OCENA HYDROMORFOLOGICZNA RZEK HISTORIA, CELE, METODY

Transkrypt

1 OCENA HYDROMORFOLOGICZNA RZEK HISTORIA, CELE, METODY Kraków, Kwiecień 2009 r. Mateusz Strutyński

2 Plan prezentacji: Wstęp Historia Cele oceny hydromorfologicznej Metodyka Przykłady Literatura

3 16 kwiecień 2003 traktat akcesyjny RAMOWA DYREKTYWA WODNA 2000/60/WE Obecnie jednym z najważniejszych zadań gospodarki wodnej zgodnie z wymogami Ramowej Dyrektywy Wodnej jest przeciwdziałanie pogarszaniu się stanu części wód i osiągnięcia dobrego stanu wszystkich wód do końca roku Dla wód powierzchniowych dobry stan jest wyznaczony przez dobry stan ekologiczny. Stan ekologiczny zgodnie z Ramową Dyrektywą Wodną (RDW) wyznaczają biologiczne elementy jakości, wspomagane przez hydromorfologiczne i fizyczno-chemiczne elementy jakości. Aby w pełni sprostać wymogom RDW do oceny jakości wód powierzchniowych należy wprowadzić ocenę hydromorfologiczną. Wody płynące osiągające ze względu na elementy hydromorfologiczne stan ekologiczny poniżej umiarkowanego będą klasyfikowane jako wody złej jakość.

4 HISTORIA Water Quality Assessing River Quality Based On Hydromorphological Features 1998 obrady Komitetu Europejskiej Komisji Normalizacyjnej Powołanie grupy roboczej TG5 water body characteristic CEN/TC230 Jej zadaniem jest ocena wpływu właściwości hydromorfologicznych na jakość wód. Wynikim prac jest ujednolicony zakres oceny hydromorfologicznej obejmujący: Koryto rzeczne Ekosystem brzegowy Teren zalewowy [Andykiewicz-Piragas 2006]

5 2000/60/WE załą łącznik nr 5 Hydromorfologiczne elementy jakości: 1. Reżim hydrologiczny określony przez dynamikę i ilość przepływu wód 2. Ciągłość rzeki jako cecha zapewniająca funkcjonalność korytarza ekologicznego czyli rzeki wraz z terenami od niej zależnymi (!) 3. Warunki morfologiczne istotne z punktu widzenia jakości ekologicznej rzek (zmienna głębokość i szerokość strumienia, struktura i skład podłoża oraz struktura sterefy nadbrzeżnej Wymienione 3 rodzaje elementów hydromorfologicznych stanowią jedną grupę wskaźników jakości ekologicznej. O stanie ekologicznym decydują łącznie i co istotne oddziaływują na siebie wzajemnie.

6 Miejsce oceny hydromorfologicznej rzek w ocenie stanu wód POPRAWA WARUNKÓW HYDROMORFOLOGICZNYCH NAJTRUDNIEJSZA DO OSIĄGNIĘCIA

7 Cele oceny hydromorfologicznej rzek: Cele wykonywania oceny hydromorfologicznej zgodnie z wymogami RDW: Realizacja procedur wymaganych przez RDW takich jak min.: Określenie warunków referencyjncyh Ocena stanu ekologicznego poprzez stan hydromorfologiczny Planowanie działań stanowiących element zarządzania zlewnią takich jak: Renaturyzacja rzek Ochrona przeciwpowodziowa Realizacja powyższych celów wymaga ocen hydromorfologicznych na różnych poziomach z uwzględnieniem zmian w czasie jak np. zmiana zagospodarowania zlewni.

8 Warunki referencyjne - dyskusja Warunki referencyjne - to stan występujący obecnie lub w przeszłości, odpowiadający bardzo małej presji, bez wpływów uprzemysłowienia, urbanizacji i intensyfikacji rolnictwa, jedynie z bardzo niewielkimi modyfikacjami fizycznochemicznych, hydromorfologicznych i biologicznych elementów jakości Ustalenie warunków referencyjnych dla każdego typu cieków jest warunkiem koniecznym do oceny stanu ekologicznego wód. Ustalenie warunków referencyjnych oraz ocena stanu ekologicznego wód płynących podstawą do opracowania planów gospodarowania wodami (!!!) Pytania: Jak daleko mamy się cofnąć aby określić warunki referencyjne? Jaki stan należy uznać za referencyjny jeżeli dolina cieku zmienia się bez udziału człowieka? Czy warunki referencyjne, związane z typami rzek stanowią wystarczającą bazę ocen? Jak wyznaczyć warunki referencyjne obiektywnie? Opinia ekspercka może być bowiem subiektywna

9 Typologia rzek Polski Typologia rzek w Polsce została wykonana w oparciu o załącznik II do RDW Kryteria typologii: Typologia wysokośiowa (górski, wyżynny, nizinny Typologia wielkości powierzchni zlewni (mały, średni, duży, bardzo duży) Typologia geologiczna (wapienny, krzemianowy, organiczny) Przeprowadzona analiza pozwoliła na wyróżnienie 26 typów rzek wsytępujących w granicach Polski

10 Typologia rzek Polski przykład Kulesza [2008]

11 Założenia oceny hydromorfologicznej: Zgodnie z założeniami RDW ocena elementów hydromorfologicznych dotyczy jedynie części wód sklasyfikowanych na podstawie oceny elementów biol i fizchem jako wody o bardzo dobrym stanie ekologicznym. Dla wód o stanie dobrym i umiarkowanym wartości wskaźników hydromorfologicznych nie są definiowane, ale ich ocena powinna być spójna z oceną pozostałych elementów Wyznaczone wskaźniki hydromorfologiczne powinny stanowić komponent składowy służący zarówno określaniu chakrakterystyki obszarów dorzeczy, jak i ocenie wpływu działalności człowieka, a w efekcie wyznaczeniu wód zagrożonych ryzykiem nieosiągnięcia celów środowiskowych do 2015 roku

12 Metodyka oceny hydromorfologicznej Ocenę hydromorfologiczną cieku (przyjmując jako kryterium zaskres stosowalności metod wynikający z poziomu szczegółowości oceny) można podzielić na dwie grupy: 1. Metody studialne bazujące na informacjach gromadzonych w różnych instytucjach i wzajemnym ich dopasowywaniu (mapy w różnych skalach, zdjęcia lotnicze, NMT, wykazy obiektów hydrotechnicznych itp.) 2. Metody polowe wymagające kartowania czyli inwentaryzacji terenowej i prac polowych (dokładne lecz bardzo kosztowne)

13 Przegląd najważniejszych metod oceny hydromorfologicznej rzek stosowanych w krajach UE TEREN ZALEWOWY środki ochrony przed powodzią częstotliwość powodzi użytkowanie roślinność BRZEG RZEKI: roślinność brzegowa ochrona brzegów cechy charakterystyczne użytkowanie i występowanie łęgów specyficzne oddziaływania struktura roślinności w strefie brzegowej REŻIM HYDROLOGICZNY częstotliwość powodzi zmienność przepływu KORYTO RZECZNE krzywizna rzeki łachy podłużne erozja zakoli obecność specjalnych budowli obecność budowli poprzecznych obecność spiętrzeń łachy poprzeczne zmienność głębokości substrat dna różnorodność substratu szczegółowa charakterystyka koryta rzecznego typ przekroju poprzecznego głębokość rozmiar erozji zmienność szerokości możliwości przeprawy Metoda niemiecka (LAWA) Metoda oparta na dostępnych materiałach. Zastosowanie siedmiostopniowej skali oceny warunków morfologicznych. Odniesieniem jest tzw. aktualny potencjalny naturalny stan cieku (hpng)

14 Metoda brytyjska (RHS) River Habitat Survey TEREN ZALEWOWY kształt doliny rzecznej użytkowanie terenu w obszarze 50 m od brzegu BRZEG RZEKI: modyfikacja brzegów materiał skarp cechy brzegów użytkowanie terenu do 5 m od brzegu struktura roślinności brzegów profil skarpy/brzegów charakterystyka skarp wraz z drzewami KORYTO RZECZNE bystrza zbiorniki łachy sztuczne budowle zmiana geometrii koryta retencja zbiornikowa modyfikacja koryta typ przepływu substrat dna cechy morfologiczne koryta liczba koryt roślinność koryta rozmiary koryta Dąży do oceny fizycznego charakteru rzek i ma być pomocna przy ochronie i przywracaniu rzek i terenów zalewowych. Jest oparta o szczegółowe kartowanie. Opiera się na badaniach w 3 obszarach: teren zalewowy, brzeg rzeki oraz koryto rzeczne Ocena morfologicznej jakości rzeki dokonywana jest poprzez: 1. Wskaźnik jakości habitatu HQA (Habitat Quality Assessment) któy jest zależny od zakresu i różnorodności naturalnych struktur 2. Wskaźnik modyfikacji habitatu HMS (Habitat Modification Score) zależny od zakresu modyfikacji wynikających z ingerencji człowieka Podstawą klasyfikacji opartej na powyższych wskaźnikach są warunki referencyjne dla cieków, dla których metoda ta została opracowana.

15 Metoda brytyjska (RHS) River Habitat Survey cd. Badania terenowe przeprowadza się na wybranych odcinkach rzek o długości 500 m i szerokości 50 m. Ich realizacja przebiega w dwóch etapach: Pierwszy etap opis podstawowych charakterystyk morfologicznych koryta i brzegów wykonanych na 10 profilach rozmieszczonych co 50 m Drugi etap sumaryczny opis dla całego 500 metrowego odcinka z uwzględnieniem wszystkich cech i przekształceń niezarejestrowanych w pierwszym etapie wraz z dodatkowym opisem doliny rzecznej. Metoda ta nie wykorzystuje typologii rzek i obejmuje 200 charakterystyk. Wyniki porównuje się z kluczem i zapisuje w przygotowanym formularzu oceny.

16 Porównanie metod oceny hydromorfologicznej stosowanych w krajach Unii Europejskiej RHS Brak uwzględnienia charaktetystyki rumowiska [Andykiewicz-Piragas 2006]

17 Ocena hydromorfologiczna rzek w Polsce Przeprowadzenie pełnej oceny hydromorfologicznej wymaga wcześniejszego zakończenia etapu prac przygotowawczych (ustalenie miejsc referencyjnych dla wszystkich typów cieków, określenie wartości wskaźników oceny). Grudzień 2009 (!) przedstawienie pierwszego programu działań naprawczych. PROGRAM DZIAŁAŃ NAPRAWCZYCH JAKO NIEZBĘDNY ELEMENT PLANU GOSPODAROWANIA WODAMI (!!!) Ze względu na brak wystarczającej ilości czasu (do końca 2009) obecne prace zmierzają w tym momencie do wskazania obszarów w których działania naprawcze są konieczne i uzasadnione. Obejmują one: Przeprowadzenie typologii rzek polskich Wyznaczenie jednolitych części wód Identyfikację części wód zagrożonych nieosiągnięciem dobrego stanu ekologicznego do roku 2015

18 Jednolita część wód surface water body Oddzielny i znaczący element wód powierzchniowych, jak np. jezioro, sztuczny zbiornik, struga, potok, rzeka lub kanał. Na podstawie przeprowadzonych prac wyróżniono na terytorium Polski 4510 jednolitych części wód 2806 w dorzeczu Wisły i 1704 w dorzeczu Odry. Na terenie działania RZGW w Krakowie wyodrębniono 776 jednolitych części wód.

19 Wyznaczenie części wód przykład Wyznaczenie części wód (scalonych) na przykładzie zlewni rzeki Raby [Gremplowska, Żołnacz 2006]

20 Metody oceny hydromorfologicznej cieków stosowane w Polsce Metody dotyczą w głównej mierze rzek środkowej i północnej Polski. Parametry hydromorfologiczne wykorzystywane do waloryzacji rzek w Polsce. [Andykiewicz-Piragas 2006]

21 Metoda SGGW Oglęcki, Pawłat Metoda SGGW jest podzielona na pięć podstawowych etapów: 1. Podział całej długości doliny na homogeniczne odcinki i wyróżnienie czterech stref ekomorfologicznych - strefa koryta w obrębie wody brzegowej (A) - strefa przyrzeczna pas terenu o szerokości 20 m po obu stronach (B) - strefa tarasów i zboczy (C) - strefa przydolinowa szerokości do około 100 m (D) 2. Waloryzacja stref ekomorfologicznych poszczególnych odcinków doliny za pomocą opracowanych list identyfikacyjnych stanu środowiska (w skali 1 5). Uwzględnienie wag oceny określające ich znaczenie w waloryzacji całościowej.

22 Metoda SGGW Oglęcki, Pawłat cd. 3. Całościowa waloryzacja indeksowa doliny i koryta rzeki z przyrzeczem, z uwzględnieniem wskaźnika waloryzacji poszczególnych stref ekomorfologicznych. Brana jest pod uwagę również waga danej strefy ekomorfologicznej w układzie przyrodniczym 4. Odczytanie kategorii walorów środowiska odcinka doliny i jej stref ekomorfologicznych według skali punktowej (1 5) 5. Analiza porównawcza wyników oceny walorów przyrodniczych poszczególnych odcinków doliny w aspekcie planowania przestrzennego, potrzeb ochrony bądź renaturyzacji.

23 Metoda IIGW PK Metoda służąca do wyznaczania silnie zmienionych i sztucznych części wód Przekroczenie jednego ze wskaźników M1, M2 M3 lub M4 powoduje zakwalifikowanie danej jednolitej części wód do SZJCWP. [Gremplowska, Żołnacz 2006]

24 Ocena hydrodynamiczna Propozycja oceny równowagi hydrodynamicznej na podstawie określenia hydraulicznych parametrów przepływu wody i ruchu materiału dennego Istotny wpływ na określenie typów siedlisk ma podział na przedziały napełnienia, prędkości oraz naprężeń stycznych. Podział taki wykonywany jest na odcinku referencyjnym. [Bartnik 2009] Przebieg zmian morfodynamicznych wymaga określenia oporów przepływu, wartości parametrów granicznych dla warunków początku ruchu rumowiska, charakterystyki pokrywy dna szorstkiego, kształtu ziarna i charakteru zjawisk związanych z przejściem wód wezbraniowych. Jednoczesna analiza wymienionych parametrów wymaga ich zbiorczego ujęcia i przedstawienia na zasadach porównawczych tak, by móc wykazać wpływ poszczególnych czynników dla określenia warunków koryt stabilnych.

25 Ocena hydrodynamiczna - dyskusja Równowaga hydrodynamiczna jest warunkiem zrównoważonego stanu ekologicznego cieku, jest zalacana przez RDW. Jej zadaniem jest uproszczenie procedury waloryzacji ekologicznej z uwagi na jej charakter jest to bowiem metoda parametryczna bazująca na pomiarach terenowych Jej wprowadzenie umożliwi wyeliminowanie oceny eksperckiej która nie zawsze jest obiektywna

26 Ocena hydromorfologiczna pilotażowej zlewni rzeki Stradomki [Gremplowska, Żołnacz 2006] Zlewnia rzeki Stradomki na tle zlewni Raby

27 Ocena hydromorfologiczna pilotażowej zlewni rzeki Stradomki Przeprowadzona analiza wykazała, że zlewnia Stradomki stanowi część wód zagrożoną nieosiągnięciem dobrego stanu ekologicznego w perspektywie roku Wyniki analiz dla zlewni rzeki Stradomki przekroczenie wskaźników [Gremplowska, Żołnacz 2006] W wyniku oceny eksperckiej stwierdzono, że regulację wykonano z powodu dążenia do stabilizacji podłużnej i poprzecznej koryta cieku. Sztuczny charakter przekroju poprzecznego niektórych odcinków rzeki powoduje niekorzystne zmiany warunków życia dla gatunków ryb właściwych tej rzece.

28 Dyskusja Przeprowadzenie dokładnej oceny hydromorfologicznej bazującej na danych zebranych w terenie jest kosztowne i pracochłonne. Interdyscyplinarność: hydrobiologia, hydraulika, hydrotechnika, geomorfologia Polski system oceny hydromorfologicznej cieków zbliżony jest do niemieckiego (szkolenia pracowników IMGW i RZGW w Niemczech). Liczba charakteryzowanych parametrów waha się od 20 do 200 (różnica 1000%) Rutynowa ocena i klasyfikacja rzek w Polsce nie uwzględnia w chwili obecnej szczegółowej oceny hydromorfologicznej cieków. Konieczność włączenia do oceny hydromorfologicznej oceny warunków równowagi hydrodynamicznej cieku (ocena parametryczna (!). Konieczność powołania zespołów eksperckich, których celem będzie określanie stanu wyznaczonych JCWP pod względem hydromorfologicznym Ocena hydromorfologiczna jest niezbędnym elementem działań naprawczych (W KONSEKWENCJI PRZYJĘCIA PLANU GOSPODAROWANIA WODAMI) którego pierwszy etap mamy zakończyć w grudniu Pozostało zatem 8 miesięcy

29 Literatura: Andykiewicz-Piragas Mariusz, Hydromorfologiczna ocena cieków w krajach Unii Europejskiej jako element wspierający ocenę ekologicznego stanu rzek zgodnie z wymogami ramowej dyrektywy wodnej, Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 4/3, PAN Kraków, s.7-15, 2006 Bartnik Wojciech, Charakterystyka hydromorfologiczna rzek i potoków górskich. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 4/1, ser. monografie, PAN Kraków, s , 2006 Czech Katarzyna, Kulesza Krzysztof, Warunki referencyjne specyficzne dla typów cieków w Polsce jako podstawa do prac nad oceną ekologicznego stanu wód płynących, Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 4/3, PAN Kraków, s.25-35, 2006, Gremplowska Zofia, Żołnacz Jarosław, Wstępną ocena metod waloryzacji morfologicznej rzek na przykładzie zlewni Raby, Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 4/3, PAN Kraków, s.37-44, 2006, Kulesza K., Hydromorfologia jako wskaźnik jakości ekologicznej rzek, 2008

30 DZIĘKUJ KUJĘ ZA UWAGĘ