Pobierz Ocena warunków tlenowych dolnego odcinka rzeki Smortawy i więcej Publikacje w PDF z Gospodarka wodna tylko na Docsity!
INFRASTRUKTURA I EKOLOGIA TERENÓW WIEJSKICH Nr 4/3/2006, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddział w Krakowie, s. 67– Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi
Alicja Krzemińska, Mariusz Adynkiewicz-Piragas, Renata Kazimierska
OCENA WARUNKÓW TLENOWYCH
DOLNEGO ODCINKA RZEKI SMORTAWY JAKO
PODSTAWA OCENY SAMOOCZYSZCANIA SIĘ
WÓD W ŚWIETLE WYMOGÓW
RAMOWEJ DYREKTYWY WODNEJ
Streszczenie
Przywrócenie możliwości samooczyszczania się rzek jest jednym z ważniejszych elementów poprawy jakości wód powierzchniowych w Polsce i na świecie. Roboty regulacyjne rzek nie są obojętne dla śro- dowiska i ekosystemu rzeki, ponieważ powodują zmiany w zdolnościach do samooczyszczania się jej wód. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących zmian natlenienia i BZT 5 , jak również temperatury i odczynu wody w roku hydrologicznym 2003/04 na odcinku nieuregulo- wanym i uregulowanym. W toku badań oceniono warunki samooczysz- czania się wód rzeki Smortawy.
Słowa kluczowe: wody powierzchniowe, samooczyszczanie rzek, na- tlenienie, BZT 5 , Smotrawa
WSTĘP
Od jakości wód zależy wiele czynników wpływających na atrak- cyjność rzek i terenów przyległych. Wody są elementem otaczającej nas przyrody, szczególnie odczuwającym postęp cywilizacyjny, którego motorem jest człowiek, dlatego ważną cechą każdej rzeki jest jej zdol- ność do samooczyszczania. Wśród czynników zwiększających szybkość i zdolność cieku do „regeneracji” jest natlenienie wód, o których mowa zarówno w prawodawstwie polskim, jak i unijnym. W Ramowej
Dyrektywie Wodnej, w załączniku V., warunki natlenienia wód powierzchniowych wymieniane są jako jeden z elementów chemicz- nych i fizykochemicznych wspierających elementy biologiczne, co oznacza, że stanowią podstawę do oceny jakościowej i ilościowej do- brego stanu cieku [Dyrektywa 2000/60/WE]. Przepisy wynikające z Ramowej Dyrektywy Wodnej są transponowane w Polsce, a przez to są dla nas wiążące przez Ustawę z dnia 18 lipca 2001 roku Prawo wodne, wraz z Ustawą z dnia 23 listopada 2002 roku o zmianie usta- wy Prawo ochrony środowiska i ustawy Prawo wodne (Dz.U. z 2002 roku Nr 233, poz. 1957) oraz szeregiem innych aktów wykonawczych. Rozpuszczony tlen w wodzie pełni podstawową funkcję dla wszelkich procesów chemicznych i biochemicznych w wodach natural- nych. Jest on niezbędny do życia ryb i innych organizmów wodnych [Dojlido 1987]. Ze względu na jego znaczenie dla życia organicznego ilość tlenu rozpuszczonego stanowi jeden z najważniejszych wskaźni- ków jakości wody [Chełmicki 2002]. Zawartość tlenu w rzekach mówi o zdolności cieku do samooczyszczania, poprzez utlenienie związków organicznych. Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, że samooczysz- czanie inaczej przebiega w rzekach swobodnie płynących, a inaczej w uregulowanych. Na proces ten wpływają takie czynniki, jak: zmien- ność natężenia przepływu, zmienność prędkości przepływu, głębokość wody, charakter łożyska, ukształtowanie koryta, jak również skład wody i ścieków. Szczególny wpływ wywierają również budowle wodne, które mogą oddziaływać na intensywność procesu samooczyszczania zarówno przyspieszająco, jak i opóźniająco [Mańczak 1972]. Najwięk- szy udział budowli piętrzących w procesie napowietrzania się wody i w ogólnym bilansie tlenowym występuje w okresie letnim, tj. wów- czas gdy obserwuje się największe deficyty tlenowe, najmniejsze prze- pływy i największe zanieczyszczenia [Mańczak 1978]. Poglądy na te- mat wpływu spiętrzenia na jakość wód są bardzo różne i często sprzeczne z sobą, dlatego badania dotyczące tego zagadnienia wydają się bardzo istotne, szczególnie, że dobry stan wód powierzchniowych jest jednym z priorytetów dla wszystkich Państw członkowskich UE o czym mówi Ramowa Dyrektywa Wodna 2000/60/CE.
CEL, ZAKRES I METODYKA
Celem pracy była ocena warunków samooczyszczania się wód rzeki Smortawy na odcinku nieuregulowanym i uregulowanym od km 9+676 do km 5+050 (rys. 1). Przeprowadzone badania miały na celu
Rysunek 1. Stężenie tlenu rozpuszczonego w rzece Smotrawie na badanym odcinku (od km 9+676 do km 5+050) w roku hydrologicznym 2003/ Figure 1. Concentration of oxygen dissolved in the Smortawa River within the researched area (from km 5+050 up to km 9+676) in the hydrological year 2003/
Średnie roczne stężenie tlenu powyżej jazu Hanna w km 5+050, było najniższe w porównaniu z pozostałymi dwiema budowlami pię- trzącymi (na jazie stałym w km 9+676 oraz na stopniu drewnianym w km 8+030) i wynosiło ono 7,30 mg O 2 /dm 3 (co odpowiada 64,2 % nasycenia wody tlenem). Inaczej było w przypadku średniej rocznej powyżej jazu Hanna (km 5+050), które wynosiło 8,11 mg O 2 /dm^3 (76,6 %). Na jazie Hanna zanotowano zarówno najniższe (3,2 mg O 2 /dm 3 ), jak i najwyższe stężenia tlenu rozpuszczonego (14,59 mg O 2 /dm 3 ) (rys. 2). Średnie roczne stężenie tlenu powyżej stopnia drewnianego (8+ km) wynosiło 7,72 mg O 2 /dm 3 , a poniżej stopnia – 8,20 mg O 2 /dm 3 , co odpowiada odpowiednio nasyceniu wody tlenem – 73,3% oraz 77,9% (rys. 2). Większe różnice w natlenieniu wystąpiły na jazie w Bystrzycy (km 9+676, wysokość piętrzenia budowli 1,75 m). Średnie roczne stę- żenie tego parametru powyżej jazu wynosiło 7,48 mg O 2 /dm 3 , nato- miast poniżej 8,02 mg O 2 /dm 3 , było więc niższe w porównaniu z ilością tlenu rozpuszczonego poniżej i powyżej stopnia drewnianego. Średnie nasycenie tlenem powyżej budowli wynosiło 71,0%, natomiast powyżej
- 76,2%. Średnia różnica w zawartości tlenu rozpuszczonego powyżej i poniżej jazu wynosiła 0,54 mg O 2 /dm 3 (rys. 1). Wahania tlenu w wo- dzie między wodą górną a dolną były znaczne. Poza tym trzykrotnie
w badanym okresie odnotowano odtlenienie wody. Stężenie tlenu na dolnym stanowisku (jaz w Bystrzycy) było wyższe niż na stanowisku w górnym biegu rzeki Smortawy. Ze względu na BZT 5 wody badanego odcinka rzeki można zali- czyć do IV klasy czystości [Rozporządzenie... 2004]. Jest to związane z wysokimi wartościami tego parametru w km 9+767 (rys. 2). Najwyż- sza wartość BZT 5 wystąpiła w grudniu 2003 roku (jaz stały) i wynosiła 8,1 mg O 2 /dm 3 , zaś najniższa wartość wystąpiła w kwietniu i wynosiła
- 1,5 mg O 2 /dm 3 (w 7+105 km rzeki Smortawy). Najniższe wartości
BZT 5 miały miejsce w przekroju Janików, gdzie wahanie tego
parametru było równe 4,1 mg O 2 /dm 3 (od 1,5 mg O 2 /dm 3 do
5,61 mg O 2 /dm 3 ). Średnie wartości BZT 5 malały wraz z biegiem
rzeki i wynosiły: 5,2 mg O 2 /dm 3 w km 9+676 (jaz stały), 3,8 mg
O 2 /dm 3 w km 8+030 (stopień drewniany) oraz 3,5 mg O 2 /dm 3
w km 7+105 (przekrój Janików) (rys. 2).
BZT 5 : dla roku, n = 12 dla okresu wegetacyjnego, n = 7
Rysunek 2. Wartości BZT 5 oznaczone w badanych przekrojach pomiarowych w roku hydrologicznym 2003/04 i okresie wegetacyjnym Figure 2. BZT 5 values in the researched cross-sections in the hydrological year 2003/04 and during vegetation period
Ze względu na to, że wartości BZT 5 uzależnione są między inny- mi od wartości pH wody, jak i jej temperatury, poniżej przedstawiono krótką analizę zmienności tych parametrów w badanych przekrojach rzeki Smortawy. Największe wartości odczynu zanotowano na jazie stałym (w km 9+676), zarówno w okresie wegetacyjnym (od 7,0 pH do 8,2 pH) (rys. 3)
natomiast wystąpiła w przekroju Janików (km 7+105) i wynosiła 15,1°C. W okresie wegetacyjnym temperatury były średnio niższe o 1,0°C, w porównaniu ze średnimi z półrocza letniego.
TEMPERATURA: dla roku, n = 35 dla okresu wegetacyjnego, n = 29
Rysunek 4. Wartości temperatury wody mierzone w badanych przekrojach pomiarowych w roku hydrologicznym 2003/04 i w okresie wegetacyjnym Figure 4. Water temperature measured in researched cross-sections in the hydrological year 2003/04 and during vegetation period
Średnie roczne stany wód w rzece Smortawie w badanych punk- tach pomiarowo-kontrolnych były zbliżone. Stany wahają się od 0,42 m do 1,36 m w km 9+676 (jaz stały), od 0,72 m do 1,31 m w km 8+ (stopień drewniany), od 0,62 m do 1,36 m w km 7+105 (przekrój Jani- ków) oraz od 0,65 m do 1,28 m w km 5+050 (jaz Hanna). Zauważono zależność między wyższymi opadami w roku hydrologicznym 2003/ a stanami wód. W okresie wegetacyjnym stany wód są wyższe, co bezpośrednio wiązało się z wysokimi sumami opadów w czerwcu (67,1 mm), lipcu (57,5 mm) oraz sierpniu (59,5 mm). Również wysokie stany w marcu wiążą się z większymi sumami opadów. Zmienność stanów wody w rzece Smortawie w przekroju wodo- wskazowym Janików (km 7+105) zależy nie tylko od opadów ale także od wysokości piętrzenia wody na jazie Hanna w km 5+050. Stany wód w przekroju Janików w km 7+105 były wyższe, gdy na ruchomym jazie Hanna było maksymalne piętrzenie na rzędnej 127,0 m. n.p.m., a niższe, gdy woda była piętrzona na rzędnej 125,1 m n.p.m. Piętrze- nie na jazie Hanna powoduje zmiany w położeniu zwierciadła wód również na stopniu drewnianym, znajdującym się w km 8+030.
W km 9+676 nie obserwuje się tak znacznych zmian stanów wody. Na podstawie zmienności stanów na rzece Smortawie, można stwier- dzić, że rzeka ta jest typową rzeką niziną, która posiada najwyższe stany w okresie wiosennym oraz letnim.
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że najwyższe średnie stężenie tlenu rozpuszczonego występuje na stopniu drewnianym w km 8+030, zarówno przed (7,72 mg O 2 /dm 3 ), jak i za budowlą pię- trzącą (8,20 mg O 2 /dm 3 ), która mieści się poniżej odcinka wyłączonego z regulacji (dolne rozlewisko na Smortawie). Również wysokie warto- ści tlenu rozpuszczonego występują w km 9+676, gdzie znajduje się jaz stały. Średnia wartość natlenienia powyżej budowli wynosi 7,48 mg O 2 /dm 3 , a poniżej 8,20 mg O 2 /dm 3. Wyższe wartości tego parametru w porównaniu z jazem Hanna w km 5+050 autorzy wiążą z tym, że powyżej jazu stałego (km 9+676) znajduje się odcinek nie- uregulowany (górne rozlewisko rzeki Smortawy). We wszystkich punktach pomiarowych zauważono wyższe stężenie tlenu po przejściu przez budowle piętrzące. Temperatura wody zmienia się w szerokim zakresie. Są to zmia- ny dobowe i sezonowe. Średnie roczne temperatury były zbliżone we wszystkich trzech punktach pomiarowo-kontrolnych wahały się od 13,1°C do 13,3°C. Niższą temperaturę notowano w przekroju Janików co wiązało się z zacienieniem rzeki przez most w km 7+105. Tempera- tura wody świadczy o nasyceniu gazami i wyższe wartości uzależnione były od temperatury powietrza. Wody w rzece Smortawie można określić jako lekko zasadowe, co może być spowodowane wymywaniem związków zasadowych z podło- ża, spływem związków z pogranicznych pól, a także w wyniku dopro- wadzenia zanieczyszczeń z gospodarstw domowych. Wartości wyżej opisanych wskaźników: temperatura i odczyn, pozwalają na zakwalifikowanie wód rzeki Smortawy do I klasy czysto- ści. Biorąc jednak pod uwagę wskaźnik tlenowy BZT 5 , wody tej rzeki zakwalifikowano do III klasy czystości [Rozporządzenie… 2004]. Naj- wyższe wartości wyżej wymienionych parametrów występują na jazie stałym, co wiąże się z niesieniem przez nurt rzeki obumarłych szcząt- ków roślinnych i zwierzęcych. Poniżej jazu stałego km 8+030 oraz w przekroju Janików wartości BZT 5 są mniejsze. Widoczne zatem jest oczyszczenie rzeki od km 9+676 do km 8+030. W km 8+030 woda jest
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu pro- wadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód , Dz.U. Nr 32, poz. 284.
Dr Alicja Krzemińska Instytut Kształtowania i Ochrony Środowiska Akademia Rolnicza we Wrocławiu Dr inż. Mariusz Adynkiewicz-Piragas Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Oddział we Wrocławiu Mgr inż. Renata Kazimierska
Recenzent: Prof. dr hab. inż. Tadeusz Bednarczyk
Alicja Krzemińska, Mariusz Adynkiewicz-Piragas, Renata Kazimierska
ASSESSMENT OF OXYGEN CONDITIONS IN LOWER COURSE OF THE SMORTAWA RIVER AS THE BASIS FOR EVALUATION OF SELF-PURIFICATION OF WATERS WITH REGARDS TO THE WATER FRAMEWORK DIRECTIVE REQUIREMENTS
SUMMARY
Restoration of rivers self-purification ability is an important part of the efforts to improve surface waters quality both in Poland and in the world. River regulation works are indifferent neither for the environment nor for the ecosystem of the river, as they change the ability of river waters self-purification. This article presents results of researches on changes of oxygenation and BZT 5 , as well as water tempera- ture and pH in the hydrological year 2003/04 on regulated and unregulated parts of the Smortawa River. In the progress of the research, conditions of self-purification of the river have been assessed.
Key words: surface water, self-purification of rivers, self-cleaning of rivers, oxygenation, BZT 5 , Smortawa
