Rozwój wąwozów lessowych podczas wiosennych

Transkrypt

1 VII Zjazd Geomorfologów Polskich kraków 2005 Rozwój wąwozów lessowych podczas wiosennych roztopów na tle układu pól (na przykładzie kazimierza dolnego) 1. Wstęp Wąwozami określa się powszechnie młode, holoceńskie formy erozyjne, modelowane również współcześnie z różną intensywnością (Widacki 1970, Ziemnicki, Naklicki 1971). Są one charakterystycznym elementem rzeźby obszarów lessowych Wyżyny Lubelskiej o dużych spadkach i deniwelacjach. W zachodniej części Płaskowyżu Nałęczowskiego gęstość ich przekracza lokalnie 10 km/km 2 (Maruszczak 1973). W obszarach tych erozja wąwozowa stanowi poważny problem (Józefaciuk, Józefaciuk 1996), który ze szczególną ostrością występuje w Kazimierzu Dolnym (Maruszczak i in. 1984, Rodzik 1984, Gardziel i in. 1998). Wąwozy w rejonie Kazimierza utworzyły się i rozwijają w sprzyjających warunkach geologiczno-morfologicznych, antropogenicznych oraz pogodowo-klimatycznych. Miąższość lessu przekracza tu 20 m (Harasimiuk, Henkiel 1976), deniwelacje dochodzą do 100 m, a nachylenie zboczy dolin rzecznych, Wisły i jej dopływu Grodarza, przekracza miejscami 30 o (Maruszczak i in. 1984). Teren jest zagospodarowany rolniczo, z gęstą siecią dróg gruntowych na stokach. W takich warunkach powstała sieć wąwozów o gęstości 8-9 km/km 2 (Gardziel, Rodzik 2001). 2. Cel i metody badań Szczegółową inwentaryzację aktywnych form wąwozowych przeprowadzono wiosną 1996 r. po intensywnych roztopach, w celu określenia zagrożeń lokalnymi powodziami

2 126 i zamulaniem dróg, ulic i posesji Kazimierza Dolnego. Szczególną uwagę zwrócono na trzy stosunkowo duże zlewnie (0,52-0,35 km 2 ) wąwozów: Chałajowy Dół, Dół Zagłoski i Doły Podmularskie (ryc. 1), dostarczające najwięcej rumowiska. Badania kontynuowano w latach następnych (po roztopach i deszczach ulewnych), jednak nie obserwowano już tak silnej erozji jak podczas roztopów na wiosnę 1996 roku. Ryc. 1. Położenie badanych zlewni wąwozowych w okolicy Kazimierza: 1 Chałajowy Dół, 2 Dół Zagłoski, 3 Doły Podmularskie.

3 Rozwój wąwozów lessowych podczas wiosennych roztopów Zima 1995/96 była długa i mroźna z grubą pokrywą śnieżną od połowy lutego (ryc. 2). W takich warunkach nastąpiło głębokie przemarznięcie gruntu. Z dniem 5 kwietnia skok temperatury maksymalnej do o C spowodował szybkie tajanie śniegu. W okolicy Lublina spływ roztopowy w 1996 wynosił 24,27 mm i był największy od 1979 r., a czwarty co do wysokości w ostatnim 50-leciu (Mazur, Pałys 1992; Pałys i in. 1998). Pomiary wykonane w zlewni dużego zagłębienia bezodpływowego w okolicy Kazimierza wykazały, że wielkość spływu roztopowego w kwietniu 1996 r. wynosiła również ok. 25 mm. Ryc. 2. Warunki termiczno-śniegowe w Lublinie podczas zimy 1995/96 r. na tle średniej grubości pokrywy śnieżnej z wielolecia (wg Nowosada 1997 uzupełnione przez autora) Efektem kilkudniowego spływu były liczne, nowo powstałe i odmłodzone, formy erozyjne i akumulacyjne, które zaznaczono, opisano i zmierzono podczas kartowania terenowego. Zauważono wyraźną asymetrię rozmieszczenia aktywnych form erozyjnych, sugerującą związek z kierunkiem uprawy pól w zlewni (ryc. 3). Na zdjęciu lotniczym z 1997 r. zmierzono długość granicy polno-leśnej wokół badanych wąwozów przy różnym kierunku uprawy przyległych pól. Określono ilość aktywnych form rozwijających się na zboczu wąwozu w zależności od kierunku uprawy (tab. 1). 3. Wyniki badań Wynikiem kartowania terenowego była szczegółowa mapa morfodynamiczna z zaznaczonymi formami, powstałymi bądź rozwiniętymi podczas roztopów w 1996 r. Na jej podstawie sporządzono syntetyczną mapę morfodynamiczną, przedstawiającą strefy zagrożeń poszczególnymi procesami geomorfologicznymi w stopniu umiarkowanym

4 128 Ryc. 3. Erozyjne i akumulacyjne formy zarejestrowane po roztopach 1996 r. w zlewni Chałajowego Dołu

5 Rozwój wąwozów lessowych podczas wiosennych roztopów Tab. 1. Zależność występowania aktywnych form erozji wąwozowej od kierunku uprawy pól w zlewni po roztopach wiosennych 1996 roku i silnym (Gardziel i in. 1998). Na podstawie zarejestrowanych form wyróżniono grupy procesów: eworsyjno-sufozyjnych, w efekcie których powstają kotły i studnie eworsyjno-sufozyjne oraz kanały sufozyjne na zboczach wąwozów lub w dnach form bocznych, erozyjno-eworsyjne, skutkujące rozcinaniem den wąwozów przez bruzdy i wyrwy, grawitacyjne, powodujące obrywanie, osuwanie, spełzywanie i cieczenie materiału, akumulacyjne, których wynikiem jest formowanie w dnach wąwozów oraz w dnie doliny Grodarza (na szosie) wałów przykorytowych, stożków i pokryw proluwialnych. Rozcięcia erozyjne nie osiągnęły dużych rozmiarów, gdyż zlodzenie pokrytych ściółką den wąwozów w znacznym stopniu chroniło je przed erozją wód roztopowych. Ponadto opóźnienie tajania pokrywy śnieżnej w wąwozach wydłużyło i spłaszczyło falę spływu. Silniejsza erozja wystąpiła tylko w niektórych aktywnych odnogach bocznych o dużym spadku dna. Licznie natomiast wystąpiły obrywy, zsuwy i złaziska, do czego przyczyniło się głębokie przemarznięcie gruntu naruszające stabilność ścian i zboczy wąwozów. Bardzo intensywnie rozwijały się procesy sufozyjne. Głębokie przemarznięcie gruntu ograniczyło procesy infiltracji, ułatwiając i przyspieszając spływ wody z pól do wąwozów. Rozwój form następował poprzez rozmywanie kanałów zwierząt ryjących oraz porywanie lessu ściekającego i odpadającego z rozmarzających ścian kotłów eworsyjno-sufozyjnych, które osiągnęły rozmiary dochodzące do kilku metrów średnicy. Odnowieniu uległy w ten sposób starsze formy, jak również powstało wiele nowych, inicjujących rozwój bocznych odnóg wąwozów. Powszechnie tworzyły się i rozwijały kotły, nisze, studnie i kanały. Miejscami proces sufozji pod zmarzliną inicjował rozwój małych osuwisk. Większość form sufozyjnych rozwijała się wskutek spływu z pól o uprawie wzdłużstokowej, ukierunkowanych prostopadle do krawędzi wąwozu (tab. 1). W skraj-

6 130 nym przypadku Chałajowego Dołu liczba form na 1 km zbocza wąwozu poniżej pól prostopadłych, pozostaje jak 15:1 w relacji do liczby form poniżej pól równoległych. Układ pól prostopadłych do krawędzi wąwozu ułatwia spływ powierzchniowy wzdłuż bruzd i miedz, koncentrację na krawędzi wąwozu oraz jej rozcinanie. Prowadzi to do rozwoju systemów wąwozowych i powstawania badlandów, czyli rozdołów (Rodzik, Gardziel 2004). W przypadku form grawitacyjnych relacja ta nie rysuje się tak ostro, a w Dołach Podmularskich nawet wcale (tab. 1). Na znacznym odcinku wąwozu zalegają tam pod lessem słabo przepuszczalne gliny. W takich warunkach rzadko występują obrywy, a częściej osuwiska, którym sprzyja infiltracja przy równoległej do krawędzi wąwozu uprawie pól. 4. Dyskusja Znaczna część wyerodowanego materiału zdeponowana została w dnach wąwozów, w dnie doliny Grodarza u ich wylotu oraz w obrębie dróg i ulic Kazimierza, skąd została szybko usunięta. Nie pozwoliło to ocenić wielkości akumulacji. Nie prowadzono również bezpośrednich pomiarów transportu rumowiska unoszonego do Wisły. Trudno ocenić wielkość erozji na podstawie pomiaru form, gdyż w znacznej części materiał pochodził z form podziemnych. Pobieżne szacunki wskazują, że masa uruchomionego podczas roztopów 1996 r. materiału, była o rząd wielkości mniejsza w stosunku do deszczu nawalnego w czerwcu 1981 r. o sumie opadu 101,5 mm i denudacji jednostkowej 5-10 tys. t/km 2 (Rodzik1984). O wielkości erozji decydowała więc wielkość spływu powierzchniowego. Największa erozja wąwozowa występuje podczas deszczów nawalnych, przy czym Maruszczak (1986) ocenia, że w rozwoju wąwozów udział roztopów, dość częstych deszczów ulewnych oraz rzadko występujących deszczów nawalnych jest podobny. Można jednak zauważyć wyraźne różnice jakościowe. Podczas deszczów nawalnych stosunkowo słabo rozwijają się formy zboczowe, dominuje erozja w dnach wąwozów i stosunkowo niewiele (do 10%) materiału pozostaje w ich obrębie (Buraczyński, Wojtanowicz 1974; Rodzik 1984). Natomiast podczas roztopów materiał pochodzi głównie z form zboczowych, a znaczna jego część (ok. 1/3 w 1996 r.) pozostaje w wąwozach (Widacki 1970). Podczas silnych roztopów po mroźnych i śnieżnych zimach rozwijają się w wąwozach nawet osuwiska poprzednio takie formy wystąpiły wiosną 1979 r. (Rodzik 1984). Potwierdza się, opisana przez J. Rodzika i W. Zgłobickiego (2000), wyraźna zależność współczesnego rozwoju wąwozów od układu pól w zlewni. Można sądzić, że jest ona mniejsza w przypadku gwałtownych spływów opadowych, łatwiej pokonujących drobne bariery antropogeniczne. Mniej intensywny, dłuższy spływ roztopowy jest bardziej uzależniony od antropogenicznych linii spływu, jak miedze, czy bruzdy po jesiennej orce. Postulowana w programach przeciwerozyjnych (Józefaciuk, Józefaciuk 1996) uprawa poprzecznostokowa mogłaby znacznie ograniczyć przestrzenny rozwój wąwozów.

7 Rozwój wąwozów lessowych podczas wiosennych roztopów Wnioski Wiosenne roztopy powodują przestrzenny rozwój wąwozów lessowych. Duże znaczenie ma przemarznięcie gruntu, które hamuje erozję linijną oraz wspomaga ruchy masowe i sufozję. W małym stopniu zachodzi pogłębianie form głównych. Dominują procesy sufozyjne, inicjujące rozwój form bocznych, powszechnie występują także procesy grawitacyjne, powodujące poszerzanie form głównych. Rozwój zboczy oraz akumulacja w dnach wąwozów wpływa na przekształcanie ich w formy dojrzałe parowy. Układ pól w zlewni wąwozu decyduje o intensywności współczesnej erozji wąwozowej, szczególnie w przypadku procesów sufozyjnych, rozwijających się przede wszystkim podczas roztopów. Przy uprawie prostopadłej do krawędzi wąwozu, znaczna gęstość aktywnych form zboczowych stwarza zagrożenie silnego rozcięcia rozdołami (badlandami). Przy uprawie równoległej, aktywne formy występują sporadycznie, co pozwala na stwierdzenie, że w celu ochrony przed erozją wąwozową konieczna jest przebudowa układu pól w zlewni. Literatura Buraczyński J., Wojtanowicz J., 1974, Rozwój wąwozów lessowych w okolicach Dzierzkowic na Wyżynie Lubelskiej pod wpływem ulewy w czerwcu 1969 r., Annales UMCS, B, 26, Gardziel Z., Harasimiuk M., Rodzik J., 1998, Syntetyczna mapa morfodynamiczna jako podstawa projektu zabezpieczeń przeciwerozyjnych (na przykładzie okolic Kazimierza), Mat. Konf., IV Zjazd Geomorfologów Polskich, Wyd. UMCS Lublin, Gardziel Z., Rodzik J., 2001, Drogi gruntowe jako stymulator przemian silnie urzeźbionego krajobrazu lessowego (w okolicy Kazimierza Dolnego), Problemy Ekologii Krajobrazu, 10, Kraków, Harasimiuk M., Henkiel A., 1976, Wpływ budowy geologicznej i rzeźby podłoża na ukształtowanie pokrywy lessowej w zachodniej części Płaskowyżu Nałęczowskiego, Annales UMCS, B, 30/31, Józefaciuk Cz., Józefaciuk A., 1996, Erozja wąwozowa i metody zagospodarowania wąwozów, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, ss Maruszczak H., 1973, Erozja wąwozowa we wschodniej części pasa wyżyn południowopolskich, Zeszyty Probl. Post. Nauk Rol., 151, Maruszczak H., 1986, Tendencje sekularne i zjawiska ekstremalne w rozwoju rzeźby małopolskich wyżyn lessowych w czasach historycznych, Czas. Geogr., 57, 2; Matuszczak H., Michalczyk Z., Rodzik J., 1984, Warunki geomorfologiczne i hydrogeolo giczne rozwoju denudacji w dorzeczu Grodarza na Wyżynie Lubelskiej, Annales UMCS, B, 39, Mazur Z., Pałys S., 1992, Erozja wodna w zlewni lessowej na Lubelszczyźnie w latach , Annales UMCS, E, 47, Nowosad M., 1997, Niezwykle śnieżna zima 1995/1996 w Lublinie. Ekstremalne zjawiska meteorologiczne, hydrologiczne i oceanograficzne, Mat. Konf., Warszawa listopada 1997,

8 132 Pałys S., Mazur Z., Mitrus W., 1998, Erozja wodna gleb w małej zlewni użytkowanej rolniczo na Wyżynie Lubelskiej, Zeszyty Probl. Post. Nauk Rol., 460; Rodzik J.,1984, Natężenie współczesnej denudacji w silnie urzeźbionym terenie lessowym w okolicy Kazimierza Dolnego, Przew. Mat. Konf., Ogólnopol. Zjazdu PTG, Lublin IX 1984, II, Rodzik J., Gardziel Z., 2004, Układy krajobrazowe wąwozów kazimierskich, [w:] M. Kucharczyk (red.), Współczesne problemy ochrony krajobrazu, Zarząd Zesp. Lub. Parków Krajobraz., Lublin, Rodzik J., Zgłobicki W., 2000, Współczesny rozwój wąwozu lessowego na tle układu pól, [w:] S. Radwan, Z. Lorkiewicz (red.), Problemy ochrony i użytkowania obszarów wiejskich o dużych walorach przyrodniczych. UMCS, Lublin, Widacki W., 1970, Współczesny rozwój geomorfologiczny parowu Doły koło Krakowa, Folia Geographica, Series geographica-physica, 4, Komisja Nauk Geograficznych PAN, Kraków, Ziemnicki S., Naklicki J., 1971, Stan i rozwój trzech wąwozów na Wyżynie Lubelskiej, Zeszyty Probl. Post. Nauk Rol., 119, Zbigniew Gardziel Instytut Nauk o Ziemi Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej al. Kraśnicka 2c, d Lublin Jan Rodzik Instytut Nauk o Ziemi Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej al. Kraśnicka 2c, d Lublin