WSPÓŁCZESNE FUNKCJE INFRASTRUKTURY WODNEJ W LASACH Edward Pierzgalski, Jan Tyszka VIII Szkoła Zimowa 1
ZAKRES PREZENTACJI 1. Wprowadzenie 2. Dokumenty prawne związane z gospodarką wodną w lasach 3. Interakcje las-woda 4. Dawne, współczesne i przyszłe funkcje infrastruktury wodnej w lasach 5. Wnioski 2
WPROWADZENIE 3
INFRASTRUKTURA WODNA W LASACH 1. Obiekty powierzchniowe Naturalne (jeziora, oczka wodne, mokradła) Sztuczne (zbiorniki wodne) 2. Obiekty liniowe Naturalne (cieki wodne) Sztuczne (rowy i kanały) 3. Budowle wodne: piętrzące (jazy, zastawki, progi, stopnie, bystrotoki), pomiarowe, ujęcia wód, pompownie, komunikacyjne (przepusty, mosty). 4
DOKUMENTY PRAWNE ZWIĄZANE Z GOSPODARKĄ WODNĄ W LASACH 5
RODZAJE DOKUMENTÓW Dyrektywy Unii Europejskiej Ustawy krajowe Dokumenty branżowe 6
DYREKTYWY UNII EUROPEJSKIEJ Ramowa Dyrektywa Wodna Dyrektywa Powodziowa Dyrektywa Ptasia i Dyrektywa Siedliskowa (Natura 2000) Dyrektywa SEA (Strategic Environmental Assessment) 7
Seminarium: Zarządzanie gospodarką wodną wodną w lasach w lasach Jaszowiec Jakuszyce, 26-27.02.2015 CELE DYREKTYW UE Osiągnięcie dobrego stanu stan wód pod względem jakościowym i ilościowym w celu: - zapewnienia zaopatrzenia w wodę, - zmniejszenia skutków powodzi i suszy, - poprawy i ochrony środowiska naturalnego.
DOKUMENTY KRAJOWE Ustawy Prawo wodne (1922, 1962, 1974, 2001, 2015, 2016?) Prawo budowlane Prawo ochrony środowiska Ustawa o ochronie przyrody Dokumenty branżowe Ustawa o lasach Zasady hodowli lasu Instrukcja urządzania lasu Zarządzenie nr 11 oraz 11A Dyrektora DGLP Wytyczne nawadniania szkółek leśnych 9
INTERAKCJE LAS -WODA 10
INTERAKCJE LAS-WODA Las Woda Siedliskowy typ lasu Rozwój drzewostanów (zasoby drewna, wiązanie CO 2 ) Bioróżnorodność Fauna leśnaco 2 Odporność ekosystemu leśnego na zakłócenia Adaptacja lasu do zmian klimatycznych Retencja wody (zwiększenie zasobów wodnych) Wezbrania (ochrona przed powodzią) Niżówki (ochrona przed suszą) Spływ powierzchniowy (ochrona przed erozją wodną) Jakość wody 11
WARUNKI WODNE A ZAMIERANIE LASU 12
Opad P [mm] VIII Szkoła Zimowa ZMIENNOŚĆ OPADÓW (KOMPLEKS LEŚNY NA ROZTOCZU) 950 900 850 800 789 750 700 650 600 550 687 648 588 500 13
URZĄDZENIA MELIORACYJNE BEZ KONSERWACJI 14
ZAMIERANIE LASU Objawy: wysoki stan wód gruntowych, gradacje owadów, wiatrołomy. Przyczyny: opady większe od normalnych, utrudniony odpływ wskutek złego stanu sieci melioracyjnej. Skutki: drzewostany obumarłe (128 ha), drzewostany osłabione (3000 ha). 15
CIĘCIA SANITARNE W DRZEWOSTANACH BESKIDU ŚLĄSKIEGO I ŻYWIECKIEGO 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Cięcia sanitarne [tys. m 3 ] sucha wiosna 2007 bezśnieżna zima 2006/2007 suchy lipiec 2006 huragan - 19.11.2004 r. suchy rok 2003 Rok (Źródło: Magdalena Janek) 16
WYLESIENIA W ZLEWNI POTOKU BYSTRA (BESKID ŚLĄSKI) 17
STRATY WSKUTEK POWODZI I SUSZY Straty powodziowe: 1997 r. 200 mln zł, 2006 r. 90 mln zł, 2009 r. 65 mln zł, 2010 r. 130 mln zł. Straty wskutek susz: od kilkunastu mln zł rocznie do np. 50 mln zł w 2006 r. Straty bezpośrednie nie uwzględniają wielu innych następstw powodzi i susz. 18
WPŁYW LASU NA PARAMETRY HYDROLOGICZNE 19
WPŁYW LESISTOŚCI NA WIELKOŚĆ ODPŁYWÓW MAKSYMALNYCH W ZLEWNIACH NIZINNYCH 20 20
UŻYTKOWANIE A NIŻÓWKI (małe zlewnie nizinne dorzecza Wisły w okresie lat suchych 1980-1992) 160 140 120 Odpływ [mm] 100 80 60 40 20 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 rolnicze leśne-siedliska świeże leśne-siedliska wilgotne 21
WYLESIENIE A ODPŁYW (CZERNIAWKA - 4%, CIEKOŃ - 41 %) 90 80 Odpływ l/(sek.km 2 ) 70 60 50 40 30 20 10 0 XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X miesiące Czerniaw ka Ciekoń 22
FUNKCJE INFRASTRUKTURY WODNEJ Przeszłość Współczesność Przyszłość 23
PRZESZŁOŚĆ 24
DAWNE FUNKCJE INFRASTRUKTURY WODNEJ W LASACH 1. Udostępnianie komunikacyjne terenu Odwodnienia dróg 2. Regulacje stosunków wodnych Odwodnienia Odpływ regulowany Nawodnienia i ochrona przed przymrozkami 3. Zwiększanie powierzchni leśnej kosztem mokradeł 25
DAWNE FUNKCJE INFRASTRUKTURY WODNEJ W LASACH c.d. 4. Ochrona przed erozją wodną Fitomelioracje Zabezpieczenia techniczne 5. Gospodarka wodno-ściekowa 26
MELIORACJE SZCZEGÓŁOWE NA GRUNTACH ROLNYCH I LEŚNYCH [tys. ha] 27
WSPÓŁCZESNOŚĆ 28
OBECNE FUNKCJE INFRASTRUKTURY WODNEJ W LASACH 1. Udostępnianie komunikacyjne terenu Infrastruktura komunikacyjna Odwodnienia dróg Opóźniacze odpływu 2. Regulacje stosunków wodnych Odwodnienia Odpływ regulowany Nawodnienia i ochrona przed przymrozkami 3. Zwiększanie powierzchni leśnej kosztem mokradeł 29
OBECNE FUNKCJE INFRASTRUKTURY WODNEJ W LASACH c.d. 4. Ochrona przed erozją wodną Fitomelioracje Zabezpieczenia techniczne 5. Gospodarka wodno-ściekowa 6. Uwzględnianie uwarunkowań ekologicznych (OOŚ) 7. Zwiększanie zasobów wodnych (przedsięwzięcia retencyjne susze i powodzie) 8. Ochrona klimatu (zwiększanie wiązania węgla, zmniejszanie emisji węgla i innych gazów cieplarnianych) 30
ZWIĘKSZANIE ZASOBÓW WODNYCH 31
PRZEDSIĘWZIĘCIA WODNE W LASACH W OKRESIE 2007-2015 Zwiększanie możliwości retencyjnych ekosystemów leśnych oraz przeciwdziałanie suszy i powodzi w ekosystemach leśnych na terenach nizinnych Przeciwdziałanie erozji wodnej na terenach górskich wskutek spływu wód opadowych. Utrzymanie potoków górskich i związanej z nimi infrastruktury w dobrym stanie Źródło: CKPŚ, 2010 32
Główne metody zwiększenia zdolności retencyjnych w leśnych zlewniach rzecznych LASY NIZINNE I GÓRSKIE Retencja ekosystemu leśnego intercepcja ściółka gleba Zbiorniki wodne rekonstrukcja zbiorników istniejących nowe zbiorniki korytowe nowe zbiorniki poza korytem cieku Renaturyzacja mokradeł zablokowanie odwodnienia urządzenia piętrzące doprowadzenie wody 33
Spowalnianie odpływu LASY NIZINNE Zbiorniki wodne 34
Renaturyzacja mokradeł 35 35
LASY GÓRSKIE Ochrona stoków za pomocą fitomelioracji Ochrona przed erozją wodną Zagospodarowanie szlaków zrywkowych Naprawa szlaków turystycznych Ochrona skarp oraz dna cieków i potoków górskich 36
Cieki i potoki górskie Modernizacja budowli wodnych (przepławki) Przywrócenie drożności biologicznych korytarzy w ciekach i potokach górskich Usunięcie budowli wodnych Zamiana progów na bystrza Zamiana przepustów rurowych na łukowe Zamiana przepustów rurowych na mosty lub brody 37
LASY GÓRSKIE 38
LASY GÓRSKIE 39
OCHRONA KLIMATU 40
WARUNKI WODNE A OCHRONA KLIMATU 1. Wiązanie węgla w drewnie 2. Wiązanie węgla w glebach (proces torfotwórczy) 3. Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych z gleb 41
WARUNKI WODNE A PRZYROSTY RADIALNE DRZEW Na zwiększenie wiązania CO 2 w lasach wpływa zwiększona produkcja drewna wskutek kształtowania odpowiednich warunków wodnych. 42
WPŁYW RÓŻNICY MIĘDZY OPADEM I ODPŁYWEM W OKRESIE WGETACYJNYM NA ZASOBY DRZEWOSTANÓW 350 300 Z (m 3 /ha) 250 200 150 100 290 310 330 350 370 390 410 430 450 P L - H L (mm) opad periods mniejszy with precipitation od średniego higher than zannual wielolecia average periods with precipitation lower than annual average opad większy od średniego z wielolecia 43
Przyrosty [mm] VIII Szkoła Zimowa WPŁYW POŁOŻENIA ZW.W.GR. NA PRZYROST RADIALNY SOSNY W SIEDLISKACH HYDROGENICZNYCH 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 50 100 150 h [cm] 44
Przyrosty [mm] VIII Szkoła Zimowa WPŁYW AMPLITUDY ZW.W.GR. NA PRZYROST RADIALNY SOSNY 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 10 15 20 25 30 35 40 h śrmax -h śr [cm] So-siedlisko Bb So-siedlisko wilgotne 45
WARUNKI WODNE A EMISJA GAZÓW CIEPLARNIANYCH Z GLEB ORGANICZNYCH Emisja gazów cieplarnianych może być ograniczona przez właściwą regulację uwilgotnienia gleb, zwłaszcza organicznych. Skala problemu: torfowiska i gleby organiczne pokrywają 3-4 % powierzchni Ziemi, lecz zawierają 30 % węgla znajdującego się w glebach na świecie. Szacuje się, że w Polsce z powierzchni mokradeł (0,8 mln ha bez mokradeł śródleśnych) roczna emisja CO 2 wynosi 14 mln ton (10 miejsce w Europe). 46
EMISJA GAZÓW CIEPLARNIANYCH Z GLEB ORGANICZNYCH Emisja CO 2 zależy od głębokości położenia zw. w. gr., temperatury i użytkowania. Waha się od 9 do 90 t ha -1 rok -1. Także emisja innych gazów cieplarnianych (CH 4,N 2 0,) zależy znacząco od poziomu wody gruntowej, przy czym niektóre zależności są przeciwstawne. Emisje CO2, CH4 Położenie zw.w.gr. CO 2 CH 4 47
WPŁYW POŁOŻENIA ZW. W. GR. NA WIELKOŚĆ EMISJI METANU Poziom w gr. [cm p.p.t.] Emisja CH 4 [mg m -2 h -1 ] Całkowita emisja CH 4 w sezonie wegetacyjnym [kg ha -1 ] 0 10,1 502 25 7,9 361 50 4,0 198 75 2,9 141 Źródło J. Turbiak, 2012 48
PRZYSZŁOŚĆ 49
PROGNOZA ZMIAN WARUNKÓW WODNYCH 50
WNIOSKI 1. Funkcje infrastruktury wodnej w lasach ulegały w ich historii zmianom. Niezmiennie ciągle jest ważna funkcja produkcyjna. Natomiast zahamowane zostały przedsięwzięcia mające na celu zagospodarowanie mokradeł - przede wszystkim wskutek zrównoważonej polityki środowiskowej i konieczności ochrony obszarów cennych pod względem przyrodniczym. 51
WNIOSKI cd. 2. Współczesne wyzwania gospodarki leśnej są związane nie tylko z produkcją drewna, ale także z ochroną środowiska, zmianami klimatu oraz z hydrologicznymi zjawiskami ekstremalnymi. Wskazują one na konieczność kontynuacji przedsięwzięć retencyjnych i modernizacji istniejących systemów i urządzeń melioracyjnych. Przedsięwzięcia te wpisują się w ramy wprowadzanych programów rozwojowych w leśnictwie i można je zakwalifikować jako działania dodatkowe zwiększające pochłanianie CO 2. 52
WNIOSKI c.d. 3. Zrealizowanie w ostatnich latach dużych projektów inwestycyjnych dotyczących infrastruktury wodnej w lasach oraz planowanej dalszej ich kontynuacji niezbędne jest m.in.: wykonanie w nadleśnictwach planów gospodarowania wodą (w ujęciu zlewniowym) obejmujących m.in. inwentaryzację infrastruktury wodnej, studium hydrologiczne oraz zakres i harmonogram eksploatacji i konserwacji istniejących urządzeń wodnych, a także planowany zakres dalszych przedsięwzięć w tym zakresie, prowadzenie monitoringu hydrologicznego umożliwiającego identyfikację zmian warunków wodnych. 53
W prezentacji wykorzystano wyniki badań prowadzonych w IBL, w których współautorami byli: Andrzej Boczoń, Arkadiusz Bruchwald, Andrzej Ciepielowski, Janusz Czerepko, Elżbieta Dmyterko, Marcin Fortuński, Ewa Fronczak, Magdalena Janek, Krystyna Kucharska, Kamil Mańk, Stanisław Niemtur, Andrzej Stolarek, Michał Stolarczyk, Teresa Wawrzoniak, Bożena Wiślińska, Michał Wróbel i inni. 54
Dziękuję za uwagę 55