1. Wprowadzenie 1.1. Zarysowanie problemu Określenie aktualnego stanu cieków i rzek jest niezwykle ważnym zadaniem, które znalazło odzwierciedlenie w ramowym programie polityki wodnej w krajach Unii Europejskiej (RDW 2000). Ramowa Dyrektywa Wodna zakłada działania zmierzające do polepszenia stanu czystości wód i osiągnięcia dobrego stanu wód do roku 2015. Dokument ten obliguje wszystkie państwa członkowskie do wprowadzenia ekologicznej oceny i klasyfikacji wód powierzchniowych bazujących na różnych kryteriach, w tym na hydromorfologicznym. Kryterium to stosowane jest na potrzeby oceny rzek różnej wielkości (od małych do dużych) położonych w regionach fizycznogeograficznych, charakteryzujących się rzeźbą nizinną, wyżynną i górską. W krajach członkowskich UE wykorzystuje się wiele metod oceny hydromorfologicznej cieków (Final Report, Annex 3 2004) zwanej także ekohydromorfologiczną lub ekohydrologiczną. Ten ostatni termin będzie stosowany w prezentowanej pracy. Przegląd metod stosowanych za granicą zaprezentowano w pracy M. Adynkiewicz-Piragasa (2006), natomiast w Polsce - P. Oglęckiego (2006). W tej ostatniej pracy przeprowadzono ocenę trzech, najczęściej stosowanych w Polsce metod tj. Ilnickiego i Lewandowskiego (tzw. Poznańska), Oglęckiego i Pawłata (indeksowa SGGW) oraz LÖFL-LWA (niemiecka) wykazując ich kompatybilność. Wynika to np. z faktu, że wszystkie one posiadają ujednolicony zakres oceny obejmujący ekosystemy koryta rzecznego, jego brzegów oraz terenów zalewowych (CEN/TC, 2003) i oparte są na pięciostopniowej skali, a zatem nie ma problemu z przeliczaniem otrzymanych wartości. Zdaniem P. Oglęckiego (2006) każda z tych metod jest przydatna do określania stanu ekohydrologicznego koryt i dolin rzecznych a ich wybór zależy od uwarunkowań lokalnych, finansowych i kadrowych. W prezentowanym opracowaniu zastosowano tę ostatnią, bowiem była ona już wcześniej kilkakrotnie wykorzystana dla oceny stanu rzek miasta Kielce (w odniesieniu do rzeki Silnicy, Sufragańca i Chodczy), co umożliwia analizy porównawcze (Kupczyk i in. 1993-1996; Ciupa, Biernat, Suligowski 2010). W przypadku małych, niekontrolowanych hydrometrycznie cieków istotnym problemem jest także rozpoznanie lokalnych uwarunkowań obiegu wody, elementów gospodarki wodnej, a szczególnie lokalizacji miejsc zrzutów ścieków do cieku głównego. Najczęściej są to ścieki komunalne i przemysłowe o charakterze legalnym (na podstawie pozwoleń wodnoprawnych) i nielegalnym ( dzikich ). W przypadku tych ostatnich niezwykle ważna jest dokładna lokalizacja wylotów kanałów ściekowych odkrytych i zakrytych. 4
Ocenę hydromorfologiczną oraz aktualną lokalizację miejsc zrzutów można przeprowadzić jedynie na podstawie szczegółowego kartowania terenowego z wykorzystaniem mapy katastralnej. Pozwoli to na identyfikację ognisk zanieczyszczeń, a w dalszej konsekwencji podjęcie działań administracyjnych. Mogą one polegać np. na analizie bilansu objętości zużycia wody czystej i odprowadzonych ścieków, co doprowadzi do uporządkowania lokalnej gospodarki wodościekowej. Cieki na terenie miasta Kielce znajdują się pod wzmożoną i silną antropopresją co wynika z tendencji do zagospodarowywania den ich dolin (budownictwo, komunikacja i działalność przemysłowa). Obszary te w takich warunkach tracą szybko równowagę ekologiczną, bowiem sama przyroda nie jest w stanie przeciwdziałać narastającym obciążeniom. W celu osiągnięcia równowagi ekologicznej koniecznym staje się dostosowywanie szybkości oddziaływań antropogenicznych do tempa możliwości regeneracji systemów naturalnych. Istotna staje się zatem potrzeba dokonania oceny ekohydrologicznej cieków oraz ich bezpośredniego otoczenia. Ocena taka pozwala również określić sprawność cieku tj. stan jego utrzymania oraz przepustowości hydrologicznej i ekologicznej. Wyniki te umożliwiają także podejmowanie różnych decyzji w zakresie projektowania prac związanych z renaturyzacją koryt i dolin rzecznych, planami przestrzennego ich zagospodarowania, dokumentacjami związanymi z nową zabudową hydrotechniczną i konserwacją istniejącej oraz analizę problemów związanych z zarządzaniem nimi. 1.2. Cel i metody opracowania Celem opracowania jest przeprowadzenie waloryzacji ekohydrologicznej niekontrolowanych hydrometrycznie cieków powierzchniowych, na tle katastrów w granicach miasta Kielce,: Bukowiec, Kaczeniec, Sufragańczyk, Zagórka i Zofiówka, z uwzględnieniem ich zagrożeń wynikających głównie z lokalnych ognisk zanieczyszczeń uporządkowanej i nieuporządkowanej gospodarki ściekowej. Podstawową metodą zastosowaną w pracy jest waloryzacja ekohydrologiczna (hydromorfologiczna) w odniesieniu do trzech biotopów: korytowego, brzegowego i lądowego z uwzględnieniem przepustowości ekologicznej rzeki jest opracowana w Niemczech metoda LÖFL-LWA (DVWK 1984). Zdaniem Ilnickiego i Lewandowskiego (1995) jest to pierwsza kompletna i do tej pory jedna z najważniejszych metod waloryzacji ekohydrologicznej. Uwzględniając lokalne potrzeby i uwarunkowania terenowe wynikające z bardzo zróżnicowanego użytkowania den dolin i całych zlewni zastosowano modyfikację tej metody. Zmiana ta polegała 5
na wydzieleniu odcinków cieku charakteryzujących się podobnym stanem zachowania (stabilnością) i ingerencją człowieka, a zatem jednorodnych w swej strukturze. Dodatkowo określono przepustowość hydrologiczną i ekologiczną cieków, której wynik jest szczególnie istotny w przypadku koryt cieków przepływających przez obszary zurbanizowane, bowiem koryta te często nie posiadają parametrów geometrycznych dostosowanych do rosnącej częstości i wysokości wezbrań na skutek wzrostu powierzchni terenów uszczelnionych. Ponadto w korytach tych cieków zlokalizowane są przeszkody zaburzające ciągłość ekologiczną tj. zabudowa hydrotechniczna koryta i brzegów oraz prowizoryczne progi, zastawki, kładki np. Przy waloryzacji stanu koryta uwzględniono jego geometrię i zmiany przebiegu będące wynikiem ingerencji człowieka, charakter dna i rodzaj osadów (mineralne, organiczne), roślinność korytową, stan jego zacienienia, utrzymania, zanieczyszczenia a także form erozji i akumulacji rzecznej, wynikających z charakteru, energii i reżimu przepływów. W ocenie tej brano pod uwagę również występowanie sztucznych barier zakłócających naturalną przepustowość hydrologiczną i ekologiczną. Biotop brzegowy charakteryzowano poprzez strukturę brzegów, sposób ich umocnienia, w tym rodzaj osadów i typ roślinności, zabudowę hydrotechniczną oraz stopień utrzymania (np. koszenia, zanieczyszczenia). Przy waloryzacji biotopu lądowego (w odległości do 50 m od koryta) uwzględniono cechy krajobrazu dolinnego (w tym użytkowanie i jego zasięg), różnorodność przestrzeni życiowych i charakter związku miedzy doliną i ciekiem. Przepustowość hydrologiczną oceniono na podstawie form erozji i akumulacji występujących ww. biotopach oraz śladów wysokich przepływów, natomiast ekologiczną w oparciu o analizę intensywności zaburzeń stanu pierwotnego koryta i wody, stopnia zacienienia, rodzaju i wysokości przeszkód utrudniających lub uniemożliwiających migrację różnych gatunków fauny. Ocena ekohydrologiczna ww. biotopów oraz przepustowości, w obrębie jednorodnych odcinków, została przeprowadzona podczas kartowania terenowego prowadzonego niezależnie przez trzech specjalistów: z hydrologii, geomorfologii fluwialnej i ochrony środowiska. Każdemu ocenianemu biotopowi oraz przepustowości przypisano ocenę w zakresie od 1 (ciek naturalny) do 5 (ciek całkowicie przekształcony) wg wskazań zawartych w tabelach 1-4. Wydzielenia w obrębie trzech obszarów oraz przepustowości wydają się być wystarczające dla całościowej oceny stanu ekohydrologicznego cieku i doliny. Procesy zachodzące są tu ze sobą silnie powiązane i każda ingerencja człowieka w dowolny obszar powoduje zmiany w całym ekosystemie. 6
Tab. 1. Ocena biotopu korytowego A Wartość oceny Oznaczenie 1 Całkowicie naturalny 2 Zbliżony do natury 3 Pośrednio zbliżony do natury 4 Odległy od natury 5 Obcy naturze Wyjaśnienie Różnorodne, typowe dla naturalnych przestrzeni występowanie struktur niezmienionych przez ingerencję człowieka. Stan dziki Struktura podobna do naturalnego cieku w profilu poprzecznym i podłużnym, ale zauważalny wpływ człowieka Struktura dna z elementami naturalnymi, przebieg jeszcze częściowo z ciekiem naturalnym Znacznie zmienione łożysko i profil podłużny, tzn. ciek częściowo wyprostowany, na długich odcinkach uboga struktura dna. Samoistna zmiana fauny jest niemal niemożliwa Maksymalna zabudowa techniczna cieku, koryto prostoliniowa. Zabudowa techniczna z materiałów sztucznych Tab. 2. Ocena biotopu brzegowego B Wartość oceny Oznaczenie 1 Całkowicie naturalny 2 Zbliżony do natury 3 Pośrednio zbliżony do natury 4 Odległy od natury 5 Obcy naturze Wyjaśnienie Różnorodne, typowe dla naturalnych przestrzeni występowanie struktur niezmienionych przez ingerencję człowieka. Stan dziki Struktura brzegu porównywalna z ciekiem naturalnym, ale rozpoznawalny wpływ człowieka Struktura brzegu posiada jeszcze elementy zbliżone do natury, takie jak obrywy, podmycia, nawisy. Widoczny miejscami silny wpływ działalności człowieka Struktura brzegu posiada słabą zdolność do samoistnych zmian. Ciek silnie obudowany częściowo materiały sztucznymi. Rzadko występują elementy zabudowy biologicznej Brak strefy zalewowej. Przekrój przepływu wielkiej wody umocniony materiałami sztucznymi Tab. 3. Ocena biotopu lądowego C Wartość oceny Oznaczenie 1 Całkowicie naturalny 2 Zbliżony do natury 3 Pośrednio zbliżony do natury 4 Odległy od natury 5 Obcy naturze Wyjaśnienie Otoczenie niezmienione lub przeważnie niezmienione przez człowieka. Wysokie walory krajobrazowe Otoczenie cieku porównywalne z dolina naturalną. Dominują elementy naturalne w krajobrazie doliny Otoczenie cieku jeszcze tylko w niewielkim stopniu porównywalne z naturalnym. Dolina zapewnia różnorodne przestrzenie życiowe dla wielu gatunków flory i fauny Otoczenie słabo odpowiadające właściwościom naturalnym. Rolnicze użytkowanie doliny Brak wszelkich związków z doliną naturalną cieku. Gęsta zabudowa (osiedla, tereny przemysłowe) oraz sieć dróg 7
Tab. 4. Ocena przepustowości ekologicznej cieku D Miara przepustowość wyjaśnienie przepustowości 1 Bardzo dobra Łożysko koryta naturalne lub bliskie naturalnemu, bez wpływów antropogenicznych 2 Dobra Zauważalny wpływ działalności człowieka, nieznaczne zaburzenia 3 Istnieje Widoczna są zaburzenia stanu pierwotnego. Występują różne struktury lokalne i zmiany jakości wody, brak zacienienia 4 Zła Bardzo silne zaburzenia stanu pierwotnego np. obetonowanie brzegów, bardzo duże prędkości, lokalny brak roślinności, różne lokalne progi w dnie do 20 cm wysokości, dno gładkie 5 Nie istnieje Przekrój zabudowany materiałami sztucznymi. Progi w dnie o wysokości powyżej 20 cm. Tylko dla nielicznych gatunków nie ma przeszkód Wydzielenia w obrębie trzech obszarów oraz przepustowości wydają się być wystarczające dla całościowej oceny stanu ekohydrologicznego cieku i doliny. Procesy zachodzące są tu ze sobą silnie powiązane i każda ingerencja człowieka w dowolny obszar powoduje zmiany w całym ekosystemie. Cząstkowe wyniki stały się podstawą do wykonania syntetycznej również 5-stopniowej waloryzacji przyrodniczo-ekologicznej. Łączna ocena ekohydrologiczna cieku w danym odcinku była średnią z ocen w 3 biotopach oraz przepustowości hydrologicznej i ekologicznej. Na tej podstawie określono ostatecznie następujące stany cieku i dna doliny: I bardzo dobry, odcinek całkowicie naturalny (ocena 1,0-1,49), II dobry, odcinek zbliżony do natury (ocena 1,50-2,49), III umiarkowany, pośrednio zbliżony do natury (ocena 2,50-3,49), IV słaby, odcinek odległy od natury (ocena 3,50-4,49), V zły, odcinek obcy naturze (ocena 4,50-5,0). W opracowaniu wykorzystano różnorodne metody, narzędzia i techniki badawcze, które miały charakter kameralny (opracowanie istniejących materiałów archiwalnych i kartograficznych), terenowy (wykonanie szczegółowego kartowania terenowego i dokumentacji fotograficznej) i studialny. Prace te dotyczyły: delimitacji zlewni na podstawie Numerycznego Modelu Terenu, lokalizacji i identyfikacji zrzutów ścieków w obrębie poszczególnych działek z wykorzystaniem technik GIS, wykonania dokumentacji fotograficznej stanu koryta, brzegów i dna doliny oraz charakteru wylotów zrzutów ścieków, 8
analizy przebiegu cieku (w latach 1983 2011) ustalonej w oparciu o dostępne materiały kartograficzne, tj. mapy topograficzne, obrazy satelitarne i ortofotomapy oraz aktualne kartowanie terenowe. Praca składa się z części tekstowej, dokumentacji kartograficznej opracowanej w technice GIS a także dokumentacji fotograficznej. Dodatkowo, dane GIS zostały opracowane w postaci warstw informacyjnych (w formacie ESRI ShapeFile) w Państwowym Układzie Współrzędnych Geodezyjnych 1992. 1. Położenie zlewni cieków Spośród 5 opracowywanych cieków zlewnie aż 4 z nich (Sufragańczyk, Zagórka, Bukowiec, Kaczeniec) położone są tylko częściowo w granicach administracyjnych Kielc, a jedynie zlewnia Zofiówki w całości (rys. 1, 3). Jedynie Sufragańczyk wpływa na obszar miasta, natomiast pozostałe wypływają. Z wyjątkiem Sufragańczyka oraz Zagórki pozostałe cieki są okresowe. Największe zlewnie posiadają Sufragańczyk i Zagórka a zatem te, które posiadają cieki stałe. Ze zlewni Sufragańczyka wody odpływają do Sufragańca, a następnie do Bobrzy, zaś Zofiówki do Silnicy, zatem obydwie zlewnie położone są w zlewni Bobrzy. Natomiast pozostałe zlewnie są położone w zlewni Lubrzanki i odwadniają południowo-wschodnią część miasta (rys. 1, 3). Zagórka uchodzi bezpośrednio do Lubrzanki, zaś Bukowiec jest dopływem Zagórki. Kaczeniec wpływa do Dopływu z Sukowa a ten do Lubrzanki (rys. 4). Według podziału fizjograficznego J. Kondrackiego (2011), wszystkie zlewnie w całości położone są w mezoregionie Gór Świętokrzyskich (342.34-35), który należy do Wyżyny Kieleckiej (342.3). 9