Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo

Projekt: KLIMAT Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo (zmiany, skutki i sposoby ich ograniczania, wnioski dla nauki, praktyki inżynierskiej i planowania gospodarczego) Numer Zadania: 3 Tytuł Zadania: Zrównoważone gospodarowanie wodą, zasobami geologicznymi i leśnymi kraju Okres sprawozdawczy: styczeń 2011 grudzień 2011 Typ raportu: raport roczny syntetyczny Koordynator Zadania: dr inż. Tomasz Walczykiewicz Kraków 2011 1 PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ Z EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

Zespół wykonujący: Zespół IMGW Mariusz Adynkiewicz-Piragas Małgorzata Barszczyńska Marta Bedryj Ilona Biedroń Jan Błachuta Anna Bożek Renata Bogdańska-Warmuz Agnieszka Boroń Katarzyna Czoch Małgorzata Długosz Roman Konieczny Agnieszka Kolanek Danuta Kubacka Krzysztof Kulesza Magdalena Kwiecień Jadwiga Łaciak Anna Łudzik Paweł Madej Urszula Opial - Gałuszka Marzenna Strońska Celina Rataj Małgorzata Siudak Małgorzata Szopnicka Paweł Terlecki Tomasz Walczykiewicz koordynator zadania Łukasz Woźniak Joanna Wróbel Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytutu Badawczy Zespół autorski w składzie: Piotr Herbich kierownik zespołu Marzena Jarmułowicz-Siekiera Grzegorz Mordzonek Małgorzata Nidental Elżbieta Przytuła Anna Chmura Jacek Motyka Lidia Razowska-Jaworek Instytut Badawczy Leśnictwa Adam Kaliszewski 2

SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie... 4 2. Zad. 3.1 Opracowanie struktury bazy danych o zasobach wodnych w układzie zlewniowym umożliwiającym ich kompozycję do dowolnego układu administracyjnego w odniesieniu do wód powierzchniowych, podziemnych, termalnych i leczniczych, spełniające w zakresie zawartości wymagania merytoryczne polityki wodnej Unii Europejskiej i dyrektyw z nią związanych;... 5 3. Zad. 3.2 Aplikacja modeli bilansowania zasobów wód dla scalonych części wód powierzchniowych uwzględniające prognozy zmiany zużycia wody przez ludność i gospodarkę;... 10 4. Zad. 3.3 Opracowanie oceny potrzeb wodnych z uwzględnieniem wariantowych prognoz zmian klimatu raport końcowy... 13 5. Zad 3.4 Opracowanie prognozy potrzeb wodnych dla wydzielonych systemów wodnogospodarczych na obszarze kraju w powiązaniu z oceną skutków ekonomicznych i społecznych okresowych niedoborów wody zgodnie z wymogami dyrektyw UE... 15 6. Zad 3.6 Opracowanie strategii ochrony zasobów wód powierzchniowych i podziemnych dla zaspokojenia podstawowych potrzeb wodnych ludności, rolnictwa i przemysłu, z uwzględnieniem planowanego rozwoju społeczno-gospodarczego... 20 7. Zad. 3.7 Opracowanie modelu zarządzania gospodarką wodną w zlewniach rolniczych... 22 8. Zad. 3.8 Wskazanie zlewni szczególnie zagrożonych (presje i oddziaływania) deficytem wody oraz opracowanie dla nich zasad polityki gospodarowania w drodze analizy wariantowych bilansów wodnogospodarczych... 25 9. Zad. 3.10 Opracowanie modelu procesu negocjacji i doskonalenie technik negocjacyjnych w procesie planowania w gospodarowaniu wodami oraz w planowaniu i realizacji inwestycji wodnych... 27 10. Zad. 3.11 Opracowanie katalogu wzorcowych działań dla silnie zmienionych części wód w celu osiągnięcia dobrego potencjału ekologicznego... 30 11. Zad 3.18 Zrównoważone gospodarowanie zasobami geologicznymi kraju. Analiza stanu rozpoznania ilości i jakości oraz użytkowania zasobów zwykłych wód podziemnych w kraju wraz z oceną ich wykorzystania na środowisko i poziom życia społeczeństwa oraz wskazaniami do zasad zrównoważonego gospodarowania... 32 12. Zad. 3.19. Model organizacji i przepływu danych o środowisku leśnym oraz program wykorzystywania informacji dla potrzeb zarządzania leśnictwem zgodnie z dyrektywą EU.... 35 13. Ogólna charakterystyka rezultatów zadania... 38 3

1. Wprowadzenie Niniejszy raport dokumentuje, w syntetycznej formie, rezultaty prac w zadaniu 3 ( Zrównoważone gospodarowanie wodą, zasobami geologicznymi i leśnymi kraju ) projektu KLIMAT, uzyskane w 2011 roku. Realizacja projektu Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo (KLIMAT) rozpoczęła się formalnie w drugiej połowie 2008 roku a jego zakończenie jest przewidywane w połowie 2012 roku. Opisywane tu prace są w większości przypadków kontynuacją prac wcześniejszych. Poniżej przywołano podstawowe założenia realizacyjne zadania i opisano układ treści raportu. Celem zadania 3 jest opracowanie podstaw strategii gospodarowania zasobami naturalnymi, opartej na zasadzie zrównoważonego rozwoju i uwzględniającej zagrożenia i presje wynikające z potencjalnych zmian klimatu oraz prognozowanego rozwoju społeczno-gospodarczego, dających przesłanki dla sformułowania wskazówek umożliwiających planistom wprowadzenie do dzisiejszych planów mechanizmów adaptacyjnych do spodziewanych zmian. Za podstawę rozważań przyjęto trzy spośród opracowanych przez IPCC scenariuszy rozwojowych o kodowych nazwach przyjętych w Special Report of Emission Scenarios: A1B, A2 i B1. Bliższe informacje na temat przyjętych scenariuszy znajdują się w ww. raporcie (por. [IPCC, 2010]). Przyjęta metodyka realizacji zadania łączy w sobie podejścia top-down i bottom-up. Diagnoza problemów w skali całego kraju jest prowadzona w oparciu o analizy wskaźnikowe natomiast analizy w zlewniach reprezentatywnych są w dużej mierze oparte o modelowanie (SWAT, MIKE SHE, MIKE BASIN, MODSIM, NAM). Zadanie obejmuje 3 grupy tematyczne a mianowicie: zasoby wodne, zasoby (surowce) naturalne i zasoby leśne dzielące się dalej na zadania cząstkowe (podzadania). Rezultaty prac w tych podzadaniach, które zgodnie z harmonogramem były realizowane w 2011 roku opisano w rozdziałach 2-12. Ostatni, 13-ty rozdział raportu zawiera ogólne informacje odnośnie rezultatów realizacji zadania w tym informacje o publikacjach, uwagi nt. zgodności rezultatów z założonymi celami i harmonogramem, etc. 4

2. Zad. 3.1 Opracowanie struktury bazy danych o zasobach wodnych w układzie zlewniowym umożliwiającym ich kompozycję do dowolnego układu administracyjnego w odniesieniu do wód powierzchniowych, podziemnych, termalnych i leczniczych, spełniające w zakresie zawartości wymagania merytoryczne polityki wodnej Unii Europejskiej i dyrektyw z nią związanych; 2.1. Cel badań Opracowanie bazy danych o zasobach wód Polski na potrzeby zadania 3 projektu KLIMAT, dla analiz w skali kraju. Cel dodatkowy: organizacja podstawowej informacji wejściowej i wyjściowej dla podzadań zadania 3. 2.2. Zakres wykonanych prac Określanie odpływu jednostkowego w wodowskazowych zlewniach różnicowych w okresie referencyjnym: o Obliczenia odpływu jednostkowego w wodowskazowych zlewniach różnicowych dla poszczególnych pór roku dwudziestolecia referencyjnego 1971-1990 kontynuacja oraz sporządzenie odpowiednich warstw GIS o Przekształcenie danych o średnim rocznym odpływie jednostkowym z okresu referencyjnego do siatki modelu RegCM o Przetwarzanie i analiza danych o opadach z okresu referencyjnego w celu uzyskania warstwy grid odpowiadającej odpływowi jednostkowemu o Porównanie różnych oszacowań współczynników odpływu Wykorzystanie wyników modeli statystycznych zmian klimatu: o Asymilacja i przetwarzanie wyników modeli statystycznych w celu uzyskania rozkładu przestrzennego opadu dla średnich rocznych i poszczególnych pór roku dla okresu 2011-2030 oraz 2081-2100 - scenariusze A2, A1B i B1 (ECHAM) oraz analiza uzyskanych wyników o Opracowanie map rozkładu przestrzennego zmiany opadu w okresie 2011-2030 i 2081-2100 dla średniego rocznego opadu oraz dla pór roku na podstawie symulacji statystycznych dla poszczególnych miesięcy wg modelu globalnego ECHAM5 - scenariusze A2, A1B, B1 5

o Opracowanie danych gridowych o zmianie procentowej opadu w okresie 2011-2030 na podstawie modelowania statystycznego (miesiące) dla pór roku oraz roku i dla półroczy hydrologicznych o Przygotowanie warstwy shp ze średnią zmianą opadu dla wybranych wodowskazowych zlewni różnicowych Wisły o Opracowanie map zmian procentowych opadu w okresie 2011-2030 w podziale na gminy na podstawie symulacji statystycznych (miesiące) wg modelu globalnego ECHAM5 dla scenariuszy A2, A1B, B1 o Opracowanie danych o rozkładzie przestrzennym zmian opadu w okresie 2011-2030 w podziale na gminy na podstawie symulacji statystycznych dla pór roku i roku wg modelu globalnego ECHAM5 dla scenariuszy A2, A1B, B1 o Obliczenie procentowej zmiany opadu w zlewniach pilotowych na podstawie modelowania statystycznego dla sezonów w poszczególnych scenariuszach Wykorzystanie wyników modelowania dynamicznego RegCM: o Asymilacja do warstwy GIS danych o użytkowaniu terenu używanych w modelu RegCM o Przygotowanie map rozkładu punktów modelu RegCM w obszarach pilotowych wybranych w podzadaniach zadania 3 o Asymilacja skorygowanych danych o opadzie z modelowania dynamicznego RegCM do bazy danych GIS o Wstępna ocena wielkości opadu w okresie 2011-2030 wg skorygowanych wyników modelowania RegCM oraz opracowanie map porównujących sumy opadów rocznych w okresie prognozowanym z sumami opadu w okresie referencyjnym na podstawie danych modelowania RegCM o Przekształcanie skorygowanych danych o opadzie z modelowania RegCM do wartości miesięcznych, kwartalnych, półrocznych i rocznych o Obliczanie procentowej zmiany opadu w poszczególnych scenariuszach w okresie 2011-2030 ze skorygowanych wyników modelu RegCM dla okresów miesięcznych, kwartalnych, półrocznych i rocznych o Opracowanie map procentowej zmiany opadu w okresie 2011-2030 wg skorygowanych wyników modelowania RegCM dla scenariuszy A2, A1B, B1 6

Automatyzacja procesu wyznaczania przepływu na zamknięciu scalonej części wód powierzchniowych: o Testowanie procedury wyznaczania przepływu na zamknięciu scalonych części wód w celu wyliczania zasobów dla scenariuszy o Wyznaczanie zlewni zamykających scalone części wód (SCWP) w celu przygotowania danych wejściowych do programu wyliczającego odpływy dla SCWP dla scenariuszy i okresu referencyjnego Uzupełnianie bazy danych: o Analiza i korekta współczynników odpływu wg Byczkowskiego dla zlewni elementarnych w oparciu o mezoregiony fizycznogeograficzne wg Kondrackiego o Utworzenie bazy danych o ujęciach wód powierzchniowych z atrybutami dotyczącymi przypisania do jednostki administracyjnej wg PRG oraz SCWP na potrzeby ekspertyzy dotyczącej prognozowanej zmiany opłat za wodę o Na podstawie analizy źródeł danych o wodach leczniczych i termalnych występujących w Polsce opracowanie warstwy shp z lokalizacją wód termalnych, leczniczych i solanek Analizy porównawcze hydrologicznych danych obserwacyjnych 60-lecia 1951-2010 w celu określenia możliwych trendów związanych ze zmianami klimatycznymi: o Opracowanie i porównanie wyliczonych charakterystyk hydrologicznych dla dwudziestolecia 1951-1970 z obliczonymi z okresu referencyjnego o Rozszerzenie bazy danych o przepływach ekstremalnych i opadach do roku 2010 o Analiza przebiegu linii trendu w kształtowaniu się charakterystyk hydrologicznych dla wybranych wodowskazów posiadających pełne 60-cioletnie ciągi obserwacji o Analizy wyników obliczeń cech reżimu hydrologicznego w regionach fizjograficznych w Polsce oraz tabelaryczne zestawienia w zagregowanych obszarach jako materiał do szacowania zasobów wodnych w obszarach o różnej gęstości monitoringu 2.3. Opis metodyki badań W obecnym okresie sprawozdawczym skupiono się na opracowaniu metodyki przetwarzania danych wynikowych z symulacji statystycznych w celu uzyskania rozkładu przestrzennego opadu oraz określania przyszłych zasobów wodnych na podstawie wyników modelowania statystycznego i dynamicznego. Na podstawie tej metodyki określono procedurę przekształcania wyników symulacji 7

statystycznych do warstw GIS. Przekształcanie wyników symulacji statystycznych do warstw GIS (na podstawie opracowanej metodyki) polega na utworzeniu warstw punktowych stacji synoptycznych i dołączenie do nich wcześniej przygotowanych i przeliczonych średnich sum miesięcznych, sezonowych i rocznych dla opadu (wyniki symulacji). Średnie te dotyczyły zarówno 20-lecia referencyjnego i okresu 2011-2030 dla trzech scenariuszy. Następnie przygotowane warstwy poddane zostały interpolacji przestrzennej z wykorzystaniem ukształtowania terenu. Powstałe pliki typu grid zostały poddane analizie przestrzennej w siatce 10*10 km. Następnie pomiędzy odpowiadającymi sobie warstwami wyliczono procentowe zmiany (zmiana np. średniej sumy rocznej opadu dla danego scenariusza w stosunku do okresu referencyjnego). Ustalono, że końcowym efektem prac zakresie przyszłych zmian zasobów wód powierzchniowych będzie obliczenie procentowej zmiany zasobów wynikające ze zmian opadu atmosferycznego w latach 2011-2030 uzyskanych z różnych modeli. Koncepcja ta zakłada niewielką zmianę pokrycia terenu w Polsce oraz niewielką zmianę temperatury. Założenia te wydają się być realistyczne ze względu na wyniki modelowania w zakresie przyszłych temperatur uzyskane w zadaniu 1 oraz badanie zmian w użytkowaniu terenu w projekcie CORINE. Obliczono również współczynnik odpływu dla terenu Polski z wykorzystaniem danych pomiarowych z okresu 1971-1990 oraz zbadano zmianę współczynnika odpływu w stosunku do współczynników wg Byczkowskiego publikowanych w literaturze. Przeprowadzono również dyskusję dotyczącą możliwości uzyskania szeregów czasowych przepływów dla okresu 2011-2030 na podstawie wyników zadania 1. Ostatecznie ustalono, że dla wybranych zlewni pilotowych zostaną obliczone miesięczne zmiany przyszłych odpływów jednostkowych w okresie 2011-2030 w stosunku do okresu 1971-1990 z modelowania RegCM. Wielkości te zostaną obliczone jako sumy dwóch parametrów odpływu powierzchniowego i odpływu gruntowego dla wybranych scenariuszy. Scenariusze zostaną wskazane na podstawie analizy wszystkich wyników modelowania RegCM dla wartości rocznych i sezonowych dla parametrów opad atmosferyczny oraz odpływ jednostkowy. Dodatkowo podjęto analizę porównawczą hydrologicznych danych obserwacyjnych z okresu referencyjnego 1971-1990 do poprzedniego i następnego dwudziestolecia. 2.4. Charakterystyka osiągniętych wyników Przygotowano finalną wersję warstwy shape oraz zebrano dane o odpływie jednostkowym z poszczególnych zlewni różnicowych. Dane te oraz warstwa dają pogląd na zróżnicowanie przestrzenne odpływu jednostkowego w okresie 1971-1990. W dalszym etapie prac dane te mogą być podstawą przestrzennego rozkładu odpływu w okresach przyszłych (po uwzględnieniu procentowych zmian zasobu). 8

Wykonano szereg analiz zmian opadów wg różnych wyników modelowania statystycznego. Uznano, że wyniki modelowania statystycznego dla poszczególnych miesięcy są podstawą do obliczenia zmian opadu w okresie przyszłym 2011-2030 dla półroczy hydrologicznych, natomiast dla obliczenia zmian opadu dla poszczególnych pór roku wykorzystano wyniki modelowania statystycznego dla sezonów. Szczegółowo przeanalizowano domenę modelu RegCM oraz przyjęte dane odnośnie użytkowania terenu, sporządzono warstwę shape odpowiadająca siatce modelu w celu obliczenia różnic w wynikach dotyczących odpływu jednostkowego z modelowania oraz z pomiarów. Przeanalizowano te różnice dla zlewni pilotowych. Uznano, że dla obszarów Białej Tarnowskiej, Supraśli oraz Wełny można użyć obliczonych zmian w odpływie jednostkowym do ustalenia wielkości odpływu dla przyszłych okresów miesięcznych. Dla pozostałych trzech zlewni zastosowany zostanie model SWAT, do którego zostaną wprowadzone miesięczne zmiany opadu i temperatury dla poszczególnych scenariuszy. Umożliwi to uruchomienie modelu z uwzględnieniem przyszłych opadów i temperatury. Ponownie obliczono zmiany opadu w okresie 2011-2030 na podstawie skorygowanych wyników modelowania RegCM. Przeanalizowano kierunek tych zmian w stosunku do kierunku zmian odpływu jednostkowego dla zlewni pilotowych. Kierunki zmian są zbieżne. Zakończono wyznaczanie zlewni zamykających scalone części wód (SCWP) w celu przygotowania danych wejściowych do programu wyliczającego odpływy dla SCWP dla scenariuszy i okresu referencyjnego oraz testowanie procedury automatycznego wyznaczania przepływu na zamknięciu SCWP. Uzupełniono zbiór numerycznych warstw mapowych o warstwę shape z lokalizacją wód termalnych, leczniczych i solanek. Skorygowano poligony ze współczynnikami odpływu wg Byczkowskiego oraz opracowano nowa warstwę współczynników odpływu w okresie 1971-1990 na podstawie posiadanych warstw opadu i odpływu jednostkowego opracowanych w zadaniu 1 i zadaniu 3 w roku poprzednim. Na podstawie analiz linii trendów kształtowania się przepływów w 37 reprezentatywnych przekrojów obserwacyjnych (wybranych do rocznika hydrologicznego i jednocześnie posiadających 60-cioletnie okresy obserwacji) określono procent zmiany średniego przepływu w ciągu 60 lat (1951-2010). Wielkości te wahają się od -21,68% (posterunek Przedbórz na Pilicy) do 37,53% (posterunek Burzyn na Biebrzy). Duża rozbieżność procentowych zmian wykazuje niekiedy cechy regionalne (prawostronne górskie i podgórskie dopływy Wisły wykazują trend rosnący) ale dotychczasowe wyniki analiz nie pozwalają sformułować hipotezy o trendzie ogólnopolskim. 9

3. Zad. 3.2 Aplikacja modeli bilansowania zasobów wód dla scalonych części wód powierzchniowych uwzględniające prognozy zmiany zużycia wody przez ludność i gospodarkę; 3.1. Cel badań Ilościowa ocena konsekwencji prognozowanych zmian klimatycznych jest możliwa tylko w oparciu o modele bilansowe. Celem zadania jest aplikacja modeli do bilansowania zasobów wód jako narzędzia wspomagającego zarządzanie zlewnią w obliczu zmian klimatycznych. 3.2. Zakres wykonanych prac, Wykonane prace koncentrowały się na uruchomieniu modeli dla wybranych zlewni i przeprowadzeniu wstępnych symulacji wpływu zmian klimatu w oparciu o wyniki modelu klimatycznego ECHAM5. Dla zlewni Supraśli wybranej na podstawie analizy taksonomicznej do szczegółowych badań dotyczących zaopatrzenia w wodę opracowano bilans wodnogospodarczych przy użyciu modeli MIKE BASIN i MODSIM. Dla zlewni Koprzywianki wybranej do porównania wyników modeli typu opad odpływ (SWAT, NAM, MIKE SHE) przeprowadzono symulacje dla zmian klimatu wykorzystując dane wygenerowane w modelu SWAT jako dane wejściowe do modelu NAM oraz aplikację modelu MIKE SHE (część MIKE 11). 3.3. Opis metodyki badań Za pomocą modeli MIKE BASIN i MODSIM dla zlewni Supraśli przeprowadzono symulacje dla wielolecia wzorcowego 1971-1990. Analizę ukierunkowano przede wszystkim na ocenę stanu ilościowego zasobów wód powierzchniowych pod kątem możliwości zaspokojenia potrzeb wodnych użytkowników zlewni. W przypadku modeli opad odpływ dla których wymagany jest maksymalnie dobowy krok obliczeń i kompletność danych meteorologicznych jako wielolecie bazowe wybrano lata 1999 2009. Do modelu SWAT wprowadzono procentowe miesięczne zmiany wysokości opadu i zmianę (wzrost/spadek) temperatury powietrza w o C opracowane w modelu klimatycznym ECHAM5, co pozwoliło na wygenerowanie rozkładu danych dotyczących opadu i ewapotranspiracji potencjalnej w układzie dobowym. Wyniki te stanowiły dane wejściowe do modelu NAM i obliczeń przepływów w punktach węzłowych podzlewni w zlewni Koprzywianki. Dla zlewni rzeki Koprzywianki przygotowano pliki wejściowe do modelu MIKE 11 z: o siecią rzeczną, 10

o przekrojami poprzecznymi, o warunkami brzegowymi, o parametrami hydrodynamicznymi. 3.4. Charakterystyka osiągniętych wyników Przeprowadzone badania dla zlewni Supraśli pozwoliły na określenie: o w przypadku przekrojów bilansowych (wybranych w oparciu o strukturę scwp): gwarancji czasowej zapewnienia danego przepływu, krzywych przepływów gwarantowanych i przepływów o gwarancji wystąpienia 98%, 95% i 90%; o przypadku użytkowników: gwarancji czasowej i objętościowej pokrycia średnich okresowych potrzeb wodnych. Dodatkowo przeprowadzone prace umożliwiły ocenę wprowadzenia perspektywicznych zmian w gospodarowaniu wodą wynikających ze scenariuszy zmian klimatu. Przeprowadzone symulacje dla zlewni Koprzywianki pozwoliły na ocenę wpływu zmian klimatu na odpływ ze zlewni. Na rysunkach przedstawiono miesięczną wysokość opadu i ewapotranspiracji potencjalnej obliczoną na podstawie wyników modelu SWAT. Rys.1 Średnia miesięczna wysokość opadu dla wielolecia bazowego i scenariuszy klimatycznych model SWAT 11

Rys.2 Średnia miesięczna wysokość ewapotranspiracji potencjalnej dla wielolecia bazowego i scenariuszy klimatycznych- model SWAT Na podstawie tych danych obliczono przy wykorzystaniu modelu NAM przepływ w przekrojach węzłowych podzlewni Koprzywianki. W tabeli zestawiono wyniki dla przekroju zamykajacego zlewnię dla wielolecia bazowego i scenariusza A2 niekorzystnego z punktu widzenia rozkładu zmian opadu, które świadczą o prawidłowej reakcji modelu na wprowadzone zmiany klimatyczne. Miesiąc Przepływ średni z wielolecia bazowego, m 3 /s Przepływ średni wg. scenariusza A2, m 3 /s Procentowa zmiana wysokości opadu wg. ECHAM5 1 2.68 2.43-3 2 2.48 1.97-30 3 3.35 2.85 3 4 2.46 2.53 11 5 1.92 1.49-18 6 2.81 2.59 1 7 3.94 4.60 11 8 2.24 2.36-4 9 2.84 2.66-10 10 2.64 1.78-35 11 2.55 2.00-4 12 2.54 2.29 7 Przeprowadzono wstępne symulacje dla zlewni Koprzywianki dla modelu MIKE 11 w celu sprawdzenia poprawności wprowadzonych danych. Model wykazał pewne błędy w stosunku do danych wejściowych, które zostaną poddane analizie i skorygowane. 12

Rys. 3 Pliki wejściowe do modelu MIKE SHE (część MIKE 11) zawierające sieć rzeczną, przekroje porzeczne oraz warunki brzegowe dla zlewni rzeki Koprzywianki. 4. Zad. 3.3 Opracowanie oceny potrzeb wodnych z uwzględnieniem wariantowych prognoz zmian klimatu raport końcowy 4.1. Cel badań Celem pracy jest wariantowe określenie potrzeb wodnych w Polsce w różnych branżach gospodarki w 2030 roku z uwzględnieniem ich przestrzennego zróżnicowania. 4.2. Zakres wykonanych prac Większość zaplanowanych w tym zadaniu prac zakończono w 2010 roku. W roku 2011 wykonano korektę zużycia wody w przetwórstwie przemysłowym, dokończono analizy dotyczące prognoz zużycia wody w rolnictwie, podsumowano prognozowane potrzeby wodne wszystkich działów gospodarki oraz wykonano raport końcowy. 4.3. Charakterystyka osiągniętych wyników W podsumowaniu wyników przetwórstwa przemysłowego wykazano prognozowaną wielkość zużycia wody w 2030 roku. 13

Tabela 1. Procentowe zmiany zapotrzebowania na wodę wybranych podsekcji przetwórstwa przemysłowego. Procent zmian poboru wody w stosunku do Warianty Podsekcje 2007r. wg scenariusza A2 A1B B1 regionalny rynkowy zrównoważony dynamiczny DA produkcja artykułów spożywczych, +70 +80 +60 ekologiczny napojów i wyrobów tytoniowych +70 +30 +20 dynamiczny DB produkcja wyrobów włókienniczych +30 +40 +20 ekologiczny i odzieży -30-25 -25 dynamiczny DE produkcja masy włóknistej, papieru, +90 +120 +70 ekologiczny działalność publikacyjna i poligraficzna +60 +40-40 dynamiczny +110 +130 +100 DG produkcja wyrobów chemicznych ekologiczny +100 +90 +80 dynamiczny DI produkcja wyrobów z pozostałych +40 +60 +30 ekologiczny surowców niemetalicznych -10-10 -40 dynamiczny +20 +20-5 DJ produkcja metali i wyrobów z metali ekologiczny -30-30 -30 dynamiczny +90 +110 +75 Łącznie dla Polski ekologiczny +75 +60 +40 Opracowano na podstawie danych z Final Report European Outlook on Water Use, Martina Flörke, Joseph Alcamo, 1 October 2004, danych GUS oraz własnych analiz wodnych. Technologiczne uwarunkowania i wielkość produkcji będą decydowały o wielkości potrzeb Prognozuje się, że zapotrzebowanie na wodę w przetwórstwie przemysłowym może być bardzo zróżnicowane w poszczególnych podsekcjach. W scenariuszu zrównoważonym w wariancie ekologicznym możliwy jest wzrost potrzeb wodnych od 40 do 75%. O takim poborze zadecyduje głównie wielkość produkcji w przemyśle chemicznym, gdzie przy zachowaniu obecnej struktury produkcji i mimo zastosowania technologii wodooszczędnych, potrzeby wodne mogą wzrosnąć nawet ponad dwukrotnie w stosunku do stanu obecnego (w scenariuszu rynkowym w wariancie dynamicznym). W opracowaniu dla MRiRW Zarys programu rozwoju gospodarki wodnej wsi i rolnictwa do 2015 r prognozuje się rozwój nawodnień ciśnieniowych do upraw oraz przyrost liczby obiektów małej retencji wodnej. W ekspertyzie UE z 2004 r. założono niewielki spadek potrzeb wodnych w Polsce do nawodnień rolniczych. Wg przeprowadzonych analiz, w zależności od scenariusza, prognozowany jest wzrost potrzeb wodnych w Polsce od kilku do 10% ze względu na rozwój upraw energetycznych i niewielki rozwój systemów nawadniających. W efekcie opracowano prognozę potrzeb wodnych głównych użytkowników wody w Polsce i porównano ją ze stanem obecnym, przyjmując za bazowy rok 2007. Przedstawione w tabeli poniżej dane wskazują na możliwe kierunki zmian. Zsumowane prognozy potrzeb wodnych w badanych sekcjach gospodarki polskiej uwzględniające procentowe zmiany w stosunku do roku bazowego, pozwalają na ewentualne wyciąganie wniosków dla tworzenia strategii gospodarowania wodą. Do tworzenia strategii dla regionów województw - bardziej przydatne będą szczegółowe 14

dane zawarte w opracowaniu. Określone szczegółowo metodyki pozwalają na ewentualną własną interpretację rozwoju regionu. Tabela 2. Prognozowane na rok 2030 potrzeby wodne najbardziej wodochłonnych sekcji gospodarki Potrzeby wodne A2 A1B B1 GOSPODARKA KOMUNALNA wariant ekologiczny +3 +15 +2 GOSPODARKA KOMUNALNA - wariant dynamiczny +50 +70 +50 ENERGETYKA wariant ekologiczny -9-13 -60 ENERGETYKA - wariant dynamiczny +20 +13 +7 PRZETWÓRSTWO PRZEMYSŁOWE wariant ekologiczny +75 +60 +40 PRZETWÓRSTWO PRZEMYSŁOWE - wariant dynamiczny +90 +110 +75 POLSKA WARIANT ekologiczny 0-2 -50 POLSKA WARIANT dynamiczny +30 +30 +20 W wariancie ekologicznym określono najbardziej wodooszczędne prognozy. W scenariuszu zrównoważonym możliwy jest nawet 50% spadek potrzeb wodnych, a w pozostałych scenariuszach potrzeby wodne całej gospodarki pozostaną na obecnym poziomie. Wariant dynamiczny jest mniej wodooszczędny. Prognozowany jest wzrost potrzeb wodnych na podobnym poziomie w scenariuszu rynkowym (A1B) zakładającym duży wzrost gospodarczy, a nowe technologie wprowadzane tylko w uzasadnionych ekonomicznie sytuacjach i regionalnym (A2) zakładającym najniższy wzrost gospodarczy i niewielki udział nowych, przyjaznych środowisku technologii. W wariancie dynamicznym, mimo różnic w wielkości produkcji energii, potrzeby wodne we wszystkich scenariuszach będą na zbliżonym poziomie zwiększą się od 20 do 30%. W marcu 2011 roku oddano raport końcowy z podzadania. % 5. Zad 3.4 Opracowanie prognozy potrzeb wodnych dla wydzielonych systemów wodnogospodarczych na obszarze kraju w powiązaniu z oceną skutków ekonomicznych i społecznych okresowych niedoborów wody zgodnie z wymogami dyrektyw UE 5.1. Cel badań Celem pracy jest określenie obszarów Polski, w których skutki ekonomiczne i społeczne zmiany zasobów wodnych spowodowanych zmianami klimatu, mogą być znaczące. Dla tych obszarów ważna jest ocena możliwych do podjęcia działań adaptacyjnych i przygotowanie materiałów wspierających taką ocenę jest dodatkowym celem zadania. 15

5.2. Zakres wykonanych prac W roku 2011 wykonano następujące prace: o Zebrano i w razie potrzeby przetworzono do postaci warstw informacyjnych materiały będące efektami projektu w oraz innych opracowań, w których zajmowano się obecnym stanem zasobów wodnych. o Wykonano analizy GIS umożliwiające ocenę stopnia zagrożenia gminy niedoborem wody ze względu na cztery rodzaje zagrożenia: presje na wody powierzchniowe (wynikające z analizy taksonomicznej), zasoby dyspozycyjne wód powierzchniowych, jakość wody powierzchniowej, liczbę niżówek. o Korzystając z wyników modeli statystycznych prognozujących zmiany klimatu, gminom przypisano możliwy procent zmian opadów w przyszłości, jako średnią dla całego roku i dla czterech pór roku. o Opracowano metodykę oceny potencjału adaptacyjnego gmin uwzględniając możliwe do pozyskania dane z Banku Danych Lokalnych (BDL) i bezpośrednie badania w gminach pilotowych. o Korzystając z warstw dostępnych danych określających przyszłą infrastrukturę wpływającą istotnie na rozwój regionów, wykonano analizy przestrzenne oceniające możliwości rozwoju gmin zagrożonych niedoborem wody. o Zdefiniowano działania adaptacyjne do zmian klimatu, określono czynniki kształtujące te działania, wyspecyfikowano listę działań adaptacyjnych. o Utworzono listę gmin zagrożonych obecnie niedoborami wody. Ponadto w opracowaniu jest mapa numeryczna umożliwiająca określenie ewentualnych niedoborów wody wg modelu RegCM. Tworzony jest materiał informacyjny dla gmin pilotowych, który przybliży ankietowanym problemy zmian klimatu i ich konsekwencje. 5.3. Opis metodyki badań Ocena aktualnego zagrożenia deficytem wody w gminach bazuje na wynikach innych podzadań i opracowań spoza projektu określających zasoby wodne i analizujących zarządzanie gospodarką wodną w zlewniach o różnym charakterze. Wyniki, te głównie w postaci warstw numerycznych, analizowano przy użyciu oprogramowania GIS tworząc mapy gmin zagrożonych w oparciu o następujące kryteria: presje na wody powierzchniowe (wynikające z analizy taksonomicznej), zasoby dyspozycyjne wód powierzchniowych, jakość wód powierzchniowych i liczbę niżówek występujących w przeszłości. 16

Dla oceny zagrożenia niedoborem wody wynikającego ze zmian klimatu wykorzystano prognozy opadu opracowane wg modeli statystycznych i wyniki prognozy opadu z modelu RegCM opracowane w zadaniu 1 projektu. Na podstawie analiz GIS, opracowano mapy określające procent zmian opadów w gminach. Możliwy wzrost presji na zasoby wodne wynikający z rozwoju gospodarczego diagnozowano na podstawie planów rozwoju infrastruktury drogowej i kolejowej. Analizy przestrzenne dotyczące obecnych niedoborów zasobów wodnych, prognozowanych niedoborów opadów oraz przyszłej infrastruktury sprzyjającej rozwojowi (przez to zwiększającej potrzeby wodne) są podstawą określenia gmin, w których niedobory wody mogą być znaczące. Metodyka wstępnej oceny potencjału adaptacyjnego gmin bazuje na badaniach literaturowych (wybór potencjalnych wskaźników) i danych statystycznych z Banku Danych Lokalnych (dostępne wskaźniki). Metodyka bezpośredniego badania potencjału adaptacyjnego w gminach pilotowych oparta jest o samoocenę zdolności do zmiany określanej w następujących wymiarach: motywacja, wiedza, kontakty, kompetencje i środki finansowe. 5.4. Charakterystyka osiągniętych wyników Określono gminy, w których obecnie możliwe jest występowanie problemów z zaopatrzeniem w wodę uwzględniając cztery ww. kryteria zagrożenia uzyskując rezultaty jak w tabeli 3. Tab. 3. Liczba gmin zagrożonych wg czterech kryteriów oceny duża presja na małe zasoby znaczące zła jakość wody wody dyspozycyjne zagrożenie suszą Liczba gmin 1899 1010 766 499 W dalszych analizach uwzględniono zagrożenie wynikające jednocześnie ze: o znaczącego zagrożenia suszą, presji na zasoby wodne oraz małymi zasobami dyspozycyjnymi w 76 gminach stwierdzono takie zagrożenie, głównie w woj. wielkopolskim, lubelskim i dolnośląskim; o małych zasobów dyspozycyjnych i presji na zasoby wodne - w 716 gminach stwierdzono takie zagrożenie, a najwięcej w woj. lubelskim i małopolskim (łącznie 221 gmin); o złej jakości wody i presji na zasoby wodne - w 376 gminach stwierdzono takie zagrożenie, a najwięcej w woj. wielkopolskim i dolnośląskim (łącznie 174 gminy); o znaczącego zagrożenia suszą i presją na zasoby wodne w 312 gminach stwierdzono takie zagrożenie, a najwięcej w woj. wielkopolskim (80 gmin); o znaczącego zagrożenia suszą i złej jakości wody - w 161 gminach stwierdzono takie zagrożenie, a najwięcej w woj. wielkopolskim (72 gminy); 17

o znaczącego zagrożenia suszą i małych zasobów dyspozycyjnych - w 104 gminach stwierdzono takie zagrożenie, a najwięcej w woj. wielkopolskim podlaskim i lubelskim (łącznie 63 gminy); o małych zasobów dyspozycyjnych i złej jakości wody - w 129 gminach stwierdzono takie zagrożenie, a najwięcej w woj. śląskim i dolnośląskim (łącznie 69 gmin). Powyższe analizy pozwoliły wytypować obszary obecnie szczególnie narażone na niedobory wody (por. rys. 4). Rys. 4 Przykładowe mapy uwzględniające gminy obecnie zagrożone deficytami wody. Mapę opracowała C.Rataj 18

Korzystając z wyników modeli statystycznych prognozujących zmiany klimatu, dla każdego z trzech analizowanych w projekcie scenariuszy rozwojowych, przypisano gminom możliwy procent zmian opadów w przyszłości. Uwzględniono zmiany średniej wysokości opadów dla całego roku i dla czterech pór roku (por. rys. 5). W przygotowaniu są oceny oparte o wyniki prognozy opadu z modelu RegCM. Rys. 5. Przykładowe mapy obrazująca zmianę opadu jesienią wg scenariusza A1B wykonana dla różnych okresów. Korzystając z warstw dostępnych danych określających przyszłą infrastrukturę wpływającą istotnie na rozwój regionów, wykonano analizy przestrzenne oceniające możliwości rozwoju gmin zagrożonych niedoborem wody. Wyniki wszystkich ww. analiz są podstawą do oceny potencjalnego zagrożenia deficytami wody w przyszłości. Przygotowano badania w gminach pilotowych. Określono cechy grup, na których badania będą wykonywane. Zaproponowano zestaw pytań. Badani przedstawiciele społeczności lokalnych będą mieli możliwość zapoznania się z działaniami, jakie mogą podjąć w celu wyeliminowania bądź ograniczenia niedoborów wody. Materiały dotyczące analiz potencjalnego zagrożenia deficytem wody w gminach i doświadczenia zebrane w trakcie badań pilotowych będą podstawą przygotowania materiałów informacyjnych 19

6. Zad 3.6 Opracowanie strategii ochrony zasobów wód powierzchniowych i podziemnych dla zaspokojenia podstawowych potrzeb wodnych ludności, rolnictwa i przemysłu, z uwzględnieniem planowanego rozwoju społecznogospodarczego 6.1. Cel badań Opracowanie strategii ochrony zasobów z uwzględnieniem scenariuszy klimatycznych, która będzie stanowiła wskazanie dla decydentów jakie środki należy podjąć w celu zaspokojenia potrzeb ludności i gospodarki z jednoczesnym uwzględnieniem celów środowiskowych. 6.2. Zakres wykonywanych prac Podsumowano wyniki prac dotyczących prognoz potrzeb wodnych w odniesieniu do ilości i jakości w sektorze przetwórstwa przemysłowego i w energetyce, rolnictwie oraz dla zaspokojenia potrzeb wodnych ludności. Opracowano wstępne założenia do strategii ochrony zasobów wodnych w przetwórstwie przemysłowym i energetyce oraz rolnictwie. Szczegółowo przeanalizowano następujące zagadnienia: o obecne potrzeby wodne wraz z ustaleniem priorytetów odnośnie jakości wody przeznaczonej do spożycia oraz wykorzystywanej w przemyśle i rolnictwie oraz ich przestrzenne zróżnicowanie (w podziale administracyjnym), o kierunki rozwoju społeczno-gospodarczego oraz zmiany w zakresie struktury przestrzennej ludności i systemu osadniczego i ich wpływ na zmiany potrzeb wodnych o strategie adaptacyjne do zmian klimatu w wybranych krajach europejskich o potencjalny wpływ zmian klimatu na rolnictwo z wyszczególnieniem zagrożeń, przewidywanych efektów tych zagrożeń o analiza rozwiązań technicznych mających wpływ na zmniejszenie potrzeb wodnych w gospodarstwach domowych. 6.3. Opis metodyki badań Podstawą przeprowadzonych analiz były dokumenty strategiczne Polski i Unii Europejskiej dotyczące wizji rozwoju społeczno-gospodarczego w odniesieniu do globalnych zmian klimatu jak również opracowania ekspertów i instytucji polskich oraz zagranicznych w zakresie trendów zmian potrzeb wodnych oraz prognoz rozwoju. Analizie poddano takie dokumenty jak: Koncepcja Przestrzennego Zagospodarowania Kraju 2030, Krajowa Strategia Rozwoju Regionalnego 2010 2020: Regiony, Miasta, Obszary wiejskie, dokumenty Komisji Europejskiej, Europejskiej Agencji 20

Środowiska dotyczące m.in. efektywnego korzystania z zasobów wodnych. Wykorzystano także wyniki prac podzadania 3.3. Na tej podstawie wskazane zostały możliwe kierunki zmian potrzeb wodnych w różnych regionach Polski i zaproponowano wstępne założenia do strategii ochrony pod względem ilościowym i jakościowym prognozowanych zasobów wodnych. Analizę zapotrzebowania rolnictwa polskiego na wodę na cele nawodnień oraz określenie procentowej zmiany wielkości nawadniania w województwach wykonano w oparciu o dane Bazy Danych Lokalnych dla okresu 1999-2008, oraz z wykorzystaniem narzędzia analitycznego ArcMap platformy ESRI. 6.4. Charakterystyka osiągniętych wyników W Polsce najwięcej wody zużywa się na potrzeby energetyki jest to około 60% poborów wody w gospodarce a 8% poborów wody zużywa przetwórstwo przemysłowe. Potrzeby wodne wynikają z wielkości produkcji oraz rozwiązań technologicznych. W ostatniej dekadzie zauważalny jest spadek wodochłonności w sektorze przetwórstwa przemysłowego. Jednak według opracowanych prognoz - w przetwórstwie przemysłowym w 2030 roku nastąpi wzrost produkcji a zapotrzebowanie na wodę wzrośnie w zależności od scenariusza od 40 do ponad 100 % w stosunku do stanu obecnego. W energetyce prognozowany jest wzrost produkcji w 2030 r. i w zależności od scenariusza, przy zastosowaniu wodooszczędnej technologii chłodzenia możliwy jest pond 2.5.- krotny spadek potrzeb wodnych w stosunku do stanu obecnego a przy braku zmian technologicznych wzrost potrzeb wodnych nawet o 80% [Klimat - Potrzeby wodne, 2010]. Potrzeby wodne w podziale administracyjnym wynikać będą z założeń strategicznych dotyczących rozwoju poszczególnych sektorów gospodarki. Ekspercki Projekt Koncepcji Przestrzennego Zagospodarowania Kraju Do Roku 2033 [Ekspercki Projekt, 2008] przewiduje, że będzie postępował proces koncentracji ludności i działalności gospodarczej na obszarach funkcjonalnych dużych miast, a także w średniej wielkości miastach i na otaczających je obszarach wiejskich. Zmniejszenie się ogólnej liczby mieszkańców Polski nastąpi kosztem osadnictwa wiejskiego i małych miast. Prognozuje się również rozwój energooszczędnych technologii produkcji i ograniczanie możliwości rozwoju energochłonnych gałęzi przemysłu. Efektem ww. założeń będzie koncentracja przemysłu wokół dużych i średnich miast co zagwarantuje zatrudnienie dla wielu osób. Obecnie największe okręgi i ośrodki przemysłowe koncentrują się wokół dużych aglomeracji i miast: Warszawy, Górnego Śląska, Poznania, Bielska, Krakowa, Trójmiasta. 21

W przypadku sektora energetycznego możliwe jest, że źródła wytwarzania energii przesunięte zostaną z południa w kierunku Polski centralnej oraz północnej co wynika m.in. z planów rozwoju energetyki jądrowej w tych lokalizacjach [Polityka, 2009]. W założeniach do strategii ochrony zasobów wodnych (w odniesieniu od scenariuszy rozwojowych jak również prognoz dotyczących wielkości zasobów wodnych) uwzględniono problemy dotyczące możliwych okresowych deficytów wody oraz jakości wody i ich wpływ na sektor przetwórstwa przemysłowego i energetyki. Problemy te odniesiono do możliwych zmian technologicznych, które w istotny sposób wpływają na możliwości ograniczenia poborów wody, instrumenty prawne i ekonomiczne które można zastosować w sytuacji okresowych niedoborów wody. Zmiany technologii chłodzenia w energetyce na obiegi zamknięte mogą w istotny sposób wpłynąć na zmniejszenie potrzeb wodnych w perspektywie kolejnych dekad. Prognozy potrzeb wodnych w przetwórstwie przemysłowym również uwzględniają postęp technologiczny wpływający na zmniejszenie zapotrzebowania na wodę. Na podstawie analizy wielkości poborów wody na cele nawodnień w rolnictwie oraz trendu zmian określono potencjalny wpływ zmian klimatu na rolnictwo z wyszczególnieniem zagrożeń, przewidywanych efektów tych zagrożeń. Przegląd stanu prawnego oraz dostępnego i przeanalizowanego materiału literaturowego w zakresie wykonywanych prac wykazała istnienie szerokiego wachlarzu potrzeb i priorytetów odnośnie jakości wody w odniesieniu do potrzeb komunalnych, gospodarczych oraz przemysłowych. Wykazano również istotne ograniczenia będące konsekwencją rozwoju cywilizacyjnego. Niezależnie od przyjętego scenariusza zmian klimatu jakość wody spełniać musi szczegółowe wymagania w celu zabezpieczenia potrzeb wodnych kraju. Wyróżniono istotne zagadnienia dotyczące ograniczenia strat wody w technologiach wodochłonnych oraz możliwość wtórnego wykorzystania wody odnowionej. 7. Zad. 3.7 Opracowanie modelu zarządzania gospodarką wodną w zlewniach rolniczych 7.1. Cel badań Celem podzadania jest zaproponowanie polityki dostosowującej gospodarowanie wodą w zlewniach rolniczych do spodziewanych zmian klimatu, przy uwzględnieniu różnych scenariuszy tych zmian. 22

7.2. Zakres wykonanych prac o Wykonano import i asymilację ciągów danych pomiarowych meteorologicznych z bazy CBDH w zakresie temperatury maksymalnej, minimalnej opadu wilgotności i prędkości wiatru dla stacji Wrocław i Sandomierz do modelu SWAT. o Analizowano dane meteorologiczne dla pilotowych zlewni rolniczych ze wzgldu na: ich kompletność dla badanego okresu, położenie posterunku obserwacyjnego w stosunku do badanej zlewni. o Wyznaczono podzlewnie zlewni pilotowych do obliczeń w modelu SWAT uwzględniające położenie posterunków pomiaru przepływu. o Analizowano otrzymane warstwy użytkowania terenu i gleb sprawdzając: poprawność geometryczną i zawartość tabeli atrybutów opisujących właściwości gleb i użytkowania oraz dostosowano odpowiednie tabele geobazy modelu uwzględniające atrybuty gleb. o Wykonano import wyników z modelu RegCM w zakresie temperatury i opadu do wykorzystania ich w modelu SWAT. Dane powyższe przeliczono dla scenariuszy o Wykorzystano wyniki symulacji statystycznej (z zadania 1) i dane te zaimportowano danych z w celu wykorzystania ich w modelu SWAT. Wykonano interpolację tych danych dla stacji. o Porównywano wyniki z symulacji statystycznej dla scenariuszy i okresu referencyjnego w zakresie temperatury oraz opadu. o Przygotowane według powyższych założeń dane wprowadzono do model SWAT dla pilotowej zlewni Orli i Sanny i uruchomiono model. o Pozyskano dostosowano codzienne dane pomiarowe przepływów, które posłużyły kalibracji modelu. o Dokonano kalibracji modelu na przepływach, wyznaczono i zmieniono parametry modelu, na które model jest wrażliwy, porównano wyniki w stosunku to wyników sprzed kalibracji. o Pozyskano dane związane z dawkami nawozów dla poszczególnych upraw. o Analizowano zmiany plonów po wprowadzeniu prognozowanych danych o opadach i temperaturze dla poszczególnych miesięcy dla 3 scenariuszy. o Przygotowano wstępne propozycje upraw dostosowanych do sytuacji klimatycznych dla scenariuszy. 23

7.3. Opis metodyki badań Jako obszary pilotowe wybrano zlewnie Sanny (dopływ Wisły ok. 640 km 2 ) i Orli (dopływ Baryczy, ok. 1600 km 2 ). Wyboru tych zlewni dokonano na podstawie analizy taksonomicznej, która zakwalifikowała je do czwartej (duże zagrożenie) klasy zagrożenia deficytem zasobów wodnych w stosunku do potrzeb intensywnej gospodarki rolnej prowadzonej obecnie na tych terenach. Wybrany do realizacji podzadania model SWAT (Soil Water Assessment Tool) znajduje zastosowanie w symulowaniu produkcji rolniczej przy uwzględnieniu odpowiedniego nawożenia i nawodnienia. Prace w podzadaniu koncentrowały się na uruchomieniu, kalibrowaniu i testowaniu modelu. Do realizacji zadania przyjęto mapy glebowo-rolnicze w skali 1: 100 000, które zostały uszczegółowione i przygotowane (wykonawca zewnętrzny), jako wektorowe mapy glebowe dla zlewni pilotowych stając się w ten sposób elementem bazy danych do modelu SWAT. Do mapy gleb konieczne było przygotowanie zestawu danych o właściwościach fizycznych poszczególnych warstw gleby (przewodnictwo hydrauliczne, zapas wody dostępnej dla roślin, gęstość objętościowa, albedo, skład granulometryczny). Dane te zostały wprowadzone do odpowiednich tabel geobazy modelu. W zakresie użytkowania terenu wykonano (wykonawca zewnętrzny) prace na podstawie zdjęć satelitarnych z satelity Landsat obszaru analizowanych zlewni, wspomaganych dodatkowo informacjami uzyskanymi z map topograficznych. Metodą fotointerpretacji wizualnej wydzielono formy użytkowania terenu. Kolejnym etapem był podział na poszczególne uprawy w obrębie gruntów ornych. Wykonano analizę danych statystycznych o strukturze upraw na danym terenie. Mapa ta została uzupełniona o bazę danych z parametrami poszczególnych roślin uprawnych. Do tak przygotowanego modelu zlewni wprowadzono kilkunastoletnie ciągi dziennych danych meteorologicznych. Wykonano kalibrację modelu dla zlewni pilotowych w oparciu o pomierzone wartości przepływów. Dopasowano niektóre parametry modelu w celu uzyskania jak najlepszej zgodności przepływów wyznaczonych przez model i przepływów pomierzonych. Uzyskano model zlewni w dużym stopniu zgodny ze stanem aktualnym zlewni. Na tak przygotowanym modelu wykonano wstępne symulacje wprowadzając dane ze scenariuszy dla lat 2011-2030 i porównywano zmiany plonów w celu podania najkorzystniejszej propozycji zmian upraw pod kątem zmian klimatu dla scenariuszy. 7.4. Charakterystyka osiągniętych wyników W ramach prac w podzadaniu przygotowano założenia metodyczne oraz skompletowano dane przestrzenne i atrybutowe konieczne do uruchomienia modelu Swat dla zlewni pilotowych 24

Sanny i Orli. Wszystkie te dane zostały odpowiednio przekształcone zgodnie z wymogami modelu. Rozpoznano i uruchomiono pakiet służący do kalibracji i walidacji modelu. Analizowano wrażliwość modelu na zmianę poszczególnych jego parametrów. Przygotowano wyniki modelu RegCM i symulacji statystycznej i wprowadzono je do modelu SWAT, jako dane do symulacji zlewni w przyszłości. Wprowadzono dane związane z dawkami nawozów dla poszczególnych upraw. Przeanalizowano zmiany plonów po wprowadzeniu prognozowanych danych o opadach i temperaturze dla poszczególnych miesięcy dla 3 scenariuszy. Przygotowano wstępne propozycje upraw dostosowanych do sytuacji klimatycznych dla scenariuszy. 8. Zad. 3.8 Wskazanie zlewni szczególnie zagrożonych (presje i oddziaływania) deficytem wody oraz opracowanie dla nich zasad polityki gospodarowania w drodze analizy wariantowych bilansów wodnogospodarczych 8.1. Cel badań Celem podzadania jest opracowanie zasad polityki gospodarowania wodą z jednoczesnym uwzględnieniem zasad zrównoważonego gospodarowania zasobami wodnymi. Zasady zostaną określone na podstawie wariantowych bilansów wodno-gospodarczych dla zlewni szczególnie zagrożonych deficytem wody (zlewni deficytowych) dla przyjętych scenariuszy zmian klimatycznych. 8.2. Zakres wykonanych prac W 2011 roku kontynuowano prace związane z budową modelu wodno-gospodarczego zlewni Biała Tarnowska. Ustalono koncepcję agregacji danych i wybrano zlewnie bilansowe, w których zostały porównane potrzeby wodne z zasobami wodnymi. Wprowadzono dane o użytkowaniu wód zlewni (dane z pozwoleń wodno prawnych - uwzględniające przyszłe potrzeby użytkowników i o użytkowaniu rzeczywistym stan na 2007 rok), oraz pozostałych danych niezbędnych do uruchomienia modelu, w tym dane dot. zanieczyszczeń, wpływających na jakość wód. Dokonano analizy użytkowników wód i planów rozwoju w zakresie użytkowania wód w gminach zlewni bilansowej. Wykonano wariantowe bilanse wodno gospodarcze ilościowe i jakościowe. Wyniki z bilansowania wodno-gospodarczego opracowano dla profili zamykających poszczególne Scalone Części Wód Powierzchniowych. 25

Przeanalizowano zmiany opadu (wyniki z modeli statystycznych) w zlewni Białej Tarnowskiej i przeprowadzono badania dot. możliwości uwzględnienia tych zmian w modelowaniu wodno gospodarczym - analiza porównawcza zmian opadu i zmian średniego przepływu obliczanego formułą empiryczną. Dokonano przeglądu przepisów prawnych, dokumentów UE, literatury w odniesieniu do wytycznych dotyczących gospodarowania wodą w zlewniach deficytowych i rozpoczęto prace dotyczące koncepcji zasad polityki gospodarowania wodą dla zlewni zagrożonych deficytem wody. 8.3. Opis metodyki badań Zasadniczą częścią podzadania jest zbudowanie modelu umożliwiającego wykonanie wariantowych bilansów wodnogospodarczych w oparciu o dane z pozwoleń wodno-prawnych, uwzględniających przyszłe potrzeby użytkowników oraz w odniesieniu do rzeczywistego użytkowania wód. Założono, że do modelu wprowadzone zostaną dane związane z przyjętymi scenariuszami klimatycznymi pod kątem zasobów wodnych. Wyniki bilansowania wodno gospodarczego mają stanowić podstawę do opracowania zasad polityki gospodarowania dla zlewni zagrożonych deficytem wody (presje i oddziaływania). Z uwagi na ograniczenia opisane w pkc. 1.2 przeprowadzono bilanse wodno gospodarcze dla trzech wariantów: o Wariant bazowy (na którym zbudowano model): hydrologia z okresu referencyjnego tj. 1971-1990, użytkowanie wód na poziomie pozwoleń wodnoprawnych, ograniczenia przy poborze wód powierzchniowych przepływ nienaruszalny obliczony metodą Kostrzewy (1977) (kryterium hydrobiologiczne, parametr k (średnie)) o Wariant zrównoważony wariant bazowy, w którym zmieniono ograniczenia przy poborze wód powierzchniowych przepływ nienaruszalny obliczony metodą Stochlińskiego małopolską (hydrologia z okresu referencyjnego tj. 1971-1990, użytkowanie wód na poziomie pozwoleń wodnoprawnych) o Wariant rzeczywisty: hydrologia z okresu referencyjnego tj. 1971-1990, użytkowanie na poziomie rzeczywistego użytkowania z roku 2007, w przypadku braku danych aktualnych przyjęto dane z pozwoleń wodnoprawnych, ograniczenia przy poborze wód powierzchniowych przepływ nienaruszalny obliczony metodą Kostrzewy (1977) (kryterium hydrobiologiczne, parametr k (średnie)). Wymienione powyżej modele zostały uzupełnione o dane jakościowe związane zarówno z zanieczyszczeniami punktowymi (od zidentyfikowanych użytkowników), jak również zanieczyszczeniami obszarowymi w oparciu o dane statystyczne dla gmin. 26

Możliwości i ograniczenia stosowania modeli wodnogospodarczych stanowią element koncepcji zasad polityki gospodarowania wodą dla zlewni zagrożonych deficytem wody. 8.4. Charakterystyka osiągniętych wyników Na podstawie wariantowego modelowania wodno-gospodarczego opracowano dane związane z deficytami dla profili zamykających poszczególne SCWP. Analiza danych wyraźnie wskazuje, że największe deficyty będą dotyczyć sytuacji niżówkowych przy założonych wysokich potrzebach środowiska wodnego i ekosystemów z nim związanych (wariant z założonym przepływem nienaruszalnym obliczony metodą Stochlińskiego małopolską). W związku z powyższym dokonano dyskusji nt. metod określania przepływów nienaruszalnych dla obecnych i nowych użytkowników, które są istotnym elementem gospodarowania wodami w przypadku zlewni deficytowych, w których tak jak przypadku Białej Tarnowskiej znajdują się obszary cenne przyrodniczo (m. in. NATURA 2000). Opracowanie koncepcji zasad polityki gospodarowania wodą dla zlewni zagrożonych deficytem wody oparto na obowiązujących i przygotowywanych dokumentach prawnych (polskich i Unii Europejskiej), wykorzystano przy tym prace prowadzone w tym zakresie pod kątem przeciwdziałania niedoborom wody. Pozwala to na określenie konkretnych działań możliwych do wprowadzenia w zlewni deficytowej w aspekcie prawnym. Aspekty techniczne realizacji określonych działań wymagają szczegółowej analizy zlewni, z uwzględnieniem przede wszystkim wariantowego modelowania wodno-gospodarczego (ocena skuteczności). 9. Zad. 3.10 Opracowanie modelu procesu negocjacji i doskonalenie technik negocjacyjnych w procesie planowania w gospodarowaniu wodami oraz w planowaniu i realizacji inwestycji wodnych 9.1. Cel prac Celem pracy jest zidentyfikowanie (zebranie przykładów) rzeczywistych konfliktów dotyczących wody występujących w Polsce, niezależnie od tego, czy skupiają one uwagę na ilości, czy jakości wody i niezależnie od rodzaju aktorów biorących w tych konfliktach udział. Celami bardziej szczegółowymi jest poznanie aktorów występujących w opisywanych konfliktach oraz analiza przedmiotu konfliktu, jego przyczyn i stanu zaawansowania. 9.2. Zakres wykonanych prac Wykonane w opisywanym okresie prace obejmowały: o Przygotowanie struktury opisu konfliktów i kart opisu 27