Zbiornik krzynia jako basen sedymentacyjny

Transkrypt

1 VII Zjazd Geomorfologów Polskich kraków 2005 Zbiornik krzynia jako basen sedymentacyjny rzeki słupi 1. Wprowadzenie Budowa zbiorników zaporowych niesie za sobą skutki jakościowych i ilościowych zmian procesów obiegu materii i energii w zlewni. Zmiana bazy erozyjno-denudacyjnej rzeki, zmniejszenie pierwotnego przepływu, kształtują bowiem odmienne warunki erozji, transportu i sedymentacji materiału. Duże znaczenie dla wymienionych procesów ma także budowa geologiczna i morfologia zlewni, które w istotny sposób wpływają na tempo i mechanizm jej transformacji. Celem opracowania jest określenie cech deponowanego materiału w zbiorniku Krzynia. Podjęte zagadnienie jest częścią szerszego projektu badawczego, dlatego poniższe opracowanie ma charakter poznawczy i stanowi jedynie wstępną ocenę zasygnalizowanej problematyki. Zbiornik Krzynia, stanowi ostatnie ogniwo zespołu zbiorników zaporowych w kaskadzie Słupi. Leży w środkowym biegu rzeki, w erozyjnej rynnie o stromych i długich zboczach, wyścielonej materiałem glacifluwialnym o cechach sandrów dolinnych (Orłowski 1989). Powstał w 1926 r. po spiętrzeniu rzeki o 7,0 m, jako kolejny, po Bytowej i Konradowie, etap energetycznego wykorzystania rzeki. 2. Powierzchniowe osady denne Procesy fluwialne oraz akumulacja niesionego Słupią materiału w badanym zbiorniku, były przedmiotem szczegółowych analiz E. Florek (1997), E. Florek i L. Łęczyńskiego (2001). Na podstawie analizy zdjęć lotniczych i badań batymetrycznych dokonali m.in. charakterystyki procesów brzegowych oraz oceny stopnia wypeł-

2 28 nienia osadami zbiornika. Autorzy szacują, iż delta obejmuje obecnie 23% pierwotnej powierzchni (75 ha), tempo sedymentacji zachodzi znacznie wolniej i mniej intensywnie, a deponowany materiał jest drobny. Jest to typowe dla zabudowy kaskadowej (Cyberski 1984), dla zbiorników o długoletniej żywotności oraz z uwagi na racjonalną gospodarkę wodną elektrowni (niewielkie wahania stanów wody). Powyższe spostrzeżenia znajdują potwierdzenie w cechach powierzchniowych osadów dennych zbiornika. Ponad 60% powierzchni dna (poza deltą) wyścielają osady drobne, brunatno-szare o frakcji mułku. Głębsze partie zbiornika, stanowiące stare koryto meandrującej Słupi oraz jego czaszę, wypełniają iły. Osad grubszy, o składzie granulometrycznym piasku, dominuje w delcie, natomiast o charakterze piasku i żwiru w strefie przybrzeżnej i płytkowodnej (do 1-1,5 m głębokości), najbardziej narażonej na erozję falową. Z powyższego wynika, że ze względu na przechwytywanie i deponowanie grubszego materiału przez zbiorniki położone wyżej, źródłem dostawy osadu do zbiornika jest głównie ładunek zawiesiny tranzytowej Słupi, a w mniejszym stopniu denudacja zlewni bezpośredniej. 3. Osady denne w profilu podłużnym Cechy osadów w profilu podłużnym (ryc. 1) odzwierciedla odmienność czynników erozyjno-denudacyjnych w rzece i części limnicznej zbiornika. W dolnej części dominuje osad drobny pochodzący z depozycji zawiesiny. Jedynie w pobliżu kanału doprowadzającego wodę do elektrowni wzrasta procentowy udział osadu grubszego, piaszczystego, co jest wynikiem tzw. uciągu wody, który porywa najdrobniejsze cząstki osadu. Ryc. 1. Cechy osadów w profilu podłużnym zbiornika Krzynia

3 Zbiornik Krzynia jako basen sedymentacyjny rzeki Słupi 29 Im dalej od czaszy zbiornika, tym szybko wzrasta średnia średnica ziaren (Banach 1985) i na 2,7 km od zapory udział ziaren o charakterze mułku (poniżej 0,1 mm) jest już znikomy. Jest to już czoło delty i delta Słupi, gdzie przeważa osad piaszczysty, począwszy od piasku drobnego do gruboziarnistego. Powyżej delty, za przewężeniem poziomu zalewowego rzeki, grubość osadu w korycie rośnie. Dominuje tu facja korytowa z przewagą żwiru i otoczaków. Jest to już odcinek erozyjny rzeki, poniżej elektrowni Strzegomino. 4. Osady denne w profilu poprzecznym Zróżnicowanie granulometryczne osadów w profilu poprzecznym wynika z oddalenia od linii brzegowej i różnic głębokości. Im dalej od brzegu tym na ogół wzrasta głębokość i spada średnia średnica ziaren osadu. Zależność ta jest rezultatem spadku siły erozyjnej i transportowej fal wraz z głębokością. Stąd najgrubszy osad spotykany jest wzdłuż linii brzegowej (ryc. 2), którego głównym składnikiem jest żwir i otoczaki o średnicy nawet do kilkunastu centymetrów. Jest to rezyduum z rozmycia brzegu macierzystego w procesie falowania (Banach 1994). Wzdłuż wschodniego brzegu zbiornika, osady grubsze, piaszczysto-żwirowe zalegają szerszą strefą niż wzdłuż brzegu zachodniego. Wynika to z asymetrii doliny oraz większej dynamiki wody w tej strefie, gdyż przeważają tu wiatry z sektora zachodniego. Prawe zbocze jest zdecydowanie wyższe niż lewe i choć utrwalone roślinnością, bardziej narażone na abrazję wiatrową. Ryc. 2. Cechy osadów w profilu poprzecznym w pobliżu zapory zbiornika Krzynia

4 30 W obrębie czaszy zbiornika i na odkrytym akwenie osady są drobniejsze i mniej zróżnicowane, z dominantą mułków. Uwagę zwraca wzrost procentowego udziału ziaren grubszych na wszelkich krawędziach, załomach i wypukłościach dna. Odmienny obraz kształtuje się w obrębie delty, gdzie osady są znacznie mniej zróżnicowane granulometrycznie, aniżeli w części limnicznej zbiornika (ryc. 3). Stwierdza się tu ogólny wzrost frakcji wraz z oddaleniem od brzegów, co wskazuje na przewagę cech fluwialnych nad zbiornikowymi w tej części akwenu. Osad w delcie składa się przede wszystkim z różnoziarnistych piasków, a udział frakcji pylastej nie przekracza 20%. Ryc. 3. Cechy osadów w profilu poprzecznym w delcie zbiornika Krzynia 5. Wybrane cechy geochemiczne osadów Osady są ważnym wskaźnikiem w badaniu zanieczyszczenia środowiska, z uwagi na znacznie wyższą koncentrację zanieczyszczeń w osadzie w porównaniu z ich zawartością w wodzie. Głównym składnikiem osadów zbiornika Krzynia są krzemiany (55-99%), co jest uwarunkowane położeniem akwenu w obszarze młodoglacjalnym. Duża zawartość materii organicznej (do 33%) wynika nie tylko z dostawy tranzytowej, ale głównie lokalnej, w postaci liści, igliwia i gałęzi drzew porastających zwartą ścianą brzegi i zbocza wąskiej doliny Słupi. Najmniej materii organicznej jest w strefie płytkowodnej tj. w strefie znacznej dynamiki wody, największe ilości natomiast w głęboczkach oraz poniżej czoła delty. W procesie mineralizacji materii organicznej w osadach dennych zbiorników zaporowych uwalnianiu ulegają również mineralne związki azotu i fosforu. Przyczyną ich

5 Zbiornik Krzynia jako basen sedymentacyjny rzeki Słupi 31 znikomej ilości w badanym zbiorniku może być fakt, iż Krzynia stanowi ostatni basen sedymentacyjny rzeki, zatem większość tych związków jest zakumulowana w zbiornikach położonych wyżej. Teza ta jednak wymaga szerszego zbadania i udokumentowania. Przykładowo, w zbiorniku włocławskim na dolnej Wiśle pozostaje 19-25% fosforu oraz 7-9% azotu (Giziński i in. 1995). Większa jest zawartość tych biogenów w osadach dolnej, limnicznej części zbiornika, aniżeli w górnej, reolimnicznej (Kenzer, Głogowska 2000). Makroskopowym wskaźnikiem ubogości w biogeny zbiornika Krzynia jest także mała ilość wyższej roślinności wodnej w strefie litoralu. Po 80 latach istnienia zbiornika występuje ona poza deltą jedynie punktowo, zajmując niewielki procent długości linii brzegowej. W osadach dennych określono wstępnie zawartość metali ciężkich. Ich stężenia mieszczą się na ogół w poziomie tła geochemicznego. Na uwagę zasługuje fakt, iż w osadach mułowo-ilastych dolnej części zbiornika zawartość badanych wskaźników jest kilkakrotnie wyższa niż w delcie (ryc. 4). Spośród ujętych badaniem pierwiastków jedynie zawartość chromu przekracza 2,6 raza dopuszczalną normę tła geochemicznego (10 ppm). Nie zagraża ona jednak bezpośrednio życiu organicznemu zbiornika. Ryc. 4. Metale ciężkie w osadach dennych zbiornika Krzynia; a) przy zaporze; b) w delcie 6. Podsumowanie W zbiorniku Krzynia stwierdza się całą gamę różnoziarnistych osadów. W wąskich strefach płycizny przybrzeżnej obu brzegów zalegają osady grube (żwiry i piaski), a na odkrytej przestrzeni osady drobne (mułki i iły). Przestrzenny rozkład uziarnienia wynika ze zróżnicowanej głębokości; w miarę wzrostu głębokości maleje średnica ziaren osadu, a wzrasta udział materii organicznej. Osad gruby platformy przybrzeżnej jest pochodzenia miejscowego z rozmycia brzegów macierzystych i lokalnie z dopływów. Osad drobny odkrytego akwenu, to głównie depozycja ładunku zawiesiny tranzytowej Słupi oraz z bezpośredniej zlewni zbiornika.

6 32 Skład chemiczny osadów uwarunkowany jest szeregiem procesów zachodzących w zlewni. Jednorazowy pobór i analiza wybranych pierwiastków i związków wykazały, że ich stężenia mieszczą się w poziomie tła geochemicznego. Nie budzące większych zastrzeżeń chemiczne właściwości osadów są głównie rezultatem braku koncentracji przemysłu w zlewni i innych znaczących antropogenicznych źródeł zanieczyszczeń oraz dobrej jakości wód zbiornika, które mieszczą się w II klasie czystości pod względem fizyko-chemicznym i biologicznym. Literatura Banach M., 1985, Osady denne wskaźnik hydrodynamiki zbiornika włocławskiego, Przegl. Geogr., 57. Banach M., 1994, Morfodynamika strefy brzegowej zbiornika Włocławek, Prace Geogr. IGiPZ PAN, 161. Cyberski J., 1984, Zjawiska akumulacyjno-erozyjne w rzekach objętych oddziaływaniem budowli piętrzących, Czas. Geogr., 55. Giziński A., Kenzer A., Mieszczankin T., 1985, Problemy ekologiczne dolnej Wisły a ochrona Bałtyku, [w:] Harmonizacja polskiego prawa ochrony środowiska ze standardami europejskimi, Przysiek, Florek E., 1997, Akumulacja w zbiornikach Krzynia i Konradowo na Słupi w świetle analizy zdjęć lotniczych, Geologia i geomorfologia, 3, Słupsk. Florek E., Łęczyński L., 2001, Zmiany Środowiska doliny rzeki Słupi z uwzględnieniem wpływu pracy elektrowni wodnych i eksploatacji zbiorników przyzaporowych EW Krzynia, EW Strzegomino, EW Gałąźnia Mała, Archiwum Elektrowni Wodnych Słupsk. Kenzer A., Głogowska, 2000, Hydrochemia zbiornika włocławskiego, Prac. Limnol. AUMC 21, Suplement, Toruń, Orłowki A., 1989, Budowa geologiczna zlewni i doliny Słupi, [w:] W. Florek (red.), Ewolucja doliny Słupi w późnym vistulianie i holocenie, Zesz. Nauk. AGH, 1241, Geologia, 15. Mieczysław Banach Instytut Geografii Pomorska Akademia Pedagogiczna ul. Partyzantów Słupsk Izabela Chlost Instytut Geografii Pomorska Akademia Pedagogiczna ul. Partyzantów Słupsk