ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SK ODOWSKA LUBLIN POLONIA VOL. LVII, 7 SECTIO B 2002 Zak³ad Hydrografii Instytut Nauk o Ziemi UMCS Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu Hydrological characteristics of the River Bug basin WPROWADZENIE Dorzecze Bugu znajduje siê na obszarze pó³nocno-zachodniej Ukrainy, po- ³udniowo-zachodniej Bia³orusi oraz œrodkowowschodniej czêœci Polski (ryc. 1). Ca³e dorzecze Bugu obejmuje obszar 39 420,2 km 2 (Podzia³...), co stanowi 19,3% dorzecza Wis³y. Z ogólnej powierzchni dorzecza na obszarze Polski znajduje siê 19,4 tys. km 2 (49,24%), na Ukrainie 10,8 tys. km 2 (27,41%), a na Bia³orusi 9,2 tys. km 2 (23,35%). Bug bierze pocz¹tek ze Ÿróde³ po³o onych na pó³nocnym skraju krawêdzi Podola, usytuowanych na wysokoœci 311 m n.p.m. Obecnie uchodzi do Narwi dop³ywu Wis³y, w strefie Zalewu Zegrzyñskiego. Œrednie wzniesienie dorzecza wynosi 183 m n.p.m., przy czym blisko 3/4 powierzchni znajduje siê w przedziale wysokoœci 100 200 m (Mikulski 1963). Ca³kowita d³ugoœæ Bugu od Ÿróde³ na Ukrainie do Jeziora Zegrzyñskiego wynosi 755 km, z tego prawie 185 km górnego odcinka znajduje siê na Ukrainie. Na dalszym odcinku 363 km stanowi ona naturaln¹ granicê miêdzy Polsk¹ a Ukrain¹ i Bia³orusi¹. Natomiast dolny odcinek Bugu o d³ugoœci 224,2 km, poni ej miejscowoœci Niemirów od granicy z Bia³orusi¹ do Zalewu Zegrzyñskiego znajduje siê na terenie Polski. Dorzecze Bugu ma wyd³u ony kszta³t, a w œrodkowym odcinku na wysokoœci Polesia bardzo siê zwê a (ryc. 1). W granicznej miejscowoœci Go³êbie, w której Bug wp³ywa z Ukrainy do Polski, jego górna zlewnia obejmuje
112 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI 7003,0 km 2, z czego 788,0 km 2 znajduje siê w granicach Polski. Na odcinku granicznym zlewnia Bugu zwiêksza siê z 7003 km 2 do 30 025 km 2, z tego 62,8% przyrostu przypada na praw¹ stronê dorzecza. Rzeka na ca³ym granicznym odcinku jest nieuregulowana, na wielu odcinkach silnie meandruje, p³yn¹c w dolinie o bardzo zmiennej szerokoœci. Dolna czêœæ zlewni Bugu, od Niemirowa do Zalewu Zegrzyñskiego, obejmuje 9395 km 2. Ryc. 1. Po³o enie i podzia³ hydrograficzny dorzecza Bugu Location and hydrographic division of the Bug river basin
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 113 TERENOWE I KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA OBIEGU WODY Rozci¹gniête po³udnikowo dorzecze Bugu wchodzi w obrêb kilku regionów fizjograficznych i geologicznych, co bardzo wyraÿnie wp³ywa na warunki wystêpowania i kr¹ enia wody. Ich zró nicowanie wynika z czynników terenowych i klimatycznych g³ównie budowy geologicznej, rzeÿby i u ytkowania gruntów oraz wielkoœci i sezonowej zmiennoœci opadów i ewapotranspiracji. W najwy szej czêœci Bug przep³ywa przez Kotlinê Pobu a, nastêpnie przez Wy ynê Wo³yñsk¹ i jej subregiony: Grzêdê Sokalsk¹, Kotlinê Hrubieszowsk¹ i Grzêdê Horodelsk¹. Zakole rzeki ko³o Horod³a stanowi granicê regionów: Wy yn Ukraiñskich i Ni u Wschodnioba³tycko-Bia³oruskiego (Kondracki 1998). Od Horod³a do ujœcia Krzny obszar zlewni Bugu wchodzi w obrêb subregionów Polesia: Lubelskiego, Wo³yñskiego i Brzeskiego. Odcinek Bugu poni ej ujœcia Krzny znajduje siê ju na obszarze Podlasia, w prowincji Ni u Œrodkowoeuropejskiego, podprowincji Nizin Œrodkowopolskich: Podlaskiego Prze³omu Bugu i Doliny Dolnego Bugu (Kondracki 1998). Obszar wy ynny buduj¹ ska³y wêglanowe górnej kredy, pokryte w znacznej czêœci utworami pylastymi. Na nich wytworzy³y siê urodzajne gleby, które s¹ zajmowane pod grunty orne dominuj¹ce w strukturze u ytkowania ziemi. Dobre gleby oraz eksploatowane surowce mineralne zadecydowa³y o stosunkowo du ej gêstoœci zaludnienia. Pod wzglêdem hydrogeologicznym najwy sza czêœæ dorzecza znajduje siê w obrêbie zbiornika wo³yñsko-podolskiego (Kleczkowski 1979). Wody podziemne pierwszego horyzontu wystêpuj¹ najczêœciej w szczelinowo-porowych ska³ach górnej kredy wykszta³conych jako margle i kreda pisz¹ca. S¹ one najczêœciej przykryte lessami i utworami lessowymi, a miejscami ukazuj¹ siê na powierzchni. Wody podziemne o znacznej zasobnoœci i doskona³ej jakoœci wystêpuj¹ stosunkowo g³êboko, z wyj¹tkiem den dolin rzecznych i kotlinowatych obni eñ. Sieæ rzeczna jest stosunkowo rzadka, mimo du ego i g³êbokiego rozciêcia dolinami obszarów wierzchowinowych. Natomiast polska, wy ynna czêœæ dorzecza Bugu znajduje siê w hydrogeologicznym regionie lubelskim, o znacznych zasobach wód kr¹ ¹cych w górnokredowych ska³ach wêglanowych (Malinowski 1991). Bia³oruska czêœæ dorzecza znajduje siê g³ównie w obrêbie kredowo-czwartorzêdowego zbiornika brzeskiego. Po stronie polskiej zbiornik ten ³¹czy siê z regionem po³udniowomazowieckim obejmuj¹cym obszar œrodkowego i dolnego dorzecza Bugu, z zasobnymi wodami g³ównie piêtra trzeciorzêdowego oraz kredowego. Pierwszy poziom wód podziemnych wystêpuje na niewielkich g³êbokoœciach w utworach plejstoceñskich i holoceñskich, g³êbiej wystêpuj¹ wody w utworach kredowych lub trzeciorzêdowych i kredowych. Czêœæ dorzecza po³o onego na pó³noc od doliny Krzny zaliczana jest do hydrogeologicznych rejonów: podlaskiego i Niziny Mazowieckiej, z wodami
114 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI podziemnymi utrzymuj¹cymi siê w porowych osadach czwartorzêdowych i trzeciorzêdowych, g³êbiej równie kredowych. Wody podziemne pierwszego poziomu wystêpuj¹ w utworach czwartorzêdowych kilka metrów poni ej powierzchni terenu. G³êbiej stwierdzane s¹ wody naporowe piêtra trzeciorzêdowego i kredowego, o znacznej zasobnoœci i dobrej jakoœci. Na du ych obszarach nizinnej czêœci zlewni zwierciad³o wód gruntowych wystêpuje na niewielkich g³êbokoœciach, niekiedy w zasiêgu oddzia³ywania procesów glebotwórczych i dobowych zmian temperatury. Przypowierzchniowe wody nara one s¹ na zanieczyszczenia punktowe i powierzchniowe. W skali dorzecza zwierciad³o wody wystêpuje przewa nie do g³êbokoœci 5 m, zarówno na ca³ym Polesiu i Podlasiu, jak i w dnach dolin Wy yny Lubelskiej. W strefach wierzchowinowych Wy yn Lubelskiej i Wo³yñskiej oraz Roztocza mi¹ - szoœæ strefy aeracji wynosi 40 80 m. Wody podziemne najwy ej wystêpuj¹ na obszarze Roztocza i Go³ogór, gdzie zwierciad³o wody piêtra kredowo-trzeciorzêdowego utrzymuje siê powy- ej 320 m n.p.m. Od Roztocza zwierciad³o wody podziemnej obni a siê ku pó³nocy. Generalne jego nachylenie modyfikuj¹ g³êboko wciête doliny rzeczne. Najni ej wody podziemne wystêpuj¹ w strefie doliny dolnego Bugu, gdzie stwierdza siê je na wysokoœci 80 90 m n.p.m. Spadki pod³u ne zwierciad³a wody podziemnej zgodne z biegiem doliny Bugu s¹ bardzo ma³e. Zdecydowanie wiêksze spadki zwierciad³a wody stwierdza siê w profilach poprzecznych do dolin rzecznych, jednak e s¹ one okresowo zmienne, co wynika ze stanu nape³nienia koryt rzecznych wod¹. W okresach du ych wezbrañ nastêpuje podpiêtrzanie wód podziemnych przez wody rzeczne oraz wnikanie wód p³yn¹cych do podziemia. Klimat dorzecza Bugu kszta³towany jest przez morskie i kontynentalne masy powietrza. Okresowe zmiany po³o enia g³ównych oœrodków ni owych i wy- owych decyduj¹ o sezonowoœci cyrkulacji atmosferycznej oraz o zmiennoœci nap³ywaj¹cych mas powietrza. Czynniki te decyduj¹ o cechach przejœciowych klimatu, z nasilaj¹cymi siê ku wschodowi cechami kontynentalnymi. Œrednia roczna temperatura powietrza dorzecza Bugu utrzymuje siê oko³o 7,0 C, a roczna amplituda temperatury wynosi 22,0 23,0 C. Parowanie terenowe pozostaje w granicach 480 520 mm (Atlas..., 1987), natomiast opady w dorzeczu Bugu wykazuj¹ stosunkowo du e zró nicowanie przestrzenne. Najni sze opady wystêpuj¹ na obszarze Polesia i wynosz¹ 530 550 mm, najwy sze s¹ na Roztoczu powy ej 650 mm. Opady pó³rocza zimowego stanowi¹ oko³o 33% rocznej sumy.
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 115 ZMIANY STANÓW WODY I PRZEP YWÓW BUGU ORAZ JEGO DOP YWÓW Pomiary i obserwacje hydrometeorologiczne w dorzeczu Bugu prowadzone s¹ przez s³u by poszczególnych pañstw: Polski, Ukrainy i Bia³orusi, jednak e dostêpnoœæ do ca³oœci tych materia³ów jest ograniczona. Podstaw¹ opracowania czêœci hydrologicznej by³y materia³y publikowane i archiwalne IMiGW za okres 1951 2000 oraz dane pomiarowe z kilku wodowskazów uzyskane za okres 1996 2000 z terenu Ukrainy i Bia³orusi. Dane te pozwoli³y na zestawienie dla jednakowego okresu iloœci p³yn¹cej wody w poszczególnych czêœciach dorzecza. W górnym biegu Bug zasilany jest wodami 5 wiêkszych dop³ywów zbieraj¹cych wody z powierzchni od 933 do 1820 km 2 (Pe³tew, Rata, So³okija, Huczwa, ug). W biegu œrodkowym, na pó³nocnym krañcu Polesia oraz w dolnym uchodz¹ najzasobniejsze w wodê rzeki: Muchawiec, Krzna, Leœna Nurzec i Liwiec (ryc. 1), których powierzchnie zlewni obejmuj¹ od 6594 do 2102 km 2. Ryc. 2. Stany wody Bugu w stacjach Strzy ów, W³odawa i Frankopol w latach 1979 1980 The Bug river stages in Strzy ów, W³odawa and Frankopol stations between 1979 1980 Analiza dobowych stanów wody oraz wielkoœci przep³ywów wskazuje na wystêpowanie maksimów i minimów odp³ywu w ka dej porze roku (ryc. 2). Wysokie stany i przep³ywy Bugu oraz jego dop³ywów, podobnie jak w innych rzekach wschodniej Polski, rejestrowane s¹ najczêœciej w okresie wiosennym, znacznie rzadziej w miesi¹cach letnich. Najwiêksze wezbrania tworzy³y siê w czasie roztopów, gdy na pokrywê œnie n¹ spada³y opady deszczu. Katastrofalne wezbranie roztopowe wyst¹pi³o w marcu i kwietniu 1979 r. (ryc. 2). Inne okresy du ych wezbrañ roztopowych to luty marzec 1966, marzec 1967, kwiecieñ 1961 i 1968. Natomiast wysokie wezbrania opadowe wyst¹pi³y w lipcu
116 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI i sierpniu 1960 r. oraz w paÿdzierniku 1974 r. Charakterystyczne stany wody w czterech g³ównych przekrojach wodowskazowych Bugu wraz z wielkoœciami stanów alarmowych i ostrzegawczych zestawiono w tab. 1. Najwiêksze ró nice po³o enia zwierciad³a wody stwierdza siê na Bugu, gdy rozpiêtoœæ (amplituda) wahañ jego stanów zmienia siê od 738 cm w Strzy owie do 444 cm we W³odawie. W rzekach uchodz¹cych do Bugu rozpiêtoœæ wahañ stanów wody jest znacznie ni sza, gdy utrzymuje siê w granicach 200 300 cm. W przebiegu stanów wody rejestruje siê zró nicowan¹ ich dynamikê w poszczególnych czêœciach dorzecza. Wynika to zarówno z wielkoœci zasilania i charakteru koryta, jak i warunków œrodowiska geograficznego, decyduj¹cego o tempie obiegu wody i pojemnoœci strefy aeracji. W obszarze wy ynnym dynamika stanów wody jest zdecydowanie wiêksza, co zaznacza siê czêstymi i du ymi przyrostami stanów wody (ryc. 2 stacja Strzy ów). Natomiast w czêœci nizinnej, dziêki dobrym warunkom retencjonowania wody w pod³o u, zmiany stanów wody s¹ bardziej wyrównane. Jednak e w sytuacji d³ugotrwa³ych bilansowych nadwy- ek wody stany wody i przep³ywy s¹ bardzo wysokie. Tab. 1. Charakterystyczne stany wody w profilach wodowskazowych na Bugu za okres 1961 1995 (Hydrologia... 1998, Atlas posterunków wodowskazowych...) Characteristic river stages in water-gauge profiles of the Bug river during the period 1961 1995 (Hydrology... 1998, Atlas of Water-Gauging Stations...) Powierzchnia Stany wody (cm) Wodowskaz WWW SWW NNW Rozpiêtoœæ Alarmowy Ostrzegawczy km Strzy ów 8 944,6 912 726 174 738 750 600 W³odawa 14 410,0 506 339 62 444 350 250 Frankopol 31 335,9 521 325 24 497 350 250 Wyszków 39 119,4 653 450 139 514 450 400 WWW maksymalny stan wody, SWW œredni wysoki stan wody, NNW minimalny stan wody. Skrajne wielkoœci przep³ywów w wybranych profilach wodowskazowych Bugu i jego dop³ywów zmieniaj¹ siê w bardzo du ym przedziale. Minimalne przep³ywy wielu rzek obni aj¹ siê do kilkudziesiêciu lub kilkuset litrów na sekundê. Natomiast przep³ywy maksymalne wzrastaj¹ do kilkudziesiêciu i kilkuset metrów szeœciennych na sekundê. Wspó³czynnik nieregularnoœci przep³ywów, okreœlony jako iloraz przep³ywu maksymalnego i minimalnego, wynosi od 62 na Huczwie do 1340 w Broku. Nale y podkreœliæ zdecydowanie wiêksz¹ nieregularnoœæ przep³ywów rzek uchodz¹cych do dolnego Bugu (tab. 2). Zmiennoœæ przep³ywów Bugu utrzymuje siê w granicach 100 200.
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 117 Odp³yw wyra any w wartoœciach bezwzglêdnych ma najwy sze wielkoœci w dolnym biegu rzeki. W okresie obserwacji wielkoœæ maksymalnego przep³ywu Bugu w Wyszkowie wynosi³a 2400 m 3 /s, co odpowiada³o odp³ywowi jednostkowemu 61 l/s km 2. W zlewniach zamkniêtych profilami wodowskazowymi maksymalne odp³ywy jednostkowe Bugu wynosz¹: w Strzy owie 77 l/s km 2, W³odawie 53 l/s km 2, Frankopolu 47 l/s km 2. Rzeki sp³ywaj¹ce do Bugu z Wy- yny Wo³yñskiej i Polesia wykazuj¹ najwy sze odp³ywy jednostkowe utrzymuj¹ce siê na poziomie 60 80 l/s km 2. Znacznie wy sze odp³ywy jednostkowe, w granicach 110 140 l/s km 2, stwierdzane s¹ w dop³ywach dolnego Bugu. Natomiast przep³ywy maksymalne dop³ywów Bugu wynosz¹ od kilkunastu do 300 m 3 /s (tab. 2), przy czym maksymalne odp³ywy jednostkowe utrzymuj¹ siê na bardzo ró nym poziomie. Ich wielkoœæ generalnie roœnie wraz ze zmniejszaniem siê powierzchni zlewni, ale jest równie mocno uzale niona od lokalnych warunków retencjonowania wody w pod³o u. Tab. 2. Przep³ywy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych IMiGW (Atlas posterunków wodowskazowych..., Gigro³ogiczeskaja...) Characteristic discharges in water-gauge profiles of IMiGW (Atlas of Water-Gauging Stations...) Rzeka Profil wodowskazowy Powierzchnia km 2 Lata Przep³yw (m 3 /s) WWQ SWQ SSQ SNQ NNQ Nier. Bug Strzy ów 8 944,6 1961 1990 692 230 40,9 11,5 3,20 216 Bug W³odawa 14 410,0 1951 1990 769 271 54,5 16,8 8,01 96 Bug Frankopol 31 335,9 1951 1990 1480 487 119,0 38,9 12,40 119 Bug Wyszków 39 119,4 1951 1990 2400 678 157,0 50,5 19,80 121 Huczwa Gozdów 1 215,0 1981 1990 32,1 19,1 3,41 0,90 0,52 62 Uherka Ruda Opal. 433,2 1955 1990 28,1 12,0 1,55 0,30 0,05 562 W³odawka Okuninka 576,0 1951 1990 48,2 14,3 2,18 0,46 0,12 402 Muchawiec Brzeœæ 6 590,0 269 25,1 1,95 137 Krzna Malowa Góra 3 127,7 1951 1990 182,0 63,6 10,5 2,42 1,00 182 Leœna Tiuchiniczi 2 590 166 11,1 1,66 100 Nurzec Brañsk 1 226,6 1951 1990 140,0 63,8 5,27 0,94 0,22 636 Brok Nowe Kaczkowo 730,2 1971 1990 105,0 46,4 3,21 0,38 0,14 750 Liwiec ochów 2 465,5 1951 1990 318,0 103,0 10,8 2,31 1,04 306 Kostrzyñ Jagodne 577,2 1951 1990 78,7 29,3 2,90 0,45 0,10 787 WWQ przep³yw maksymalny, SWQ przep³yw œredni z maksymalnych, SSQ przep³yw œredni (modu³), SNQ przep³yw œredni z minimalnych, NNQ przep³yw minimalny, Nier. nieregularnoœæ przep³ywów [Q max : Q min].
118 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI Minimalne przep³ywy w rzekach dorzecza Bugu pojawiaj¹ siê w ró nych porach roku, ale najczêœciej stwierdzane s¹ w sierpniu, wrzeœniu i lipcu, czasem mog¹ wyst¹piæ w jesieni. Zmiany wielkoœci minimalnych przep³ywów rocznych s¹ w porównaniu z maksymalnymi stosunkowo ma³e. Minimalne odp³ywy jednostkowe Bugu obni aj¹ siê do poziomu 0,4 0,5 l/s km 2. Natomiast w wiêkszoœci jego dop³ywów wartoœci te spadaj¹ do poziomu 0,1 0,3 l/s km 2. Podane wartoœci przep³ywów i odp³ywów jednostkowych dokumentuj¹ niewielkie iloœci wody pozostaj¹ce w korytach rzek (zasoby wodne zlewni) w okresach niskich stanów i przep³ywów. ODP YW Z DORZECZA BUGU Iloœæ odp³ywaj¹cej wody z dorzecza Bugu zosta³a obliczona na podstawie materia³ów archiwalnych i publikowanych IMiGW zestawionych dla profilu wodowskazowego w Wyszkowie (Fal i in. 1997), zamykaj¹cego zlewniê Bugu o powierzchni 39 119,4 km 2. Wodowskaz ten znajduje siê tylko 33,8 km powy- ej ujœcia Bugu do Narwi, zatem mo na przyj¹æ, e dane z tego profilu charakteryzuj¹ zasoby wodne ca³ego dorzecza. Œredni przep³yw Bugu w Wyszkowie w latach 1951 2000 wynosi³ 153,7 m 3 /s. Œredni z wielolecia odp³yw jednostkowy mia³ wartoœæ 3,93 l/s km 2, a roczny wskaÿnik odp³ywu 124 mm. Udzia³ zasilania podziemnego w odp³ywie ca³kowitym, okreœlony na podstawie analizy œredniej z miesiêcznych minimów przep³ywu, wynosi³ w badanym wieloleciu 104,6 m 3 /s, co stanowi 68% odp³ywu ca³kowitego. Œrednie roczne przep³ywy Bugu w Wyszkowie zmienia³y siê od 65,4 m 3 /s w 1954 r. do 335 m 3 /s w 1975 r. (ryc. 3), co œwiadczy o stosunkowo ma³ej rocznej zmiennoœci przep³ywów, nieco wiêkszej od zmiennoœci przep³ywów rzek Wy yny Lubelskiej i Wo³yñskiej, równomiernie zasilanych z zasobów podziemnych. Sytuacje tê dobrze podkreœla stosunkowo ma³e zró nicowanie rocznych przep³ywów Bugu we W³odawie (ryc. 3). Wartoœci œrednich rocznych przep³ywów wykazywa³y w latach 1951-1981 wyraÿn¹ tendencjê rosn¹c¹. W nastêpnym dziesiêcioleciu iloœæ odp³ywaj¹cej wody z dorzecza utrzymywa³a siê nieco poni ej modu³u. Przep³ywy ostatnich lat by³y zbli one do wartoœci œrednich. W ca³ym piêædziesiêcioleciu przep³ywy œrednie i minimalne wykazywa³y tendencjê lekko rosn¹c¹, a maksymalne roczne malej¹c¹. Re im odp³ywu mo na okreœliæ jako umiarkowany z gruntowo-deszczowo-œnie nym zasilaniem. Sezonowe zró nicowanie przep³ywów zale y przede wszystkim od czynników meteorologicznych, a ich sezonowa zmiennoœæ w dorzeczu Bugu nosi wyraÿne znamiona silnego oddzia³ywania kontynentalizmu klimatycznego. Przep³ywy miesiêcy pó³rocza letniego s¹ zdecydowanie ni sze od przep³ywów okresu zimowego, a wspó³czynnik nieregularnoœci przep³ywów œrednich mie-
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 119 siêcznych wynosi prawie 4. W pó³roczu zimowym odprowadzanych jest 62% objêtoœci sp³ywaj¹cych wód, a w letnim tylko 38%. We wszystkich rzekach Ÿród³em zasilania s¹ wody podziemne, topniej¹cy œnieg i opady deszczowe. Roczny przebieg temperatury powietrza sprawia, e najwy sze miesiêczne odp³ywy stwierdzane s¹ w okresie wiosennego topnienia pokrywy œnie nej (ryc. 4, 5), a maksymalne miesiêczne przep³ywy przypadaj¹ na kwiecieñ. W okresie letnim zasoby wodne, a tym samym i przep³ywy rzek, mimo wysokich opadów, zmniejszaj¹ siê, gdy opady zu ywane s¹ w du ej mierze na ewapotranspiracjê. Minimalne przep³ywy notowane s¹ najczêœciej póÿnym latem lub wczesn¹ jesieni¹, gdy zasoby wód podziemnych ulegaj¹ znacznemu wyczerpaniu. W jesieni przep³ywy rzek rosn¹, ale w zimie znów nieco malej¹, czego przyczyn¹ jest ograniczenie zasilania spowodowane ujemnymi temperaturami powietrza. Zdecydowany wzrost iloœci p³yn¹cej wody stwierdzany jest w czasie sp³ywu wiosennych wód roztopowych, przypadaj¹cych na marzec i kwiecieñ. W tych dwu miesi¹cach odp³ywa prawie 1/3 rocznej objêtoœci wody odprowadzanej z dorzecza. Miesiêczne wielkoœci przep³ywów Bugu i kilku jego dop³ywów w latach 1996 2000 dla wybranych przekrojów wodowskazowych zestawiono na ryc. 4, 5. Zwraca uwagê stosunkowo ma³e sezonowe zró nicowanie przep³ywów w czêœci wy ynnej dorzecza, a w przypadku Pe³twi równie ma³e zró nicowanie dop³ywu du ej iloœci œcieków z aglomeracji Lwowa. Podobny rytm odp³ywu wskazuje na ten sam rodzaj zasilania w ca³ym dorzeczu. Tylko Ryc. 3. Œrednie roczne przep³ywy Bugu w Wyszkowie i W³odawie w latach 1951 2001 (dane IMiGW) Mean annual discharges of the Bug river in Wyszków and W³odawa between 1951 2001 (after IMiGW)
120 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI w okresie wiosennym, czyli w czasie wyczerpywania zasobów wodnych, widoczna jest pewna rozbie noœæ miêdzy posterunkami. Ryc. 4. Œrednie miesiêczne przep³ywy Bugu w latach 1996 2000 w wybranych profilach wodowskazowych Mean monthly discharges of the Bug river between 1996 2000 in selected water gauge profiles Ryc. 5. Œrednie miesiêczne przep³ywy w profilach wodowskazowych wybranych dop³ywów Bugu w latach 1996 2000 Mean monthly discharges in water-gauge profiles of selected tributaries of the Bug river between 1996 2000
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 121 ZRÓ NICOWANIE ODP YWU W DORZECZU BUGU Odp³yw jednostkowy w górnym i œrodkowym odcinku biegu Bugu maleje z przyrostem zlewni, natomiast w dolnym nieco wzrasta. W ukraiñskiej czêœci dorzecza œredni odp³yw jednostkowy Bugu wynosi oko³o 4,5 l/s km 2. Strumienie w tej czêœci dorzecza zbieraj¹ wody z pó³nocnego sk³onu Roztocza i Podola regionów o stosunkowo wysokim zasilaniu atmosferycznym, przekraczaj¹cym 650 mm. Decyduje to o doœæ wysokich wartoœciach odp³ywów jednostkowych, które utrzymuj¹ siê na poziomie 4,2 5,0 l/s km 2. Znacznie ni sze odp³ywy s¹ rejestrowane w pó³nocnej czêœci Wy yny Wo³yñskiej, w której znajduj¹ siê dorzecza Huczwy i ugu, z odp³ywami jednostkowymi oko³o 2,95 l/s km 2. Jeszcze ni sze odp³ywy stwierdzono na Polesiu, w po³udniowej czêœci zlewni Muchawca. Najni szy odp³yw jednostkowy w ca³ym dorzeczu Bugu stwierdza siê w zlewni zamkniêtej wodowskazami w Strzy owie i Dorohusku, w której dop³ywa tylko 2,28 l/s km 2. Jest to jednoczeœnie strefa niskich opadów, których roczna wartoœæ utrzymuje siê oko³o 550 mm. Na dalszym odcinku, miêdzy Dorohuskiem a W³odaw¹, odp³yw jednostkowy nieco wzrasta do 3,73 l/s km 2, a miêdzy W³odaw¹ a Krzyczewem wynosi 3,67 l/s km 2. W dolnym odcinku Bugu odp³yw jednostkowy zwiêksza siê; w zlewni miêdzy Krzyczewem a Frankopolem wynosi 4,52 l/s km 2, a miêdzy Frankopolem i Wyszkowem wzrasta do 5,02 l/s km 2. Jest to spowodowane wyraÿnie wy szym zasilaniem atmosferycznym Wysoczyzn: Siedleckiej i Bielskiej. W zlewniach tej czêœci dorzecza wartoœæ odp³ywu jednostkowego przekracza 4,5 l/s km 2. W wyniku wysokiego Ryc. 6. Zmiany przep³ywu i odp³ywu jednostkowego z biegiem Bugu Changes of discharge and specific runoff along the Bug river course
122 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI zasilania odp³yw jednostkowy w dolnym odcinku rzeki wzrasta do takiej wielkoœci, e w odniesieniu do ca³ego dorzecza Bugu wynosi prawie 4,0 l/s km 2. Nierównomierne zasilanie oraz rozk³ad g³ównych dop³ywów decyduj¹ o iloœci p³yn¹cej wody w Bugu (ryc. 6). BILANS WODNY Bilans wodny zestawiono na podstawie dostêpnych danych hydrometeorologicznych dotycz¹cych wielolecia z okresu 1951 2000. Pe³ne serie pomiarowe uzyskano tylko dla polskiej czêœci dorzecza, dla zlewni zagranicznych wykorzystano materia³y publikowane (Strelc 1987) i archiwalne (Gidro³ogiczeskaja...). W celu obliczenia sk³adowych bilansu wodnego dorzecza Bugu utworzono numeryczn¹ bazê danych opisuj¹c¹ opady atmosferyczne i odp³yw. Informacje gromadzono w systemie geoinformatycznym wykorzystuj¹c oprogramowanie ESRI ArcView z rozszerzeniem Spatial Analyst. Na podstawie zgromadzonych informacji drog¹ interpolacji utworzono numeryczne mapy rastrowe opadów i odp³ywu (ryc. 7a i b). Ró nica warstwy opadu i odp³ywu, zwana deficytem odp³ywu, odpowiada parowaniu terenowemu oraz bezzwrotnemu zu yciu wody. Zawiera tak e wielkoœæ podziemnego przep³ywu wody z obszarów wysoko wyniesionych do regionalnych systemów drena u. Bazê danych przestrzennych uzupe³niono poprzez wektoryzacjê map skanowanych. W ten sposób pozyskano warstwy informacyjne opisuj¹ce sieæ rzeczn¹, dzia³y wodne oraz granice polityczne. Wartoœci œrednie opadu i odp³ywu w zlewniach uzyskano stosuj¹c funkcjê Summarize zones..., której dzia³anie polega na obliczeniu sum wartoœci poszczególnych komórek modelu rastrowego znajduj¹cych siê wewn¹trz poligonów warstwy wektorowej opisuj¹cej zlewnie, a nastêpnie na podzieleniu uzyskanych sum przez liczbê komórek w poszczególnych zlewniach. Odp³yw jednostkowy w zlewniach (ryc. 7c) ustalono na podstawie wartoœci œrednich odp³ywu wyra onych w milimetrach. Wynik obliczeñ bilansowych stanowi¹ wielkoœci sk³adowych obiegu wody zestawione dla ukraiñskiej, bia³oruskiej i polskiej czêœci zlewni oraz dla ca³ego dorzecza (ryc. 7d, tab. 3). Iloœæ odp³ywaj¹cej wody uzale niona jest od ró nicy miêdzy wskaÿnikami opadu i ewapotranspiracji. W obrêbie dorzecza Bugu œrednia wielkoœæ opadów wynosi oko³o 570 mm, a parowania terenowego oko³o 450 mm (tab. 3). Ró nica tych dwu wartoœci opadu i ewapotranspiracji wskazuje na wielkoœæ hydrologicznych zasobów wodnych. W dorzeczu Bugu zasoby wodne wyra one œrednim wskaÿnikiem odp³ywu zmieniaj¹ siê od oko³o 200 220 mm w czêœci roztoczañskiej i podolskiej do 95 100 mm w strefie doliny œrodkowego Bugu na pó³nocnym skraju Wy yny Wo³yñskiej i na Polesiu. Najwy sze odp³ywy
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 123 Ryc. 7. Sk³adowe bilansu wodnego w dorzeczu Bugu. A opad, B odp³yw, C odp³yw jednostkowy w wybranych zlewniach, D œrednie wielkoœci odp³ywu i deficytu odp³ywu w obrêbie pañstw Components of the water balance of the Bug river basin. A precipitation, B runoff, C specific runoff in selected catchments, D mean values of runoff and runoff deficit within state boundaries
124 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI wystêpuj¹ na obszarze Roztocza, Podola oraz na Wynios³oœciach: Siedleckiej i Bielskiej (ryc. 7b), czyli w strefach najwy szego zasilania opadowego. WskaŸnik odp³ywu konsekwentnie zmniejsza siê z przyrostem zlewni. Na pograniczu Pobu a i Polesia zauwa a siê bardzo du y gradient wskazuj¹cy na istotn¹ zmianê zasobów wodnych. W œrodkowej czêœci dorzecza, w strefie p³ytkiego wystêpowania wód podziemnych i niewielkiego zasilania atmosferycznego, niski wskaÿnik odp³ywu nie wykazuje istotnego przestrzennego zró nicowania. Tab. 3. Bilans wodny dorzecza Bugu [mm] Index values of the water balance in the Bug drainage basin [mm] Dorzecze Bugu P H E C Czêœæ ukraiñska 607 132 475 23,2 Czêœæ bia³oruska 551 114 437 20,7 Czêœæ polska 565 120 445 21,2 Dorzecze Bugu 573 122 451 21,3 P opad atmosferyczny, H odp³yw ca³kowity, E parowanie terenowe, C wspó³czynnik odp³ywu (H:P 100%). W odp³ywie rzecznym przewa aj¹ wody pochodz¹ce z zasobów podziemnych. Sk³adowa ta istotnie wp³ywa na stabilnoœæ odp³ywu, natomiast wody sp³ywu powierzchniowego decyduj¹ o nieregularnoœci odp³ywu. W górnej czêœci zlewni na obszarze Roztocza wskaÿnik odp³ywu podziemnego przekracza 160 mm, a udzia³ zasilania podziemnego kszta³tuje siê na poziomie 60 70%. W poleskiej czêœci obszaru zasilanie podziemne rzek wynosi 50 55%, zatem tylko nieznacznie przewa a nad sp³ywem powierzchniowym. W ujêciu regionalnym podziemny odp³yw jednostkowy wynosi 1,74 l/s km 2 na Polesiu, 2,2 l/s km 2 na Mazowszu i Podlasiu, 2,32 l/s km 2 we wschodniej czêœci Wy yny Lubelskiej (Michalczyk, Wilgat 1997). ZAKOÑCZENIE Zasoby wód rzecznych dorzecza Bugu, wyra one wielkoœci¹ odp³ywu jednostkowego, s¹ stosunkowo ma³e, gdy wynosz¹ oko³o 4,0 l/s km 2, wykazuj¹c du e zró nicowanie sezonowe i roczne. Niewielkie przep³ywy poszczególnych rzek s¹ efektem warunków terenowych i klimatycznych. Wiêksze iloœci wody p³yn¹ w dolnym odcinku Bugu, poni ej ujœcia Muchawca i Krzny. Zaopatrzenie w wodê na cele komunalne i ma³ych zak³adów przemys³owych odbywa siê g³ównie z zasobów podziemnych, a wody powierzchniowe wykorzystywane s¹ na potrzeby rolnicze i przemys³owe. Czêœæ z nich trafia do wód powierzchnio-
Charakterystyka hydrologiczna dorzecza Bugu 125 wych jako œcieki, których iloœæ na obszarze dorzecza Bugu wynosi oko³o 300 mln m 3 /rok. Iloœæ odprowadzanych œcieków zmniejsza siê z biegiem Bugu. Najwiêcej wód zanieczyszczonych jest odprowadzanych z aglomeracji Lwowa oraz z okrêgu wo³yñskiego i obwodu brzeskiego. Stan czystoœci wód Bugu jest sezonowo bardzo zró nicowany, co g³ównie wynika ze zrzutu œcieków i ze zmiennego przep³ywu. Wed³ug przyjêtych w PIOŒ klasyfikacji wody te na granicznym odcinku nie odpowiadaj¹ podstawowym normom. Zdecydowana poprawa jakoœci wód mo e nast¹piæ po uporz¹dkowaniu gospodarki wodno-œciekowej w rejonie Lwowa, Sokala i Brzeœcia. Racjonalne wykorzystanie zasobów wodnych, w tym równie poprawa jakoœci wód Bugu, le y w interesie rejonów przygranicznych podejmuj¹cych wspó³pracê w ramach Euroregionu Bug. Konieczne jest to dla zachowania bezcennej przyrody doliny rzecznej oraz niezwykle wysokich walorów przyrodniczych, krajobrazowych i kulturowych regionów pogranicza polsko-ukraiñsko-bia³oruskiego. LITERATURA Atlas hydrologiczny Polski, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1987. Atlas posterunków wodowskazowych dla potrzeb Pañstwowego Monitoringu Œrodowiska. Biblioteka Monitoringu Œrodowiska, PIOŒ, Warszawa 1995 1996. Fal B., Bogdanowicz E., Czernuszenko W., Bobrzyñska I., K o c z y ñ s k a A. 1997: Przep³ywy charakterystyczne g³ównych rzek polskich w latach 1951 1990. Mat. Badawcze IMiGW, Hydrologia i Oceanologia 21, Warszawa. Gidro³ogiczeskaja charakteristika reki Zapadnyj Bug (w predie³ach Bie³arusi). Maszynopis, Miñsk 2000. Hydrologia wielkich wód. Maszynopis Hydroprojekt, Warszawa 1998. K l e c z k o w s k i A. S. 1979: Hydrogeologia ziem wokó³ Polski. Wyd. Geol. Warszawa. Kondracki J. 1998: Geografia regionalna Polski. PWN, Warszawa. M a l i n o w s k i J. 1991 (red.): Budowa geologiczna Polski, t. VII, Hydrogeologia. Wyd. Geol. Warszawa. M i c h a l c z y k Z., W i l g a t T. 1998: Stosunki wodne Lubelszczyzny. Wyd. UMCS, Lublin. M i k u l s k i Z. 1963: Zarys hydrografii Polski. PWN, Warszawa. Podzia³ hydrograficzny Polski. IMiGW, Warszawa 1983. S t r e l c B. I. 1987: Sprawocznik po wodnym resursam. Uro aj, Kijew.
126 Zdzis³aw MICHALCZYK, Wojciech SOBOLEWSKI SUMMARY The Bug river basin, situated in the borderland between Ukraine, Byelorussia and Poland, covers the area of 39,420.2 km 2. It is a meridionally stretched area which is part of several physiographic and geological regions, which is manifested in the conditions of water occurrence and circulation. The springs of the river are situated at the northern edge of the Podole Region. In the upper course, the river drains the western part of the Volhynia Upland and the Pobu e Basin, as well as the edge zones of Roztocze and Podole adjacent to it in the south. In the middle course, it flows across the western part of the Polesie Region, and in the lower course across the southern stretch of Podlasie. Between 1951 2000, the modulus of flow in the Bug basin amounted to 153.7 m 3 /s. The value of the mean multi-annual specific runoff equalled 3.93 l/s km 2, while the annual runoff index was 124 mm. The share of underground feeding in the total runoff, calculated on the basis of an analysis of monthly flow minima, amounted to 104.6 m 3 /s in the studied period, which corresponds to 68% of the total runoff. Mean annual discharges of the Bug in Wyszków fluctuated between 65.4 m 3 /s to 335 m 3 /s. This is a relatively low annual flow variability, only slightly higher than the one in the rivers of the Lublin and the Volhynia Uplands, which are steadily fed from groundwater resources. Specific runoff in the upper and middle courses of the Bug decreases with the increment of catchment, and in the lower course slightly increases. The runoff regime can be defined as moderate, with ground-rain-snow feeding. Average precipitation volume in the Bug basin amounts to approximately 570 mm. Evapotranspiration accounts for 450 mm and the runoff for about 120 mm of the amount. The volume of water resources, as expressed by mean runoff index, ranges from 200 220 mm in the Roztocze and Podole part, to 95 100 mm in the middle Bug Valley area at the northern edge of the Volhynia Upland and in Polesie. Groundwaters dominate in the river runoff, which secures the stability of the runoff, particularly in the upland part of the basin.