Współczesna denudacja mechaniczna w sudetach

Transkrypt

1 VII Zjazd Geomorfologów Polskich kraków 2005 Współczesna denudacja mechaniczna w sudetach W Sudetach od początków ubiegłego wieku wybudowano kilkanaście zbiorników zaporowych oraz znaczną ilość relatywnie niewielkich zapór przeciwrumowiskowych na mniejszych ciekach w wyżej położonych częściach gór. Zbiorniki pełnić miały funkcje retencyjne lub retencyjno-energetyczne i najczęściej przeciwpowodziowe, co było związane z rosnącą częstotliwością katastrofalnych powodzi pod koniec XIX wieku (Czerwiński 1991). W celu uzyskania informacji na temat żywotności zbiorników okresowo przeprowadzane są oceny stopnia ich zamulenia, co z kolei stwarza możliwość oceny denudacji w zlewniach. Próby oceny tempa denudacji z wykorzystaniem zbiorników zaporowych w Sudetach i na ich przedpolu prowadzone są już od kilkudziesięciu lat. Pierwszych danych do szacowania wielkości denudacji dostarczyła praca Ortha (1933), który badał stopień wypełnienia zbiornika w Pilichowicach. W okresie powojennym badania stopnia zamulania zbiorników prowadzone były w latach sześćdziesiątych (Wiśniewski 1962, Bolesta 1966; Chomiak i in. 1969). A. Jahn (1968) na podstawie badań powyższych autorów wyznaczył wskaźnik tempa denudacji Sudetów na 0,05-0,1 mm/rok. Od początków lat siedemdziesiątych do badań zbiorników zaporowych włączyli się geomorfologowie z ośrodka wrocławskiego, zdecydowanie już ukierunkowując prace na ustalenie tempa denudacji w zlewniach sudeckich (Jońca 1971, Traczyk 1991, Klementowski 1996, Katrycz 1998; Parzóch, Sobczyk 2004). Dynamika denudacji szacowana była również z wykorzystaniem specjalnie przygotowywanych zastawek w korytach potoków (Hasiński 1971; Bieroński, Pulina 1975). W niniejszym tekście zebrano wszystkie dotychczas uzyskane wyniki z badań denudacji mechanicznej w celu weryfikacji wskaźnika denudacji zaproponowanego przez A. Jahna (1968).

2 348 Do analizy wybrane zostały jedynie te prace, w których wskaźnik denudacji wyznaczany był jako iloraz objętości materiału zdeponowanego w zbiorniku i powierzchni zlewni oraz opracowania, w których opublikowane zostały materiały umożliwiające wykonanie takiego przeliczenia. Wszystkie wyniki wyrażone zostały w jednostce mm/rok, informującej o teoretycznej degradacji powierzchni w zlewni. Użycie określenia teoretyczny jest konieczne, bowiem uzyskane wartości są efektem łączonego oddziaływania erozji w korytach i na stokach, a tylko w pewnej części mniej lub bardziej równomiernego ubytku mas ze stoków wskutek spłukiwania. Wykonując obliczenia tego typu uzyskujemy właściwie informacje o wyprzątaniu materiału ze zlewni, a nie denudacji (Froehlich 1986). Wszystkie oryginalne wyniki zamieszczone w cytowanych pracach zostały uproszczone, tzn. zaokrąglone do pierwszej liczby. Różnice rzędu dziesięciotysięcznych części milimetra mieszczą się z pewnością w granicach błędów, które mogą być popełniane w trakcie prac terenowych, choćby podczas szacowania objętości zdeponowanego materiału. Wykorzystanie jednakowej metody pomiarów w różnych zlewniach i wyrażanie uzyskiwanych wyników w jednakowych jednostkach pozwala na przeprowadzenie porównań tempa denudacji w różnych obszarach. Ogółem w obrębie masywów górskich Sudetów i ich pogórzy prowadzono badania zamulania sztucznych zbiorników przepływowych w 12 zlewniach, w niektórych kilkakrotnie (tab. 1). Jako zamknięcia zlewni wykorzystywano zbiorniki o różnym przeznaczeniu: przeciwpowodziowe, retencyjne, retencyjno-energetyczne, przeciwpo- Tab. 1. Wyniki badań denudacji mechanicznej (D) w Sudetach Zachodnich (pozycje 1-9), Środkowych (poz ) i Wschodnich (poz ) * obliczenia autorów na podstawie danych Mazurkiewicza (1970) ** obliczenia autorów na podstawie danych Traczyka (1991).

3 Współczesna denudacja mechaniczna w Sudetach 349 żarowe oraz celowo konstruowane zastawki. Badaniami objęto zlewnie o bardzo różnych powierzchniach: od 2348 km 2 zlewni Nysy Kłodzkiej w Otmuchowie do 0,1 km 2 w przypadku Potoku Ekologicznego w Karkonoszach. Większość zbiorników zlokalizowana jest w Sudetach Zachodnich. Podłoże analizowanych zlewni tworzą głównie skały krystaliczne: granity, granitognejsy, gnejsy, łupki, itp., a w jednym przypadku (obiekt 10) karbońskie skały osadowe. W niektórych zlewniach występują ponadto na powierzchni w mniej lub bardziej zwartych płatach osady polodowcowe: piaski fluwioglacjalne i gliny morenowe. Jedynie zlewnia zbiornika Otmuchowskiego cechuje się większym zróżnicowaniem budowy geologicznej, gdzie oprócz skał krystalicznych występują na dużym obszarze piaskowce (Góry Stołowe i Bystrzyckie), a na Przedgórzu Sudeckim ponadto rozległe i miąższe pokrywy luźnych osadów kenozoicznych. W ogólności, większość wyników mieści się od 0,01 do 0,07 mm/rok. Jedynie pojedyncze wyniki nie mieszczą się w tym przedziale: w zlewni Wilczego Potoku uzyskano w latach wskaźnik 0,0002 mm/rok, w zlewniach Łomnicy i Nysy Kłodzkiej 0,1 mm/rok, odpowiednio dla lat i W pierwszym przypadku znacznie mniejszy wskaźnik degradacji może być oczywiście skutkiem zbyt krótkiego okresu obserwacyjnego i właściwych dla niego specyficznych warunków hydrometeorologicznych. Relatywnie wysokie wskaźniki degradacji w zlewniach Łomnicy i Nysy Kłodzkiej związane mogą być z właściwościami budowy geologicznej i rzeźby terenu. Zlewnia Łomnicy w analizowanym przypadku obejmuje bowiem górne części Karkonoszy, o dynamicznej rzeźbie i silnej antropopresji. W zlewni Nysy Kłodzkiej decydujące znaczenie dla dużej wysokości wskaźnika może mieć natomiast budowa geologiczna i duży zasięg powierzchni zbudowanych ze skał mało odpornych na denudację: piaskowców i luźnych osadów czwartorzędowych. Dużo większe wartości przyjmuje wskaźnik tempa denudacji w zlewniach naturalnych stawów górskich w Karkonoszach, który można obliczyć na podstawie danych A. Choińskiego (2003). Autor ten wykonał w roku 2002 plany batymetryczne Małego i Wielkiego Stawu oraz porównał wyniki z planami batymetrycznymi wykonanymi przez T. Komara w roku 1948 (Komar 1978). Kubatura zdeponowanych w tych zbiornikach materiału w ciągu 41 lat wynosiła odpowiednio m 3 i m 3. Teoretyczne tempo degradacji powierzchni w zlewniach tych stawów górskich, obejmujących zarówno ściany kotłów polodowcowych jak i fragmenty zrównań wierzchowinowych, sięga od 0,3 mm/rok w Kotle Małego Stawu do 3,5 mm/rok w Kotle Wielkiego Stawu. Są to wartości wielokrotnie większe od notowanych w innych zlewniach karkonoskich czy też ogólnie sudeckich. Przykład ten pokazuje jak duże jest znaczenie typu rzeźby, w obrębie której dokonujemy pomiarów. Na stromych, skalistych ścianach kotłów ubytek materii jest znacznie szybszy i większy niż w przypadku innych zlewni, pozbawionych tak dynamicznej rzeźby terenu. Nie zmienia to jednak faktu, że denudacja w zlewni Bobru, do której należą Mały i Wielki Staw, wynosi tylko 0,02 mm/rok. Tu warto również zwrócić uwagę, że materiał usuwany ze ścian kotłów polodowcowych i zrównań nie dociera do Bobru i nie bierze udziału w transferze mas zwietrzelinowych. W zlewniach cechujących się zróżnicowaną rzeźbą, a nie koniecznie zajmujących większe powierzchnie, istnieje

4 350 bowiem dużo większa możliwość przechowywania materiału. Uzyskane do tej pory wskaźniki denudacji w zlewniach obarczone są oczywiście różnymi błędami, z których tylko niektóre można wyeliminować. Zbiorniki nie zatrzymują całości rumowiska, co powoduje, że obliczane wskaźniki denudacji są zaniżone. Drugim poważnym problemem jest szacowanie objętości materiału zdeponowanego w zbiorniku bez określenia procentowego udziału detrytusu roślinnego. W trakcie badań nad materiałem zdeponowanym w zbiorniku przeciwpożarowym w Karkonoszach (Parzóch, Sobczyk 2004) problem ten został uwzględniony, a udział materiału organicznego w osadzie wyniósł ok. 74%. Nie odliczenie objętości materii organicznej w osadach zbiornikowych może powodować zatem znaczne zawyżenie wskaźnika denudacji. W obu wspomnianych przypadkach błędów nie ma możliwości oszacowania, o jaki rząd wielkości wskaźnik jest zmieniony. W świetle uzyskanych dotychczas wyników można przyjąć, że w Sudetach teoretyczne tempo obniżania powierzchni wynosi 0,01-0,07 mm/rok i nie wykazuje związku z wielkością powierzchni zlewni. W specyficznych sytuacjach geomorfologicznych, np. w przypadku rzeźby wysokoenergetycznej, wskaźnik ten może być dużo większy i osiągać wartości kilku milimetrów degradacji w ciągu roku. Należy jednak przypuszczać, że sytuacje takie należą do wyjątkowych. W przyszłości zwiększenie ilości obserwacji oraz doskonalenie metod badawczych z pewnością zweryfikuje zaproponowany wskaźnik. Literatura Bieroński J., Pulina M., 1975, Badania eksperymentalne w zlewni górnej Kamiennej w Karkonoszach i Kleśnicy w Masywie Śnieżnika Kłodzkiego i ich znaczenie dla geomorfologii dynamicznej. Przewodnik sesji naukowej Rzeźba i czwartorzęd Polski południowo-zachodniej, Wrocław września 1975, Referaty i komunikaty, Bieroński J., Chmal H., Czerwiński J., Klementowski J., Traczyk A., 1992, Współczesna denudacja w górskich zlewniach Karkonoszy, [w:] A. Kotarba (red.), System denudacyjny Polski, Prace Geogr. IGiPZ PAN, 155, Bolesta W., 1966, Zamulanie zbiorników wodnych i sposoby przeciwdziałania, Gosp. Wodna, 7, Choiński A., 2003, Changes in bathymetry of Mały Staw and Wielki Staw in the Karkonosze (Giant) Mountains, Limnological Review, 3, Chomiak T., Cyberski J., Mikulski Z., 1969, Akumulacja rumowiska w zbiornikach retencyjnych, Prace PIHM, 96, Czewiński J., 1991, Powodzie w rejonie Karkonoszy od XV w. do czasów współczesnych, Acta Uniw. Wroc., 1237, Prace Inst. Geogr., Ser. A, Geogr. Fiz. 6, Froehlich W., 1986, Ekstrapolacja wskaźników denudacji w świetle mechanizmów erozji i transportu fluwialnego w zlewniach fliszowych Karpat, Przegl. Geogr., 58, 1-2, Hasiński W., 1971, Wpływ wiatrołomów karkonoskich na przebieg denudacji, Czasop. Geogr., 42, 3, Jahn A., 1968, Geomorfologiczne wnioski z obserwacji dna jeziora zaporowego, Czasop. Geogr., 39, 2,

5 Współczesna denudacja mechaniczna w Sudetach 351 Jońca E., 1971, Zróżnicowanie denudacji mechanicznej w Sudetach Środkowych, Czasop. Geogr., 42, 3, Katrycz M., 1998, Transport rumowiska wleczonego w zlewni Wilczego Potoku Karkonosze Wschodnie, Acta Uniw. Wrc., 2061, Prace Inst. Geogr., Ser. A, Geogr. Fiz. 9, Klementowski J., 1996, Degradacja pokryw stokowych w warunkach antropopresji. Procesy kriogeniczne, spłukiwanie i erozja żłobinowa, [w:] A. Jahn, S. Kozłowski, M. Pulina (red.), Masyw Śnieżnika. Zmiany w środowisku przyrodniczym, Wyd. PAE, Komar T., 1978, Morfometria Małego i Wielkiego Stawu w Karkonoszach, Acta Uniw. Wroc., 340, Prace Inst. Geogr., Ser. A, Geogr. Fiz. 2, Mazurkiewicz R., 1970, Badania intensywności zamulania suchych zbiorników retencyjnych Dolnego Śląska, Praca dokt. WSR Wrocław, Wydział Melioracji Wodnych. Orth F, 1934, Die Verladung von Staubecken, Die Bautechnik, 12, 26. Parzóch K., Sobczyk A., 2004, Denudacja w małej zlewni górskiej strumienia stokowego w Karkonoszach, [w:] A. T. Jankowski, M. Rzętała (red.), Jeziora i sztuczne zbiorniki wodne funkcjonowanie, rewitalizacja i ochrona, Uniw. Śląski WNoZ, Pol. Tow. Limnol., Pol. Tow. Geogr. O. Katowicki, Sosnowiec, Traczyk A., 1991, Osady zbiornika przeciwrumowiskowego w Karpaczu i ich znaczenie dla oceny degradacji stoków w zlewni Łomnicy. Czasop. Geogr., 62, 1-2, Wiśniewski B., 1962, Pomiar zamulania zbiornika wodnego w Otmuchowie, Gosp. Wodna, 9, Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniwersytet Wrocławski Pl. Uniwersytecki Wrocław

6