Planowana budowa zbiornika Wielowieś Klasztorna budzi niepokój na wielu płaszczyznach. Chociaż zapora czołowa będzie zlokalizowana ok. 24 kilometrów powyżej Kalisza, to wpływ zbiornika na sam Kalisz będzie znaczący, co podkreśla się w dokumentacji projektu.
W dokumentacji wskazano na następujące funkcje zbiornika:
- Przeciwpowodziowa – przywoływana jako główne, nadrzędne zadanie zbiornika. Zbiornik będzie redukował falę powodziową rzeki Prosny w taki sposób, aby w przypadku wystąpienia wezbrania o prawdopodobieństwie pojawienia się raz na 100 lat p= I % szczytowa część fali wezbraniowej została zatrzymana w zbiorniku, natomiast wielkość zrzutu wody ze zbiornika, w dół rzeki byłby nieszkodliwy dla zabudowy i infrastruktury w Kaliszu i na
większości biegu mieścił się w korycie Prosny. Przepływ ten odpowiada wodzie wielkiej o
prawdopodobieństwie występowania p = 15%. - Przeciwdziałanie skutkom suszy. Według Inwestora zbiornik ma także zapewnić przepływ nienaruszalny w korycie Prosny w okresach suszy i poprawić jej stan sanitarny, a jako zbiornik retencyjny ma zaspokoić potrzeby wodne regionu.
- Prowadzenie gospodarki rybackiej,
- Produkcja energii elektrycznej,
- Sport i rekreacja,
- Aktywizacja działalności gospodarczej.
Całość z pozoru wygląda atrakcyjnie, ale zbiornik ten zaplanowano, w latach 70., a od tego czasu zmieniło się bardzo wiele uwarunkowań. Przede wszystkim ze względu na zmiany klimatu, zmianie musi ulec podejście do realizacji wielu inwestycji i stosowanych rozwiązań. Czynnik klimatu może okazać się ważnym o ile nie najważniejszym w przypadku takich inwestycji. Poza tym obecnie wiadomo już, że zbiorniki wielofunkcyjne nie spełniają swojej roli, ponieważ ich funkcje wzajemnie się wykluczają. Liczne przykłady już istniejących zaporowych zbiorników wodnych budowanych na rzekach wskazują ponadto, że nie jest to najlepsza opcja ochrony przed powodzią, jak i skuteczny sposób przeciwdziałania skutkom suszy. Warto skorzystać z dostępnej obecnie bazy doświadczeń z oddziaływaniami wybudowanych już zbiorników wodnych i wypracować skuteczne rozwiązania z uwzględnieniem współcześnie dostępnych danych, a nie powielać archaiczne modele rozwiązań sprzed kilkudziesięciu lat, które w dobie obecnych i przyszłych zmian środowiska po prostu nie będą skuteczne. Poniżej opisano dokładniej zagadnienia, które należałoby szczegółowo rozważyć przy wyborze najlepszej opcji dla zaspokojenia celów, jakie postawiono przed budową zbiornika wodnego Wielowieś Klasztorna, a które mogą być z powodzeniem zrealizowane innymi metodami z uwzględnieniem współczesnej wiedzy naukowej.
Zmiany klimatyczne
Zgodnie z danymi wzrasta średnia roczna temperatura powietrza. Obserwuje się coraz więcej dni upalnych, czyli dni z maksymalną temperaturą dobową powietrza równą lub przekraczającą 30°C. Częściej również pojawiają się termiczne zjawiska ekstremalne tzw. fale upałów, czyli ciąg co najmniej 3 dni upalnych. W niektórych rejonach Polski fale upałów trwają nawet powyżej 17 dni. Jeśli chodzi o opady, to nie odnotowano spadku ilości opadów w skali roku (średnia roczna suma opadów), a nawet prognozuje się ich niewielki wzrost, zmienił się natomiast znacząco charakter opadów w ciągu roku. Zdecydowanie częściej pojawiają się krótkotrwałe, ale gwałtowne opady, a wydłużają się okresy bezopadowe. Stwierdzono m.in. zmniejszenie średniej grubości pokrywy śnieżnej oraz średniej liczby dni z pokrywą śnieżną (w jednej z analiz porównano charakterystykę pokrywy śnieżnej w dwóch okresach: 1952-1990 oraz 1991-2013).
Wzrost średniej temperatury przy braku wzrostu opadów powoduje, że wzrasta parowanie. To właśnie ten mechanizm odpowiada za zmniejszenie się zasobów wodnych w zlewni i jest kluczowy odnośnie analiz dotyczących zbiorników wodnych. Z jednej strony powoduje to, że mniej wody dopłynie do danego odbiornika, na przykład rzeki czy zbiornika wodnego, a z drugiej strony wzmożone parowanie będzie powodowało duże straty z otwartej powierzchni wody w przypadku rozległych i stosunkowo płytkich zbiorników wodnych.
Zbiorniki wielofunkcyjne
Fikcja wielozadaniowości – Nie istnieją zapory wielofunkcyjne, choć przy budowie każdej z zapór ta wielofunkcyjność jest zapowiadana. Każda możliwa funkcja zapory, np. transportowa, energetyczna, retencyjna, jest ze sobą sprzeczna. Dlaczego? Wymagają trochę innej konstrukcji budowli piętrzącej i zupełnie różnego reżimu gospodarowania wodą ze zbiornika
Realizacja idei z lat 50 budowy wielofunkcyjnego zbiornika jako remedium na suszę i powódź jednocześnie, a przy tym rozwiązującego wiele innych problemów regionu, nie jest realnie możliwa do spełnienia. Planowane funkcje zbiornika po prostu wykluczają się wzajemnie.
I tak, funkcja przeciwpowodziowa wymaga utrzymywania jak najwyższej rezerwy powodziowej (jak najmniej wody w zbiorniku). Z kolei funkcja retencyjna to zgromadzenie jak największej ilości wody w zbiorniku w momencie gdy jest jej dużo w przyrodzie, oraz oddawanie w okresach suszy. Warto przypomnieć w tym miejscu sytuację z roku 2019 i z obecnego roku, kiedy to w miesiącach wiosennych na wielu obszarach stwierdzono postępującą z miesiąca na miesiąc suszę, a gdy doszło do nawalnych opadów, to w ciągu kilku dni na rzekach stwierdzono stany alarmowe, a w dolinach rzek zagrożenie powodziowe. Problem pojawia się w okresach suszy, kiedy po prostu zaczyna brakować wody dla wszystkich użytkowników rzeki. Dochodzi wtedy do sytuacji „kto pierwszy ten lepszy” czyli użytkownicy w górnej części zlewni wykorzystują potrzebną im wodę (pobór na stawy, hydroelektrownie itp.) i wody nie starcza dla użytkowników w pozostałej części zlewni. Co więcej wysuszona gleba traci zdolności retencyjne i nie jest zdolna pochłaniać takich ilości wody co wcześniej (np. nie wsiąkająca woda na wyschniętej ziemi w doniczce z rośliną).
Dodatkowym problemem jest zagospodarowanie zlewni (jej zabudowa, brak terenów podmokłych, brak zadrzewień, obecność rowów melioracyjnych w zlewniach rolniczych) oraz regulacja rzek, czyli ich prostowanie. To wszystko przyczynia się do tego, że tzw. czas reakcji zlewni jest bardzo krótki i woda bardzo szybko ucieka z krajobrazu. Oznacza to, że częściej niż kiedyś może dochodzić do sytuacji, że w stosunkowo krótkim czasie będzie konieczność uzyskania dużej pojemności powodziowej na zbiorniku, a to może okazać się trudne do realizacji w praktyce, ze względu na inne funkcje pełnione przez zbiornik.
Na pracę zbiornika wynikającą z powyższych funkcji nakłada się jeszcze praca elektrowni wodnej, która do optymalnej pracy również potrzebuje dużej ilości wody w zbiorniku. Funkcjonowanie EW jest związane dodatkowo z dużymi krótkoterminowymi wahaniami zarówno poziomów wody w zbiorniku oraz przepływów poniżej zapory, co z kolei ma duży wpływ na przepływy nienaruszalne, zwłaszcza w czasie niżówek, a tym samym na gospodarkę rybacką w zbiorniku i w rzece poniżej (a przecież gospodarka rybacka też jest jednym z celów funkcjonowania zbiornika). Formalnie przepływ nienaruszalny poniżej urządzenia piętrzącego musi być zapewniony i na ogół tak się dzieje. Problem pojawia się w okresach suszy, kiedy po prostu zaczyna brakować wody dla wszystkich użytkowników rzeki. Dochodzi wtedy do sytuacji „kto pierwszy ten lepszy” czyli użytkownicy w górnej części zlewni wykorzystują potrzebną im wodę (pobór na stawy, hydroelektrownie itp.) i wody nie starcza dla użytkowników w pozostałej części zlewni. Dosłownie woda w rzece od pewnego momentu przestaje płynąć, a koryto zamienia się w system niewielkich zbiorników, właściwie kałuż powstałych w przegłębieniach dna, gdzie pozostała jeszcze przy życiu część organizmów wodnych walczy o przetrwanie. W przypadku ryb bardzo duże znaczenia ma to, że wahania poziomu wody w zbiorniku skutkują słabym rozwojem roślinności brzegowej, a tym samym znaczącemu ograniczeniu ulegają ich siedliska (np. miejsca żerowania i schronienia narybku). Wahania poziomu wód w zbiorniku nie sprzyjają również rekreacji (kolejny cel zbiornika). Bardzo istotny jest również problem zanieczyszczenia wód, co przekłada się na wiele aspektów funkcjonowania zbiornika. Zagadnienia te dokładniej przedstawiono w następnych akapitach. W związku z powyższym rozwiązaniem problemu nie jest budowa kolejnych wielofunkcyjnych urządzeń wodnych, których funkcjonowanie zawsze będzie podporządkowane aspektom ekonomicznym wynikającym z działalności danego użytkownika wód. Skutecznym rozwiązaniem jest zaplanowanie wielopłaszczyznowych działań celujących w rozwiązanie danych obszarów problemowych bez generowania znaczących negatywnych oddziaływań zarówno na pozostałe obszary problemowe, jak i ogólnie na środowisko.
Eutrofizacja
W Polsce jest ponad 90 sztucznych zbiorników wodnych i przeważnie mają one problem z silnym zanieczyszczeniem wody. Dzieje się tak z różnych powodów. Przede wszystkim zbiornik zbiera i akumuluje wszystkie zanieczyszczenia ze zlewni, a w odróżnieniu od naturalnych jezior, zlewnie sztucznych zbiorników mają dziesiątki i więcej razy większy stosunek powierzchni zlewni do powierzchni zbiornika. Tym samym ładunek biogenów na jednostkę powierzchni zbiornika będzie o wiele wyższy. Nie należy również zapominać, że rekreacyjne wykorzystanie zbiornika też jest jedną z przyczyn eutrofizacji. Zwykle średnia głębokość takich zbiorników jest niewielka w stosunku do ich powierzchni, a depozycja osadów rzecznych dostarczanych do zbiornika jeszcze dodatkowo znacząco zmniejsza jego pojemność. Naturalne jezioro ma ustalone strefy o określonych, zróżnicowanych warunkach abiotycznych, którym odpowiadają zespoły charakterystycznych organizmów. Ekosystem jest w równowadze w związku z odpowiednimi relacjami pomiędzy głównymi poziomami troficznymi: producentami, konsumentami i reducentami (zachowanie równowagi pomiędzy obiegiem materii i energii w biocenozie). W zbiorniku zaporowym osiągnięcie równowagi jest niemożliwe ze względu na stałe ingerencje w ekosystem wynikające z konieczności utrzymania danych funkcji oraz genezy powstania danego zbiornika – przekształcenie ekosystemu rzecznego o zupełnie odmiennych uwarunkowaniach. Jest to jeden z głównych czynników wpływający na jakość wód w zbiornikach zaporowych. Te wszystkie czynniki wpływają na masowy rozwój roślinności wodnej oraz toksycznych sinic, co praktycznie uniemożliwia pełnienie przez zbiornik funkcji rekreacyjnej. Również wykorzystanie zanieczyszczonych wód do innych celów jest mocno ograniczone, gdyż wiele organizmów wodnych wydziela do środowiska substancje biologicznie czynne (toksyczne związki produkowane przez sinice i grzyby, substancje antybiotyczne produkowane przez liczne rodzaje glonów i grzybów i wiele różnych innych związków organicznych). Zanieczyszczona woda w zbiorniku może powodować zanieczyszczenie rzeki poniżej zbiornika.
Fot. Zakwit sinic w Morzu Bałtyckim (2020, fot. NASA)
Erozja poniżej zbiornika
Każda zapora na rzece powoduje zatrzymanie bądź znaczące ograniczenie transportu rumowiska w rzece. To z kolei powoduje z jednej strony akumulację rumowiska w zbiorniku a tym samym ograniczenie jego pojemności. Z drugiej strony poniżej zbiornika zawsze następuje wzmożony proces erozji wgłębnej (liniowej) wzdłuż rzeki, ale także erozji bocznej. Dzieje się tak dlatego, że woda w korycie rzeki, w zależności od prędkości (czyli od spadku rzeki) posiada określoną energię, która jest równoważona przez transport rumowiska – rzeka znajduje się w tzw. stanie równowagi dynamicznej balansując pomiędzy procesami erozji, transportu i akumulacji rumowiska. Zaburzenie jednego parametru (np. pozbawienie rzeki części rumowiska, zmiana spadku, zmiana długości rzeki, zmiana kształtu koryta) powoduje zachwianie naturalnej równowagi dynamicznej i możliwe jest powstanie różnych negatywnych oddziaływań w korycie z tym związanych, np. nadmierna erozja na danym odcinku, zwiększona depozycja osadów na innym odcinku, zubożenie siedlisk ryb, nadmierne „zarastanie” koryta. Zatem poniżej zapory dno koryta rzeki ulega znaczącemu obniżeniu w stosunku do stanu naturalnego. Długość odcinka rzeki podlegająca takiemu oddziaływaniu jest różna w zależności głównie od wielkości zapory i wielkości samej rzeki, i waha się od kilku do kilkudziesięciu kilometrów. Zjawisko to wywiera szereg negatywnych oddziaływań na tereny położone poniżej zbiornika i wymusza podejmowanie kolejnych znaczących ingerencji w koryto rzeki tworząc błędne koło przyczyn i skutków pierwotnej inwestycji.
Warto podkreślić, że zarówno szacując koszty budowy danego zbiornika, jak i jego wpływ na środowisko, nie analizuje się w ogóle wszystkich dodatkowych prac jakie trzeba będzie podjąć aby zbiornik mógł funkcjonować w dalszej perspektywie czasowej a także wszystkich zmian w całej dolinie rzecznej pod kątem oceny oddziaływania na środowisko. Zmiana myślenia z „tu i teraz” na myślenie perspektywiczne pozwoliłaby oszacować realne koszty ekonomiczne, społeczne i środowiskowe budowy zapór na rzekach.
Wpływ zbiornika na poziom wód gruntowych
Erozja poniżej zapory powoduje obniżenie poziomu dna rzeki nawet o kilka metrów. Lokalnie za budowlą piętrzącą powstają też wyboje sięgające nawet kilkunastu metrów głębokości, w zależności od uwarunkowań lokalnych. Obniżenie rzędnej dna rzeki powoduje obniżenie poziomu wód gruntowych na obszarze doliny poniżej zapory. Natomiast powyżej budowli piętrzącej zachodzi zjawisko infiltracji wody ze zbiornika i zasilanie doliny. Możliwe jest takie podniesienie zwierciadła wody gruntowej, które wywiera niekorzystny wpływ na okoliczne tereny – powoduje podtopienia, negatywnie wpływa na uprawy, zmienia warunki siedliskowe. Wbrew pozorom może to mieć negatywny wpływ np. siedliska zależne od zalewów ponieważ zupełnie czym innym jest okresowe zalewanie terenu wodami wezbraniowymi, a zupełnie czym innym stałe podniesienie poziomu wód gruntowych.
Ochrona przed powodzią i przeciwdziałanie skutkom suszy
Ochrona przed powodzią i przeciwdziałanie skutkom suszy to dwie strony tego samego medalu. W zasadzie realizacja działań w jednym z tych kierunków bardzo silnie wpływa na drugi kierunek, przy czym nie należy stawiać znaku równości pomiędzy przeciwdziałaniem skutkom suszy a budową retencyjnych zbiorników zaporowych, bo to błędne założenie. Rzetelne i skuteczne działania służące zaspokojeniu obu powyższych celów można ze sobą połączyć.
Jak wspomniano wcześniej zbiornik wielofunkcyjny będzie dysponował ograniczoną rezerwą powodziową, a gospodarka na zbiorniku będzie podporządkowana wszystkim jego funkcjom. Warto szczegółowo przeanalizować, czy rozwiązania propagowane 50-60 lat temu będą się tak samo sprawdzały w dobie kryzysu klimatycznego i nasilenia zjawisk ekstremalnych, np. deszczy nawalnych w warunkach przyspieszonego spływu powierzchniowego. Wspomniana wyżej erozja poniżej zbiorników powoduje jeszcze jeden skutek w kontekście powodzi. Otóż na skutek erozji zwiększa się pojemność koryta i wody powodziowe mogą się na pewnym odcinku mieścić całkowicie w korycie czyli mieścić się w zakresie wody brzegowej (sytuacja taka ma miejsce np. poniżej zbiornika Jeziorsko). Powoduje to zupełny brak zalewów doliny na pewnym odcinku, ale też przeniesienie zagrożenia powodziowego na tereny położone poniżej – duża objętość wody płynie szybko wyerodowanym, wyprostowanym korytem o dużym spadku – nie może tu być zatem mowy o żadnej retencji dolinowej. Erozja koryta poniżej zapory powoduje spadek poziomu wód gruntowych i przesuszenie obszaru doliny, nie ma to zatem nic wspólnego z przeciwdziałaniem skutkom suszy.
Tymczasem obszary podmokłe rozmieszczone w różnych miejscach zlewni rzeki, w zależności od lokalnych warunków ukształtowania terenu i budowy geologicznej, zatrzymują wodę „u źródła” albo magazynując ją na dłuższy czas, albo znacznie opóźniając jej odpływ do rzeki. Dotyczy to zarówno wód opadowych jak i wód wezbraniowych. Można je sobie wyobrazić jako olbrzymie gąbki, które wchłaniają wodę w okresach dużego zasilania w wodę, magazynują ją i oddają powoli w okresach suszy. Torfowisko zlokalizowane w dnie doliny rzecznej działa w uproszczeniu w dwojaki sposób. Z jednej strony jest to magazynowanie wody w samym torfowisku, które zatrzymuje wodę, a w okresach suszy oddaje ją powoli do otoczenia, co powoduje równomierne i w miarę stałe zasilenie okolicznych terenów. Drugi sposób to retencja powierzchniowa złóż torfowych a także innych obszarów podmokłych. Rozległe dna dolin rzecznych z naturalnymi obszarami podmokłymi cechuje z reguły niewielkie nachylenie terenu a porastająca je roślinność (np. turzycowiska, wilgotne łąki, czy zbiorowiska leśne – olsy i łęgi) powoduje dużą tzw. szorstkość hydrauliczną – rozlana w dolinie rzeki woda wraca do koryta bardzo wolno. W przypadku doliny Biebrzy o szerokości 10 km woda w dolinie utrzymuje się nawet kilka miesięcy. Z racji bardzo dużej pojemności retencyjnej torfowisk porównuje się je właśnie do zbiorników retencyjnych.
Fot. Tereny podmokłe rzeki Rospudy (2005, fot. Centrum Ochrony Mokradeł)
Przykłady zbiorników ilustrujące powyższe problemy/zagadnienia
Poniżej przedstawiono kilka przykładów zbiorników ilustrujących zagadnienia opisane we wcześniejszych akapitach. Zbiorniki zlokalizowane są zarówno w najbliższej okolicy Kalisza, jak i w innych obszarach Polski. Poniżej opisano wybrane przykłady, ale należy podkreślić, że model oddziaływania zbiorników jest bardzo zbliżony dla wszystkich funkcjonujących zbiorników, ponieważ każde przegrodzenie rzeki generuje podobne oddziaływania.
Zbiornik Jeziorsko
Zbiornik Jeziorsko powstał na Warcie w połowie lat 80, a pełen zakres piętrzenia osiągnięto w 1992 r. W 2008 r. w wyniku procesów akumulacji w górnej części stwierdzono utratę pojemności zbiornika, a powierzchnia zmniejszyła się o 5,65 km2. Rumowiska do zbiornika dostarcza nie tylko sama rzeka, ale również erozja brzegów w obrębie czaszy zbiornika. Badania wskazywały, że strefa brzegowa zbiornika była bardzo aktywna nawet po 24 latach funkcjonowania. Na zbiorniku są też obserwowane duże wahania wody w cyklu rocznym, które mogą sięgać nawet 6 metrów. W okresie wiosenno-letnim pojemność zbiornika wzrasta blisko siedmiokrotnie, natomiast obniżanie poziomu wody w zbiorniku skutkuje osuszaniem znacznej części dna zbiornika, głównie górnej. Co roku okresowo odsłonięte i osuszone może zostać nawet 58% powierzchni zbiornika (załącznik 1).
Z kolei badania przeprowadzone w 2004 r. wskazały, że erozja wgłębna koryta Warty poniżej zapory objęła około 18,5 km długości rzeki. Największa erozja wystąpiła na odcinku ok. 9,0 km poniżej zapory, gdzie dno koryta rzeki obniżyło się odcinkowo nawet o przeszło 2,5 metra. Natomiast na pozostałym odcinku dno obniżyło się od 0,50 m do około 0,25 m. Zwierciadło wody w korycie na wspomnianym odcinku do 2004 r. obniżyło się od 1,95 m do 1,29 m. Obniżenie poziomu dna poniżej Jeziorska spowodowało konieczność budowy progów stabilizujących. Pierwsze dwa zbudowano w latach 1993-1994 w odległości 195 m i 320 m poniżej zapory. Jednak intensywny proces erozji występujący poniżej progów spowodował konieczność dalszego budowania progów korekcyjnych. Po około 10 latach od wybudowania progu nr 2 zaistniała pilna konieczność podparcia go kolejnym, ze względu na erodowanie dolnego stanowiska i naruszenie konstrukcji podstawy tegoż progu. Dwa kolejne progi wybudowano więc w roku 2005 w odległości 3,1 km i 4,8 km od zapory. Badania już po roku funkcjonowania tych progów wskazały, że poniżej progu nr 3 powstał wybój lokalny o długości 27,0 m, szerokości 20,0 m i głębokości od 1,90 m do 4,05 m. Na czwartym, ostatnim progu zachodziły podobne procesy. Zatem progi co prawda ustabilizowały w pewnym zakresie poziom zwierciadła wody powyżej (na odcinku pomiędzy progami a zaporą), ale poniżej ostatniego progu erozja trwa nadal i powoduje wymienione wyżej oddziaływania, które zagrażają ich funkcjonowaniu. Wymusza to więc budowę kolejnych progów korekcyjnych nie tylko w dół rzeki ale czasami również i ich zagęszczenie.
Zbiornik Szałe
Zbiornik retencyjny Szałe znajduje się na Pokrzywnicy niedaleko Kalisza. Ma pojemności 4,35 mln m3 i 154 ha przy maksymalnym poziomie piętrzenia, a średnia głębokość wynosi 2,3 m. Zbiornik oddano do eksploatacji w 1978 r., a jego cele to: magazynowania wody dla rolnictwa, łagodzenia fali powodziowej, wyrównanie największych przepływów, rekreacja. Niestety okazało się, że zbiornik jest tak bardzo zanieczyszczony, że praktycznie uniemożliwia to lub znacząco ogranicza korzystanie w pełni z jego funkcji. Badania z lat 2004 – 2006 wskazały kilkunastokrotne przekroczenia dopuszczalnych stężeń dla fosforu i kilkudziesięciokrotne przekroczenia dopuszczalnych stężeń dla azotu. Dochodzi zatem do procesów eutrofizacji zbiornika. Z kolei liczebność bakterii fekalnych w zbiorniku świadczy o zanieczyszczeniu wody przez kał lub ścieki bytowe. Wynika to m.in. z zagospodarowania zlewni (duży dopływ biogenów ze źródeł rolniczych i ścieków bytowych), ale jak wykazano w poprzednich akapitach, takie procesy dotyczą wszystkich zbiorników zaporowych ze na sposób ich powstania i funkcjonowania. W zbiorniku rozwinęły się też sinice (Cyahobacteria) tworząc w powierzchniowej warstwie wody masowe zakwity (niektóre szczepy są toksyczne, inne powodujące uczulenia). Na skutek procesu gnilnego (duża trofia zbiornika) istnieje również duże prawdopodobieństwo wydzielania się siarkowodoru. Dochodzi tu też do wtórego zanieczyszczenia wód z osadów dennych, w których nastąpiła wcześniej kumulacja biogenów.
Niektórzy autorzy opracowań zalecają w ramach poprawy warunków zbiornika sugerują regulację, konserwację i wzmocnienie brzegów rzek i rowów odwadniających (ograniczenie nanoszenia rumowiska dennego do zbiornika, szczególnie przy pojawianiu się fali powodziowej). Warto zwrócić uwagę, że jest to błędny tok myślenia, ponieważ nie rozwiązuje to problemu, a przenosi go w inny obszar zlewni i generuje inne, dodatkowe problemy. Jak wspomniano wcześniej, w rzece pozbawionej rumowiska, nastąpi tylko wzmożenie procesów erozyjnych. Z dostępnych informacji wynika też, że problemem jest wykorzystanie rekreacyjne zbiornika, które również generuje zanieczyszczenia. Jako działania proponowane w celu rekultywacji zbiornika wskazuje się m.in. regularne całkowite odwadnianie zbiornika i stosowanie odpowiednich zabiegów w celu usunięcia biogenów z dna. Jednak w takich warunkach niemożliwe jest wykształcenie się stabilnego ekosystemu i obieg materii będzie tu stale podlegał silnym zaburzeniom i generował wciąż te same problemy. Warto tu zwrócić uwagę na potrzebę wykonania analizy kosztów ekonomicznych wszystkich działań koniecznych do jako takiego funkcjonowania zbiornika w stosunku do zastosowania innych rozwiązań służących celom stawianym wcześniej przez zbiornik zaporowy.
Stopień Brzeg Dolny
Stopień Brzeg Dolny powstał na środkowej Odrze w 1958 r. (jako podparcie poprzedniego stopnia wodnego). Zbiornik wodny powstały na górnym stanowisku stopnia w Brzegu Dolnym ma powierzchnię około 5 km2 (szerokość od około 400 do 750 m, długość około 8 km), a średnie głębokości kształtują się od około 0,85 m do 2,5 m. Od czasu powstania poniżej stopnia rozwijał się intensywnie proces erozji liniowej. Zasięg erozji wyniósł 50 km w 1993 r. i 65 km w 2007 r., natomiast objętość wyerodowanego rumowiska dennego wyniosła w latach 1958–1993 ok. 3,5 mln m3 (100 tys. m3/rok). Rumowisko to odkładało się na dalszym odcinku rzeki (w rejonie Chobieni), co powodowało konieczność pogłębiania rzeki na tym odcinku. Wraz ze spadkiem rzędnej dna obniżał się też poziom zwierciadła wody w korycie Odry i przyległej dolinie. Badania wskazały, że dno rzeki między Malczycami a Ścinawą obniżyło się od ok. 2 m do 0,8 m idąc w dół rzeki (ryc.1).
Ryc.1 Zmiany dna koryta i zwierciadła wody na odcinku Brzeg Dolny – Malczyce w kolejnych latach (źródło: Głuchowska, Pływaczyk, 2008)
Jeśli chodzi o sam zbiornik to początkowo miał pojemność ok. 7 mln m3, a w roku 1994 ok. 6 mln m3, ponieważ nastąpiło znaczne zamulenie czaszy zbiornika. Badania wskazały, że osady zbiornika podlegały szybkiej konsolidacji i zyskały dużą odporność na proces erozji – w warunkach normalnej eksploatacji jazu głębokości wody i prędkości przepływu nie były wystarczające do wywołania hydraulicznej erozji tych osadów i dopiero powódź z 1997 r. zmieniła tę sytuację. Widać zatem, że warunkach normalnej eksploatacji zbiornika może być bardzo trudno zachować pierwotną pojemność, a problem z akumulacją osadów nie jest możliwy do rozwiązania w prosty sposób. Warto dodać, że uruchomienie na większą skalę zdeponowanych osadów dodatkowo przyczyniło się do pogarszania jakości wody zarówno w zbiorniku jak i poniżej zbiornika (uruchomienie biogenów i metali ciężkich).
Z kolei na odcinku powyżej zbiornika Odra zmieniła charakter z rzeki drenującej na infiltrującą. Poziom zwierciadła wody w rzece podniósł się maksymalnie o 5 m, co spowodowało podniesienie poziomu wód gruntowych na okolicznych terenach, w tym terenach zawala oraz zwiększyło przepływy w pobliskiej rzece Jeziorce. Natomiast poniżej zbiornika, na skutek erozji koryta poziom zwierciadła wód gruntowych w dolinie ulegał obniżeniu od kilkudziesięciu centymetrów do około dwóch metrów. Obniżenie poziomu wody w Odrze wyniosło ok. 2,5 m przy stopniu wodnym i malejąc stopniowo w dół rzeki sięgnęło Ścinawy. Oszacowano, że szerokość pasa oddziaływania stanów wody w rzece na wody gruntowe w dolinie wyniosła ok. 1 km.
Zbiornik Włocławek
Sprawa Zbiornika Włocławek na środkowej Wiśle jest dość dobrze znana. Warto tu jednak przytoczyć kilka danych. Po 30 latach funkcjonowania dno koryta poniżej zapory obniżyło się maksymalnie prawie o 4,0 m, a zasięg oddziaływania wyniósł 33 kilometry, przy czym skala erozji zmniejszała się w dół rzeki (podobnie jak w każdym takim przypadku). Z odcinka o długości 10 kilometrów poniżej zapory osady zostały całkowicie usunięte, a rzeka zaczęła się wcinać w skałę macierzystą. Te oddziaływania powodują również opisywane wcześniej zmiany w obrębie doliny rzecznej, a utrzymanie stopnia wodnego wymaga ciągłego prowadzenia prac remontowych i zabezpieczających, a docelowo budowy kolejnego stopnia, który jest obecnie jest obecnie jedną z najbardziej kontrowersyjnych inwestycji hydrotechnicznych w Polsce. Analizie na płaszczyźnie strategicznej musi tu bowiem podlegać ekonomiczna, społeczna i środowiskowa zasadność dalszego funkcjonowania stopnia Włocławek, a nie analiza kolejnych wariantów lokalizacji następnych stopni wodnych, które będą generować takie same oddziaływania i przenosić zagrożenia w dół rzeki.
Zbiornik Siemianówka
Zbiornik Siemianówka powstał w 1989 r. na górnej Narwi. Przy maksymalnym poziomie piętrzenia ma pojemność 79,5 mln m3 i powierzchnię 32, 5 km2, a średnia głębokość wynosi 2,5 m (przy napełnieniu minimalnym jest to 1,5 m. W zlewni zbiornika występują głównie grunty orne i użytki zielone oraz lasy i torfowiska. Zbiornik klasycznie miał spełniać znaczące role w gospodarce regionu: zasilanie wodą w okresach niżówek Narwiańskiego Parku Narodowego, nawadnianie użytków rolnych w dolinie Narwi, wykorzystanie spiętrzenia dla celów energetycznych oraz w rozwoju turystyki i rekreacji.
Na zbiorniku występują regularne zakwity sinic i w tym przypadku przyczyna nie leży w zwiększonym dopływie biogenów ze źródeł antropogenicznych (zlewnia jest w dużej mierze zagospodarowana naturalnie), ale sama budowa zbiornika i skład podłoża zlewni, w którym występuje duża zawartość rud darniowych zawierających związki biogenne.
W 2011 roku zbiornik wodny Siemianówka (jcwp Narew – zb. Siemianówka, PLRW200002611399) uzyskał IV klasę w ocenie potencjału ekologicznego (potencjał słaby). Badanymi wskaźnikami w zakresie biologicznych elementów jakości wód były fitobentos i fitoplankton. Również wskaźniki fizykochemiczne nie osiągnęły dobrego potencjału. Szczegółowe badania warunków tlenowych wskazywały przeważnie na potencjał poniżej dobrego. Zły był również stan chemiczny wód zbiornika, a zatem stan wód uznano za zły. Wskazano, że wody zbiornika są wrażliwe na eutrofizację. Ciekawe jest to, że w ocenie elementów biologicznych dla 4 dopływów zbiornika, tylko jedna ocena to był stan umiarkowany, pozostałe dopływy miały stan/potencjał dobry lub bardzo dobry w zakresie elementów biologicznych. To również potwierdza kolejny raz, że samo funkcjonowanie płytkich, rozległych zbiorników zaporowych powstałych w gruncie rzeczy przez zalanie przypadkowej części doliny (bez głębszych analiz składu podłoża) generuje wiele problemów z jakością wody.
Warto przytoczyć tu fragment interpelacji poselskiej z 2006 r. w sprawie zbiornika Siemianówka:
„Powstały w wyniku spiętrzenia wody zaporą ziemną zbiornik po kilku latach funkcjonowania okazał się bombą ekologiczną. Po jego wybudowaniu znacznie obniżył się poziom wody w Narwi. Wartka niegdyś rzeka, w niektórych miejscach mająca nawet kilka metrów głębokości, dziś jest płytką rzeczką, z braku wartkiego nurtu zarastającą w szybkim tempie sitowiem. Płytki poziom wód powoduje, że osusza się bagienny teren Narwiańskiego Parku Narodowego. Następuje turzycowienie, zaczcinowienie i zakrzaczenie znacznych obszarów. Wiele gatunków ptaków przestaje z tego powodu gniazdować na terenie parku. Park Narodowy powoli traci swój dawny charakter. Obszary płycizn w zbiorniku powodowały większe, niż się spodziewano parowanie wody i wydłużało okres napełniania zbiornika. Pojawił się również problem sinic wydzielających substancje toksyczne, powodujących zarazem zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt oraz ograniczających funkcje turystyczne i rekreacyjne. Nierozwiązaną kwestią pozostaje również transport substancji niebezpiecznych zza wschodniej granicy. Trasę przewozu niebezpiecznych ładunków przesunięto na południe i w tej chwili przecina ona zbiornik retencyjny Siemianówka położony w bezpośrednim sąsiedztwie Puszczy Białowieskiej.Powtarzające się co roku zakwity sinic, deficyt tlenu oraz śnięte ryby zagrażają już nie tylko spiętrzonej na zbiorniku rzece Narew i oddalonemu o kilkadziesiąt kilometrów Narwiańskiemu Parkowi Narodowemu, ale również w różnych okresach zatrucie Narwi zagrażało Zalewowi Zegrzyńskiemu – warszawskiemu ujęciu wody pitnej. Próbując ratować sytuację, w połowie 2000 roku obniżono poziom wody w Siemianówce do połowy, lecz problem nadal pozostał.”
W jednym z artykułów przedstawiono ciekawe wyniki badań dotyczące potencjału turystycznego regionu przeprowadzone w latach 2008 – 2009. W badaniach przeanalizowano walory turystyczne województwa podlaskiego. Wzięto pod uwagę zarówno walory przyrodnicze jak i walory antropogeniczne, wśród których wymieniono m.in. istnienie sztucznych zbiorników wodnych (Zalew Siemianówka, Dojlidy, Korycin i inne). Odpowiednio przygotowaną ankietę przedstawiono respondentom pytając w jakim stopniu wybrane walory przyrodnicze i antropogeniczne wpływają lub mogą wpływać na rozwój turystyki w województwie podlaskim. Przy walorach przyrodniczych najważniejsze okazało się po prostu czyste środowisko przyrodnicze, natomiast charakterystyczne przy walorach antropogenicznych było wskazanie na małe i bardzo małe znaczenie sztucznych zbiorników wodnych dla rozwoju turystyki. Autorzy opracowania wyciągnęli wnioski, że wynika to najprawdopodobniej z faktu dużego zanieczyszczenia największego Zalewu Siemianówka (częste występowanie sinic w okresie letnim) oraz jego odległości od Białegostoku. Przy wyborze innych, dowolnych czynników rozwoju turystyki respondenci na pierwszym miejscu wymienili niewielkie przekształcenie środowiska naturalnego – dzikość przyrody. To badanie pokazuje, że jednak nie zawsze obecność zbiorników wodnych równa się rozwojowi turystyki, a wręcz przeciwnie, turyści mogą zdecydowanie bardziej preferować naturalną, „dziką” rzekę wraz z całym otoczeniem i warto rozwijać takie nurty turystyki niż niszczyć lokalne zasoby przyrodnicze.
Zbiornik Krzynia
Zbiornik Krzynia jest ostatnim w kaskadzie 4 elektrowni wodnych na Słupi na odcinku powyżej Słupska. Na skutek erozji wgłębnej na wielokilometrowym odcinku położonym poniżej elektrowni Krzynia została zdrenowana równina zalewowa, co przejawia się całkowitym brakiem wody w starorzeczach i przesuszeniem nawet najniżej położonych części doliny Słupi na tym odcinku. Tempo erozji bocznej poniżej zbiornika Krzynia szacuje się na 0,4–0,8 m/rok. Na przestrzeni lat zbiornik Krzynia i położony wyżej zbiornik Konradowo zmieniły swoją powierzchnię i objętość – w górnych strefach zbiorników postępuje proces zalądowienia na skutek akumulacji osadów, przy czym należy dodać, że zbiorniki te są typowymi zbiornikami przepływowymi – są bardzo wąskie i długie.
Zbiornik Otmuchów
Zbiornik Otmuchów jest pierwszym z kaskady zbiorników na Nysie Kłodzkiej i powstał również jako zbiornik wielofunkcyjny (powierzchnia 2058 ha dla maksymalnej rzędnej piętrzenia 215,0). Na skutek transportu rumowiska jego pojemność w latach 1933 – 1975 zmniejszyła się o 18,4 mln m3 (z początkowych 142, 9 mln m3). W późniejszych latach pojemność zwiększyła się o kilka milionów m3, przy czym badacze nie są zgodni odnośnie przyczyn – w jednej z hipotez zakłada się przejście dużych powodzi, np. tej z 1997 r., które wymyły część osadów. Badacze szacują, że zbiornik zatrzymuje od 75% do 90% rumowiska, które transportuje Nysa Kłodzka.
Dodatkowo proces zamulania górnej części zbiornika oraz zmiany w tej strefie w obrębie rzeki i strefy zalewowej powodują m.in. podpiętrzanie wody w cofkowej części zbiornika (ryc.2)
Zbiornik Otmuchów – widoczna zmiana powierzchni zbiornika w górnej części (źródło: Google Maps).
Projektowany zbiornik Wielowieś Klasztorna
W odniesieniu do poprzednich przykładów warto przeanalizować niektóre aspekty budowy zbiornika.
Zgodnie z decyzją środowiskową pojemność zbiornika będzie wynosiła 67, 5 mln m3 przy maksymalnym poziomie piętrzenia, a jego powierzchnia 20047 ha. Z kolei przy normalnym poziomie piętrzenia będzie to odpowiednio: 48, 8 mln m3 i 1704 ha. Średnia głębokość zbiornika będzie wynosiła 2, 86 m. Zlewnia zbiornika jest głównie wykorzystywana rolniczo. W projektowanej czaszy zbiornika występują również grunty organiczne. Biorąc pod uwagę tylko tych kila danych i wszystkie informacje przedstawione powyżej można łatwo przewidzieć jakie będą skutki budowy zbiornika Wielowieś Klasztorna dla bliższego i dalszego otoczenia i czy zbiornik rzeczywiście będzie spełniał swoje funkcje. Warto też zweryfikować, czy na etapie analiz środowiskowych uwzględniono wszystkie wymienione odziaływania oraz czy decydenci naprawdę uwzględnili wszystkie koszty funkcjonowania zbiornika, zarówno te ekonomiczne jak i społeczne. Oddziaływanie dużych inwestycji hydrotechnicznych nie ogranicza się do ich bezpośredniego sąsiedztwa, ale sięga o wiele dalej w przestrzeni i czasie i o tych skutkach warto mówić już teraz, bo istnieje duże prawdopodobieństwo, że zaproponowane obecnie rozwiązania przyniosą więcej szkody niż pożytku.
Badania z 2017 r. wskazują, że na Prośnie w profilu Bogusław już zaobserwowano wzrost temperatury wody w rzece. Wyższa temperatura wody to m.in. gorsze warunki do rozpuszczania tlenu a w konsekwencji ograniczenie możliwości samooczyszczania wody oraz pogorszenie warunków bytowania ichtiofauny. A już wcześniej stwierdzano w Prośnie zawyżone poziomy azotanów, fosforu ogólnego i złe warunki tlenowe. Malejąca ilość wody w zlewni wraz ze spadkiem jej jakości i wzrostem temperatury będą powodowały pogorszenie stanu wód w rzece. Jak wskazano powyżej, zbiorniki zaporowe nie oczyszczają wody w rzece, wręcz przeciwnie, przyczyniają się do jej znaczącego pogorszenia. Po raz kolejny warto odpowiedzieć na pytanie, czy te wszystkie czynniki zostały uwzględnione w analizach dotyczących budowy przyszłego zbiornika.
Bardzo ciekawe badania w zakresie wpływu regulacji wód na przyspieszenie odpływu wód zostały przeprowadzone już jakiś czas temu dla zlewni górnej Prosny. Doskonale ukazują one mechanizmy, które mogły w znaczącym stopniu przyczynić się do tego, że obecnie w dorzeczu Prosny brakuje wody. Od 1960 roku w ciągu 25 lat zmeliorowano około 9500 ha użytków rolnych położonych w dolinie górnej Prosny i jej dopływów. Aby ówczesne melioracje dobrze funkcjonowały należało uregulować rzekę (co robi się zresztą do dzisiaj). Zaczęto od górnego biegu i okazało się, że ta regulacja znacząco pogorszyła warunki wodne poniżej regulowanego odcinka. Wyprostowane koryto bardzo szybko odprowadzało znaczne ilości wody ze zlewni, a koryto nieuregulowane nie mogło przeprowadzić takiej ilości wody z podobną prędkością, więc rzeka zaczęła zalewać całą dolinę, a woda długo się utrzymywała. Wzrosło zatem zagrożenie powodziowe dla terenów położonych poniżej uregulowane odcinka. Takie oddziaływania wymusiły regulację kolejnych odcinków górnej Prosny. W wyniku tych prac koryto uległo skróceniu o ok. 28%, co spowodowało zwiększenie spadku rzeki, nasilenie procesów erozji i przyspieszenie odpływu wód. Żeby z kolei zapobiec tym negatywnym oddziaływaniom (woda uciekała i zaczęło jej brakować dla rolnictwa), na rzece wybudowano liczne urządzenia hydrotechniczne – jazy i stopnie wodne. Analizy wskazały jednak, że okres po regulacjach Prosny przyniósł zwiększenie odpływu wody ze zlewni, przyspieszenie odpływu (skrócenie czasu trwania wezbrań, przyspieszenie tempa przyboru fali i jej opadania oraz zwiększenie średniego przepływu wezbrania), a także zwiększenie nieregularności przepływów w półroczu letnim.
Znając powyższe mechanizmy zamiast postulować dalsze znaczące antropogeniczne zmiany w dorzeczu Prosny, zdecydowanie lepiej jest rozważyć rzeczywiście skuteczne działania odpowiadające na problemy wodne regionu. Wody wezbraniowe najskuteczniej zatrzyma suchy zbiornik. Przeciwdziałanie skutkom suszy będzie realizowane najskuteczniej poprzez zwiększenie retencji naturalnej –retencji leśnej, glebowej i dolinowej, co podkreślają w swoich artykułach badacze regionu dorzecza Prosny. I choć wcześniej sceptycznie odnosili się oni do wdrożenia tych rozwiązań ze względów ekonomicznych czy prawnych, w dobie obecnych i przyszłych zmian klimatycznych oraz przy aktualnym stanie wiedzy, ten punkt widzenia musi ulec zmianie i to budowę dużych wielofunkcyjnych zbiorników należy uznać za nieuzasadnioną ekonomicznie, hydrologicznie, hydromorfologicznie, przyrodniczo i prawnie ze względu na wymogi Ramowej Dyrektywy Wodnej.
tekst: Dorota Serwecińska, Fundacja WWF Polska