Zmiany intensywności procesów korytotwórczych w rzekach górskich pod wpływem ich regulacji na przykładzie wybranych odcinków Porębianki

Zmiany intensywności procesów korytotwórczych w rzekach górskich pod wpływem ich regulacji na przykładzie wybranych odcinków Porębianki Andrzej Strużyński*, Maciej Wyrębek*, Małgorzata Leja* Krzysztof Kulesza**, Ilona Biedroń** * Uniwersytet Rolniczy w Krakowie ** Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, O/Kraków

Plan prezentacji: - określenie celu - dane hydrologiczne - metodyka obliczeń - wyniki prognozy obrukowania dna - podsumowanie

Zmiany intensywności procesów korytotwórczych w rzekach górskich pod wpływem ich regulacji na przykładzie wybranych odcinków Porębianki Wyznaczenie celu: Prognoza stabilności dna podczas wystąpienia przepływów charakterystycznych i określenie przepustowości koryta Określenie skutków zastosowania regulacji Opis intensywności procesów fluwialnych i ich wpływu na koryto Porębianki (oraz Mszankę).

dane hydrologiczne Porębianka jest potokiem górskim płynącym w Gorcach. Jest lewym dopływem Mszanki do której uchodzi w miejscowości Mszana Dolna. Jej źródła znajdują się u podnóży przełęczy Pośrednie łączącej szczyty Obidowiec i Bardo. Najwyżej położone źródła potoku leżą na wysokości 1030 m n.p.m. Wg metryk sporządzonych przez IMGW jest to potok fliszowy wyżynny (typ 12). Powierzchnia zlewni wynosi 71 km2 a długość Porębianki 15 km. Krzemień [1984] podaje, że zalesienie zlewni w roku 1984 wynosiło 49.2 %. Obecne pomiary wykonane na podstawie zdjęć lotniczych w roku 2003 wskazują na znaczny wzrost powierzchni leśnej do 59%.

dane hydrologiczne p% Niedźwiedź Zmyślówka Przy rampach Q max.p [m 3 s-1 ] 0.1 273 277 288 0.2 245 249 259 0.3 229 233 242 0.5 209 212 221 1 181 184 191 2 153 155 162 3 136 138 144 4 124 126 132 5 115 117 122 10 85.7 87.1 91.2 20 56.7 57.7 60.6 25 47.5 48.4 50.9 30 40.4 41.2 43.3 40 30.1 30.8 32.5 50 25.0 25.6 27.0

dane hydrologiczne p% Niedźwiedź Porębianka p. K. 0.1 273 149 0.2 245 134 0.3 229 125 0.5 209 114 1 181 99 2 153 83 3 136 74 4 124 68 5 115 63 10 85.7 47 20 56.7 31 25 47.5 26 30 40.4 22 40 30.1 16 50 25 14

metodyka obliczeń Obliczenia hydrauliczne wykonano w programie HEC-RAS oraz autorskim programie Konsum. Prognoza obrukowania dna wykonana została za pomocą autorskiego programu ARMOUR.

metodyka obliczeń Obliczenia hydrauliczne wykonano w programie HEC-RAS lub autorskim programie Konsum. - wyznaczenie części krzywych wydatku, - określenie zmian spadku hydraulicznego dla różnych przepływów, - przepływ wylewający się z łożyska, - dane hydrauliczne do programu Armour. Prognoza obrukowania dna wykonana została za pomocą autorskiego programu ARMOUR. - wykonanie prognozy stabilności dna, - określenie przepływu mogącego wprawić w ruch wierzchnią warstwę rumowiska dennego.

wyniki prognozy obrukowania dna korekcja progowa - p1

wyniki prognozy obrukowania dna korekcja progowa - p2 Bardzo duża pojemność koryta Porębianki w przekroju p2

wyniki prognozy obrukowania dna korekcja progowa - p2 Porębianka progi - P2 100 90 80 70 pomiar 0.770 60 Ʃp % 1.040 50 1.430 1.640 40 1.600 30 1.690 20 10 0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 d [m] Transport masowy materiału wleczonego powyżej przepływu Q5% 0.18

wyniki prognozy obrukowania dna korekcja progowa - p3 Woda zalewa prawobrzeżną terasę przy wystąpieniu przepływu Q10%

wyniki prognozy obrukowania dna korekcja progowa - p3 Porębianka progi - P3 100 90 80 70 pomiar 1.190 1.480 1.860 2.090 2.350 2.500 Ʃp % 60 50 40 30 20 10 0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 d [m] 0.10 0.12 0.14 Istniejąca korekcja wręcz unieruchamia rumowisko wleczone nawet podczas dużych wezbrań 0.16 0.18

wyniki prognozy obrukowania dna korekcja progowa Profil podłużny w odcinku z korekcją progową zaznaczono przekrój p3

wyniki prognozy obrukowania dna odcinek poniżej mostu w m. Niedźwiedź

wyniki prognozy obrukowania dna odcinek poniżej ujścia pot. Konina

wyniki prognozy obrukowania dna Zmysłówka

wyniki prognozy obrukowania dna Godki (przy rampach)

Porębianka korekcja progowa

Porębianka Zmysłówka

Porębianka Godki rampy

wyniki prognozy obrukowania dna Zmysłówka i Godki (przy rampach) 100 90 80 70 L1 cień L2 nurt L1 nurt 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 d [cm] 10 12 14 16 18

wyniki prognozy obrukowania dna Zmysłówka i Godki (przy rampach) 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 Zmysłówka Godki 0.8 0.6 0.4 p% Niedźwiedź Zmyślówka Przy rampach Q ma x.p [m 3 s-1 ] 0.2 0 0.1 273 277 288 0.2 245 249 259 0.3 229 233 242 0.5 209 212 221 1 181 184 191 2 153 155 162 3 136 138 144 4 124 126 132 5 115 117 122 10 85.7 87.1 91.2 20 56.7 57.7 60.6 25 47.5 48.4 50.9 30 40.4 41.2 43.3 40 30.1 30.8 32.5 50 25.0 25.6 27.0 0 20 40 60 80 100 Q [m3/s] 120 140 160 180 200

wyniki prognozy obrukowania dna Zmysłówka i Godki (przy rampach) Zmysłówka 100 90 80 70 pomiar 0.76 m 0.98 m 1.27 m 1.76 m 60 50 40 30 20 10 0 0 0.02 0.04 0.06 di [m] 0.08 0.1 0.12 0.14 Woda przepływa z dużą energią. Transport występuje już powyżej przepływu Q50%

wyniki prognozy obrukowania dna Zmysłówka i Godki (przy rampach) Godki 100 90 80 70 pomiar 0.4 m 0.5 m 0.75 m 1.1 m 60 50 40 30 20 10 0 0 0.02 0.04 0.06 di [m] 0.08 0.1 0.12 0.14 Woda przepływa z dużą energią. Transport występuje już powyżej przepływu Q30% (Q10%)

Podsumowanie 1. Porębianka może być w chwili obecnej podzielona na 4 odcinki. a) najwyższy, naturalny, niedostępny dla człowieka o charakterze typowo erozyjnym, b) odcinek w miejscowości Poręba Wielka uregulowany za pomocą korekcji stopniowej, c) odcinek z umocnionymi brzegami, lecz bez umocnienia dna, d) odcinek uregulowany za pomocą ramp. 2. Podział rzeki na tak wiele odcinków powoduje zniszczenie ciągłości rzeki. Poszczególne ekosystemy nie pasują do siebie. Zasiedlenie Porębianki jest w chwili obecnej utrudnione. Odcinek uregulowany za pomocą budowli technicznych 3. Zastosowanie korekcji stopniowej w miejscowości Poręba Wielka pozwoliło na osiągnięcie celu zabezpieczenia przed erozją i stabilizację koryta. Na tym odcinku Porębianka jednak nie spełnia funkcji korytarza ekologicznego. Również jej wygląd na tym odcinku nie jest zbyt estetyczny dla człowieka (Q>Q5% albo Q1%).

Podsumowanie Porębianka - Zmysłówka 4. Porębianka na odcinku poniżej połączenia z Koniną jest już prawie pozbawiona materiału wleczonego. Dodatkowo, koryto jest tutaj bardzo wąskie. Ubezpieczenie brzegów takiego koryta powoduje przyspieszenie spływu i jeszcze większe zachwianie warunków równowagi hydrodynamicznej. Na tym odcinku występuje dno skalne, co spowalnia proces wcinania się koryta. Występuje on jednak na skutek ciągłego uszkadzania wychodni skalnych przez wodę i transportowane rumowisko, a także procesy wietrzenia. Odcinek ten jest z pewnością odcinkiem transportacyjno-erozyjnym. 5. W odcinku Zmysłówka przepływy korytotwórcze są mniejsze od Q50%, a w lokalizacji Godki proces wymywania rumowiska następuje po przekroczeniu przepływu Q25%. W przypadku koryt aluwialnych transport dla przepływów mniejszych od Q50% świadczy o silnie erozyjnym charakterze danego odcinka. Porębianka w tym odcinku posiada koryto skaliste, odporniejsze na rozmywanie. Odcinek uregulowany za pomocą ramp (Podobin Godki ) jest odcinkiem zrównoważonym.

Podsumowanie Porębianka - Godki (rampy) 6. Odcinek uregulowany za pomocą bystrzy o zwiększonej szorstkości (Podobin Godki) stwarza możliwości zaistnienia rozbudowanych procesów hydromorfologicznych. Rampy stanowią elementy regulacji bliskiej naturze. Odcinek ten jest otwartym korytarzem ekologicznym. W plosach deponowany jest materiał wleczony, co powoduje pojawianie się stref zwolnionego przepływu, które są atrakcyjne dla makrozoobentosu i młodych ryb. c.d. ->

Podsumowanie Porębianka W zlewni Porębianki zwiększa się powierzchnia obszarów leśnych. W ciągu ostatnich 30 lat powierzchnia lasów zwiększyła się o około 10%. Paradoksalnie ten proces przynosi bardzo negatywne w skutkach zmiany procesów fluwialnych. Powszechne zjawisko wcinania koryt rzecznych może być spowodowane również zwiększeniem powierzchni leśnych. Proces ten powoduje, że do Porębianki zmniejsza się dostawa materiału wleczonego. Dodatkowo istniejące progi odcinają te dostawę powodując niedociążenia potoku i przyspieszoną erozję podłoża. Ze względu na zachowanie ciągłości ekologicznej Porębianki należy przeprowadzić dokładne studium z uwzględnieniem wpływu człowieka i naturalnie występujących procesów hydromorfologicznych w korycie tego potoku. Ponad wszelką wątpliwość w warunkach naturalnych Porębianka byłaby obecnie potokiem o charakterze erozyjnym. Transport rumowiska wleczonego jest powstrzymywany zbyt mocno w odcinku z progami. Z tego powodu poniżej mostu w Niedźwiedziu, a szczególnie poniżej ujścia Koniny powrót do dużego spadku skutkuje nasileniem procesów erozyjnych. W odcinku uregulowanym za pomocą bystrzy o zwiększonej szorstkości transport wydaje się być zrównoważony o czym świadczą odsypiska przybrzeżne i śródkorytowe. Zmniejszenie dostawy rumowiska ze zlewni jest rekompensowane korekcją za pomocą budowli regulacyjnych, ale jego skutki mogą być przeniesione na koryto odbiornika, co powoduje konieczność jego regulacji. Dziękuję za uwagę