Ocena aktualnych warunków i dynamiki zasilania oraz odpływu podpowierzchniowego wraz z analizą batymetrii zbiornika Jeziorko Czerniakowskie

Transkrypt

1 Ocena aktualnych warunków i dynamiki zasilania oraz odpływu podpowierzchniowego wraz z analizą batymetrii zbiornika Jeziorko Czerniakowskie Zleceniodawca : Miasto Stołeczne Warszawa - Dzielnica Mokotow dr inŝ. Dariusz Górski (kierownik opracowania) Warszawa, grudzień 2013

2 Ocena aktualnych warunków i dynamiki zasilania oraz odpływu podpowierzchniowego wraz z analizą batymetrii zbiornika Jeziorko Czerniakowskie Zespół badawczy: dr inŝ. Dariusz Górski kierownik opracowania dr inŝ. Michał Wasilewicz dr Michał Habel mgr inŝ. Jacek Gładecki Spis treści: 1. Podstawa i zakres opracowania Wyniki rejestracji poziomu zwierciadła wody i opadów atmosferycznych na stanowisku pomiarowym SGGW na Jeziorku Czerniakowskim dla lat hydrologicznych Wyniki rejestracji poziomu wód podpowierzchniowych w otoczeniu Jeziorka Czerniakowskiego w roku hydrologicznym Bilans wodny Jeziorka Czerniakowskiego dla lat hydrologicznych Analiza batymetrii Jeziorka Czerniakowskiego Podsumowanie i wnioski Literatura

3 1. Podstawa i zakres opracowania Opracowanie niniejsze pt. Ocena aktualnych warunków i dynamiki zasilania oraz odpływu podpowierzchniowego wraz z analizą batymetrii zbiornika Jeziorko Czerniakowskie zostało wykonane na podstawie umowy MOK- 4OŚ/B/III/3/3/91/2013/Gz, zawartej dnia 27 listopada 2013 roku w Warszawie pomiędzy Miastem Stołecznym Warszawa Dzielnicą Mokotów jako Zamawiającym a Szkołą Główną Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie (Wydział Budownictwa i InŜynierii Środowiska, Katedra InŜynierii Wodnej) jako Wykonawcą, zgodnie z ofertą z dnia 29 października 2013 stanowiącą integralny składnik wspomnianej umowy. Zgodnie z ofertą, zadanie obejmuje prace związane z opracowaniem i udostępnieniem wyników rejestracji poziomu wody i opadów atmosferycznych dla Jeziorka Czerniakowskiego w odniesieniu do wód podpowierzchniowych w otoczeniu Jeziorka wraz z analizą batymetrii zbiornika, a w szczególności: 1. Przetworzenie i analiza rejestracji elektronicznych zapisów pomiaru deszczy i poziomu zwierciadła wody w Jeziorku oraz wód podpowierzchniowych w otoczeniu Jeziorka z okresu 01.XI X Analiza batymetrii Jeziorka Czerniakowskiego 3. Analiza parametrów bilansu wodnego na podstawie pomiarów zarejestrowanych dla Jeziorka Czerniakowskiego oraz danych ze stacji meteorologicznej SGGW na Ursynowie za okres od 01.XI.2010 do 31.X.2013 (lata hydrologiczne ). Celem opracowania jest rozpoznanie i ocena warunków zasilania Jeziorka Czerniakowskiego oraz aktualnego układu dna zbiornika na podstawie zgromadzonych danych pomiarowych. 3

4 2. Wyniki rejestracji poziomu zwierciadła wody i opadów atmosferycznych na stanowisku pomiarowym SGGW na Jeziorku Czerniakowskim dla lat hydrologicznych Elektroniczna rejestracja opadów atmosferycznych i poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim jest prowadzona przez zespół Katedry InŜynierii Wodnej Wydziału InŜynierii i Kształtowania Środowiska SGGW od czerwca 2008 r. Pomiary realizowane są za pomocą elektronicznego deszczomierza przelewowego z rejestratorem danych oraz ciśnieniowego czujnika stanu wody i łaty wodowskazowej. Deszczomierz przelewowy rejestruje opady w przedziałach 0,1 mm warstwy deszczu zarejestrowane dane są przeliczane na sumy opadu w okresach 10-minutowych. PołoŜenie zwierciadła wody jest rejestrowane z krokiem czasowym 10 minut, w nawiązaniu do podziałki łaty wodowskazowej. Odczyty z łaty wodowskazowej wykonywane przez obserwatora stanowią podstawę kontroli poprawności rejestracji. Szczegółowy opis metodyki rejestracji i analizy danych pomiarowych przedstawiono we wcześniejszych opracowaniach (Górski i in. 2008, 2009, 2010). Niniejsze opracowanie stanowi kontynuację wcześniejszych badań i zawiera analizę danych zarejestrowanych w roku hydrologicznym 2013, jak równieŝ poprzedzających lat hydrologicznych: 2011 i 2012 (Górski i in. 2012). Wyniki rejestracji opadów atmosferycznych oraz poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim dla kolejnych miesięcy lat hydrologicznych przedstawiono na wykresach Rys Rzędne zwierciadła wody określono w układzie Kronsztad 86 na podstawie rzędnej zera wodowskazu 80,054 m n.p.m. (Górski i in. 2009). W analizowanym okresie odnotowano dwie awarie rejestratora stanu wody, uniemoŝliwiające odczyt zarejestrowanych danych w przedziałach : 19.IV.2011 godz. 03:00 do 16.VI.2011 godz. 10:40 12.XI.2012 godz.14:20 do 21.XI.2012 godz. 17:10 Dane z rejestrator deszczy wykazały błędy zapisu w maju 2013 dla tego miesiąca przyjęto do dalszych analiz dane z rejestracji deszczy na stacji meteorologicznej SGGW na Ursynowie, w przedziałach godzinowych. Zestawienie miesięcznych charakterystyk zmienności poziomów zwierciadła wody oraz miesięcznych sum opadu zamieszczono w Tabeli 1. W okresie lat hydrologicznych zarejestrowano obniŝenie zwierciadła wody o 252 mm, przy łącznej sumie opadu 1789 mm. Przy porównywalnych wartościach sumy opadu w latach 2011 i 2013 (odpowiednio 686mm i 654mm) 4

5 zarejestrowano ubytek wody z Jeziorka w 2011r (105 mm) i przyrost poziomu wody o 373 mm w roku W roku 2012 zwierciadło zbiornika obniŝyło się o 520 mm, przy sumie opadów równej 449 mm. W obserwowanym 36-cio miesięcznym okresie, przyrosty poziomu zwierciadła wody zarejestrowano w 10 miesiącach: XI mm I mm VII mm IV mm X mm I mm II mm III mm V mm VI mm W okresie 6 miesięcy, od I.2013 do VI.2013 przyrost poziomu wody w zbiorniku osiągnął w sumie 694 mm przy sumie opadu w tym samym okresie równej 387 mm. Amplituda wahań poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim w obserwowanym okresie wyniosła 882 mm najwyŝszy zarejestrowany poziom wody, równy m n.p.m. wystąpił 8.VIII.2011 r., a najniŝszy 81,007 m n.p.m. zarejestrowano 15.XII.2012 r. Wykresy rocznych przebiegów poziomu zwierciadła wody przedstawiono na Rys W roku 2011 poziom wody w Jeziorku wykazywał trend opadający, średnio ok. -0,3 mm/dobę. Od połowy stycznia do końca czerwca intensywność obniŝania się zwierciadła wody wzrastała, a deszczowe lipiec i sierpień spowodował podniesienie poziomu zwierciadła wody o blisko 300 mm. Od połowy sierpnia zarejestrowano ponownie systematyczny ubytek poziomu wody aŝ do początku grudnia Cały rok 2012 charakteryzował się stopniowym spadkiem poziomu wody, przy czym od połowy maja 2012, trend obniŝania poziomu wody wzrósł 6-krotnie, z -0,5 mm/dobę do -3 mm/dobę. W roku 2013 występują trzy okresy o wyraźnie róŝnym charakterze zasilania i odpływu, przy niemal równomiernym jednocześnie zasilaniu przez opady atmosferyczne. Po dwumiesięcznym trendzie opadającym na początku roku hydrologicznego, w miesiącach zimowych od połowy stycznia do połowy marca zarejestrowano intensywny przyrost poziomu zwierciadła wody, o średnim nasileniu 9,6 mm/dobę. Od połowy marca zwierciadło wody znów podlega trendowi opadającemu ok. 1 mm/dobę. 5

6 Rys. 1 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w listopadzie i grudniu

7 Rys. 2 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w styczniu i lutym

8 Rys. 3 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w marcu i kwietniu

9 Rys. 4 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w maju i czerwcu

10 Rys. 5 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w lipcu i sierpniu

11 Rys. 6 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w wrześniu i październiku

12 Rys. 7 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w listopadzie i grudniu

13 Rys. 8 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w styczniu i lutym

14 Rys. 9 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w marcu i kwietniu

15 Rys. 10 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w maju i czerwcu

16 Rys. 11 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w lipcu i sierpniu

17 Rys. 12 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji we wrześniu i październiku

18 Rys. 13 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w listopadzie i grudniu

19 Rys. 14 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w styczniu i lutym

20 Rys. 15 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w marcu i kwietniu

21 Rys. 16 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w maju i czerwcu

22 Rys. 17 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji w lipcu i sierpniu

23 Rys. 18 Przebieg zmian poziomu zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz krzywa sumowa opadu na podstawie wyników rejestracji we wrześniu i październiku

24 Tabela 1 Zestawienie charakterystyk zmienności poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz sumy opadów atmosferycznych w okresach miesięcznych dla lat hydrologicznych Rok hydrologiczny 2011 Rok hydrologiczny 2012 Rok hydrologiczny 2013 Okres Suma opadu P Przyrost poziomu zw.w. H Obserwowane ekstrema poziomu zw. w. H min H max Amplituda wahań zw. w. H max-h min Średni poziom zw. w. H śr (mm) (mm) (m n.p.m.) (mm) (m n.p.m.) listopad , ,714 81, ,799 grudzień ,6-8 81,792 81, ,805 styczeń , ,794 81, ,838 luty , ,796 81, ,835 marzec , ,763 81, ,786 kwiecień ,4-81,745 1) 81,781 1) 36 1) 81,763 1) maj , czerwiec , ) 81,590 3) 81,644 3) 54 3) 81,620 3) lipiec , ,590 81, ,761 sierpień , ,788 81, ,842 wrzesień , ,681 81, ,731 październik , ,612 81, ,645 listopad , ,555 81, ,586 grudzień ,7-4 81,544 81, ,566 styczeń ,2-4 81,515 81, ,543 luty , ,476 81, ,507 marzec , ,476 81, ,510 kwiecień , ,472 81, ,503 maj , ,431 81, ,494 czerwiec , ,371 81, ,422 lipiec , ,246 81, ,320 sierpień , ,138 81, ,197 wrzesień , ,043 81, ,094 październik , ,015 81, ,067 listopad , ,025 81, ,076 grudzień ,4-3 81,007 81, ,025 styczeń , ,029 81, ,148 luty , ,254 81, ,409 marzec , ,590 81, ,661 kwiecień , ,628 81, ,678 maj ,2 4) 35 81,597 81, ,654 czerwiec , ,695 81, ,729 lipiec , ,552 81, ,640 sierpień , ,493 81, ,550 wrzesień , ,499 81, ,528 październik , ,462 81, , , ,590 81, , , ,015 81, , , ,007 81, , , ,007 81, ,537 1) z powodu awarii rejestratora wartość obejmuje zmiany zw.w. z okresu od 1.IV do 19.IV.2011 godz. 03:00 2) z powodu awarii rejestratora wartość obejmuje zmiany zw.w. z okresu od 1.IV do 30.VI ) z powodu awarii rejestratora wartość obejmuje zmiany zw.w. z okresu od 16.VI.2011 godz. 10:50 do 30.VI ) z powodu awarii rejestratora deszczu, przyjęto wartość opadu ze stacji meteo SGGW na Ursynowie 24

25 Rys. 19 Zmiany poziomu zwierciadła wody Jeziorka Czerniakowskiego oraz krzywa sumowa opadów atmosferycznych na podstawie wyników rejestracji w roku hydrologicznym 2011 (przerwa w zapisie poziomu zw.w. w okresie od 19.IV.2011, godz. 03:00 do 16.VI.2011, godz. 10:40 z powodu awarii urządzenia)

26 Rys. 20 Zmiany poziomu zwierciadła wody Jeziorka Czerniakowskiego oraz krzywa sumowa opadów atmosferycznych na podstawie wyników rejestracji w roku hydrologicznym 2012

27 Rys. 21 Zmiany poziomu zwierciadła wody Jeziorka Czerniakowskiego oraz krzywa sumowa opadów atmosferycznych na podstawie wyników rejestracji w roku hydrologicznym 2013 (przerwa w zapisie poziomu zw. wody od 12.XI.2012, godz.14:20 do 21.XI.2012, godz. 17:10 z powodu awarii urządzenia)

28 3. Wyniki rejestracji poziomu wód podpowierzchniowych w otoczeniu Jeziorka Czerniakowskiego w roku hydrologicznym 2013 Do obserwacji poziomu wód podpowierzchniowych wykorzystano istniejące piezometry sieci monitoringu wód gruntowych EC Siekierki. Zainstalowano elektroniczne rejestratory ciśnieniowe w dwóch wybranych piezometrach, oznaczonych C6 (φ 52 11,81 N, λ 21 04,29 E) i C14 (φ 52 11,14 N; λ 21 04,36 E) - poniewaŝ okazało się, Ŝe zamknięcie rury osłonowej w piezometrze C14 było zniszczone i wymagało naprawy przed zainstalowaniem urządzenia, rejestrację poziomu wody w C14 uruchomiono od 6.XI.2013 r. W marcu 2013 r. uruchomiono rejestrację poziomu wody w dwóch kolejnych piezometrach C5 (φ 52 11,74 N; λ 21 03,64 E) i C11 (φ 52 11,33 N; λ 21 04,45 E). Z powodu awarii urządzenia w piezometrze C6, dane rejestracji poziomu wód gruntowych w tym piezometrze obejmują okres do 5.IX.2013 r. Rozmieszczenie piezometrów przedstawiono na Rys. 22 Rys. 22 Schemat rozmieszczenia punktów rejestracji poziomu wód gruntowych w otoczeniu Jeziorka Czerniakowskiego, w piezometrach oznaczonych C5, C6, C11 i C14 28

29 Na Rys. 23 przedstawiono przebieg poziomu wody w piezometrach i w Jeziorku Czerniakowskim, a w Tabeli 2 zestawiono miesięczne charakterystyki zmian poziomu zwierciadła wód gruntowych w otoczeniu zbiornika. Poziom wody w piezometrach wyraŝono w m n.p.m. w układzie wysokościowym Kronsztad 82. Analiza przebiegu zmian zwierciadła wody wskazuje na silną zaleŝność poziomu wody od opadów atmosferycznych zarówno w Jeziorku Czerniakowskim, jak i w kontrolowanych piezometrach. Poza okresem zimowym, od grudnia 2012 do kwietnia 2013 dynamika poziomu wody jest wyraźnie skorelowana z występowaniem opadów atmosferycznych. We wszystkich piezometrach, przyrosty poziomu wody wywołane deszczami przewyŝszają zwykle wartości rejestrowane w tym samym czasie w zbiorniku. W okresie zimowym, gdy zasilanie ma charakter roztopowy, wyraźne stają się róŝnice przebiegu zwierciadła wody pomiędzy piezometrem C14, zlokalizowanym na południe od Jeziorka a pozostałymi piezometrami i samym zbiornikiem. W całym obserwowanym okresie, zwierciadło wody w piezometrze C14 znajduje się powyŝej poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim, a wszystkich pozostałych piezometrów poniŝej poziomu Jeziorka. RóŜnica pomiędzy średnim poziomem wody w C14 oraz średnim poziomem w Jeziorku dla okresu objętego rejestracją danych wynosi 0,154 m, podczas gdy analogiczna wartość dla C5 wyniosła -0,380 m, C6 = -0,268 m i C11 = -0,416 m. Największe wahania poziomu wód gruntowych zarejestrowano w piezometrze C6, zlokalizowanym na prawym brzegu północnej części zbiornika. Amplituda zmian poziomu wody w kaŝdym z piezometrów przewyŝszała amplitudę zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim w tym samym okresie i wyniosła odpowiednio: 0,383 m w C5; 0,855 m w C6; 0,489 m w C11 oraz 0,804 m w C14. Dla tych samych okresów (po uwzględnieniu róŝnego terminu uruchomienia rejestracji w piezometrach oraz okresów awarii urządzeń), amplituda wahań wody w Jeziorku wyniosła odpowiednio: 0,310 m; 0,765 m; 0,310 m i 0,765 m. 29

30 Rys. 23 Przebieg zmian poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim (ZWW) i w piezometrach C5, C6, C11, C14 oraz krzywa sumowa opadów atmosferycznych w roku hydrologicznym 2013

31 Tabela 2 Zestawienie charakterystyk zmienności poziomu wód gruntowych w otoczeniu Jeziorka Czerniakowskiego w roku hydrologicznym 2013 Miesiące Przyrost poziomu zw.w. H Piezometr C5 Piezometr C6 Piezometr C11 Piezometr C14 Amplituda Średni Obserwowane Amplituda Średni Przyrost Obserwowane Amplituda Średni Przyrost Obserwowane wahań poziom ekstrema wahań poziom poziomu ekstrema wahań poziom poziomu ekstrema poziomu zw. w. zw. w. poziomu zw. w. zw. w. zw. w. zw.w. poziomu zw. w. zw. w. zw. w. zw.w. zw. w. Obserwowane ekstrema poziomu zw. w. Przyrost poziomu zw.w. H Hmin Hmax Hmax -Hmin Hśr Hmin Hmax Hmax -Hmin Hśr Hmin Hmax Hmax -Hmin Hśr Hmin Hmax (mm) (m n.p.m.) (mm) (m n.p.m.) (mm) (m n.p.m.) (mm) (m n.p.m.) H (mm) (m n.p.m.) (mm) (m n.p.m.) H Amplituda wahań zw. w. Hmax -Hmin (mm) (m n.p.m.) (mm) XI ,754 80, , ) 81,270 1) 81,365 1) 95 1) 81,299 1) XII 28 80,720 80, , ,249 81, ,299 I ,811 81, , ,328 81, ,397 II ,131 81, , ,596 81, ,659 III 15 2) 81,355 2) 81,387 2) 32 2) 81,373 2) 82 81,324 81, , ) 81,170 2) 81,196 2) 26 2) 81,181 2) ,715 81, ,75 IV 47 81,381 81, , ,398 81, , ,191 81, , ,727 81, ,834 V 59 81,366 81, , ,366 81, , ,273 81, , ,703 81, ,815 VI -6 81,466 81, , ,431 81, , ,417 81, , ,823 82, ,902 VII ,304 81, , ,254 81, , ,284 81, , ,605 81, ,714 VIII ,248 81, , ,189 81, , ,216 81, , ,548 81, ,638 IX ,249 81, , ,170 81, , ,576 81, ,62 X ,213 81, , ,094 81, , ,532 81, , ) 81,213 2) 81,596 2) 383 2) 81,235 2) 410 3) 80,720 3) 81,575 3) 855 3) 81,201 3) ) 81,094 2) 81,583 2) 489 2) 81,199 2) 197 1) 81,249 1) 82,053 1) 804 1) 81,629 1) ZWW Jez ) 81,462 2) 81,772 2) 310 2) 81,615 2) 441 3) 81,007 3) 81,772 3) 765 3) 81,469 3) ) 81,462 2) 81,772 2) 310 2) 81,615 2) 373 1) 81,007 1) 81,772 1) 765 1) 81,475 1) 1) wartość obejmuje wyniki rejestracji od 07.XI ) wartość obejmuje wyniki rejestracji od 08.III ) wartość obejmuje wyniki rejestracji do 31.VIII.2013 Średni poziom zw. w. Hśr (m n.p.m.)

32 4. Bilans wodny Jeziorka Czerniakowskiego dla lat hydrologicznych Bilans wodny Jeziorka Czerniakowskiego w Warszawie dla okresu od 01.XI.2010 do 31.X.2013 opracowano w oparciu o formułę bilansu zaproponowaną przez Mikulskiego z uwzględnieniem rozdziału dopływu i odpływu do zbiornika na powierzchniowy i podziemny (za Bajkiewicz-Grabowska, Mikulski 2007): Pj + Hd + (Hd)gr= Ej + Hw + (Hw)gr + Rj (2) gdzie: Pj - opad atmosferyczny na powierzchnię jeziora, mm; Ej - parowanie z powierzchni jeziora, mm; Hd - dopływ powierzchniowy do jeziora, mm; (Hd)gr - dopływ podziemny do jeziora, mm; Hw - odpływ powierzchniowy z jeziora, mm; (Hw)gr - odpływ podziemny z jeziora, mm; Rj - róŝnica retencji na początku i na końcu bilansowanego okresu, mm; Omówienie wyznaczania poszczególnych elementów bilansu dla Jeziorka Czerniakowskiego zostało przedstawione we wcześniejszych opracowaniach (Górski i in., 2009 i 2010). Wyniki obliczeń bilansu wodnego Jeziorka Czerniakowskiego dla lat zestawiono w Tabeli 3. Parowanie z wolnej powierzchni wody Ej obliczono ze wzoru Iwanowa na podstawie średnich miesięcznych wartości temperatur i względnej wilgotności powietrza określonych dla stacji meteorologicznej SGGW na Ursynowie (Tabela 4). Dopływ do zbiornika określono na podstawie analizy rejestracji poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim oraz opadów atmosferycznych. Zestawienie zarejestrowanych deszczy i wywołanych nimi przyrostów poziomu wody przedstawiono w Tabeli 5. Na Rys. 24 do 26 przedstawiono zaleŝności przyrostu poziomu wody w Jeziorku od opadów atmosferycznych określone dla lat 2011, 2012 i Weryfikacja opadów zarejestrowanych w roku 2011 wykazała błędny zapis urządzenia dla deszczu z 22.XI.2011 o wysokości 44.1 mm, dlatego teŝ to zdarzenie zostało wyłączone z dalszej analizy. Średni przyrost poziomu wody w zbiorniku wywołany 1 mm deszczu wyniósł w roku 2011 : 1,679 mm, w roku 2012 : 1,861 mm, natomiast w roku 2013 : 1,717 mm. Analogicznie, wartość dopływu powierzchniowego do zbiornika w roku 2011 określono jako 0,679 miesięcznej wartości opadu, w roku 2012 : 0,861; natomiast w roku 2013 : 0,717 wysokości opadu. 32

33 Tabela 3 Bilans wodny Jeziorka Czerniakowskiego dla lat hydrologicznych Rok hydrologiczny 2011 Rok hydrologiczny 2012 Rok hydrologiczny 2013 Rok i miesiąc Opad Parowanie Retencja RóŜnica dopływu i odpływu (powierzchniowego i podziemnego) (H d-h w)+(h d-h w) gr (mm) Dopływ powierzchniowy RóŜnica dopływu i odpływu podziemnego (H d-h w) gr (mm) P j (mm) E j (mm) R j= ZWW (mm) H d (mm) listopad 121,3 19, ,7 82,4-84,1 grudzień 47,6 7, ,0 32,3-80,3 styczeń 30,8 8,3 24 1,5 20,9-19,4 luty 10,6 17, ,9 7,2-30,1 marzec 11,6 50, ,5 7,9-9,4 kwiecień maj czerwiec 111,7 1) 325,1 1) ) 41,4 1) 75,8 1) 17,1 1) lipiec 230,8 54, ,4 156,7-68,3 sierpień 104,4 98, ,1 70,9-146,0 wrzesień 13,2 79, ,0-50,0 październik 3,7 42, ,8 2,5-31,3 listopad 1,7 19, ,7 1,5-42,2 grudzień 33,7 21, ,7 29,0-45,7 styczeń 40,2 16, ,3 34,6-61,9 luty 2,8 14, ,4 2,4-3,8 marzec 16,7 49, ,1 14,4-21,5 kwiecień 46,5 73, ,6 40,0 10,6 maj 43,6 113, ,6 37,5-56,1 czerwiec 72,3 108, ,2 62,3-84,5 lipiec 51,8 131, ,6 44,6-92,2 sierpień 44,1 109, ,1 38,0-80,1 wrzesień 26,1 80, ,6 22,5-51,1 październik 69,8 34,3 38 2,5 60,1-57,6 listopad 30,7 22, ,6 22,0-89,6 grudzień 39,4 12, ,9 28,2-58,1 styczeń 51,5 13, ,6 36,9 146,7 luty 30,3 15, ,5 21,7 300,8 marzec 18,5 31, ,3 108,7 kwiecień 74,7 56, ,5 53,6-110,1 maj 114,2 80,0 35 0,8 81,9-81,1 czerwiec 97,8 94, ,6 70,1-44,5 lipiec 14,0 130, ,2 10,0-65,2 sierpień 83,4 119, ,5 59,8-42,3 wrzesień 73,3 49, ,7 52,6-91,3 październik 25,7 44, ,1 18,4-52, ,7 703, ,7 465,6-501, ,3 770, ,2 386,9-586, ,5 670, ,0 468,5-78,5 1.XI X ,5 2143, , ,4 Średnia 596,2 714, ,4 440,3-388,8 1) wartości obliczone łącznie dla miesięcy IV, V i VI.2011 z powodu awarii rejestratora poziomu wody 33

34 Tabela 4 Wartości średnich miesięcznych temperatur i względnej wilgotności powietrza ze stacji meteorologicznej SGGW na Ursynowie oraz obliczone na ich podstawie wartości parowania z powierzchni wody wg Iwanowa dla lat hydrologicznych Rok Rok hydrologiczny 2013 Rok hydrologiczny 2012 Rok hydrologiczny 2011 Miesiąc Średnia miesięczna temperatura powietrza t ( C) Średnia miesięczna wilgotność względna powietrza f (%) Parowanie z powierzchni wody ze wzoru Iwanowa E (mm) listopad 5,8 88,5 19,6 grudzień -5,2 89,3 7,6 styczeń -0,4 92,4 8,3 luty -3,7 78,3 17,7 marzec 3,6 66,0 50,1 kwiecień 11,2 60,7 92,7 maj 14,9 64,0 103,2 czerwiec 19,4 63,6 129,2 lipiec 18,0 83,7 54,2 sierpień 19,0 71,8 98,3 wrzesień 15,6 73,3 79,2 październik 8,7 79,0 42,9 listopad 3,2 86,7 19,0 grudzień 3,0 85,1 21,0 styczeń -0,7 84,1 16,9 luty -6,0 77,8 14,4 marzec 5,1 69,6 49,6 kwiecień 9,5 65,9 73,1 maj 15,6 61,9 113,0 czerwiec 17,4 66,6 108,1 lipiec 20,9 65,4 131,2 sierpień 19,2 69,0 109,0 wrzesień 14,9 71,9 80,5 październik 8,4 82,9 34,3 listopad 5,7 87,0 22,1 grudzień -3,2 85,4 12,5 styczeń -3,3 84,6 13,1 luty -0,5 85,4 15,8 marzec -1,7 67,8 31,5 kwiecień 8,1 71,5 56,2 maj 15,5 72,9 80,0 czerwiec 18,6 72,4 94,4 lipiec 20,3 64,6 130,8 sierpień 19,6 66,5 119,9 wrzesień 12,2 80,1 49,6 październik 10,2 80,0 44,6 Suma , , ,5 1.XI X ,6 Średnia 714,5 34

35 Tabela 5 Wysokości opadu i przyrosty poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim dla deszczy zarejestrowanych w latach Lp. data P (mm) H (mm) H/P (-) Lp. data P (mm) H (mm) H/P (-) ,8 31,0 1, ,5 27,0 1, ,5 19,0 1, ,5 14,0 1, ,5 17,0 1, ,1 32,0 1, ,9 5,0 1, ,2 12,0 1, ,2 9,0 2, ,9 11,0 0, ,0 12,0 1, ,5 36,0 1, ,0 41,0 2, ,5 11,0 1, ,1 8,0 1, ,4 19,0 2, ,3 21,0 1, ,6 25,0 1, ,8 7,0 1, ,2 11,0 2, ,1 17,0 1, ,7 15,0 1, ,1 24,0 1, ,7 18,0 1, ,3 75,0 2, ,0 5,0 1, ,6 15,0 2, ,9 5,0 1, ,2 15,0 1, ,5 9,0 1, ,3 10,0 1, ,4 96,0 2, ,9 49,0 1, ,1 21,0 1, ,7 22,0 1, ,8 34,0 1, ,6 39,0 1, ,4 42,0 1, ,1 31,0 1, ,5 24,0 1, ,9 53,0 1, ,1 16,0 1, ,5 39,0 1, ,5 8,0 1, ,8 9,0 1, ,5 100,0 1, ,2 6,0 1, ,9 37,0 1, ,9 5,0 1, ,2 12,0 1, ,7 23,0 2, ,0 40,0 1, ,4 13,0 2, ,6 30,0 1,923 35

36 Rys. 24 ZaleŜność przyrostu poziomu wody H od wielkości opadu P dla Jeziorka Czerniakowskiego w roku hydrologicznym 2011 Rys. 25 ZaleŜność przyrostu poziomu wody H od wielkości opadu P dla Jeziorka Czerniakowskiego w roku hydrologicznym

37 Rys. 26 ZaleŜność przyrostu poziomu wody H od wielkości opadu P dla Jeziorka Czerniakowskiego w roku hydrologicznym 2013 Jeziorko Czerniakowskie jest zasilane przez opady atmosferyczne i wywołany nimi dopływ powierzchniowy oraz przez dopływ wód podziemnych. Zlewnia dopływu powierzchniowego jest ograniczona poprzez intensywną urbanizację otoczenia zbiornika i wynosi obecnie ok. 2,3 km 2 (Górski i in. 2009). Powierzchnia podziemnej zlewni Jeziorka wynosi ok. 3,6 km 2 (Mróz, 1999). Zbiornik nie posiada odpływu powierzchniowego ubytek wody w zbiorniku jest wynikiem parowania i odpływu podziemnego. Jakkolwiek ocena ilościowa dopływu podziemnego jak i odpływu podziemnego jest kłopotliwa, moŝna ocenić przepływ podziemny przez zbiornik, stanowiący róŝnicę dopływu i odpływu wód podpowierzchniowych. Dodatnia wartość przepływu podziemnego oznacza zasilanie zbiornika (tj. przewagę dopływu nad odpływem) a ujemna wartość przepływu oznacza drenujący charakter wód podpowierzchniowych. Suma opadów zarejestrowanych w roku 2011, 2012 i 2013 wyniosła odpowiednio 685,7 mm; 449,3 mm i 653,5 mm. Sumaryczne zasilanie Jeziorka z opadów atmosferycznych i dopływu powierzchniowego wyniosło odpowiednio 1151,3 mm w roku 2011; 836,2 mm w roku 2012 oraz 1122,0 mm w 2013 r. Przy podobnej wielkości parowania w latach 2011 i 2013, wynoszącej odpowiednio 703,0 mm oraz 670,5 mm, zarejestrowano w tych latach zupełnie róŝne wielkości retencji w roku 37

38 2011 odnotowano ubytek wody w zbiorniku Rj = -105 mm, natomiast w roku 2013 zarejestrowano podniesienie się poziomu wody o Rj = 373 mm. Z analizy Tabeli 3, zawierającej miesięczne wartości parametrów bilansu Jeziorka Czerniakowskiego wynika, Ŝe w okresie 3 lat hydrologicznych , tylko w 5 z 36 miesięcy wystąpiło zasilanie zbiornika przez przepływ podziemny w całym pozostałym okresie przepływ podziemny miał charakter drenujący Jeziorko. Największe zasilenie zbiornika przez dopływ podziemny miało miejsce w styczniu, lutym i marcu 2013 w warunkach pełnej pokrywy śnieŝnej i roztopowym charakterem zasilania powierzchniowego. 5. Analiza batymetrii Jeziorka Czerniakowskiego Pomiar batymetryczny Jeziorka Czerniakowskiego w Warszawie został wykonany w listopadzie 2013, przez zespół Katedry Rewitalizacji Dróg Wodnych, Instytutu Geografii, Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy pod kierownictwem dr Michała Habla. Pomiar został wykonany sondą hydrograficzną jednowiązkową w głębokości roboczej -0,3 do -10,0 m, z dokładnością ±0,06m urządzenia, z określeniem rzędnej dna z dokładnością geodezyjną w nawiązaniu do sieci ASG EUPOS, metodą RTK lub z osnowy pomiarowej załoŝonej w/w metodą +-2 cm. Pomiar wykonywano z pontonu o napędzie motorowym spalinowym, przy stałej prędkości 2 węzłów trasy pomiaru (odchylenie kursu jednostki pływającej od mm). Pomiar odbywał się przy bezwietrznych warunkach pogodowych. Surowe dane z pomiarów batymetrycznych zapisane w układzie współrzędnych geodezyjnych PUWG 2000 strefa 7 i poddane zostały obróbce w programach GIS. Numeryczny model dna utworzono na podstawie interpolacji punktów rozproszonych metodą Natural Neighbor (naturalnego sąsiada). Na uzyskanym modelu wysokościowym wykreślono izolinie co 0,5 m. Wartości opisane przy izoliniach dotyczą wysokości terenu w metrach nad poziom morza. Raport z pomiarów batymetrycznych Jeziorka Czerniakowskiego, wraz z mapą batymetryczną dna stanowi Załącznik A niniejszego opracowania. Na podstawie wykonanych pomiarów batymetrycznych uzyskano następujące wartości podstawowych parametrów zbiornika: Powierzchnia jeziora = m 2 38

39 Pojemność czaszy jeziora = m 3 Średnia głębokość jeziora = 2,26 m Rzędna punktu maksymalnej głębokości = 75,33 m Głębokość względna hw = 0,016 Wskaźnik głębokościowy Wg = 0,37 Wartość wskaźnika głębokościowego, określającego kształt dna zbiornika charakteryzuje misę Jeziorka jako wypukłą (Wg > 1/3). Analiza batymetrii pozwoliła na określenie krzywej powierzchni i pojemności Jeziorka Czerniakowskiego, przedstawionych na Rys. 27. Rys. 27 Krzywa powierzchni i pojemności Jeziorka Czerniakowskiego w Warszawie, określone na podstawie pomiarów batymetrycznych z XI.2013 Batymetria Jeziorka wykazuje dwa zagłębienia śródjeziorne, rozdzielone wyniesieniem pomiędzy przekrojem mostu a przystanią PZW, na której zlokalizowany jest posterunek SGGW. Zagłębienie w części południowej, o głębokości 2,5 do 3 m jest znacznie mniejsze i płytsze od zagłębienia śródjeziornego w północnej części zbiornika, gdzie lokalne głęboczki osiągają 6 m. Ukształtowanie 39

40 dna w południowej części zbiornika moŝe być potwierdzeniem występowania tzw. źródełek stanowiących przejaw zasilania podpowierzchniowego. 6. Podsumowanie i wnioski Wyniki analizy parametrów bilansu wodnego Jeziorka Czerniakowskiego oraz wyniki rejestracji poziomu zwierciadła wody w zbiorniku oraz wód podpowierzchniowych w jego otoczeniu wykazują dominację drenującego charakteru przepływu wód gruntowych. Dynamika zmian poziomu wód gruntowych jest wyraźnie związana z opadami atmosferycznymi w okresie letnim, natomiast w okresie zimowym, przy występowaniu pokrywy śnieŝnej i lodowej zachodzi zasilanie spowodowane napływem wód gruntowych ze zlewni podziemnej. Rejestracje zmian poziomu wody gruntowej w piezometrach zlokalizowanych w pobliŝu Jeziorka wykazują wyraźne nachylenie zwierciadła wód gruntowych w kierunku z południa na północny wschód, na linii piezometrów C14 C6. Przez cały okres rejestracji poziomu wód gruntowych, poziom wody w piezometrach C5, C6 i C11 znajdował się poniŝej poziomu zwierciadła wody w zbiorniku, co wyraźnie oznacza drenujący charakter układu wód gruntowych względem Jeziorka Czerniakowskiego. Dynamika zmian poziomu wody w piezometrze C14 potwierdza zasilający charakter napływu wód gruntowych w południowej części zbiornika. Jest to zgodne z oceną przepływu podziemnego przez Jeziorko przedstawioną przez Mroza (1999). Analiza ukształtowania dna w południowej części zbiornika potwierdza moŝliwość występowania źródełek pod powierzchnią wody stanowiących przejaw zasilania podziemnego. Na podstawie opracowanego materiału moŝna sformułować następujące wnioski: 1. Zasilanie Jeziorka Czerniakowskiego pochodzi głównie z opadów atmosferycznych i wywołanego nimi dopływu powierzchniowego. Przepływ podziemny w rejonie Jeziorka ma przewaŝnie charakter drenujący, dominuje odpływ gruntowy. 2. Zasilanie podpowierzchniowe występuje jedynie w niewielkim obszarze południowej części Jeziorka Czerniakowskiego. W okresie roku hydrologicznego 2013 poziom zwierciadła wody w piezometrach zlokalizowanych poza obszarem południowego krańca zbiornika utrzymywał się stale poniŝej poziomu wody w Jeziorku. 40

41 3. Wahania zwierciadła wód gruntowych w otoczeniu Jeziorka Czerniakowskiego wykazują silną zaleŝność od opadów atmosferycznych. Dynamika zmian poziomu wód podpowierzchniowych w reakcji na deszcz jest wyŝsza niŝ dynamika zwierciadła wody w Jeziorku wynika to z urbanizacji otoczenia zbiornika i związanym z nią przyspieszeniem spływu wód opadowych. 4. Zarejestrowana amplituda wahań poziomu wód gruntowych w otoczeniu Jeziorka Czerniakowskiego jest większa od amplitudy zwierciadła w zbiorniku. W piezometrze C6 zarejestrowano w roku hydrologicznym 2013 amplitudę poziomu wody równą 855 mm, w piezometrze C14 równą 804 mm. Amplituda zmian zwierciadła wody w Jeziorku Czerniakowskim wyniosła w tym samym okresie 765 mm. 5. W okresie 3 lat hydrologicznych zarejestrowano amplitudę wahań poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim równą 882 mm. W tym czasie zwierciadło wody w zbiorniku obniŝyło się o 252 mm. Maksymalny zarejestrowany poziom wody równy 81,889 m n.p.m. zarejestrowano w sierpniu 2011, natomiast minimalny poziom wody w Jeziorku zarejestrowano w grudniu 2012 i wyniósł on 81,007 m n.p.m. 6. Zarejestrowany w styczniu, lutym i marcu 2013 przyrost poziomu wody w zbiorniku o łącznej wartości 694 mm był wynikiem zasilania podpowierzchniowego, wodami od strony południowej Jeziorka. W warunkach niskich temperatur i zalegania pokrywy śnieŝnej, dopływ do Jeziorka osiągnął w drugiej połowie lutego 2013 wartość 16,5 mm/dobę. Przez cały ten okres poziom wody w pozostałych piezometrach utrzymywał się poniŝej poziomu zwierciadła w zbiorniku, co wskazuje na ustalony, drenujący charakter przepływu podpowierzchniowego. 7. Ograniczona zlewnia Jeziorka Czerniakowskiego i brak zewnętrznego dopływu powierzchniowego, przy jednoczesnym drenującym charakterze przepływu podpowierzchniowego decyduje o niekorzystnym układzie warunków hydrologicznych, stanowiącym jedno z najwaŝniejszych zagroŝeń dla stanu ekologicznego Jeziorka. Warunkiem zapewnienia dobrego stanu Jeziorka jest stworzenie dodatkowego zasilania zewnętrznego, niezaleŝnego od ograniczeń niewielkiej zlewni zbiornika i wystarczającego dla kompensacji drenującego charakteru przepływu podpowierzchniowego przez zbiornik. 41

42 7. Literatura Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z., 2007: Hydrologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Banasik K., Górski D., Ignar S., 2000: Modelowanie wezbrań opadowych i jakość odpływu z małych nieobserwowanych zlewni rolniczych. Wydawnictwo SGGW. Byczkowski A. 1999: Hydrologia tom I i II Wyd. SGGW Warszawa. Fic M., i in., 2004: Ekofizjograficzno-urbanistyczne uwarunkowania zagospodarowania rejonu Jeziorka Czerniakowskiego w Warszawie - wybrane zagadnienia wydawnictwo IMUZ Falenty Górski D., Banasik K., Gładecki J., Hejduk L., 2008: Elektroniczny monitoring opadów atmosferycznych i poziomu wody w Jeziorku Czerniakowskim. Warszawa (maszynopis) Górski D., Banasik K., Byczkowski A., Gładecki J., Hejduk L., 2009: Ekspertyza - bilans wodny Jeziorka Czerniakowskiego w Warszawie. (maszynopis) Górski D., Banasik K., Bańkowska A., Gładecki J., Hejduk L., 2010: Ekspertyza - bilans wodny bilans wodny Jeziorka Czerniakowskiego w Warszawie dla lat hydrologicznych (maszynopis) Mróz W., J., 1999: Charakterystyka hydrogeologiczna zlewni Jeziorka Czerniakowskiego i ocena warunków geologiczno-gruntowych i wodnych do miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego rejonu Jeziorka Czerniakowskiego i Czerniakowa Południowego Pracownia Ekofizjografii, Warszawa (maszynopis) 42

43 Załącznik A RAPORT Z POMIARÓW BATYMETRYCZNYCH Z DNIA Jeziorko Czerniakowskie przy ul. Jeziornej w Warszawie dzielnica Mokotów Opracował: dr Michał Habel Zatwierdził: Warszawa,

44 Załączniki stanowiące integralną część opracowania: Załącznik nr 1. Mapa batymetryczna (model wysokościowy) dna Jeziorka Czerniakowskiego 1. OBIEKT BADAŃ Pomiary prowadzono na terenie rezerwatu przyrody Jeziorko Czerniakowskie w Warszawie, ul. Jeziorna, dzielnica Mokotów. 2. CEL BADAŃ Celem opracowania jest rozpoznanie głębokości akwenu wodnego w celu wykonania aktualnego planu batymetrycznego, który będzie stanowić część opracowania dotyczącego warunków hydrologicznych tego zbiornika. 3. ZAKRES BADAŃ Pomiar batymetryczny Jeziorka Czerniakowskiego przeprowadzono w dniu 20 listopada METODA POMIARÓW I METODA OPRACOWANIA MAPY Pomiar batymetryczny wykonany został sondą hydrograficzną jednowiązkową w głębokości roboczej -0,3 do -10,0 m, z dokładnością ±0,06m urządzenia, z określeniem rzędnej dna z dokładnością geodezyjną w nawiązaniu do sieci ASG EUPOS, metodą RTK lub z osnowy pomiarowej założonej w/w metodą +-2 cm. Pomiar wykonywano z pontonu o napędzie motorowym spalinowym, przy stałej prędkości 2 węzłów trasy pomiaru (odchylenie kursu jednostki pływającej od mm). Pomiar odbywał się przy bezwietrznych warunkach pogodowych. Surowe dane z pomiarów batymetrycznych zapisane w układzie współrzędnych geodezyjnych PUWG 2000 strefa 7 i poddane zostały obróbce w programach GIS. Numeryczny model dna utworzono na podstawie interpolacji punktów rozproszonych metodą Natural Neighbor (naturalnego sąsiada). Na uzyskanym modelu wysokościowym wykreślono izolinie co 0,5 m. Wartości opisane przy izoliniach dotyczą wysokości terenu w metrach nad poziom morza. Rzędną zwierciadła wody oraz wyznaczenie linii brzegowej wykonano za pomocą odbiornika geodezyjnego GPS metodą pomiarów bezpośrednich RTK przy zachowaniu dokładności: < 0,05m w poziomie i < 0,02 m w pionie. W dniu pomiaru z ustalono geodezyjnie rzędną zwierciadła wodny na: 81,41 m n.p.m.

45 5. POJEMNOŚĆ MISY JEZIORA Pojemność V o obliczono metodą rachunkową ze wzoru: V0 = 1/2h(F0+2F1+2F Fn-1+Fn)+1/3Fnh' h głębokość odpowiadające izobacie (cięcie izoliniowe) F0, F1, F2, Fn powierzchnie ograniczone odpowiednimi izobatami h' różnica głębokości pomiędzy ostatnią izobatą a głębokością maksymalną jeziora Tabela. 1 Zestawienie cząstkowych wartości rzędne powierzchnie pow. wraz z niższymi pojemość poj. wraz z niższymi 75,5 92,21 92,21 15,37 15, , ,29 276,63 292,00 76,5 3849, , , , , , , ,79 77,5 4533, , , , , , , ,45 78, , , , , , , , ,06 79, , , , , , , , ,22 80, , , , , , , , ,40 81, , , , ,77 Wyniki: Powierzchnia jeziora = ,17 m 2 Pojemność misy = m 3 Średnia głębokość jeziora = 2,26 m Rzędna punktu maksymalnej głębokości = 75,33 m