Szkolenie: "Przyjazna środowisku strategia ochrony przed powodzią"
Wojciech Jankowski
Instytut Ochrony Środowiska, WrocławNEGATYWNY WPŁYW ZABUDOWY HYDROTECHNICZNEJ RZEK NA PRZYRODĘ
Doliny rzeczne o niewielkim stopniu przekształcenia posiadają bardzo wysokie walory przyrodnicze. Sprzyja temu duże zróżnicowanie samego koryta rzeki, rzeźby doliny, obecność starorzeczy, łach piaszczystych, oraz okresowe zalewy terenów dolinowych, wahania poziomu wód gruntowych. Na bazie tak zróżnicowanego środowiska fizycznego rozwija się bogaty w gatunki świat roślin i zwierząt. Występujące tu lasy łęgowe z porównaniu z innymi zespołami leśnymi charakteryzują się najwyższą liczbą gatunków ptaków i ssaków. Ocenia się, że w Polsce zostało tylko ok. 5% lasów łęgowych z tych, które występowały tu uprzednio w naszym tysiącleciu. Niewiele mniej cenne przyrodniczo są lasy grądowe porastające wyższe partie dolin oraz olsy występujące na terenach z okresowo stagnującą wodą. Lasy rosnące w dolinach rzecznych w większości są zaliczane do kategorii wodochronnych i podlegają z tego powodu mniej intensywnej gospodarce leśnej.
Stosowane od wieków „ujarzmianie” rzek i zdobywanie tym sposobem przestrzeni życiowej dla człowieka spowodowało duże, a niekiedy wręcz nieodwracalne straty w ekosystemach rzek i ich dolin. Z biegiem lat i wraz z rozwojem nauki, wykształciły się różne systemy “zdobywania” obszarów pod zagospodarowanie, jak również systemy ochrony przed powodzią. W tym celu, a także w związku z wykorzystaniem żeglugowym rzek, podejmowano wiele prac hydrotechnicznych. Płynące wieloma odnogami rzeki, koncentrowano w jednym korycie, skracano je i odcinano meandry. Umacniano także brzegi cieków, obniżano poziom dna (w celu obniżenia poziomu wód gruntowych w dolinie) oraz otaczano je wałami. W międzywalu często wyrównywano powierzchnię doliny, zasypywano odcięte meandry i starorzecza, wycinano lasy, pojedyncze drzewa oraz krzewy (aby ułatwić przepływ wód w czasie powodzi). W celu zwiększenia zabezpieczenia przed powodzią, zgromadzenia wody na potrzeby gospodarcze budowano zbiorniki zaporowe. Dla potrzeb ochrony przeciwpowodziowej wykonywano również poldery i kanały ulgi.
Najczęściej popełniany błąd w historii ochrony przeciwpowodziowej to przekonanie, że rzekę można wtłoczyć w jej koryto lub w wąskie międzywale i nie pozwolić jej na rozlewanie się po dolinie. Drugim nieporozumieniem jest założenie, że w każdym przypadku przyspieszenie odpływu wód z danego terenu jest korzystne. Takie rozumowanie doprowadziło do olbrzymich strat w przyrodzie dolin rzecznych oraz do wzrostu strat powodziowych.
Działania człowieka w dolinach rzek wpływają istotnie na znajdujące się w nich ekosystemy. Niestety duża część działań ma ujemny wpływ na występujące tam zespoły roślin i zwierząt. Zmiany dokonujące się pod ich wpływem mają dwojaki charakter. Po pierwsze, zmieniając środowisko fizyczne rzek i ich dolin, człowiek wpływa na warunki życia roślin i zwierząt. Po drugie, bezpośrednio niszczy on roślinność wraz z związanymi z nią zwierzętami poprzez prace wykonywane w korycie rzeki lub w dolinie.
Do głównych działań zmieniających środowisko fizyczne w obrębie rzek należą: prostowanie ich biegu, odcinanie meandrów, tworzenie jednolitego przekroju poprzecznego, ujednolicanie spadków i kształtu koryt rzecznych (likwidacja wypłyceń, głębokich miejsc i wysp), obniżanie poziomu dna, ujednolicanie brzegów i skarp, umacnianie ich zabudową kamienną lub betonową, koncentracja koryta poprzez budowę ostróg i tam, budowa stopni wodnych oraz zbiorników retencyjnych.
Do głównych działań zmieniających środowisko fizyczne dolin należą: wyrównywanie powierzchni doliny, czyli likwidacja jej naturalnej mikro- i makrorzeźby, zasypywanie starorzeczy, melioracje odwadniające, budowa obwałowań, stopni wodnych i zbiorników retencyjnych, rozwój budownictwa, dróg i innej infrastruktury technicznej.
W trakcie ww. prac w dolinach wycina się lasy i zarośla, niszczy roślinność starorzeczy, torfowisk, łąk i pastwisk. W dalszej kolejności wprowadza się uprawy rolne, stosuje środki ochrony roślin co powoduje dalsze niekorzystne zmiany w środowisku.
Jaki jest wpływ wyżej opisanej działalności na przyrodę?
Wszelkie prace regulacyjne zmierzające do ujednolicenia koryt i dolin rzecznych, a także zmiany ich środowiska fizycznego – jak opisano wyżej, prowadzą do spadku bioróżnorodności. Prowadzi to także do niszczenia całych zespołów i zbiorowisk roślinnych, typowych dla dolin rzecznych, a w tym środowiska życia wielu gatunków zwierząt. Dotyczy to wycofywania się dużej liczby cennych gatunków flory i fauny (w tym gatunków prawnie chronionych i zagrożonych). Zwykle po uproszczeniu struktury fizycznej rzeki i doliny, następuje uszczuplenie zespołów i zbiorowisk roślinnych oraz znaczny spadek liczby żyjących tu gatunków.
Regulacja rzeki powoduje silne ograniczenie procesów geomorfologicznych. Zabezpieczanie brzegów ogranicza możliwość powstawania meandrów i starorzeczy. Wcześniej powstałe starorzecza stopniowo ulegają wypłycaniu, zalądawianiu i kolejno zanikają. Ginie w ten sposób jeden z najważniejszych składników ekosystemów dolin rzecznych.
Odcinanie starorzeczy sprawia, że nie mogą do nich wpływać liczne gatunki ryb. Samo zasypywanie powoduje likwidację miejsc bytowania i rozrodu płazów, ptaków, zwierząt bezkręgowych i innych gatunków związanych z wodami stojącymi.
Umacnianie brzegów narzutem kamiennym lub betonem, powoduje zmianę warunków bytowania dla żyjących tam organizmów. W trakcie prac ginie roślinność porastająca strefę brzegową. Ryby, a szczególnie ich narybek, nie znajdują w brzegach rzeki miejsc schronienia przed rwącym nurtem wody. Ptaki np. zimorodek czy jaskółka brzegówka, nie mogą w skarpach kopać swoich nor.
Likwidacja wysp i piaszczystych łach, pozbawia możliwości gniazdowania wielu ptaków wodno–błotnych jak mewy, rybitwy itp. Na przykład na nadwiślańskich wyspach gniazduje ponad połowa polskiej populacji rybitwy zwyczajnej, 70% rybitw białoczelnych i 95 % mew pospolitych.
Wycinanie drzew i lasów w dolinie powoduje, że rzeka pozbawiona jest ocienionych fragmentów. Wpływa to na zmniejszenie różnorodności środowiska rzecznego, sprzyja szybszemu nagrzewaniu się wody i spadkowi zawartości tlenu. W efekcie prowadzi to do wycofywania się z rzeki szeregu organizmów.
Do najbardziej istotnych zmian pośrednio wpływających na stan flory i fauny, należy zaliczyć w pierwszej kolejności te spowodowane przez nienaturalny reżim hydrologiczny, a w szczególności rytm stanów wód w rzece oraz prędkość jej nurtu. Przyczynia się do tego z jednej strony skrócenie długości rzeki i jej obwałowanie, a z drugiej - retencjonowanie wody w zbiornikach zaporowych oraz polderach.
Przyspieszenie nurtu rzeki następuje na skutek: skrócenia, odcięcia meandrów, koncentracji nurtu (poprzez budowę ostróg, czy tam podłużnych), obwałowań, wraz z uniformizacją jej koryta.
Oprócz zwiększenia prędkości przepływu, skracanie rzeki wpływa na intensyfikację erozji, pogłębianie dna i w rezultacie przy niskim stanie wody w rzece, przesuszenie terenów przyległych (Bobiński i in. 1992).
Na skutek koncentracji koryta obwałowanego, wzrastają średnie głębokości oraz prędkości przepływu. Te ostatnie są potęgowane zwiększeniem spadków na skutek skrócenia trasy wielkiej wody oraz zmniejszeniem szorstkości terenu międzywala w wyniku jego uporządkowania. Wzrost prędkości przepływu dodatkowo przyspiesza przebieg fali powodziowej. W konsekwencji może doprowadzić to do nakładania się kulminacji kolejnych dopływów.
W wyniku obwałowania dolin rzecznych, zmniejsza się ich retencja. Ponadto przyspieszony przepływ wody powoduje niszczenie roślinności i zatapianie zwierząt. Odcięte od okresowych zalewów ekosystemy, na zawalu szybko ulegają degeneracji. Duże wały budowano najczęściej w miastach, rzadziej na obszarach wiejskich. W wielu przypadkach wały wznoszono również wśród łąk, pól i lasów. Według współczesnej wiedzy należy skrajnie ograniczyć ich budowę do miejsc, gdzie nie ma innej możliwości zapewnienia ochrony przed wielkimi wezbraniami (np. w miastach). Przykładowo we Francji obowiązuje zakaz budowy nowych wałów zmniejszających obszary zalewowe, za wyjątkiem budowli chroniących gęsto zabudowane i zagrożone powodzią tereny miejskie (Żbikowski, Żelazo. 1996).
Dla organizmów rzek i ich dolin, jednym z najbardziej negatywnych czynników jest ustanie okresowych wylewów na teren doliny, jak i zmniejszenie ich częstotliwości. Najczęściej jest to wynikiem budowy obwałowań odcinających rzekę od doliny, tworzenia tzw. warg brzegowych (podczas usuwania namułów i pogłębiania dna), pogłębiania rzek, oraz budowy zbiorników zaporowych (retencyjnych). Brak okresowych zalewów uniemożliwia odbycie tarła wielu gatunkom ryb jak np. szczupakowi, który składa ikrę na zalanych łąkach. Powoduje to również obniżenie poziomu wody w starorzeczach oraz ich wysychanie. Prowadzi to w rezultacie do likwidacji, często jedynych w dolinie i jej okolicy, miejsc występowania ekosystemów związanych z wodami stojącymi (roślinnością wodną, ptakami, zwierzętami bezkręgowymi i płazami, dla których jest to miejsce rozrodu).
Brak wylewów zmienia także stosunki wodne w dolinie, szczególnie na zawalu. Odcięcie wałami od rzeki części doliny, lub przechwytywanie wysokich stanów wody przez zbiorniki retencyjne sprawia, że nie docierają tu okresowe zalewy i spada poziom wód gruntowych. Powoduje to znaczne zmiany w występujących tu ekosystemach. Podlegają one zmianie na mniej cenne i bardziej suche. Zjawiska takie obserwuje się na przykład na obszarach zajętych przez lasy, a przeciętych wałami.
W naturalnych dolinach rzek występują zespoły i zbiorowiska roślinne, bezwzględnie wymagające okresowych zalewów. W przypadku ustania lub znacznego ograniczenia intensywności zalewów, następuje szybkie ich wycofywanie (wraz z licznymi gatunkami zwierząt) i wkraczanie gatunków charakterystycznych dla bardziej suchych obszarów.
Budowa zbiorników zaporowych (szczególnie tych dużych) i stopni wodnych, bardzo silnie zaburza naturalny reżim hydrologiczny rzek. Zbiorniki wydłużają okresy niskich stanów wody oraz skrajnie ograniczają okresowe zalewanie dolin.
Na dużych, żeglownych rzekach, zmiany stanów wody wiążą się głównie z wyrównywaniem przepływów oraz okresowymi zrzutami wody w celu wspomagania żeglugi. Szkodliwa dla przyrody dolin rzecznych jest również zmiana czasu trwania i częstotliwości przepływów niskich.
Skrajnym przypadkiem jest zasilanie rzeki przez zbiorniki zaporowe celem rozcieńczenia ścieków.
Stopnie wodne i zbiorniki zaporowe, szczególnie jeśli znajdują się przy nich elektrownie wodne, są obsługiwane w taki sposób, aby zapewnić stały wysoki poziom wody na górnym stanowisku. Wiąże się to ze zmianą stosunków wodnych w dolinie rzeki. Na stanowisku górnym dochodzi do stałego podwyższenia poziomu wód w rzece i poziomu wód gruntowych.
W konsekwencji powoduje to zamieranie drzew (szczególnie starszych) oraz wymianę wielu gatunków roślin i zwierząt. Przy braku dalszej ingerencji człowieka, na miejscu uschniętych drzew i krzewów wyrosną nowe, przystosowane do zmienionych warunków. Niestety stały poziom wód gruntowych powyżej stopnia jest zjawiskiem mało naturalnym i zwykle w takich warunkach nie mogą wytworzyć się zespoły i zbiorowiska roślinne typowe dla dolin rzecznych.
Znacznie gorsze skutki powodują elektrownie wodne, pracujące tylko w okresach szczytowego zapotrzebowania na energię. W tym przypadku dochodzi do bardzo dużych, codziennych wahań poziomu wody. Zmiany siły prądu wody i obszaru zalewu mają katastrofalny wpływ na ekosystemy rzeczne.
Poniżej zbiorników zaporowych i stopni wodnych dochodzi niejednokrotnie do erozji dennej. Prowadzi to również do spadku poziomu wód w rzece i w rezultacie wód gruntowych w dolinie. W ślad za tym następuje ustępowanie lasów łęgowych, zamieranie starszych drzew a także przesuszenie doliny.
Budowa stopni wodnych i zbiorników zaporowych powoduje także przerwanie ciągłości rzeki, a więc transportu rumowiska wleczonego, przerwanie szlaków wędrówek ryb i możliwości przemieszczania się w górę rzeki niektórych gatunków zwierząt bezkręgowych. Część stopni wodnych pozbawiona jest przepławek dla ryb. Część z istniejących nie spełnia właściwie swojej roli na skutek błędów konstrukcyjnych, złej lokalizacji lub przez skierowanie na nie zbyt małej strugi wody. W efekcie obserwuje się redukcję liczebności ryb - reofilnych karpiowatych z litofilnej (brzany, świnki, klenia, bolenia), a nawet fitofilnej grupy rozrodczej (jazia i jelca). Wzrasta natomiast liczebność fitolitofilów limnofilnych (leszcz), lub też nie wykazujących wyraźnych preferencji w stosunku do typu wody (płoć i okoń), które migrując w odcinki lotyczne, w krótkim czasie opanowują w rzekach stanowiska zajmowane dotychczas przez gatunki reofilne (Błachuta, Witkowski 1997). Przegrodzenie rzeki sprawia również, że materiał wleczony po dnie gromadzi się przed stopniem wodnym czy zaporą czołową zbiornika. Przy niskich przepływach, na skutek rozkładu zawartych w nim substancji organicznych, może dojść do deficytów tlenowych, śnięć ryb i innych organizmów wodnych.
Również funkcjonowanie żeglugi, w tym przypadku ruchu barek, ma szereg negatywnych skutków dla środowiska przyrodniczego. Ruch śrub okrętowych porusza osady denne, co przy dużym ich stężeniu może prowadzić nawet do śmierci ryb. Opadające osady mogą przykryć ikrę powodując jej zamieranie. Osadzanie się sedymentów na piaszczystych ławicach sprawia, ze stają się one nieprzydatne jako miejsce składania ikry. Duża liczba wzburzonych osadów w wodzie, przy dużym natężeniu żeglugi, może powodować śmierć wielu gatunków zwierząt bezkręgowych. To z kolei prowadzi do sytuacji, w której ryby (szczególnie ich narybek) nie mogą znaleźć dostatecznej ilości pokarmu. Falowanie, którego przyczyną jest ruch barek, nie pozwala na utrzymanie się tu licznych gatunków roślin wodnych, które są uszkadzane mechanicznie. Zostaje tylko grupa najodporniejszych.
Podsumowując, do działań najbardziej niekorzystnych dla przyrody zalicza się budowę dużych zbiorników retencyjnych i stopni wodnych, odcinanie doliny wałami przeciwpowodziowymi oraz daleko idącą regulację rzek.
Literatura:
- Błachuta J., Witkowski A. 1997. Problemy gospodarki wędkarskiej w rzekach. W: Wędkarstwo w ochronie wód i rybostanów. Konferencja Naukowa. Łódź 26-27 V 1997. wyd. PZW Warszawa. s. 11-28.
- Bobiński E., Żelazinski J., Borowski K., Kadłubowski A., Boczek M. 1992. Zasady ochrony przeciwpowodziowej. Polskie Towarzystwo Geofizyczne. Warszawa s. 94.
- Żbikowski A., Żelazo J. 1996. Ekologiczne uwarunkowania gospodarki wodnej. Gospodarka Wodna 1: 11-16.