Gospodarka Wodna PDF

GOSPODARKA WODNA Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] DEFINICJE Encyklopedia PWN: Gospodarka wodna, dział gospo...

GOSPODARKA WODNA Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] DEFINICJE Encyklopedia PWN: Gospodarka wodna, dział gospodarki narodowej obejmujący zagadnienia dostarczenia różnym dziedzinom gospodarki wody użytkowej odpowiedniej jakości i w odpowiednich ilościach, ochrony wód przed zanieczyszczeniem, ochrony terytorium przed powodziami, optymalnego rozrządzania oraz oszczędnego gospodarowania zasobami wodnymi. International Glossary of Hydrology: Gospodarka wodna to prawidłowe gospodarowanie zasobami wodnymi na potrzeby człowieka i społeczeństwa oraz ochrona przed szkodliwym działaniem wody, głównie jego nadmiarem. Jest dziedziną gospodarki narodowej silnie powiązaną z innymi dziedzinami życia gospodarczego. Jej celem jest dostosowanie warunków wodnych występujących w przyrodzie do potrzeb człowieka. Polega to zarówno na racjonalnym wykorzystaniu zasobów wodnych kraju, jak i na zabezpieczeniu przed szkodliwym działaniem żywiołu wodnego. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Zintegrowanym aktem prawnym regulującym przepisy dotyczące go- spodarki wodnej w Unii Europejskiej jest Dyrektywa 2000/60/WE tzw. Ramowa Dyrektywa Wodna (RDW). Jej podstawowym zadaniem jest zapewnienie obecnym i przyszłym pokoleniom dostępu do dobrej jakości wody oraz umożliwienie korzystania z wody na potrzeby przemysłu i rolnictwa, przy jednoczesnym zachowaniu i ochronie środowiska naturalnego. Gospodarka wodna (definicja wg Ramowej Dyrektywy Wodnej UE) to dziedzina działalności gospodarczej, której celem jest: - racjonalne ekonomicznie i respektujące zasadę zrównoważonego rozwoju, dostarczanie określonej ilości wody o wymaganej jakości do każdego punktu przestrzeni, zgodnie z potrzebami występującymi tam w danym czasie, - ochrona wód oraz zabezpieczenie przed szkodami, jakie mogą powstać na skutek nadmiaru lub braku wody (powódź, susza). Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] W 1960 r. powołano do życia Centralny Urząd Gospodarki Wodnej (CUGW), który miał zajmować się całością gospodarki wodnej w Polsce. Powołano Okręgowe Dyrekcje Gospodarki Wodnej, których zadaniem było zajmowanie się głównymi rzekami. Utworzono również Wojewódzkie Zarządy Melioracji i Urządzeń Wodnych. Obecnie główną rolę w zarządzaniu zasobami wodnymi pełni Państwowe Gospodarsrtwo Wodne Wody Polskie. Współcześnie, pojęcie gospodarki wodnej odnosi się wyłącznie do wód śródlądowych. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] PROGRAM WYKŁADÓW Zagadnienia ogólne, podstawowe definicje, Zasoby wodne, ich uwarunkowania, zróżnicowanie i zmienność Powodzie i ochrona przed powodzią Uzdatnianie wody. Zanieczyszczenie i ochrona wód Rekultywacja jezior, zmiany klimatu a problemy gospodarowania wodami  BIBLIOGRAFIA (I) Mikulski Z., 1998, Gospodarka Wodna, PWN. Pociask-Karteczka J., 2003, Zlewnia. Właściwości i procesy, UJ Kraków. Byczkowski A., 1996, Hydrologia t. I i II, Wydawnictwo SGGW. Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., 1996, Hydrologia stosowana, PWN. Kowalczak P., 2007, Konflikty o wodę, Wydawnictwo Kurpisz Chełmicki W., 2001, Woda: zasoby, degradacja, ochrona, PWN. Radzka E., Jankowska J., 2015, Struktura organizacyjna i zarządzanie gospodarką wodną w Polsce, Zeszyty Naukowe UPH w Siedlcach, 186- 193 Pawłowski B. (red.), 2014, Problemy rekultywacji jezior ze szczególnym uwzględnieniem Jeziora Suskiego, Turpress, Toruń. Jokiel P., Marszelewski W., Pociask-Karteczka J. (red.), 2017, Hydrologia Polski, PWN. Dunalska J. A., 2019, Rekultywacja jezior – teoria i praktyka, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska vol. 148, Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk Kleczkowski A. S., 1984, Ochrona wód podziemnych, Wydawnictwa Geologiczne Warszawa Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Zasoby wodne Zasoby wodne stanowią jeden z odnawialnych elementów zasobów przyrody. Pojęcie zasobów wodnych nie zostało do tej pory jednoznacznie zdefiniowane. Nie należy utożsamiać tego terminu z ogółem wód znajdujących się w środowisku. W tym przypadku obecnie stosuje się niekiedy określenie "zapasów wody". Pojęcie zasobów natomiast odnosi się najczęściej do tej części wód (zapasów), która znajduje się w obiegu i jest "przetwarzana" w procesie transformacji opadu w odpływ. Globalnie słodkiej wody jest obfitość. Każdego roku średnio ponad 7000m3 na mieszkańca Ziemi. Niestety nie występuje ona we właściwym miejscu i właściwym czasie (Turnew, Durbourg 1995) Odnawialność zasobów wodnych odróżnia je od większości surowców mineralnych. Najłatwiej, dzięki szybkiej wymianie regeneracji podlegają wody rzeczne. Wolniejszej - wody jeziorne, których misy są często "pułapkami" dla dostarczanych do nich zanieczyszczeń. Wody podziemne są najlepiej chronione jednak w przypadku ich zanieczyszczenia wymagają wyjątkowo kosztownych i skomplikowanych zabiegów. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Cykl hydrologiczny  Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Woda występująca w przyrodzie jest w nieustannym ruchu. W czasie przemieszczania się pomiędzy wodami atmosferycznymi, powierzchniowymi i podziemnymi, cząsteczki wody podlegają ciągłym przemianom fazowym, zmieniając stan skupienia: gazowy, ciekły i stały. Krążenie wody między atmosferą, hydrosferą i litosferą, zachodzące na skutek wpływu Słońca, siły grawitacyjnej i ruchu Ziemi, nazywamy obiegiem wody tzw. cyklem hydrologicznym. Hydrosfera to skupia wszystkie wody na Ziemi zgromadzone w morzach, oceanach, jeziorach, rzekach, bagnach, pokrywie śnieżnej, lodowcach i zbiornikach wód podziemnych. Ruch i przemiany cząsteczek wody zachodzą w obszarze szesnastokilometrowej grubości warstwie atmosfery oraz 800-metrowej warstwie skorupy ziemskiej. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] W skrócie obieg wody przebiega następującymi etapami: – parowanie – kondensacja pary wodnej – opady – spływ do powierzchni ziemi i gruntu – spływ strumieni, rzek i wód gruntowych do jezior i mórz Pełny, zamknięty cykl krążenia wody, pomiędzy oceanem, atmosferą i lądem obejmujący wszystkie przemiany wody nazywamy dużym obiegiem (w skali całego globu) natomiast krążenie wody, które obejmuje tylko parowanie i opad i zachodzi pomiędzy atmosferą i lądem lub atmosferą i oceanem - małym obiegiem wody (w skali lokalnej). Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Przez obieg duży rozumie się procesy zachodzące w skali globalnej i mające wpływ na ogólny bilans wody. Są to: parowanie z oceanów, kondensację w atmosferze, przemieszczanie się pary wodnej nad kontynenty, opad na lądy, wsiąkanie, spływ podziemny i powierzchniowy, ponownie zasilający oceany. Obieg mały, to lokalna cyrkulacja wody nie wpływająca znacząco na globalny bilans wody: w obrębie oceanów są to: parowanie, kondensacja, opad; w obrębie kontynentów: parowanie kondensacja opad wsiąkanie odpływ. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] ILE JEST WODY NA ZIEMI? Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Zlewnia i dorzecze Występujące na powierzchni lądów wody powierzchniowe: źródła, cieki, zbiorniki wodne, bagna stanowią siec wodną. Siec ta tworzy system wodny, ujęty w granicach określonej w terenie jednostki hydrograficznej. Podstawową jednostką hydrograficzną jest zlewnia – czyli obszar, z którego wody spływają do jednego obiektu hydrograficznego (rzeki, jeziora, bagna). Zlewnia jest terminem ogólnym i może obejmować obszar zasilający cały obiekt (zlewnia jeziora, zlewnia bagna), a także obszar zasilający rzekę do określonego profilu lub między profilami. W zależności od formy odpływu wyróżnia się zlewnię powierzchniową (topograficzną) i zlewnię podziemną. Gdyby woda opadowa nie wsiąkała w grunt, a tylko spływała po jego powierzchni, granice zlewni można by określić tylko na podstawie ukształtowania terenu przez wyznaczenie linii przebiegającej przez najwyższe punkty dzielące stoki terenu o różnokierunkowych pochyleniach. Zlewnię wyznaczoną na podstawie ukształtowania terenu nazywamy zlewnią topograficzną. Granice zlewni stanowi dział wodny – jest to linia rozdzielająca kierunki odpływu wód do dwóch różnych systemów rzecznych. Rozróżnia się dział wodny powierzchniowy (topograficzny) i dział wodny podziemny. Powierzchniowy dział wodny – jest wyznaczony przez ukształtowanie terenu, biegnie po grzbietach wzniesień i stanowi granicę zlewni powierzchniowej. Gdy zlewnia obejmuje cały system rzeczny, tj. system rzeki głównej i jej dopływów, pojecie zlewni jest równoznaczne z pojęciem dorzecza. Dorzecze – jest to zatem obszar, z którego wody spływają do jednego systemu rzecznego. Rzeka główna wraz z dopływami tworzy system rzeczny. Zespół dorzeczy odprowadzający wody do jednego wspólnego morza stanowi zlewisko tego morza. Bilans wodny Zakładając, że ilość wody krążącej w środowisku jest stała można przyjąć, że przychód i rozchód bilansują się. P = H + S (bilans surowy) Z + P = H + S + R (bilans szczegółowy) Z - woda zastana P- opad H - odpływ S - parowanie R – retencja gdy R - Z > 0 bilans jest dodatni Woda w Polsce Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected]  Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Średni opad w Polsce (zmierzony) to około 630mm. Uwzględniając błędy pomiarów może być to 10% więcej. Roczne opady są elementem zmiennym w granicach do 30%. Może być to przyczyną problemów gospodarczych. Odpływ. Stanowi 28% sumy opadów. Jest to około 60 km3 czyli 190mm. W przeliczeniu na jednego mieszkańca daje to odpływ wynoszący 1580m3 trzykrotnie mniej od średniej wartości w Europie. Sumaryczna objętość wszystkich zbiorników wynosi tylko 6% rocznego odpływu. 1600 mm 1400 1200 opad 1000 odpyw 800 600 400 200 0 Kujaw y Łódź Jura Św iętokrzyskie Pieniny Tatry Porównanie opadu i odpływu w różnych rejonach Polski Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Zasobność w wodę wg kryterium na 1 mieszkańca, można wyróżnić VII klas (Kowalczak 2007): I (100tyś) - obfitość wody Przykładowo, w 2000 roku do poszczególnych grup można było zaliczyć: I - Katar, Malta, Izrael, Barbados, Algieria II - Kenia, Oman, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Rwanda, Burundii III - Belgia, Etiopia, Polska, Korea Południowa, Liban IV - Chiny, Japonia, Francja, Turcja, Ukraina V - Albania, Białoruś, Holandia, Szwajcaria, USA VI - Argentyna, Kanada, Chile, Kongo, Norwegia VII - Gujana, Islandia, Surinam Średni przepływ rzeki Wisły we Włocławku (Pawłowski 2017) Nauka zajmujące się badaniem rzek to potamologia. Rzeka jest to woda, która płynie w stałym korycie pod wpływem siły ciężkości. Wszystkie wody śródlądowe płynące korytem rzecznym nazywane są także ciekami wodnymi. OPDPŁYW Ważną wartością charakteryzują daną rzekę jest jej odpływ. Jest to ilość wody (mierzona w l, m3 lub km3) odpływająca przez przekrój poprzeczny koryta rzeki u jej ujścia w jednostce czasu (najczęściej w ciągu roku). Największym odpływem rocznym odznacza się Amazonka, 3.800 km3/rok, dla porównania odpływ Wisły wynosi 30 km3/rok. PRZEPŁYW Ilość wody, jaką transportuje rzeka, nazywa się przepływem rzeki. Pojęcie to oznacza całkowitą objętość wody przepływającej w jednostce czasu przez przekrój poprzeczny koryta rzecznego. Przepływ rzeczny liczony jest najczęściej w m3/s.  Większość rzek wykazuje wyraźny wzrost przepływu wraz z ich biegiem. Jedynie na obszarach pustynnych i półpustynnych przepływ maleje w dół rzeki na skutek intensywnego parowania, oraz wskutek braku zasilania. Wielkość przepływu zmienia się w zależności od czynników klimatycznych. Średni przepływ Wisły w ujściu wynosi 1080 m3/s. Największym średnim (175.000m3/s), oraz maksymalnym (280.000m3/s) odznacza się Amazonka. PODZIAŁ RZEK W zależności od wielkości opadów atmosferycznych, oraz ich zmian w ciągu roku można wyróżnić rzeki stałe, w których woda płynie korytem rzecznym w sposób nieprzerwany. Rzeki tego typu występują w klimatach wilgotnych, gdzie opady są przewyższają parowanie. Rzeką stałą jest np. Wisła. Rzeki mogą być zasilane spływającymi powierzchniowo wodami opadowymi, wodami roztopowymi, pochodzącymi z topnienia śniegu lub lodowców, wodami jezior oraz wodami podziemnymi. Rytm zasilania określa reżim. Gdy odpływ wód w rzekach przewyższa zasilanie, rzeki zanikają nigdy nie docierając do ujścia. W klimacie zwrotnikowym występują rzeki okresowe, które prowadzą wodę jedynie w pewnym okresie czasu np. w porze deszczowej. Przykładem rzeki tego typu może być np. Murray w Australii. W rzekach okresowych dominuje odpływ powierzchniowy. Zasilane są one także przez płytkie wody podziemne. W skrajnie suchych strefach klimatycznych mamy do czynienia z rzekami epizodycznymi (efemerycznymi), które występują jedynie po intensywnych opadach. Płyną one korytami, w których przez dłuższy czas nie występuje woda. Rzeki epizodyczne płyną w nieregularnych odstępach czasu, nawet co kilka, kilkanaście lat, i występują głównie na pustyniach. Ich suche doliny nazywane są wadi, bądź ued. Reżim rzeczny (ustrój rzeczny) - charakterystyczny, rytmiczny przebieg zjawisk hydrologicznych w rzece w ciągu roku, ustalony na podstawie wieloletnich obserwacji. Na reżim rzeczny składają się przebiegi: zasilania rzeki, stanów wody, przepływów, zlodzenia. Zależy głównie od klimatu danego terenu, rzeźby powierzchni Ziemi oraz budowy geologicznej zlewni. Typy reżimów rzecznych wyróżnia się na podstawie: stref klimatycznych, np. reżim rzeczny klimatów zimnych, klimatów suchych, śródziemnomorski, rodzaju zasilania rzeki, np. reżimy rzeczne: lodowcowy, deszczowy, śnieżny równinny, śnieżny górski, śnieżno-deszczowy rodzaju zasilania rzeki, w podziale na udział zasilania gruntowego …………………………………………………………………………………………………. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Wielkie zapory w budowie (1998) -Im wyższy poziom gospodarki i urbanizacji tym bardziej proporcjonalny podział -W przypadku Afryki i Azji wyraźna dominacja funkcji związanej z zapewnieniem warunków do życia  Zapora Trzech Przełomów w Chinach (2010) Cele budowy: Uzyskanie wody do nawodnienia żyznych terenów na północy Chin Produkcja energii elektrycznej Ochrona przeciwpowodziowa* Usprawnienie żeglugi po Jangcy *Rezerwa powodziowa wynosi 22,15 km3 i ma redukować przepływy maksymalne i spłaszczać wezbrania na Jangcy. Przepływ stuletni ma być zredukowany z 83 700 m3/s do 56 700 m3/s Dane techniczne Długość zapory: 2335m Wysokość zapory: 185 m Długość sztucznego zbiornika: 630 km Głębokość sztucznego zbiornika: ok.130 m Powierzchnia zbiornika: 600 km2 Pojemność: 39,3 km3 Moc elektrowni wodnej: 18,2 tyś. MW  Retencjonowanie wody w Polsce W państwach wysoko rozwiniętych (USA, Niemcy, Francja, Szwajcaria, Japonia, itd.) przyjmuje się, że zbiorniki retencyjne winny gromadzić około 15% odpływu rocznego z terytorium. W Polsce wskaźnik ten wynosi ok. 6%. Czorsztyńskie Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] Wśród pozytywnych funkcji zapór i zbiorników wymienia się: - ochronę przeciwpowodziową, redukcję niżówek, - zaopatrzenie ludności i różnych gałęzi gospodarki w wodę (w tym element systemu chłodzącego), - element rekreacji i/lub turystyki, - poprawę i stabilizację warunków dla żeglugi, - produkcję energii elektrycznej, - powstanie przepraw przez rzekę i miejsc pracy Przeciwnicy zapór twierdzą że: - uciążliwym aspektem ich budowy są przesiedlenia (w całej historii >50 mln osób), straty dóbr kultury, nie zawsze korzystna zmiana krajobrazu, - zakłócenie występowania często korzystnych, naturalnych zalewów, - oddzielenie rzek od ich naturalnych obszarów podmokłych, - zmianę warunków transportu rumowiska, - uniemożliwienie migracji organizmów, - gromadzenie się biogenów, - zmiany klimatyczne, - erozja poniżej zapory, - straty w bioróżnorodności, -zakładane korzyści rzadko się spełniają, część z nich bywa nieosiągalna a koszty samej budowy są przekraczane, - produkcja energii elektrycznej bywa z różnych względów niższa od założonej. Bardzo często możliwości produkcji energii elektrycznej są przeszacowane gdyż nie uwzględniają długotrwałych i głębokich niżówek a sama energia nie jest czysta gdyż budowa zapór powoduje wiele niekorzystnych skutków dla środowiska a same zbiorniki są źródłem gazów cieplarnianych, - zbiorniki tracą znaczne ilości wody na parowanie, - zwykle służą do ograniczenia skutków niewielkich wezbrań a w przypadku tych wielkich, w wyniku zniszczenia zapory straty mogą być wielokrotnie większe, - stan techniczny wielu zapór na świecie jest bardzo zły. Katastrofa zapory Vajont (Włochy) – wysokość piętrzenia 261m Naturalne zbiorniki wodne TYPY JEZIOR: 1. Genetyczne mis jeziornych -Rynnowe (erozja glacifluwialna lub glacjalna) -Moreny dennej i czołowej -Kociołki (wytapianie się brył martwego lodu) -Oczka (antropogeniczne) -Sandrowe (wytapianie się brył martwego lodu) -Przyozowe i przydrumlinowe -Zakolowe (starorzecza) -Śródwydmowe -Krasowe -Wody gruntowej (bagienne) -Deltowe -Przybrzeżne -Zaporowe -Meteorytowe -Jeziora górskie powstałe w wyniku działalności lodowców (Choiński 1995) + POLIGENETYCZNE 3. Typy miktyczne ZBIORNIKI NATURALNE – JEZIORA Śniardwy – 0,66 km3 Mamry – 0,298 km3 Dobskie – 0,140 km3 Pluszne – 0,135 km3 Dadaj – 0,121 km3 Hańcza – 0,120 km3 Łebsko – 0,118 km3 WYROBISKO POKOPALNIANE W REJONIE BEŁCHATOWA Objętość ma wynosić ponad 3 mld m3. Maksymalna głębokość zbiornika wodnego wyniesie 205m, a średnia - około 79m. Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] ZASOBY WODNE KRIOSFERY Ich struktura i zmiany Gospodarka Wodna Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej WNoZi UMK [email protected] http://www.stacja.arktyka.com/ (Sobota, 2013) (Sobota, 2013)  RYSUNEK - tablica (Sobota, 2013) Pokrywa śnieżna w Tatrach Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej Wydział Nauk o Ziemi UMK Powodzie – typy, przyczyny, skutki i formy ochrony WEZBRANIE – wzrost poziomu wody w rzece wywołany wzmożonym jej zasilaniem lub utrudnionym odpływem WEZBRANIE – na podstawie wielkości przekroczonego przepływu rzeki Jednym z kryteriów oceny wezbrań opartym na wielkości przepływu kulminacyjnego wezbrania związanym z prawdopodobieństwem pojawiania się jest klasyfikacja Punzeta. Autor przyjmuje, iż wezbranie nie występuje, gdy przepływ kulminacyjny jest mniejszy niż wartości średniej arytmetycznej przepływu średniego rocznego Na rzece występuje: wezbranie zwyczajne, jeżeli przepływ kulminacyjny przekracza strefę przepływów średnich, lecz nie przekracza wartości przepływu zwyczajnej wielkiej wody Qww50%, wezbranie średnio wielkie, jeżeli przepływ kulminacyjny jest większy od zwyczajnej wielkiej wody Qww50%, lecz nie przekracza wartości wielkiej wody o prawdopodobieństwie pojawiania się Q10%, wezbranie wielkie, jeżeli przepływ kulminacyjny jest większy od wartości wielkiej wody o prawdopodobieństwie pojawiania się Q10%, lecz nie przekracza wartości wielkiej wody o prawdopodobieństwie pojawiania się Q5%, wezbranie katastrofalnie wielkie, jeżeli przepływ kulminacyjny jest większy od wartości wielkiej wody o prawdopodobieństwie pojawiania się Q5%. Typy wezbrań Opadowe, roztopowe – wzrost ilości płynącej wody powoduje wzrost jej stanu sztormowe, zatorowe – stan wody wzrasta, gdyż woda ma utrudniony odpływ Wezbranie a powódź Powódź jest szczególnym przypadkiem wezbrania, tzn. wezbraniem, które przynosi straty gospodarcze i społeczne. Jest to więc zjawisko hydrologiczne o charakterze społeczno - gospodarczym. Przez powódź rozumie się „czasowe pokrycie wodą terenu, który w normalnych warunkach nie jest pokryty wodą, powstałe na skutek wezbrania wody w ciekach naturalnych, zbiornikach wodnych, kanałach oraz od strony morza, powodujące zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi, środowiska, dziedzictwa kulturowego oraz działalności gospodarczej” (Biedroń i Walczykiewicz 2009).  Oprócz warunków klimatycznych dużą rolę w zasilaniu rzek odgrywa rzeźba terenu, budowa geologiczna podłoża, a także roślinność. Czynniki te wpływają na rozmiary spływu powierzchniowego a także na zasilanie podziemne. Czynniki wzmagające spływ powierzchniowy: - Brak możliwości wsiąkania - Duże nachylenie terenu - Rozległe obszary bez roślinności - Brak obiektów retencji w zlewni - Przemarznięty grunt Udział poszczególnych rodzajówzasilania rzeki podczas przejścia fali wezbrania opadowego (schemat). Wezbrania i powodzie roztopowe – wywołane gwałtownym topnieniem pokrywy śnieżnej o znacznej miąższości Wezbrania i powodzie opadowe – wywołane opadami deszczu Wezbrania nawalne opadowe rozlewne Krótkotrwały, intensywny opad, Długotrwałe i obejmujące obejmuje niewielki rozległy obszar ale o mniejszej intensywności obszar frontalne Przesuwająca się strefa opadów, często intensywnych  Znaki Wielkich Wód W minionych wiekach, katastrofalne wylewy rzek oznaczane były na murach miast za pomocą tzw. Znaków Wielkiej Wody (ang. flood water marks, niem. hochwasserstandmarke). Na odcinku Wisły dolnej większość dokumentuje powodzie półrocza zimowego. Znaki Wielkich Wód w Toruniu Na odcinku Wisły górnej, liczne znaki powodziowe znajdują się w Krakowie, który z racji położenia hydrograficznego (w dolinie Wisły oraz jej karpackich dopływów) był szczególnie narażony na letnie powodzie opadowe. Znaki Wielkich Wód w Krakowie  Znak Wielkiej Wody (ZWW), inaczej znak powodziowy, to trwały sposób oznaczenia pionowego zasięgu wezbrania, zawierający wyraźne i jednoznaczne oznaczenie poziomu wielkiej wody (linia, strzałka, krawędź znaku, itp.). ZWW jest precyzyjną informacją hydrologiczną, obejmującą miejsce, czas i rzędną kulminacji wezbrania. Oprócz nich, spotkać można także tablice powodziowe - trwałe płyty z napisem dotyczącym konkretnej powodzi. Mogą one pełnić rolę znaku powodziowego, jeśli poziom wody, jakiego dotyczy opis jest na nich jednoznacznie wskazany (Międzynarodowy słownik hydrologiczny 2001). Znaki Wielkich Wód są jednym ze źródeł informacji o historycznych wezbraniach i zdarza się w niektórych przypadkach, że są źródłem jedynym. Gromadzenie informacji o znakach powodziowych umożliwia: - uświadomienie wielkości zagrożenia powodziowego w latach ubiegłych; - ocenę skuteczności działania hydrotechnicznej zabudowy rzeki i systemów ochrony przed powodziami; - ocenę ryzyka powodzi w warunkach zmieniającego się klimatu, zmian użytkowania i zagospodarowania zlewni; - szacunki częstości występowania powodzi od czasów historycznych po współczesne, - odtworzenie znaku w przypadku jego dewastacji. Znaki powodziowe mogą stanowić cenne uzupełnienie wiedzy o przebiegu ekstremalnych zjawisk hydrologicznych. www.wielkawoda.umk.pl Powódź z 1979 roku Na początku grudnia 1978 r. napływające do Polski mroźne i suche powietrze ze wschodu spowodowało głębokie przemarznięcie gruntu i zlodzenie rzek. Zimą 1979 r. wystąpiły długotrwałe niskie temperatury. Równoleżnikowy układ frontów atmosferycznych na przełomie 1978 i 1979 roku był przyczyną wyjątkowo intensywnych opadów śniegu (tzw. zima stulecia). Pod koniec lutego 1979 grubość pokrywy śnieżnej w zlewni Narwi wynosiła 80 cm, a w zlewni Biebrzy sięgała 120-150 cm. Zapas wody w pokrywie śnieżnej dochodził do 100-150 mm w Polsce środkowej i 200-250 mm w północno-wschodnich i wschodnich rejonach kraju. Wezbranie rozpoczęło się w pierwszych dniach marca. Wysoki poziom wód gruntowych oraz głębokie przemarznięcie gruntu spowodowały, że większość wód roztopowych spływała bezpośrednio do rzek. Na Wiśle poważne zagrożenie wystąpiło na odcinku od Wyszogrodu do Włocławka, także w wyniku zatorów lodowych. W trzeciej dekadzie marca nastąpił wzrost temperatury powietrza i okresami obfite opady, zanikła pokrywa śnieżna, z wyjątkiem krańców północno-wschodnich. W wyniku topnienia śniegu w zlewniach Narwi i Bugu rozpoczęło się wezbranie, którego intensywność była rożna w rożnych częściach zlewni. Najszybciej wzbierały mazowieckie dopływy Narwi i Bugu, najpóźniej wezbranie kulminowało na Biebrzy. Charakterystyczny był powolny przybór, a następnie gwałtowny wzrost do momentu kulminacji w pierwszych dniach kwietnia. Przepływy kulminacyjne osiągnęły nie notowane dotychczas rozmiary: na Bugu w Wyszkowie 28 i 29.03 Qmax = 2400 m3s, na Narwi w Zambskach 5.04 Qmax = 1460 m3s, na Narwi w Dębem 29.03 Qmax = 3450 m3s. Różnice czasowe kulminacji wezbrań środkowej Wisły, Narwi i Bugu sprawiły, ze na Wiśle poniżej ujścia Narwi wezbranie trwało aż do końca kwietnia, a przepływ kulminacyjny w Kępie Polskiej wyniósł 5820 m3/s w dniu 30.03. Wezbranie roztopowe w 1979 roku przybrało rozmiary klęski żywiołowej. W czasie powodzi wody roztopowe podtopiły lub zalały wiele miejscowości. 5 kwietnia na skutek przerwania prawostronnego wału w rejonie Pułtuska pod wodą znalazła się 1/3 miasta. Degradacji uległa duża ilość użytków rolnych. Wystąpiły duże trudności w eksploatacji zbiornika w Dębem na Narwi. Najwyższy zanotowany przepływ przez stopień wyniósł 3450 m3/s i był równy maksymalnej przepustowości –zagrożone zostało bezpieczeństwo zapory. W czasie wyżej wymienionej powodzi zalanych lub podtopionych zostało około łącznie 15 tyś. gospodarstw oraz 2,4 tys. budynków w miastach. Ewakuowano ponad 33 tyś osób, zalanych zostało ponad 1 mln ha użytków rolnych.  POWÓDŹ ROZTOPOWA 1979 PUŁTUSK  POWÓDŹ OPADOWA LIPIEC 1997 Powódź tysiąclecia – potoczna nazwa powodzi, która nawiedziła w lipcu 1997 roku południową i zachodnią Polskę, Czechy, północno-zachodnią Słowację oraz wschodnią Austrię, doprowadzając na terenie Czech, Niemiec i Polski do śmierci 114 osób oraz szkód materialnych w wymiarze blisko 4,5 miliarda dolarów. Na terenie Polski straty wyniosły 55 osób oraz szkody na skalę ok. 3,5 miliarda dolarów. Wylały wówczas wody dorzeczy rzek Bóbr, Bystrzyca, Kaczawa, Kwita, Mała Panew, Nysa Kłodzka, Nysa Łużycka, Odra, Olza, Oława, Skora, Szprotawa, Ślęza i Widawa, a także górnej Wisły (tam następna porównywalna powódź nastapiła w 2010 roku, a poziom wody przekroczył poziom podczas powodzi tysiąclecia) i Łaby. W dniach 3 – 10 lipca 1997 na obszarze południowej Polski, Czech i Austrii wystąpiły obfite opady deszczu. Opady w Sudetach Wschodnich oraz południowej części Śląska objęły dorzecze Odry spowodowały, że już 6 lipca pierwsze wsie i miasteczka zostały zalane przez Nysę Kłodzką i Odrę. Pierwszym zalanym polskim miastem były Głuchołazy. 7 lipca powódź rozszerza się (w okolicach Chałupek i Olzy). 8 lipca sytuacja w pobliżu Wodzisławia Śląskiego i Raciborza była dramatyczna – przepływ na Odrze wynosił około 3500 m³/s. Woda rozlała się na odcinku od Chałupek aż do Raciborza. 3–6 lipca: intensywne opady na terenie całej Polski 7 lipca: wylew Nysy Kłodzkiej; Odry w powiecie wodzisławskim i raciborskim 8 lipca: wylew Odry w Raciborzu 9 lipca: wylew Odry w Koźlu, 10 lipca: wylew Odry w Opolu, Krapkowicach, Dobrzeniu Wielkim 12 lipca: fale z Odry i Nysy Kłodzkiej docierają do Wrocławia 18–20 lipca: druga fala opadów Zalane Opole, lipiec 1997 Obszary dotknięte powodzią w 1997 roku Dorzecze Wisły W dorzeczu Wisły w 1997 do największych strat doszło w rejonie podgórskim, w początkowym biegu Wisły, Sanu i ich dopływów. Powódź dosięgneła m.in. Krakowa, gdzie zalane zostały m.in. obszary przyległe do rzeki. Dużą rolę odegrał fakt wypełnienia (przyjęcia fali powodziowej) w górnym biegu Dunajca przez nowo oddany Zbiornik Czorsztyński, co spłaszczyło przebieg fali powodziowej na Dunajcu, a później w Wiśle. Fala powodziowa przeszła przez kolejne nadwiślańskie miejscowości, m.in. w Połańcu, gdzie zagrożona podtopieniem była Elektrownia Połaniec oraz w Warszawie, gdzie doszło do podtopień w rejonie Wału Miedzeszyńskiego, a dzień wcześniej w rejonie Maciejowic. Sytuacja alarmowa wystąpiła też w miejscowościach zlokalizowanych na terenie zalewowym, jak w Łomiankach. Pojemność użyteczna – 198mln m3 Redukcja przepływu największych wezbrań – 1400m3/s do 600m3/s – dla odcinka rzeki poniżej z wielu względów bardzo istotna Zbiornik Czorsztyński na Dunajcu BILANS POWODZI 1997 54 osoby straciły życie 671 195 ha zalanych gruntów 162 500 ewakuowanych osób 1500 rodzin utraciło dach nad głową 3080 km zalanych dróg 490 mostów wyłączonych z ruchu 2000 km torów zamkniętych dla ruchu zniszczonych lub uszkodzonych: 279 kolejowych obiektów inżynieryjnych 808 km wałów na Odrze i jej dopływach 307 km na Wiśle i jej dopływach POWÓDŹ OPADOWA MAJ – CZERWIEC 2010  Powódź sztormowa u wybrzeży Bałtyku lata 1913-1914 - wiatr zachodni oraz północno-zachodni 8-9° w skali Beauforta, - przekroczenie stanów alarmowych o ponad 1m (spiętrzenie wód o ponad 1,5m, fale 4m), - zasolona gleba, zniszczone promenady, porty, potopione zwierzęta, zmiany w konfiguracji lądu, przerwana mierzeja helska, wybrzeże zasłane fragmentami zniszczonych konstrukcji, Sztormy te, pomimo strat miały także pewne pozytywne następstwo - podczas nich zostały wyrzucone na brzeg duże ilości bursztynu (ok. 5 ton). Ten tym powodzi ma także duże znaczenie przy piętrzeniu wody w ujściowych odcinkach dużych rzek o niskim spadku. W przypadku Wisły jest to szczególnie niebezpieczne ze względu na depresyjne obszary Żuław ZIMOWE WEZBRANIA ZATOROWE  Specyfika i warunki niezbędne dla zaistnienia Pokrywa lodowa ze stłoczonych krążków (fot. M. Grześ) Budowa pokrywy lodowej z krążków śryżowych: B1 – lużno zmarzniętych B2 – przy efekcie kolizji (Grześ 1991) Śryż Schemat przekroju poprzecznego koryta dolnej Wisły w fazie pokrywy lodowej: 1- podbitki zwięzłe, 2- podbitki luźne, 3- kry lodowe Zator – sytuacja znacznej niezgodności przepływu i stanu wody w stosunku do sytuacji bez zjawisk lodowych; charakterystyczną wartością jest wielkość piętrzenia wody H [cm] Wg International Association for Hydraulic Research (MULTILINGUAL ICE TERMINOLOGY): An accumulation of ice at a given location which, in a river, restricts the flow of water Wielkość piętrzenia uzależniona jest od stopnia wypełnienia koryta lodem, oporów ruchu wody oraz prędkości przepływu śryżowe Zatory powierzchniowe Okres rozbudowy Okres rozbudowy, pokrywy lodowej Zalegania i rozpadu pokrywy lodowej tzw. „wsuwy lodowe” Okres rozpadu pokrywy lodowej Bogusław Pawłowski Katedra Hydrologii i Gospodarki Wodnej Wydział Nauk o Ziemi UMK