt Wytycznych [Specyfikacja Danych...], a jej ostateczna wersja nie została jeszcze opublikowana. Celem pracy jest analiza zakresu przydatności ewidencji urządzeń melioracji wodnych prowadzonej przez wojewódzkie zarządy melioracji i urządzeń wodnych i tworzonych baz danych zawierających tę ewidencję w procesie osiągania celów Dyrektywy INSPIRE. Wynikająca z tej specyfikacji potrzeba wykorzystania danych melioracyjnych, które są niezbędne do realizacji Dyrektywy INSPIRE stwarza okazję bliższemu przyjrzeniu się ewidencji urządzeń melioracyjnych w aspekcie jej przydatności i stopnia spełniania potrzeb dyrektywy, jak i skorelowania pojęć stosowanych w ewidencji i w Specyfikacji Danych. Warto już na wstępie zauważyć, że ewidencja urządzeń nabiera w tej sytuacji innej rangi, a melioracje doceniane są jako ważny element środowiska przyrodniczego oraz ekonomiki i informacji o ważnym dziale gospodarki narodowej jakim jest rolnictwo i wykorzystanie wody na obszarach wiejskich. Dyrektywa INSPIRE zadania, wymagania i rola W każdym kraju UE dane przestrzenne gromadzone są przez różne urzędy, instytucje oraz organizacje, zarówno szczebla centralnego, jak również regionalnego. W państwach Wspólnoty Europejskiej istnieje zatem olbrzymia liczba baz danych rozproszonych po wielu instytucjach w zależności od dziedziny, której dotyczą. Zebranie kompleksowej informacji o przestrzeni danego regionu jest więc bardzo czaso- i pracochłonne, a porównywanie tych danych między wszystkimi krajami UE jest niemal niemożliwe, gdyż nie są one zintegrowane (zharmonizowane). INSPIRE ma zmienić opisaną sytuację. INSPIRE to INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe (Infrastruktura Informacji Przestrzennej w Europie). W założeniu odnosi się do danych przestrzennych o tematyce środowiskowej. Ma na celu ułatwienie i przyspieszenie dostępu do danych oraz zwiększenie możliwości ich porównywania i przetwarzania w ramach krajów UE. Bazuje na istniejącej już infrastrukturze danych przestrzennych (Spatial Data Infrastructure) państw członkowskich. 15 maja 2007 roku nastąpiła ratyfikacja INSPIRE i od tamtego czasu przepisy implementacyjne INSPIRE oraz wszystkie dokumenty z nim związane są wiążące dla państw członkowskich. Z kolei państwa członkowskie miały dwa lata na dostosowanie i wprowadzenie w życie ustaw i przedsięwzięć koniecznych do spełnienia wytycznych dyrektywy. Wcielanie w życie dyrektywy następuje stopniowo, z wyraźnie określonymi priorytetami wynikającymi ze stopnia przydatności danego zestawu danych przestrzennych do wielu zastosowań w procesie realizacji polityk Wspólnoty. Dlatego też tematy danych przestrzennych przewidzianych do stosowania w ramach INSPIRE podzielono na trzy grupy, określone w odpowiednich załącznikach do dyrektywy. Dwie pierwsze obejmują dane przestrzenne o charakterze referencyjnym, natomiast trzeci zestaw dotyczy specjalistycznych danych wykorzystywanych głównie przy realizacji polityk Wspólnoty Europejskiej w odniesieniu do środowiska. Utworzenie Krajowych Infrastruktur Informacji Przestrzennej ma się odbywać na podstawie dostępnych zasobów. Krajowe systemy mają łączyć się w jeden wspólny system 159

14 Artykuły naukowe i inżynierskie na poziomie UE. Z kolei, Komisja Europejska obsługuje geoportal INSPIRE, który umożliwia dostęp do geoportali narodowych państw członkowskich. W ramach INSPIRE, w każdym z państw UE jest tworzony geoportal umożliwiający dostęp do odpowiednio zharmonizowanych zasobów danych przestrzennych w formie usług sieciowych, serwisów katalogowych oraz przede wszystkim poprzez metadane (informacje, które opisują zbiory danych przestrzennych oraz usługi danych przestrzennych). A oto pięć głównych założeń INSPIRE: 1. Dane powinny być pozyskiwane tylko jeden raz oraz przechowywane i zarządzane w sposób najbardziej poprawny i efektywny poprzez odpowiednie instytucje i służby. 2. Powinna być zapewniona ciągłość przestrzenna danych tak, aby było możliwe pozyskanie różnych zasobów, z różnych źródeł, a także żeby było możliwe ich udostępnianie wielu użytkownikom i do różnorodnych zastosowań. 3. Dane przestrzenne powinny być przechowywane na odpowiednim (jednym) poziomie administracji publicznej i udostępniane podmiotom na pozostałych poziomach. 4. Dane przestrzenne niezbędne do odpowiedniego zarządzania przestrzenią na wszystkich poziomach administracji publicznej powinny być powszechnie dostępne (bez warunków utrudniających ich swobodne wykorzystanie). 5. Powinna istnieć informacja o tym, jakie dane przestrzenne są dostępne i na jakich warunkach, a także powinna znajdować się informacja umożliwiająca użytkownikowi ocenę przydatności tych danych do jego celów oraz rozpoznanie warunków dotyczących ich wykorzystywania. W Polsce z dniem 4 marca 2010 roku dokonano wdrożenia dyrektywy INSPIRE poprzez uchwalenie ustawy o infrastrukturze informacji przestrzennej [Ustawa z 4 marca ]. Ustawa określa przede wszystkim warunki i procedury tworzenia i stosowania infrastruktury informacji przestrzennej oraz organy właściwe w tej sprawie, definiuje zasady współpracy i koordynacji funkcjonowania infrastruktury informacji przestrzennej. Według Ustawy r. nadzorcą wszystkich działań związanych z Infrastrukturą Informacji Przestrzennej jest minister właściwy ds. administracji publicznej, który wykonuje swoje zadania przy pomocy Głównego Geodety Kraju, zaś Rada Infrastruktury Informacji Przestrzennej jego organem opiniodawczym i doradczym. Przyjmuje ona również podział dokonany w Dyrektywie INSPIRE na 3 załączniki i 34 tematy danych przestrzennych. Wymienione zostają również organy koordynujące oraz wiodące. Przynależność danego organu wiodącego do określonego załącznika decyduje o kolejności wdrożenia danej tematyki. Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi jest organem wiodącym w temacie 9 Obiekty rolnicze oraz akwakultury do 3 załącznika dyrektywy. W ramach umowy z Instytutem Technologiczno-Przyrodniczym Minister zlecił ITP realizację zadań z zakresu budowy infrastruktury informacji przestrzennej dla tematu 9. Ważnymi terminami przy wdrażaniu Dyrektywy INSPIRE jest grudzień 2013 roku jest to data, do której muszą zostać opublikowane metadane oraz styczeń 2015 termin utworzenia nowych zbiorów danych przestrzennych w załącznikach II i III zgromadzonych i przystosowanych do wymogów dyrektywy. Elektroniczne ewidencjonowanie urządzeń melioracji Prowadzenie ewidencji wód istotnych dla gospodarki wodnej w rolnictwie i urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów odbywa się zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 30 grudnia 2004 r. [Rozporządzenie ] W dokumencie tym wskazano materiały, z wykorzystaniem których należy prowadzić ewidencję: kopie map przeglądowych i sytuacyjnych z zaznaczonymi wodami, urządzeniami melioracyjnymi i zmeliorowanymi gruntami, wykazy wód, urządzeń oraz zmeliorowanych gruntów, książka ewidencyjna wód, urządzeń oraz zmeliorowanych gruntów, dokumenty stanowiące podstawę do wprowadzania zmian w stanie ewidencyjnym wód, urządzeń oraz zmeliorowanych gruntów, wykaz obiektów wymagających odbudowy lub modernizacji. Jednostki prowadzące ewidencję na podstawie Rozporządzenia 2004 nie były zobligowane do jej realizacji w wersji elektronicznej. Wyjaśnia to Rozporządzenia Ewidencja lub jej elementy mogą być jednocześnie prowadzone w systemie elektronicznym. Wydana rok później Ustawa [2005] o informatyzacji działalności podmiotów realizujących zadania publiczne określa obowiązki tych podmiotów w zakresie prowadzenia rejestrów zgodnie z minimalnymi wymaganiami, aby umożliwiona była wymiana informacji w postaci elektronicznej. Brakuje jednak dotychczas instrukcji i wytycznych do prowadzenia elektronicznej ewidencji wód, urządzeń melioracyjnych i zmeliorowanych gruntów. Inicjatywa stworzenia aplikacji do prowadzenia elektronicznej ewidencji powstała oddolnie, w wojewódzkich zarządach melioracji i urządzeń wodnych. Zwiększająca się corocznie ilość danych i potrzeba lepszego zarządzania nimi skłoniły zarządy do wprowadzenia takich aplikacji do swojej pracy. Cenne lecz gromadzone dotychczas w formie papierowej archiwalne materiały kartograficzne jako dopełnienie ewidencji obiektów melioracji wodnych również wymagają przetworzenia i zachowania w formie elektronicznej aby uchronić je przed zniszczeniem. W celu powiązania danych o obiektach z ich prezentacją na mapach elektronicznych tworzone aplikacje oparto na Systemach Informacji Przestrzennej (SIP). Zalet wykorzystania takich aplikacji jest wiele, wybrane z nich przedstawiono poniżej: łatwość wprowadzania danych do formularzy, możliwość wczytania danych z pomiarów terenowych wykonanych za pomocą odbiornika GPS, łatwość aktualizacji danych, wykonywanie analiz przestrzennych i sporządzanie map, automatyczne sporządzanie wykazów i zestawień, możliwość stworzenia dodatkowych klas obiektów, których występowanie uzależnione jej od specyfiki danego regionu kraju. Obecnie, wszystkie wzmiuw wyposażyły się w programy do ewidencjonowania urządzeń oparte na SIP. Stan ewidencji w formie elektronicznej w poszczególnych województwach jest zróżnicowany. Ewidencja wód istotnych dla rolnictwa oraz obiektów melioracji podstawowych w niektórych województwach jest już wprowadzona w 100%, w niektórych nadal informacje są wprowadzane. Stan ewidencji meliora- 160

15 Artykuły naukowe i inżynierskie cji szczegółowej w formie elektronicznej jest na niższym poziomie zaawansowania. Wynika to z ogromnej ilości materiałów archiwalnych i danych, które należy wprowadzić do systemu elektronicznego. Były one zbierane przez kilkadziesiąt lat i ich przetworzenie wiąże się z ogromnym nakładem pracy i kosztów. Warunkiem realizacji tych zadań jest dysponowanie właściwym sprzętem, oprogramowaniem i specjalistami odpowiednio przeszkolonymi w obsłudze aplikacji GIS. Wymienione czynniki mają znaczący wpływ na tempo prowadzonych prac. Z naszych obserwacji wynika, że w celu realizacji Dyrektywy INSPIRE władze państwowe będą zmuszone dofinansowywać to zadanie nałożone na wzmiuw, gdyż jak omawiamy dalej, bazy danych ewidencyjnych z zakresu melioracji wodnych stanowią podstawę realizacji tematu 9 Obiekty rolnicze i akwakultury. Brak wspólnie uzgodnionych wytycznych prowadzenia elektronicznej ewidencji spowodował, że mamy obecnie w kraju kilka aplikacji tego typu wspomagających prowadzenie ewidencji wg Rozporządzenia r. Dla każdego województwa z osobna spełniają one swoją funkcję, lecz przy próbie scalenia danych ze wszystkich województw w całym kraju, co jest niezbędne do realizacji Dyrektywy INSPIRE, pojawiają się trudności. Jedną z nich są różne formaty danych, które wymagają importu danych do tworzonej wspólnej bazy, a następnie dostosowanie ich do prawidłowego wyświetlania. Kolejna trudność to różnice w strukturze danych m.in. inne nazewnictwo obiektów i atrybutów obiektów, które wymagają ujednolicenia. Przykładowo, atrybut nazwa cieku naturalnego w różnych bazach ma inną nazwę lub jest zapisany skrótem. Akurat przedstawiony przykład należy do spraw łatwiejszych gdyż po wartości pola jakim będzie nazwa cieku, łatwo można rozszyfrować nazwę atrybutu. Jednak nie zawsze jest to możliwe, jak np. w przypadku gdy nazwa atrybutu zapisana jest skrótem, a wartość pola jest liczbą. W takich przypadkach należy skorzystać z objaśnień i przyporządkować odpowiednią nazwę atrybutu. Aplikacje stworzone do prowadzenia ewidencji mają także możliwość dodawania atrybutów, które wykraczają poza Rozporządzenie Dlatego będzie istnieć potrzeba przeanalizowania również tych atrybutów. Poza problemem z nazewnictwem atrybutów obiektów, w strukturze danych pojawiają się także potrzeby zmian określenia geometrii i ujednolicenia jej dla wszystkich obiektów (określenie czy są one punktem, linią czy poligonem). Przykładem są niektóre budowle, które zaznaczone są jako linie. Większość wzmiuw ma jednak oznaczone te obiekty jako geometria punktowa, dlatego będzie potrzeba zmiany określenia ich geometrii na punkty. Z analizy wykorzystywanych pakietów programowych wynika, że zdecydowana większość wzmiuw pracuje na tej samej aplikacji, opartej na jednakowej strukturze danych. Dlatego też logiczne jest umożliwienie importowania danych z pozostałych jednostek i dopasowanie ich do struktury danych używanej przez większość. Dopiero po zaimportowaniu baz wojewódzkich do jednakowej struktury danych możliwe będzie wyświetlenie informacji o obiektach melioracyjnych w skali całego kraju. Kolejnym krokiem będzie analiza obszarów na granicy województw, uzgodnienie współrzędnych geograficznych położenia obiektów melioracyjnych. Z powodu korzystania przez wzmiuw z różnych podkładów referencyjnych mogą pojawić się problemy ze zgodnością położenia obiektów na granicach województw. Będzie istniała wtedy potrzeba poprawy danych źródłowych i ustalenie przez sąsiadujące jednostki wzmiuw współrzędnych tych obiektów. W przyszłości problem może zostać rozwiązany przez określenie materiałów referencyjnych, na podstawie których należy wprowadzać dane do aplikacji. Jak przedstawiono powyżej, dopiero ujednolicenie i uporządkowanie danych melioracyjnych w skali kraju pozwoli wykorzystać ich bazy w realizacji aktu unijnego. Ewidencja urządzeń melioracji jako źródło danych do INSPIRE Oprócz podstawowego aktu prawnego, jakim jest Dyrektywa INSPIRE niezbędne jest tworzenie danego zagadnienia zgodnie z wytycznymi zawartymi w Data Specification on Agricultural and Aquaculture Facilities Draft Guidelines (Specyfikacja Danych dotyczących obiektów rolniczych i akwakultury projekt wytycznych) z dnia 16 czerwca 2011 r. Projekt specyfikacji zakłada dwa poziomy pozyskiwania danych: 1) model podstawowy (CoreModel), 2) model rozszerzony (ExtendedModel). Model podstawowy będzie stanowił minimalny poziom informacji wymagany dla wszystkich zbiorów danych, na wszystkich poziomach szczegółowości (od lokalnego do europejskiego). Według dokumentu Specyfikacji Danych w jego skład będą wchodzić następujące obiekty: gospodarstwo, część gospodarstwa, hodowla zwierząt. Model rozszerzony natomiast będzie zawierał informacje uzupełniające, opisujące podmioty i procesy bezpośrednio związane z podmiotami części głównej. W modelu rozszerzonym zostaną zawarte następujące obiekty: gospodarstwo, część gospodarstwa, hodowla zwierząt, budynek rolniczy, parcela, instalacja, instalacja akwakultury, urządzenie gospodarki wodnej, jednostka produkcyjna. Specyfikacja Danych opisuje każdy z wymienionych obiektów, ale z uwagi na to, że dokument unijny nie został jeszcze zatwierdzony oraz przetłumaczony na język polski podane niżej definicje obiektów mogą być jeszcze nieprecyzyjne lub niejasne. Definicje obiektów Gospodarstwo w Specyfikacji Danych jest charakteryzowane jako cały obszar i związana z nim infrastruktura pod kontrolą osoby wykonującej czynności rolnicze i zadania akwakultury. Może składać się z jednej lub więcej części. Część gospodarstwa są to wszystkie grunty o tej samej lub różnej lokalizacji pod kontrolą zarządzającej organizacji, obejmującą działania, produkty i usługi. Zawiera całą infrastrukturę, sprzęt i materiały. Każda część stanowi jednostkę zarządzania w ramach Gospodarstwa. 161

16 Artykuły naukowe i inżynierskie Hodowla zwierząt stanowi rozszerzenie pojęcia części gospodarstwa w celu opisania obecności zwierząt w tej części gospodarstwa rolnego. Budynek rolniczy to budynek wykorzystywany do prowadzenia działalności rolniczej lub akwakultury. Kolejne pojęcie to Plot czyli Parcela, Działka. Tłumacząc definicję tego obiektu, zawartą w Specyfikacji danych jest to niezależna część powierzchni ziemi lub wody (wyraźnie ograniczona np. przez ogrodzenia, ściany itp.) włączona (albo dopasowana) do granic Części gospodarstwa. Stanowi ona wsparcie dla specjalnego wykorzystania, bezpośrednio związanego z działalnością rolniczą i akwakultury, wykonywaną na terenie Gospodarstwa. Podobną definicję pojęcia parcela znajdziemy w Encyklopedii PWN. Według tego źródła jest to mały kawałek gruntu (działka), która powstaje z podziału większego obszaru; rozgraniczona w terenie, użytkowana np. rolniczo lub przeznaczona pod zabudowę. Warto zauważyć, że w Polsce większość gospodarstw jest rozproszonych. Nasuwa się więc pytanie jak w takiej sytuacji będzie wyznaczane odwzorowanie przestrzenne gospodarstwa? Autor specyfikacji podaje, że w przypadku pojedynczych gospodarstw geometrią będzie centroid (punkt) danego gospodarstwa. Natomiast jeżeli gospodarstwo ma rozproszone grunty, to należy wyznaczyć centroid z tej części gospodarstwa, które stanowi miejsce reprezentatywne ( representative site ). Należy jednak zadać pytanie jakie są atrybuty miejsca reprezentatywnego? Czy jest to miejsce, gdzie właściciel mieszka, bo działalność gospodarcza może być rozproszona. Kolejnym obiektem jest Instalacja, zdefiniowana jako stacjonarna jednostka techniczna obiektu, w której prowadzona jest działalność rolnicza i akwakultury jednego lub więcej typów, a także czynności bezpośrednio technicznie powiązane z działalnością wykonywaną w tym miejscu. Następnym elementem jest Instalacja akwakultury, czyli jednostka techniczna lub wydzielony obszar zarządzany przez właściciela gospodarstwa (akwakultury), w którym prowadzona jest działalność jednego lub więcej typów spośród wymienionych w załączniku I do rozporządzenia (WE) nr 1893/2006. Niniejsze rozporządzenie wprowadza wspólną klasyfikację działalności gospodarczej we Wspólnocie Europejskiej, zwaną NACE Rev. 2. Klasyfikacja umożliwi późniejsze porównywanie prowadzonych statystyk. Urządzenie gospodarki wodnej to źródło wody (the source of water) przydatnej do wszystkich rodzajów działalności prowadzonej na miejscu. Ostatnim wymienionym elementem należącym do Modelu rozszerzonego jest Jednostka produkcyjna. Jej definicja mówi o przedstawieniu wspólnego poziomu abstrakcji dla infrastruktur produkcyjnych: gospodarstwo, miejsce, budynek, instalacje oraz część instalacji. Odnosi się do jednostki produkcyjnej, wytwarzającej produkty rolne lub akwakultury, o określonym nakładzie i produkcji. Zgodnie z opisem wydajność może być wyrażona w parametrach dla produktu, odpadów oraz emisji substancji do powietrza, wody i gleby. W Polsce, aby opracować temat 9 z załącznika 3 do Dyrektywy INSPIRE Obiekty rolnicze i akwakultury należy posłużyć się różnymi, tworzonymi od lat, bazami danych. Jedną z nich jest omówiona już ewidencja wód, urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów. Projekt Specyfikacji zakłada bardzo dużą szczegółowość pozyskiwanych danych. Dla obiektu Plot (parcela, działka) należy opisać sposób jej nawadniania. Opracowany Projekt Specyfikacji daje możliwość określenia tego sposobu z listy kodowej IrrigationMethodeValue. Do wyboru jest nawadnianie powierzchniowe, deszczowanie, nawadnianie kroplowe lub inne. Należy zauważyć, że odwadnianie zostało w ogóle pominięte, a przecież w Polsce również często jest stosowane. Przy określaniu metody melioracji można posłużyć się ewidencją wód, urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów, która jest prowadzona w odniesieniu do obrębów. Kolejnym obiektem opisanym w Specyfikacji Danych jest Instalacja (Installation). Również w tym przypadku autor specyfikacji umożliwia wybór typu Instalacji z listy kodowej InstalationPartValue i wymienia rodzaje Instalacji. Są wśród nich obiekty i urządzenia nawadniające ( Irrigation Facilities ). Nie zostały natomiast wymienione systemy odwadniające, a powinny znaleźć się na liście, ponieważ są instalacją często stosowaną w Polsce. Można byłoby tę sprawę pominąć, ale ponieważ nie wiadomo do jakich celów zbierane informacje posłużą to nie byłoby słuszne. Przypuśćmy dla przykładu, że UE będzie obciążać podatkiem lub częściowo zwalniać z podatku gospodarstwa zużywające wodę do produkcji rolnej. W takim przypadku pominięcie nakładów w gospodarstwie na budowę i utrzymanie urządzeń odwadniających miałoby nieprzewidywalne obecnie następstwa dla producenta właściciela gospodarstwa. Aby opracować obiekt Instalacja należy posłużyć się bazą ewidencji wód, urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów. Ujęto w niej następujące systemy oraz urządzenia służące nawadnianiu i odwadnianiu: pompownie deszczowniane wraz z granicami obszaru oddziaływania, pompownie nawadniające wraz z granicami obszaru nawadniania, pompownie odwadniające wraz z granicami obszaru odwadniania, ujęcia wody podziemnej służące do nawodnień ciśnieniowych z granicami obszaru nawadnianego, sieć drenarska z infrastrukturą techniczną (zbieracze drenarskie i ich wyloty, sączki, studzienki drenarskie), cieki wodne (naturalne), rowy szczegółowe oraz bruzdy nawadniające wraz z obszarami ich oddziaływania. Bardzo ważna jest znajomość granic obszaru, na który oddziałują urządzenia ze względu na obowiązek określenia wielkości powierzchni pod wpływem melioracji dla każdej parceli. Na rysunku przedstawiono przykład obiektu drenarskiego zaczerpnięty z ewidencji udostępnionej przez WZMiUW w Olsztynie w Systemie GIS. Umożliwia on wyznaczenie obszaru oddziaływania melioracji w odniesieniu do poszczególnych działek. Jednak pozostaje pytanie czy wszystkie bazy wzmiuw pokazują parcelę na tle obiektów melioracyjnych, bo ewidencja gruntów i budynków zawiera tylko informacje o działkach. Przy opracowaniu tematu Obiekty rolnicze i akwakultury możemy posłużyć się również Rocznikiem Statystycznym Rolnictwa z 2012 r. Znajdziemy w nim dane na temat 162

17 Artykuły naukowe i inżynierskie Rys. Przykład obiektu drenarskiego z infrastrukturą techniczną i zaznaczonym obszarem odwadnianym ( nawadnianej powierzchni (tys. ha), sposobu nawadniania (podsiąk, deszczowanie, zalew, stokowe) oraz dane dotyczące ilości pobranej wody do nawodnień (tys. m 3 ). Niestety dane te są gromadzone w odniesieniu do województw, a nie gospodarstw dlatego stanowią niewystarczające źródło informacji. Ostatnim obiektem, wyszczególnionym w Specyfikacji Danych, przy opracowaniu którego pomocna będzie baza ewidencji wód, urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów jest Urządzenie gospodarki wodnej (WaterMenagementInstallation). Do Urządzeń gospodarki wodnej opartych na bazie ewidencji zaliczyć można: źródła wody do nawodnień: cieki wodne: naturalne i sztuczne (rowy, kanały), zbiorniki wodne: jeziora, stawy i inne; wodopoje. Specyfikacja Danych wymaga również podania dla danego Urządzenia gospodarki wodnej atrybutu typ źródła wody. Autor Specyfikacji umożliwia, w celu ułatwienia pracy, wybranie typu źródła wody z listy kodowej Water-SourceValue : woda gruntowa w gospodarstwie, woda powierzchniowa w gospodarstwie, woda powierzchniowa poza gospodarstwem, woda dostarczana siecią wodociągową, inne źródła. Powyższa klasyfikacja na tle polskich uwarunkowań budzi wiele wątpliwości. Przede wszystkim źródła poboru wody powierzchniowej (rzeki, jeziora, stawy) znajdują się przeważnie poza granicami gospodarstw rolnych i stanowią własność Skarbu Państwa. Jeżeli natomiast właściciel gruntu posiada na swoim terenie źródło wody, to zgodnie z art. 36 ustawy Prawo wodne przysługuje mu prawo do zwykłego korzystania z wód stanowiących jego własność oraz z wody podziemnej znajdującej się w jego gruncie. Zwykłe korzystanie z wód służy zaspokojeniu potrzeb własnego gospodarstwa domowego. Jeżeli właściciel gospodarstwa ma na swoim terenie wodę powierzchniową, którą pobiera do nawodnień to zgodnie z art. 37 ustawy Prawo wodne przysługuje mu prawo do szczególnego korzystania z wód. W pewnych przypadkach źródła wody mogą stanowić prywatne stawy kopane, a te z kolei nie są objęte ewidencją prowadzoną przez wzmiuw. W Polsce, o ile nam wiadomo nie jest prowadzona ewidencja powierzchniowych źródeł wody, które nie należą do Skarbu Państwa. W tym kontekście może wyniknąć potrzeba rozpoczęcia prac nad zewidencjonowaniem takich wód (czy można w świetle Prawa wodnego zaliczyć je do innych?). Jeżeli chodzi o pobór wody podziemnej, to w Polsce jej zasoby należą do Skarbu Państwa. Za prowadzenie ich ewidencji odpowiedzialny jest Państwowy Instytut Geologiczny. Jednak w gospodarstwach istnieją prywatne ujęcia wód podziemnych, studnie kopane (poza wiedzą urzędów) i studnie wiercone, które są ewidencjonowane tylko przy okazji uzyskania pozwolenia wodnoprawnego. Wtedy szczegółowe informacje na temat ujęcia wody podziemnej, wykorzystywanej do nawodnień w gospodarstwie ma organ, który wydaje pozwolenie. Według ustawy Prawo wodne pozwoleń wodnoprawnych udzielają właściwi ze względu ma miejsce korzystania z wnioskowanego pozwolenia, starostowie, prezydenci miast działających na prawach powiatu, marszałkowie województw, a od dnia 15 listopada 2008 r. dyrektorzy regionalnych zarządów gospodarki wodnej. W obliczu występujących susz oraz droższej wody powstają instalacje, które umożliwiają wykorzystanie do nawodnień także wodę deszczową. Zgodnie z definicją Urządzenia gospodarki wodnej do źródła wody wykorzystywanego w działalności gospodarczej zaliczyć możemy także wody opadowe, jeśli są one gromadzone w tym celu. Coraz więcej gospodarstw decyduje się na tego typu rozwiązania, ponieważ przynoszą wiele korzyści ekonomicznych oraz środowiskowych. W Polsce w żaden sposób źródło to nie jest ewidencjonowane. W myśl art. 273 ust. 1 pkt. 2 ustawy Prawo ochrony środowiska opłatę ponosi się wyłącznie za wprowadzenie ścieków opadowych do systemu kanalizacji deszczowej z wyłączeniem kanalizacji ogólnospławnej, natomiast gromadzenie deszczówki i jej wykorzystanie nie jest obciążone, i słusznie, żadnymi opłatami. Ale w związku z wymaganiami INSPIRE nasuwa się pytanie czy właściciele gospodarstw, którzy korzystają z wody deszczowej powinni w przyszłości informować i kogo o tym, że posiadają takie źródło wody na swojej działce? Czy w ogóle będą chcieli to robić? Czy INSPIRE wymusi prowadzenie takiej ewidencji i przede wszystkim komu i czemu będzie ona służyć? Obiekt Urządzenie gospodarki wodnej wymagać będzie określenia parametru jakim jest ilość pobieranej wody, wyrażona w m 3 /s. Będzie to stanowić w wielu przypadkach wyraźny problem, bo w warunkach krajowych na ogół nie jest ona mierzona, za wyjątkiem użytkowników sieci wodociągowej. Możliwości pomiaru mogą istnieć w stałych sieciach deszczownianych. Na podstawie dotychczasowych analiz można stwierdzić, że wszystkie pozyskiwane dane muszą dotyczyć najmniejszej jednostki jaką jest parcela. To właśnie dla niej należy określić metodę oraz powierzchnię melioracji a także źródło wody. Po wstępnej analizie projektu unijnego dokumentu można stwierdzić, że przed Ministerstwem Rolnictwa będzie stało trudne zadanie dostosowania wymogów zawartych w specyfikacji UE do polskiego prawa, a co za tym idzie do polskiego rolnictwa. 163

18 Artykuły naukowe i inżynierskie Podsumowanie i wnioski Realizacja Dyrektywy INSPIRE w temacie 9 Obiekty rolnicze oraz akwakultury» z 3 załącznika stworzyła potrzebę głębszego przyjrzenia się ewidencji melioracji wodnych w Polsce, jako jednemu z elementów niezbędnych do jej realizacji. Ewidencję przeanalizowano zarówno od strony istniejących przepisów prawnych, jak też inicjatyw podjętych przez wzmiuw, do których zaliczamy powstanie aplikacji do prowadzenia ewidencji w formie elektronicznej. Zwrócono wstępnie uwagę na problemy i niejasności, które pojawiły się podczas próby zastosowania danych z obecnego stanu ewidencji melioracji wodnych do potrzeb wynikających z dyrektywy unijnej. Przeanalizowano specyfikację techniczną dyrektywy i wskazano zakres informacji o melioracjach, niezbędny do jej realizacji. Z przedstawionych w artykule rozważań wynika, że ewidencja obecnie prowadzona według obowiązującego Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [Rozporządzenie ], która miała do spełnienia inne cele jest niewystarczającym źródłem do kompleksowego opracowania tematu Obiekty rolnicze i akwakultury». Istnieje potrzeba stworzenia ogólnokrajowych wytycznych do prowadzenia elektronicznej ewidencji wód i urządzeń melioracji wodnych oraz wyjaśnienia niejasnych kwestii przy wprowadzaniu danych. Realizacja unijnej Dyrektywy INSPIRE jest okazją do nowego spojrzenia na stan melioracji oraz istniejące problemy i potrzeby związane z jej infrastrukturą i administrowaniem, w tym do zorganizowania na szczeblu krajowym współpracy wszystkich wzmiuw-ów czego efektem może być szybsze uporządkowanie, ujednolicenie i wypracowanie wspólnych zasad prowadzenia ewidencji melioracji wodnych. Poprzez informację, iż dane melioracyjne są podstawowym źródłem do realizacji dokumentu unijnego jakim jest Dyrektywa INSPIRE uzyskano potwierdzenie, że prowadzenie i uaktualnianie ewidencji urządzeń melioracji wodnych jest działalnością niezbędną i wymagać będzie dodatkowego wsparcia z budżetu państwa. Należy zwrócić uwagę na to, że dla każdego obiektu melioracyjnego powinna być określona strefa oddziaływania, czyli zasięg obszaru nawadniania lub odwadniania. Umożliwi to obliczenie zmeliorowanego pola powierzchni dla danej działki, której granice są wrysowane na obszarze obiektu melioracyjnego. Nie jest więc wykluczone, że w wielu przypadkach wymagane będzie zweryfikowanie istniejących obszarów, często określonych na podstawie starych projektów oraz wyznaczenie ich na nowo. Będzie to zależeć od celów, którym posłużą zbierane informacje (np. podatki). Z racji tego, że jednym ze sposobów nawadniania jest deszczowanie, powinny zostać uporządkowane sprawy własnościowe z tym związane i opomiarowanie zużycia wody. Powoli bowiem odchodzi się od ewidencjonowania prywatnych deszczowni, natomiast ewidencjonuje się te, które zostały wykonane za publiczne fundusze, ale przestały już działać i nie spełniają swoich zadań. Czy słusznie? Baza ewidencji wód, urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów nie zawiera parametru typu źródła wody, który jest niezbędny przy opracowaniu obiektu Urządzenie gospodarki wodnej. Na podstawie ewidencji wód nie można również określić ilości pobieranej wody, wyrażonej w m 3 /s. W tym przypadku także należy rozważyć możliwość zmiany sposobu prowadzenia ewidencji wód. Wymagałoby to jednak zmiany całego rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi, a także wyposażenia obiektów w odpowiednie urządzenia do pomiaru wody lub opracowania metod obliczeń zużycia wody. Ponadto można stwierdzić, że szeregu atrybutów INSPIRE a, które są wymagane przy opracowaniu obiektów zarówno w Modelu podstawowym jak i rozszerzonym na chwilę obecną nie jesteśmy w stanie określić. Wynika to z kilku przyczyn, a mianowicie nie prowadzi się ewidencji wielu danych lub też ewidencję taką prowadzi się, ale są one niedostępne ze względu na Ustawę o ochronie danych osobowych. Wielu też danych nie jesteśmy w stanie zdobyć ze względów technicznych. Warto zadać sobie pytanie komu oraz czemu tak szczegółowa informacja będzie służyć w przyszłości oraz czy nie zaistnieje ryzyko, że interoperacyjność, czyli możliwość wymiany danych między krajami nie będzie wiązała się ze zmniejszeniem bezpieczeństwa dla ludzi i poszczególnych krajów członkowskich. LITERATURA 1. Centrum UNEP/GRID 2011 praca zbiorowa pod redakcją Andrzejewska M., Mikołajczyk P., Wołoszyńska E.: Zainspiruj się! Geoinformacja w samorządach gminnych, Centrum UNEP/GRID, Warszawa 2. Rossa M., Gogołek W., Łukasiewicz A.: Geostandardy, metadane i dyrektywa INSPIRE, Wyd. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 3. Dyrektywa 2007/2/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 14 marca 2007 r. ustanawiająca infrastrukturę informacji przestrzennej we Wspólnocie Europejskiej (INSPIRE) 4. Projekt Specyfikacji Danych dla danych przestrzennych Obiekty rolnicze i akwakultury z dnia 16 czerwca 2011 roku, ang. D 2.8.III.9 INSPIRE Data Specification on Agricultural and Aquaculture Facilities Draft Guidelines 5. Rocznik Statystyczny Rolnictwa, GUS, Rozporządzenie (WE) nr 1893/2006 parlamentu europejskiego i rady z dnia 20 grudnia 2006 r. w sprawie statystycznej klasyfikacji działalności gospodarczej NACE Rev. 2 i zmieniające rozporządzenie Rady (EWG) nr 3037/90 oraz niektóre rozporządzenia WE w sprawie określonych dziedzin statystycznych 7. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002 r. nr 75 poz. 690) 8. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 30 grudnia 2004 r. w sprawie sposobu prowadzenia ewidencji wód, urządzeń melioracji wodnych oraz zmeliorowanych gruntów [Dz. U. Nr 7 poz. 55] 9. Ustawa z dnia 17 lutego 2005 r. o informatyzacji działalności podmiotów realizujących zadania publiczne [Dz. U nr 64 poz. 565] 10. Ustawa z 4 marca 2010 o infrastrukturze informacji przestrzennej (Dz.. 76 z 2010 r. poz. 489) 11. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (Dz.U nr 62 poz. 627) 12. Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne (Dz.U nr 15 poz.1229)

19 Dr inż. Marek Jarosław Łoś Artykuły naukowe i inżynierskie Ochrona przed powodzią niektóre wątpliwości W ciągu trzech lat, jakie minęły od wielkiej powodzi w maju i czerwcu 2010 roku, opracowano znaczną liczbę ekspertyz i prac studialnych, ukazało się także wiele publikacji omawiających różne zagadnienia dotyczące szeroko rozumianej ochrony przed powodzią. Osiągnięty dorobek jest znaczny, ale pozostał pewien niedosyt, gdyż niektóre istotne zagadnienia nie zostały dostatecznie przeanalizowane i wyjaśnione. W dalszym ciągu pozostały pewne wątpliwości, dotyczące zwłaszcza problematyki hydrologicznej a w pewnej mierze także problematyki hydraulicznej. Pojawiające się wątpliwości przedstawię na przykładzie wybranych odcinków górnej i środkowej Wisły, a zwłaszcza na przykładzie danych z profilów wodowskazowych w Sandomierzu (A= km 2 ) i w Zawichoście (A= km 2 ). Wielkie wody letnie formują się zazwyczaj na Wiśle górnej powyżej Sandomierza, a swoje maksima osiągają w Zawichoście, to jest bezpośrednio poniżej ujścia Sanu. Powyżej Sandomierza powstały w 2010 roku szczególnie rozległe przerwania wałów i zalewy terenów. Uruchomiona została wielka retencja, która jednak nie zapobiegła kolejnym zalewom zawali na Wiśle środkowej. W profilach Sandomierz i Zawichost dysponujemy bogatymi danymi hydrologicznymi i opracowaniami analitycznymi [np. 1, 4, 6, 7, 8, 10], co daje sposobność do przeprowadzenia głębszej analizy. Swoje rozważania ograniczam do tzw. wody stuletniej (Q 1% ), jako wody miarodajnej dla wałów klasy II dominujących w dolinie Wisły. Pierwsze kompleksowe dane o wielkich wodach w Polsce przedstawił IMGW w roku 1976 [10], podając przewidywane wielkości wody stuletniej (obliczone dla wielolecia ), a także szacunek błędów jakie mogły być wówczas popełnione przy ustalaniu tej wody. Dla wspomnianych dwu wodowskazów błędy te szacowano na około 20%. Powstaje wątpliwość: czy w obliczeniach hydraulicznych rozstawu wałów i położenia ich korony należy uwzględniać natężenie przepływu wody z poprawką odpowiadającą szacowanemu błędowi, czy raczej poprawkę pomijać. Poniżej zestawiono przepływy wody stuletniej według kolejnych ustaleń [Q 1%, m 3 /s]: Wodowskaz Sandomierz Zawichost Dane z 1976 r. [10] bez poprawki Dane z 1976 [10] z poprawką Dane z 1999 [4] Dane z 2011 [6] Przestawione dane wskazują, że w miarę przedłużania okresu obserwacji sukcesywnie wzrasta prognozowana wielkość przepływu wody stuletniej. Jest to poniekąd oczywiste, gdyż po roku 1967, który zamykał pierwszy okres obliczeniowy, wystąpiły na Wiśle kolejne wielkie wody, np. w latach 1970, 1997, 2001 i ostatnio w 2010 roku. Możemy również stwierdzić, że pomimo sukcesywnych wzrostów prognozowana ostatnio woda stuletnia nie przekracza pierwotnej granicy uwzględniającej wspomnianą poprawkę. Wspomniane wzrosty przepływów wynoszą około 7-14%. W projektowaniu budowli wodnych (hydrotechnicznych i melioracyjnych) z reguły zachowuje się pewną ostrożność w stosunku do danych wyjściowych (w tym danych hydrologicznych) i zachowuje się dodatkowy zapas bezpieczeństwa. W przypadku wałów przeciwpowodziowych jest on określany jako bezpieczne wzniesienie korony nad zwierciadłem wody miarodajnej. Dla budowli klasy II wzniesienie to wynosi 1,0 m. Wspomniany zapas bezpieczeństwa pozwala na bezkolizyjne przeprowadzenie wód nieco większych od pierwotnie zakładanych. Jak dotąd wspomniany wzrost prognozowanych przepływów wody stuletniej (Q 1% ) nie oznacza bezpośredniego, znaczącego zagrożenia dla bezpieczeństwa zawali. Odmiennie przedstawia się stwierdzany poważny wzrost stanów wody stuletniej (H 1% ), czy szerzej biorąc istotne wątpliwości dotyczące prawidłowego określania zależności pomiędzy stanami a przepływami wód wielkich. Inaczej mówiąc chodzi tu o wątpliwości dotyczące poprawności krzywych natężenia przepływu (krzywych konsumpcyjnych). Zagadnienie to sygnalizowane jest od dziesięciu lat (niepublikowane dane IMGW z 2003 roku [w 1]) i sprowadza się do stwierdzenia istotnych różnic pomiędzy historycznymi a aktualnymi krzywymi natężenia przepływu. Ostatnio poświęcona temu została obszerna publikacja zespołu B. Ozgi-Michalskiego [8]. W wymiarze liczbowym omawiane zagadnienie sprowadza się do określenia różnicy stanów wody stuletniej występujących pomiędzy danymi historycznymi a danymi aktualnymi, to jest (H 1%akt. H 1%hist. ). Na omawianym odcinku Wisły różnice te wynoszą (cm): Wodowskaz dane z 2003 [1] dane z 2013 [8] Szczucin 54? Sandomierz Zawichost Puławy Warszawa Rozbieżności pomiędzy ustaleniami z lat 2003 i 2013 są znaczące, jednak możemy stwierdzić, że w przypadku trzech wodowskazów omawiane różnice stanów wody znacznie przekraczają wspomniany uprzednio zapas bezpieczeństwa wzniesienia korony wałów, wynoszący 100 cm. Oznacza to w ostatecznym efekcie, że korony obecnie istniejących wałów (zaprojektowanych na podstawie danych historycznych) przy wystąpieniu przepływów zbliżonych do aktualnie prognozowanej wody stuletniej znajdą się kilkadziesiąt centymetrów poniżej zwierciadła wody. To oczywiście oznacza katastrofę na wielką skalę. Z przedstawionych danych przynajmniej pozornie wynika, że opisywane zagrożenie nie dotyczy rejonu Warszawy. Niestety nasuwają się tu pewne wątpliwości. Szczegółowe analizy przeprowadzone dla doliny Wisły powyżej ujścia Narwi [9] wykazują, że spiętrzenie zwierciadła wody stuletniej przez gaj wierzbowy wynosi 125 cm i tej wielkości obniżenie zwierciadła moglibyśmy osiągnąć przez usunięcie takiego gaju. Nie jesteśmy obecnie w stanie rozstrzygnąć skąd biorą się tak znaczne (53, 27 czy 125 cm?) rozbieżności. W każdym razie nasza niepewność wzrasta. Zagadnienie wzrostu zagrożenia powodziowego na skutek degradacji międzywala (utrudnień w przepływie wód wielkich) jest bardzo istotne. Zaniechanie przeciwdziałania degradacji 165

20 Artykuły naukowe i inżynierskie oznacza bardzo poważny potencjalny wzrost zakresu niezbędnych inwestycji remontowo-modernizacyjnych. Po powodzi 2001 roku (ponownie!) zdano sobie sprawę ze złego stanu wałów, a zwłaszcza z ich niedostatecznej wysokości. Powstał problem czy ich modernizacja ma oznaczać odbudowę odpowiadającą historycznym założeniom hydrologicznym (wariant A), czy też konieczna jest generalna rekonstrukcja z dostosowaniem do aktualnych danych hydrologicznych (wariant B). O skali potrzeb może świadczyć zakres robót ustalony dla odcinka Wisły położonego w województwach: podkarpackim, świętokrzyskim, lubelskim i mazowieckim. Granice tego odcinka odpowiadają kilometrom 209,9 i 626,2 [1]: Wariant A Wariant B Różnica Średnie podwyższenie korony m 0,50 1,41 0,91 Długość wałów do przebudowy km 434,7 794,3 359,6 Różnica między wariantami jest bardzo istotna, w związku z czym przedstawiono koncepcję udrożnienia przepływu wód wielkich w międzywalu [1], czyli odtworzenie warunków zbliżonych do występujących tam historycznie. Inaczej mówiąc chodzi o zahamowanie i cofnięcie procesów degradacji międzywala i przywrócenia mu pierwotnej fundamentalnej roli w odprowadzeniu wielkich wód. Degradacja międzywala spowodowana jest głównie przez niekontrolowaną ekspansję roślinności wysokiej, to jest drzew i krzewów. Ekspansja ta trwa na Wiśle kilkadziesiąt lat, a szczególnie nasiliła się w ostatnich dwu czy trzech dekadach. Dochodzimy w tym momencie do problematyki hydraulicznej, a zwłaszcza znaczącego zmniejszenia prędkości przepływu wielkiej wody, spowodowanego przez zwiększenie szorstkości koryta czyli wzrost oporów ruchu. W pewnym przybliżeniu możemy to zagadnienie sprowadzić do znaczącego wzrostu współczynnika szorstkości Manninga oznaczanego jako n. Prędkość przepływu wody jest w danych warunkach odwrotnie proporcjonalna do wielkości n. We wspomnianym opracowaniu dotyczącym doliny Wisły powyżej ujścia Narwi [10] przyjęto, że przy pokryciu terenu niską trawą n=0,030, a w gęstym gaju wierzbowym n=0,155. Oznacza to, że wspomniany gaj pięciokrotnie zmniejsza prędkość wody. Oczywiście to tylko jeden przykład. Odnośnie do stosowania współczynnika Manninga zgłaszane są pewne zastrzeżenia teoretyczne, ale jak dotychczas nie przyjęto innej, wyraźnie lepszej metody obliczeń hydraulicznych w inżynierii wodnej. Moim zdaniem nie w teorii leży przyczyna naszych wątpliwości. Problemem jest prawidłowy dobór wielkości n, gdyż właśnie ten parametr jest wysoce elastyczny, podlegający licznym modyfikacjom. W praktyce posługujemy się zazwyczaj bardzo obszerną tabelą zestawioną przez Ven Te Chowa Międzywale Bugu po stronie Republiki Białoruskiej Dolina Wisły podczas powodzi w 2010 roku [2], która podaje minimalne, średnie i maksymalne wartości współczynnika n dla ściśle określonego pokrycia powierzchni terenu. Przykładowo przytoczmy fragment tej tabeli dotyczący powierzchni pokrytych drzewami: n-min n-śr. n-max poziom wody poniżej gałęzi drzew 0,080 0,100 0,120 poziom wody zatapia gałęzie drzew 0,100 0,120 0,160 Zestawienie jest jednoznaczne, ale u inżyniera prowadzącego obliczenia hydrauliczne zapewne pojawi się wątpliwość: przyjąć wartość maksymalną czy minimalną? Zapewne dla świętego spokoju przyjmie wartość średnią. Ale ten spokój okaże się wątpliwy, gdy uświadomi sobie w jakiej mierze opory ruchu wody (a więc i współczynnik n) są uzależnione od różnych z pozoru drugorzędnych czynników, chociażby tego czy woda zatapia gałęzie. W ostatnich latach przeprowadzono szereg badań hydraulicznych dotyczących przepływu wody przez powierzchnie pokryte drzewami czy krzewami [3, 5]. Przeanalizowano szereg wariantów dotyczących wielkości, rodzaju czy rozstawy drzew oraz krzaków na terenie zalewowym i wnikliwie sprecyzowano zasady obliczeń hydraulicznych. Przedstawione wyniki są bardzo interesujące i obszerne. Nie sposób ich omawiać w tym artykule. Zwrócimy uwagę na dwa czynniki uboczne zasygnalizowane we wspomnianych publikacjach, a dotyczące dynamiki występujących zjawisk. Po pierwsze: reakcja roślin na przepływ wody [5]. Wydzielono trzy kategorie zachowania: sztywne (brak odkształcenia), sprężyste (odkształcenia sprężyste) oraz gładkie (odkształcenia trwałe). Wielu inżynierów zapewne pamięta z własnych obserwacji zróżnicowane reakcje roślin na przepływ wody, ale z pewnością będzie mieć znaczne wątpliwości jak te obserwacje wykorzystać w obliczeniach hydraulicznych. Po drugie: wpływ materii unoszonej przez wodę na opory ruchu. W pracy [3] przeanalizowano przypadek hamowania przepływu wody przez żywopłoty przecinające dolinę zalewową oraz zatykanie tych żywopłotów spłukiwanym z łąk sianem. Przypadek jest niewątpliwie zabawny, ale w jakiejś mierze nie odosobniony. W 2010 roku, po przejściu wielkiej wody, obserwowano pojedyncze drzewa czy ich kępy owinięte wielkimi płatami folii. Trudno powiedzieć czy pochodziły one z dzikich wysypisk odpadów czy z zalanych gospodarstw ogrodniczych. W każdym razie trzeba pamiętać, że drzewa i krzewy stanowią swego rodzaju sito przechwytujące materię unoszoną przez wodę. Może to dotyczyć rumowiska mineralnego (np. odsypisk piasku), rumowiska organicznego (siano, liście, gałęzie itp.) oraz wszelkiego rodzaju odpadów (w tym folia). W miarę stopniowego zatykania takie sito zwiększa opory ruchu Woda w międzywalu powódź w 2010 roku 166