Stowarzyszenie Hydrologów Polskich. Beniamin Więzik. zalety i wady. SEMINARIUM Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Krakowie Kraków r.

Transkrypt

1 SH P Stowarzyszenie Hydrologów Polskich Beniamin Więzik Metody określania przepływu nienaruszalnego zalety i wady SEMINARIUM Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Krakowie Kraków r. Nie napotkałem problemu niezwykle choćby skomplikowanego, który jeżeli przyjrzeć mu się we właściwy sposób nie okazałby się skomplikowanym jeszcze bardziej (David Hume) 1

2 Przepływ eksploatacyjny Przepływ eksploatacyjny o określonej gwarancji czasowej - jest to przepływ dyspozycyjny pomniejszony o przepływ nienaruszalny i oznacza ilość wody, jaka może zostać pobrana do celów gospodarczych (zaopatrzenia w wodę ludności, przemysłu i rolnictwa) z określonego przekroju cieku (przekrój ujęcia wody). Przepływ wymagany Przepływem wymaganym jest przepływ, który powinien być pozostawiony w cieku z uwagi na innych użytkowników, określany według kryterium: eksploatacyjnego (istniejące niżej ujęcia wody), krajobrazowego, wędkarskiego, żeglugowego, z uwzględnieniem hierarchii użytkowników w systemie. 2

3 Przepływy eksploatacyjne Urszula Więzik Beniamin Więzik Q = Q e d Q nn gdzie: Q e - przepływ eksploatacyjny w m 3 s -1, Q d - przepływ dyspozycyjny w m 3 s -1, Q nn - przepływ nienaruszalny w m 3 s -1, Metody obliczania przepływu nienaruszalnego - Metoda Kostrzewy (1974) - Metoda Fundacji Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (1993) - Metoda ekologiczna (2008) - Metoda Małopolska (Stochlińskiego) (1996) - Metoda hydrobiologiczna (2006) 3

4 Metoda Kostrzewy Przepływem nienaruszalnym jest to ilość wody wyrażona w w m 3 s-1, która powinna być utrzymana jako minimum w danym przekroju poprzecznym ze względów biologicznych i społecznych, przy czym konieczność utrzymania tego przepływu w zasadzie nie podlega kryteriom ekonomicznym. Metoda Kostrzewy Kryterium hydrobiologiczne Q nn = k SNQ gdzie: Q nn przepływ nienaruszalny w m 3 s -1, SNQ przepływ średni niski (qasi-naturalny) w m 3 s -1, k parametr przyjmowany z odpowiedniej tabeli. 4

5 Uśredniona wartość parametru k (Kostrzewa, 1980) Typ hydrologiczny rzeki Prędkość miarodajna v [m s -1 ] Powierzchnia zlewni A [km 2 ] Współczynnik k Niziny 0,20 < ,00 0,58 >2500 <500 0,50 1,27 Przejściowy i wyżynny 0, >2500 0,77 0,52 0,50 <300 1,52 Górski 0, ,17 0, / 55 >2500 0,50 Obecne ukierunkowanie badań hydrobiologicznych uniemożliwia scharakteryzowanie i ustalenie zależności i związków zachodzących pomiędzy biocenozą i zoocenozą wód rzecznych, a zjawiskami hydrologicznymi. K. Kosztrzewa Przepływy nienaruszalne stan i kierunki badań. Gospodarka wodna Nr

6 Metoda Narodowej Fundacji Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Dla zlewni o wysokich walorach krajobrazowych Q nn = SNQ gdzie: Q nn przepływ nienaruszalny w m 3 s -1, SNQ przepływ średni niski (qasi-naturalny) w m 3 s -1, Metoda ekologiczna (IMGW) Na obecnym etapie wiedzy biorąc pod uwagę różnorodność i złożoność procesów hydrologicznych zachodzących w samej rzece jak i w całej zlewni trudno jest wyznaczyć jednoznacznie wartość granicznego przepływu nienaruszalnego. K. Witowski, A. Filipkowski, M. Gromiec Wytyczne wyznaczania przepływu nienaruszalnego przy przyjęciu kryterium ekologicznego w oparciu o zasadę ekorozwoju. Wyd. IMGW,

7 Metoda ekologiczna (IMGW) gdzie: Q sr Q 7,10 Q Q Q NT 7,10 sr Q Q nn = (Q7,10 QNT ) + Qsr Q 7,10 Q przepływ aktualny w m 3 s-1, Q nn przepływ nienaruszalny w m 3 s-1, Q 7,10 przepływ minimalny 7-dniowy o prawdopodobieństwie 10% w m 3 s-1, Q NT przepływ najdłużej trwający w m 3 s-1, Q sr przepływ średni roczny w m 3 s-1. Q NT 0,160 0,140 Q NT = 0,135 m 3 /s Przepływ nienaruszalny Q nn [m 3 /s]. 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 Q 7,10 = 0,072 m 3 /s Potok Leśnianka Przekrój ujęcia wody 0,000 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 Przepływ obserwowany Q [m 3 /s] Przepływ nienaruszalny według kryterium ekologicznego Przepływ nienaruszalny określony metoda ekologiczną 7

8 Metoda małopolska (Stochlińskiego) Przepływ nienaruszalny w danym przekroju cieku i dla danego okresu roku, jest to umowny, właściwy dla założonego ekologicznego stanu cieku, przepływ, którego wielkość i jakość, ze względu na zachowanie tego stanu, nie mogą być, a ze względu na instytucję powszechnego korzystania z wód, nie powinny być, z wyjątkiem okresów zagrożeń nadzwyczajnych, obniżane poprzez działalność człowieka. Dla części przepływu nienaruszalnego związanej z koniecznością zachowania założonego ekologicznego stanu cieku przyjęto nazwę przepływ nienaruszalny hydrobiologiczny (przepływ hydrobiologiczny). Metoda małopolska (Stochlińskiego) dobry stan ekologiczny Q = nnmc SNQ mc gorszy stan ekologiczny DQ Q = NNQ nnmc mc+ 2 mc DQ mc = SNQ mc NNQ mc gdzie: Q nn mc przepływ nienaruszalny (miesięczny) w m 3 s-1, SNQ mc przepływ średni niski (miesięczny) w m 3 s-1, NNQ mc przepływ najniższy (miesięczny) w m3 s-1. 8

9 Metoda hydrobiologiczna Przepływem hydrobiologicznym (nienaruszalnym) - jest przepływ o wartości odpowiadającej granicznemu napełnieniu koryta cieku, przy którym zachowane są podstawowe procesy biologiczne ekosystemu wodnego. Ryby Makrobezkręgowce bentosowe Glony Piramida troficzna ekosystemu rzecznego 9

10 - posiadają wąski i specyficzny zakres wymagań ekologicznych, - występują w środowisku licznie, są w nim pospolite, - mają szeroki zasięg geograficzny, - posiadają długi cykl życiowy (roczny lub kilkuletni), - mają kilka generacji w ciągu roku, - są łatwe do oznaczania, - cechują się małym stopniem zmienności morfologicznej i genetycznej. Makrobezkręgowce bentosowe jako organizmy wskaźnikowe Plecoptera - widelnice Organizmy wskaźnikowe Trichoptera chruściki Odonata ważki ( J.I. Rybak Bezkręgowce zwierzęta słodkowodne ) 10

11 Diptera muchówki Ephemeroptera jętki Oligocheta - skąposzczety ( J.I. Rybak Bezkręgowce zwierzęta słodkowodne ) PN-EN PN-EN Czerpak Surbera 11

12 0,50 Odległość L [m] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,40 Głebokość h [m] 0,30 0,20 Zwierciadło wody zaniwelowane dnia r. 0,10 0,00 Przekrój badawczy koryta potoku Straconka Liczebność osobników na pow m Plecoptera Ephemeroptera Diptera Trichoptera Hydracarina Nematoda Oligochaeta Coleoptera Inne Nr przekroju Rozkład i liczebność makrobezkręgowców bentosowych w przekroju koryta potoku Straconka 12

13 0,00 Obniżenie głębokości od zwierciadła wody h [m] -0,05-0,10-0,15 Napełnienie graniczne -0,20 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 0,0035 0,004 0,0045 Wariancja Wariancja rozkładu makrobezkręgowców bentosowych w przekroju koryta potoku Straconka 0,20 Napełnienie h [m] 0,15 0,10 0,05 Przepływ nienaruszalny Q nn = 0,011 m 3 s -1 0,00 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 Przepływ Q [m 3 s -1 ] Krzywa natężenia przepływu w przekroju badawczym koryta potoku Straconka 13

14 0,50 Odległość L [m] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,40 Głebokość h [m] 0,30 0,20 0,10 Q nn = 0,011 m 3 s -1 Zwierciadło wody zaniwelowane dnia r. 0,00 Napełnienie przy przepływie nienaruszalnym Przepływ Q nn [m 3 s -1 ] 0,180 0,160 0,140 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 0,000 Qnn Kosztrzewa SNQ Qnn hydrobiologiczne Ciencinka Lesnianka Straconka Wapienica Żydowski Nazwa potoku Porównanie przepływów nienaruszalnych 14

15 0,180 0,160 0,140 SNQ Metoda Kostrzewy Metoda hydrobiologiczna Przepływ Q [m 3 s -1 ] 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 0,000 Straconka 1 Wapienica 2 Żydowski 3 Cięcinka 4 Lesnianka 5 Nazwa potoku Porównanie przepływów nienaruszalnych Przepływ gwarantowany i dyspozycyjny Q [m 3 s -1 ] 0,300 0,200 0,100 0,000 Przepływy dyspozycyjny 1 Przepływy eksploatacyjny 2 4 Przepływ nienaruszalny metoda: Kostrzewy IMGW Q e = 0,070 m 3 s -1 NFOSiGW Hydrobiologiczna 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1, Gwarancja czasowa Gwarancja poboru wody w przekroju ujęcia na potoku Leśnianka 15

16 Zamiast wniosków Q nn = 0 m 3 s -1!!! 16