Post on 01-Mar-2019
2/2012melioracyjniimelioracyjn
Informacje naukowo−techniczne
ŚRODOWISKA WIEJSKIEGO
wiadomościmelioracyjne
łąkarskiei
ZAGADNIENIA INŻYNIERII
Informacje naukowo−techniczneISSN 0510-4262
Do Czytelników....................................................................... . 49
Artykuły naukowe i inżynierskie
Poldery.powodziowe.–.zadania.techniczne.–.dr inż. Marek Jaro-sław Łoś................................................................................. . 52
Rola. hydraulicznej. charakterystyki. przewałów. polderowych.w.redukcji.wezbrania.–.prof. dr hab. Waldemar Mioduszewski, prof. dr hab. Janusz Kubrak, dr hab. inż. Zbigniew Kowalew-ski, prof. ITP ......................................................................... . 60
Analiza.uszkodzeń.wałów.przeciwpowodziowych.w.okresie.let-nich.wezbrań.2010.roku.–.prof. dr hab. Zbigniew Kledyński, mgr inż. Wawrzyniec Lejman, prof. dr hab. Waldemar Miodu-szewski .................................................................................. . 64
Potrzeby. intensyfikacji. produkcji. rolnej. poprzez. melioracje.–.dr inż. Józef Lipiński............................................................ . 70
Ocena.przydatności.wybranych.makrofitów.do.nasadzeń.na.zło-żach.stokowych.oczyszczalni.ścieków.–.dr inż. Andrzej Jucherski, inż. Andrzej Walczowski.......................................................... . 75
Informator ITP
Biopaliwa.a.środowisko.–.prof. dr Andrzej Sapek, prof. dr Barbara Sapek .................................................................................... . 81
Treść numeruInformacje Wojewódzkich Zarządów Mielioracji i Urządzeń Wodnych
Konwent.Dyrektorów.Zarządów.Melioracji. i.Urządzeń.Wod-nych...................................................................................... . 84
Udostępnienie. jednostkom. organizacyjnym. Państwowej. Straży.Pożarnej.zasobu.Wojewódzkiego.Magazynu.Przeciwpowodzio-wego.i.Kryzysowego.dla.woj..łódzkiego.–.Jarosław Pawlak....... . 87
Dla praktyki
Przegrody.przeciwfiltracyjne.z.zawiesin.twardniejących.w.kor-pusach. i. podłożu. wałów. przeciwpowodziowych. –. prof. dr hab. inż. Magdalena Borys ..................................................... . 89
Artykuł sponsorowany
Założenia.technologiczne.wielozadaniowej.maszyny.nowej.ge-neracji. do. konserwacji. i. odbudowy. rowów. i. kanałów. me-lioracyjnych..Część.II..Osprzęt.do.robót.ziemnych.–.dr inż. J. Rutkowski, dr hab. inż. J. Bykowski, dr inż. T. Pawłowski, prof. dr hab. inż. Cz. Przybyła, mgr inż. M. Szychta................ . 96
Wspomnienia
Prof..dr.hab..inż..Mikołaj.Nazaruk.(1925-2012)....................... .100
WydaWca
StowarzyszenieInżynierów i Techników
Wodnych i Melioracyjnych
Wersja pierwotnapapierowa
kolegium redakcyjne
redaktor nacz. prof. dr hab. WALDEMAR MIODUSZEWSKI Sekretarz red. GRAŻYNA GUTOWSKA
redaktorzy tematyczni: dr hab. SZCZEPAN L. DĄBKOWSKI, mgr inż. JERZY MAZGAJSKIdr inż. MAREK JAROSŁAW ŁOŚ, prof. dr hab. KAZIMIERZ PIEKUT
redaktor statystyczny: dr inż. TOMASZ SZYMCZAKredaktor językowy: mgr OLGA GÓRCZAK-ŻACZEK
rada ProgramoWaPrzewodniczący: prof. dr hab. Krzysztof WierzbickiZastępca przewodniczącego: prof. dr bab. Czesław Przybyłaczłonkowie: dr inż. Zbigniew Ambrożewski, mgr inż. Kazimierz Choromański, prof. dr hab. Andrzej Drabiński, mgr inż.
Krzysztof Dzik, dr inż. Halina Jankowska-Huflejt, prof. dr hab. inż. Jerzy Jeznach, prof. dr hab. inż. Edmund Kaca, dr inż. Marek Kalenik, prof. dr hab. Ryszard Kostuch, mgr inż. Krzysztof Latoszek, dr inż. Edward Leśniak, mgr inż. Stefan Lorenc, dr inż. Marek Jarosław Łoś, prof. dr hab. inż. Zenon Pijanowski, prof. dr hab. Bogusław Sawicki, mgr inż. Tadeusz Sieradz, mgr inż. Stanisław Staniszewski, dr inż. Leonard Szczygielski
recenzenci artykułów naukowych i inżynierskich: dr Michał Fic, prof. dr Kazimierz Garbulewski, prof. dr Janusz Kindler, prof. dr Stanisław Kostrzewa, prof. dr Leszek Łabędzki, prof. dr Andrzej Łachacz, mgr inż. Piotr Michaluk, prof. dr Waldemar Michna, prof. dr Rafał Miłaszewski, prof. dr Edward Pierzgalski, prof. dr Piotr Stypiński, mgr inż. Stanisław Wiśniewski
redakcja: ul. czackiego 3/5, 00-043 Warszawa, tel. (22) 8273850, http://www.sitwm.pl e-mail: redakcja@sitwm.pladres do korespondencji: 00-950 Warszawa 1, skr. pocztowa 15
Warunki PrenumeraTy
Wpłaty na prenumeratę „Wiadomości Melioracyjnych i Łąkarskich” przyjmuje:Stowarzyszenie inżynierów i Techników Wodnych i melioracyjnych, 00-043 Warszawa, ul. czackiego 3/5
nr konta 96 1160 2202 0000 0000 2921 0044
Prenumerata czasopisma na 2012 rok wynosi: 42 zł (w tym 5% VaT) za kwartał, 84 zł (w tym 5% VaT)za półrocze, 168 zł (w tym 5% VaT) za cały rok. członkowie Stowarzyszenia i iiB otrzymują 50% zniżki.
iSSn 0510-4262; indekS 38213/38122 cena 1 egz. wynosi 42 zł (w tym 5% VaT)i okładka: fot. W. Mioduszewski Nakład 550 egz.
49
Szanowni CzytelnicyW 1992 roku ONZ ustanowiło Światowy Dzień Wody. Założeniem obchodzo-
nego w dniu 22 marca święta jest propagowanie racjonalnego użytkowania zasobów wodnych. W wielu krajach wykorzystuje się ten dzień do organizowania różnego typu spotkań, uroczystości itp., aby dotrzeć do świadomości ludzi, że woda jest cen-nym zasobem przyrody, a jej ilość jest ograniczona i powinniśmy bardzo oszczędnie gospodarować tymi zasobami. Dzień 22 marca w każdym roku obchodzony jest pod innym hasłem. W roku 2011 było to „Woda Dla Miast” W roku 2012 przewodnim mottem było hasło „WODA A BEZPIECZEŃSTWO ŻYWNOŚCIOWE – Świat jest spragniony ponieważ jesteśmy głodni” (Water and Food Security – The World is Thirsty Because we are Hungry). Uznano więc, że jednym z najważniejszych aktualnych problemów w światowej gospodarce wodnej jest zaspokojenie potrzeb rolnictwa. W światowej polityce wodnej podkreśla się, że jeśli występują obawy, że zabraknie wody na kuli ziemskiej to dotyczy to głównie możliwości produkcji żywności.(na IV stronie okładki pokazujemy potrzeby wodne różnych użytkowni-ków). Dlatego też rozwinięciem tegorocznego hasła jest zawołanie: „zwiększenie produkcji rolnictwa powinno odbywać się bez wzrostu poboru wody”.
W Polsce od paru lat niektóre instytucje związane z wodą obchodzą to święto i próbują dotrzeć z informacjami o wodzie do możliwie szerokiego grona ludzi. Bardzo ciekawą inicjatywę podjęło Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Ka-nalizacji w Warszawie, organizując „piknik rodzinny” nad brzegiem Wisły, obejmujący zabawy dla dzieci ale również zwiedzanie niektórych obiektów. Natomiast Polska Akcja Humanitarna (PAH), znana między innymi z budowy studni w Etiopii, zorganizowała koncert w jednym z warszawskich teatrów. Dochód ze sprzedaży biletów zostanie przeznaczony na Kampanię Wodną PAH. Warto wspomnieć, że Arcybiskup Metropolita Katowicki wystosował list do wiernych, w którym zwraca uwagę, że Światowy Dzień Wody to „okazja do poważnej refleksji nad naszym sposobem korzystania z tego bezcennego dobra naturalnego”.
Natomiast media były bardzo skromne, jeśli chodzi o informacje dotyczące wody w dniu 22 marca. Z codziennej prasy jedynie Rzeczpospolita poświęciła nieco miejsca tej problematyce. Ukazał się tam wywiad z Sekretarzem Stanu w Ministerstwie Środowiska, oraz kilka innych wywiadów poświęconych głównie problemom gospodarki komunalnej, Ciekawe, że nawet pierwsze pytanie skiero-wane do Pana Ministra brzmiało: „22 marca obchodzimy Światowy Dzień Wody, w tym roku pod hasłem bezpieczeństwa wody. Co to oznacza”. Ciekawe, czy to pomyłka w tłumaczeniu? Hasło „woda a bezpieczeństwo żywnościowe” ma przecież zupełnie inny sens niż „bezpieczeństwo wody”.
Był w Polsce obchodzony Światowy Dzień Wody, ale nie pod hasłem „woda a bezpieczeństwo żywnościowe”. Żadna z instytucji zajmujących się gospodarką wodną na terenach rolniczych nawet nie próbowała wykorzystać tego dnia i tego aktualnego hasła do propagowania swoich działań, a szkoda bo społeczeństwo nie ma wiedzy o dużej roli wody w produkcji żywności (rolnictwie). Bar-
dzo często melioracje utożsamiane są z błędnymi, niepotrzebnymi regulacjami rzek i odwodnieniami terenów mokradłowych. Przegapiliśmy więc okazję wytłumacze-nia ludziom znaczenia wody w produkcji żywności. Redakcja Wiadomości Melio-racyjnych i Łąkarskich z przykrością stwierdza, że też przegapiła Światowy Dzień Wody i nie ma nic na swoje usprawiedliwienie. W poprzednim numerze Wiado-mości (1/2012) nawet nie wspomnieliśmy, że istnieje taki dzień poświęcony wodzie. A w tym roku szczególnie dzień ważny dla nas bo poświęcony wodzie i rolnictwu.
Komitet Melioracji i Inżynierii Środowiska Rolniczego razem z Komitetem Go-spodarki Wodnej i Komitetem Inżynierii Lądowej i Wodnej zorganizowali wspólne posiedzenia z okazji dnia wody. Wygłoszono kilka ciekawych referatów. Jest to jed-nak wymiana poglądów we własnym gronie, spotkanie specjalistów zajmujących się problematyką wodną. Natomiast ideą Światowego Dnia Wody jest dotarcie z in-formacjami do społeczeństwa. Uczulenie ludzi, że wody mamy mało i trzeba nią gospodarować oszczędnie i to dotyczy głównie rolnictwa jako największego użyt-kownika wody.
Może z okazji Światowego Dnia Wody lub skromniejszych Dni Hydrotechnika, Melioranta i Łąkarza udałoby się zorganizować piknik na łąkach z działającym systemem melioracyjnym?? Ale nie dla własnego środowiska jak to robione jest do-tychczas, ale dla ludzi spoza branży (dla społeczeństwa).
Redakcja
50
czasopismo poświęconebudownictwu wodno-
melioracyjnemu, łąkarstwu, inżynierii wiejskiej,
z uwzględnieniem zagadnień ekologicznych
nr 2 (433)kwiecień-czerwiec
rok LV2012
wiadomościmelioracyjnei łąkarskieZłota
OdznakaHonorowa
SITWM
ŁOŚ M.J. Poldery powodziowe – zadania techniczne..Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..52
Wykorzystanie.istniejących.obszarów.chronionych.wałami.prze-ciwpowodziowymi. jako. zbiorników. wykorzystywanych. do. ochro-ny.przed.powodzią.jest.bardzo.złożonym.zagadnieniem..Tworzenie.polderów. uwarunkowane. jest. charakterystyką. hydrologiczną. rzeki.(wielkością.i.czasem.trwania.przepływów.powodziowych),.warunka-mi.hydraulicznymi.budowli,.stanem.technicznym.wałów.przeciwpo-wodziowych.oraz. stanem.zagospodarowania. i.użytkowania. zawala..Generalną.analizę.tej.problematyki.przedstawiono.w.artykule.
Słowa kluczowe: powodzie, poldery, wały przeciwpowodziowe, go-spodarka wodna
MIODUSZEWSKI W., KUBRAK J., KOWALEWSKI Z. Rola hy-draulicznej charakterystyki przewałów polderowych w redukcji wezbra-nia. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..60
Warunki.hydrauliczne.koryta.budowli.wpustowych.stosowanych.przy.polderach.przeciwpowodziowych.są.bardzo.złożone.i.muszą.być.rozpatrywane.w.nawiązaniu.do.zmiennego.poziomu.wody.w.rzece.i.na.polderze..W.pracy.dokonana.została.analiza.wpływu.hydraulicz-nej.przepustowości.na.efektywność.działania.polderu.w.ogranicza-niu.wysokości.natężenia.przepływu..Wykazano,.że.przewały.o.stałej.koronie.są.mało.efektywne.i.mogą.być.stosowane.jedynie.dla.cieków.o.dużym.natężeniu.przepływu,.ale.krótko.trwającym..W.przypadku.tak.dużych.rzek.jak.Wisła.dobranie.przelewu.o.odpowiednio.dużej.przepustowości.jest.praktycznie.niemożliwe..Stąd.też.rola.polderów.w.ograniczaniu.powodzi.jest.niewielka.
Słowa kluczowe: gospodarka wodna, ochrona przed powodzią, pol-dery, hydraulika budowli
KLEDYŃSKI Z., LEJMAN W., MIODUSZEWSKI W. Analiza uszkodzeń wałów przeciwpowodziowych w okresie letnich wezbrań 2010 roku. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..64
Podstawową. techniczną. metodą. ochrony. przed. powodzią. są.wały.przeciwpowodziowe..Podczas.powodzi.w.2010.roku,.charakte-ryzującej.się.występowaniem.długotrwałych.wysokich.stanów.wody.na. wielu. odcinkach. wałów. wystąpiły. uszkodzenia. lub. awarie. po-wodujące. zatopienie. wielu. chronionych. obszarów.. Przeprowadzo-no. ankietyzacje. w. wojewódzkich. zarządach. melioracji. i. urządzeń.wodnych,.która.pozwoliła.na.zgromadzenie.cennego.materiału.po-zwalającego.na.analizę.przyczyn.awarii. lub.uszkodzeń..Dokonano.również.próby.oszacowania.kosztów.bieżących.i.docelowych.napraw.wałów.przeciwpowodziowych.
Słowa kluczowe: ochrona przed powodzią, stan techniczny budowli piętrzących, awarie wałów przeciwpowodziowych, zagrożenia powo-dziowe
LIPIŃSKI J. Potrzeby intensyfikacji produkcji rolnej poprzez me-lioracje. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..70
Zrównoważony.bilans.produkcji.i.spożycia.w.sektorze.produkcji.rolnej.oraz.dodatnie.saldo.obrotów.w.handlu.zagranicznym.towarami.rolno-spożywczymi,.przy.jednoczesnym.ugorowaniu.pól,.nie.wskazu-je.na.potrzebę.realizowania.krajowych.programów.melioracji.
Jednak. melioracje. są. podstawą. zwyżki. plonowania. roślin.i.efektywności.gospodarowania,.a.także.podstawą.uzyskania.wy-sokiej. jakości. produktów,. która. jest. warunkiem. ich. eksportu..Eksport. ten. jest. szczególnie. potrzebny. w. sytuacji,. gdy. ogólne.saldo.obrotów.handlowych.Polski.z.innymi.krajami.jest.ujemne.–.w.latach.2007-2010.wynosiło.ono.kolejno.-70,3;.-91,6,.-40,1.
ŁOŚ M.J. Flood polders – technical tasks. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..52
Use.of.existing.protected.areas.by.flood.control.banks.as.reser-voirs.used.for.protection.against.flood.is.a.very.complex.question..Creation.of.polders. is.conditioned.by.river.hydrological.characte-ristic.(magnitude.and.time.of.flood.flow),.hydraulic.conditions.of.construction,. technical. status. of. flood. control. embankment. and.state.of.management.and.use.land.behind.bank..General.analyse.of.these.problems.was.presented.in.the.paper.
Key words: floods, polders, flood control banks, water management
MIODUSZEWSKI W., KUBRAK J., KOWALEWSKI Z. Role of hydraulic characteristic of polder inlet structures on flood flow re-duction. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..60
Hydraulic. conditions. of. trough. inlet. construction. applied. at.flood. control. polders. are. very. complex. and. must. be. consider. in.connection.to.changeable.level.of.water.in.river.and.on.polder..Ana-lyze. of. hydraulic. capacity. on. effectiveness. of. polder. operation. in.reduction.of.flow.intensity.rate.was.done.in.the.work..It.was.proved.that.throat.with.stable.crown.are.ineffective.and.can.be.applied.only.for.courses.with.big.flow.capacity.but.lasting.shortly..In.the.case.of.such.big.river. like.Vistula.overflow.selection.with.appropriate.big.flow.capacity.is.practicaly.impossible...Therefore.role.of.polders.in.flood.control.is.slight.
Key words:.water management, flood control, polders, hydraulic of structures
KLEDYŃSKI Z., LEJMAN W., MIODUSZEWSKI W. Analyze of flood control embankment damages in the period of 2010 summer bankful flow. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..64
Flood.control.embankments.are.the.basic.technical.method.of.protection. against.flood..During.2010.flood. characterised.by.oc-currence.long.lasting.high.water.states.on.many.on.many.cross-sec-tion.of.banks.occurred.damages.or.breakdowns.causing.inundation.many.protected.areas..Polling.of.voivodship.management.of.ame-lioration.and.water.facilities.allowed.gathering.of.valuable.material.allowing.on.analyse.of.damages.or.breakdowns.causes..An.attempt.of.current.cost.assessment.and.repairs.of.flood.control.banks.was.also.done.
Key words:.flood control, technical status of damming construction, flood control embankments breakdown, flood threat
LIPIŃSKI J. Needs of agricultural production intensification through amelioration. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..70
Sustainable. balance. sheet. of. production. and. consumption. in.agricultural.production.sector.and.positive.balance.of. turnover. in.foreign.trade.of.agrifood.goods.at.the.same.time.field.set-aside.do.not.point.on.country.amelioration.programs.realisation.need..Ho-wever.ameliorations.are.the.base.of.crops.yielding.increase.and.far-ming.affectivity,.and.also.base.of.high.quality.products.obtaining,.which.is.condition.for.their.export..Export.is.especially.needed.in.situation.when.general.balance.of.Poland’s.trade.turnover.balance.with. other. countries. is. negative. –. in. years. 2007-2010. amounted.successively.-70,3;.-91,6,.-40,1.and.-55,1.billions.of.zł,.that’s.why.
51
i.-55,1.mld.zł,.dlatego.melioracje.powinny.być.wspierane.z.fun-duszy.UE.i.Budżetu.Państwa.wszędzie.tam,.gdzie.rolnicy.zgłaszają.zainteresowanie.
Słowa kluczowe: melioracje, produkcja rolna, bilanse handlowe
JUCHERSKI A., WALCZOWSKI A. Ocena przydatności wybra-nych makrofitów do nasadzeń na złożach stokowych oczyszczalni ście-ków. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..75
Specyficznym. rozwiązaniem. w. technologii. oczyszczania. ścieków.bytowych. autorstwa. ITP. –. Górskiego. Centrum. Badań. i. Wdrożeń.w.Tyliczu,.przeznaczonym.do.stosowania.na.terenach.górzystych.o.za-budowie.rozproszonej,.są.specjalne.stokowe.złoża.gruntowo-roślinne.
Wykorzystując. ideę. naturalnych. młak. górskich. oraz. filtracyj-ne. właściwości. odpowiednio. dobranego. wypełnienia. gruntowego.i.roślinno-korzeniowego,.są.one.bardzo.skutecznym.narzędziem.do.mineralizacji.substancji.organicznej.oraz.usuwania.ze.ścieków.azo-tu.i.fosforu..W.artykule.omówiono.rolę.nasadzeń.roślinnych,.jaką.pełnią.w.tych.złożach.oraz.poddano.ocenie.stosowane.tu.wybrane.rośliny.wodolubne.(mannę.wodną,.mozgę.trzcinowatą.i.trzcinę).
Słowa kluczowe: oczyszczalnie zagrodowe, złoża gruntowo-roślinne, makrofity na złożach stokowych, rośliny wodno-błotne
SAPEK A., SAPEK B. Biopaliwa a środowisko. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..81
Omówiono. zastrzeżenia. do. propagowanej. uprawy. roślin. ener-getycznych,.przeznaczanych.do.produkcji.biopaliw..Ważne.pytanie.dotyczy.konkurencyjności.wobec.produkcji. żywności..Przeznacze-nie. w. tym. celu. gruntów. rolnych. może. ograniczyć. podaż. żywno-ści. i.w.konsekwencji.wzrost. jej. ceny..Drugie.pytanie.wiąże. się. ze.skutkami. w. środowisku.. Może. nim. być. pogarszanie. się. żyzności.gleby. w. wyniku. zwiększenia. areału. uprawy. jednorocznych. roślin.energetycznych,. co. może. powodować. zanikanie. glebowej. materii.organicznej..Rośliny.przeznaczane.na.biopaliwo.wymagają.stosowa-nia.nawożenia.mineralnego,.często.w.dawkach.większych.niż.pod.uprawy.tradycyjne..Ocena.skutków.w.środowisku.jest.utrudniona,.gdyż.wszelkie.programy.związane.z.rozwojem.stosowania.biopaliwa.ograniczają.się.do.podawania.wskaźników.procentowej,.a.nie.prze-widywanej.masy.paliwa.
Słowa kluczowe: rolnictwo, ochrona jakości wody, polityka wodna, agrotechnika
BORYS M. Przegrody przeciwfiltracyjne z zawiesin twardnieją-cych w korpusach i podłożu wałów przeciwpowodziowych. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..89
Obserwacje. prowadzone. w. czasie. powodzi. oraz. oceny. stanu.technicznego.wykazują,.że.jednym.z.zasadniczych.zagrożeń.dla.sta-teczności.obwałowań.jest.nadmierna.filtracja.przez.korpus.nasypu.lub. jego. podłożu.. Stąd. też. istnieje. konieczność. modernizacji. wa-łów.a.szczególnie.wykonanie.przesłon.przeciwfiltracyjnych..W.pra-cy.przedstawiono.podstawowe.zasady.i.uwarunkowania.stosowania.przesłon.z.materiałów.twardniejących,.które.mogą.stanowić.pomoc.przy.projektowaniu.i.wykonawstwie.tego.typu.przesłon.
Słowa kluczowe:.wały przeciwpowodziowe, rekonstrukcja budowli ziemnych, uszczelnienia pionowe, zawiesiny twardniejące
RutkowSki J., BykowSki J., PawłowSki t., PRzyByła Cz., SzyChta M. Założenia technologiczne wielozadaniowej maszyny nowej ge-neracji do konserwacji i odbudowy rowów i kanałów melioracyjnych. Część II. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.1,.s..96
W.pracy.przedstawiono.założenia. technologiczne.konstrukcji.nowej.ge-neracji. wielozadaniowej. maszyny. do. utrzymania. i. odbudowy. cieków. i. ka-nałów.melioracyjnych.wraz.z.możliwościami.i.zakresem.jej.funkcjonowania..W.pierwszej.części.artykułu.omówiono.osprzęt.do.usuwania.i.zagospodarowa-nia.roślinności.porastającej.skarpy.i.dno,.w.części.drugiej.–.osprzęt.do.robót.ziemnych,.przy.odbudowie.koryt.rowów.i.kanałów..Projekt.maszyny.powstaje.w.Przemysłowym.Instytucie.Maszyn.Rolniczych.w.Poznaniu,.w.ramach.pro-jektu.Programu.Operacyjnego.Innowacyjna.Gospodarka.na.lata.2007-2013,.pt.:. „Technologia. i. nowej. generacji. urządzenie. wielozadaniowe. do. regene-racyjnego. kształtowania. otwartych. cieków. wodnych”. (nr. projektu:. WND-POIG.01.03.01-00-165/09,.okres.realizacji.01.10.2009-31.12.2012.rok)
Słowa kluczowe: roboty konserwacyjne, rowy i kanały melioracyjne, me-chanizacja
amelioration.should.be.supported.with.UE.funds.and.State.Budget.everywhere,.where.farmers.present.interest.
Key words: amelioration, agricultural production, trade balances
JUCHERSKI A., WALCZOWSKI A. Assessment of selected mac-rophytes suitability for planting on slope sewage treatment plant beds. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..75
Specific.solution.in.household.sewage.treatment.technology.by.ITP.–.Mountain.Centre.of.Research.and.Dissemination.in.Tylicz,.intended.for.application.on.mountain’s.terrains.with.scattered.ho-using.are.special.slope.soil-plant.beds.
Useing.idea.natural.mountain.bog-spring.and.filtration.proper-ties.of.properly.matched.of.soil.and.plant-root.fulfilment,.there.are.very.efficient.tool.for.organic.matter.mineralisation.and.removing.of.nitrogen.and.phosphorus.from.sewage..Role.of.plant’s.plantings.which.they.play.in.these.beds.was.discussed.in.the.article,.and.as-sessment.of. applied.here. some.water.plants. (mannagrass,. ribbon-gras,.reedgrass).was.given.
Key words: household purification plants, soil-plant beds, macrophy-tes on slope beds, water-muddy plants
SAPEK A., SAPEK B. Biofuels and environment. Wiad.. Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2,.s..81
Reservations. to. propagated. cultivation. of. energy. plants. desig-nated. for. biofuel. production. were. discussed.. Important. question.regards. competiveness. towards. food. production.. Destination. for.this.purpose.of.agricultural.lands.can.limit.food.supply.and.in.con-sequence.price. increase.. Second.question. is. bound.with. environ-mental.effects..It.can.be.soil.fertility.deteriorations.results.of.incre-asing.of.area.of.cultivation.of.annual.energy.crops.which.can.cause.decline.of.soil.organic.matter..Plants.for.biofuel.require.application.of.mineral.fertilization,.frequently.in.higher.doses.than.traditional.crops..Impact.assessment.in.environment.is.difficult.since.all.pro-grams.connected.with.development.of.biofuel.are.limiting.to.giving.percentage.indicators.not.predicted.fuel.mass.
Key words:.agriculture, water quality protection, water policy, agro-technics
BORYS M. Antifiltration barriers from hardening suspensions in corps and substratum of flood control banks. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.2.,.s..89
Observations.carried.out.during.flood.and. technical. status.as-sessment.shows.that.one.of.basic.threat.for.embankment.stability.is.excessive.filtration.through.embankment.body.or.its.substratum..There.is.necessity.banks.modernization,.especially.making.of.anti-filtration.diaphragm..Basic.principles.and.conditions.of.application.of. diaphragm. with. hardening. materials,. which. can. make. help. at.designing.and.working.of.such.type.of.diaphragms,.were.presented.in.the.paper.
Key words: flood control banks, earth structure reconstruction, verti-cal sealing, and hardening suspensions
RUTKOWSKI J., BYKOWSKI J., PAWŁOWSKI T., PRZYBYŁA CZ., SZYCHTA M. Technological foundations of multitasks machinery new gen-eration for conservation and restoration of amelioration ditches and canals. Part II. Wiad..Mel..i.Łąk..2012,.t..LV;.nr.1,.s..96
Technological.foundations.of.the.new.generation.of.multitasks.ma-chinery.construction. for. conservation.and. restoration.of.watercourses.and. amelioration. canals. with. possibilities. and. range. of. its. work. have.been. presented. in. the. paper.. In. the. first. part. of. the. paper. removing.gear. of. vegetation. overgrowing. banks. and. bottom. were. discussed,. in.part. second. excavation. works. gear. through. reconstruction. ditch. and.canals. trough..Machine. scheme. is.working.out. in. Industrial. Institute.of.Agricultural.Machinery.in.Poznan.in.the.framework.of.Operational.Program.Innovative.Economy.2007-2013,.task:.„Technology.and.new.generation.multitask.device.for.regeneration.shaping.of.open.waterco-urses”. (Project. No:.WNDPOIG.. 01.03.01-00-165/09,. realisation. pe-riod.01.10.2009.–.31.12.2012)
Key words: conservation works, drainage, ditches and canals, mechanisation
52
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Dr.inż..MAREK.JAROSŁAW.ŁOśOśrodek.Dokumentacji.i.Studiów.w.Lublinie
Poldery powodziowe – zadania techniczne
Wprowadzenie
Ostatnie,. wielkie. powodzie. w. dolinach. głównych. rzek.Polski. (1997,. 2001,. a. zwłaszcza. 2010). wykazały. poważne.niedomagania. naszej. gospodarki. wodnej. oraz. raz. jeszcze.potwierdziły. konieczność. wprowadzenia. istotnych. zmian.w. istniejącym. systemie. ochrony. przed. powodzią.. Za. nie-zbędne.do.tego.celu.uznaje.się,.między.innymi,.utworzenie.względnie.rozbudowę.retencji,.dysponowanie.którą.pozwo-liłoby.na. istotne. zmniejszenie.przepływów.maksymalnych..Powszechnie. są. znane. trudności. związane.z. lokalizacją.du-żych. zbiorników. retencyjnych. oraz. nieuchronne. konflikty.społeczne. jakie.wywołują.zmiany.własności. i. zmiany.użyt-kowania. terenu. nieodzowne. dla. realizacji. takich. zbiorni-ków.. Dotychczas. przyjmuje. się,. że. użytkowanie. retencyj-ne. terenu. w. zasadzie. wyklucza. jego. użytkowanie. rolnicze..W. ostatnich. latach. lansowana. jest. koncepcja. pogodzenia.obu.sposobów.użytkowania..Koncepcja.ta.dotyczy.polderów.powodziowych,. czyli. określonych. terenów,. dostosowanych.do.sterowanych.zalewów.przez.wody.wielkie..Koncepcja.jest.oparta.na.oczywistym.stwierdzeniu,.że.retencja.powodziowa.jest.potrzebna.raz.na.kilka.lub.kilkanaście.lat.i.to.zazwyczaj.przez.niewielką.część.roku..Użytkowanie.retencyjne.polde-rów.można.określić.jako.sporadyczne,.z.reguły.krótkotrwałe..Natomiast. użytkowanie. rolnicze. polderów. można. określić.jako.długotrwałe.(wieloletnie),.z.nieuniknionymi.rzadkimi.przerwami. wynikającymi. z. wymagań. użytkowania. reten-cyjnego.. Są. to. podstawowe. założenia. koncepcji. polderów..Rozwinięcia.i.uszczegółowienia.wymaga.szereg.zasadniczych.problemów.związanych.z.lokalizacją,.budową.i.eksploatacją.polderów..Dotyczy. to.zwłaszcza.problemów.prawnych,.or-ganizacyjnych,. ekonomicznych,. społecznych,. politycznych.oraz. technicznych.. Na. poldery. można. spojrzeć. z. różnych,.nawet.przeciwstawnych,.punktów.widzenia..W.tym.artyku-le.skoncentrowano.się.na.zadaniach.technicznych.wiążących.się.z.polderami.powodziowymi..Pozostałe.problemy,.niewąt-pliwie.bardzo.ważne,.są.sygnalizowane,.gdy.mają.bezpośred-ni.związek.z.problemami.technicznymi..Podejście.technicz-ne.zmusza.do.rozpatrywania.powodzi,.a.ściśle.biorąc.dużych.wezbrań,. jako.zjawisk.dotyczących.transportu.wody.w.wa-runkach. przeciążenia. systemu.. Chodzi. zwłaszcza. o. ogólną.ilość.transportowanej.wody,.co.charakteryzuje.kubatura.fali.[hm3]. i. czasowy. rozkład.natężenia.przepływu. [m3s-1]..Bar-dzo.ważny. jest. stan.wody,. czy. to.w.odniesieniu.do.pozio-mu.morza.[m].czy.w.układzie.lokalnym.odnoszącym.się.do.poszczególnych.wodowskazów.[cm]..Związki.stanów.wody.z. odpowiadającymi. im. przepływami. świadczą. pośrednio.o.warunkach.istniejących.na.trasach.transportu.wody..Trasy.te.w.ogólnym.zarysie.uformowane. zostały.przez.naturalne.koryta.rzek.oraz.przez.ich.doliny..Zarówno.koryta.jak.i.do-liny.zostały.znacznie.zmodyfikowane.przez.wieloletnią.dzia-łalność.człowieka..Efekty.tej.działalności.są.różne,.zarówno.pozytywne.jak.i.negatywne..Podobnie.pozytywne,.a.częściej.negatywne. są. efekty. zaniechania. działalności,. zaniechania.
charakterystycznego. dla. ostatnich. dziesięcioleci.. Obecny.stan. tras. transportu. wód. wielkich,. tj.. koryt. i. dolin. rzecz-nych.w.Polsce,.w.ogólnym.zarysie.jest.rozpoznany.i.opisany.dobrze,.a.przynajmniej.zadowalająco,.choć.szereg.zagadnień.wymaga.niewątpliwie.szczegółowych.studiów..Wielokrotnie.podnoszona.jest.konieczność.modyfikacji.istniejącego.stanu.tras. transportu. i. dostosowania. go. do. pracy. w. warunkach.przeciążenia,. charakterystycznych. dla. okresów. powodzi..Może. tu. chodzić. o. zmniejszenie. oporów. ruchu. oraz. usu-nięcie.występujących.w.korytach. i.dolinach.utrudnień.dla.swobodnego. przepływu. wody.. W. każdym. razie. chodzi. tu.o.działania. „na. trasie”. transportu..W.przypadku.polderów.powodziowych.chodzi.o.działania.„obok.trasy”.transportu..Poldery.mają.przejąć.część.wód.wielkich,. szczególnie.część.szczytu. fali. powodziowej,. a. następnie. okresowo. przetrzy-mać.zgromadzoną.wodę..Przy.takiej.koncepcji.poldery.nie.wpływają.na.warunki.charakteryzujące.trasę.transportu.wód.wielkich,. ale. zmniejszają.bądź. eliminują.występujące.prze-ciążenia. systemu. transportowego.. Zasygnalizowana. kon-cepcja.wymaga.bliższej.analizy,.nie.tylko.opisowej.lecz.także.obliczeniowej..Konieczne.jest.uzyskanie.wstępnych,.niewąt-pliwie.przybliżonych,.danych.liczbowych..Niniejszy.artykuł.ma.na.celu.zaproponowanie.najprostszego.sposobu.przepro-wadzenia.obliczeń,.a.następnie.przeprowadzenia.oceny.uzy-skanych.wyników.
Przyjęte podstawy obliczeniowe
Analiza.warunków.budowy.i.eksploatacji.polderów.zosta-ła.przeprowadzona.na.przykładzie.odcinka.Wisły.środkowej.określanym.jako.Wisła.Lubelska,.tj..położonym.w.granicach.województwa. lubelskiego.. Odcinek. ten. w. znacznej. mierze.pokrywa. się. z. Małopolskim. Przełomem.Wisły..W. artykule.przyjęto. jako. miarodajne. przekroje. wodowskazowe. od. Za-wichostu. (km.287.6,. zlewnia.A.=.50.732.km2).do.Dęblina.(km.393.7,.A.=.68.234.km2)..Zjawiska.powodziowe.na.tym.odcinku. były. charakteryzowane. w. paru. publikacjach. [Bo-guta,.Łoś.2010;.Łoś.2006;.Politechnika.Warszawska.2002],.wykonano. także. parę. studiów. szczegółowych. dotyczących.ochrony. przeciwpowodziowej. na. tym. odcinku. [Bipromel.2004;.Instytut.Technologiczno-Przyrodniczy.2011,.Ośrodek.Dokumentacji. i. Studiów. 2011].. Dla. całej.Wisły. dysponu-jemy.monografią.powodzi. roku.2010. [Instytut.Meteorolo-gii. i.Gospodarki.Wodnej.2011]..Wymienione.opracowania.stanowią. podstawową. bazę. do. dalszych. analiz.. Na. począt-ku.tego.odcinka,.tj..w.Zawichoście.letnie.przepływy.wielkie.Wisły.osiągają.swoje.maksimum.w.skali.dorzecza,.a.następ-nie. stopniowo. maleją,. pomimo. wyraźnego. przyrostu. po-wierzchni. zlewni.. Zmniejszenie. przepływu. wody. stuletniej.Q1%.jest.znaczne..Z.8900.m3s-1.w.Zawichoście.spada.on.do.8000.m3s-1.w.Dęblinie..świadczy.to.bezpośrednio.o.istotnej.transformacji.fali.powodziowej,.a.pośrednio.o.skomplikowa-nych.warunkach.jej.transportu..Dla.przeprowadzenia.szcze-gółowych. obliczeń. konieczna. jest. wiarygodna. baza. danych.
53
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
hydrologicznych..Stanowią. je.publikowane. i.niepublikowa-ne.materiały. IMGW..Dotyczy. to.nie. tylko.monografii. lecz.także.niektórych.publikacji.o.charakterze.szczegółowym.[np..Szkutnicki,.Kadłubowski,.Chudy.2009]..Nie.tutaj.jest.miej-sce.do.charakteryzowania.polityki.publikacyjnej.tej.instytu-cji..Natomiast.należy.się.dłużej.zastanowić.nad.możliwą.do.uzyskania.dokładnością,.zwłaszcza.danych.dotyczących.wód.wielkich,. zarówno. historycznych,. jak. i. prawdopodobnych..W.obliczeniach.hydraulicznych.zazwyczaj.podaje.się.wyniki.do. trzeciej. liczby. znaczącej..W. zestawieniach. bilansu. wod-nego.spotyka.się.wyniki.podane.z.dokładnością.do.czwartej,.a.niekiedy.szóstej.liczby.znaczącej..Niestety.są.to.wyniki.tyl-ko.pozornie.dokładne,.gdyż.uzyskane.na.podstawie.z.natury.przybliżonych.danych.hydrologicznych..Fakt.ten.jest.zapew-ne. ogólnie. znany,. ale. zazwyczaj. jakby. zapominany..W. po-miarach.hydrometrycznych.pewne.czy.prawie.pewne.są.dane.o. stanach. wody.. Odczyt. stanu. na. wodowskazie. podawany.jest.z.dokładnością.do.1.cm,.czyli.zazwyczaj.do.trzeciej.licz-by.znaczącej..Inaczej.jest.z.przepływami,.ustalanymi.z.zależ-ności.stan-przepływ.ustalonej.dla.określonego.wodowskazu..W.praktyce.oczekiwana.dokładność.oceny.przepływu.opar-tych. na. krzywych. konsumcyjnych. wynosi. w. polskiej. służ-bie. hydrologicznej. 10%. [Szkutnicki,. Kadłubowski,. Chudy.2009]..świadczy.to.o.trudnościach.w.określeniu.ilościowym.warunków. transportu. wód. wielkich..Warunki. te. podlegają.zmianom.krótko-. i. długookresowym,. zwłaszcza. związanym.ze.zmianami.oporów.ruchu.(tj..współczynnika.szorstkości).na.trasie.przepływu.wody,.głównie.spowodowanymi.zarastaniem.dolin.zalewowych..Na.omawianym.odcinku.Wisły.środkowej.zmiany.oporów.ruchu.spowodowały.wzrost.prognozowanych.stanów.wody.stuletniej.H1%.o.177.cm.w.Zawichoście.oraz.93.cm.w.Dęblinie.[Bipromel.2004]..W.praktyce.oznacza.to.całkowite.przekreślenie.danych.wyjściowych.uprzednio.sto-
sowanych.przy.projektowaniu.wałów.powodziowych.na.tym.odcinku.Wisły..Ponadto.należy.przypomnieć,. że.przepływy.wielkie.o.założonej.częstotliwości.pojawienia.się.są.ustalane.na.podstawie.rachunku.prawdopodobieństwa,.który.określa.także.średni.błąd.oszacowania..Dla.wody.stuletniej.Q1%.na.Wiśle.środkowej.wynosi.on.kilkanaście.procent..Wszystkie.te.zastrzeżenia.podano.nie.dla.podważenia.osiągniętych.wy-ników.lecz.dla.podkreślenia.stopnia.trudności.w.prawidłowej.ocenie.uwarunkowań.hydrologicznych.pracy.polderów.oraz.dla. wykazania,. że. wszystkie. podane. wyniki. obliczeń. mają.charakter.wstępny,.z.natury.przybliżony..Wszystkie.przedsta-wione.obliczenia.odnoszą.się.do.wody.stuletniej,.jako.miaro-dajnej.dla.budowli.powodziowych.klasy.II,.które.dominują.wzdłuż.Wisły.środkowej..W.przedstawionej.analizie.pomi-nięto.bliższą.charakterystykę.doliny.Wisły. i. szczegóły. loka-lizacyjne.polderów..Wymagałoby.to.bardzo.rozbudowanego.opisu.. Skupiono. się. na. toku. analiz,. złożoności. problemów.i.możliwościach.uzyskania.przybliżonych.danych.liczbowych,.dotyczących.parametrów.technicznych.budowli.oraz.możli-wych.do.uzyskania.podstawowych.efektów.retencjonowania.wód.powodziowych.na.polderach..W.obszernej.grupie.zadań.technicznych.wyróżniono.zadania.w.układzie.przestrzennym:.powierzchniowe,.liniowe.i.punktowe.oraz.zadania.eksploata-cyjne:.retencyjne.i.rolnicze.
Zadania powierzchniowe
Potencjalnymi. terenami. do. lokalizacji. polderów. powo-dziowych.w.dolinach.dużych. rzek. są. istniejące. zawala,. do-tychczas.chronione.przed.zalewem..Użytkowanie.zawali.jest.zróżnicowane,. choć. zdecydowanie. przeważa. użytkowanie.rolnicze..Generalnie.–.w.związku.z.ochroną.przed.powodzią.–.na.zawalach.możemy.wydzielić.trzy.strefy.użytkowania:..Użytkowanie. intensywne,. tj.. strefa. I,. obejmująca. tere-
ny. zabudowy. mieszkaniowej,. usługowej. i. produkcyjnej,.główne.obiekty.infrastruktury,.użytki.rolne.o.dużym.stop-niu. zainwestowania,. np.. sady,. chmielniki,. stawy. rybne..Konieczność. trwałej. ochrony. tej. strefy. przed. powodzią.nie.ulega.wątpliwości..W.tej. strefie. lokalizacja.polderów.jest.niedopuszczalna.
. Użytkowanie.umiarkowane,.tj..strefa.U,.obejmująca.użyt-ki.rolne.o.umiarkowanym.stopniu.zainwestowania.rolni-czego,.szczególnie.pola.orne.i. łąki..Należy.podkreślić,.że.bardzo.często.są.to.użytki.o.wysokiej.produktywności,.do-brych.i.bardzo.dobrych.glebach,.szczególnie.cenne.dla.rol-nictwa..Strefa.ta.wymaga.ochrony.przed.powodzią,.przy.czym. bliższej. analizy. może. wymagać. zakres. tej. ochrony.(trwała. lub. ograniczona).. W. tej. strefie. w. zasadzie. loka-lizacja. polderów. jest.możliwa,. ale. ich. eksploatacja.przy-nosić.będzie.istotne.szkody.rolnicze..Poldery.powodziowe.w.strefie.U.możemy.określić.jako.rolnicze..Są.one.głów-nym.tematem.niniejszego.artykułu.
.. Użytkowanie.nieznaczne,.tj..strefa.N,.obejmująca.bardzo.zróżnicowane. siedliska,. takie. jak. starorzecza,. trwałe. szu-wary,.zakrzaczenia,.laski.łęgowe,.podmokłe.łąki,.namuli-ska.piasku.itp..tereny.często.określane.jako.nieużytki.czy.półnieużytki..Lokalizacja.polderów.w.tej.strefie.nie.przy-nosi.znaczących.szkód.rolniczych.i.może.być.uznana.za.ra-cjonalny.sposób.użytkowania.terenu..Poldery.powodzio-we.w.strefie.N.możemy.określić.jako.bagienne..Wymaga-nia.techniczne.(ale.nie.wymagania.eksploatacyjne).są.takie.same.w.strefach.U.i.N.
a) b)
Międzywale Zawale Polder Wysoczyzna
Rzeka Istniejącywał
główny
Projektowany wał
działowy
Istniejącasieć
odwadniająca
Projektowanasieć
odwadniająca
WZ PM
Z
M
W
W
P
Z
M
W
W
Rys. 1. Schemat przestrzenny zawala: (a) przed utworzeniem polderu i (b) po utworzeniu polderu
54
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
W.granicach. istniejących. zawali.wymienione. trzy. strefy,.w.zależności.od.rzeźby.terenu,.sieci.hydrograficznej,.pokry-wy.glebowej.i.wieloletniego.użytkowania,.mogą.występować.w. formie. dużych. jednolitych. obszarów. lub. rozproszonych.płatów,.a.niekiedy.rozdrobionej.szachownicy..Zadaniem.stu-diów.kartograficzno-terenowych.jest.wydzielenie.stref.U.i.N,.bez. kolizji. z. ochroną. strefy. I. oraz. przy. zachowaniu. możli-wie.zwartego.kształtu.planowanego.polderu,.a.zwłaszcza.przy.ograniczeniu. długości. niezbędnych. wałów. wewnętrznych,.chroniących.strefę.I..Przebieg.wałów.wewnętrznych.musi.na-wiązywać.do.istniejącej.sieci.komunikacyjnej.i.sieci.odwad-niającej.na.zawalu..Niekiedy.konieczna.będzie.przebudowa.obu.sieci.z.dostosowaniem.ich.przebiegu.do.ograniczeń.po-jawiających.się.w.związku.z.zalewaniem.polderu..Generalnie.biorąc.konieczna.jest.rozdzielczość.sieci.odwadniającej..Sieć.na.polderze.(strefy.N.i.U).musi.być.niezależna.od.sieci.na.ob-szarze.o.trwałej.ochronie.(strefa.I)..W.praktyce,.w.zależności.od. uwarunkowań. terenowych,. mogą. występować. specyfiki.miejscowe..Najprostsza.sytuacja.jest.na.zawalach,.na.których.nie.występuje.strefa.I..Takie.zawala.w.całości.mogą.być.prze-znaczone.na.polder.powodziowy,.zazwyczaj.rolniczy.
Przy.rozpatrywaniu.zadań.powierzchniowych.istnieje.nie-bezpieczeństwo.podejścia.„płaskiego”,.czyli.pomijania.wpły-wu. spadku. podłużnego. doliny. na. koncepcję. lokalizacyjną.i. rozwiązania. techniczne. polderu.. Oczywiście. zwierciadło.wody.zgromadzonej.na.polderze.jest.płaskie,.natomiast.dno.doliny.jest.z.reguły.pochylone.zgodnie.z.głównym.kierunkiem.biegu. rzeki..Spadek.podłużny.dna.doliny.Wisły.środkowej.zawiera.się.w.granicach.0,2–0,50/00..Wpływ.spadku.podłuż-nego.jest.znaczący.w.przypadku.dużych.polderów,.a.zwłasz-cza.polderów.długich,.to.znaczy.rozciągniętych.wzdłuż.biegu.rzeki..O.maksymalnej. rzędnej.piętrzenia.wody.na.polderze.decyduje.(przy.uwzględnieniu.bezpiecznego.wzniesienia.nad.zwierciadło).najniższy.punkt.korony.wału,. czyli. punkt.po-łożony.w.dolnej.części.polderu..Tu.także.wystąpią.najwięk-sze.głębokości.wody..W.górnej. części.głębokości.mogą.być.znikome..Ostatecznie.oznacza.to.niepełne.wykorzystanie.po-tencjału. retencyjnego. danego. obszaru.. Teoretycznie. biorąc.są. możliwe. co. najmniej. dwa. sposoby. przeciwdziałania.. Po.pierwsze:.można.na.polderze.wykonać.jeden.lub.kilka.wałów.poprzecznych.(działowych).w.celu.utworzenia.kaskady.zbior-ników..Po.drugie:.można.przebudować.wał.tak,.aby.wzdłuż.brzegu.polderu.miał.koronę.poziomą..W.istocie.oznacza.to.przekształcenie.odcinka.wału.w.zaporę.ziemną..Oba.sposo-by.są.technicznie.poprawne,.ale.niewątpliwie.kosztowne..Za-gadnienie.to.wymaga.oddzielnych.analiz.
Zadania liniowe
Zadania. liniowe. dotyczą. wałów. ograniczających. polder,.szczególnie. wałów. głównych. stanowiących. rozgraniczenie.międzywala. i. zawali..Wały. te. są.dotychczas.podstawowymi.obiektami.ochrony.przed.powodzią.i.podlegają.różnym.oce-nom..Literatura.melioracyjna.z.tym.związana.jest.obszerna..W.artykule.założono.optymistycznie,.że.interesujący.nas.wał.główny.jest.w.stanie.dobrym.i.nie.wymaga.modernizacji.czy.rekonstrukcji.w.celu.polepszenia.ochrony.zawala..Założono.także,.że.korona.tego.wału.jest.wystarczająco.wzniesiona.po-nad.zwierciadło.wody.miarodajnej..W.przypadku.często.wy-stępujących.wałów.klasy.II.chodzi.o.zwierciadło.wody.stulet-niej.(odpowiednio.przepływ.Q1%.i.stan.H1%).oraz.wzniesienie.o.1,0.m.korony.nad.to.zwierciadło..Przy.braku.innych.prze-
słanek.trzeba.przyjąć,.że.ten.sam.warunek.powinny.spełnić.wały.wewnętrzne,.oddzielające.polder.od.chronionej.strefy.I..Wały.główne.są.budowlami.piętrzącymi.okresowo,.przy.czym.piętrzenia.mogące.powodować.zagrożenia.występują.zazwy-czaj.co.kilka.lub.kilkanaście.lat..Jest.rzeczą.oczywistą.(przy-najmniej.dotychczas),.że.wał.ma.stronę.odwodną.(przy.mię-dzywalu).oraz.stronę.odpowietrzną.(przy.zawalu)..Najczęściej.stosowana.jest.trapezowa.konstrukcja.ziemna,.poszerzona.po.stronie.odpowietrznej.o.ławkę,.która.spełnia.funkcje.przeciw-filtracyjne.oraz. funkcje.komunikacyjne..Wzdłuż.stopy. ław-ki.przebiega.rów.opaskowy,.przejmujący.przesiąki..Z.reguły.dba.się,.aby.przy.stopie.skarpy.odwodnej.nie.było.rowów.czy.wykopów..Niekiedy.skarpa.ta.ma.dodatkowe.zabezpieczenia.przeciwfiltracyjne.(ekrany),.a.pod.ławką.znajduje.się.drenaż.odprowadzony.do.rowu.opaskowego..Konstrukcja.taka.może.być.uznana.za.optymalną.w.warunkach.jednostronnego.pię-trzenia. wody.. Budowa. polderu. oznacza,. że. dotychczasowe.warunki.będą.spełnione.tylko.w.pierwszej.fazie.powodzi..Po.zalaniu.polderu.zwierciadła.wody.po.obu.stronach.wału.na.krótko.się.wyrównają,.co.można.uznać.za.chwilowe.zrówno-ważenie.obciążeń.i.równie.chwilowe.zwiększenie.bezpieczeń-stwa.budowli..W.istocie.zagrożenia.szybko.się.zwiększą,.gdyż.bardzo.szybko.wał.nasyci.się.wodą,.co.wyraźnie.pogorszy.wa-runki.geotechniczne,.a.zwłaszcza.stateczność.skarp..W.dru-giej. fazie. powodzi. zretencjonowana. woda. będzie. w. całości.lub. części. przetrzymywana. na. polderze,. podczas. gdy. stany.wody. w. międzywalu. będą. się. obniżać.. Powstanie. sytuacja.„odwróconego”.piętrzenia,.gdy.ławka.i.skarpa.określana.jako.odpowietrzna.będą.zalane,.a.dotychczasowa.skarpa.odwodna.będzie.osuszona..Powstaną.też.sytuacje.specyficzne,.gdyż.dre-naż.będzie.ułatwiał.penetrację.wody.w.głąb.korpusu,.a.ekran.na. skarpie. odpowietrznej. będzie. pracował. „na. odrywanie”,.utrudniając.przesychanie.wału..„Odwrócone”.piętrzenie.wy-maga.zastosowania.rozwiązań.technicznych.odmiennych.od.stosowanych.dotychczas.
Zadania. liniowe.dotyczą.także.dróg,.zwłaszcza.tych.włą-czanych.w.działania.przeciwpowodziowe:.ewakuacyjne.i.in-
Spadek zwierciadła wodySpadek korony wału
i
ii
i=0i
i∆h
iii
ii
c)
b)
a)
Rys. 2. Schemat wysokościowy polderu: (a) bez modyfikacji tech-nicznych, (b) po wprowadzeniu wałów poprzecznych, (c) po
wprowadzeniu poziomej korony wału
55
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
terwencyjne.. Dotychczas. najkorzystniejsze. jest. wykorzysta-nie. dróg. przebiegających. po. ławach. wałów,. ale. po. zalaniu.polderu.nie.będzie.to.możliwe..W.ramach.adaptacji.do.celów.polderowych.konieczne.będzie.przeniesienie.tych.dróg.na.ko-rony.wałów.co.jednoznacznie.oznacza.konieczność.ich.posze-rzenia..Potrzeba.poszerzenia.korpusów.wałów.może.wynikać.także.z.uwarunkowań.filtracyjnych.w.przypadku.„odwróco-nego”.piętrzenia..Z.natury.rzeczy.podstawowym.warunkiem.spełnienia.zadań.liniowych.jest.zachowanie.ciągłości.wałów.i. dróg.. Chodzi. tu. zwłaszcza. o. zagwarantowanie. przejazdu,.także.w.warunkach.powodzi,.po.koronach.wałów..Dotyczy.to.także.przejazdów.przez.budowle.wałowe,.ponad.przelewa-mi.czy.rurociągami..Dotychczas.było.to.oczywiste.i.bezprob-lemowe.bo. światła. tych.budowli. zazwyczaj. są. ograniczone,.a.z.reguły.stosuje.się.konstrukcje.zamknięte,.zasypane.ziemią..Powszechnie.stosowane.są.śluzy.wałowe.o.pojedynczych.lub.wielokrotnych. przewodach. rurowych. lub. ramowych,. które.nie.stanowią.utrudnienia.przy.użytkowaniu.dróg..Przy.roz-wiązaniach. polderowych. światło. budowli. może. osiągnąć.kilkadziesiąt. lub. kilkaset. metrów,. a. preferowane. mogą. być.budowle.otwarte,.tj..niezapewniające.łączności.transportowej.pomiędzy.sąsiednimi.odcinkami.wałów.ziemnych..Technicz-nie.jest.możliwe.wykonanie.estakady.(mostu).nad.przelewem.takiej.budowli,.ale.związane.z.tym.koszty.zapewne.będą.po-ważne,.kwestionujące.celowość.inwestycji.
Poza.wałami.głównymi.oddzielającymi.polder.od.między-wala.zazwyczaj.konieczne.jest.wykonanie.na.obszarze.zawa-la.wałów.wewnętrznych.oddzielających.polder.od.obszarów.chronionych. przed. zalewem,. dotyczy. to. zwłaszcza. strefy. I..Wały. wewnętrzne. powinny. spełniać. ogólnie. obowiązujące.wymagania. techniczne..Niekiedy.możliwe. jest.adaptowanie.na.takie.wały.istniejących.w.dolinach.starych.wałów.(„mar-twych”).lub.nasypów.drogowych.
Zadania punktowe
Zadania.punktowe.dotyczą.budowli.związanych.z.polde-rem,.a.zwłaszcza.budowli.wpustowych.i.spustowych..Jest.to.określenie. tradycyjne.. Być. może. lepiej. mówić. o. zadaniach.odcinkowych,.gdyż.budowle.te.mogą.mieć.znaczną.długość..Cechą.charakterystyczną.tych.budowli.jest.ich.usytuowanie.w.linii.wału.głównego,.a.także.pełnienie.funkcji.części. linii.odgradzającej.zawale.od.międzywala..Parametry.tych.budow-li. determinują. warunki. retencyjnej. eksploatacji. polderów,.a.zwłaszcza. ich.wielkość.oraz.zakładaną.prędkość.zalewania.i.opróżniania.
Wpusty. (budowle. wpustowe). służą. do. wprowadzenia.wody.na.poldery..Pracują. one. epizodycznie. tylko.w. czasie.powodzi.i.służą.do.krótkiego,.skoncentrowanego.zalewania.polderów..Czas.pracy.wpustów.może.być. liczony.w.godzi-nach.lub.dobach..Dla.optymalnego.wykorzystania.polderu.istotne. jest. aby. był. on. zalany. w. czasie. przejścia. kulmina-cji.fali.powodziowej,.aby.zapewnił.możliwie.znaczne.„ścię-cie.szczytu”..Jest.to.łatwe.do.wyliczenia.i.przedstawienia.na.wykresie. przepływów,. a. znacznie. trudniejsze. do. realnego.przeprowadzenia. w. czasie. akcji. powodziowej.. Konstrukcja.wpustów.może.być.zróżnicowana,.występuje.tu.pewna.do-wolność.i.jak.na.razie.nie.można.jednoznacznie.preferować.wyboru.określonego.rozwiązania..Z.tego.względu.wskazane.są.analizy.wariantowe,.gdyż.dobór.konstrukcji.ma.znaczący.wpływ.na.koszty.inwestycji.i.efektywność.działania.polderu..Można.wyróżnić.wpusty.otwarte.(przewały.i.jazy.stałe).oraz.
wpusty.zamknięte.(jazy.ruchome),.tj..posiadające.zamknię-cia.mechaniczne.a.. Przewały.są.budowlami.najprostszymi,.stosowanymi.np..
w.budownictwie.rybackim..Ich.istotą.jest.obniżenie.koro-ny.wału.na.ustalonym.odcinku,.tak.aby.umożliwić.skon-centrowane.wlewanie.się.wody.z.międzywala.na.polder..Zazwyczaj. przewał. ma. w. przekroju. kształt. trapezowy,.o.łagodnym.nachyleniu.skarpy.odwodnej..Pod.względem.hydraulicznym.występują. tu. analogie.do.bystrza,. z. tym.że. szerokość. progu. przewału. zazwyczaj. jest. znaczna,. co.wynika. z.parametrów.wału..Cała.powierzchnia.przewa-łu.musi.być.umocniona,.zazwyczaj.betonem,.tj..płytami.monolitycznymi. lub. prefabrykowanymi.. Umocniona.musi. być. także. niecka. wypadowa. i. poszur.. Konieczne.mogą.być.zabezpieczenia.przeciwfiltracyjne..Podobne.wy-magania.dotyczące.ubezpieczeń.i.ochrony.przed.filtracją.dotyczą.wpustów.i.spustów.wszystkich.typów..Istotny.jest.prawidłowy.dobór.parametrów.hydraulicznych.przewału..Maksymalną.rzędną.wody.na.przewale.określa.–.zgodnie.z.wymaganiami.dla.budowli.klasy.II.–.stan.wody.stulet-niej.H1%..Jest.to.warunek.brzegowy..Natomiast.występuje.pewna. swoboda.przy.wyborze. rzędnej.korony.przewału Hp.. Im. rzędna. ta. jest.niższa. tym.wydatek. jednostkowy.przewału.q.[m2.s-1].będzie.większy..Jednocześnie.wcześniej.zacznie.się.wlewanie.wody.na.polder,.a.więc.przedwczes-ne.wykorzystywanie.retencji..Do.czasu.przeprowadzenia.analizy. wariantowej. można. orientacyjnie. przyjmować.Hp.=.H1%.–.1.m..W.dalszych.obliczeniach.przyjęto.dla.wpustów.otwartych.miąższość.warstwy.wody.na.przelewie.h.=.H1%.–.Hp.=.1.m..Należy.zaznaczyć,.że.wszystkie.para-metry.hydrauliczne.podane.w.tym.artykule.mają.charakter.wstępny,.do.późniejszego.skorygowania.na.podstawie.kon-kretnych.warunków.terenowych.czy.przyjętych.rozwiązań.konstrukcyjnych.. Dla. przewału. współczynnik. natężenia.przepływu.można.przyjąć.orientacyjnie.m.=.0,32,.co.od-powiada.wydatkowi.jednostkowemu.(liczonemu.na.1.m.światła).około.q.=.1,4.m2s-1..Nie.jest.to.dużo,.w.związku.z.czym.światło.(długość).przewału.musi.być.znaczne..Po-wstaje.pytanie:.czy.korona.przewału.powinna.być.płaska,.czy. też.ma.mieć.pochylenie. zgodne. ze. spadkiem.zwier-ciadła.podłużnego.w. rzece?.Nie. jest. to. jedyny.problem.hydrauliczny.wynikający. ze. specyfiki.wpustów.poldero-wych..W.czasie.przejścia.wielkiej.wody.w.korycie. rzeki.i. na. międzywalu. rozkład. wektorów. prędkości. jest. zróż-nicowany,. ale. generalnie.przeważają.wektory.w.przybli-żeniu.równoległe.do.osi.rzeki..Większe.zakłócenia.mogą.następować.na.zakolach,.przy.budowlach.piętrzących.czy.komunikacyjnych.itp..Uruchomienie.przewału.może.po-wodować. pojawienie. się. wektorów. w. przybliżeniu. pro-stopadłych.do.osi.rzeki,.a.skierowanych.z.międzywala.na.zawale..Nieuchronnie.oznacza.to.zakłócenia.na.podejściu.wody.do.przewału..Sprawa.wymaga.niewątpliwie.badań.modelowych,.w.celu.ścisłego.określenia.parametrów.hy-draulicznych. i. optymalizacji. rozwiązań. przestrzennych..W. niektórych. przypadkach. uzasadnione. może. okazać.się. wprowadzenie. prowadnic. na. podejściu. do. budowli,.zalecenie. podziału. jednego. długiego. przewału. na. kilka.mniejszych.lub.wprowadzenie.innych.rozwiązań..Ponad-to.należy.pamiętać,.że.w.trakcie.napełniania.polderu.po-jawi.się.i.stopniowo.będzie.narastać.zjawisko.podtopienia.a.następnie.zatopienia.przelewu.i.stopniowe.ograniczenie.przepływu.na.przelewie.
56
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
b.. Jazy. stałe,. o. ostrej. koronie,. których. zastosowanie. może.dać.istotne.korzyści,.ze.względu.na.lepsze.niż.w.przypad-ku. przewałów. parametry. hydrauliczne.. Wstępnie. moż-na. przyjąć,. że. wprowadzenie. pionowej. ściany. spadowej.podniesie. współczynnik. natężenia. przepływu. do. oko-ło. m. =. 0,45,. co. odpowiada. wydatkowi. jednostkowemu.q.=.2,0.m2s-1..Oznacza.to.jego.przyrost.o.42%.w.stosun-ku.do.przewału,.czyli.odpowiednie.zmniejszenie.światła..Pozostałe. aspekty. konstrukcyjne. i. eksploatacyjne. jazów.stałych. są. zbliżone.do.aspektów.charakterystycznych.dla.przewałów.. Oba. rodzaje. wpustów. działają. samoczynnie..Trzeba.pamiętać,.że.przewały.i.jazy.stałe.są.(czy.mogą.być).w. istocie. budowlami. wpustowo-spustowymi.. W. trakcie.opadania.zwierciadła.wody.w.międzywalu.nastąpi.powol-ny.odpływ.wody. z.polderu.do.międzywala,. czyli.w.kie-runku.odwrotnym.do.pierwotnie. zakładanego..Odpływ,.w. warunkach. silnego. zatopienia. przelewu,. trwać. będzie.do.chwili,.gdy.zwierciadło.wody.na.polderze.opadnie.do.rzędnej.korony.tego.przelewu.
c.. Jazy. ruchome. mają. odmienną. konstrukcję. i. odmienne.warunki. eksploatacji.. Przede. wszystkim. są. wyposażone.w.zamknięcia.mechaniczne,.co.uniemożliwia.samoczynne.wlewanie. się. wody. na. polder.. Są. to. budowle. sterowane,.otwierane.i.zamykane.w.sposób.celowy..W.związku.z.tym.występuje.większa,.niż.w.poprzednio.opisanych.przypad-kach,.swoboda.wyboru.rzędnej.progu..Wstępnie.można.ją.przyjmować.około.2,0.m.poniżej.zwierciadła.H1%..W.ko-rzystnych.warunkach.terenowych.należy.dążyć.do.wartości.liczbowej.około.2,5.m..Nie.zawsze.będzie.to.możliwe..Jeśli.grubość.warstwy.wody.na.przelewie.wyniesie.h.=.2,0.m,.to.przy.współczynniku.natężenia.przepływu.m.=.0,45.otrzy-mujemy. wydatek. jednostkowy. q. =. 5,6. m2s-1,. czyli. czte-ry.razy.więcej.niż.w.przypadku.przewału..Są.to.wszystko.obliczenia. szacunkowe,. niewątpliwie. wymagające. rozwi-nięcia,.ale.wskazują.na.możliwość. istotnego.zmniejszenia.światła.wpustu,.a.więc.zmniejszenia.parametrów.i.kosztów.budowli.. Plusy. takiego. rozwiązania. są. wyraźne,. ale. trze-ba. pamiętać. także. o. minusach.. Kilkakrotne. zwiększenie.wydatku. jednostkowego. oznacza. konieczność. odpowied-niego.zwiększenia.głębokości.niecki.wypadowej.i.znaczne-go. wydłużenia. umocnień. poszuru.. Na. marginesie. trzeba.stwierdzić,.że.w.przypadku.dużych.budowli.wpustowych,.tj..służących.do.napełniania.polderów.o.znacznej.pojem-ności,.prawdopodobnie.konieczne.będą.badania.modelo-we.także.odnośnie.do.stanowiska.dolnego,.gdzie.w.warun-kach.znacznego.zatopienia.przelewu.można.spodziewać.się.powstawania. zjawisk. falowych.. Wracając. do. problemów.konstrukcyjnych. warto. zaznaczyć,. że. jazy. ruchome. mają.z. reguły. konstrukcję. zamkniętą,. co. najmniej. połączoną.z.kładką.dla.obsługi.zamknięć..Położenie.płyty.mostowej.na.przyczółkach.takiego.jazu.może.rozwiązać.problemy.ko-munikacyjne.Spusty.(budowle.spustowe).służą.do.odprowadzania.wody.
z.polderów..W.warunkach.normalnych.(poza.okresami.po-wodzi). spełniają. one. funkcje. śluz. wałowych,. tj.. zapewnia-ją. grawitacyjne. odprowadzenie. wody. z. zawali.. Natomiast.w.czasie.powodzi,.a.więc.epizodycznie,.umożliwiają.okreso-we.przetrzymanie.wody.na.polderze,.a.następnie.jej.powolne,.kontrolowane.odprowadzenie.do.rzeki,. już.po.przejściu.fali.powodziowej..Czas.takiego.odprowadzenia.wymaga.oddziel-nych.analiz..W.każdym.razie.będzie.to.kilka,.kilkanaście.lub.kilkadziesiąt.dni..Parametry.spustów.są.znacznie.mniejsze.od.
parametrów. wpustów.. Konstrukcje. spustów. mogą. być. nie-wątpliwie.prostsze.od.konstrukcji.wpustów..Można.prefero-wać.budowle.o.wielokrotnych.przewodach.rurowych.lub.ra-mowych,.z.reguły.wyposażone.w.zamknięcia.mechaniczne.
Na. obecnym,. ogólnym,. etapie. rozważań. pominięto. za-gadnienie. mechanicznego. odprowadzenia. wody. z. polderu,.zdecydowanie.preferując.odprowadzenie.grawitacyjne..Prze-mawiają.za.tym.względy.ekonomiczne,.gdyż.odpompowanie.kilku.czy.kilkudziesięciu.hm3.wody.byłoby.bardzo.kosztow-ne..Natomiast.budowa.pompowni.przyśpieszającej.końcowe.osuszenie.czaszy,.już.po.spuszczeniu.większości.wody,.może.okazać.się.celowa,.zwłaszcza.na.zawalach,.które.obecnie.mają.zapewnione.odwodnienie.mechaniczne.
Użytkowanie retencyjne
Jak.już.stwierdzono.polder.ma.zapewnić.„ścięcie”.szczytu.fali.powodziowej..Realne.możliwości.takiego.„ścięcia”.zależą.od.parametrów.polderu,. parametrów.budowli.wpustowych.i. spustowych. oraz. decyzji. eksploatacyjnych.. Parametrem.nadrzędnym.jest.niewątpliwie.pojemność.retencyjna.polderu.Vp.. Zwykle. jest. ona. bardzo. mała. w. stosunku. do. objętości.fali. powodziowej.. Parametry. budowli. określają. ich. maksy-malną. przepustowość:. Qw. dla. wpustu. oraz. Qs. dla. spustu..Rozwiązania.techniczne.powinny.być.dostosowane.do.wody.obliczeniowej,.jak.już.wspomniano.dla.obiektów.klasy.II.do.wody. stuletniej,. którą. opisuje. maksymalny. przepływ. Q1%.oraz.maksymalny.stan.H1%..Oczywiście.chodzi.o.przepływy.i.stany.prognozowane.jakie.są.znane.w.czasie.projektowania.polderu..W.trakcie.eksploatacji.polderu.wielkości.prognozo-
a)
Zarys nasypu i wykopuZarys rozbudowyZwierciadło wodyNawierzchnia drogiKierunek filtracji
c)
d)
b)
Rys. 3. Schematyczne przekroje poprzeczne wału: (a-c) do-tychczasowy stan techniczny oraz (d) zmodernizowany stan techniczny. Schematy: (a) przy dotychczasowej eksploata-cji, (b) po zalaniu polderu i wyrównaniu zwierciadeł wody, (c) w czasie utrzymywania piętrzenia na polderze po przej-ściu fali powodziowej, (d) jak wyżej, lecz po modernizacji
(poszerzeniu) wału
57
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
wane.mogą.ulegać.korektom..Pojawią.się.także.inne.wezwa-nia,.np..w.przypadku.wystąpienia.wód.wielkich.o.większej.częstotliwości,.powiedzmy.Q2%.czy.Q5%..Mogą.także.wystą-pić.przypadki.szczególne,.np..pojawienie.się.fal.bliźniaczych..W.każdym.razie.trzeba.się.liczyć.z.koniecznością.eksploata-cji.polderu.w.warunkach.odmiennych.od.tych.jakie.przyjęto.w.projekcie..Może.to.być.eksploatacja.wymuszona.lub.stero-wana..W.przypadku.wpustów.otwartych.(przewałów.i.jazów.stałych).eksploatacja.jest.wymuszona,.a.służby.odpowiadają.jedynie.za.bezpieczeństwo.obiektów.i.ludzi,.bez.realnej.moż-liwości.wpływu.na.osiągany.efekt.retencjonowania..Wpusty.otwarte.dają.pewność,.że.zadziałają.z.chwilą.gdy.rzędna.wody.w.międzywalu.przekroczy. rzędną.korony.przelewu..Działa-nie. wpustów. zamkniętych. zależy. od. sprawności. służb. eks-ploatacyjnych..Zawsze.istnieją.obawy,.że.służby.te.spóźnią.się.z.działaniem.lub.zadziałają.przedwcześnie..Służby.mogą.być.poddawane.różnym.presjom,.o.co.łatwo.przy.emocjach.to-warzyszących.powodziom..Wszystko.to.prawda,.ale.nie.spo-sób.zaprzeczyć,.że.optymalne.efekty.możemy.osiągnąć.tylko.dzięki. świadomemu. i. przemyślanemu.działaniu.. Jako. efekt.optymalny.należy.uznać.maksymalną,. osiągalną.w.określo-nych.warunkach,.redukcję.szczytu.fali.powodziowej..Chodzi.o.konkretną. falę,.która.właśnie.wystąpiła. i.o.posiadaną. re-tencję.polderową..Redukcję.szczytu.fali.odnosimy.do.stanów.wody.w.rzece.(zwykle.na.wodowskazie).i.określamy.jako.róż-nicę.stanów,.wyrażoną.w.centymetrach:
RH.=.Hmaxn.–.Hmaxp,
gdzie:.Hmaxn –..maksymalny.stan.wody.w.czasie.przejścia.danej.fali.
w.warunkach.dotychczasowych,Hmaxp.–..maksymalny.stan.wody.w.czasie.przejścia.danej.fali.
po.zastosowaniu.retencji.polderowej.
Zazwyczaj.zakłada.się,.że.maksymalny.stan.Hmax.w.czasie.przejścia.danej.fali.odpowiada.maksymalnemu.przepływowi.Qmax..Ostatnie. publikacje. IMGW.wskazują,. że. być.może.zależność.taka.jest.niejednoznaczna,.gdyż.występuje.„zapętle-nie”.krzywej.konsumcyjnej..Nie.ma.dostatecznych.podstaw.–.przynajmniej.obecnie.–.do.przeprowadzenia.wystarczającej.analizy.tego.zjawiska..W.związku.z.tym.musimy.się.oprzeć.na. analizie. stanów,. gdyż. zazwyczaj. zagrożenie. czy.katastro-fę. powodziową. powodują. właśnie. wysokie. (najwyższe). sta-ny.wody..Jednocześnie.należy.pamiętać,.że.redukcję.stanów.w.rzece.osiąga.się.przez.skierowanie.na.polder.części.maksy-malnego.przepływu.Qmax..Tą.część.określamy.jako.pobór.na.polder.i.odpowiada.ona.(w.danych.warunkach).maksymalnej.przepustowości.budowli.wpustowej.Qw..Po.całkowitym.za-laniu.polderu.następuje.okresowe.przetrzymanie.retencjono-wanej. wody,. a. następnie. rozpoczyna. się. jego. odwadnianie,.przy. natężeniu. odpowiadającym. przepustowości. budowli.spustowej.Qs.
Oddzielnego.rozważenia.wymaga.określenie.kiedy.polder.nie.będzie.zalewany.pomimo.wystąpienia.zalewu.międzywa-la. i. pomimo. ogłoszenia. alarmu. powodziowego.. Nie. każdy.zalew. międzywala. musi. skutkować. zalewem. polderu.. Musi.być. każdorazowo. określona. granica,. po. przekroczeniu. któ-rej. zaczyna. się. zalew,. a. zatem. rozpoczyna. się. użytkowanie.retencyjne.. W. przypadku. wpustów. otwartych. (przewałów.i. jazów. stałych). granicę. określa. rzędna.progu.przelewu..Po.przekroczeniu.tej.rzędnej.woda.zacznie.się.wlewać.na.polder..
Jak. zwykle. najbardziej. istotny. jest. moment. krytyczny,. tzn..moment.w.którym.woda.zaczyna.płynąć.przez.próg.przele-wu.. Jeżeli. dalszy. przyrost. stanów. wody. w. międzywalu. jest.znaczny.dopływ.wody.na.polder.wyraźnie.wzrasta,.a.redukcja.fali.powodziowej.może.być.znacząca.. Jeżeli. jednak.przyrost.stanów.jest.niewielki,.woda.przelewa.się.przez.próg.jedynie.cienką.warstwą,.o.miąższości.kilku.czy.kilkunastu.centyme-trów,. to. trudno.zakładać. że. efekt. redukcji.będzie. znaczący..W.takim.przypadku.trudno.mówić.o.korzyściach.uzyskanych.dzięki. retencji..W.przypadku.wpustów.zamkniętych.należy.określić. stan. graniczny. wody. w. międzywalu,. przy. którym.można.podnieść.zamknięcia. i.rozpocząć.zalewanie.polderu..Podkreśla. się. słowo. „można”,.bo.ostateczna.decyzja. zależeć.musi.od.aktualnej.prognozy.hydrologicznej..Wstępnie.zało-żono,.że.granica.odpowiada.wodzie.dziesięcioletniej,.tj..H10%..Oznacza.to,.że.polder.będzie.zalewany.średnio.raz.na.dziesięć.lat..Na.podstawie.doświadczeń.z.eksploatacji.takie.założenia.mogą.podlegać.rewizji..Powyższe.wytyczne.dotyczą.polderów.rolniczych,.tj..położonych.w.strefie.U..W.przypadku.polde-rów.bagiennych,.tj..położonych.w.strefie.N,.zalew.(zapewne.częściowy).może.następować.nawet.co.roku..Nie.może.to.być.jednak.działanie.dowolne,.gdyż.polder.ma.służyć.do.redukcji.szczytu.fal.powodziowych.
Użytkowanie rolnicze
Użytkowanie. rolnicze.polderu.wymaga.oddzielnych. stu-diów.. Wstępnie. należy. zasygnalizować,. że. istotne. jest. aby.szkody.rolnicze.wystąpiły.tylko.w.tym.roku,.w.którym.na-stąpiło. zalanie. polderu.. W. dolinach. najważniejszych. rzek.Polski. dominują. powodzie. letnie,. zazwyczaj. występujące.w.lipcu.i.sierpniu..W.roku.2010.powódź.pojawiła.się.wcześ-niej:.w.maju. i. czerwcu..Tak.czy. inaczej.można. spodziewać.się. zalania. polderu. w. szczytowym. okresie. wegetacji. roślin.uprawnych..Z.tego.względu.należy.wprowadzić.zakaz.uprawy.w.czaszach.polderów.roślin.wieloletnich,.takich.jak:.drzewa.i.krzewy.owocowe,.chmiel,.truskawki,.krzewy.kwiatowe.itp.,.a. więc. roślin. o. znacznej. dochodowości.. Dopuszczalna. jest.uprawa.roślin.jednorocznych,.takich.jak:.zboża.ozime.i.jare,.rzepak,.buraki.cukrowe,.ziemniaki,.warzywa,.oleiste,.niektó-re.kwiaty.itp..Ograniczenia.w.użytkowaniu.rolniczym.czaszy.przynosić.będą.znaczące.zmniejszenie.dochodów.właścicieli.gruntów.również.w.latach,.w.których.polder.nie.będzie.zale-wany..Natomiast.w.roku.zalewu.należy.się.liczyć.z.całkowi-tym.przepadkiem.plonów..Po.zejściu.wody.konieczne.będzie.usunięcie. z.użytków. rolnych.namułów. i. zgniłej. roślinności.oraz. ewentualne. jej. zakompostowanie,. a. także. dokonanie.niezbędnych. prac. agrotechnicznych.. Może. okazać. się. ko-nieczne.oczyszczenie.odwadniającej.sieci.melioracyjnej..Sieć.ta. musi. być. dostosowana. do. różnych. stanów. eksploatacji..A.mianowicie:. eksploatacji.normalnej.w. latach,.gdy.polder.nie.będzie.zalewany.oraz.eksploatacji.nadzwyczajnej.w.związ-ku. z. zalewem. polderu.. W. początkowej. fazie. napełniania,.a.także.w.końcowej.fazie.opróżniania.należy.spodziewać.się.przeciążenia. sieci. odwadniającej.. Budowle. komunikacyjne.i.piętrzące.na.tej.sieci.muszą.być.dostosowane.do.pracy.w.wa-runkach.częściowego.i.pełnego.zatopienia..Sieć.odwadniająca.musi.być.intensywna,.aby.zapewnić.możliwie.szybkie.osusze-nie.czaszy.w.celu.umożliwienia.prac.konserwacyjnych.i.agro-technicznych. wkrótce. po. zejściu. wody.. Szczególnie. istotne.może.to.być,.gdy.zalew.polderu.nastąpił.w.drugiej.połowie.roku..Wówczas.osuszenie.gleby.powinno.być.zagwarantowa-
58
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
ne.do.czasu.obowiązujących.terminów.siewu.roślin.ozimych..Jeśli.nie.okaże.się.to.możliwe.trzeba.będzie.wprowadzić.dalsze.ograniczenia.w.płodozmianie.i.przejść.na.rośliny.jare..Opła-calność.produkcji.rolniczej.na.polderach.wymaga.oddzielnej.analizy..Zapewne.konieczne.będzie.dotowanie.produkcji.
Efekty retencyjnej eksploatacji polderu
Nie.łatwo.jest.liczbowo.określić.spodziewany.wpływ.pol-derów.na.warunki.transportu.wód.powodziowych..Tok.ob-liczeń.i.uzyskane.wyniki.przedstawiono.na.przykładzie.„wir-tualnego”.polderu.położonego.na. lubelskim.odcinku.Wisły.środkowej..Nie.wchodząc.w.bliższe. szczegóły. lokalizacyjne.założono.przykładowo,.że.do.dyspozycji.jest.retencja.polde-rowa.wynosząca.Vp.=.25.hm3..Odpowiada.to.w.przybliżeniu.powierzchni.zalewu.wynoszącej.10.km2..Może.to.być.jeden.duży.polder,.lub.–.co.bardziej.prawdopodobne.–.suma.trzech.czy. czterech. mniejszych. obiektów.. Do. potrzeb. analizy. po-minięto.warunki.lokalizacyjne.oraz.szczegółowe.rozwiązania.techniczne.i.skupiono.się.na.uwarunkowaniach.hydrologicz-nych.i.hydraulicznych..Można.szacować,.że.na.tym.odcinku.Wisły.woda.stuletnia.osiąga.8000–9000.m3s-1..Kubatura.fali.powodziowej. liczona. jest.w. tysiącach.hm3,. co.wielokrotnie.przekracza.wielkość.posiadanej.retencji..Dla.osiągnięcia.do-brego,.czy.raczej.zadowalającego.efektu.redukcji,.napełnianie.należy.przeprowadzić.w.samym.szczycie.fali.powodziowej..Im.krócej.będzie.ono.trwało.tym.lepiej..Założono.optymistycznie,.że.przy.sprawnej.obsłudze.czas.napełnienia.uda.się.skrócić.do.1,5.doby,.założono.także.że.kształt.szczytu.fali.jest.pośredni.pomiędzy.trójkątem.a.prostokątem..Oznacza.to.współczyn-nik.kształtu.około.0,75..Przy.takich.założeniach.maksymalny.pobór.wody.na.polder.o.pojemności.Vp.=.25.hm3,.czyli.re-dukcja.szczytu.fali,.wyniesie.RQ =.257.m3s-1..Odpowiada.to.około.3%.przepływu.Q1%..Oczywiście.jest.to.znikomo.mało..To.stwierdzenie. jeszcze.niczego.nie.przesądza,.gdyż.podsta-wowym.celem.jest.redukcja.stanów,.a.redukcja.przepływów.jest. jedynie. zjawiskiem. towarzyszącym.. Możliwa. do. osiąg-nięcia. redukcja. stanów. jest. uzależniona. od. hydraulicznych.uwarunkowań.transportu.wód.wielkich.na.danym.odcinku.koryta.i.doliny.Wisły..Warunki.te.obrazuje.krzywa.konsum-cyjna,. a. ściśle.biorąc. średnie. jej.nachylenie.w.górnej. części.przebiegu..Wspomniane.nachylenie.ustala.się.dla.przedziału.pomiędzy.wodą.pięćdziesięcioletnią,. a.wodą. stuletnią,. jako.stosunek.przyrostu.przepływów.do.przyrostu.stanów.i.okre-ślamy.w.m3s-1.na.1.cm:
N.=.(Q1%.–.Q2%):.(H1%.–.H2%)
Dla.wodowskazów.od.Zawichostu.do.Dęblina.N.=.25,64-28,93,.średnio.27.m3s-1.cm-1..Jest.to.wartość.znaczna.i.wska-zuje.że.górna.część.krzywej.konsumcyjnej.ma.znikome.na-chylenie..Potocznie.mówi.się,.że.jest.płaska..Znając.wielkości.redukcji.przepływu.RQ.i.nachylenie.krzywej.można.określić.przewidywaną.redukcję.stanu.wody,.osiągniętą.dzięki.wyko-rzystaniu.retencji.polderowej:
RH.=.RQ: N.=.257:.27.=.9,5.cm.
Niestety. i. w. tym. przypadku. redukcja. szczytu. fali. jest.znikoma..Można.stwierdzić,.że.dla.obniżenia.maksymalne-go.stanu.o.1.cm.musimy.wykorzystać.retencję.wynoszącą.25:.9,5.=.2,6.hm3..Na.omawianym.odcinku.Wisły.środko-
wej.różnica.stanów.wody.stuletniej.i.wody.pięćdziesięciolet-niej.wynosi.średnio.34.cm..Obliczona.redukcja.RH stanowi.około.28%.tej. różnicy..Również. tak. liczony.efekt.działania.retencji.polderowej.jest.znikomy..Dla.osiągnięcia.znaczących.efektów.redukcji.trzeba.dysponować.retencją.(polderową.czy.zbiornikową).rzędu.stu.hm3..Nie.wydaje.się.to.realne..Rea-sumując.można.stwierdzić,.że.wykorzystanie.retencji.polde-rowej.Vp.=.25.hm3.umożliwia.redukcję.przepływu.w.szczy-cie.fali.stuletniej.o.RQ.=.257.m3s-1,.a.odpowiadającego.mu.stanu.o.RH.=.9,5.cm..Jednocześnie.oznacza.to.jednoroczny.przepadek.plonów.na.powierzchni.około.1000.ha..Oznacza.to.także.konieczność.modernizacji.istniejących.wałów.głów-nych,. wykonanie. budowli. wpustowych. i. spustowych. oraz.wykonanie. nowych. wałów. wewnętrznych.. Łączną. długość.wałów.przy.opisywanym.polderze.można.przyjąć.na.30.km..Jest.to.wartość.szacunkowa.ustalona.na.podstawie.wskaźnika.długości.obwałowań.dla.polderów.na.Wiśle.środkowej.wy-noszącego.około.3.km/100.ha.powierzchni.czaszy..Na.szcze-gólną.uwagę.zasługują.budowle.wpustowe. i. spustowe,.któ-rych. parametry,. a. zwłaszcza. wielkość. światła,. odbiegają. od.przeciętnych.wielkości.budowli.melioracyjnych..Przytoczone.wyliczenia. dotyczą. sumarycznych. świateł,. w. zależności. od.przyjętych. rozwiązań.może. to.być. jedna.duża.budowla. lub.odpowiednio.mniejsze. trzy.czy.cztery.budowle.. Istotna. jest.ich.suma..Redukcja.fali.o.257.m3s-1,.przy.podanych.uprzed-nio. wydatkach. jednostkowych. q,. oznacza. konieczność. za-stosowania.alternatywnie:.światła.przewału.B.=.184.m,.jazu.stałego.B.=.129.m.lub.jazu.ruchomego.B.=.46.m..Te.liczby.mają.charakter.przybliżony,.ale.dają.wstępne.pojęcie.o.skali.inwestycji.. Mogą. one. dać. także. pojęcie. o. skali. problemów.jakie.pojawią.się.w.pierwszych.godzinach.napełniania.polde-ru..Zakładając,.że.w.ciągu.1,5.doby.średnie.napełnienie.ma.osiągnąć.2,5.m,.zwierciadło.wody.na.polderze.powinno.się.podnosić.o.około.7.cm.na.godzinę..To.tylko.wielkość.śred-nia.. Oczywiście. tuż. przy. wpuście. woda. podniesie. się. dużo.szybciej,.będzie.się.rozlewać.strumieniami.po.czaszy,.płynąc.lokalnymi. rynnami. czy. zaklęśnięciami. i. dotrze. ze. sporym.opóźnieniem.w.rejon.spustu..Ta.pierwsza.faza,.gdy.przepływ.będzie.szybko.wzrastał.od.zera.do.wartości.QR,.może.okazać.się.niszcząca.dla.powierzchni.czaszy.a.zwłaszcza.dla.pokrywy.glebowej.. O. warunkach. rozlewania. się. wody. w. czaszy. bez.szczegółowych.badań.(być.może.także.modelowych).trudno.powiedzieć.coś.wiążącego..Oczywiście.wystąpi.erozja,.ale.nie.wiadomo. jak. znaczna..W.każdym. razie.będziemy.mieli. do.czynienia.z.krótkotrwałymi,.lokalnymi,.nieuporządkowany-mi. strumieniami. wody. o. natężeniu. przepływu. rzędu. dzie-siątek.m3s-1..W.miarę.postępującego.napełniania.polderu.sy-tuacja. będzie. się. normować.. Odmienne. problemy. pojawią.się.w.końcowej.fazie.opróżniania.polderu..Przede.wszystkim.nie.można.w.chwili.obecnej.określić. jak.szybko.polder.po-winien. być. odwodniony.. Kryteria. hydrologiczne. wskazują,.że. powinno. to. następować. możliwie. powoli,. tak. aby. „roz-ciągnąć.w.czasie”.fazę.opadania.wezbrania..Jest.to.oczywiste.w.przypadku.pojedynczej.fali.powodziowej..Ale.w.przypad-ku.fal.bliźniaczych.musimy.działać.pospiesznie,.gdyż.musimy.jak.najszybciej. odbudować. retencję.dyspozycyjną..Eksploa-tacja.rolnicza.ma.też.swoje.prawa..Jeśli.zalew.czaszy.nastąpi.w.czerwcu.czy.lipcu.to.można.zwlekać.z.opróżnianiem..Jeśli.zalew.nastąpi.w.sierpniu.to.trzeba.się.spieszyć.aby.przygoto-wać.pola.do.jesiennych.siewów..Niewątpliwie.konieczne.będą.tu.analizy.wariantowe,.o.których.wyniku.trudno.przesądzać..Można.jedynie.powiedzieć,.że.opróżnienie.polderu,.o.retencji.
59
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
25.hm3,.w.ciągu.miesiąca.oznacza.średni.odpływ.9,6.m3s-1,.a.w.ciągu.tygodnia.odpływ.41,3.m3s-1..Zapewne.rzeczywisty.okres.opróżnienia.polderu.będzie.się.mieścił.w.tych.granicach.czasowych..Oznacza.to,.że.przepustowość.budowli.spustowej.i.głównego.kanału.odwadniającego.polder.powinna.być.od-powiednio.duża,.znacznie.większa.niż.stosowana.w.rozwiąza-niach.dotychczasowych.przy.odwodnianiu.zawali.
Podsumowanie
Przedstawiona.analiza.zmusza.do.stwierdzenia,.że.budowa.polderu.niesie.daleko.idące.konsekwencje.przestrzenne,.tech-niczne.i.eksploatacyjne..Pozornie.proste.zadanie.rozrasta.się.i.komplikuje,.zwłaszcza.że.dotychczasowe.rozpoznanie.wielu.zagadnień.z.nim.związanych.jest.niewątpliwie.tylko.wstępne,.wymagające.uzupełnienia.i.rozwinięcia..Jednocześnie.trzeba.stwierdzić,. że. przewidywane. efekty. eksploatacji. polderów.powodziowych. będą. bardzo. ograniczone.. Na. opisywanym.odcinku.Wisły.środkowej.(Zawichost-Dęblin).dla.obniżenia.maksymalnego.stanu.fali.powodziowej.o.1.cm.potrzebna.jest.dyspozycyjna.retencja.ok..2,6.hm3,.a.dla.redukcji.maksymal-nego.przepływu.fali.powodziowej.o.100.m3s-1.potrzebna.jest.dyspozycyjna. retencja.ok..9,7.hm3..W.odniesieniu.do.nie-zbędnej. powierzchni.polderu.odpowiada. to.105.ha.dla. re-dukcji. maksymalnego. stanu. fali. powodziowej. o. 1. cm. oraz.389. ha. dla. redukcji. maksymalnego. przepływu. fali. powo-dziowej.o.100.m3s-1..Na.tym.tle.nasuwają.się.dwa.zasadni-cze.wnioski..Pierwszy.wniosek:.eksploatacja.dużego.polderu.(Vp.=.25.hm3).pozwala.na.osiągnięcie.rezultatów.mieszczą-cych.się.w.granicach.błędu.ustalania.podstawowych.parame-trów.wody.stuletniej:.Q1%.i.H1%..Drugi.wniosek:.tworzenie.polderów.wiąże. się. z. bardzo. swobodnym. (a. raczej. rozrzut-nym).dysponowaniem.powierzchnią.zawali,.gdyż.dla.osiąg-
nięcia. bardzo. ograniczonych. rezultatów. musimy. wprowa-dzać.znaczne.ograniczenia.w.użytkowaniu.rolniczym.zawali..Kończąc.trzeba.podkreślić,.że.powyższe.stwierdzenia.dotyczą.Wisły.środkowej,.a.więc.odcinka.wielkiej.rzeki.o.bardzo.du-żych.przepływach.wody.stuletniej..O.skali.trudności.na.tym.odcinku. świadczy. wyjątkowo. płaski. przebieg. krzywej. kon-sumcyjnej. (N =.27.m3s-1.cm-1)..W.tym.kontekście.ochrona.przeciwpowodziowa.doliny.Wisły.środkowej.może.być.uzna-na.za.przypadek.szczególny..Nie.należy.wykluczać,.że.efekty.zastosowania.polderów.w.dolinach.mniejszych.rzek.mogą.dać.lepsze.efekty,.ale.ten.problem.wymaga.oddzielnych.studiów.
LITErATUrA
1.. Bipromel.w.Warszawie:.2004..Generalna.strategia.ochrony.przed.po-wodzią.dolin.dorzecza.Wisły.środkowej.(maszynopis)
2.. Boguta.L.,.Łoś.M..J.:.2010..Wielka.woda.na.Wiśle.Lubelskiej.w.maju.i.w.czerwcu.2010.r.,.Wiad..Mel..i.Łąk..z..4
3.. Instytut.Meteorologii.i.Gospodarki.Wodnej.w.Warszawie:.2011..Do-rzecze.Wisły,.monografia.powodzi.maj.czerwiec.2010
4.. Instytut.Technologiczno–Przyrodniczy.w.Falentach:.2011..Gospodar-ka.wodna.na.obszarach.wiejskich.do.2020.r.ze.szczególnym.uwzględ-nieniem.wpływu.zmian.klimatycznych.oraz.działań.adaptacyjnych.do.tych.zmian.(maszynopis)
5.. Łoś.M..J.:.2006..Uwarunkowania.użytkowania.rzeki.i.doliny.w.Mało-polskim.Przełomie.Wisły,.Gosp..Wod..z..7
6.. Ośrodek.Dokumentacji.i.Studiów.w.Lublinie:.2011..Charakterystyka.doliny.Wisły.w.granicach.województwa.lubelskiego.w.aspekcie.budo-wy.polderów.powodziowych.(maszynopis)
7.. Politechnika. Warszawska:. 2002.. Powódź. w. regionie. Małopolskiego.Przełomu.Wisły.w.lipcu.2001.r.
8.. Szkutnicki.J.,.Kadłubowski.A.,.Chudy.Ł.:.2009..Metody.wyznaczania.przepływu.w.warunkach.zmiennego.spadku.zwierciadła.wody,.IMGW.Warszawa
n
W.marcu.br..w.Marsylii.odbyło.się.6..światowe.Forum.Wod-ne..Impreza.ta.zgromadziła.ponad.35.tysięcy.uczestników.z.całe-go.świata..Tradycją.jest,.że.w.ramach.Forum.odbywa.się.„Mini-sterialna.Konferencja”,.na.której.przyjmuje.się.wspólną.deklara-cję..Tegoroczna.deklaracja.składa.się.z.32.punktów,.a.dwa.punkty.są. poświęcone. bezpośrednio. problematyce. gospodarki. wodnej.w.rolnictwie..Ministrowie.zebrani.na.Konferencji.stwierdzają:
–.Woda.jest.podstawowym.czynnikiem.decydującym.o.stanie.rolnictwa,.rozwoju.obszarów.wiejskich,.produkcji.żywności.i.wy-żywienia,.ponieważ.bez.wody.nie.ma.bezpieczeństwa.żywnościo-wego..Polityka.wodna. i. żywnościowa.muszą.być.zintegrowane.zabezpieczając.jednocześnie.efektywne.wykorzystanie.i.ochronę.zasobów.wodnych..Dla.zapewnienia.bezpieczeństwa.żywnościo-wego.zwiększającej.się.liczby.ludzi.na.świecie.w.warunkach.glo-balnych.zmian.klimatu.i.zróżnicowanej.sytuacji.na.świecie.działa-nia.w.zakresie.gospodarki.wodnej.muszą.uwzględniać.dostępność.i.jakość.wody,.gleby.i.ziemi,.jak.również.poziom.rozwoju.infra-struktury. dla. rolnictwa,. biorąc. pod. uwagę. zarówno. rolnictwo.oparte.na.wodach.opadowych.jak.i.nawadniane,.w.warunkach.występujących.zagrożeń.powodzią. i.suszą,.przy.różnych.możli-wościach.organizacyjnych.użytkowników.wody.
Światowe Forum Wodne, Marsylia, 12-17 marca 2012
–.Zgromadzenie.ministrów.zapewnia,.że.polityka.bezpie-czeństwa.wody.i.żywności.będzie.zgodna.z.potrzebami.lokal-nych. samorządów,.drobnych. rolników,. kobiet. i.miejscowej.ludności..Zarządzanie.wodą.i.glebą.musi.zapewniać.minima-lizowanie.erozji,.ochronę.przed.degradacją.krajobrazu.i.ogra-niczanie. zanieczyszczeń. wód. lokalnych. z. jednoczesnym. za-pewnieniem.wzrostu.produkcji.żywności,.Zasadą.jest.dążenie.do.zapewnienia.efektywności.powiedzenia.„z.pola.do.widel-ca”.oraz.przyjmowanie.rozwiązań.uwzględniających.oszczęd-ność. wody. i. technologie. jej. retencjonowania. w. obszarach.rolnictwa. nawadnianego. i. opartego. na. opadach.. Istotnym.elementem.gospodarki.jest.obniżanie.potrzeb.wodnych.rol-nictwa.oraz.marnotrawstwa.żywności..Bezpieczne.powtórne.wykorzystanie.wód.ściekowych.w.rolnictwie.i.przemyśle,.in-tensyfikacja.wykorzystania.starych.gatunków.roślin.i.odmian.odpornych.na.stres.wodny,.większe.zaangażowanie.w.proce-sy.decyzyjne.użytkowników.wody.(rolników),.a.szczególnie.organizacji.producentów.są.priorytowymi.zadaniami..Uważa.się.za.celowe.zobowiązanie.organizacji.Państw.G20.i.G8.do.szerszego.uwzględnienia.w.swoich.pracach.problematyki.bez-pieczeństwa.wodnego.i.żywnościowego.
60
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Prof..dr.hab..WALDEMAR.MIODUSZEWSKI1)
Prof..dr.hab..JANUSZ.KUBRAK2)
Dr.hab..inż..ZBIGNIEW.KOWALEWSKI,.prof..ITP1)
1).Instytut.Technologiczno-Przyrodniczy2).Wydział.Budownictwa.i.Inżynierii.środowiska,.SGGW
Rola hydraulicznej charakterystyki przewałów polderowych w redukcji wezbrania
Wstęp
Duże.obszary.dolin.rzecznych.w.Polsce,.ale.również.w.Europie.i.na.całym.świecie,.chronione.są.przed.zalaniem.w.czasie.wyso-kich.stanów.wody.w.rzece.za.pomocą.wałów.przeciwpowodzio-wych..W.Polsce.jest.ponad.8.tys..km.wałów.chroniących.przed.zatopieniem.ponad.1.mln.hektarów.dolin.rzecznych..Doliny.te.są.w.różnym.stopniu.zagospodarowane.i.użytkowane..Na.obsza-rach.chronionych.wałami.znajdują.się.duże.ośrodki.miejskie,.jak.np..część.Warszawy,.Wrocławia,.Opola.i.wiele.innych.miejsco-wości,.ale.również.występują.doliny,.na.których.prowadzona.jest.jedynie.gospodarka.rolna,.od.bardzo.intensywnych.form.(warzy-wa,.sadownictwo).do.ekstensywnych.jak.niskowydajne.łąki.i.pa-stwiska..Zasadne.są.dążenia.do.likwidacji.niektórych.obwałowań.lub.wykorzystania.jako.polderów.(suchych.zbiorników.retencyj-nych).dla.ograniczenia.wysokości.fali.wezbraniowej.
Zmiana.funkcji.terenów.chronionych.wałami.przeciwpowo-dziowymi. jest. bardzo. złożonym. działaniem.. Przed. podjęciem.decyzji.o.budowie.polderu.niezbędne.jest.przeprowadzenie.sze-regu. analiz,. w. tym. między. innymi. przyrodniczych,. gospodar-czych.(ekonomicznych),.hydraulicznych.i.hydrologicznych.oraz.oceny.stanu.technicznego.obwałowań.w.kontekście.zmiany.wa-runków.statycznych. i.dynamicznych.pracy.budowli.ziemnych..W. artykule. ograniczono. się. do. analizy. wybranych. zagadnień.hydraulicznych..Oceniono.na. ile. charakterystyka.hydrauliczna.przewału.wpływa.na.obniżenie.stanów.wody.poniżej.polderu.
Podstawowe założenia
Budowa.polderu.okresowo.zalewanego.wodą,.na.obwałowa-nych.dolinach.rzecznych.może.być.inspirowana.różnymi.celami.do.osiągnięcia:●. utworzenie.obiektu.o.dużych.walorach.przyrodniczych.przez.
kreowanie. warunków. wilgotnościowych. poprzez. okresowe.zalewy,.zbliżonych.do.historycznych,.jakie.istniały.przed.bu-dową.wałów.przeciwpowodziowych,.a.z.różnych.przyczyn.nie.jest.możliwa.całkowita.likwidacja.obwałowań;
●. utworzenie.pojemności. retencyjnej,. która.pozwoli.na.ogra-niczenie. wysokości. wezbrania. powodziowego. na. terenach.dolinowych.niżej.położonych,.np..ochrona.niżej.położonych.terenów.zurbanizowanych;
●. działanie.awaryjne.polegające.na.świadomym.przerwaniu.wału.przeciwpowodziowego.i.zalania.terenu.w.celu.ochrony.niżej.po-łożonych.obszarów,.o.znacznie.większej.wartości.gospodarczej.Pierwszy.cel.budowy.polderu,.który.można.nazwać.ekologicz-
nym.jest.trudny,.a.nawet.nie.jest.możliwy.do.liczbowego.oszacowa-nia.korzyści.przyrodniczych..Większość.ekologów.jest.przekonana.i.chyba.słusznie,.że.oddanie.rzekom.doliny.jest.działaniem.korzyst-nym.z.uwagi.na.ochronę.i.zachowanie.walorów.przyrodniczych.
Pozostałe.cele.budowy.polderów,.powinny.być.potwierdzo-ne.ilościowo..Dotyczy.to.zarówno.elementów.ekonomicznych,.
jak.i.technicznych,.w.tym.hydraulicznych..Szczegółowe.rozpo-znanie.skuteczności.oddziaływania.wprowadzenia.wody.na.pol-der.w.celu.obniżenia.fali.wezbraniowej. jest.podstawowym.ele-mentem.niezbędnym.do.rozpoznania.przed.podjęciem.dalszych.działań..Ewentualne.pomyłki.w.tej.ocenie.mogą.skutkować.po-niesieniem.znacznych.strat.materialnych,. łącznie.z.narażeniem.życia. ludzi,.na. terenach.położonych.niżej,.gdy.okaże. się,. że. ta.skuteczność.jest.mniejsza.od.zakładanej.
Skuteczność.oddziaływania.polderu.na.zmniejszenie.stanów.wody.w.rzece.zależy.od.szeregu.czynników,.a.głównie.od:n. pojemności.retencyjnej.polderu.w.stosunku.do.objętości.fali.
wezbraniowej;n. przepustowości. hydraulicznej. budowli. wpustowej. (przewa-
łu),.za.pomocą.której.woda.wprowadzana.będzie.na.polder;n. rodzaju. i. typu.budowli.wpustowej:.możliwe. są. rozwiązania.
przewału.ze.stałym.progiem,.w.których.woda.zaczyna.auto-matycznie.przelewać.się.na.polder.po.przekroczeniu.określo-nej. rzędnej;.bardziej.efektywne.są.budowle.z.zamknięciami.ruchomymi,.które.są.otwierane.w.zależności.od.stanu.wody.w.rzece,.w.dostosowaniu.do.prognozy.hydrologicznej;
n. sposobu.eksploatacji.urządzeń.i.budowli.–.największe.efekty.uzyskuje. się,. gdy. na. polderze. przechwytywany. jest. jedynie.szczyt.fali.wezbraniowej,.a.przy.niższych.przepływach.polder.pozostaje.suchy;
n. możliwości.odprowadzenia.wody.z.polderu.do.koryta.W.artykule.skoncentrowano.się.na.problematyce.hydraulicz-
nej,.tj..na.ocenie.wpływu.przepustowości.hydraulicznej.urządze-nia.wpustowego.na.zmiany.położenia.zwierciadła.wody.i.wielkość.natężenia.przepływu.poniżej.tego.przewału..Jest.to.jedna.z.istot-niejszych. zależności,. decydująca. o. efektywności. oddziaływania.polderu.na.ochronę.przed.powodzią.terenów.położonych.niżej.
Przepustowość hydrauliczna budowli wpustowej w nawiązaniu do natężenia przepływu w rzece
Rozpatrywano.dwa. typy.budowli.wpustowej. (przewału).na.polderach,.a.mianowicie:–. przewał. zlokalizowany. na. linii. wału. przeciwpowodziowego,.
w.postaci.stałego.progu.z.koroną.poniżej.korony.wału;.poziom.wody.w. rzece.po.osiągnięciu.poziomu.korony.przewału. swo-bodnie.przelewa.się.na.teren.polderu;.natężenie.przepływu.wody.przez.budowlę. rośnie.wraz. ze.wzrostem.położenia. zwierciadła.wody.nad.koroną.stałego.progu;.od.bardzo.małego.do.maksy-malnego.przy.najwyższym.położeniu.zwierciadła.wody.w.rzece;
–. budowla.wpustowa.również.zlokalizowana.w.linii.wału.prze-ciwpowodziowego,. ale. wyposażona. w. ruchome. zamknięcia.otwierane.po.osiągnięciu.określonej.rzędnej.zwierciadła.wody.w.rzece..Przyjmuje.się,.że.otwarcie.zasuw.budowli.następu-je.bardzo.szybko,.co.powoduje.natychmiastowy.gwałtowny.napływem.wody.na.polder.o.natężeniu.zależnym.od.pozio-mu.wody.w.rzece.ponad.progiem.budowli..Podobna.sytuacja.
61
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
(natychmiastowy. duży. przepływ). ma. miejsce. w. przypadku.przerwania.korpusu.wału.Ponieważ.celem.pracy.jest.analiza.przewału.głównie.w.aspek-
cie.oceny.wpływu.hydraulicznej.zdolności.przepustowej.budow-li.na.poziom.wody.poniżej.polderu,.przyjęto,.że.rozpatrywany.polder. ma. nieograniczenie. dużą. pojemność. retencyjną.. Takie.założenie.pozwoli.na.bardziej.wyraziste.wykazanie.wpływu.hy-
Rys. 1. Przykładowe schematy przewału o stałej koronie na redukcję stanów wody w rzece: a) przewał o małym świetle qprzewału = 0,1Qrzeki, b) przewał o średnim świetle qprzewału = 0,3Qrzeki, c) przewał na różnej wysokości korony, d) przewał o bardzo du-żym świetle qprzewału = 0,8Qrzeki; 1 – naturalny przepływ w rzece, 2 – krzywa przepustowości przewału, 3 – przepływ w rzece po-
niżej przewału
a)
b)
c)
d)
drauliki.przewału.na.stan.ochrony.przed.powodzią.terenów.po-łożonych.poniżej.
Na.rysunku 1 schematycznie.przedstawiono.zależność.natę-żenia.przepływu.(Q).od.stanów.wody.(H).w.rzece.oraz.zmianę.tej.zależności.w.wyniku.budowy.polderu.i.przewału.o.określonej.przepustowości..We.wszystkich.analizowanych.wariantach.przy-jęto. identyczną.krzywą.konsumpcyjną.dla.koryta. rzeki. i.doliny.ograniczonej.wałami.przeciwpowodziowymi..Założono,.że.na.wy-sokości.H.=.2,0.m.nad.dnem.koryta. rzeki. znajduje. się.korona.stałego. progu. budowli. wpustowej.. Wypełnianie. polderu. nastę-puje.po.wystąpieniu.w.rzece.stanów.wyższych.od.rzędnej.koron.przewału..W. analizach. zmieniano. hydrauliczną. charakterystykę.budowli. wpustowej. w. wyniku. np.. zwiększenia. światła. przewa-łu..Przyjęto,.że.maksymalny.przepływ.przez.budowlę.wpustową.wynosi.odpowiednio.10,.30,.60%.natężenia.przepływu.w.rzece.(rys..1a,.b,.c),.przy.poziomie.wody.w.rzece.na.wysokość.5,0.m.po-nad.dnem.koryta..Wyraźnie.widać,.że.przy.małej.przepustowości.budowli.wpustowej.(np..10%).wpływ.odpływu.do.polderu.na.ob-niżenie.stanów.wody.w.rzece.(∆h).poniżej.polderu.jest.niewielki..Dopiero.przy.przepływie.przez.budowlę.upustową.wynoszącym.60%.natężenia.przepływu.w.rzece.(rys..1c).widoczne.jest.wyraźne.obniżenie.stanów.wody.poniżej.polderu.w.odniesieniu.do.krzywej.przepływu. w. korycie. rzeki. naturalnej. (powyżej. polderu)..Wiel-kość.dopływu.wody.na.polder.w.dużym.stopniu.zależy.też.od.wy-sokości.położenia. stałego.progu..Na. rysunku.1d.przedstawiono.charakterystyki.przepływu.dla.przewału.o.świetle.identycznym.jak.na.rysunku.1c.lecz.z.progiem.usytuowanym.znacznie.wyżej..Ze.względu.na.mniejszą.miąższość.warstwy.wody.nad.progiem.(H).jego.oddziaływanie.na.przepływ.poniżej.polderu.jest.niewielkie.
Na.schematach.(rys..1).zaprezentowano.jedynie.podstawowe.elementy.problemu..Wykazano,.że.przy.stałym.progu.jego.od-działywanie.na.przepływy.poniżej.może.mieć.miejsce.jeśli.prze-wał.będzie.dostatecznie.szeroki.by.przejąć.duży.procent.objęto-ści.wody.dopływającej.rzeką.
Nieco. inaczej. przedstawia. się. rozrząd. wody,. gdy. mamy. do.czynienia.z.budowlą.wpustową.z.regulowanymi.zamknięciami..Schematycznie.rozdział.przepływu.wód.na.rzekę.i.polder.przed-stawiono. na. rysunku 2.. Krzywe. przepływy. w. rzece. i. dolinie.przyjęto.jak.na.rysunku.1.przy.budowli.o.stałym.progu..Nato-miast.przepustowość.przewału.przy.całkowitym.otwarciu.zasuw.przyjęto. jak. równą. 30%. natężenia. maksymalnego. przepływu.w.rzece..Jest.to.wielkość.identyczna.jak.na.rysunku.1b.
Założono,.że.zamknięcia.zostaną.szybko,.w.czasie.t.=.0,.otwo-rzone,.przy.stanie.wody.w.rzece.na.wysokości.4,0.m..Ponieważ.próg.przyjęty.jest.na.wysokości.1,0.m.natężenie.dopływu.wody.na.polder.od.momentu.otwarci.przewału.jest.bardzo.duże..Stąd.też.widoczna.
Rys. 2. Wpływ przewału z regulowanymi zamknięciami na rozkład przepływów w rzece: 1 – przepływ naturalny w rzece, 2 – krzywa przepływu przez budowlę upustową, 3 – przepływ w rzece poniżej przewału przy koronie przewału na wysokości
H = 2,5 m
62
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
jest.dużo.większa.efektywność.takiego.rozwiązania.w.stosunku.do.przewału.ze.stałym.progiem.(rys..1b)..Jest.to.zrozumiałe,.bo.szyb-kie.otwarcie.budowli,.przy.progu.na.wysokości.1,0.m.powoduje.natychmiastowy.duży.napływ.wody.do.polderu.(zwierciadło.wody.w.rzece.wysoko.ponad.progiem.przepału)..Przy.odpowiedniej.eks-ploatacji.budowli.możliwe.jest.„ścinanie.fali.powodziowej”.w.spo-sób.świadomy.i.na.zamierzonej.wysokości..Problemem.jest,.że.są.to.kosztowne.budowle,.wymagające.stałej.konserwacji.i.utrzymania.w.pełnej.sprawności..Utrzymanie.takiego.obiektu.o.skomplikowa-nej.konstrukcji.budowli.jest.równie.kosztowne,.a.jego.wykorzysta-nie.następuje.raz.na.kilka,.kilkadziesiąt.lat.
Zwraca.się.uwagę,.że.oba.warianty.(próg.stały.oraz.z.zamknię-ciami).rozpatrywano.jako.progi.o.swobodnym,.niezatopionym.przepływie..Nie.uwzględniano.zmniejszenia.natężenia.przepły-wu.przez.próg.upustu,.przy.ewentualnym.podwyższeniu.się.sta-nów.wody.na.obszarze.polderu.
Obliczenia numeryczne
Obliczenia.wykonano.własnym.programem.numerycznym,.w.którym.przejście.fali.wezbraniowej.opisano.układem.równań.różniczkowych. de. Saint-Venanta. w. założeniu. nieustalonego,.jednowymiarowego.przepływu.wody.w.rzece.[Kubrak,.1989].
Do.obliczeń.przyjęto.odcinek.rzeki.o.długości.7000.m.i.o.ty-powym.przekroju.poprzecznym,.pokazanym.na.rysunku 3..Jest.to.rzeczywisty.przekrój.doliny.i.koryta.rzeki.Wisły.poniżej.prze-kroju.wodowskazowego.X..Z.szeregu.występujących.tu.fal.wez-braniowych.wybrano.do.obliczeń.wezbranie.z.2010.roku,.przy.którym. najwyższe. natężenie. przepływu. osiągnęło. 1600. m3/s.przy.maksymalnym.stanie.wody.w.wybranym.przekroju.na.wy-sokości.115,65.m.n.p.m..(rys..3).
Założono,.że.w.linii.wału.przeciwpowodziowego.wykonane.zostanie.obniżenie,.pełniące.funkcje.przewału,.w.pierwszym.wa-riancie.na.rzędnej.114,25.m.n.p.m.,.a.w.drugim.na.115,00.m.n.p.m.. (rys..3)..Dla.obu.wspomnianych.wariantów.zakładano.różne.szerokości.przewału.
111
112
113
114
115
116
117
118
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600[m]
Y [m
n.p.m
.] 115,65115,00114,25
Rys. 3. Przekrój poprzeczny doliny i koryta rzeki
116,8115,4115,2115,0114,8114,6114,4114,2114,0113,8113,6
1600140012001000
800600400200
01 3 5 7 9 11 13 15 17 19
dni21 23
przepływ stan wody
25 27 29 31 33 35 37
Q [m
3 /s]
[m n.
p.m.]
Rys. 4. Hydrogram przepływów i stanów wody w korycie rzeki
Rys. 5. Krzywe wydatku budowli wpustowej przy różnych szero-kościach/światłach przewału (B)
113,2113,4113,6113,8114,0114,2114,4114,6114,8115,0115,2115,4115,6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36dni
H [m
]
bez przewału B=100 mB=200 m B=300 m
113,2113,4113,6113,8114,0114,2114,4114,6114,8115,0115,2115,4115,6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36dni
H [m
]
bez przewału B=100 mB=200 m B=300 m
Rys. 6. Obliczone stany wody w rzece przy różnych szerokościach budowli upustowej (B). Próg na rzędnej 114,25 m n.p.m.
Rys. 7. Obliczone stany wody w rzece przy różnych szerokościach budowli upustowej (B). Próg na rzędnej 115,00 m n.p.m.
Przyjmowano,.że.szerokość.przepału.(światło).wynosić.będzie.100,.200. i.300.m..Nie. rozpatrywano.zagadnień. technicznych.i.konstrukcyjnych,.przyjmując.jedynie,.że.jest.to.budowla.o.sze-rokim.progu,.a.krzywe.wydatków.przewałów.przedstawiono.na.rysunku 5..W.tym.przypadku.przyjmowano.wysokość.H.=.0.na.koronie.przewału,.to.jest.na.wysokości.rzędnej.114,25.m.n.p.m..lub.115,00.m.n.p.m.,.w.zależności.od.przyjętej.wysokości.koro-ny.budowli.wpustowej.
Obliczenie.przepływów.i.stanów.wody.wykonano.dla.7.prze-krojów. położonych. wzdłuż. przyjętego. odcinka. rzeki.. Przekrój.I.usytuowany.był. tuż.powyżej.budowli.wpustowej. (przewału)..Natomiast.przekrój.II.za.tą.budowlą..Wpływ.budowy.przewa-łu.oceniano.porównując.hydrogram.stanów.wody.w.przekroju.położonym.poniżej.budowli.wpustowej.obliczony.dla.poszcze-gólnych.wariantów.obliczeniowych..Wyniki.obliczeń.w.postaci.hydrogramów.stanów.wody.przedstawiono.na.rysunkach 6.i.7..Natomiast.na.rysunku 8.pokazano.maksymalne.różnice.w.sta-nach.wody.dla.obu.wariantów.(próg.114,25.m.n.p.m..i.115,00.m.n.p.m.),.przy.szerokościach.przewału.100,.200.i.300.m.
63
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Obliczenia. prowadzone. były. przy. założeniu,. że. pojemność.polderu.jest.nieskończenie.duża.i.może.on.przyjąć.każdą.obję-tość.wody..Założenie. to.pozwoliło.na.wykazanie.roli,. jaką.od-grywa.budowla.upustowa.w.ograniczaniu.skutków.powodzi.na.terenach.doliny.poniżej.polderu.
Wykonane.obliczenia.potwierdziły,.że.przepustowość.przewa-łu,.przy.dużych.przepływach.w.rzece.może.decydować.o.skutecz-ności.oddziaływania.polderu.na.przepływy.poniżej.tej.budowli.
Porównanie.hydrogramów.stanów.wody.(rys..6.i.8).wyka-zuje,.że.przewały.o.większej.długości.(świetle).mocniej.obni-żają.stany.wody.w.rzece,.co.jest.zrozumiałe.z.uwagi.na.moż-liwość.odprowadzenia.większej.objętości.wody..Nie.stawiano.tu.ograniczeń.wynikających.z.określonej.w.rzeczywistości.po-jemności. polderu.. Również. wyżej. położony. próg. przewału.w.mniejszym.stopniu.wpływa.na.stany.wody.w.rzece.poniżej.przekroju. obliczeniowego,. z. uwagi. na. niższą. przepustowość.takiego.progu..Objętość.dopływającej.wody.jest.niewielka.ze.względu. na. niewielką. wysokość. przelewającej. się. wody. nad.koroną.budowli.
Wykonano.obliczenia.przyjmując,. że.przewał.wyposażo-ny.jest.w.zamknięcia.mechaniczne..Założono,.że.próg.prze-
wału. znajduje. się. na. rzędnej.114,00. m. n.p.m.,. a. zamknię-cia. zostały. otwarte. gdy. po-ziom. wody. osiągnął. rzędną.115,00. m. n.p.m.,. czyli. 1,0. m.ponad.progiem.przewału..Wy-niki.obliczeń.przedstawione.na.rysunku 9.wykazują,.że.nawet.przy. niewielkim,. bo. wynoszą-cym. 1,0. m,. otwarciu. zasuw.efektywność.przewału.jest.dużo.większa.od.tych.rozwiązań.bez.zamknięć.(rys..8).
Podsumowanie
Wielkość.redukcji.stanów.wody.przy.przejściu.fali.wezbranio-wej.zależy.od.wielu.czynników,.w.tym.od.objętości.wezbrania,.natężenia.przepływu.i.czasu.trwania.wezbrania,.objętości.polde-ru,.który.przyjmuje.wodę.z.rzeki,.ale.również.od.usytuowania.przewału,.jego.hydraulicznej.charakterystyki.i.czasu.rozpoczęcia.napełniania.polderu.
Przeprowadzone. analizy. i. obliczenia. numeryczne. wskazu-ją.na.dużą.rolę.warunków.hydraulicznych.budowli.upustowej..Przy.małej.przepustowości.przewału,.oddziaływanie.polderu.na-wet.o.bardzo.dużej.pojemności. retencyjnej,.będzie.niewielkie..Najprostsze.rozwiązanie.w.postaci.obniżenia.wzniesienia.koro-ny. wału. przeciwpowodziowego. na. określonym. odcinku. może.być.rozwiązaniem.efektywnym,.ale.jedynie.w.przypadku.małych.przepływów.w.rzece.w.stosunku.do.przepustowości.przewału.
Efektywne.wykorzystanie.polderu.może.mieć.miejsce.w.przy-padku,.gdy.zbiornik.(polder).pozostaje.suchy.i.dopiero.po.osią-gnięciu. określonej. wysokości. stanów. wody. następuje. dopływ.wody.na.polder..Przy.dużych.przewałach.obserwuje.się.obniże-nie.stanów.w.rzece.poniżej.polderu. i.„ścięcie.wierzchołka”.fali.wezbrania.. Jeśli. na. polder. o. ograniczonej. pojemności,. dopły-wa.woda.przy.stosunkowo.niskich.stanach.wody,.to.może.być.on.już.napełniony,.gdy.występują.stany.najwyższe..Dlatego.też.przewały.o.stałej.koronie.mogą.być.budowane.w.szczególnych.przypadkach.i.raczej.na.mniejszych.rzekach.o.niedużych.maksy-malnych.przepływach..Najefektywniejszym.rozwiązaniem,.a.jed-nocześnie.najdroższym,.jest.budowa.przewałów.z.regulowanymi.zamknięciami..światło.tych.budowli.musi.być.tak.dobrane,.aby.pozwalały.wprowadzić.objętość.wód. szczytu. fali.wezbraniowej.w.możliwie.krótkim.czasie..Stąd.też.istotną.sprawą.jest.dostoso-wanie.przepustowości.hydraulicznej.tych.budowli.do.natężenia.przepływu.w.rzece.
LITErATUrA
1.. Malinger.A.,.Przedwojski.B.:.2007..Wykorzystanie.modelu.matema-tycznego. do. charakterystyki. hydraulicznej. doliny. Konińsko-Pyzder-skiej.Warty..Nauka.Przyroda.Technologie..Dział.Melioracje.i.Inżynieria.środowiska..Tom.1,.zeszyt.2,.s..1-0
2.. Huang.S.,.Rauberg. J.,.Apel.H.,.Lindenschmidt.K.E.:.2007..The.ef-fectiveness.of.polder.systems.on.peak.discharge.capping.of.floods.along.the.middle.reaches.of.the.Elbe.River.in.Germany..Hydrology.and.Earth.System.Sciences.Discussions.4.s..211-241
3.. Projekt.planu.ochrony.przeciwpowodziowej.w.rejonie.wodnym.–.oce-na.zasadności.wykorzystania.polderów.w.dolinie.Konińsko-Pyzderskiej.w.celu.redukcji.fali.powodziowej.na.rzece.Warcie,.2004..Opracowanie:.Hydroprojekt
4.. Kubrak.J.:.1989:.Modele.numeryczne.rozprzestrzeniania.się.fali.wypły-wającej.przez.wyrwę.w.zaporze..SGGW-AR,.Warszawa
n
020406080
100120140160180200220240
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
Prze
wał [
m3 /s
]
B=100 m B=200 m B=300 m
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
H [m
]
B=100 m B=200 m B=300 m
Rys. 9. Redukcja przepływów i stanów wody w rzece, przy prze-wale z zamknięciami
Rys. 8. Redukcja stanów wody w rzece w zależności od szerokości przewału (B)
64
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Prof..dr.hab..ZBIGNIEW.KLEDyńSKI1)
Mgr.inż..WAWRZyNIEC.LEJMAN1)
Prof..dr.hab..WALDEMAR.MIODUSZEWSKI2)
Politechnika.Warszawska1)
Instytut.Technologiczno-Przyrodniczy2)
Analiza uszkodzeń wałów przeciwpowodziowych w okresie letnich wezbrań 2010 roku
Wstęp
Latem. 2010. roku. miały. miejsce. wezbrania. powodujące.wystąpienie.licznych.szkód.powodziowych..Objęły.one.szcze-gólnie.zlewnie.górnej. i. środkowej.Wisły.oraz.znaczną.część.zlewni.Odry.
Z.uwagi.na.długi.czas.utrzymywania.się.wysokich.stanów,.obserwowano. liczne.uszkodzenia. i. awarie.wałów.przeciwpo-wodziowych..Według.oficjalnych.danych,.w.czasie.powodzi,.jakie.wystąpiły.w.maju.i.czerwcu.2010.r..w.Polsce,.zalanych.zostało.550.tys..ha,.w.tym.470.tys..ha.użytków.rolnych..Po-wodzie.dotknęły.2200.miejscowości.i.67.tys..gospodarstw.rol-nych..Na.zalanych.terenach.mieszkało.280.tys..ludzi,.z.których.ponad.35.tys..było.ewakuowanych..Straty.materialne.oszaco-wano.wstępnie.na.ponad.3.mld.zł,.przy.czym.późniejsze.i.do-kładniejsze.rachunki.wskazują.na.wartości.2-3-krotnie.wyższe.
Warunki.klimatyczne.i.hydrologiczne.powodzi.2010.zostały.stosunkowo.dokładnie.przeanalizowane,.a.wyniki.analiz.są.opu-blikowane.w.dwu.interesujących.monografiach.[Dorzecze.Wi-sły,.2011;.Dorzecze.Odry,.2011]..Natomiast.brak.jest.informacji.dotyczących.zachowania.się.obwałowań.w.czasie.wysokich.sta-nów.wody,.opisu.przebiegu.i.przyczyn.występujących.uszkodzeń.i.awarii..Z.uwagi.na.to,.że.wały.przeciwpowodziowe.są.w.Polsce.podstawowym. urządzeniem. technicznym. służącym. ochronie.przed.powodzią,.dokonano.próby.oceny.występujących.proble-mów.na.podstawie.ankiet,.o.wypełnienie.których.poproszono.wojewódzkie.zarządy.melioracji.i.urządzeń.wodnych.
Autorzy.składają.serdeczne.podziękowania.dyrekcji.i.pra-cownikom. wojewódzkich. zarządów. melioracji. i. urządzeń.wodnych.za. trud,. jaki.włożono.w.wypełnienie. tych.ankiet..Szczególnie.dziękujemy.Panu.Dyrektorowi.Piotrowi.Micha-lukowi.za.pomoc.i.cenne.rady.w.przygotowaniu.ankiet.
Metodyka
W.celu.pozyskania.informacji.dotyczących.występujących.problemów. na. wałach. przeciwpowodziowych. opracowano.ankietę. skierowaną. do. wojewódzkich. zarządów. melioracji.i.urządzeń.wodnych..Odpowiedź.uzyskano.z.11.województw,.które.administrują.prawie.70%.długości.obwałowań.w.Pol-sce..Zarządy.poproszone.były.o.wypełnienie.formularza.an-kiety.dla.każdego.wyodrębnionego.odcinka.wału,.na.którym.nastąpiło.opisywane.wydarzenie..Ankiety.w.postaci.karty.in-formacyjnej.obejmowały.trzy.wydarzenia:●. karta. informacyjna.awarii.wału.przeciwpowodziowego.–.
za.awarię.przyjęto.uszkodzenie.wału.objawiające.się.prze-rwaniem.wału.lub.przelaniem.się.wody;
●. karta.informacyjna.uszkodzenia.wału.przeciwpowodziowe-go.–.za.uszkodzenie.przyjmowano.występujące.odkształce-
nia,.nadmierną.filtrację.itp.,.mogące.zagrażać.stateczności.wału.(nie.dotyczy.szkód.powodowanych.przez.zwierzęta);
●. informacja.o.uszkodzeniach.wałów.przeciwpowodziowych.spowodowanych.przez.zwierzęta.W.powyższych.ankietach.pytano.o.lokalizację,.dane.do-
tyczące.stanu.wody,.opis.prawdopodobnej.przyczyny.awarii.oraz.opis.uszkodzeń..Również.proszono.o.podanie.przybli-żonych.kosztów.likwidacji.awarii.lub.uszkodzenia.z.podzia-łem.na.działania.doraźne.i.koszty.napraw.docelowych.
Przy.okazji. zgromadzono. także.materiał. (przyczynkowy).do. ewentualnych. dodatkowych. analiz,. np.. o. stosowanych.technologiach.naprawy,.wielkości.chronionych.terenów.i.ich.zagospodarowaniu. itp.. Ostatecznie. zgromadzony. materiał.obejmuje.awarie. i.uszkodzenia.odnotowane.na.obszarze.11.z.16.wzmiuw.(wzmiuw,.które.odpowiedziały.na.ankietę,.ad-ministrują. 5719,7. km. obwałowań,. 67,3%. utrzymywanych.w.Polsce.–.tabela 1).
Materiał. uzyskany. z. ankiet. nie. jest. do. końca. jednorodny..Z.niektórych.wzmiuw.nadeszły.dane.w.innej.formie.niż.oczeki-wana..Powodowało.to.trudności.w.opracowaniu.wyników.ankie-
TAbelA 1 Dane dotyczące klas obwałowań przeciwpowodziowych
(stan na 31.12.2006)
Lp. WojewództwoŁączna.długość.obwałowań.[km]:
Poza-klasowerazem
w.tym.w.klasie:I II III IV
1 2 3 4 5 6 7 81 dolnośląskie 1339,0 52,3 186,5 133,7 845,4 121,02 kujawsko-pomorskie 178,7 0,0 166,6 0,0 12,1 0,03 lubelskie 196,3 2,3 146,7 39,9 3,2 4,14 lubuskie 815,9 138,9 298,0 124,3 254,7 0,05 łódzkie 162,8 0,0 111,1 21,0 28,1 2,66 małopolskie 1016,3 158,3 426,4 342,3 89,3 0,07 mazowieckie 671,1 49,0 513,6 54,2 18,4 35,98 opolskie 369,1 2,6 21,7 192,3 152,4 0,09 podkarpackie 630,0 30,1 322,4 184,1 91,4 2,310 podlaskie 31,2 0,8 1,7 5,7 19,6 2,311 pomorskie 655,0 104,3 74,7 223,9 245,7 6,412 śląskie 340,9 0,0 95,0 61,2 184,7 0,013 świętokrzyskie 347,9 28,4 174,7 86,8 46,4 11,514 warmińsko-mazurskie 446,5 0,0 42,4 228,5 137,5 38,115 wielkopolskie 765,4 0,0 18,0 327,2 420,2 0,016 zachodnio-pomorskie 535,6 0,0 0,5 40,6 450,1 44,6
Razem Polska.[km] 8501,8 566,9 2600,0 2066,7 2999,3 268,8% 100,0 6,7 30,6 24,3 35,2 3,2
Adnotacja:.pogrubioną.czcionką.wyróżniono.województwa,.które.objęła.ankieta.
65
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
ty..W.wielu.wypadkach.interpretacja.uzyskanych.odpowiedzi.nie.jest.jednoznaczna,.co.wynika.ze.zróżnicowania.sposobów.opisu.analogicznych.procesów..Nie.wszystkie.odpowiedzi,.zwłaszcza.te.odbiegające.od.oczekiwanej. formy,.zawierają.wyczerpujące. in-formacje..Jednak.w.sumie.uzyskano.bardzo.wiele.istotnych.in-formacji,.których.analiza.pozwala.na.ocenę.przebiegu.powodzi.w.2010.roku.z.uwagi.na.stan.wałów.przeciwpowodziowych.
Pozyskane. dane. grupowano. wg. charakteru. zdarzenia. –.stanu.obiektu..Wyróżniono:.awarie,.które.związano.z.prze-dostaniem.się.wody.poza.linię.wałów.i.zalaniem.terenu.chro-nionego. (symbole.P,.R. i.Prz.w. tabeli 2).oraz.uszkodzenia,.które. z. kolei. podzielono. na:. scharakteryzowane. w. tabeli. 2.pod.symbolami.innymi.niż.P,.R.i.Prz.oraz.uszkodzenia.spo-wodowane.przez.dzikie.zwierzęta.
W.wielu.wypadkach.w.przyczynach.awarii.swój.prawdopo-dobny.udział.miała.także.działalność.dzikich.zwierząt,.dlatego.w.tej.grupie.wyodrębniono.podgrupę.„awarie.z.udziałem.dzikich.zwierząt”.. Uszkodzenia. wałów. nie. zawsze. były. spowodowane.jednym.czynnikiem..Dlatego.przeanalizowano.grupę.przypad-ków.uszkodzeń.spowodowanych.jedną.przyczyną.oraz.pozosta-łe,.gdy.przyczyn.(form).uszkodzenia.było.więcej..W.tej.grupie,.na.podstawie.opisu.wskazywano.jedną.z.przyczyn.(formę).jako.główną,.a.pozostałe.traktowano.jako.wtórne.lub.towarzyszące.
Dane. analizowane.w.układzie.podziału. administracyjnego.(województwa).oraz.w.układzie.podziału.hydrograficznego.(do-rzecza.Wisły.i.Odry,.rzeki.główne.–.Wisła,.Odra.–.oraz.dopływy.I.i.II.rzędu,.inne.cieki)..Koszty.działań.doraźnych.i.docelowych.napraw.zestawiono.tylko.w.układzie.administracyjnym.
Analiza wyników ankiety
a. Zestawienia liczbowe
W.roku.2010.odnotowano.672.„zdarzenia”.na.wałach.prze-ciwpowodziowych..131.z.nich.zaklasyfikowano.do.awarii,.541.do.uszkodzeń.(w.tym.186.przypadków.uszkodzeń.spowodowa-
nych.wyłącznie.przez.dzikie.zwierzęta,.niezwiązanych.bezpośred-nio. z.wezbraniami)..Blisko.91%.zdarzeń. (z.wyłączeniem.nie-określonych.w.czasie.przypadków.uszkodzeń.spowodowanych.wyłącznie.przez.dzikie.zwierzęta).miało.miejsce.w.okresie.wystę-powania.wysokich.stanów.w.miesiącach.maj-czerwiec.(tab. 3).
W. tabeli. 3. podano. również. dane. Nadzoru. Budowlane-go. [świderska,.Lebiecki,. 2011],.prezentowane. jako.uznane.przerwania.wałów.przeciwpowodziowych,.które.można.po-równywać. z.podaną. liczbą. awarii. uzyskanej. z. ankiety..Wy-stępują. tu. dość. istotne. różnice,. które. najprawdopodobniej.wynikają.z.różnej.interpretacji.tych.zdarzeń..Według.danych.wzmiuw.liczba.awarii. jest.znacznie.większa.niż.stwierdzona.przez.Nadzór.Budowlany..W.większości. niewielkie,. szybko.
TAbelA 2 Oznaczenia form awarii i uszkodzeń obwałowań
Lp. Symbol Opis Uwagi1 2 3 4 5
1 Z zaniżenie.koronyczynnik,.jeśli.wał.nie.zostanie.doraźnie.podwyższony,.prowadzący.do.przelania.się.wody.(P).przy.stanach.niższych.od.nominalnej.rzędnej.korony.obwałowania
także.formy.finalne.uszkodzeń.wywołanych.przelaniem.się.(P).wody.lub.rozmyciem.(R).korpusu.wału
2 Os osunięcie,.podmycie.lub.uszkodzenie.skarpy.bez.wskazania.czy.była.to.skarpa.odwodna,.czy.odpowietrzna
czynniki.występujące.przy.stanach.wody.poniżej.korony.wału,.poprzedzające.i.prowadzące.do.ewentualnego.rozmycia.(R).korpusu.budowli
3 Osw osunięcie,.podmycie.lub.uszkodzenie.skarpy.odwodnej4 Osp osunięcie,.podmycie.lub.uszkodzenie.skarpy.odpowietrznej5 Ps przesiąki.przez.korpus.wału6 Psp przesiąki.przez.podłoże
7 Phk przebicie.hydrauliczne.w.korpusie.wału,.także.wzdłuż.budowli.wałowych
8 Php przebicie.hydrauliczne.w.podłożu
9 rrozmycie.wału.wskutek.przesiąków.lub.przebić.w.korpusie.lub.podłożu,.prowadzące.do.przedostania.się.wody.powierzchniowej.na.zawale
przy.stanach.wody.poniżej.korony.wału
10 P przelanie.zarówno.od.strony.międzywala,.jak.i.zawala.(wody.spływające) przy.stanach.wody.powyżej.korony.wału
11 Prz przekop.dla.wód.spływających.z.zawala12 Pkp pęknięcie.podłużne.wału
13 Uinne.uszkodzenia,.najczęściej.koleiny.na.koronie.powstałe.w.czasie.akcji.przeciwpowodziowej,.uszkodzenia.darni.na.skarpach,.dróg.u.podnóża.wału,.ramp.itp.
TAbelA 3 Awarie i uszkodzenia wałów przeciwpowodziowych w 2010 r.,
wg województw
Lp. WojewództwoZda-rzenia.(A+U)
Uszkodzenia.(U)Awarie.
(A)
„Przerwania”.wg..
[świderska...]wywołane.w.wyniku.wezbrań
spowodowane.przez.dzikie.
zwierzęta
1 2 3 4 5 6 71 lubelskie 4 0 15 4 42 lubuskie 102 39 52 11 53 małopolskie 276 209 35 32 104 mazowieckie 88 45 36 7 15 opolskie 42 19 0 23 276 podkarpackie 30 4 10 16 67 podlaskie 2 0 2 0 08 śląskie 30 13 2 15 99 świętokrzyskie 32 6 6 20 1310 wielkopolskie 12 3 8 1 211 zachodnio-pomorskie 37 15 20 2 0
Razem 672 355 186 131 77
66
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
TAbelA 4Awarie i uszkodzenia wałów przeciwpowodziowych w 2010 r. w układzie zlewniowym
Maj-czerwiec
Inne.wezbrania Wisła Zlewnia.W..
cieki.II.rzęduZlewnia.W..
cieki.III.rzędu Odra Zlewnia.O..cieki.II.rzędu
Zlewnia.O..cieki.III.rzędu Inne
AWARIe 131 100,00% 120 11 17 19 48 27 8 12 0R.-.rozmycie 37 28,24% 22 15 8 1 7 13 5 3 0w.tym.z.przyczynkiem.dzikich.zwierząt 13 35,14%.R 12 1 8 0 3 0 1 1 0
P.-.przelanie 81 61,83% 62 19 7 17 31 14 3 9 0Prz.-.przerwanie/przekop 13 9,92% 13 0 2 1 10 0 0 0 0
USZKODZeNIA 541 100% 508 33 158 60 148 59 59 53 4Bez.przyczynku.zwierząt 307 58,81% 284 23 100 42 121 25 16 3 0Z.przyczynkiem.dzikich.zwierząt 29 5,56% 19 10 8 1 4 4 0 10 2Wywołane.tylko.przez.dzikie.zwierzęta 186 35,63% - 50 17 23 15 39 40 2
likwidowane.przerwania.wałów.nie.są.interpretowane.przez.Nadzór.jako.awarie.
Przyczyny.awarii.prezentowane.są.na.rysunku 1..Najczęściej.występującymi.przyczynami.są.przelania.(P),.stanowiące.62%.wszystkich.zdarzeń..W.drugiej.kolejności.są.rozmycia.(R),.które.w.jakiejś.części.mogą.być.powodowane.działalnością.zwierząt..Zwraca.się.jednak.uwagę,.że.brak.tu.niezbędnych.dowodów.na.taką.diagnozę,.ale.jest.ona.bardzo.prawdopodobna.
Uszkodzenia,. które. opisane. są. jako. spowodowane. jedną.przyczyną,.podano.na.rysunku 2.
Natomiast. zestawienie.uszkodzeń,.dla.których.wskazano.więcej.niż.jedną.przyczynę.wystąpienia,.przedstawiono.na.ry-sunku 3..Przyjęto.tutaj.podanie.przyczyny.zasadniczej.wraz.z.towarzyszącymi.
Dokonano.również.zestawienia.„zdarzeń”.w.układzie.zlew-niowym.(tab. 4,.rys. 4.i rys. 5)
Rys. 2. Udział pojedynczych form uszkodzeń wałów przeciwpo-wodziowych
Rys. 3. Udział wielopostaciowych przypadków uszkodzeń wałów przeciwpowodziowych
OdraWisła
Inne
Zlewnia
Wisły
– cie
ki I rz
ędu
Zlewnia
Wisły
– cie
ki II rz
ędu
Zlewnia
Odry – c
ieki I r
zędu
Zlewnia
Odry –
cieki I
I rzęd
u
0
10
20
30
40
50 48
17 19
128
0
27 Wisła13%
Zlewnia Wisły - cieki I rzędu
15%
Zlewnia Wisły - cieki II rzędu
36%
Odra21%
Zlewnia Odry - cieki I rzędu
6%
Zlewnia Odry - cieki II rzędu
9% Inne0%
Rys. 4. Rozkład awarii wałów w zlewniach Wisły i Odry
Rys. 5. Rozkład uszkodzeń wałów w zlewniach Wisły i Odry
OdraWisła
Inne
Zlewnia Wisły – cie
ki I rzę
du
Zlewnia Wisły – cie
ki II rzę
du
Zlewnia Odry – cie
ki I rzę
du
Zlewnia Odry – cie
ki II rzę
du
200
150158
60 59 59 53
4
148
50
0
100Wisła29%
Zlewnia Wisły - cieki
I rzędu11%
Zlewnia Wisły - cieki
II rzędu27%
Odra11%
Zlewnia Odry - cieki I
rzędu11%
Zlewnia Odry - cieki
II rzędu10%
Inne1%
Osw Ps U Psp Os?Osp Z Pkp Phk Php
44 4340
3229
6 5 51 0
05
101520
25
30
35
40
45
P 62%
Prz 11%
R bez zwierząt
17%
R + dzikie zwierz.
10%
R; 27 %
Rys. 1. Procentowy udział form awarii wałów przeciwpowo-dziowych (oznaczenia jak w tabeli 2)
Osw21%
Ps21%
U20%
Psp16%
Os?14%
Osp3%
Z2%
Pkp2%
Phk1% Php
0%
41
25
1916 15
10
42
0 005
1015202530354045
Ps+inne
Os?+inne
U+inne
Psp+inn
e
Osw+in
ne
Z+inne
Pkp+inn
e
Osp+inne
Php+inn
e
Phk+inn
e
a)
Ps+inne31%
Os?+inne19%
U+inne14%
Psp+inne12%
Osw+inne11%
Z+inne8%
Pkp+inne3%
Osp+inne2%
Php+inne0%
Phk+inne0%
67
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
b. Udział zwierząt w obserwowanych uszkodzeniach wałów
W.relacjach.z.przebiegu.powodzi.2010.roku.wielokrotnie.podkreślano. fakt. osłabiania. konstrukcji. wałów. przeciwpo-wodziowych.przez.dzikie.zwierzęta,.głównie.bobry..Gatunek.ten.podlega. szczególnej.ochronie. i. likwidacja. skutków. jego.działalności.nastręcza.poważne.trudności. formalno-prawne,.wynikające. z. prawa. ochrony. przyrody.. Pod. naciskiem. po-szkodowanych.i.sztabów.akcji.przeciwpowodziowej.minister.środowiska.wydał.zgodę.na.odstrzał.kilkudziesięciu.osobni-ków.tego.gatunku..Niezależnie.od.prawie.całkowitej.niesku-teczności. tej. akcji. (myśliwi. bowiem. niechętnie. podejmują.się. tego. zadania. ze.względu.na. trudność. samego.odstrzału,.jak.i.koszt.zutylizowania.ciała.zwierzęcia;.uszkodzenie.futra.i. brak.popytu.na.mięso. sprawiają,. że. są.one.bezużyteczne).środowiska. proekologiczne. rozpoczęły. akcję. propagandową.ośmieszającą.problem.przez.sprowadzenie.go.do.hasła: Bobry nie są winne powodzi!
Starając.się.uzyskać.rzetelną.miarę.problemu.ankietę.roz-winięto. o. temat. uszkodzeń. wałów. przeciwpowodziowych.spowodowanych.przez.działania.dzikich.zwierząt..Charakter.tych.uszkodzeń.jest.z.punktu.widzenia.ankiety.złożony.
Po. pierwsze,. uszkodzenia. wywołane. przez. dzikie. zwie-rzęta.mają.miejsce.nie.tylko.w.okresie.powodzi,. jakkolwiek.powódź. może. je. intensyfikować,. gdyż. zagrożone. powodzią.zwierzęta.(zwłaszcza.w.okresie.rozrodu).przenoszą.się.wyżej,.na.nasypy.wałów..Ocenia.się,.że.szkody.bobrowe.powstawały.głównie.podczas.powodzi.majowej..Ciężarne.samice.wycho-dziły.na.ląd.i.szukały.miejsca.do.porodu..Podobnie.jak.zmę-czone.pływaniem.zwierzęta.z.uwagi.na.długo.utrzymujący.się.wysoki.poziom.wody.w.Wiśle.[Informacja.o…,.2010].
W. tabeli 5.podano.zestawienie. liczby.odcinków.wałów,.na.których.stwierdzono.występowanie.bobrów.oraz.liczbę.za-uważonych.nor..Podano.tu. również. szacunkowe.koszty.na-praw.wałów.uszkodzonych.przez.bobry.
Po.drugie,.uszkodzenia.te.mogą.przyczyniać.się.do.poważ-nych.incydentów,.w.tym.awarii.obwałowań,.lub.wręcz.je.wy-woływać,.ale.przebieg.incydentu.nie.zawsze.daje.możliwość.określenia. wagi. działalności. dzikich. zwierząt. w. złożonym.procesie.awarii.
Z.punktu.widzenia.statystyki.uszkodzenia.wywołane.przez.zwierzęta.przypisywano.–.zgodnie.z.informacją.pozyskaną.od.
respondenta.–.odcinkom.wałów,.licząc.takie.uszkodzenie.za.jedno,.chociaż.na.odcinku.liczba.nor.mogła.iść.w.setki.sztuk..Dla. ilustracji.–. fragment.opisu.z. jednej. z. ankiet:. „Ogółem.zainwentaryzowano. 1830. szt.. nor,. przy. czym. charaktery-styczne.jest.występowanie.znacznej.populacji.bobrów.na.te-renie.powiatu.kozienickiego. i. grójeckiego,. gdzie. liczba.nor.bobrowych.wyniosła.w.kozienickim.1647. szt.. (na.odcinku.73,673.km).i.w.grójeckim.172.szt..(na.odcinku.11,225.km)”.[Opis.uszkodzeń…,.2010]..Ponadto,.uszkodzenia.mogą.się.powtarzać.w.tym.samym.miejscu.i.być.usuwane.wielokrotnie.[Informacja.o.uszkodzeniach…,.2010].
Nie. analizowano. charakteru. uszkodzenia,. przy. czym.w.nadesłanych.opisach.potwierdzała. się.wysoce.destrukcyj-na.działalność.bobrów.i.lisów,.które.w.obwałowaniach.kopią.głębokie. i. rozgałęzione. nory. oraz. mniej. groźna. działalność.dzików,. które.niszczą.wały.płycej,. ale. na.większych. zwykle.powierzchniach..Z.tego.powodu.respondenci.podawali.naj-częściej.orientacyjną.liczbę.nor.w.przypadku.bobrów.i.lisów.oraz.powierzchnię.nasypów.zniszczoną.przez.dziki..Inne.zwie-rzęta.(nornice,.wydry,.mrówki,.krety.i.borsuki.oraz.gatunki.niezidentyfikowane),.z.racji.rzadszego.bytowania.na.wałach.lub.w.ich.pobliżu.oraz.ze.względu.na.mniejsze.wymiary,.nie.powodowały.znaczących.zniszczeń.
Z. przywołanych. powodów. szkody. wywołane. przez. dzikie.zwierzęta.podzielono.na.towarzyszące. incydentom.(uszkodze-niom. i. awariom).powodziowym.oraz. takie,.przy.których.nie.zaobserwowano.innych.form.degradacji.wałów,.a.wyłącznie.ak-tywność.dzikich.zwierząt..Pierwsza.grupa.została.pokazano.ilo-
ściowo.we.wcześniejszych.zestawieniach. tabelarycz-nych.i.wykresach..Druga.grupa. uszkodzeń. przed-stawia.się.następująco.
Udział. poszczegól-nych.gatunków.zwierząt.w. uszkodzeniach. wałów.przeciwpowodziowych.w. roku. 2010. przedsta-wiono. na. rysunku 6..Z. kolei. na. rysunku 7.pokazano. uszkodzenia.w.układzie.zlewniowym.
TAbelA 5 Zestawienie liczebności stwierdzonych nor bobrów w wałach przeciwpowodziowych w czerwcu 2010 r.
Województwo Liczba..odcinków.wałów
Liczba..nor
Koszty.napraw..razem.[zł]
Lubelskie 15 525 271.273
Lubuskie 45 1876 5.551.000
Małopolskie 50 bd bd
Mazowieckie 37 3733 1.263.625
Podkarpackie 47 68 150.176
Podlaskie 4 4 .
śląskie 3 2 31.735
świętokrzyskie 5 20 28.000
Wielkopolskie 10 311 223.800
Zachodniopomorskie 23 bd 624.055
InneDzikLisBóbr
120 119
21
39
7
100
80
60
40
20
0
Rys. 6. Rozkład uszkodzeń wałów spowodowanych przez różne gatunki dzikich zwierząt w 2010 r.
0
10
20
30
40
50 50
1723
15
39 40
2
OdraWisła
Inne
Zlewnia Wisły – cie
ki I rzę
du
Zlewnia Wisły – cie
ki II rzę
du
Zlewnia Odry – cie
ki I rzę
du
Zlewnia Odry – cie
ki II rzę
du
Wisła27%
Zlewnia Wisły -
cieki I rzędu
9%
Zlewnia Wisły - cieki II rzędu
12%
Odra8%
Zlewnia Odry - cieki I rzędu
21%
Zlewnia Odry - cieki II rzędu
22%
Inne1%
Rys. 7. Uszkodzenia wałów spowodowane przez dzikie zwierzę-ta w 2010 r. – podział zlewniowy
68
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
c. Ocena kosztów
Koszty.robót.doraźnych.zwykle.nie.są.znane.administra-torom.obwałowań,.gdyż.ponosiły.je.miejscowe.władze.samo-rządowe..W.wielu.wypadkach.działań.doraźnych.nie.podej-mowano.. Jeśli.wydatkowano.konkretne.kwoty,. to.były.one.w.ankietach.podawane.precyzyjnie,.z.dokładnością.do.groszy.lub. złotówki..Koszty.prac.odtworzenia.poprzedniego. stanu.(czasami.z.oczywistą.modernizacją),.w.przypadku.zrealizowa-nia.robót,.podawano.również.dokładnie.
W.wielu.wypadkach.naprawy.docelowe.były.dopiero.pla-nowane.lub.łączono.je.z.szerszą.modernizacją.wałów..W.ta-kich. wypadkach. koszty. tych. robót. były. zwykle. szacowane,.z.dokładnością.do.tysięcy.złotych.(np..w.województwie.ma-łopolskim).
W. tabeli 6. przedstawiono. zestawienie. kosztów. ponie-sionych. przez. wzmiuw. w. ankietowanych. województwach.w.związku.z.usuwaniem.awarii.i.uszkodzeń.spowodowanych.przez.wezbrania.w.maju.i.czerwcu.2010.roku.oraz.uszkodzeń.wywołanych.w.tym.samym.roku.działalnością.dzikich.zwie-rząt..W.zestawieniu.pojawia.się.województwo.dolnośląskie,.które.wprawdzie.nie.odpowiedziało.na.ankietę,.ale.dane.go.dotyczące. są. dostępne. w. opracowaniu. [Dorzecze. Odry…,.2011].
W.tabeli 7.podano.rozkład.kosztów.poniesionych.na.usu-wanie.uszkodzeń.wałów.spowodowanych.przez.dzikie.zwie-rzęta.w.rozbiciu.na.gatunki.zwierząt.
Na. rysunku 8. przedstawiono. porównanie. liczby. zgło-szonych. zdarzeń. (awarii. i. uszkodzeń. wałów). w. roku. 2010.
TAbelA 6 Zestawienie kosztów usuwania skutków awarii i uszkodzeń wałów
przeciwpowodziowych w województwach w 2010 r.
Lp.
Woj
ewód
ztw
o
Łącz
ne.k
oszt
y.na
praw
. .(m
ln.zł
)
Kos
zty.
napr
aw. .
poaw
aryj
nych
(mln
.zł)
Kos
zty.
napr
aw. .
poaw
aryj
nych
(%.w
szys
tkic
h.ko
sztó
w)
Kos
zty.
napr
aw. .
uszk
odze
ń..
(mln
.zł)
Kos
zty.
napr
aw. .
uszk
odze
ń..
(%.w
szys
tkic
h.ko
sztó
w)
Kos
zty.
napr
aw.u
szko
dzeń
. .sp
owod
owan
ych.
prze
z. .dz
ikie
.zwie
rzęt
a.(m
ln.zł
)
Kos
zty.
napr
aw.u
szko
dzeń
. .sp
owod
owan
ych.
prze
z.dzik
ie. .
zwie
rzęt
a.(%
.wsz
ystk
ich.
kosz
tów
)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 dolnośląskie 58,10 - - - - - -
2 lubelskie 21,89 18,53 84,66% 3,09 14,10% 0,27 1,24%
3 lubuskie 184,37 11,46 6,22% 168,49 91,39% 4,41 2,39%
4 małopolskie 336,00 40,89 12,17% 295,11 87,83% 0,00 0,00%
5 mazowieckie 38,70 9,90 25,58% 27,31 70,58% 1,49 3,85%
6 opolskie 17,86 5,71 31,97% 12,15 68,03% 0,00 0,00
7 podkarpackie 29,39 28,65 97,48% 0,59 2,01% 0,15 0,51%
8 podlaskie brak.danych
9 śląskie 34,52 24,79 71,82% 9,71 28,12% 0,02 0,06%
10 świętokrzyskie 33,13 23,05 69,56% 10,03 30,29% 0,05 0,15%
11 wielkopolskie 11,82 0,25 2,07% 11,38 96,26% 0,20 1,66%
12 zachodnio-.pomorskie 5,30 0,43 8,20% 4,37 82,39% 0,50 9,42%
. Suma 771,07 163,65 22,95% 542,23 76,05% 7,09 1,00%
Rys. 8. Zgłoszone zdarzenia (awarie i uszkodzenia wałów) w roku 2010 (a) oraz koszty napraw zaistniałych zniszczeń (b)
Rys. 9. Zgłoszone uszkodzenia wałów w wyniku działalności dzikich zwierząt w roku 2010 (a) oraz koszty napraw zaistnia-
łych zniszczeń (b)
Małopolskie42%
Lubuskie15%
Mazowieckie13%
Opolskie6%
Zachodnio-pomorskie
6%
Świętokrzyskie5%
Podkarpackie5%
Lubelskie3%
Wielkopolskie2%Podlaskie
0%Śląskie4%
Małopolskie43%
Lubuskie24%
Dolnośląskie8%
Mazowieckie5%
Śląskie4%
Świętokrzyskie4%
Podkarpackie4%
Lubelskie3% Opolskie
2%
Wielkopolskie2%Zachodnio-
pomorskie1% Podlaskie
brak danych
TAbelA 7Koszty napraw uszkodzeń wałów przeciwpowodziowych
spowodowanych w roku 2010 przez dzikie zwierzęta, według gatunków
Lp. Gatunek Łączne.koszty.napraw.[zł] Koszty.napraw.[%]
1 2 3 4
1 bóbr 6.299.137 88,85
2 lis 146.575 2,07
3 dzik 32.700 0,46
4 inne 611.600 8,63
. Suma 7.090.012 100,00
z. kosztami. napraw. zaistniałych. zniszczeń.. Na. rysunku 9.przedstawiono.analogiczne. zestawienie.dla. szkód. spowodo-wanych.wyłącznie.przez.dzikie.zwierzęta.
Wnioski
Dane. ilościowe. i. jakościowe. zebrane. w. wyniku. ankiety.ukazują.obraz.stanu.technicznego.wałów.przeciwpowodzio-wych,.który.wielokrotnie.określany.był.już.jako.niezadowa-lający.. Ważnym. spostrzeżeniem. z. ankiety. oraz. opracowań.powstałych. po. powodzi. 2010. r.. jest. konstatacja. braku. sa-tysfakcjonującej. korelacji. między. oceną. stanu. wału. przed.powodzią. a. lokalizacją. występujących. awarii.. Wynika. to.z.wielu.powodów:.niedostatecznego.zakresu.badań.diagno-stycznych.(zarówno.co.do.długości.objętych.nimi.wałów,.jak.i.rodzajów.podjętych.badań.i.ich.liczby),.niedoskonałości.sa-
Inne21%
Dzik 4%
Lis11%
Bóbr64%
Inne9%
Lis2%
Bóbr89%
Dzik0%
a) b)
a) b)
69
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
ny.stan.dróg.przywałowych,.niezbędnych.w.przypadku.pro-wadzenia.akcji.przeciwpowodziowej..Jak.wskazano.w.ocenie.stanu. technicznego. obwałowań,. na. znacznych. odcinkach.wałów.brak.jest.dróg.przywałowych.i.dróg.dojazdowych.do.wałów..Istniejące.drogi.na.ławkach.przywałowych,.z.uwagi.na.najczęściej. stosowaną.nawierzchnię. tłuczniową.na.pod-budowie.o.zbyt.małej.grubości,.po.przejściu.wielkich.wód.w.większości.zostały.uszkodzone,.w.wyniku.poruszania. się.po.nich.sprzętu.niezbędnego.do.akcji.przeciwpowodziowej”.[Opis.uszkodzeń…,.2010].
Zaprezentowana.ankieta.i.jej.wyniki.są.obarczone.pewny-mi.błędami,.wynikającymi.m.in..z.różnego.stopnia.precyzji.opisu.technicznego.zachodzących.zdarzeń.ze.strony.respon-dentów..Zadawane.pytania.pozostawiły.możliwość.zbyt.ob-szernej.interpretacji.
W. przypadku. podjęcia. kolejnej. ankietyzacji,. należy. do-łożyć.starań.na.rzecz.uzyskania.jednolitych.odpowiedzi.(np..poprzez. przedstawienie. graficznego. pola. wyboru. znanych.form.uszkodzeń).
Inwentaryzacja.zaistniałych.w.czasie.wezbrań.zdarzeń.do-tyczących. wałów. przeciwpowodziowych. na. terenie. całego.kraju.pozwoliłaby.na.doskonalszą.analizę.przyczyn.i.skutków.wystąpienia.tych.incydentów,.stwarzając.tym.samym.szansę.na.zapobieganie.awariom.i.uszkodzeniom.omawianych.bu-dowli.hydrotechnicznych.
LITErATUrA
1.. Boguta. L.,. Łoś. M.:. 2010.. Wielka. woda. na. Wiśle. Lubelskiej. w. maju.i.czerwcu.2010.r..Wiadomości.Melioracyjne.i.Łąkarskie.nr.4,.s..171-178
2.. Bortkiewicz. A.,. Marecki. J.:. 2010.. Awarie. wałów. przeciwpowodzio-wych.Wisły.na.terenie.województwa.lubelskiego..Wiadomości.Melio-racyjne.i.Łąkarskie.nr.4,.s..179-183
3.. Borys.M.:.2002..Stan.wałów.przeciwpowodziowych.przed.powodzią.2001..Gospodarka.Wodna.2,.s..63-70
4.. Dorzecze. Odry.. Monografia. powodzi. 2010.. Red.. M.. Maciejewski,.M..Ostojski,.T..Tokarczyk..IMGW,.Warszawa.2011
5.. Dorzecze.Wisły..Monografia.powodzi.maj-czerwiec.2010..Red..M..Ma-ciejewski,.M..Ostojski,.T..Walczykiewicz..IMGW,.Warszawa.2011
6.. Flood.and.Coastal.Defence.Project.Appraisal.Guidance..Approaches.to.Risk..Ministry.of.Agriculture..Fisheries.and.Food..February.2000..UK
7.. Fundamentals.on.Water.Defence..Technical.Advisory.of.Committee.on.Water.Defences..January.1998..The.Netherlands
8.. Informacja.o.uszkodzeniach.wałów.spowodowanych.przez.dzikie.zwie-rzęta.w.2010.r..Rzeka.Wisła,.Dolina.Czerska.i.Dolina.Moczydłowska..Plik.011..Warszawa:.WZMiUW
9.. Informacja.o.uszkodzeniach.wałów.spowodowanych.przez.dzikie.zwie-rzęta.w.2010.r..Lewostronny.wał.rzeki.Narew.odc..Nowy.Dwór.Maz..Dębe,.gmina.Wieliszew..Plik.002..WZMiUW.Warszawa..Inspektorat.Nowy.Dwór.Mazowiecki
10.. Jakimiuk. S.:. 2010.. Powódź. w. maju. i. czerwcu. 2010. roku. na. Wiśle.w.granicach.województwa.lubelskiego..Wiadomości.Melioracyjne.i.Łą-karskie.nr.4,.s..166-170
11.. Mioduszewski.W.:.2010..Ochrona.przed.powodzią..Wiadomości.Me-lioracyjne.i.Łąkarskie.nr.4,.s..152-159
12.. Opis.uszkodzeń.obwałowań.w.wyniku.wezbrań.powodziowych.w.maju.i.czerwcu.2010.r..Plik.002-1..WZMiUW.Warszawa..Oddział.w.Rado-miu..Inspektoraty.w.Zwoleniu,.Kozienicach.i.Grójcu
13.. Powódź.2010..Materiały.Konferencji..Warszawa:.IMGW,.201014.. świderska.I.,.Lebiecki.P.:.2011..Stan.bezpieczeństwa.budowli.piętrzą-
cych.wodę.w.Polsce.na.koniec.2009.roku..XXV.Konferencja.Nauko-wo-Techniczna.„Awarie.Budowlane.2011”..Międzyzdroje.24-27.maja.2011..t..1,.s..283-290
n
mych.metod.badawczych.i.wnioskowania.na.ich.podstawie,.zmian.stanu.wałów.w.okresie.między.badaniami.(szczególnie.duża.zmienność.wiąże.się.z.działalnością.dzikich.zwierząt)..Wszystko. to. potwierdza. ograniczoność. i. losowy. charakter.kontroli.prewencyjnej..Dlatego.należy.dążyć.do.wdrożenia.ciągłej.kontroli.stanu.wałów,.w.tym.przede.wszystkim.w.za-kresie. zjawisk. filtracyjnych. i. w. okresach. wezbrań. w. czasie.rzeczywistym.
W.odniesieniu.do.uciążliwych.i.często.groźnych.w.swoich.konsekwencjach.tzw..szkód.bobrowych.respondenci.przeka-zywali.swoje.doświadczenia.w.zakresie.metod.przeciwdziała-nia. takim. uszkodzeniom.. Spostrzeżenia. te. mają. szczególne.znaczenie,.zwłaszcza.wobec.medialnie.nagłaśnianych,.łagod-nie. mówiąc. niefortunnych. pomysłów. przyrodników,. gdyż.bazują.na.praktyce.i.wynikającym.z.niej.doświadczeniu..Oto.przykłady.
W. wyniku. analizy. miejsc. wykonania. nor. przez. bobry.stwierdzono,.że.uszczelnienie.skarpy.odwodnej.matą.ben-tonitową. stanowi. pewną. przeszkodę. przy. drążeniu. nor,.które. ograniczone. są. do. około. jednometrowej. warstwy.przykrywającej.matę.bentonitową..Jednak.z.uwagi.na.nie-możność. „przejścia”. w. głąb. korpusu,. nory. te. są. rozległe.powierzchniowo.. Zabezpieczenie. siatką. metalową. wbu-dowaną.w.korpus,.z.uwagi.na.jej.lokalizację.bezpośrednio.pod.darnią,.zapobiegło.uszkodzeniom.korpusu.wału.[Opis.uszkodzeń…,.2010].
Uszkodzenia.spowodowane.przez.bobry.wymagały.często.dowozu.ziemi.w.ilości.od.0,5.do.10.m3,.różna.jest.również.powierzchnia.skarpy.wału.objęta.uszkodzeniem,.niekiedy.są.to. punktowe. uszkodzenia. wymagające. rozkopania. na. po-wierzchni. ok.. 2-3. m2,. często. jednak. obejmują. całą. skarpę.odwodną.i.częściowo.koronę.na.powierzchni.ok..20-30.m2..Naprawy.polegały.na:−. rozkopaniu. nory. ze. złożeniem. obok. gruntu. z. wykopu.
i.odłożeniem.osobno.darniny,−. zasypaniu. nory. z. ubijaniem. gruntu. warstwami. ziemią.
z.rozkopania,−. dowozie,. dodatkowo,. gruntu. piaszczysto-gliniastego. na.
całkowitą.zabudowę.miejsca.uszkodzonego,.jego.wbudo-wanie.z.ubiciem,
−. obsiewie.skarpy.i.korony.w.miejscu.wykonanej.naprawy.lub.jej.darniowanie.Przy.rozproszonych.na.całej.długości.wału.uszkodzeniach.
nie. ma. możliwości. wykonania. zabezpieczenia. skarpy,. np..siatką.. Takim. zabezpieczeniem. powinny. być. obejmowane.większe.odcinki.wału.na.całej.szerokości.skarpy.[Informacja.o.uszkodzeniach…,.2010].
Podjęto. także. problem. oceny. stosowanych. sposobów.modernizowania. wałów. przeciwpowodziowych. oraz. brak.towarzyszących. im. działań. służących. m.in.. ułatwieniu. do-stępu.do.wału.w.czasie.akcji.przeciwpowodziowej:.„Ponadto.z.uwagi.na.długotrwałość.stanów.powodziowych.i.utrzymy-wanie. się. przez. okres. 4. tygodni. stanów. wody. przekracza-jących. stany. ostrzegawcze. zaobserwowano. zjawiska. nad-miernej.filtracji.przez.korpusy.i.podłoża.wałów..Zjawiska.te.były.znacznie.ograniczone.na.odcinkach.wałów,.gdzie.była.wykonana.modernizacja.z.zastosowaniem.uszczelnienia.kor-pusu. wału. matą. bentonitową,. a. podłoża. przesłoną. bento-nitowo-cementową..Zatem.ta.metoda.modernizacji.wałów,.jako.sprawdzona.w.ekstremalnych.warunkach.powinna.mieć.zastosowanie.na.następnych.odcinkach.wału.wymagających.odbudowy..Zwrócić.należy.uwagę.również.na.niedostatecz-
70
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Dr.inż..JóZEF.LIPIńSKIInstytut.Technologiczno-Przyrodniczy.w.Falentach
Potrzeby intensyfikacji produkcji rolnej poprzez melioracje
Wstęp
Zadaniem.rolnictwa.jest.zaspokojenie.potrzeb.żywnoś-ciowych. naszego. kraju. oraz. w. miarę. możliwości. eksport.produktów.rolnych.w.celu.poprawy.bilansu.obrotów.han-dlowych.z. innymi.krajami..Rozwój. rolnictwa. i.przetwór-stwa. rolno-spożywczego. związany. jest. też. z. tworzeniem.nowych.miejsc.pracy,.co.przekłada.się.na.zmniejszenie.bez-robocia.
Wolumen.produkcji.rolnej.można.zwiększyć.poprzez.wy-korzystanie. ugorów,. albo. poprzez. intensyfikację. produkcji,.której.podstawą.jest.rozwój.genetyczny.roślin,.podwyższanie.poziomu.agrotechniki.(nawożenie,.ochrona.przed.szkodnika-mi.i.chorobami).oraz.melioracje..Warunkiem.konkurencyj-ności.polskiego. rolnictwa.na. rynku.międzynarodowym.jest.produkcja.towarów.wysokiej.jakości.–.dotyczy.to.szczególnie.upraw.ogrodniczych.(jabłka,.truskawki,.warzywa),.której.nie.można.osiągnąć.bez.odpowiedniej.agrotechniki. i.zapewnie-nia.roślinom.właściwego.uwilgotnienia.gleby.
Celem.artykułu.jest.analiza.wykorzystania.rolniczej.prze-strzeni.produkcyjnej,.plonowania.roślin.i.rozmiarów.produk-cji. rolnej,. a. także.bilansu.obrotów.w.handlu.zagranicznym.ogółem. oraz. towarami. rolno-spożywczymi.. Analiza. zmian.plonowania.roślin.prowadzona.jest.w.aspekcie.potrzeby.in-tensyfikacji.produkcji. rolnej.poprzez.melioracje. i. obejmuje.okres.od.roku.1990.–.po.którym.nastąpił.regres.w.meliora-cjach.użytków.rolnych.–.do.roku.2009.
Użytkowanie przestrzeni rolniczej
Powierzchnia.użytków.rolnych.w.roku.1980.zmniejsza.się.z.18.844,8.tys..ha.do.16.119,6.tys..ha.w.2009.r..Spadek.po-wierzchni.odnosi.się.głównie.do.gruntów.ornych.i.pastwisk..W. analizowanym. okresie. ich. powierzchnia. zmniejszyła. się.kolejno.o.2444,7.tys..ha.(z.14.588,3.na.12.113,6).i.o.786,1.tys..ha.(z.1502,7.na.716,6)..Powierzchnia.łąk.zasadniczo.nie.zmieniła.się,.a.sadów.wzrosła.z.277,1.do.331,4.tys..ha.
W.tabeli 2.zaprezentowano.wykorzystanie.gruntów.or-nych.i.jego.zmiany.od.1980.roku..Z.zestawienia.wynika,.że.zmniejszyła.się.drastycznie.powierzchnia.uprawy.ziem-niaków. z. 2343,7. tys.. ha. w. roku. 1980. do. 488,7. tys..ha.w.2009.r.,.buraków.cukrowych.odpowiednio.z.466,6.na.199,9.tys..ha.oraz.warzyw.z.283.na.178,8.tys..ha..Wzrosła.natomiast.powierzchnia.uprawy.zbóż.z.7846,5.(rok.1980).do.8582,6.tys..ha.(rok.2009).oraz.rzepaku.i. rzepiku.ko-lejno.z.319,8.do.810.tys..ha..Zmniejszyła.się.nieznacznie.powierzchnia.odłogów.i.ugorów,.która.w.roku.2000.wy-nosiła.1288,9.tys..ha,.a.w.2006.–.984,0.tys..ha..W.kolej-nych. latach,. ich. areał. wynosił. w. granicach. 413,1-462,8.tys.. ha. (tab.. 2),. ale. ze. względu. na. zmianę. sposobu. ewi-dencjonowania. gruntów. odnosi. się. on. tylko. do. ugorów.(tj.. gruntów.niewykorzystanych.produkcyjnie,. ale.w.do-brej.kulturze.rolnej)..Dodatkowo.w.tym.czasie.wydzielo-
TAbelA 1Powierzchnia użytków rolnych według użytkowania (tys. ha)
[GUS, 1981-2010]
Rok Powierzchnia.UR.ogółem
Grunty.orne Sady Łąki Pastwiska Grunty.
pozostałe
1980 18.844,8 14.588,3 277,1 2476,7 1502,7
1985 18.722,4 14.474,8 262,5 2480,7 1504,4
1990 18.539,1 14.311,0 268,8 2426,7 1532,6
1995 17.934,3 13.885,8 278,6 2272,2 1497,7
2000 17.812,3 13.683,5 256,7 2502,8 1369,3
2001 17.787,8 13.666,0 258,1 2492,2 1371,5
2002 16.899,3 13.066,5 271,0 2531,3 1030,5
2003 16.169,4 12.650,5 250,4 2340,8 927,7
2004 16.327,4 12.684,6 277,6 2390,0 975,1
2005 15.906,0 12.222,0 296,5 2529,2 858,3
2006 15.957,3 12.449,3 292,4 2390,2 825,5
2007 16.177,1 11.869,1 336,8 2497,4 773,8 699,9
2008 16.154,3 12.093,8 329,4 2450,3 734,1 546,6
2009 16.119,6 12.113,6 331,4 2463,1 716,6 495,0
TAbelA 2Wykorzystanie gruntów ornych (tys. ha) [GUS, 1981-2010]
Rok Grunty.orne
Ugory.i.odłogi Zboża Ziemniaki Buraki.
cukroweRzepak.i.rzepik Warzywa
1980 14.588,3 7846,5 2343,7 466,6 319,8 268,3
1985 14.474,8 8205,0 2095,1 436,4 467,0 241,1
1990 14.311,0 8530,8 1835,3 440,2 500,4 254,6
1995 13.885,8 913,5 8571,2 1522,4 384,5 606,4 279,2
2000 13.683,5 1288,9 8813,6 1250,6 333,1 436,8 247,7
2001 13.666,0 8820,2 1194,2 317,5 443,2 239,9
2002 13.066,5 2302,2 8293,7 803,4 303,0 439,0 171,3
2003 12.650,5 1399,2 8165,7 765,8 286,3 426,3 198,4
2004 12.684,6 1762,0 8380,9 713,3 292,4 538,2 207,8
2005 12.222,0 1028,6 8328,8 588,2 286,2 550,2 166,1
2006 12.449,3 984,0 8387,5 597,2 262,0 623,9 197,9
2007 11.869,1 413,1x 8348,1 549,4 247,4 796,8 185,1
2008 12.093,8 462,8x 8604,4 529,5 213,5 771,1 169,0
2009 12.113,6 414,8x 8582,6 488,7 199,9 810,0 178,8x.grunty.ugorowane,.tj..niewykorzystane.produkcyjnie,.ale.w.dobrej.kulturze.rolnej
no.grunty.pozostałe.(tab. 1),.które.odnoszą.się.do.grun-tów. ornych,. sadów. oraz. łąk. i. pastwisk. nieużytkowanych.i.niebędących.w.dobrej.kulturze.rolnej..Ich.powierzchnia.w. 2009. roku. wynosiła. 495,0. tys.. ha..Tak. więc,. w. roku.2009,.około.900.tys..ha.użytków.rolnych.nie.było.wyko-rzystanych.produkcyjnie.
71
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Zmiany plonowania wybranych ziemiopłodów w okresie 1990-2009
średnie.plony.wybranych.ziemiopłodów.w.Polsce,.na.tle.średnich.krajowych.opadów. i. zużycia.nawozów.z.dwudzie-stolecia.1990-2009.przedstawiono.w.tabeli 3..Wynoszą.one,.w.przypadku.ziemniaków.178,2.q∙ha-1.(odchylenie.standar-dowe.23,2),.buraków.cukrowych.394,4.q∙ha-1.(66,3),.kapusty.368,5.q∙ha-1.(45,5).i.pszenicy.36,2.q∙ha-1.(3,7).Współczyn-nik. zmienności. plonowania. roślin. zawiera. się. w. granicach.0,1-0,17..Zestawione.dane.nie.wynikają.ze.ścisłych.doświad-czeń. polowych. obrazujących. zależność. pomiędzy. opadami.i. nawożeniem,. a.plonowaniem. roślin..Mają.więc. charakter.poglądowy,.niemniej.jednak.można.dostrzec.pewne.związki.pomiędzy.średnimi.opadami.w.kraju.a.plonowaniem.roślin.
Najniższe. plony. ziemniaków. (168. q∙ha-1),. buraków. cu-krowych. (294.q∙ha-1),. kapusty.246.q∙ha-1). i. pszenicy. (30,6.q∙ha-1). uzyskano. w. roku. 1992,. który. był. trzecim. z. kolei.w.serii.lat.suchych.(opady.w.latach.1990-1992.zawierały.się.w.granicach.538-578.mm,.przy.średniej.z.dwudziestolecia.–.629.mm)..W.roku.2003,.kiedy.zanotowano.najniższe.opady.w.analizowanym.okresie,.spadek.plonów.nie.był.aż.tak.dra-styczny,.ze.względu.m.in..na.to,.że.w.roku.poprzedzającym.
(2002).opady.były.relatywnie.wysokie.–.673,3.mm..Kolejna.obniżka.plonów.miała.miejsce.w.roku.2006.(opady.w.roku.2006.wynosiły.624,1.mm,.a.w.2005.–.580,3.mm),.ale.odno-siła.się.tylko.do.ziemniaków.i.pszenicy.
Tendencję.wzrostową.plonowania.roślin.obserwuje.się.wraz.z.upływem.czasu.(rys. 1.i.2).pomimo.praktycznie.zaniecha-nia.melioracji.rolnych.po.1990.roku..Wyjątkiem.są.ziemniaki,.wobec.których,.w.analizowanym.dwudziestoleciu,.nie.zaob-serwowano. istotnej. tendencji. zmian.plonowania.oraz. siano,.którego.plony.spadają..Wzrost.plonów.niektórych.roślin.wy-nika.częściowo.z.rezygnacji.wykorzystania.gleb.najsłabszych.
Przychody i rozchody wybranych ziemiopłodów w Polsce
Zaprezentowane.w.poprzednim.rozdziale.zmiany.w.struk-turze.zasiewów.i.użytkowania.gruntów,.są.wynikiem.dosto-sowania.produkcji.do.popytu..Pomimo.iż.około.900.tys..ha.użytków. rolnych.nie. jest.produkcyjnie.wykorzystywane,. to.wolumen. produkcji. roślinnej. pokrywa. krajowe. potrzeby,.a.często.je.przekracza.
W. przypadku. zbóż. podstawowych,. w. roku. rolniczym.2008/09.(tab. 4),.produkcja.wyniosła.25.738.tys..ton,.a.zużycie.krajowe.24.781.tys..ton..Eksport.był.nieco.większy.(2172.tys..ton).niż.import.(1528.tys..ton)..Jednak.w.latach.poprzednich.re-lacje.były.mniej.korzystne.–.import.przeważał.nad.eksportem.
W.przypadku.ziemniaków.produkcja.w.latach.2006/07-2008/09.była.wyższa.od.spożycia,.a.eksport.nieco.większy.od.importu.(tab..4).–.w.roku.rolniczym.2008/09.o.około.200.
TAbelA 3Plony wybranych ziemiopłodów, na tle opadów i zużycia nawozów
[GUS, 1991-2010]
Rok Opadymm
NPKkg∙ha-1
Plony.q∙ha-1
pszenica ziemniaki buraki.cukrowe kapusta rzepak.
i.rzepik
1990 578 163,9 39,6 198 380 335 24,1
1991 538 95,1 38,0 168 316 335 22,3
1992 545 62,1 30,6 133 294 246 18,2
1993 606 65,8 33,3 206 392 353 17,1
1994 644 71,1 31,4 136 292 293 20,4
1995 655 79,7 36,0 164 346 336 22,7
1996 620 84,5 34,6 203 394 383 15,9
1997 636 88,3 32,1 159 348 366 18,7
1998 704 89,6 36,2 200 379 396 23,6
1999 639 87,4 35,0 157 338 361 20,8
2000 630,9 85,8 32,3 194 394 392 21,9
2001 743,4 90,8 35,3 162 358 369 24,0
2002 673,3 93,2 38,5 193 443 440 21,7
2003 489,3 93,6 34,0 179 410 389 18,6
2004 621,5 99,3 42,8 196 428 424 30,3
2005 580,3 102,4 39,5 176 416 377 26,3
2006 624,1 123,3 32,4 150 438 351 26,5
2007 719,2 121,8 39,4 207 513 397 26,7
2008 648,6 133,0 40,7 191 465 405 27,3
2009 683 118,0 41,7 191 543 421 30,8
średnia 629 97,4 36,2 178,2 394,4 368,5 22,9
Minimum 489 62,1 30,6 133,0 292,0 246,0 15,9
Maksimum 743 163,9 42,8 207,0 543,0 440,0 30,8
Odchyleniestandardowe 62 24,4 3,7 23,2 66,3 45,7 4,2
Współczynnik.zmienności. 0,10 0,25 0,10 0,13 0,17 0,12 0,20
0
100
200
300
400
500
600
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
Rok
Plo
ny, g
/ha
ziemniakiburaki cukrowekapustaLiniowy (ziemniaki)Liniowy (buraki cukrowe)Liniowy (kapusta)
Rys. 1. Zmiany plonowania ziemniaków, buraków cukrowych i kapusty w okresie 1990-2009
Rys. 2. Zmiany plonowania pszenicy, siana oraz rzepaku i rze-piku w okresie 1990-2009
0
10
20
30
40
50
60
70
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
Rok
Plon
, q/ha
pszenicarzepaksianoLiniowy (pszenica)Liniowy (siano)Liniowy (rzepak)
72
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
TAbelA 7Obroty handlu zagranicznego wyrobami przemysłu spożywczego
i produktami rolnictwa (ceny bieżące) na tle obrotów ogółem [GUS, 2010]
Wyszczególnienie2007 2008 2009 2007 2008 2009
w.milionach.złotych w.odsetkach
IMPORT
OGÓŁeM 456 828,4 497 028,3 463 382,6 100,0 100,0 100,0
w.tym:Przetwory.spożywczeZwierzęta.żywe.i.produkty.pochodzenia.zwierzęcegoProdukty.pochodzenia.roślinnegoTłuszcze.i.oleje
12.746,7.
6601,0..
9797,7..
1473,3
13.936,4.
8827,0..
11.161,2..
2005,2
16.559,2.
11.035,3..
10.738,9..
1760,7
2,8.
1,4..
2,1..
0,3
2,8.
1,8..
2,2..
0,4
3,6.
2,4..
2,3..
0,4
eKSPORT
OGÓŁeM 386 555,6 405 383,1 423 242,0 100,0 100,0 100,0
w.tym:Przetwory.spożywczeZwierzęta.żywe.i.produkty.pochodzenia.zwierzęcegoProdukty.pochodzenia.roślinnegoTłuszcze.i.oleje
16.433,3.
13.526,0..
7383,1..
935,4
18.023,7.
14.239,9..
7498,2..
1061,1
22.728,7.
15.666,6..
10.116,0..
1105,1
4,3.
3,5..
1,9..
0,2
4,4.
3,5..
1,8..
0,3
5,4.
3,7..
2,4..
0,3
SAlDO ObROTÓW
OGÓŁeM -70 272,8 -91 645,2 -40 140,6 x x x
w.tym:Przetwory.spożywczeZwierzęta.żywe.i.produkty.pochodzenia.zwierzęcegoProdukty.pochodzenia.roślinnegoTłuszcze.i.oleje
3686,6.
6925,0..
-2414,6..
-537,9
4087,3.
5412,9..
-3663,0..
-944,1
6169,5.
4631,5..
-622,9..
-655,6
x.x..x..
x
x.x..x..
x
x.x..x..
x
Saldo.obrotów.produktami.rolnymi
7659,1 4893,1 9522,5
TAbelA 4Przychód i rozchód zbóż i ziemniaków [GUS, 2010]
Wyszczególnienie2006/07 2007/08 2008/09 2006/07 2007/08 2008/09
zboża.podstawowe ziemniakiw.tysiącach.ton
Przychód 25 698 26 887 27 333 9333 12 020 10 701
Produkcja 20.454 25.318 25.738 8982 11.791 10.462Import 2500 1549 1528 351 229 239Zmniejszenie.zapasówa 2744 20 67 – – –
Rozchód 25 698 26 887 27 333 9333 12 020 10 701
Eksport 895 878 2172 393 408 441Zużycie.krajowe 24.803 26.009 24.781 8940 11.612 10.260siew/sadzenie 1711 1737 1751 1395 1360 1220straty 950 1015 1052 781 950 900spasanie 15.535 15.003 15.241 1646 3964 2887zużycie.przemysowec 1315 1380 1550 517 723 753
w.tym.na.skrobię 120 130 160 420 650 670spożycie 5292 5247 5187 4601 4615 4500
Zwiększenie.zapasówb – 1627 380 – – –
a.–.Łącznie.z.przeznaczonymi.na.przetwory..b.–.zapasy.w.przetwórstwie.przemysłowym.i.w.handlu;.łącznie.z.zapasami.w.gospodarstwach.rolnych..c.–.bez.przemiału.zbóż
TAbelA 5Przychód i rozchód owoców i warzyw [GUS, 2010]
Wyszczególnienie
2006/07 2007/08 2008/09 2006/07 2007/08 2008/09
warzywa owoce
w.tysiącach.ton
Przychód 5439 6080 5589 4076 2923 4912
Produkcja 5120 5710 5203 3211 1684 3826
Import 319 370 386 865 1239 1086
Rozchód 5439 6080 5589 4076 2923 4912
Eksport 706 989 844 692 641 1042
Zużycie.krajowe 4733 5091 4745 3384 2282 3870
straty 589 611 513 358 253 462
spasanie 56 82 32 – – –
spożycie 4088 4398 4200 2930 1973 3343
zużycie.przemysowe – – – 96 56 65
TAbelA 6Przychód i rozchód mleka [GUS 2010]
Wyszczególnienie2007 2008 2009
w.milionach.litrów
Przychód 12 332 12 807 12 930
Produkcja 11.744 12.063 12.085
Import 588 644 792
Zmniejszenie.zapasówa – 100 53
Rozchód 12 332 12 807 12 930
Eksport 2546 2999 2732
Zużycie.krajowe 9623 9808 10.198
straty 24 24 24
spasanie 550 550 500
spożycie 9049 9234 9674
zwiększenie.zapasówb 163 – –
a.Łącznie.z.przeznaczonym.na.przetwory..b.Zapasy.w.przetwórstwie.przemy-słowym.i.w.handlu.
litrów.. W. latach. 2007-2009. importowaliśmy. w. granicach.588-792,.a.eksportowaliśmy.od.2546.do.2999.milionów.li-trów.(tab. 6).
tys..ton..W.przypadku.warzyw.(tab. 5),.produkcja.krajowa.w.latach.2006/07.i.2008/09.była.wyższa.od.spożycia,.a.eks-port.przeważał.nad.importem.–.w.roku.rolniczym.2008/09.wynosiły.one.kolejno.844.i.386.tys..ton.
Produkcja. owoców,. w. analizowanym. okresie,. była. nie-co.niższa.od.spożycia,.a.import.wyższy.od.eksportu..Jednak.w.roku.rolniczym.2008/09.różnica.ta.zmniejszyła.się.do.44.tys.. ton..W.roku. rolniczym.2007/08.eksport.wynosił.641,.a.import.1239.tys..ton..Rok.2007.był.bardzo.niekorzystny.dla.produkcji.owoców.(przymrozki),.bo.produkcja.na.pozio-mie.1684.tys..ton.(tab. 5.).była.niższa.o.66%.od.tej.z.roku.2008/09,.kiedy.wyniosła.3826.tys..ton.
Produkcja.mleka.w.Polsce.oscyluje.wokół.12,0.miliardów.litrów. na. rok. przy. zużyciu. krajowym. 9,6-10,2. miliardów.
73
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Saldo obrotów handlu zagranicznego towarami rolno-spożywczymi
Krajowy.eksport.ogółem.w.roku.2009.wynosił.423,2.mld.zł,.a.import.463,4.mld.zł.(ceny.bieżące)..W.porównaniu.z.ro-kiem.poprzednim.eksport.wzrósł.o.4,4%,.natomiast.import.zmniejszył. się.o.6,8%..W.wyniku.tych.zmian.odnotowano.wyraźną.redukcję.deficytu.wymiany.handlowej,.który.w.po-przednich. dwóch. latach. wykazywał. dynamiczną. tendencję.wzrostową.. Ujemne. saldo. (rok. 2009). kształtowało. się. na.poziomie. -40,1. mld. zł,. podczas. gdy. w. 2008. r.. wynosiło. -91,6.mld.zł,.a.w.2007.r..-70,3.mld.zł.[GUS,.2010]..Jednak.w.roku.2010.ujemne.saldo.obrotów.bieżących.znowu.wzro-sło.w.stosunku.do.roku.2009,.bo.wyniosło.55,1.mld.zł.
W.sektorze.produktów rolno-spożywczych.obroty.han-dlowe.w.roku.2010.zamknęły.się.dodatnim.saldem.w.wyso-kości. 10. 333,0. mln. zł,. a. udział. produktów. rolno-spożyw-czych.w.eksporcie.ogółem.wyniósł.11,2%,.natomiast.w.im-porcie. ogółem. 8,1%. [GUS,. 2011].. W. latach. poprzednich.–. 2007÷2009,. saldo. zagranicznej. wymiany. handlowej.było. również. dodatnie. i. wynosiło. kolejno. 7659,1,. 4893,1.i.9522,6.mln.zł.(tab. 7)..Jednak.wymiana.handlowa.produk-tami.pochodzenia.roślinnego.oraz.tłuszczami.i.olejami.miała.saldo.ujemne..W.grupie.produktów.pochodzenia. roślinne-go,.w.roku.2008.zaimportowano.towary.za.11.161,2.mln.zł,.a.wpływy.z.eksportu.wyniosły.7498,2.mln..zł.(saldo.minus.3663.mln.zł),.a.w.roku.2009.kolejno.10.738,9.i.10.116.mln.zł.(saldo.minus.622,9.mln..zł)..Liczony.w.cenach.stałych.eks-port.w.2009.roku.w.stosunku.do.roku.2008.wzrósł.o.31,2%,.a.import.spadł.o.7,9%.
W. roku. 2008. saldo. obrotów,. choć. dodatnie,. to. jednak.było.najniższe.w.okresie.2007-2010,.czego.główną.przyczyną.był.zwiększony.import.zbóż.
Efekty produkcyjne melioracji
Znany.jest.powszechnie.pozytywny.wpływ.melioracji.(od-wodnień.i.nawodnień).na.ilość.i. jakość.produkcji.rolnej..Ba-dania. efektywności. odwodnień. prowadziło. wielu. autorów..Zawadzki. [1984]. w. swoich. badaniach. określił,. że. w. latach.1977-1980. plony. czterech. zbóż. były. wyższe. o. 7,9. dt...ha-1.na. polach. zdrenowanych. niż. niedrenowanych,. a. w. latach..1970-1973.o.4,0.dt...ha-1..Biorąc.pod.uwagę.zmiany.w.struk-turze.zasiewów,.w.okresie.1970-1980.średni.przyrost.plonów.w.wyniku.drenowania.wyniósł.9,6.jednostki.zbożowej.z.1.ha..W.latach.posusznych.1970-1973.zwyżka.plonów.dzięki.dre-nowaniu.wynosiła.5,3. j.. zb.. z.1.ha,. a.w. latach.wilgotnych.i.mokrych.(1977-1980).13,9.j..zb..z.1.ha.
Badania.prowadzone.w.ramach.monitoringu.ekonomicz-nego. [Manteuffel. Szoege,. 2002]. wykazały,. że. zagregowane.zwyżki.plonów.–.obserwowane.na.gruntach. zdrenowanych.w.stosunku.do.niedrenowanych.–.w.latach.1987-1990.wy-nosiły.średnio.7,0.j.zb...ha-1...rok-1
,.natomiast.w.latach.suchych.1991.i.1992.zagregowany.plon.był.na.polach.zdrenowanych.o.1,0.j.zb...ha-1.niższy.niż.na.niedrenowanych.
Badania. Prokopowicza. i. Szczygielskiego. [1977]. wyka-zały. wzrost. plonów. czterech. zbóż. w. wyniku. drenowania.o.9,1.dt...ha-1,.buraków.pastewnych.o.266,6.dt...ha-1,.ziemnia-ków.o.79,2.dt...ha-1.i.rzepaku.ozimego.o.3,8.dt...ha-1.
Nawodnienia. są. najbardziej. celowe. w. uprawach. ogrod-niczych..Wartość.przyrostu.produkcji.dzięki.nawodnieniom.jest.pochodną.zwyżki.plonów.i.ceny.zbytu..Na.tej.podstawie.
zbudowano. ranking. ekonomicznej. celowości. tego. zabiegu.[Lipiński,.2011]..Najwyższe.wskaźniki.celowości.odnoszą.się.do.truskawek.–.9,8,.jabłoni.–.8,6,.pomidorów.–.8,5,.cebuli.–.8,2,.najniższe.zaś.do.rzepaku.–.0,4,.pszenicy.–.0,7,.użytków.zielonych.–.1,1..średni.ważony,.powierzchnią.upraw,.wskaź-nik.celowości.nawadniania.zarówno.drzew.owocowych,. jak.też. warzyw. wynosi. 7,5.. Własne. badania. efektywności. na-wodnień. wykazały,. że. na. polu. nawadnianym. plony. cebuli.były.wyższe.o.13,5.t...ha-1.(71%),.ziemniaków.o.10,0.t...ha-1.(48%),. marchwi. o. 16,7. t...ha-1. (33%),. kapusty. 23,0. t...ha-1.(66%).[Lipiński.2009a].
Badania.efektów.nawodnień.sadów.jabłoniowych.wykaza-ły,.że.dzięki.nawodnieniom.uzyskiwano.stabilne.plony,.które.w.latach.2004-2006.wynosiły.40,0.t∙ha-1.na.rok..Plonowanie.sadu.przed.wprowadzeniem.nawodnień.było.niższe.o.14.t∙ha-1.w.roku.suchym,.o.8.t∙ha-1.w.roku.średniowilgotnym.i.o.4.t∙ha-1.
w.roku.wilgotnym..Dzięki.nawodnieniom.poprawiła.się.też.jakość.owoców..Na.polu.nawadnianym.owoce.deserowe,.nie-zależnie. od. warunków. pogodowych,. stanowiły. około. 65%.plonu.całkowitego.[Lipiński,.2009b]..W.sadzie.nienawadnia-nym,.w.roku.suchym,.wszystkie.owoce.nadawały.się.tylko.do.przetwórstwa.przemysłowego..W.roku.średniowilgotnym.sta-nowiły.40%,.a.w.wilgotnym.37%.całej.produkcji.
W. przypadku. truskawek. uprawianych. na. glebie. lekkiej,.dzięki.nawodnieniom.uzyskano.zwyżkę.plonów.o.5÷8.t...ha-1.(40÷80%)..Wzrosła.zdecydowanie.jakość.handlowa.owoców,.bo.za.kilogram.z.pola.nienawadnianego.uzyskiwano.w.grani-cach.0,6÷1,5.zł,.a.z.nawadnianego.2,0÷3,5.zł.
Posumowanie
Od. roku. 1990. areał. wykonywanych. nowych. meliora-cji. zmniejszył. się.drastycznie.w. stosunku.do.okresu.1947-1989..Przed.rokiem.1990.melioracje.były.wykonywane.na.powierzchni.100-280.tys.∙rok-1,.a.później.na.kilku.tysiącach.hektarów.rocznie..Pomimo.tego.w.okresie.od.roku.1990.do.2009. zaobserwowano. wzrost. plonowania. buraków. cukro-wych,.kapusty,.pszenicy.rzepaku.i.rzepiku..Nie.zaobserwowa-no.natomiast.zmian.plonowania.ziemniaków,.a.plony.siana.obniżyły. się..Wzrost.plonowania.niektórych. roślin.wynika.częściowo.z.rezygnacji.ich.uprawy.na.glebach.najsłabszych,.które.są.ugorowane.albo.przeznaczone.pod.budownictwo.
W.latach.2007-2009.mieliśmy.dodatnie. saldo.zagranicz-nych.obrotów.handlowych.towarami.rolno-spożywczymi,.przy.niepełnym. wykorzystaniu. areału. użytków. rolnych. –. ugory.i.odłogi.oraz.inne.grunty,.które.nie.były.wykorzystywane.pro-dukcyjnie.stanowiły.w.tym.okresie.około.900.tys..ha..Korzyst-ny.bilans.wymiany.handlowej.pojawił. się.wraz.z.otwarciem.rynku.Unii.Europejskiej.dla.naszych.towarów..Bilans.produk-cji.rolniczej.jest.obecnie.zrównoważony,.ale.przy.występującej.tendencji.do.przeznaczania.części.produkowanej.biomasy.na.produkcję.paliw.płynnych,.może.zostać.zagrożony.
Zmienność. pogodowa. (susze,. podtopienia,. przymroz-ki).powoduje,.że.w.niektórych.latach.obserwuje.się.obniżki.produkcji.i.plonowania.roślin..W.roku.1992.i.2006.–.z.po-wodu. niskich. i. niekorzystnie. rozłożonych. w. czasie. opa-dów. –. zanotowano. około. 20%. obniżkę. plonowania. zbóż.i. ziemniaków.. Przymrozki. w. roku. 2007. spowodowały,. że.produkcja. owoców. była. niższa. o. 50-55%. w. stosunku. do.lat.sąsiednich.
Stosując.zabiegi.melioracyjne.można.łagodzić.niekorzystny.wpływ.zmienności.pogodowej.na.plonowanie.roślin..Jednak.
74
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
ze.względu.na.dostępność.wody.do.nawodnień.oraz.–.w.od-niesieniu.do.głównych.upraw.polowych.i.użytków.zielonych.–.niską.ich.efektywność,.oddziaływanie.tymi.zabiegami.na.więk-sze.obszary.użytków.rolnych.będzie.niemożliwe.lub.nieopła-calne..Ekonomicznie.uzasadnione.są.natomiast.melioracje.pól.pod.uprawami.ogrodniczymi.i.niektórymi.okopowymi,.gdzie.nawodnienia.i.odwodnienia.są.warunkiem.uzyskania.produk-tów. wysokiej. jakości.. W. przeciwnym. przypadku. produkty.te. nie. znajdą. nabywców,. a. ich. uprawa. będzie. nieopłacalna..Badania.własne.wykazały,.że.w.sadzie.nawadnianym,.owoce.deserowe.–.niezależnie.od.warunków.pogodowych.–.stanowi-ły.około.65%.plonu.całkowitego,.natomiast.w.nienawadnia-nym,.w.roku.suchym.wszystkie.owoce.nadawały.się.tylko.do.przetwórstwa.przemysłowego,.w.średniowilgotnym.stanowiły.40%,.a.w.wilgotnym.37%.całej.produkcji.
W. przypadku. truskawek. uprawianych. na. glebie. lekkiej,.dzięki.nawodnieniom.wzrosła.zdecydowanie.jakość.handlo-wa. owoców.. Za. kilogram. z. pola. nienawadnianego. uzyski-wano.w.granicach.0,6÷1,5.zł,.a.z.nawadnianego.2,0÷3,5.zł..W.każdym.przypadku,.oprócz.poprawy. jakości.produktów.dzięki. nawodnieniom,. uzyskano. też. zwyżkę. plonów,. a. na-wodnienia.były.ekonomicznie.uzasadnione.
Wnioski
Dodatni. bilans. handlowy. w. sektorze. produktów. rolno-spożywczych,. niepełne. wykorzystanie. obszarów. rolniczych.do. uprawy. oraz. wzrost. plonowania. głównych. upraw. polo-wych.w.okresie.drastycznego.zmniejszenia.areału.wykonywa-nych. melioracji. wodnych. w. rolnictwie. nie. wskazuje. raczej.na.potrzebę.konstruowania. i. realizowania.ogólnokrajowych.programów. melioracji.. Trzeba. jednak. mieć. na. uwadze,. że.w.przyszłości. część.produkowanej.biomasy.będzie.przezna-czona.na.cele.energetyczne,.co.może. sprawić,. że.produkcja.
rolna. będzie. niższa. od. potrzeb.. W. takiej. sytuacji. wystąpi.potrzeba.intensyfikacji.produkcji.rolnej.poprzez.melioracje..Melioracje.są.nie.tylko.podstawą.zwyżki.plonowania.roślin,.ale.też.uzyskania.wysokiej.jakości.produktów,.która.jest.wa-runkiem.ich.eksportu..Eksport.ten.jest.szczególnie.potrzeb-ny.w.sytuacji,.gdy.ogólne.saldo.obrotów.handlowych.Polski.z.innymi.krajami.jest.ujemne.–.w.latach.2007-2010.wynosiło.ono.kolejno.-70,3;.-91,6,.-40,1.i.-55,1.mld.zł..Mając.powyż-sze.na.uwadze,.melioracje.powinny.być.wspierane.z.funduszy.UE.(np..PROW).i.budżetu.państwa.wszędzie.tam,.gdzie.rol-nicy.zgłaszają.zainteresowanie.
LITErATUrA
1.. GUS:. 2010.. Produkcja. i. handel. zagraniczny. produktami. rolnymi.w.2009.r.
2.. GUS:.2011..Handel.zagraniczny.styczeń-grudzień.20103.. GUS:. 1981-2011.. Rocznik. statystyczny. rolnictwa. i. obszarów. wiej-
skich..Warszawa4.. Lipiński.J.,.Prokopowicz.J.:.2008..Ocena.ekonomicznej.efektywności.
inwestycji.drenarskich..Wiadomości.Melioracyjne.i.Łąkarskie,.nr.35.. Lipiński. J.:.2009a..Produkcyjna. i.ekonomiczna.efektywność.nawod-
nień.w.gospodarstwie.specjalizującym.się.w.uprawie.warzyw.grunto-wych.i.ziemniaków. Wiadomości.Melioracyjne.i.Łąkarskie,.nr.3
6.. Lipiński. J.:. 2009b.. Produkcyjne. i. ekonomiczne. efekty. nawadniania.sadów.jabłoniowych..Wiadomości.Melioracyjne.i.Łąkarski,.nr.1
7.. Lipiński.J.:.2011..Hierarchizacja.celowości.oraz.przestrzenna.koncen-tracja.nawodnień.rolniczych.w.obszarach.pozadolinowych..Wiadomo-ści.Melioracyjne.i.Łąkarskie,.nr.2
8.. Manteuffel. Szoege. H.:. 2002.. Elementy. ekonomiki. gospodarowania.wodą.w.rolnictwie..SGGW..Warszawa
9.. Prokopowicz.J.,.Szczygielski.L.:.1977..Efektywność.produkcji.rolniczej.na.terenach.zmeliorowanych..PWRiL,.Warszawa
10.. Zawadzki.W.:.1984..Efektywność.drenowania.gruntów.ornych.na.tere-nach.nizinnych..IERiGż.Warszawa
n
Studia podyplomowe
Zastosowanie współczesnych metod hydrologii w inżynierii i gospodarce wodnejStudium podyplomowe ma na celu doskonalenie i pogłębianie wiedzy dotyczącej hydrologii i gospodarki wodnej w zakresie umożliwiającym
efektywne projektowanie urządzeń hydrotechnicznych oraz wdrażania Ramowej Dyrektywy Wodnej i Dyrektywy Powodziowej. Kurs przeznaczony jest głównie dla osób zatrudnionych w RZGW, pracowników wydziałów ochrony środowiska urzędów marszałkowskich i wojewódzkich oraz pro-jektantów urządzeń budownictwa wodnego i melioracji. Omawiane zagadnienia są rozszerzeniem i uaktualnieniem wiedzy dotyczącej hydrologii, hydrogeologii, gospodarki i prawa wodnego wykładanej na uczelniach wyższych w zakresie inżynierii środowiska. Zajęcia prowadzone są przez wykładowców z SGGW, PW, UW oraz specjalistów z IMGW. Zakres studium obejmuje następującą tematykę: procesy i zjawiska hydrologiczne, hy-drologię wód powierzchniowych i podziemnych, podstawy modelowania matematycznego w hydrologii, modele odpływu ze zlewni i propagacji fali w korycie, modele transportu rumowiska rzecznego, podstawy hydrometrii rzecznej, przepływy miarodajne i kontrolne w inżynierii wodnej i komunikacyjnej, zastosowanie metod statystycznych w hydrologii i meteorologii, hydrologiczne zjawiska i procesy ekstremalne, podstawy go-spodarowania wodą, wdrożenie RDW, zagrożenia w gospodarce wodnej, wdrożenie Dyrektywy Powodziowej, zagadnienia prawne w inżynierii i gospodarce wodnej.
Termin zgłoszeń: do 15.10.2012 Liczba miejsc: 20 Opłata za semestr 2000 zł Opłata za całość 4000 zł
Dodatkowe informacje można uzyskać mailowo – m.jarecka@levis.sggw.pl lub telefonicznie 22 59 35 315 oraz znaleźć na stronie internetowej stu-dium: http://levis.sggw.pl/studium
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii WodnejUl. Nowoursynowska 159, 02-776 WarszawaBudynek 33, pokój 41 (Sekretarz Studium: mgr inż. Magdalena Jarecka)
75
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Dr.inż..ANDRZEJ.JUCHERSKIInż..ANDRZEJ.WALCZOWSKIInstytut.Technologiczno-Przyrodniczy.w.FalentachGórskie.Centrum.Badan.i.Wdrożeń.w.Tyliczu
Ocena przydatności wybranych makrofitów do nasadzeń na złożach stokowych oczyszczalni ścieków
Wstęp
Podstawy.procesów.oczyszczania.ścieków.bytowych.z.wyko-rzystaniem.instalacji.typu.bagiennego.(gruntowo-roślinne,.hy-drofitowe).są.już.dość.dobrze.poznane.[Obarska-Pempkowiak,.Gajewska,.Wojciechowska. 2010],. a. rozwiązania. szczegółowe.tego.typu.indywidualnych.obiektów.są.coraz.częściej.wdrażane.na.większą.skalę.w.wiejskiej.zabudowie.luźnej.i.rozproszonej,.szczególnie.na.terenach.nizinnych.kraju.[Halicki,.2009].
Wieloletnie.badania.oraz.prace.wdrożeniowe.prowadzone.przez. Jucherskiego. wraz. z. zespołem. [2000,. 2010]. na. tere-nach.Sądecczyzny.wykazały,.że.tego.typu.oczyszczalnie.mogą.być. również. w.pełni. przydatne.do. stosowania.w. specyficz-nych. górskich. warunkach. klimatycznych.. Wysoką. skutecz-ność.technologiczną.można.w.nich.uzyskać.przez.stosowanie.quasinaturalnych.układów.urządzeń,.przystosowanych.kon-strukcyjnie.do.warunków.i.specyfiki.terenowo-klimatycznej.miejsca.ich.lokalizacji.[Jucherski,.2005].
Specyficznym. składnikiem. technologicznym. w. systemie.indywidualnego. oczyszczania. ścieków,. opracowanym. przez.Instytut. Technologiczno-Przyrodniczy. –. Górskie. Centrum.Badań.i.Wdrożeń.w.Tyliczu.(ITP-.GCB),.jest.stokowe.złoże.gruntowo-trawiaste,.będące. technicznym. rozwinięciem. idei.naturalnych,.śródłąkowych.młak.górskich.
Wypełnienie. tego. złoża,. składające. się. z. mieszanki. pia-sku.i.gleby.rodzimej.przerośniętej.korzeniami.szuwarowych.roślin.wodno-błotnych,.wśród.których.dominują,.wprowa-dzane.w.sposób.zamierzony.helofity:.manna.wodna.(Glyceria aquatica),.mozga.trzcinowata.(Phalaris arundinacea),.a.także.sit.leśny.(Scirpus sylvaticus).i.inne,.tworzy.w.efekcie.ekosys-tem. bagienny,. który. jest. z. powodzeniem. wykorzystywany.w.procesach.oczyszczania.ścieków.
Stokowe.złoża.gruntowo-trawiaste.są.bardzo.skutecznymi.reaktorami.w.procesach.mineralizacji.substancji.organicznej.w. ściekach,. a. sprawność. zmniejszania. tlenowych. wskaźni-ków.zanieczyszczeń.określanych.przez.BZT5.i.ChZT.osiąga,.odpowiednio,.poziomy:.95%.i.85%.–.zarówno.w.okresach.letnich.jak.i.zimowych..Równie.skuteczne.są.tu.procesy.ni-tryfikacji.(91–97%),.a.skuteczność.usuwania.azotu.ogólnego.w.okresie.letnim.osiąga.82%,.zmniejszając.się.w.okresie.zi-mowym.do.poziomu.68%,.gdy.temperatura.oczyszczanych.ścieków.spada.nawet.poniżej.+3°C.
Efektywność.usuwania.fosforanów.ze.ścieków.jest.sezono-wo.niezmienna,.osiągając.88%.
Integralną.częścią.tych.złóż.są.nasadzenia.roślinne..Chociaż.wielkości.poboru.składników.biogennych.N.i.P.przez.ich.części.nadziemne.nie.są.decydujące.w.ocenie.całorocznej.efektywności.usuwania. ładunków.masowych. tych. zanieczyszczeń.w.oczysz-czalni.(przez.zbiór.roślin.można.usunąć.5–13%.N.i.3,5–7,0%.P.ze.składników.dostarczanych.ze.ściekami.w.ciągu.roku.[Jucher-
ski,.2000]).to.jednak.sam.dobór.roślin,.ich.uprawa.i.pielęgnacja.w.sezonie.wegetacyjnym.są.w.tych.obiektach.istotne,.gdyż.od.tego.zależą.właściwości.filtracyjne.wypełnienia.złoża.gruntowo-korzeniowego,.będącego.siedliskiem.specyficznych.bakterii.de-cydujących.o.kinetyce.biologicznego.procesu.oczyszczania.
W. artykule. przedstawiono. ocenę. niektórych,. uznanych.za. istotne,. właściwości. wybranych. roślin. (manny. wodnej,.mozgi. trzcinowatej.oraz. trzciny.pospolitej),.poddanych.ba-daniom.w.warunkach.polowych.na.stanowisku.składającym.się.z.czterech.wydzielonych.segmentów.imitujących.wycinki.stokowych. złóż. gruntowo-trawiastych,. zasilanych. ściekami.w.ustalonym.reżimie.hydraulicznym.
Przedmiot, cel oraz warunki i metodyka badań
Badaniom. poddano. mozgę. trzcinowatą. (Phalaris arun-dinacea),.mannę.mielec.(Glyceria aquatica).oraz.dodatkowo.trzcinę. (Phragmites australis).–. roślinę.uznawaną.powszech-nie. za. podstawowe. nasadzenie. roślinne. w. oczyszczalniach.typu.bagiennego.[Cooper,.Job,.Green,.Shutes.1996]..Celem.pięcioletnich.badań.(2007–2011.r.).była.ocena.biologicznej.kondycji.i.dynamiki.wzrostu.poszczególnych.roślin.w.złożu.piaszczystym,.ocena. specyfiki.budowy. ich. systemów.korze-niowych. oraz. określenie. i. analiza. wskaźników. ewapotran-spiracji.z.poszczególnych.segmentów.roślinnych.stanowiska,.a.w.efekcie.–.wybór.roślin.najbardziej.przydatnych.do.nasa-dzeń.w.górskich.instalacjach.oczyszczających.
Na. powierzchni. czterosegmentowego. stanowiska,. które-go.schemat.budowy.i.charakterystykę.materiału.wypełnienia.złoża.przedstawiono.na.rysunku 1,.posadzono.ukorzenione.sadzonki.(fot. 1).z.gęstością.nasadzeń.14.szt./m2.(20.sadzo-nek.na.1.segment)..Jeden.segment.stanowiska.pozostawiono.bez.roślin,.jako.segment.odniesienia.
Rys. 1. Schemat stanowiska badawczego
280
ProgramatorelektronicznyPCZ-523-1 230 VElektrozawór
35
15
Dopływ ścieków Grys
8÷16 mmPiasek0÷4 mm
Grys 8÷16 mm
Regulacja poziomu cieczy
Zbiornik zbierający
15
Rura 32PE
50
Odpływ ścieków
Obudowa: płyta wiórowa OSBpokryta podwójnąwarstwą folii PCW 0,25 mm
76
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Stanowisko.z.segmentami.złóż.piaszczysto-roślinnych.zasi-lane.było.ściekami.w.sposób.dawkowany.za.pomocą.urządze-nia.wyposażonego.w.programator. sterujący.wypływem.cie-czy..Porcja.ścieków,.o.objętości.0,437.dm3,.podawana.była.do.każdego.segmentu.z.częstotliwością.co.30.minut..Wynikające.z.tego.średnie.hydrauliczne.obciążenie.powierzchni.każdego.złoża.wynosiło.15.mm.∙.d-1..Oczyszczone.ścieki.odpływające.z.poszczególnych.segmentów.były.zbierane.odpowiednio.do.pojemników.przedstawionych.na.rys..1.
Badania. ewapotranspiracji. z. powierzchni. poszczegól-nych.poletek.prowadzono.w.okresach.wegetacyjnych,.czę-ściowo.w.2008.r..oraz.w.całym.okresie.2010.r..Wskaźnik.dobowej.ewapotranspiracji.określano,.mierząc.odpowied-nio. ilości. ścieków. odpływających. do. pojemników. w. od-niesieniu.do.ilości.ścieków.dopływających.do.każdego.seg-mentu.
Temperaturę. powietrza. rejestrowano. całodobowo. z. czę-stotliwością.co.30.minut,.określając.średniodobową.tempe-raturę.w.miejscu.lokalizacji.badań..Wysokość.opadów.okre-ślano.za.pomocą.deszczomierza.Hellmanna..Pomiarów.paro-wania.nie.wykonywano.gdy.wysokość.opadów.była.większa.od.7.mm∙dobę-1.
Uprawę.roślin.na.poletkach.prowadzono.w.systemie.jed-nokośnym,.ścinając.je.w.okresie.wczesnojesiennym.i.pozosta-wiając.ścierń.o.wysokości.15.cm.(fot. 2).
W.porze.zimowej.stanowisko.z.poletkami.było.osłonięte.specjalną.konstrukcją. termoizolacyjną.(fot. 3),.a.złoża.były.zasilane.ściekami.w.ustalonym.harmonogramie.badań..Osło-na.była.usuwana.na.wiosnę,.po.zniknięciu.pokrywy.śnieżnej.i.ustąpieniu.wiosennych.przymrozków.
Wyniki badań i ich ocena
Na. podstawie. wieloletnich. obserwacji,. badań. laborato-ryjno-polowych. oraz. ocen. dokonywanych. w. charaktery-stycznych.okresach. sezonów.wegetacyjnych. stwierdzono,. że.poszczególne. rośliny. rosnące. na. poletkach. cechowała. duża.zmienność.na.przestrzeni.lat.w.wysokości.i.gęstości.porostu,.a.także.w.stopniu.wyrównania.poszczególnych.łanów.roślin.na.długości.poletek..Ilustrują.to.fotografie.wykonane.w.ko-lejnych.sezonach.wegetacyjnych.w.czasie.pełni.rozwoju.roślin.rosnących.na.poszczególnych.poletkach.
Fot. 1. Widok stanowiska po nasadzeniu roślin
Fot. 2. 25 września 2008 r. (po ścięciu roślin)
Fot. 3. 20 listopada 2008 r.
Fot. 4. 21 sierpnia 2007 r.
Fot. 5. 21 sierpnia 2008 r.
77
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
W. pierwszym. roku. po. posadzeniu. roślin. (2007. r.). naj-większą.dynamiką.wzrostu.i.największym.stopniem.pokrycia.powierzchni. wykazała. się. manna. wodna..Trzcina. pospolita.i.mozga.trzcinowata.zachowywały.się.podobnie.
W.kolejnych.latach.eksploatacji.trzcina.wykazywała.tylko.nieznaczne.zmiany.w.wysokości.i.gęstości.porostu,.natomiast.manna.cechowała.się.stabilnością.w.tym.względzie,.a.nawet.wzrostem.zagęszczenia.roślin.w.łanie.poletka.
Potwierdzono,.że.manna.jest.najbardziej.odporna.(w.po-równaniu. z. trzciną. i. mozgą). na. warunki. zimowe. (co. jest.
bardzo. istotne. podczas. eksploatacji. „górskich”. obiektów.do. oczyszczania. ścieków),. a. jej. części. nadziemne. pozostają.w. tym. okresie. częściowo. zielone,. tzn.. nie. zasychają. (drew-nieją),.jak.w.przypadku.trzciny.i.mozgi..Trawa.ta.jest.jednak.mniej.odporna.na.wyleganie,.powodowane.ulewnymi.desz-czami.i.wiatrami.burzowymi..Z.tego.względu.korzystne.było-by.dwukrotne.jej.koszenie.(na.początku.lipca.i.we.wrześniu),.co.sprawdzono.z.dobrym.skutkiem.podczas.badań.
W.tabeli 1.pokazano.wyniki.badań.wielkości.plonowania.roślin.uprawianych.na.poszczególnych.złożach..Wykonano.je.w.2008.roku,.a.więc.po.okresie.kiedy.manna.wodna.i.mozga.trzcinowata.weszły.już.w.fazę.pełnego.biologicznego.rozwoju,.a.trzcina.jeszcze.nie.w.pełni.
TAbelA 1 Charakterystyka plonu higrofitów umieszczonych
w poszczególnych segmentach stanowiska badawczego w roku 2008
Rodzaj.rośliny
Plon.masawilgotna Wilgotność Plon..
w.suchej.masieśrednie.plony.w.suchej.masie.mie-
szanek.traw.w.uprawach.polowych
[kg.∙.m-2] [%] [kg.∙.m-2] [t.∙.ha-2] [kg.∙.m-2] [t.∙.ha-2]
Manna 21,56 79 4,53 45,3
0,73 7,30Mozga 10,92 67 3,60 36,0
Trzcina 3,08 53 1,46 14,6
żródło:.wyniki.badań.własnych
Fot. 6. 23 lipca 2009 r.
Fot. 7. 7 września 2010 r.
Fot. 8. 7 lipca 2011 r.
Uzyskane.wyniki.pokazują,. że. również. i.w. tym.elemen-cie.charakterystyki.botanicznej.najlepsze.rezultaty.osiągnęła.manna.wodna.
W.tabeli.1.pokazano.również.znaczące.różnice.w.pozio-mach. plonowania. roślin,. uprawianych. na. złożach. stanowi-ska,.nawadnianych.ściekami,.w.stosunku.do.poszczególnych.plonów.traw.pozyskanych.z.normalnej.uprawy.polowej.
Dominującą. rolę.manny.wodnej.w. stosunku.do. innych.roślin. można. również. potwierdzić. na. podstawie. wyników.trzyletnich.badań.plonowania.mieszanek.roślin.rosnących.na.dwóch. stokowych. złożach.gruntowo-trawiastych,.wchodzą-cych.w.skład.instalacji.do.oczyszczania.ścieków,.zlokalizowa-nej.na.poligonie.ITP.–.GCB.w.Tyliczu.(fot. 9).
Stwierdzono,.że.na.powierzchni.złoża.PI,.gdzie.w.mieszan-ce. różnych. traw.wodolubnych.dominowała.mozga. trzcino-wata,.łączne.plony.zebranych.roślin.wykazywały.małą.zmien-ność.w.poszczególnych.latach.użytkowania,.szczególnie.w.la-tach.2003,.2004.(1,64.i.1,27.kg.∙.m-2.w.s.m.).
Fot. 9. Instalacja ze stokowymi złożami gruntowo-trawiastymi zlokalizowana w ITP – GCB w Tyliczu
78
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Na. powierzchni. złoża. PII,. gdzie. nasadzeniem. współ-.rosnącym.z.innymi.trawami.była.manna.wodna,.stwierdzo-no,. że. roślina. ta. stopniowo. wypierała. pozostałe. gatunki,.a.wytworzona.w.efekcie.okrywa.roślinna.osiągnęła.znacząco.wyższą,.niż.w.pierwszym.obiekcie,.średnią.wysokość.plonu:.2,43.kg.∙.m-2.w.s.m.
Po.wyrównanych.rezultatach.badań.w.latach.2007.i.2008,.w. następnych. latach,. ku. dużemu. zaskoczeniu,. stwierdzano.stałe.pogarszanie.się.kondycji.mozgi.trzcinowatej,.rosnącej.na.jednym.z.segmentów.stanowiska.badawczego..Notowano.po-stępujące.wypadanie.tych.roślin.z.poletka.i.w.efekcie.znaczą-co.mniejsze.(od.manny.wodnej.i.trzciny).przyrosty.biomasy.
Przy.równych.warunkach.„startu”.wegetacyjnego.wszyst-kich. roślin. na. wiosnę,. należałoby. wykluczyć. tu. wpływ. za-ciemnienia.przez. sąsiadujące. rośliny. lub.uznać. je. za.niede-cydujące.
Bardziej.prawdopodobne,.ale.nie.do.końca.przekonujące,.jest.wytłumaczenie.pogarszającej.się.kondycji.mozgi.trzcino-watej,.niekorzystnym.oddziaływaniem.ścieków.na.system.ko-rzeniowy.tych.roślin.w.warunkach.stałego.podtopienia..Być.może.jakąś.rolę.odgrywa.tu.efekt.niekorzystnego.sąsiedztwa.roślin.uprawianych.na.stanowisku.badawczym.
Gęstość.i.równomierność.porostu.nadziemnych.części.ro-ślin.na.powierzchniach.złóż.filtracyjnych.oczyszczalni.określa.możliwości.i.zdolności.transpiracyjne.tych.obiektów..Ma.to.decydujące.znaczenie.przy.planowaniu.bilansu.wodnego.oraz.przy.obliczeniach.wielkości.ładunków.zanieczyszczeń.dopły-wających. i. odpływających. z. tych. instalacji. w. czasie. sezonu.wegetacyjnego.
Z.tego.względu.przeprowadzano.badania.parowania.tere-nowego.z.poszczególnych.powierzchni.poletek.roślinnych.na.stanowisku.badawczym.
Uśrednione.wyniki.badań,.prowadzonych.nieprzerwanie.w.okresie.od.24.czerwca.do.1.października.2010.r.,.zestawio-no.w.tabeli 3,.a.dane.szczegółowe.pokazano.na.wykresach.na.rysunku 2.
Dla.średniodobowych.temperatur.otoczenia.od.4°C.do.22°C,. największą. dynamiką. parowania. wykazały. się. po-letka. z. trzciną. i. manną. wodną. (średnio:. 10,9. l.∙.m-2.∙.d-1;.7,9.l.∙.m-2.∙.d-1).. Pierwsze. poletko. charakteryzowało. się.100-procentowym.dobowym.wskaźnikiem.ewapotranspi-racji. już.przy.średniodobowych.temperaturach.powietrza.powyżej.13°C,.co.wyrażało. się. całkowitym.zanikiem.od-pływu.ścieków.ze.złoża.i.dodatkowo.obniżeniem.się.w.nim.poziomu. lustra. cieczy..W. innych. złożach. zanik.odpływu.rejestrowano.tylko.w.ciągu.dnia.
Złoże. bez. nasadzeń. roślinnych. charakteryzowało. się.wyraźnie. niższą. średnią. dobową. dynamiką. parowania..2,9.l.∙.m-2.∙.d-1,.przy.czym.wpływ.temperatury.na.to.zjawisko.był.najniższy.w.porównaniu.ze. złożami.z.nasadzeniami. ro-ślinnymi.
Nieoczekiwanie.niski.był.również.wskaźnik.ewapotranspi-racji. ze. złoża. z.mozgą. trzcinowatą. (4,7. l.∙.m-2.∙.d-1),. co.było.spowodowane.stale.pogarszającą.się.biologiczną.kondycją.ro-ślin.na.złożu.
Badania.wykazały,.że.złoża.gruntowe.z.nasadzeniami.ro-ślinnymi,. charakteryzujące. się. jednostkowymi.wskaźnikami.ewapotranspiracji:.14–16. l.∙.m-2.∙.d-1,. są. zdolne.odprowadzić.do. atmosfery. ilościowo. znaczącą. porcję. 80–140. m3. cieczy.w.ciągu.doby.w.przeliczeniu.na.1.ha.
Chcąc.poznać.pokrój,.ułożenie.oraz.zasięg.penetracji.kłą-czy,.rozłogów.i.korzeni.przybyszowych.roślin.w.objętości.po-szczególnych.złóż.dokonano.w.roku.2011.odkrywek.w.po-szczególnych. segmentach. roślinnych,. badając. ich. przekroje.poprzeczne.
Wyniki. tych.doświadczeń.zilustrowano. fotografiami 10 i 11,.na.których.systemy.korzeniowe.poszczególnych.roślin.pokazano.w.tej.samej.skali.i.w.rzeczywistym.ułożeniu.w.prze-krojach.poprzecznych.złóż.poszczególnych.segmentów.stano-wiska.
TAbelA 2Charakterystyka plonu mieszanki traw wodolubnych rosnących na powierzchni stokowych złóż gruntowo-roślinnych PI i PII
Wyszczególnienie
Złoże.glebowo-roślinnez.mieszanką.traw.
z.dominacją.mozgi.trzcinowatej.(PI)
Złoże.gruntowo-roślinne.z.mieszanką.
traw.z.udziałem.mozgi.trzcinowatej.i.manny.
wodnej.(PII)
Rok.eksploatacji [rok] 2002 2003 2004 2002 2003 2004
Maksymalna.wysokość.roślin [m] 2,15 2,10 b.d. 2,23 2,20 b.d.
Wilgotność.mieszanki.traw [%] 77,00 77,10 79,80 76,70 76,50 80,70
Plon.w.suchej.masie..mieszanki.traw
[kg∙m-2] 0,77 1,64 1,27 0,63 0,81 2,43
[t∙ha-2] 7,70 16,4 12,7 6,30 8,10 24,30
żródło:.wyniki.badań.własnych
TAbelA 3Średnia temperatura powietrza i wskaźniki ewapotranspiracji
na poszczególnych poletkach badawczych w okresie wegetacyjnym: 24 czerwca÷1 października 2010 r.
WyszczególnienieTemperatura.
otoczenia[°C]
Ewapotranspiracja.[l∙m-2∙d-1]
złoże
z.mannąz.mozgą.trzcino-
watą
z.trzciną.pospo-
litą
bez.na-sadzeń
Wartość średnia 14,4 7,9 4,7 10,9 2,9
Odchylenie.standardowe 4,6 3,5 1,7 4,1 2,1
Współczynnik.zmienności.[%] 32,0 44,0 37,0 38,0 70,0
żródło:.wyniki.badań.własnych
02468
1012141618
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ew
apot
rans
pira
cja
[l·m
-2]
Średnia temperatura dobowa [°C]
1.Trzcina 2. Manna mielec
3. Mozga trzcinowata 4. Bez nasadzeńLiniowy (1.Trzcina) 2. Manna mielec
3. Mozga trzcinowata Bez nasadzeń
Rys. 2. Charakterystyka ewapotranspiracji w zależności od tem-peratury powietrza z poszczególnych segmentów poletek do-świadczalnych z nasadzeniami roślin wodolubnych (trzcina, manna wodna, mozga trzcinowata) oraz z poletka bez nasadzeń
w okresie wegetacyjnym: czerwiec – wrzesień 2010 r.Źródło: wyniki badań własnych
79
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
Stwierdzono,.że.gęstość. i.zasięg.kłączy. i.korzeni.man-ny.wodnej.są.znacznie.większe.niż.w.przypadku.rozłogów.korzeniowych. mozgi. trzcinowatej.. Chociaż. obie. rośliny.tworzą.zbitą.przypowierzchniową.strukturę.korzeniową.to.w.przypadku.manny.jest.ona.znacznie.bardziej.zagęszczo-na..Korzenie.przybyszowe.manny.są.liczniejsze.i.penetru-ją. złoże.piaszczyste.prawie.do.dna. złoża. (ich.miarodajna.długość. to. 23. cm),. natomiast. zasięg. rzadszych. korzeni.mozgi. jest.znacząco.mniejszy.(miarodajna.ich.długość.to.12.cm).
Oddzielnego. omówienia. wymaga. system. korzeniowy.trzciny..Roślina.o.znanych.ekspansywnych.właściwościach,.uważana. jest. powszechnie. za. podstawowe. nasadzenie. na.złożach. (Reed. Beds). oczyszczalni. typu. bagiennego. (Con-structed.Wetlands)..W.opisanych.badaniach,. zastosowano.ją.w.jednym.z.roślinnych.segmentów.układu.poletkowego.w.celu.porównania.z. innymi.roślinami,.a. także.stwierdze-nia. jej.przydatności,. lub.nie,.do.nasadzeń.w.płytkich. sto-kowych. złożach. gruntowo-roślinnych,. wdrażanych. przez.GCB.w.Tyliczu.
Okazało.się,.że.–.po.czterech.latach.od.posadzenia.sa-dzonek. –. pojemnik. ze. złożem. piaszczysto-trzcinowym.jest.„rozsadzany”,.przy.czym.działanie.mrozu.zostało.wy-kluczone,.gdyż.układ.zasilania.złoża.ściekami.działał.bez-awaryjnie.
W.2011.r.,.na.przedwiośniu,.stwierdzono.nieszczelno-ści.złoża,.co.zmusiło.badających.do.usunięcia.jego.zawar-tości.w.całości.wraz.z.roślinami.i.ponownego.uszczelnie-nia.segmentu.stanowiska.z.użyciem.nowej.folii..W.czasie.tych.prac.zbadano.szczegółowo.przyczyny.awarii,.pozna-jąc.przy.tej.okazji.specyfikę.rozrastania.się.systemu.korze-niowego.trzciny.w.warunkach.przestrzennego.ogranicze-nia.jej.ekspansji.
Na.fot. 11.pokazano.widok.systemu.korzeniowego.trzci-ny.w.przekroju.poprzecznym.na.początku.procesu.oczysz-czania,.natomiast.na.fot. 12.–.w.środkowej.części.segmentu.złoża.
Fot. 10. Widok systemu korzeniowego manny mielec (Glyceria aquatica) w porównaniu z mozgą trzcinowatą (Phalaris arun-
dunacea) po pięciu latach użytkowania
Fotografia. 11. pokazuje. wyraźne. „zbicie”. przerośniętej.wzajemnie.masy.korzeniowej,.która.w.pewnym.sensie.wchło-nęła.również.warstwę.żwirową,.umieszczoną.w.początkowej.warstwie. złoża,.mającej. za. zadanie. rozprowadzanie. ścieków.dostarczanych.okresowo.do.tego.złoża..Wobec.tak.znacznego.zagęszczenia.korzeniowego.funkcja.tej.warstwy.została.ogra-niczona.
Okazało. się. również,. że. przyczyną. nieszczelności. złoża.było.przebicie.folii.przez.ostrą.końcówkę.odnogi.kłącza,.któ-ra,.penetrując.złoże,.napotkała.zagiętą.fałdę.podwójnie.zło-
Fot. 11. Widok systemu korzeniowego trzciny w przekroju po-przecznym po pięciu latach wegetacji
Fot. 12. Przekrój poprzeczny trzcinowego segmentu złoża trzci-nowego przerośniętego całkowicie odnogami kłącza i korzeniami
przybyszowymi zagęszczonymi w strefie przydennej
80
ARTyKUŁy..NAUKOWE..I..INżyNIERSKIE
żonej.folii.budowlanej,.użytej.do.uszczelnienia.skrzyniowych.segmentów.stanowiska.
Ciekawym.odkryciem.szczególnych.zdolności.penetracyj-nych.trzciny.jest.przykład.pokazany.na.fot. 13.
Fot. 13. Zdolności penetracyjne odnóg kłączy trzciny na przy-kładzie rury odprowadzającej oczyszczone ścieki z odkrytej stu-dzienki w jednym z obiektów oczyszczających na poligonie GCB w Tyliczu. Rura ta została szczelnie zablokowana przez zwarty splot odnóg kłącza wytworzonego z jednej sadzonki, pozostawio-
nej przypadkowo w studzience
Podczas. pozyskiwania. sadzonek. trzciny. z. mini. plantacji.matecznych,. skutecznym. sposobem,. praktykowanym. przez.GCB. w. Tyliczu,. jest. wyrywanie. z. podłoża. pojedynczych.źdźbeł,.jednakże.w.taki.sposób,.aby.zachować.na.ich.końcu.fragmenty.łączące.je.z.odnogami.kłączy,.z.których,.z.między-węźli.i.z.pobliskich.kolanek,.wybijają.nowe.pędy.w.tworzą-cej. się.nowej. sadzonce..W. tym.czasie. źdźbło.umieszcza. się.okresowo.w.wodzie..Przygotowywane.tak.sadzonki.umiesz-czono.czasowo.w.studzience.odpływowej.jednego.z.obiektów.oczyszczających,.pozostawiając.tam.jedną.z.nich..Rozwijają-cy.się.system.korzeniowy.zaczął.penetrować.otwór.rury.od-pływowej.ze.studzienki.i.zaczął.się.w.niej.rozrastać.na.całej.długości,. doprowadzając. do. mechanicznej. blokady. odpły-wu..W.efekcie.trzeba.było.odkopać.cały.układ.odpływowy..„Sprawcę”.tej.awarii.pokazano.na.fot..13.
Podsumowanie
Stokowe.złoża.gruntowo-trawiaste. są,.na. tle. innych.róż-norodnych.obiektów.hydrofitowych,.oryginalną.i.technolo-gicznie. skuteczną.propozycją.GCB.w.Tyliczu.przeznaczoną.do.stosowania.w.instalacjach.do.oczyszczania.ścieków.na.te-renach. o. zabudowie. rozproszonej,. szczególnie. na. terenach.górzystych.kraju.
Jednym.z.bardzo.ważnych.elementów.wyposażenia.złóż.filtracyjnych. w. tych. obiektach. jest. odpowiednio. dobra-na.roślinność,.uprawiana.na.ich.powierzchniach..W.toku.wieloletnich. obserwacji,. badań. i. pomiarów. terenowych.stwierdzono,. że. najbardziej. przydatną. rośliną. do. tych.celów. jest. manna. wodna. (Glyceria aquatica).. Rośliny. te.tworzą.na.złożu.jednorodne,.wyrównane.zbiorowisko,.są.mrozoodporne,. łatwe. do. wegetatywnego. rozmnażania,.a. ich. system.korzeniowy. tworzy. gęstą. sieć.przybyszową,.która. dobrze. penetrując. objętość. złoża. nie. zagęszcza. go.w. sposób. utrudniający. podziemną. filtrację.. Roślina. ta,.powinna.być.uprawiana.w.systemie.dwukośnym,.a.poko-sy.uzyskanej.zielonki.powinny.być.przeznaczane.na.kom-post.
Mimo.powszechnie.uznanych.zalet,.trzcina.nie.nadaje.się.do.stosowania.w.tego.typu.obiektach,.gdyż.jest.zbyt.ekspan-sywna,.a.jej.system.korzeniowy.rozrastający.się.bardzo.dyna-micznie.i.w.sposób.niekontrolowany,.może.z.czasem.wypie-rać.lub.zastępować.mineralne.wypełnienia.złóż.filtracyjnych..Trzcina.nie.może.też.być.eksploatowana.w.systemie.kośnym,.gdyż.–.jak.stwierdzono.–.jej.późniejsze.letnie.odrosty.są.przez.to.ograniczone.
Mimo.dużych.nadziei,.mozga.trzcinowata.(Phalaris arun-dinacea).nie.sprawdziła.się.jako.nasadzenie.na.stokowych.zło-żach. gruntowo-roślinnych.. We. współuprawie. zaś. z. innymi.rodzajami.roślin.wodolubnych.nie.wytrzymuje.konkurencji.i.jest.z.powierzchni.tych.złóż.wypierana.
LITErATUrA
1.. Cooper.P.F.,.Job.G.D.,.Green.M.B.,.Shutes.R.B.E:.1996..Reed.beds.and. constructed. wetlands. for. wastewater. treatment.. WRc. Swidon.Publications,.s..5-56
2.. Jucherski. A.:. 2000.. Wpływ. wybranych. czynników. technicznych. na.skuteczność. oczyszczania. ścieków. bytowo-gospodarczych. w. oczysz-czalniach.roślinno-gruntowo-glebowych.w.rejonach.górzystych..Parce.Naukowe.IBMER..s..38-83
3.. Jucherski. A.:. 2005.. Zdecentralizowane. systemy. oczyszczania. ście-ków.bytowych.w.wiejskiej.zabudowie.rozproszonej.według.koncepcji..IBMER.–.GCB.w.Tyliczu..Wyd..IBMER.Warszawa.pt.:.„Stan.i.kie-runki. rozwoju. techniki. i. infrastruktury. rolniczej.w.Polsce”,.pkt..8,.s..111–117
4.. Jucherski.A.,.Walczowski.A.:.2010..Badania.i.rozwój.bio-agro-środo-wiskowych.metod.i.urządzeń.do.ochrony,.oczyszczania.i.wykorzystania.wód.pochodzących.ze.ścieków.bytowo-gospodarczych.na.terenach.Pol-ski.Południowej..Sprawozdanie.z.pracy.badawczej.ITP.–.GCB.w.Tyli-czu.–.maszynopis,.s..3-79
5.. Halicki.W.:.2009..Program.wdrażania.naturalnych.systemów.oczysz-czania.ścieków.w.województwie.podlaskim..Pięć.lat.doświadczeń..Ma-teriały.z.seminarium.pt..„Niskonakładowe.systemy.oczyszczania.ście-ków.i.przeróbki.osadów.ściekowych”.z.cyklu:.Woda,.ścieki. i.odpady.z.małych.miejscowości.województwa.podlaskiego..Ekopress,.s..31-38
6.. Obarska-Pempkowiak. H.,. Gajewska. M.,. Wojciechowska. E.:. 2010..Hydrofitowe. oczyszczanie. wód. i. ścieków.. Wydawnictwo. Naukowe.PWN.Warszawa,.s..1–156
n
81
I N F O R M A T O RINSTYTUTU TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZEGO
www.itep.edu.pl
kwiecień-czerwiec 2012
Wstęp
Według. głównego. strumienia. środków. (mainstreamo-wych.lub.meinstrimowych) przekazu,.postęp.świata.i.do-brobyt. człowieka. ma. polegać. na. nieustannym. wzroście.produkcji. i. konsumpcji. wyrażanym. kilkoma. procentami.PKB.na. rok..Tak.rozumiany.postęp.wymaga.coraz.więk-szego.zużycia.energii,.której.dostępne.zasoby.nośników.są.jednak.ograniczone,.również.tych.najważniejszych,.który-mi. są.węgiel. i. ropa.naftowa..Zachęca. to.do.podejmowa-nia. badań. nad. rozwojem. energooszczędnych. technologii.i.odpowiedniego.stylu.życia..Pogląd.o.globalnym.ocieple-niu. klimatu. stał. się. dodatkowym. czynnikiem,. przyśpie-szającym. te. badania,. lecz. również. zniekształcającym. ich.ukierunkowanie..Według.tego.poglądu.główną.przyczyną.wzmiankowanego.ocieplenia. jest,.między. innymi,.zwięk-szanie.się.stężenia.dwutlenku.węgla.w.globalnej.atmosfe-rze..Głównym.źródłem.antropogenicznej.emisji.tego.gazu.jest. natomiast. spalanie. kopalnych. zasobów.węgla.w. celu.pozyskania.potrzebnej.energii..Poszukuje.się.zatem.innych.źródeł. energii,. korzystanie. z. których. nie. powodowałoby.zwiększania. stężenia. dwutlenku. węgla. w. powietrzu.. Jed-nym.z.takich.źródeł.jest.biomasa,.która.powstaje.z.biolo-gicznego. wiązania. tego. gazu. z. atmosfery.. Zaproponowa-no.różne.sposoby.wykorzystania.biomasy. jako.paliwa.do.technicznego. pozyskiwania. energii.. Przeznaczanie. grun-tów.rolnych.oraz.użytków.ekologicznych.spotyka.się.jed-nak.z.istotnymi.zastrzeżeniami,.które.omówiono.w.opra-cowaniu.[Sapek,.Sapek.2012].
Biopaliwo
Paliwem.nazwano.takie.substancje,.które.w.wyniku.spa-lania. (utleniania). wydzielają. użyteczne. ciepło.. Paliwa. ze.względu. na. pochodzenie. dzieli. się. obecnie. na. paliwa. od-nawialne.i.nieodnawialne..Odnawialne.są.paliwa.naturalne.pochodzenia.roślinnego,.zwłaszcza.drewno..Nieodnawialne.to.paliwa.kopalne:.węgiel.kamienny.i.brunatny,.torf,.ropa.naftowa.i.gaz.ziemny..Wykorzystywanie.paliw.naturalnych.do. otrzymywania. ciepła. towarzyszy. człowiekowi. od. zara-nia.rozwoju.cywilizacji..Dopiero.wzrastające.zapotrzebowa-nie. na. energię,. w. miarę. rozwoju. produkcji. przemysłowej.i.zwiększającej.się.liczby.ludności,.przyczyniło.się.do.gwał-townego. rozwoju. wydobycia. węgla,. ropy. naftowej. i. gazu.ziemnego..Złoża.tych.kopalnych.paliw.są.jednak.ograniczo-ne,.co.prowadzi.do.systematycznego.wzrostu.ich.ceny..
Prof..dr.ANDRZEJ.SAPEKProf..dr.BARBARA.SAPEKInstytut.Technologiczno-Przyrodniczy.w.Falentach.
biopaliwa a środowisko
Wzbudziło.to.potrzebę.poszukiwania.źródeł.energii.od-nawialnej,.dodatkowo.wzmacnianą.poglądem,.że.wzmożo-na.emisja.dwutlenku.węgla.pochodzącego.ze.spalania.paliw.kopalnych.zwiększa.stężenie.tego.związku.w.atmosferze,.co.powoduje.ocieplenie.klimatu.i.związane.z.nim.występowa-nie.anomalii.w.przyrodzie.
Jednym.z.alternatywnych.źródeł.energii.może.być.współ-cześnie. produkowana. biomasa.. W. przyrodzie. dwutlenek.węgla,. powstający. w. czasie. utleniania/spalania. biomasy,.jest. ponownie. asymilowany. przez. rośliny. i. obieg. energii.oraz.masy.jest.względnie.zamknięty..Spalanie.zasobów.ko-palnych. jest. natomiast. układem. niedomkniętym.. Energia.spalania. biomasy. jest. spożytkowana. do. celów. przemysło-wych. lub. grzewczych,. część. materii. ulega. jednak. nieod-nawialnemu. rozproszeniu.. Tradycyjnie. biomasę. do. celów.energetycznych. pozyskiwano. z. lasów,. lecz. nieograniczone.zwiększenie.wykorzystania.tego.zasobu może.prowadzić.do.zmniejszania.powierzchni.zalesionej,.ze.znanymi.skutkami.w.przyrodzie..Obecne.propozycje.zmierzają.do.wykorzysta-nia. gruntów. rolnych. i. leśnych. w. celu. otrzymywania. bio-masy. z. uprawy. roślin. energetycznych,. w. tym. także. drze-wiastych..Rodzaj.uprawy.zależy.od.sposobu.wykorzystania.uzyskanej.biomasy.
Z.biomasy.można.wytwarzać.paliwa.w.stanie.skupienia.stałym,.ciekłym.lub.gazowym..Użyteczna.biomasa.w.sta-nie.stałym,.to.głównie.słoma.i.części.naziemne.roślin,.któ-re.mogą.służyć.jako.wyłączne.źródło.otrzymywania.ciepła.lub.energii.elektrycznej.albo.jako.dodatek.do.paliw.trady-cyjnych.w.dużych.zakładach.energetycznych..Otrzymanie.biopaliwa.ciekłego.–.oleju.lub.alkoholu.wymaga.przemy-słowej.obróbki.odpowiedniego.materiału.roślinnego..Olej.pędny. uzyskuje. się. głównie. w. wyniku. tłoczenia. nasion,.który. po. oczyszczeniu. może. być. bezpośrednio. stosowa-ny.w.silnikach. lub.można.zwiększyć. jego.ciepło. spalania.przez.estryfikację.grupy.kwasowej..Alkohol.etylowy.(eta-nol).otrzymuje.się.w.wyniku.fermentacji.niecelulozowych.węglowodanów.zawartych.w.biomasie..W.Polsce.wykorzy-stuje.się.w.tym.celu.ziarno.zbóż.oraz.ziemniaki.lub.bura-ki..Masa.roślinna.ma.być.również.stosowana.do.produkcji.biogazu.. Do. tej. produkcji. proponuje. się. również. wyko-rzystywanie.gnojowicy,.obornika.i.pomiotu.drobiu,.które.w. takim. ujęciu. są. uważane. za. materiał. odpadowy,. a. nie.nawozy.naturalne.
W. opracowaniu. będą. przedstawione. wątpliwości,. do-tyczące. oceny. skutków. wprowadzania. uprawy. roślin. ener-getycznych.zwłaszcza.w.odniesieniu.do. środowiska,. a. także.
82
INFORMATOR..INSTyTUTU..TECHNOLOGICZNO-PRZyRODNICZEGO
społeczeństwa..Omówienie.skupi.się.głównie.na.uprawach.na.gruntach.rolnych.
rośliny energetyczne czy żywność?
Plony. upraw. rolniczych. są. tradycyjnie. podstawowym.źródłem. zaopatrzenia. ludności. w. żywność..Wprowadze-nie.na.dużą.skalę.uprawy.roślin.energetycznych.może.do-prowadzić.do.zupełnie.innego.ukierunkowania.rolnictwa,.gdyż. wg. zamierzeń. Unii. Europejskiej. udział. źródeł. od-nawialnych.w.wytwarzaniu.energii.ma.osiągnąć.ok..20%.w. 2020. r.,. z. czego. przynajmniej. połowa. ma. pochodzić.z. wykorzystania. biomasy.. Zapotrzebowanie. na. uprawy.roślin. energetycznych. jest. olbrzymie,. mimo. że. wartość.opałowa. stałej.biomasy. jest.o.ok..50%.mniejsza.niż.pa-liw. z. zasobów. kopalnych,. paliw. płynnych. odpowiednio.o. 10-20%. mniejsza,. a. w. biogazie. zawartość. dwutlenku.węgla. waha. się. w. granicach. od. 20. do. 40%,. co. również.obniża. jego.wartość.opałową..Program.Ministra.Gospo-darki.[2008].dotyczący.produkcji.biopaliw.obejmuje.tyl-ko.paliwa.płynne,.których.udział.w.rynku.paliw.transpor-towych.ma.osiągnąć.w.Polsce.7,55%. już.w.2014. r..Nie.podano. jednak,. do. jakich. danych. statystycznych. należy.odnieść. ten. wskaźnik,. dokładny. aż. do. trzech. cyfr. zna-czących.. W. programie. nie. uwzględniono. takich. wskaź-ników.na. zapotrzebowanie.biopaliw. stałych. i. gazowych..Można.więc.przypuszczać,.że.znaczną.powierzchnię.grun-tów.rolnych.będzie.trzeba.przeznaczyć.pod.uprawę.roślin.energetycznych..Produkujące.ekstensywnie.gospodarstwa.rolne.mogą.być.zainteresowane.takim.ukierunkowaniem.produkcji..Są.one.na.ogół.jednak.niewielkie,.niedoinwe-stowane.i.położone.na.słabych.glebach,.można.się.zatem.spodziewać,. że. dotowaną. produkcję. podejmą. duże. go-spodarstwa. na. żyznych. glebach.. Propagowanie. biopaliw.skupia.się.w.zasadzie.na.wykazywaniu.korzyści.material-nych,.a.nie.skutków.ich.produkcji.na.całokształt.gospo-darki. żywnościowej,. a. zwłaszcza. na. zachowanie. niskich.cen.żywności.
Uprawy. roślin. energetycznych. są. ponadto. nieobojęt-ne.wobec.środowiska..Wpływają.ujemnie.na.zachowanie.różnorodności. biologicznej,. przyczyniają. się. do. zanie-czyszczania. wody. i. atmosfery. składnikami. nawozowymi.i. chemicznymi. środkami. ochrony. roślin. oraz. mogą. po-wodować.zakwaszanie.gleb.i.ich.zubożanie.w.materię.or-ganiczną.
Zanikanie węgla organicznego w glebie
Gleby. świata. zawierają. 2300. mld. t. węgla. (C). [Lal.2000],.co.stanowi.drugi.co.do.wielkości.zasób.tego.skład-nika..Więcej.–.5000.mld.t.C.–.znajduje.się.w.pokładach.węgla.kamiennego,.a.mniej.–.po.500.mld.t.C.odpowiednio.w. złożach. gazu. ziemnego. i. ropy. naftowej..Węgiel. w. gle-bie.jest.również.zasobem.nieodnawialnym,.a.w.każdym.ra-zie. trudno. odnawialnym. i. wymaga. ochrony.. Plon. roślin.energetycznych.jest.całkowicie.wynoszony.z.gospodarstwa.rolnego,.co.ogranicza.uzupełnianie.ubytków.materii.orga-nicznej.w.glebie..Zawartość.związanego.azotu.w.glebowej.materii.organicznej.przekracza.3%,.co.powoduje,.że.wraz.z.ubytkiem.materii.organicznej.z.gleby.odpowiednie.ilości.dwutlenku.węgla.są.emitowane.do.atmosfery,.a.azotanów.wymywane.do.wody..Proces. ten.najsilniej.przebiega.pod-
czas.zmiany.użytkowania.gruntów,.lecz.także.w.jednorocz-nych.uprawach.monokultur.
Powyższe.uwagi.dotyczą.w.zasadzie.gospodarstw.ukie-runkowanych.na.wyłączną.lub.dużą.produkcję.jednorocz-nych.roślin.energetycznych..Te.ostatnie.mogą.jednak.być.ujęte.w.płodozmianie. z.uprawami. tradycyjnymi..Wiedza.o.wpływie.różnych.płodozmianów.na.zachowanie.się.wę-gla.organicznego.w.glebie.jest.dostatecznie.duża.i.można.ją.odnosić.do.uprawy.roślin.energetycznych..W.Polsce.w.nie-wielkim.zakresie.są.prowadzone.badania.nad.obiegiem.wę-gla.w.uprawach.roślin.energetycznych..Szczególnie.groźne.w. skutkach. może. się. okazać. przeznaczanie. na. biopaliwo.odchodów.zwierzęcych.gromadzonych.w.postaci.gnojowi-cy.i.obornika..Są.to.nawozy.naturalne,.stosowane.od.kilku.tysięcy.lat.w.rolnictwie.w.celu.utrzymywania.żyzności.gleb.uprawnych.
Nawożenie upraw energetycznych
Wszystkie.uprawy.roślin.energetycznych.wymagają.na-wożenia.azotem,.fosforem.i.potasem,.zgodnie.z.potrzeba-mi. danej. uprawy.. Wobec. oczekiwanych. dużych. plonów.masy.należy.spodziewać.się.zubażania.gleby.także.w.wapń.i. magnez,. w. które. należy. ją. uzupełniać.. Opłacalny. plon.biomasy,.przeznaczonej.w.różnej.postaci.na.paliwo.powi-nien.przekraczać.12.t∙s.m..ha–1∙r–1,.co.wymaga.odpowied-nio.dużych.dawek.nawozów,.na.ogół.większych.od.prze-ciętnie. stosowanych. w. Polsce. pod. uprawy. rolne.. Zasady.nawożenia.upraw.roślin.energetycznych.zależą.od.ich.ro-dzaju.i.są.podobne,.jak.w.przypadku.upraw.tradycyjnych..Również.podobne. są. zagrożenia,.wynikające. z. rozprasza-nia.składników.nawozowych.do.środowiska..Rozpraszanie.to.będzie. podobne,. jak. z. tradycyjnych.upraw. rolniczych.lub.większe..W.żadnym.z.programów.nie.określono.przy-puszczalnego. obszaru. upraw. roślin. przeznaczonych. na.biopaliwo. w. Polsce,. co. umożliwiłoby. ocenę. zwiększania.ilości.związków.azotu.rozpraszanych.do.wody.i.atmosfery,.a. fosforu. do. wody.. Z. nasilających. się. oficjalnych. sygna-łów.oraz.dużej.presji.organizacji.ekologicznych.wynika,.że.oczekuje. się,. rozwojowo,. przeznaczenia. powierzchni. ok..2.mln.ha.pod.uprawy.roślin.energetycznych,.co.stanowi-łoby.ok..13%.powierzchni.gruntów.rolnych..Zwiększy.to.obecne,. krajowe. zużycie. nawozów. mineralnych. –. azoto-wych.o.250-350.t.N,.a. fosforowych.o.50-80.t.P.na.rok..Odpowiednio. większe. będzie. zużycie. nawozów. potaso-wych. oraz. chemicznych. środków. ochrony. roślin.. Wyco-fanie.z.produkcji.rolnej.ok..2.mln.ha.gruntów.spowoduje.konieczność. zwiększenia. plonów. tradycyjnych. upraw. na.mniejszej. powierzchni,. głównie. kosztem. wzrostu. dawek.nawozów,. co. dodatkowo. zwiększy. ich. zużycie. w. kraju..Nie.prowadzi.się.w.Polsce.badań.nad.wpływem.nawożenia.upraw.energetycznych.na.rozpraszanie.składników.nawo-zowych.do.środowiska.
rozpraszanie azotu i fosforu ze spalanych biopaliw
W. roślinach. energetycznych. jest. zawarty. azot. i. fosfor..Każdy. z. tych. cennych. składników. nawozowych. zachowuje.się.inaczej.w.czasie.pozyskiwania.energii.w.zależności.od.sto-sowanej.technologii.oraz.składu.chemicznego.rośliny.
Reakcje.azotu.zawartego.w.paliwie.podczas.bezpośrednie-go.spalania.suchej.biomasy.pod.kotłami.zależą.od.stosowanej.
83
INFORMATOR..INSTyTUTU..TECHNOLOGICZNO-PRZyRODNICZEGO
technologii..Jeśli.spalanie.przebiega.w.wysokiej.temperaturze.i.jest.pełne,.to.w.gazach.spalinowych.znajduje.się.tlenek.azo-tu. (NO). i. azot. cząsteczkowy. (N2).. Często. jednak. spalanie.odbywa.się.w.niższej. temperaturze. i.nie. jest.pełne,.a.w.ga-zach. spalinowych. są. obecne. również. inne. gazowe. związki.azotu,.jak.amoniak.(NH3).i.cyjanowodór.(HCN).oraz.azot.związany. w. zawieszonych. pyłach. (PM). –. smół. i. zgorzelin..[Samuelsson. 2006].. Wszystkie. te. substancje. powracają. na.Ziemię. z.opadem.atmosferycznym,.powodując.dobrze.opi-sane. w. literaturze. skutki. rozpraszania. azotu. w. środowisku..W.dużych.elektrowniach.zawodowych.związki.azotu.zawarte.w.gazach.spalinowych.są.częściowo.usuwane.w.wyniku.sto-sowania.odpowiednich.urządzeń.i.technologii..W.mniejszych.elektrowniach,. wykorzystujących. biopaliwa,. takie. postępo-wanie.jest.mniej.opłacalne..Fosfor.zawarty.w.popiele.spalone-go.biopaliwa.nie.stwarza.osobnego.problemu.środowiskowe-go,.lecz.jest.składnikiem.traconym.z.obiegu..Popiół.z.paliwa.spalanego.wraz.z.węglem.nie.może.być.wykorzystywany.do.nawożenia,.lecz.fosforany.w.popiele.z.samego.spalonego.bio-paliwa.mogą.występować.w.postaci.szkliwa,.z.którego.skład-nik.ten.jest.trudno.przyswajalny.przez.rośliny..Lotne.popioły,.powstające.w.czasie.spalania.biomasy,.mogą.zawierać.od.6.do.9.mg.P∙kg–1.s.m.
Sucha. biomasa. przeznaczana. do. spalania. zawiera. prze-ciętnie.ok..trzy.razy.więcej.azotu.w.porównaniu.z.paliwami.kopalnymi,. a. wartość. kaloryczna. biomasy. jest. dwukrotnie.mniejsza..Spalanie.biomasy.stwarza.zatem.istotne.zagrożenie.większą.emisją.związków.azotu.do.atmosfery.niż.w.przypad-ku.wykorzystywania.paliwa.nieodnawialnego..Dlatego.bio-masa.roślin.przeznaczanych.do.spalania.powinna.zawierać.jak.najmniej. azotu.. Pomocna. w. tym. zakresie. może. być. odpo-wiednia.selekcja.gatunków.uprawianych.roślin.i.kontrolowa-ne.nawożenie.azotem.
Zachowanie.się.azotu.i.fosforu.w.procesie.otrzymywania.oleju.i.alkoholu.z.biomasy.zależy.od.stosowanej.technologii.i.przeznaczenia.produktów.ubocznych.–.wytłoków. i. cieczy.pofermentacyjnej..Obydwa. składniki.nie.ulegają. rozprasza-niu.w.trakcie.przerobu..Zawartość.azotu.w.olejach.jest.mi-nimalna,.a.w.alkoholu.żadna..Paliwa.płynne:.oleje,.alkohole.lub.estry,.wytwarzane. z.materiału. roślinnego,.nie. zawierają.istotnych. ilości. azotu. i. fosforu,. a. losy. tych. składników. za-wartych.w.produkcie.wtórnym.zależą.od.sposobu.ich.wyko-rzystania..Makuchy.i.pozostałości.po.fermentacji.mogą.być.spasane. zwierzętami,. a. słoma. i. inne.pozostałości.mogą.być.traktowane.jako.biopaliwo.
Większość.azotu.zawartego.w.substracie. stosowanym.do.pozyskiwania. biogazu. (metanu). z. masy. roślinnej. ulegnie.redukcji. do. gazowego. amoniaku,. który. można. oddzielić.od.produktu,. lecz.można.go.także.w.nim.pozostawić,.gdyż.amoniak. jest. gazem. palnym,. wówczas. trzeba. się. jednak. li-czyć. z.odpowiednią. emisją. tlenków.azotu..W.ciekłej.pozo-stałości.znajdują.się.nieorganiczne.i.organiczne.związki.azotu.oraz.fosforany,.a.także.inne.składniki.mineralne..Pozostałość.ta.może. służyć.bezpośrednio. jako.nawóz.zubożony.w.azot,.a.wzbogacony.w.fosfor.
Najwięcej. wątpliwości. nasuwa. przeznaczanie. cennych.nawozów. naturalnych:. gnojowicy. i. obornika,. a. także. po-miotu.drobiu,.jako.wsadu.do.wytwarzania.biogazu.i.to.na.skalę. przemysłową. w. coraz. liczniejszych. w. Polsce. bardzo.dużych.gospodarstwach.rolnych,.ukierunkowanych.na.pro-dukcję.zwierzęcą..Stosowanie.w.tym.celu.odchodów.zwie-rzęcych.jest.wygodnym,.lecz.nie.najlepszym.sposobem.wy-
korzystania. energii. i.węgla. zawartego.w. tych.materiałach..Energia. niezbędna. do. przebiegu. procesu. fermentacyjne-go. odbywa. się. kosztem. utlenienia. wsadu,. a. produkt. tego.utlenienia.–.CO2.–.stanowi.w.otrzymywanym.biogazie.od.14. do. 48%. objętości.. W. dostępnych. pracach,. omawiają-cych.zalety.stosowania.nawozów.naturalnych.do.produkcji.biogazu,.nie.natrafiono.na.ocenę.skutków.przyrodniczych,.a.nawet.społecznych,.które.spowoduje.ta.drastyczna.zmiana.w. sposobie. gospodarowania. węglem. i. składnikami. nawo-zowymi. w. rolnictwie.. Ograniczenie. stosowania. nawozów.naturalnych. spowoduje,. między. innymi,. zmniejszanie. się.zawartości. węgla. organicznego. w. glebie.. Nawozy. natural-ne.są.od.dawna.znane.jako.ważny.czynnik.podtrzymujący.żyzność.gleb,. zwłaszcza. zwiększający.pojemność. sorpcyjną.gleby,.także.wobec.wody.
Podsumowanie
Następuje. znaczny. rozwój. produkcji. paliw. opartych. na.biomasie.roślinnej..Produkcja.ta.jest.często.dotowana,.a.do-datkowo.nieobjęta.kwotami.emisji.dwutlenku.węgla,.można.spodziewać.się.zatem.jej.dalszego.rozwoju..W.Polsce.trzeba.będzie.przeznaczyć.w.tym.celu.część.powierzchni.dotychcza-sowych.gruntów.rolnych..Powstaje. jednak.podstawowe.py-tanie.o.jej.konkurencyjność.wobec.produkcji.żywności.i.po-trzeb.wyżywienia.zwiększającej.się.liczby.ludności.świata.oraz.politycznej.konieczności.utrzymania.cen.żywności.na.możli-wie.niskim.poziomie.
Naciski.na.zwiększanie.produkcji.biopaliw.są.bardzo.duże,.lecz.dostępne.propozycje.pułapu. tej.produkcji. są.wyrażane.wskaźnikami. bez. odpowiedniego. odniesienia,. co. bardzo.ogranicza. możliwość. oceny. skutków. uprawy. roślin. energe-tycznych.na.środowisko,.a.mogą.one.powodować.większe.po-garszanie.jego.jakości.niż.sama.produkcja.rolna..Intensywne.uprawy.roślin.energetycznych.mogą.przyczyniać.się.do.degra-dacji.gleby,.polegającej.przede.wszystkim.na.zanikaniu.nieod-nawialnego.zasobu.glebowej.substancji.organicznej..W.wyni-ku.jej.utlenienia.następuje.emisja.znacznych.ilości.dwutlenku.węgla,.którą.to.emisję.stosowanie.biopaliw.miało.ograniczyć..Mineralizacja. glebowej. materii. organicznej. oraz. nawożenie.upraw.roślin.energetycznych.nasili.emisję.związków.azotu.do.atmosfery.i.zasobów.wody,.spowoduje.wzbogacanie.środowi-ska.w.fosfor.oraz.wnoszenie.do.niego.chemicznych.środków.ochrony.roślin.
LITErATUrA
1.. Lal. R.:. 2000.. Węgiel. glebowy. i. nasilenie. efektu. cieplarnianego..Rolnictwo.polskie.i.ochrona.jakości.wody..Zeszyty.Edukacyjne.z..6.s..22–36
2.. Minister. Gospodarki. 2007.. Wieloletni. program. promocji. biopaliw.lub.innych.paliw.odnawialnych.na.lata.2008-2014..Dokument.przy-jęty.przez.Radę.Ministrów.w.dniu.24.lipca.2007.r..[online]..[Dostęp.20.02.2012].. Dostępny. w. Internecie:. http://ekoinnowacjenamazow-szu.pl/files/download/documents/13_prombiopaliw.pdf
3.. Samuelsson.J.I.:.2006..Conversion.of.nitrogen.in.a.fixed.burning.bio-fuel.bed..Praca.dyplomowa.[online]..Göteborg..Chalmers.University.of.Technology..[Dostęp.20.02.2012]..Dostępny.w.Internecie:.http://www.sp.se/sv/units/energy/Documents/ETf/Licenciate%20thesis%Jes-sica%20Samuelsson.pdf
4.. Sapek.A.,.Sapek.B.:.2012..Znaczenie.biopaliwa.w.pozyskiwaniu.ener-gii.odnawialnej..Woda.środowisko.Obszary.Wiejskie..T..12..Z..1(37).w.druku
n
INFORMATOR..INSTyTUTU..TECHNOLOGICZNO-PRZyRODNICZEGO
84
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
Konwent Dyrektorów Zarządów Melioracji i Urządzeń Wodnych
Konwent Dyrektorów uznaje za niezbędne rozdziele-nie kompetencji dotyczących zarządzania zasobami wod-nymi od utrzymania wód i zarządzania majątkiem Skarbu Państwa w obszarze gospodarki wodnej1
Uzasadnienie: W.oparciu.o.szczegółową.analizę.w.za-kresie.zadań,.które.są.realizowane.przez.podmioty.wyko-nujące,.na.podstawie.obecnie.obowiązującej.ustawy.Prawo.wodne,.uprawnienia.właścicielskie.do.mienia.Skarbu.Pań-stwa. związanego. z. gospodarką.wodną.oraz.na.podstawie.doświadczeń. wynikających. z. realizacji. przedmiotowych.zadań.–.został.wypracowany.przez.Konwent.Dyrektorów.Zarządów. Melioracji. i. Urządzeń. Wodnych. „SCHEMAT.ZARZĄDZANIA. GOSPODARKĄ. WODNĄ. KRAJU”2.(stanowiący załącznik do niniejszego stanowiska) zakła-dający. najbardziej. racjonalne. dla. kraju. rozwiązania. pod.względem. środowiskowym,. instytucjonalnym,. prawnym.i.finansowym.
Opracowany. „SCHEMAT…”. uwzględnia. zarządzanie.zasobami.wodnymi.oraz.planowanie.i.dystrybucje.środków.finansowych.związanych.z.gospodarowaniem.zasobami.wod-nymi.i.utrzymaniem.śródlądowych.wód.publicznych.stano-wiących.własność.Skarbu.Państwa.w układzie zlewniowym,.przy.jednoczesnym.utrzymywaniu.i.zarządzaniu.ww..majątku.Skarbu.Państwa.przez:1).jednostki. rządowe. działające. w. układzie. zlewniowym,.
którym.zostałoby.powierzone.wykonywanie.praw.właści-
1. Przyjęte.stanowisko.poparte. jest.wynikami.opracowania.pt..„Analiza.dobrych.i.złych.stron.wariantów.reformy.zarządzania.majątkiem.gospodar-ki. wodnej. (SWOT)”.. Pełny. tekst. opracowania. można. znaleźć. na. stronie..www.sitwm.pl
2. Proponowany.Schemat.zarządzania.gospodarką.wodną.kraju.(wariant.mieszany).drukujemy.na.następnej.stronie
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
cielskich.do.wód. rzek.głównych,. rzek.granicznych,.wód.w. jeziorach. przez. które. przepływają. ww.. wody. a. tak-że. urządzeń. wodnych. zlokalizowanych. na. tych. wodach.i.budowli.przeciwpowodziowych.zlokalizowanych.wzdłuż.tych.wód,
2).jednostki. samorządowe. szczebla. wojewódzkiego,. któ-rym.zostałoby.powierzone.wykonywanie.praw.właściciel-skich. w. stosunku. do. wszystkich. innych. (poza. wodami.wyszczególnionymi. powyżej,. przypisanymi. jednostkom.rządowym).płynących.wód.powierzchniowych.oraz.wód.w. jeziorach,. przez. które. przepływają. ww.. wody. a. tak-że. urządzeń. wodnych. zlokalizowanych. na. tych. wodach.i.budowli.przeciwpowodziowych.zlokalizowanych.wzdłuż.tych.wód.Przedstawiony. „SCHEMAT…”. inicjuje. konieczność.
wprowadzenia.stosowanych.zmian.do.ustawy.Prawo.wodne.oraz. uwzględnia. niezbędność. wprowadzenia. racjonalnych.zasad.zarządzania. i.utrzymywania.związanego.z.gospodarką.wodną.majątku.Skarbu.Państwa.stanowiących,.iż:1).zarządzający. rzeką. zarządza.będącymi.własnością.Skarbu.
Państwa. urządzeniami. wodnymi. zlokalizowanymi. na. tej.rzece,.w.tym.również.zbiornikami.wodnymi,
2).zarządzający.rzeką.zarządza.budowlami.przeciwpowodzio-wymi.będącymi.własnością.Skarbu.Państwa.zlokalizowa-nymi.wzdłuż.tej.rzeki.
Konwent.Dyrektorów.Zarządów.Melioracji. i.Urządzeń.Wodnych. upoważnia. Przewodniczącego. do. przekazania.Marszałkom.Województw.RP.powyższego.stanowiska.Kon-wentu.z.prośbą.o.poparcie.działań.zmierzających.do.zmiany.systemu.zarządzania.gospodarką.wodną.w.zaproponowany.sposób.
Stanowisko Nr 1/2012 Konwentu Dyrektorów Zarządów Melioracji i Urządzeń Wodnych
podjęte w dniu 17.02.2012 r. na posiedzeniu w Uniejowie
Konwent Dyrektorów Zarządów Melioracji i Urządzeń Wodnych przyjął z dniem 17 lutego 2012 r. rezygnacje z pełnienia funkcji:
Przewodniczącego – Bogumiła Kazulaka oraz Zastępcy Przewodniczącego – Joanny Gustowskiej.
Jednocześnie powołał z dniem 18 lutego 2012 r. na funkcję: Przewodniczącego – Joannę Gustowską oraz Zastępcy Przewodniczącego – Arkadiusza Błochowiaka.
85
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
Prop
ozyc
ja K
onw
entu
WZ
MiU
W z
17.
02.2
012
r.Za
łącz
nik
Nr 1
do
Stan
owis
ka N
r 1/2
012
Konw
entu
Dyr
ekto
rów
Zar
ządó
w M
elio
racj
i i U
rząd
zeń
Wod
nych
po
djęt
ego
w d
niu
17.0
2.20
12 r.
na
posi
edze
niu
w U
niej
owie
SCHE
MAT
ZAR
ZĄDZ
ANIA
GO
SPO
DARK
Ą W
ODN
Ą KR
AJU
(w
aria
nt m
iesz
any)
WO
JEW
ODA
MAR
SZAŁ
EKW
OJE
WÓ
DZTW
A
PREZ
ES R
ADY
MIN
ISTR
ÓW
Kom
pete
ncje
– p
ion
plan
owan
ia
(zar
ządz
anie
gos
poda
rką
wod
ną)
-koo
rdyna
cja i k
ształ
towan
ie po
lityki
wodn
ejpa
ństw
a;-o
praco
wywa
nie pr
ogram
u wod
no-
środo
wisk
oweg
o kraj
u,-o
praco
wywa
nie:
a) pla
nów
gosp
odaro
wania
wod
ami,
b) pla
nów
zarzą
dzan
ia ryz
ykiem
po
wodz
iowym
,c)
planó
w prz
eciw
dział
ania
skutk
om su
szy,
-prow
adze
nie ka
tastru
wod
nego
,-o
praco
wywa
nie w
arunk
ów ko
rzysta
nia
z wód
, -k
oordy
nacja
dział
ań zw
iązan
ych z
ochro
ną
przec
iwpo
wodz
iową,
-wyd
awan
ie po
zwole
ń wod
nopra
wnyc
h,-w
ydaw
anie
aktów
praw
a miej
scow
ego
dotyc
zący
ch st
ref oc
hronn
ych u
jęć w
ód
podz
iemny
ch i o
bsza
rów oc
hronn
ych
Głów
nych
Zbior
ników
Wód
, -p
rowad
zenie
kontr
oli w
zakre
sie:
a) go
spod
arowa
nia w
odam
i,b)
wype
łnian
ia ob
owiąz
ków
wynik
ający
ch
z usta
wy P
rawo w
odne
, w sz
czeg
ólnoś
ci wy
pełni
ania
obow
iązkó
w do
tyczą
cych
utr
zyma
nia w
ód i u
rządz
eń w
odny
ch,
oraz a
któw
prawa
miej
scow
ego,
-opra
cowa
nie w
ykaz
u będ
ącyc
h włas
nośc
ią S.
P. p
łynąc
ych w
ód po
wierz
chnio
wych
Kom
pete
ncje
– p
ion
zarz
ądza
nia
i u
trzym
ywan
iaM
ająt
ku S
karb
u Pa
ństw
a
-wyk
onyw
anie
w im
ieniu
Skarb
u Pa
ństw
a praw
właś
ciciel
skich
w
stosu
nku d
o:-w
ód rz
ek gł
ówny
ch, rz
ek gr
anicz
nych
ora
z wód
w je
ziorac
h, prz
ez kt
óre
przep
ływają
ww.
wod
y,-u
rządz
eń w
odny
ch z
lokali
zowa
nych
na
tych
wod
ach o
raz bu
dowl
i prz
eciw
powo
dziow
ych
zloka
lizow
anyc
h wzd
łuż ty
ch w
ód,
-trwa
ły za
rząd w
odnie
sieniu
do gr
untów
po
krytyc
h tym
i wod
ami,
-pełn
ienie
funkc
ji inw
estor
a w za
kresie
go
spod
arki w
odne
j doty
cząc
ej ww
. mi
enia
S.P.,
-odd
awan
ie w
użytk
owan
ie gru
ntów
po
krytyc
h ww.
wod
ami o
raz ur
ządz
eń
wodn
ych n
a tyc
h wod
ach,
-sprz
edaż
urzą
dzeń
wod
nych
,
Uni
ejów
17
lute
go 2
012
r.
podl
egło
ść i
nadz
ór
prze
pływ
śro
dków
fina
nsow
ych
prze
pływ
info
rmac
ji
agen
dy
PLAN
OW
ANIE
MRi
RW
STAROSTA
MSW
ZARZ
ĄDZA
NIE
I UTR
ZYM
YWAN
IEM
AJĄT
KU S
KARB
U PA
ŃSTW
A
ZARZ
ADZA
NIE
GO
SPO
DARK
Ą W
ODN
Ą1)
dor
zecz
a W
isły
,2)
dor
zecz
a O
dry
ZARZ
ĄDZA
NIE
I UTR
ZYM
YWAN
IEM
AJĄT
KU S
KARB
U PA
ŃSTW
A
1) d
orze
cza
Wis
ły,
2) d
orze
cza
Odr
y
Kom
pete
ncje
– p
ion
plan
owan
ia
-plan
owan
ie w
zakre
sie:
a) wy
kony
wania
urzą
dzeń
meli
oracji
wo
dnyc
h pod
stawo
wych
,b)
wyko
nywa
nia ur
ządz
eń m
eliora
cji
wodn
ych s
zcze
gółow
ych,
-ewi
denc
ja wó
d, urz
ądze
ń meli
oracji
wo
dnyc
h pod
stawo
wych
oraz
grun
tów
zmeli
orowa
nych
,
-nad
zór n
ad zw
iązka
mi sp
ółek w
odny
ch.Bu
dowa
oraz
utrzy
manie
wód
i u
rządz
eń m
elior
acji w
odny
ch
pods
tawow
ych o
raz bu
dowa
urzą
dzeń
me
liorac
ji wod
nych
szcz
egóło
wych
.
Kom
pete
ncje
– p
ion
zarz
ądza
nia
i u
trzym
ywan
iaM
ająt
ku S
karb
u Pa
ństw
a
-wyk
onyw
anie
w im
ieniu
Skarb
u Pa
ństw
a praw
właś
ciciel
skich
w
stosu
nku d
o:-w
ód pł
ynąc
ych z
wyłą
czen
iem w
ód
rzek g
łówny
ch or
az z
uwzg
lędnie
niem
wó
d w je
ziorac
h, prz
ez kt
óre
przep
ływają
ww.
wod
y,-u
rządz
eń w
odny
ch z
lokali
zowa
nych
na
tych
wod
ach o
raz bu
dowl
i prz
eciw
powo
dziow
ych
zloka
lizow
anyc
h wzd
łuż ty
ch w
ód,
-trwa
ły za
rząd w
odnie
sieniu
do gr
untów
po
krytyc
h tym
i wod
ami,
-pełn
ienie
funkc
ji inw
estor
a w za
kresie
go
spod
arki w
odne
j doty
cząc
ej ww
. mien
ia S.
P.,
-odd
awan
ie w
użytk
owan
ie gru
ntów
po
krytyc
h ww.
wod
ami o
raz ur
ządz
eń
wodn
ych n
a tyc
h wod
ach.
Kom
pete
ncje
-na
dzór
nad u
trzym
aniem
urzą
dzeń
me
liorac
ji wod
nych
szcz
egóło
wych
wy
kony
wany
ch z
udzia
łem fin
anso
wym
budż
etu P
aństw
a,
-nad
zór n
ad sp
ółkam
i wod
nymi,
-prow
adze
nie ew
idenc
ji urzą
dzeń
me
liorac
ji wod
nych
szcz
egóło
wych
Lege
nda:
MŚ
GIOŚ
GDOŚ
WiO
Ś
inne
jedn
ostk
i
Woj
ewód
zkie
C
entr
umZa
rząd
zani
a K
ryzy
sow
ego
RDOŚ
IMiG
W
WŁA
DZA
WO
DNA
MAi
C
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
86
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
Konwent. Dyrektorów. Zarządów. Melioracji. i. Urządzeń.Wodnych.uznaje.za.niezbędne.wprowadzenie.zmian.w.usta-wie.Prawo.wodne.oraz.aktach.wykonawczych.w.zakresie:1) nadania wojewódzkim zarządom melioracji i urządzeń
wodnych osobowości prawnej,2) zmiany rozporządzenia rady Ministrów.z dnia 17 grud-
nia 2002 r. w sprawie śródlądowych wód powierzchnio-wych lub ich części stanowiących własność publiczną..(Dz.U. 03.16.149 z dnia 4 lutego 2003 r.) poprzez fakt wyszczególnienia wszystkich wód będących własnością Skarbu Państwa.
Uzasadnienie: W.oparciu.o.szczegółową.analizę.w.zakre-sie.zadań,.które.są.realizowane.przez.podmioty.wykonujące.na.podstawie.obecnie.obowiązującej.ustawy.Prawo.wodne.uprawnienia.właścicielskie.do.mienia.Skarbu.Państwa.zwią-zanego.z.gospodarką.wodną.oraz.na.podstawie.doświadczeń.wynikających. z. realizacji. przedmiotowych. zadań. –. Kon-went. Dyrektorów. Zarządów. Melioracji. i. Urządzeń. Wod-nych.widzi.potrzebę.wprowadzenia.wnioskowanych.zmian.w.ustawie.Prawo.wodne.oraz. rozporządzeniu.Rady.Mini-strów. z.dnia.17.grudnia.2002. r..w. sprawie. śródlądowych.wód powierzchniowych. lub. ich. części. stanowiących. włas-ność.publiczną..(Dz.U..03.16.149.z.dnia.4.lutego.2003.r.).w.zakresie:1) nadania wojewódzkim zarządom melioracji i urządzeń
wodnych osobowości prawnej,
Propozycja. zmiany. przepisu:. „art.. 111. Marszałek. woje-wództwa,.realizując.zadanie.z.zakresu.administracji.rządowej.wykonywane.przez.samorząd.województwa,.działa.przez.wo-jewódzki.zarząd.melioracji. i.urządzeń.wodnych. jako.samo-rządową.osobę.prawną.w.zakresie.praw.i.obowiązków.wyni-kających.z.ustawy”;
2) zmiany rozporządzenia rady Ministrów. z dnia 17 grudnia 2002 r. w sprawie śródlądowych wód po-wierzchniowych lub ich części stanowiących własność publiczną.. (Dz.U. 03.16.149 z 4 lutego 2003 r.) po-przez fakt wyszczególnienia wszystkich wód będących własnością Skarbu Państwa.
Propozycja.zmiany.przepisu:.Zmianami.należy.objąć.za-łączniki.do.ww..rozporządzenia..Załączniki.do.rozporządze-nia. określałyby. odpowiednio:. wody. rzek. głównych,. wody.rzek.granicznych.oraz.wody.pozostałe.
Według. obecnej. ustawy. z. dnia. 18. lipca. 2001. r.. Prawo.wodne.(t..j..Dz..U..z.2012.r..poz..145).wojewódzki.zarząd.melioracji.wodnej.i.urządzeń.wodnych.jako.wojewódzka.sa-morządowa. jednostka.organizacyjna.utworzona.na.podsta-wie.uchwały. sejmiku.województwa. reprezentuje.marszałka.województwa,.który.wykonuje.prawa.właścicielskie.w.imie-niu. Skarbu. Państwa. do. wód. istotnych. dla. rolnictwa. oraz.
Stanowisko Nr 2/2012 Konwentu Dyrektorów Zarządów Melioracji i Urządzeń Wodnych
podjęte 17.02.2012 r. na posiedzeniu w Uniejowie
tzw..„pozostałych”..Dyrektor.wojewódzkiego.zarządu.melio-racji.i.urządzeń.wodnych.jednoosobowo.kieruje.tą.jednost-ką. i. reprezentuje. samorząd. województwa. i. marszałka. wo-jewództwa.w.sprawach.związanych.z.wykonywaniem.części zadań.nałożonych.na.województwo..Z.powyższego.wynika,.że.dyrektor.jak.również.WZMiUW.jako.samorządowa.wo-jewódzka.jednostka.organizacyjna.nie.ma.zdolności.sądowej.jak. również. nie. jest. osobą. prawną,. natomiast. może. repre-zentować.samorząd.województwa.(osoba.prawna.na.podsta-wie.ustawy. z. dnia. 5. czerwca.1998. r.. o. samorządzie.woje-wództwa).na.podstawie.udzielonego.pełnomocnictwa.przez.Zarząd. i. reprezentować. Marszałka.Województwa. wykonu-jącego.obowiązki.właścicielskie.w.imieniu.Skarbu.Państwa..Nadanie.osobowości.prawnej.WZMiUW.powinno.wynikać.z.ustawy.która.nadałaby.osobowość.prawną.jako.samorządo-wej.osobie.prawnej.
Utworzenie.samorządowej.osoby.prawnej.wymaga.zmia-ny.ustawy,.bowiem.na.podstawie.obecnej.ustawy.marszałek.reprezentuje.Skarb.Państwa,.co.skutkuje.dodatkowymi.prob-lemami.wynikającymi.z. faktu,.że.nie.posiada.on.zdolności.sądowej.i.nie.jest.osobą.prawną..Zgodnie.z.ustawą.o.samo-rządzie.województwa.jest.on.członkiem.zarządu,.a.nie.orga-nem.województwa..Utworzenie.samorządowej.osoby.praw-nej. skutkowałoby. możliwością. występowania. WZMiUW.w.postępowaniach.cywilnych.i.administracyjnych.jako.stro-ny.postępowania.
Obecnie.ustawa.Prawo.wodne.określa,. że.wodami.po-zostałymi.są. te,.które:.nie.są.potokami.górskimi,.ciekami.naturalnymi,.o.przepływie.na.ujściu.większym.lub.równym.2.m3/s,.granicznymi,.wodami.w.granicach.parku,.istotny-mi.dla.rolnictwa..Niejednokrotnie.to.właśnie.wody.pozo-stałe.są.przyczyną.powodzi,.szczególnie.w.miastach,.gdzie.dawne.cieki,.tzw..„komunalne”,.są.odbiornikami.wód.opa-dowych.z.terenów.utwardzonych.dużej.powierzchni. i.od-biornikami. kanalizacji. deszczowej. dużej. przepustowości..W. celu. ostatecznego. uporządkowania. kontrowersyjnych.„wód.pozostałych”.należy.wszystkie.cieki.naturalne.wymie-nić.enumeratywnie.w.akcie.prawnym.w.randze.rozporzą-dzenia.lub.przyjąć,.że.naturalne.są.tylko.te,.które.znajdują.się.w.MPHP.
Proponowane. zmiany. mają. na. celu. usprawnienie. zarzą-dzania. zasobami. wodnymi. oraz. planowanie. i. dystrybucje.środków.finansowych.związanych.z.gospodarowaniem.zaso-bami.wodnymi. i.utrzymaniem. śródlądowych.wód.publicz-nych.stanowiących.własność.Skarbu.Państwa.
Konwent. Dyrektorów. Zarządów. Melioracji. i. Urządzeń.Wodnych. upoważnia. Przewodniczącego. do. przekazania.Marszałkom.Województw.RP.powyższego.stanowiska.Kon-wentu.z.prośbą.o.poparcie.działań.zmierzających.do.zmiany.systemu.zarządzania.gospodarką.wodną.w.zaproponowany.sposób.
87
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
Występowanie powodzi i innych sytuacji kryzysowych na terenie województwa łódzkiego
W.maju.2010.r..jedna.z.większych.powodzi.w.ostatnich.dziesięcioleciach. nawiedziła. Polskę.. W. wyniku. tak. drama-tycznych.wydarzeń,.na.terenie.województwa.łódzkiego.zosta-ło.podtopionych.279.tys..ha.w.tym.1800.budynków.miesz-kalnych.oraz.wiele.obiektów.użyteczności.publicznej.takich.jak. szkoły,. obiekty. sportowe,. oczyszczalnie. ścieków,. ujęcia.wody..Niestety.ucierpiała. również. infrastruktura,. ponieważ.ok..500.km.dróg.znalazło.się.pod.wodą,.powodując.nieod-wracalne. szkody..Skutkiem.kataklizmu.–. tragiczna. sytuacja.dotknęła.34,5.tys..ludzi.z.całego.województwa.
Udostępnienie jednostkom organizacyjnym Państwowej Straży Pożarnej zasobu Wojewódzkiego Magazynu
Przeciwpowodziowego i Kryzysowego dla woj. łódzkiego
uszkodzonych. dachów. budynków. wydano. z.Wojewódzkie-go.Magazynu.Przeciwpowodziowego.i.Kryzysowego.–.obiekt.magazynowy.w.Białaczowie.ponad.120.szt..plandek.wodo-odpornych,.każda.o.powierzchni.150-200.m2.oraz.4000.mb.liny.do.mocowania.plandek.
Budowa obiektów magazynowych WMPiK
Wyrwy wokół jazu piętrzącego w m. Rożenek gm. Aleksandrów pow. piotrkowski
W. dniach. 19-26. maja. 2010. r.. przeprowadzano. akcję.przeciwpowodziową..W.walce.z.żywiołem.nie.bez.znaczenia.był.użyty.sprzęt..Wojewódzki.Magazyn.Przeciwpowodziowy.i.Kryzysowy.dla.woj..łódzkiego.wydał.na.pomoc.w.ratowaniu.infrastruktury.i.usuwaniu.skutków.powodzi.m.in..worki.po-lipropylenowe.na.piasek,.łopaty.do.piasku,.geowłókninę.i.fo-lię.izolacyjną,.agregaty.prądotwórcze,.przenośne.motopompy.szlamowe,.zapory.przeciwpowodziowe..Rola.wydanych.ma-teriałów.okazała.się.nieoceniona.
Niestety,. daje. się. zauważyć.nasilające. się. zjawiska. atmo-sferyczne.o.niszczycielskiej.sile..Na.przestrzeni.ostatnich.kil-ku.lat.wystąpiły.silne.wiatry.i.trąby.powietrzne.(15.sierpnia.2008.r.),.w.wyniku.których.zginęły.4.osoby.a.30.zostało.ran-nych..Wichury.zniszczyły.770.domów.mieszkalnych..Podob-ne.zjawisko.miało.miejsce.23.lipca.2009.r.
Rok.temu.14-16.lipca.2011.r..na.obszarze.powiatu.opo-czyńskiego,.wichura.zerwała.lub.uszkodziła.dachy.ponad.400.budynków.mieszkalnych.i.gospodarczych..Najbardziej.ucier-piały.gminy:.Białaczów.i.żarnów;.zniszczenia.wystąpiły.także.w.gminach.Paradyż.i.Opoczno..Na.potrzeby.zabezpieczania.
W.związku.z.nasileniem.się.częstości.i.intensywności.wy-stępowania.anomalii.pogodowych.w.ostatnich.latach,.w.celu.umożliwienia.podejmowania.działań.zmierzających.do.prze-ciwdziałania.i.usuwania.skutków.sytuacji.kryzysowych.innych.niż.powódź,.Zarząd.Województwa.Łódzkiego.w.dniu.2.wrze-śnia.2009.r..podjął.uchwałę.Nr.1427/09.rozszerzającą.zadania.istniejącego. magazynu. przeciwpowodziowego.. Rozszerzenie.zadań.przewidzianych.dla.wojewódzkiego.Magazynu.Przeciw-powodziowego.i.Kryzysowego.wiąże.się.z.koniecznością.bu-dowy.czterech.nowych.budynków.magazynowych.na. sprzęt.i.materiały.do.działań.przeciwpowodziowych.i.kryzysowych.
Obecnie.trwają.jeszcze.roboty.budowlano-montażowe.w.po-szczególnych.obiektach.magazynowych..Zakończenie.budowy.wszystkich. obiektów. planowane. jest. na. koniec. października.bieżącego.roku..W.efekcie.Wojewódzki.Magazyn.Przeciwpo-wodziowy.i.Kryzysowy.dla.woj..łódzkiego.będzie.dysponował.powierzchnią.magazynową.wynoszącą.ponad.700.m2.
Podstawa prawna funkcjonowania Wojewódzkiego Magazynu Przeciwpowodziowego i Kryzysowego
Funkcjonowanie. Wojewódzkiego. Magazynu. Przeciwpo-wodziowego.i.Kryzysowego.dla.województwa.łódzkiego.wy-nika.z.następujących.aktów.prawnych:
Obiekt magazynowy CHOJNE Obiekt magazynowy PODDĘBICE
Obiekt magazynowy BIAŁACZÓW Obiekt magazynowy WIELUŃ
88
INFORMACJE..WOJEWóDZKICH..ZARZĄDóW..MELIORACJI..I..URZĄDZEń..WODNyCH
● Ustawa z 18 lipca 2001 r. Prawo wodne.(tj..Dz.U..z.2012.r..Nr.0,.poz..145)..Zgodnie.z.art..88a..ust..1.cytowanej.usta-wy.ochrona.przed.powodzią.należy.do.zadań.organów.ad-ministracji.rządowej.i.samorządowej.
● Ustawa z 5 czerwca 1998 r. o samorządzie województwa..(tj.. Dz.U.. z. 2001. r.. Nr. 142,. poz.. 1590. z. późn.. zm.)..Zgodnie.z.art..14.ust..1.pkt.9.do.zadań.samorządu.woje-wództwa.należy.wyposażenie.i.utrzymanie.wojewódzkiego.magazynu.przeciwpowodziowego.Wykonywanie.tego.zadania.zostało.powierzone.Wojewódz-
kiemu.Zarządowi.Melioracji.i.Urządzeń.Wodnych.w.Łodzi.na.podstawie.nadanego.Statutu.WZMiUW.w.Łodzi.(Uchwała.Zarządu.Województwa.Łódzkiego.z.01.03.2006.r.).
Udostępnienie jednostkom Państwowej Straży Pożarnej sprzętu stanowiącego zasób WMPiK
Doświadczenia.z.prowadzenia.różnorodnych.akcji.na.te-renie.województwa.łódzkiego.(powodzie,.działania.trąb.po-wietrznych,.zdarzenia.drogowe.i.inne).wykazały,.że.strażacy.zawodowych. jednostek. ratowniczo-gaśniczych. najszybciej,.najskuteczniej.i.profesjonalnie.wykonują.te.zadania.oraz.po-siadają.odpowiednie.kwalifikacje.do.obsługi.specjalistyczne-go.sprzętu.
W.latach.ubiegłych.sprzęt.służący.do.działań.przeciwpo-wodziowych.wydawany.był.z.WMPiK.jednostkom.samorzą-du.terytorialnego.na.podstawie.umów.użyczenia.zawieranych.pomiędzy.Starostami.poszczególnych.powiatów.a.dyrektorem.WZMiUW.w.Łodzi..W.związku.z.pojawiającymi. się.przy-padkami. uszkodzeń. sprzętu. w. wyniku. jego. niewłaściwego.użytkowania,.postanowiono.odstąpić.od.tej.formy.udostęp-niania.zasobu.WMPiK.
W.celu.zapewnienia.profesjonalnej.obsługi.sprzętu.specja-listycznego. stanowiącego. zasób. Wojewódzkiego. Magazynu.Przeciwpowodziowego.i.Kryzysowego,.na.mocy.porozumień.zawartych. pomiędzy. województwem. łódzkim. a. Komendą.Wojewódzką.Państwowej.Straży.Pożarnej.w.Łodzi,.dokonano.w.dniach.23.września.2011.r..oraz.08.marca.br..przekazania.sprzętu.jednostkom.zawodowym.PSP.zlokalizowanym.na.te-renie.województwa.łódzkiego.
Udostępniony.sprzęt.został.rozmieszczony.w.komendach.miejskich/powiatowych. PSP. na. terenie. całego. wojewódz-twa. łódzkiego.. Lokalizacja. sprzętu. zaproponowana. przez.Komendanta. Wojewódzkiego. PSP. w. Łodzi. oraz. uzgod-niona. z.dyrektorem.WZMiUW.w.Łodzi,.wynika. z. anali-zy.występowania.zagrożeń.powodziowych.i.innych.sytuacji.kryzysowych.oraz.potrzeb.jednostek.zawodowych.PSP.wo-jewództwa.łódzkiego.w.zakresie.wyposażenia.w.sprzęt.spe-cjalistyczny.
W.ramach.porozumień.województwo.łódzkie.udostępni-ło.do.użytkowania.jednostkom.PSP.między.innymi:.sprzęt pływający.– 19 szt..(łodzie.ratownicze.i.pontony.wraz.z.wy-posażeniem. na. przyczepach,. silniki. zaburtowe,. stojaki. do.silników),. sprzęt elektryczny i oświetleniowy. – 60 szt..(agregaty.prądotwórcze,.przedłużacze.elektryczne,.tuby.elek-troakustyczne,.najaśnice.z.masztami,.oświetlenie.balonowe.bezcieniowe,. lampy. oświetleniowe. do. dużych. powierzchni.z.masztami),.sprzęt odwadniający.– 53 szt.. (motopompy.przewoźne. wysokiej. wydajności,. przenośne. motopompy.szlamowe. z. osprzętem,. pływające. motopompy. szlamowe).oraz. sprzęt ratunkowy – 4 szt.. (namioty. pneumatyczne.z.osprzętem).
Wartość. sprzętu. specjalistycznego. udostępnionego. jed-nostkom.Straży.Pożarnej.wynosi.3,5 mln zł.
Sprzęt oświetleniowy po-zwala.na.prowadzenie.dzia-łań.ratowniczych.w.warun-kach.nocnych..Jedna.lampa.lub. balon. oświetleniowy.jest.w.stanie.oświetlić.teren.działań.ratowniczych.o.po-wierzchni.do.2500.m2..Wy-obraźmy.sobie,.że.odpowiednio.ustawione.4.lampy.pozwalają.oświetlić.obszar.zbliżony.do.powierzchni.boiska.piłkarskiego..Dodatkowo. światło. z. takich. lamp. jest. światłem. rozproszo-nym.bez.efektu.cienia,.które.nie.oślepia.ratowników.w.czasie.prowadzonych.działań.
Motopompy przewoźne wy-sokiej wydajności. charaktery-zują. się. znacznie. lepszymi. pa-rametrami,. szczególnie. ponad..dwukrotnie.większą.wydajnością.przekraczającą.12.000.litrów.na.minutę,.w.porównaniu.z.moto-pompami.będącymi.obecnie.na.
wyposażeniu. jednostek. ratowniczo-gaśniczych. Państwowej.Straży. Pożarnej. na. terenie. województwa. łódzkiego.. Moto-pompy. umożliwiają. przetłaczanie. zanieczyszczeń. o. średnicy.do.8,5.cm.oraz.umieszczone.są.na.przyczepach.ciężarowych.dostosowanych.do.ciągnięcia.przez.strażackie.wozy.bojowe.
Namioty pneumatyczne.o.po-wierzchni.użytkowej.35.m2.każ-dy,. wyposażone. w. oświetlenie.wewnętrzne.i.nagrzewnice,.mogą.być. wykorzystywane. do. tym-czasowej. ochrony. ewakuowanej.ludności. przed. niesprzyjającymi.warunkami.atmosferycznymi. lub.udzielania.kwalifikowanej.pierwszej. pomocy. osobom. poszkodowanym. w. wyniku. sy-tuacji.kryzysowych..Konstrukcję.nośną.namiotów.stanowią.specjalne.„rękawy”,.które.są.napełniane.powietrzem.poprzez.dmuchawę.będącą.na.wyposażeniu.namiotu.
Łodzie oraz pontony.z.napędem.zaburtowym. pozwalają. na. prowa-dzenie. skutecznych. działań. ratow-niczych.lub.logistycznych.w.warun-kach. powodziowych. np.. ewakuacji.osób.z.zalanych.terenów,.dostarcza-nia.produktów.spożywczych.i.wody.pitnej. dla. powodzian,. ustawiania.zapór.przeciwolejowych.na.rzekach,.transport.do.miejsca.zdarzenia.płetwonurków.i.niezbędnego.sprzętu.przewidzianego.do.działań.ratowniczych,.transportu.worków.z.piaskiem.i.sprzętu.niezbędnego.do.naprawy.wałów.przeciwpowodziowych.
Warto.podkreślić,. że.władze. samorządowe.województwa.łódzkiego,. przekazując. jednostkom. Państwowej. Straży. Po-żarnej. sprzęt. stanowiący. zasób. Wojewódzkiego. Magazynu.Przeciwpowodziowego. i. Kryzysowego,. pokazały. jak. w. nie-konwencjonalny.sposób.można.współdziałać.w.celu.poprawy.bezpieczeństwa.mieszkańców.swojego.województwa.
Jarosław PawlakWZMiUW.w.Łodzi
89
DLA..PRAKTyKI
Wprowadzenie
Budowa.przegród.przeciwfiltracyjnych.z.zawiesin.tward-niejących.jest.jedną.z.głównych.metod.modernizacji.wałów.przeciwpowodziowych.ze.względu.na.możliwość.poprawie-nia. szczelności. wału. bez. konieczności. dużej. przebudowy.korpusu.
Istotnym. elementem. przesłon. jest. trwałość. czy. odpor-ność.zawiesiny.na.destrukcję.związaną.z.czasem.eksploatacji.i.wpływem.zmiennych.warunków.wilgotnościowych. i. tem-peraturowych.. W. przypadku. przegród. przeciwfiltracyjnych.w. wałach. przeciwpowodziowych. mogą. wystąpić. działania.destrukcyjne. pod. wpływem. czynników. zewnętrznych. –. fi-zycznych,.związanych.z.warunkami.klimatycznymi.powodu-jącymi.okresowe.zmiany.temperatury.i.wilgotności,.skutku-jących.skurczem,.pękaniem,.rozsadzaniem.przegrody,.aż.do.całkowitego.rozpadu.materiału.na.drobne.agregaty,.w.wyni-ku.czego.dochodzi.do.zmniejszenia.wytrzymałości.na.ściska-nie.i.zwiększenia.filtracji.
W. artykule. podano. zalecenia. dotyczące. projektowania.i. wykonawstwa. przegród. przeciwfiltracyjnych. z. zawiesin.twardniejących.uwzględniające.występowanie.zmiennych.wa-runków.wilgotnościowych.i.temperatury..Omówiono.zagad-nienia. związane. z.możliwością. powstania. usterek.na. etapie.budowy.oraz.zmianami.powstającymi.w.trakcie.eksploatacji.obwałowań.i.podano.zalecenia.pozwalające.zminimalizować.te.usterki.
Szersze. informacje. na. ten. temat. można. znaleźć. m.in..w.publikacjach.poświeconych.metodom.modernizacji.wałów.[Borys,.2006],.wytycznym.wykonawstwa.[Borys,.2008].oraz.publikacjach.dotyczących.wpływu.warunków.wilgotnościo-wych.i.temperaturowych.na.przegrody.w.wałach.przeciwpo-wodziowych.w.trakcie.ich.eksploatacji.[Borys,.2009;.Borys,.Rycharska,.2008].
Charakterystyka metod wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych
Pionowe. przegrody. przeciwfiltracyjne. z. zawiesin. tward-niejących. w. wałach. przeciwpowodziowych. wykonywane. są.w.osi.wału.lub.u.jego.podstawy,.według.jednej.z.poniższych.metod:. wgłębnego.mieszania,. wibracyjna,. szczeliny.kopanej.
Metoda wgłębnego mieszania.polega.na.wykonaniu.za-chodzących.na.siebie.pionowych.kolumn,.o.określonej.śred-nicy.i.długości,.lub.bloków.o.przekroju.prostokątnym,.po-wstałych.przez.mechaniczne.zmieszanie.gruntu.w.korpusie.wału. lub. jego.podłożu. i. zawiesiny. twardniejącej,. tłoczonej.rurociągiem.pod.ciśnieniem.za.pomocą.pomp.w.kontrolo-
wany. sposób..Czynność.mieszania.wykonuje. się. za.pomo-cą.maszyn.wyposażonych.w.specjalne.końcówki.mieszające,.przy. czym. proces. mieszania. należy. powtarzać. kilkakrotnie.w.kierunku.pionowym.w.celu.uzyskania.lepszej.jednorodno-ści. przegrody.przeciwfiltracyjnej..Prędkości. obrotowe.mie-szadła.i.prędkości.jego.podciągania.dobiera.się.odpowiednio.do.rodzaju.gruntu..Mieszanie.wgłębne.odbywa.się.bez.wi-bracji.i.wstrząsów.
Specjalistyczny. sprzęt. powinien. zapewnić. wykonanie.robót.odpowiednio.do.warunków.gruntowych. i.wymagań.określonych. w. specyfikacji. oraz. projekcie. wykonawczym..Zastosowane. urządzenie. musi. zapewnić. pogrążenie. koń-cówki.mieszającej.na.głębokość.podaną.w.projekcie..Kształt.i.umiejscowienie.końcówki.mieszającej.powinny.zapewnić.należyte. wymieszanie. gruntu. z. zawiesiną. twardniejącą. do.konsystencji. homogenicznej.. Zawiesina. pompowana. ze.stacji. mieszania. powinna. zostać. wtłoczona. w. grunt. przez.dysze.wylotowe.na.spodzie.końcówki.mieszającej..Głowica.mieszająca. powinna. mieć. możliwość. uzyskania. minimum.40.obrotów.na.minutę.w.celu. zapewnienia.dobrej.homo-genizacji.materiału.w.przegrodzie..Węzeł.mieszająco-tłoczą-cy.musi.umożliwiać.ciągłe.przygotowywanie.odpowiedniej.ilości.zawiesiny.na.terenie.budowy,.bez.konieczności.posto-ju.sprzętu.w.fazie.mieszania.oraz.kontrolowane.podawanie.zawiesiny.pod.stałym.ciśnieniem,.niezależnie.od.odległości.i.wysokości.pompowania..Układ.sterujący.wiertnicy.powi-nien.być.wyposażony.w.automatyczny.układ.monitorujący,.umożliwiający. bieżące. rejestrowanie. przebiegu. prac,. obej-mujące:. numer. kolumny,. datę. oraz. godzinę. rozpoczęcia.i.zakończenia.wykonywania.kolumny,.czas.mieszania,.ciągły.zapis.głębokości.pogrążenia.końcówki.mieszającej.w.podło-że,.ilość.pompowanej.zawiesiny,.całkowite.zużycie.zawiesi-ny.na.kolumnę.
średnice.kolumn.w.wykonanych.przegrodach.przeciwfil-tracyjnych.wynoszą.na.ogół.0,6-0,8.m.i.wynikają.z.rozmiaru.końcówki.mieszającej. obracanej.w.gruncie..Rozstaw. zacho-dzących. na. siebie. kolumn. należy. przyjąć. tak,. aby. zapewnić.minimalną.szerokość.przegrody.przeciwfiltracyjnej,.wynoszącą.0,30.m..Maksymalna.głębokość.przegrody.zależy.od.możli-wości.sprzętu..Maszyny.stosowane.obecnie.w.Polsce.do.wy-konywania.pojedynczych.lub.podwójnych.kolumn.w.wałach.przeciwpowodziowych. mogą. pracować. do. głębokości. ok...12-15.m..Używając.ciężkiego.sprzętu,.można.osiągnąć.jesz-cze.większe.głębokości.
Przy. projektowaniu. i. wykonawstwie. należy. uwzględnić.podstawowe.wady.tej.metody,.którymi.są:■. mniejsza.wydajność.i.wyższy.koszt.wykonania.w.porów-
naniu.z.pozostałymi.metodami.wykonywania.pionowych.przegród.przeciwfiltracyjnych;
■. trudności.z.uzyskaniem.jednorodnej.mieszaniny.w.grun-tach.bardzo.spoistych;
Prof..dr.hab..inż..MAGDALENA.BORySInstytut.Technologiczno-Przyrodniczy,.Falenty
Przegrody przeciwfiltracyjne z zawiesin twardniejących w korpusach i podłożu wałów przeciwpowodziowych
90
DLA..PRAKTyKI
■. konieczność.bardzo.dokładnego.wytyczenia.kolejnych.ko-lumn.i.utrzymywania.mieszadła.w.pionie.w.celu.zapew-nienia.szczelności.przegrody.Metoda wibracyjna polega. na. tym,. że. uszczelniany.
grunt.jest.rozpychany.na.boki.w.czasie.pogrążania.w.pod-łoże. stalowego. brusa. o. przekroju. dwuteowym. lub. skrzy-dełkowym.pod.wpływem.działania.wibratora.nasadowego..Pompowanie.zawiesiny.twardniejącej,.która.wypływa.przez.dyszę. wylotową. umieszczoną. w. pobliżu. ostrza. elementu.pogrążanego. w. podłoże,. odbywa. się. zarówno. w. fazie. po-grążania,.jak.i.w.czasie.wyciągania.urządzenia..W.fazie.po-grążania. zawiesina.działa. jak.płuczka. i.ułatwia.pogrążanie.urządzenia.w.grunt.oraz.stabilizuje.ściany.szczeliny..W.cza-sie. wyciągania. urządzenia. cała. przestrzeń. szczeliny. zostaje.wypełniona.odpowiednią.zawiesiną.twardniejącą,.która.po.stwardnieniu. tworzy. cienką. przegrodę. przeciwfiltracyjną..Grubość.przegrody.zależy.nie.tylko.od.wymiarów.przekro-ju.poprzecznego.elementu.penetrującego.grunt,.ale.również.–.w. sposób. znaczący.–.od. rodzaju. gruntu.w.miejscu.wy-konywania.przegrody..Przegrody.przeciwfiltracyjne.można.wykonywać. tą. metodą. do. głębokości. ok.. 12-15. m.. Uzy-skanie. szczelności. połączenia. poszczególnych. segmentów.roboczych.przegrody.wymaga.wykonywania.przegrody.we-dług.zasady.„świeży.w.świeży”,.tj..po.kolei.i.z.zachowaniem.odpowiedniego. prowadzenia,. co. ułatwia. nóż. prowadzący,.przyspawany.do.dwuteownika,.lub.część.skrzydełka.wibra-tora.wgłębnego.
W. trakcie.wykonywania.przegrody.konieczne. jest. ciągłe.pompowanie.zawiesiny.i.utrzymywanie.jej.górnego.poziomu.w. rowie. technologicznym..Maksymalne.opadanie.poziomu.zawiesiny.nie.powinno.przekraczać.0,5.m.
Przy. projektowaniu. i. wykonawstwie. należy. uwzględnić.wady.metody.wibracyjnej,.którymi.są:. mała.grubość.przegrody,.która.dodatkowo.w.dużym.stop-
niu.zależy.od.rodzaju.i.stanu.gruntu;. występowanie.zagrożenia.szczelności.przegrody.i.możliwo-
ści.powstania.okien.filtracyjnych,.związane.z.niekontrolo-wanym.zaciskaniem.cienkiej.przegrody.w.niesprzyjających.warunkach.gruntowo-wodnych;
. konieczność. bardzo. dokładnego. wytyczania. kolejnych.miejsc.pogrążania.urządzenia.oraz.utrzymywania.go.w.pio-nie.w.celu.zachowania.szczelności.przegrody;
. oddziaływanie. wibracji. na. obiekty. budowlane. zloka-lizowane. w. pobliżu. miejsca. robót. (w. sąsiedztwie. ta-kich. obiektów. konieczne. jest. stosowanie. wibromłotów.o. zmiennej. częstotliwości. i. amplitudzie. drgań,. z. jed-noczesnym. monitorowaniem. budynków. zagrożonych.wstrząsami);
. zagęszczanie.się.dolnych.partii.podłoża,.uniemożliwiające.uzyskanie. zakładanej. głębokości.przegrody.przeciwfiltra-cyjnej,.szczególnie.w.gruntach.zawierających.frakcje.żwi-rową.i.kamienistą.Przegrody.wykonywane.w.cienkościennej.technologii.wi-
bracyjnej,.w.przypadku.skomplikowanych.warunków.grun-towych.w.korpusie.i.podłożu,.nie.gwarantują.w.pełni.szczel-ności.wału..Należy.każdorazowo.dokonać.analizy,.czy.wyko-nanie.przegrody.gwarantuje.uzyskanie.wymaganej.grubości.i.ciągłości.
Ze. względu. na. duże. prawdopodobieństwo. wystąpienia.uszkodzeń.należy.bardzo.rozważnie.stosować.cienkie.piono-we.przegrody.przeciwfiltracyjne.wykonywane.metodą.wibra-cyjną,.szczególnie.w.obrębie.korpusu.wału.
Metoda szczeliny kopanej polega.na.tym,.że grunt.wydo-byty.z.wąskoprzestrzennego.wykopu,.najczęściej.o.szerokości.od.0,30.do.0,60.m,.jest.sukcesywnie.zastępowany.zawiesiną,.która. po. stwardnieniu. tworzy. przegrodę. przeciwfiltracyjną.o. grubości. zależnej. od. szerokości. narzędzia. zastosowanego.do.kopania.szczeliny.
Przy. projektowaniu. i. wykonawstwie. należy. wziąć. pod.uwagę.podstawowe.wady.tej.metody.tj.:. możliwość.znacznej.sedymentacji.zawiesiny.w.wykopie,. możliwość.wystąpienia.niekontrolowanych.obrywów.ścian.
wykopu.wąskoprzestrzennego,. brak. możliwości. pełnej. kontroli. robót,. szczególnie. do-
kładności.wybrania.gruntu.koparką,. duże.zużycie.zawiesiny.potrzebnej.do.wypełnienia.wyko-
pu,.co.podraża.wykonawstwo.przegrody.Niezależnie.od.stosowanego.osprzętu,.w.przypadku.szcze-
lin.kopanych.część.gruntu.pozostaje.w.wykopie.i.nie.miesza.się.w.pełni.z.zaczynem..Wpływa.to.negatywnie.na.parame-try.wytrzymałościowe.i.filtracyjne.przegrody..W.przegrodach.wykonywanych. w. korpusie. wału. może. to. powodować. po-wstanie. uprzywilejowanych. dróg. filtracji. wpływających. na.bezpieczeństwo. korpusu.. Z. powyższych. względów. wyko-nanie.przegród. technologią. szczeliny.kopanej.powinno.być.ograniczone.do.uszczelniania.podłoża.wałów.
Wskazówki projektowe
Wskazówki. projektowe. uzupełniają. ogólne. wymagania.i. przepisy. obowiązujące. w. projektowaniu. nowych. wałów.przeciwpowodziowych. lub. modernizacji. istniejących. [Roz-porządzenie.Ministra.środ…,.2007]..Decyzja.dotycząca.za-stosowania.przegrody.przeciwfiltracyjnej.w.nowym.lub.mo-dernizowanym.wale.przeciwpowodziowym.wynika.z.analizy.potrzeb.uszczelnienia..Dobór.metody.uszczelnienia.wału.za-leży.od.miejscowych.warunków..W.celu.obiektywnego.po-równania. możliwych. do. zastosowania. metod. uszczelnienia.wału. oraz. różnych. rozwiązań. konstrukcyjnych. przegrody.przeciwfiltracyjnej,.konieczne.staje.się.wprowadzenie.miaro-dajnych.–.najlepiej.ilościowych.–.kryteriów.porównawczych.z.uwzględnieniem.przede.wszystkim.aspektów.technicznych,.a. w. drugiej. kolejności. –. korzyści. ekonomicznych.. Wybór.najtańszego.rozwiązania.jest.bowiem.uzasadniony.tylko.wte-dy,.jeżeli.spełnione.są.założenia.techniczne.
Za.najbardziej.uzasadnione.miary.porównawcze.proponu-je.się.przyjąć:. czas.pojawienia.się.przesiąków.przez.wał.i.podłoże.tn;. wartość.maksymalnego.gradientu.hydraulicznego.w.strefie.
wypływu.wody.imax.lub.ekwiwalentnie.–.maksymalną.pręd-kość.filtracji.wody.w.strefie.wypływu.vmax;
. całkowite. natężenie. przepływu. filtracyjnego. przez. wał.i.podłoże.Q;
. współczynnik.ogólnej.stateczności.wału.F.W.odniesieniu.do.każdej. z.wymienionych.miar.wyzna-
cza.się.odpowiednie.bezwymiarowe.wskaźniki.porównawcze.α dla. wału. przed. i. po. modernizacji.. Zaleca. się. obliczenie.wszystkich.miar.porównawczych.w.warunkach.filtracji.nie-ustalonej,. towarzyszącej. przejściu. projektowej. fali. powo-dziowej.
Dla.pierwszej.miary.porównawczej.odpowiednim.wskaź-nikiem.jest:
0,n
nt t
t=α
0,n
nt t
t=α
91
DLA..PRAKTyKI
gdzie:.tn.jest.czasem.pojawienia.się.przesiąków,.a.indeks.zero.oznacza. (również. we. wszystkich. pozostałych. przypadkach).stan.początkowy.przed.modernizacją.wału.
Gdy.tn ≥.tn,0,.αt.wskazuje,.o.ile.wydłuży.się.czas.przesiąka-nia.wody.przez.wał.i.podłoże.po.wykonaniu.przegrody.prze-ciwfiltracyjnej.
Gdy. uwzględni. się. możliwość. filtracji. zarówno. przez.wał,.jak.i.przez.podłoże,.to.czas.wystąpienia.przesiąków.po.stronie.zawala tn.zależy.nie.tylko.od.samej.konstrukcji.wału.z.przegrodą.oraz.od.budowy.i.stopnia.wodoprzepuszczalno-ści.podłoża,.ale.również.od.początkowej.wilgotności.oraz.ci-śnienia.ssania.w.gruntach.nienasyconych..Jeżeli.korpus.wału.i. podłoże. będą. silnie. zawilgocone,. na. przykład. na. skutek.długotrwałych. opadów. atmosferycznych. lub. przejścia. po-przedniej.fali.powodziowej,.to.przesiąki.pojawią.się.bardzo.szybko.
Zaleca. się.obliczenie. czasu.pojawienia. się.przesiąków.na.skarpie.odpowietrznej.wału.lub.na.powierzchni.terenu.przy.zastosowaniu.metod.numerycznych,.w.warunkach.przepły-wu.nieustalonego..Ciśnienie.ssania.należy.uwzględniać.w.ob-liczeniach.filtracji.nieustalonej.w.suchych. lub.mało.wilgot-nych. gruntach. półprzepuszczalnych. (pyły,. pyły. piaszczyste,.piaski. gliniaste),.w.których.wysokość. ssania.może.osiągnąć.nawet.2.m..Czas.wystąpienia.przesiąków.tn jest.zawsze.krótszy.od. czasu.potrzebnego.do.ustalenia. się.natężenia.przepływu.filtracyjnego.tu..Z.tego.powodu.czas.tu,.który.jest.łatwiejszy.do.oszacowania,.ma.najczęściej. tylko.znaczenie.poglądowe,.a. używanie. jako. wskaźnika. porównawczego.αt. obliczanego.jako.ilorazu:
nie. jest. tak. precyzyjne,. jak. wyznaczanego. za. pomocą. po-przedniego.wzoru.
Gradient.hydrauliczny. jest.miarą. siły.oporu. stawianego.wodzie.filtrującej.przez.grunt,.przy.czym.istotne.znaczenie.ma. jego. wartość. (tzn.. moduł. wektora),. kierunek. i. miej-sce. występowania.. Obliczenie. maksymalnych. gradientów.w.strefie.wypływu.wody.(lub.ekwiwalentnych.prędkości.fil-tracji).ma.związek.z.koniecznością.sprawdzenia.tzw..statecz-ności.wewnętrznej.wału.przeciwpowodziowego..W.praktyce.projektowej.do.sprawdzenia.stateczności.wewnętrznej.wału.w. strefie. wypływu. wody. (lub. przy. drenażu). można. zasto-sować.wskaźniki.porównawcze,.uwzględniając.współczynnik.konsekwencji.zniszczenia,.określony.w.Rozporządzeniu.Mi-nistra.środowiska. [2007]..Odpowiednie.wskaźniki.porów-nawcze.to:
0max,
maxii
i =α .(lub.na.podstawie.prędkości.filtracji:.0max,
maxvv
v =α )
obliczone. dla. warunków. filtracji. nieustalonej. umożliwiają.ocenę.skuteczności.planowanej.przegrody.przeciwfiltracyjnej.
Ważną. miarą. porównawczą. jest. również. całkowite. na-tężenie. przepływu.filtracyjnego.Q,. będące. sumą.przepływu.przez. wał. i. podłoże. w. strefie. pełnego. nasycenia. oraz. prze-pływu.w.strefie.niepełnego.nasycenia,.powyżej.linii.zerowego.ciśnienia.wody.w.porach..Nadmierny.przepływ.może.dopro-wadzić. do. podtopienia. chronionego. terenu. za. wałem. oraz.wydłuża.okres.jego.osuszania.po.przejściu.wezbrania..W.celu.obliczenia. natężenia. przepływu. filtracyjnego. należy. przyjąć.miarodajny. dla. danego. przypadku. przekrój. porównawczy,.
0,u
ut t
t=α
0,u
ut t
t=α
biorąc.pod.uwagę.zwłaszcza.budowę.uwarstwionego.podłoża.gruntowego. i.długość.przegrody.przeciwfiltracyjnej..Odpo-wiedni.wskaźnik.porównawczy.αQ.jest.ilorazem.całkowitego.natężenia.przepływu.filtracyjnego,.obliczonego.w.warunkach.przepływu. nieustalonego. przed. wykonaniem. przegrody. Q0.i.potem.Q,.tj.:
W. odniesieniu. do. ogólnej. stateczności. wału. porówna-nie. obejmuje. współczynniki. stateczności. F. i. F0,. obliczone.z.uwzględnieniem.ciśnienia.wody.w.porach,.wywołanego.fil-tracją.wody.przez.wał.i.podłoże.w.strefie.nasyconej.i.nienasy-conej,.tzn.:
W.warunkach.przepływu.nieustalonego.nie.dochodzi.do.wystąpienia. takich. samych. ciśnień. wody. w. porach. w. wale.i.podłożu,.jak.w.warunkach.przepływu.ustalonego,.ze.wzglę-du.na.zatrzymanie.wody.w.porach.oraz.opory.towarzyszące.przepływowi.wody.przez.grunt..Z.tego.powodu.współczyn-niki. stateczności.wału,. obliczone. z. założeniem.filtracji. nie-ustalonej,.mają.z. reguły.większe.wartości.niż.w.warunkach.filtracji.ustalonej,.co.ma.większe.znaczenie.dla.wiarygodnej.oceny.wartości.bezwzględnych.F.i.F0.niż.wskaźnika.porów-nawczego.αF.
Obliczenie.wartości.wskaźników.α.umożliwia.nie.tylko.obiektywne.porównanie.zastosowania.różnych.wariantów.przegrody.przeciwfiltracyjnej,.ale.również.–.w.uzasadnio-nych.przypadkach.–.analizę.optymalizacyjną.ograniczenia.filtracji.przez.wał. i.podłoże. ze.względu.na.przyjęte.kry-terium.lub.kryteria.(np..wybór.najtańszego.rozwiązania),.z. jednoczesnym. spełnieniem. założonych. warunków. po-prawy.bezpieczeństwa.budowli,.wyrażonych.wskaźnikami.αt,.αi,.αQ.i.αF.
Dopuszczalne.jest.operowanie.także.szacunkowymi.kryte-riami.do.określenia.konieczności.uszczelnienia.korpusu.wału.i.podłoża..Konieczność.uszczelnienia.korpusu.wału.powinna.wynikać.z.analizy.budowy.i.oceny.stanu.istniejącego.korpu-su,.z.uwzględnieniem.że:. czas. wystąpienia. przesiąków. na. skarpie. odpowietrznej.
wału.w.warunkach.przepływu.nieustalonego. jest.krótszy.od.czasu.piętrzenia.wody.przez.wał;
. gradient.lub.prędkość.filtracji.przez.korpus.wału.w.strefie.wypływu.wody.po.uwzględnieniu.współczynnika.konsek-wencji.zniszczenia.są.większe.lub.zbliżone.do.wartości.do-puszczalnych;
. stateczność.ogólna.korpusu.wału.i.podłoża.w.warunkach.filtracji.ustalonej. jest.mniejsza.od.wartości.wymaganych.dla.danej.klasy.wału;
. woda. filtrująca. przez. wał. przyczynia. się. do. podtopienia.terenu.chronionego.(w.warunkach.ustalonych.ocenia.się,.że.takie.zagrożenie.występuje,.jeżeli.natężenie.przepływu.przez.wał.przekracza.1–2.m3/d/mb).Podjęcie.decyzji.o.uszczelnieniu.podłoża.obwałowania.po-
winno.być.poprzedzone.analizą.następujących.przesłanek:n. czas.filtracji.nieustalonej.przez.podłoże.jest.krótszy.od.cza-
su.piętrzenia.wody;n. gradient.lub.prędkość.filtracji.przez.podłoże.w.strefie.wy-
pływu.wody.po.uwzględnieniu.współczynnika.konserwa-
0QQ
Q =α0QQ
Q =α
0FF
F =α0FF
F =α
92
DLA..PRAKTyKI
cji.zniszczenia.są.większe.lub.zbliżone.do.wartości.dopusz-czalnych;
n. występuje. niebezpieczeństwo. przebicia. hydraulicznego.słabo. przepuszczalnej. warstwy. gruntu. zalegającej. na. po-wierzchni.terenu.(o.ile.występuje);.jednocześnie.przyjmuje.się,. że. jeżeli.warstwa. słabo.przepuszczalna.ma.miąższość.w.granicach.od.⅓.do.½.H1,.to.przebicie.hydrauliczne.nie.powinno.wystąpić;
n. woda.filtrująca.przez.podłoże.przyczynia.się.do.podtopie-nia.terenu.chronionego.W. rozważaniach. projektowych. dotyczących. przyjęcia.
odpowiedniej. długości. przegrody. przeciwfiltracyjnej. po-winno. się. uwzględniać. zarówno. miąższość. warstwy. prze-puszczalnej,.jak.i.budowę.podłoża.gruntowego..Zagłębienie.przegrody.w.podłoże.powinno.wynosić.od.dwóch.do.trzech.wysokości.piętrzenia.wody.przez.wał,.przy.czym.zagłębienie.wynoszące. ok.. 3. wysokości. piętrzenia. powinno. się. stoso-wać. w. przypadkach. przechodzenia. wału. przez. starorzecza.lub/gdy.na.zawalu.znajdują.się.obiekty.zabytkowe.albo.duże.osiedla.mieszkaniowe.
Nie.należy.projektować.przegród.całkowicie.blokujących.przepływ.wody.i.sięgających.do.stropu.dolnej.warstwy.nie-przepuszczalnej.w.podłożu,.ponieważ.odcina.się.możliwość.naturalnego.spływu.wód.gruntowych.do.rzeki,.co.może.po-wodować. podtopienie. zawala.. Minimalna. miąższość. nie-uszczelnionej. strefy. pod. przegrodą. powinna. być. równa. co.najmniej.wysokości.piętrzenia.wody.przez.wał.
Wał.i.jego.podłoże.należy.uszczelnić.pionową.przegro-dą.przeciwfiltracyjną.umieszczoną.centralnie.w.korpusie.wału,.jedynie.gdy.w.wyniku.obliczeń.filtracji.i.stateczno-ści. stwierdzi. się.konieczność.uszczelnienia. zarówno.kor-pusu,. jak. i. podłoża. oraz. gdy. nie. ma. możliwości. wyko-nania.prac.modernizacyjnych.od.strony.odwodnej.wału..Najczęściej. wymagane. jest. wówczas. poszerzenie. korony.wału.do.4-5.m,.np..przez.obniżenie.korpusu.na.okres.re-alizacji. prac. uszczelniających.. W. przypadku. przegrody.umieszczonej. centralnie. w. wale. należy. także. dodatko-wo.sprawdzić.obliczeniowo.stateczność.skarpy.odwodnej.w.warunkach.bez.piętrzenia.wody,.z.obciążeniem.wodami.powodziowymi.na.obszarze.międzywala.oraz.po.szybkim.opadnięciu.tych.wód.
W.przypadku.projektowania.uszczelnień.korpusu.obwa-łowania. w. postaci. ekranów. z. geomembrany. lub. bentoma-ty,. współpracujących. z. przegrodą. przeciwfiltracyjną,. należy.sprawdzić. obliczeniowo. (oprócz. stateczności. skarpy. odpo-wietrznej). również. stateczność. skarpy. od. strony. odwodnej.w.następujących.warunkach:▲. bez.piętrzenia.wody;▲. w. czasie. piętrzenia. do. najwyższego. poziomu. wody,.
z. uwzględnieniem. ciśnienia. wody. w. porach. w. korpusie.wału. i. podłożu.oraz. zredukowanych,. z. powodu.nawod-nienia.gruntu,.sił. tarcia.w.warstwie.kontaktowej.między.gruntem.a.ekranem;
▲. szybkiego.obniżania.się.zwierciadła.wody.i.filtracji.skiero-wanej.ku.skarpie.odwodnej.Należy.także.zwrócić.uwagę,.że.potencjalna.utrata.sta-
teczności. warstwy. gruntu. przykrywającej. ekran. uszczel-niający.może.nastąpić.na.skutek.poślizgu.na.powierzchni.ekranu. lub. –. w. przypadku. ekranów. wielowarstwowych.–.na.styku.poszczególnych.warstw.tworzących.taki.ekran..Dlatego. w. przypadku. ekranów. wielowarstwowych. obli-czenia.sprawdzające.należy.wykonywać.w.odniesieniu.do.
wszystkich. warstw. kontaktu,. zakładając. poślizg. po. wy-muszonej.płaszczyźnie.
Podstawowe właściwości zawiesin twardniejących
Zawiesina.twardniejąca,.zgodnie.z.ogólną.definicją.poda-ną.w.normie.PN-EN.1538:2002.to.„zawiesina,.która.tward-nieje.z.upływem.czasu..Jest.to.zawiesina.zawierająca.cement.lub.inne.spoiwo.oraz.dodatkowe.materiały,.jak.ił.(bentonit),.granulowany.żużel.wielkopiecowy.lub.popioły.lotne,.wypeł-niacze.i.domieszki”.
W.normie.PN-EN.1538:2002.podano.następującą.cha-rakterystykę. zawiesiny. twardniejącej:. „Zawiesiny. tward-niejące. są.ogólnie. stosowane.do.wykonywania.prefabryko-wanych. ścian. szczelinowych,. ścian. z. „zawiesiny. zbrojonej”.oraz. przegród. przeciwfiltracyjnych.. Zawiesiny. służą. jako.ciecz. stabilizująca. podczas. głębienia. oraz,. wraz. z. drobny-mi.frakcjami.rodzimego.gruntu,.tworzą.finalny.stwardniały.materiał..Właściwości.zawiesiny.należy.tak.dostosować,.aby.zapewnić.zadowalające.zachowanie.w.czasie.wykonawstwa..Może.być.konieczne.użycie.domieszek.w.celu.dostosowania.urabialności.podczas.głębienia.i.osadzania.elementów,.a.tak-że.czasu.wiązania,.uwzględniając.możliwy.wpływ.temperatu-ry.oraz.składników.chemicznych.gruntu.i.wody.gruntowej..Właściwości.stwardniałego.materiału,.jakie.są.potrzebne.do.poszczególnych. zastosowań. (np.. przepuszczalność,. wytrzy-małość,. odkształcalność),. łącznie. z. metodami. ich. badań,.należy.tak.określić,.by.ściana.spełniała.stawiane.wymagania.funkcjonalne”.
Do. wykonywania. przegród. przeciwfiltracyjnych. w. wa-łach.przeciwpowodziowych.stosuje.się.zawiesiny,.zawierają-ce.cement.portlandzki.lub.hutniczy,.bentonit.sodowy.oraz.wypełniacze.w.postaci.żużla,.popiołu.lub.mączki.wapiennej..Zawiesiny.sporządza.się.z.gotowych.mieszanin,.opracowa-nych. przez. producentów. na. potrzeby. rynku,. lub. przygo-towuje.na.miejscu.budowy.z.dowiezionych.komponentów,.co.wymaga.zastosowania.odpowiednich.węzłów.mieszalni-czych. i.dozowników..W.celu.przygotowania.zawiesiny.su-che.składniki.miesza.się.z.wodą,.spełniającą.warunki.normy.PN-EN.1008:2004,. stosując.wysokoobrotowe.mieszalniki.koloidalne. (do. 1200. obrotów. na. minutę),. umożliwiające.właściwe.wymieszanie.i.aktywację.bentonitu.
Zawiesiny. bezpośrednio. po. wytworzeniu. znajdują. się.w.stanie.płynnym,.natomiast.po.stwardnieniu.nabierają.cech.słabej.zaprawy.cementowej.
Parametry.zawiesiny.dobiera. się.w.dużej.mierze.zależnie.od.metody.wykonywania.przegrody.przeciwfiltracyjnej.oraz.od. przyjętych. założeń. projektowych.. W. typowych. projek-tach. modernizacji. wałów. przeciwpowodziowych. na. ogół.przyjmuje. się,. że.współczynnik.filtracji.k.w.czystej. zawiesi-nie.po.28.dobach.dojrzewania.pobranej.próbki.nie.powinien.przekraczać.1∙10–8.m/s,.a.wytrzymałość.na.ściskanie.fc.powin-na.być.co.najmniej. równa.0,5.MPa..Współczynnik.filtracji.k.materiału.przegrody.wykonanej. in situ,.będącego.miesza-niną.zawiesiny.z.resztkami.gruntu,.nie.powinien.przekraczać.1∙10–7.m/s,.a.wytrzymałość.na.ściskanie.fc.powinna.wynosić.co.najmniej.0,3.MPa.
Parametry. zawiesiny. i. materiału. przegrody,. które. należy.brać.pod.uwagę,.ustalając.skład.zawiesiny.stosowanej.do.wy-konywania.przegród.przeciwfiltracyjnych.w.wałach.przeciw-powodziowych.z.wykorzystaniem.poszczególnych.metod,.za-mieszczono.w.tabeli.
93
DLA..PRAKTyKI
Kontrola jakości wykonania przegród przeciwfiltracyjnych
Kontrolę.jakości.wykonania.przegród.przeciwfiltracyjnych.powinno.się.wykonywać.w.trzech.etapach,.tzn..przed.przy-stąpieniem.do.wykonawstwa.robót,.w.trakcie.ich.wykonywa-nia.i.po.wykonaniu.przegrody.
Kontrola. przed przystąpieniem do wykonawstwa ro-bót. powinna. obejmować. sprawdzenie. materiałów. przewi-dzianych.do.zastosowania.w.zależności.od.warunków.grun-towo-wodnych.na.poszczególnych.odcinkach. robót,.w. tym.również.pod.kątem.aprobat.technicznych,.deklaracji.zgodno-ści.i.atestów,.oraz.sprawdzenie.receptury.zawiesiny.twardnie-jącej,.jej.gęstości,.lepkości.i.czasu.wiązania.
W.przypadku.przegród.wykonywanych.metodą.wgłębne-go.mieszania.i.szczeliny.kopanej.zaleca.się.także.wykonanie.w.warunkach.laboratoryjnych.próbek.zawiesiny.wymieszanej.
z.miejscowym.gruntem..Próbki. te.należy.następnie.poddać.badaniom.wytrzymałości.na.ściskanie.i.badaniom.wodoprze-puszczalności. w. celu. wstępnego. potwierdzenia. możliwości.osiągnięcia. zakładanych. parametrów. przegrody. w. miejscu.budowy..Miarodajne.do.oceny.są.wyniki.badań,.wykonanych.po.28.dobach.dojrzewania.próbek.
Kontrola. w trakcie wykonywania przegrody. powinna.obejmować:a). materiały.stosowane.do.wytworzenia.zawiesiny.twardnie-
jącej.(należy.sprawdzić.dokumenty.dostawy.każdej.partii.materiału);
b).podstawowe. parametry. zawiesiny. twardniejącej,. przygo-towanej.w.mieszalniku,.badane.przed.jej.wpompowaniem.w.podłoże:
. . gęstość.(co.najmniej.raz.na.zmianę.roboczą,.niezależnie.od.pomiarów.wykonywanych.w.każdym.zarobie.przez.wykonawcę.robót);
. . lepkość. (na. początku. robót. i. każdorazowo. w. razie.zmiany.receptury.lub.składników.zawiesiny);
. . odstój.wody.(na.początku.robót.i.każdorazowo.w.razie.zmiany.receptury.lub.składników.zawiesiny);
c). ilość.zawiesiny.pompowanej.w.czasie.oraz.sumaryczne.zu-życie.na.segment.lub.kolumnę;
d).poziom.zawiesiny.w.rowie.technologicznym;e). parametry.geometryczne.przegrody.w.trakcie.jej.realizacji.
(głębokość,.pionowość.i.konieczne.zazębienie.segmentów.lub.kolumn);
f ). badania. próbek. materiału. świeżo. wykonanej. przegrody.(należy.pobrać.w.dniu.wykonania.przegrody.co.najmniej.2.próbki.na.każde.100.m.długości.przegrody.wzdłuż.wału),.obejmujące.sprawdzenie:
. . gęstości,
. . czasu.wiązania.(z.wyjątkiem.przegród.wykonywanych.metodą.wgłębnego.mieszania),
. . wytrzymałości. na. ściskanie. i. wodoprzepuszczalności.(po.28.dobach.dojrzewania.próbek).
Kontrola.w. trakcie.wykonywania. robót.ma.bardzo.duże.znaczenie. dla. oceny. jakości. przegrody,. która. pozostaje.w.przeważającej.części.zakryta..W.tej.sytuacji.szczególną.rolę.odgrywa.zastosowany.system.oprzyrządowania.pomiarowego.i.automatycznej.rejestracji.głównych.parametrów.produkcyj-nych,.co.powinno.być.jednym.z.głównych.kryteriów.wyboru.odpowiedniej.technologii.i.wykonawcy.robót.
Kontrola po wykonaniu przegrody,. do. której. można.przystąpić.po.upływie.co.najmniej.28.dób.od.wykonania.od-cinka..Powinno. się. ją.przeprowadzić. zgodnie. z.programem.badań.kontrolnych,.dostosowanym.do.zastosowanej.metody.i.określonym.w.projekcie..Zalecane.badania.kontrolne.obej-mują.niżej.wymienione.elementy:a). odkrywki.przegrody,.które.należy.wykonać.w.losowo.wy-
znaczonych.miejscach.(powinno.ich.być.co.najmniej.5.na.1.km.długości.przegrody);.badania.w.odkrywce.powinny.obejmować:
. . wizualną.ocenę.przegrody.pod.kątem.jakości.materia-łu,.pionowości.i.ciągłości,
. . przewierty. poprzeczne. w. celu. sprawdzenia. grubości.przegrody,
. . odwierty.rdzeniowe.w.celu.pobrania.próbek.do.bada-nia.wytrzymałości. i.wodoprzepuszczalności.oraz.kon-troli.jednorodności.materiału.przegrody,
. . wykonanie.zdjęć.odsłoniętej.przegrody.w.celach.doku-mentacyjnych;
TAbelA 1Wymagane właściwości zawiesin twardniejących stosowanych do wyko-nywania przegród przeciwfiltracyjnych w wałach przeciwpowodziowych
Właściwości Jed-nostki Wartości Oznaczenie według
1 2 3 4
Stężenie.naturalnych.pierwiastków.promieniotwórczych.w.zawiesinie.(jeśli.jest.taka.potrzeba.ze.względu.na.poszczególne.składniki)–.f1–.f2
.
.
.
––
.
.
.
≤2,0≤400
Rozporządzenie.Rady.Ministrów….[2007].
Właściwości.świeżej.zawiesiny
Gęstość.objętościowa:–.metoda.wgłębnego.mieszania–.metoda.wibracyjna(wartości.dopuszczalne.w.korzystnych.warunkach.gruntowych,.tj..w.pia-skach.grubych,.średnich.i.drobnych)–.metoda.szczeliny.kopanej
Mg/m3
1,30–1,501,50–1,60
(1,35–1,40)..
1,15–1,40
PN-EN..12350-6:2001
Lepkość.umowna. s/l do.50PN-EN.1538:2002..
(czas.wypływu.z.lejka.Marsha)
Odstój.wody.dobowy.–.metoda.wibracyjna.i.szczeliny.kopanej % do.4 PN-85/G-02320
Czas.wiązania–.początek–.koniec
doby do.10do.20
PN-EN..196-3:2006
Właściwości.stwardniałej.zawiesiny
Wytrzymałość.na.ściskanie.jedno-osiowe.po.28.dobach. MPa min..0,5 PN-EN..
12390-3:2002
Współczynnik.filtracji.po.28.dobach m/s ≤10–8metody.laboratoryjne,.jak.dla.gruntów.słabo.
przepuszczalnych
Właściwości.materiału.w.przegrodzie.przeciwfiltracyjnej
Wytrzymałość.na.ściskanie.jedno-osiowe.po.28.dobach:–.wszystkie.metody–.metoda.wibracyjna.i.szczeliny.kopanej
MPa min..0,3max..1,5
PN-EN..12390-3:2002
Współczynnik.filtracji.po.28.dobach m/s <10–7
metody.terenowe.i.laboratoryjne,.jak.dla.gruntów.słabo.przepuszczalnych
94
DLA..PRAKTyKI
b).wiercenia.pionowe.(5.na.1.km.wału).w.celu.sprawdzenia.głębokości.przegrody.(zwłaszcza.w.przypadku.braku.auto-matycznej.rejestracji.w.czasie.robót).oraz.w.celu.zbadania.wodoprzepuszczalności.in situ;
c). ewentualne.przewierty.ukośne. lub.poziome. (5.na.1.km.wału).w.celu.sprawdzenia.grubości.przegrody.Końcowy.odbiór.przegrody.przeciwfiltracyjnej.powinien.
nastąpić.na.podstawie.dokumentacji.powykonawczej,.która.musi.zawierać.m.in.:n. zestawienie.zbiorcze.wykonanych.robót.w.układzie.dzien-
nym.(oprócz.wydruków.z.automatycznej.rejestracji);n. opracowanie. wyników. badań. kontrolnych. (oprócz. załą-
czenia.samych.wyników.badań);n. deklaracje.zgodności.lub.atesty.zastosowanego.materiału.
Niedopuszczalne. jest. odbieranie. wykonanych. przegród.przeciwfiltracyjnych. jedynie. na. podstawie. badań. geofizycz-nych,.ponieważ.nie.określa.się.w.nich.parametrów.wytrzyma-łościowych.i.filtracyjnych.przegrody.
Podstawowe przyczyny uszkodzeń przegród przeciwfiltracyjnych z zawiesin twardniejących
i możliwości ich ograniczenia
W. przegrodach. przeciwfiltracyjnych. wykonywanych.z. użyciem. zawiesin. twardniejących. mogą. wystąpić. różne.uszkodzenia,. którym. w. znacznym. stopniu. można. przeciw-działać.
W.cienkich.przegrodach,.wykonywanych.metodami.wi-bracyjną.i.szczeliny.kopanej,.występują.najczęściej.nieszczel-ności,.związane.z.wystąpieniem.na.etapie.wykonawstwa:. upłynnieniem.gruntu,. lokalnym.wypieraniem.zawiesiny,. powstawaniem.nieciągłości.(okien.filtracyjnych).w.wyni-
ku.zablokowania.dopływu.zawiesiny.w.głąb.szczeliny,. powstawaniem.nieciągłości.przegrody.w.wyniku.wypłuki-
wania.zawiesiny.przez.wodę.gruntową.Upłynnieniu na.skutek.wibracji.mogą.podlegać.nawod-
nione. grunty. piaszczyste. i. pylaste,. zwłaszcza. równoziarniste.piaski.i.pyły.piaszczyste.w.stanie.luźnym.lub.nawet.w.dolnej.strefie.stanu.średnio.zagęszczonego..Tego.rodzaju.grunt.może.wpływać.do.wykonywanej.szczeliny..Jego.gęstość.jest.z.reguły.większa.od.gęstości.zawiesiny,.w.związku.z.czym.wypiera.on.zawiesinę.ze.szczeliny..Na.podstawie.badań.określono,.że.grun-ty.podatne.na.upłynnienie.mają.następujące.właściwości:. średnica. ziaren:. 95%. przesiewu. w. przedziale. od. 0,1.
do. 2,0. mm,. 10%. przesiewu. w. przedziale. od. 0,04. do.0,3.mm;
. wskaźnik.różnoziarnistości.U.<.5;. wskaźnik.porowatości.e >.0,68;. spójność.c.<.10.kN/m2.
Lokalne wypieranie zawiesiny. zdarza. się. najczęściej.w. przypadku. występowania. w. korpusie. lub. podłożu. wału.gruntów.miękkoplastycznych..Podczas.wwibrowywania.bru-sa/skrzydełka.takie.grunty.ulegają.rozparciu.i.ściśnięciu,.na-tomiast.po.jego.wyciągnięciu.grunt.ulega.odprężeniu.i.może.wypierać.zawiesinę.ze.szczeliny..Odprężanie.gruntu.jest.rów-nież.przyśpieszane.przez.wibracje,. towarzyszące.wykonywa-niu.następnych.segmentów.przegrody.
Powstawanie nieciągłości.w wyniku zablokowania do-pływu zawiesiny w głąb szczeliny.. W. przypadku. wystę-powania.luźnych.i.bardzo.suchych.gruntów.w.korpusie.lub.podłożu.uszczelnianego.wału.może.nastąpić. szybki.odpływ.
wody.z.zawiesiny..Następstwem.tego.jest.zwiększenie.gęsto-ści. zawiesiny. i. powstawanie. grubych. korków. filtracyjnych,.które. mogą. zablokować. dopływ. zawiesiny. do. dolnej. części.szczeliny.
Powstawanie nieciągłości przegrody w wyniku wypłu-kiwania przez wodę gruntową może.nastąpić.w.przypadku.przepływu. wód. gruntowych. w. podłożu,. zwłaszcza. w. war-stwach.gruntu.o.dużej.wodoprzepuszczalności..Dotyczy. to.przede.wszystkim.okresu.wykonywania.przegrody. i.wiąza-nia. zawiesiny,. kiedy. silny. przepływ. wody. jest. szczególnie.niebezpieczny,. ponieważ. łatwo.wypłukuje. spoiwo.wiążące..W. pewnych. przypadkach. problemem. może. być. również.długotrwałe. oddziaływanie. filtrującej. wody. na. przegrodę,.zwłaszcza. jeżeli. skład. chemiczny. wody. stymuluje. oddzia-ływanie. agresywne. (zjawisko. to. występuje. jednak. częściej.w.barierach.ochronnych.składowisk.odpadów.niż.w.wałach.przeciwpowodziowych).
Grubsze. przegrody,. o. zalecanej. szerokości. co. najmniej.0,30. m,. wykonywane. metodą. szczeliny. kopanej,. szczeliny.ciągłej. lub. kolejnych. sekcji. oraz. wgłębnego. mieszania,. są.w.mniejszym.stopniu.narażone.na.pierwsze.trzy.z.wymienio-nych.zagrożeń.szczelności..Mogą.w.nich.natomiast.wystąpić.nieszczelności.na skutek wadliwego połączenia poszczegól-nych sekcji lub kolumn,.szczególnie.jeżeli.przegroda.ma.być.stosunkowo. głęboka.. W. głębokich. wykopach. wąskoprze-strzennych,.których. ściany. są.utrzymywane.w. równowadze.dzięki.podtrzymującemu.oddziaływaniu.zawiesiny.(podobnie.jak.w.przypadku.ścian.szczelinowych),.mogą.także.wystąpić.uszkodzenia. spowodowane.obrywami ścian,.które.powsta-ją.na. skutek.oddziaływań.mechanicznych,.nieodpowiedniej.gęstości.zawiesiny.lub.przyśpieszonej.sedymentacji.zawiesiny.w.warunkach.niedostatecznej.stabilności.mieszaniny.spoiwa.hydraulicznego.z.wodą.zarobową..Na.powyższe.uszkodzenia.stosunkowo. najmniej. narażone. są. przegrody. wykonywane.metodą.wgłębnego.mieszania.gruntu.
W okresie eksploatacji. przegród. przeciwfiltracyjnych.w. wałach. przeciwpowodziowych. można. się. spodziewać.działania.wpływów.zewnętrznych.–.fizycznych,.związanych.z.warunkami.klimatycznymi.powodującymi.okresowe.zmia-ny.temperatury.i.wilgotności.powodujących.postępującą.de-gradację.
Badania. stanu.wybudowanych.przegród.przeciwfiltracyj-nych. z. zawiesin. twardniejących. po. kilku. (3-4). latach. eks-ploatacji.wałów.przeciwpowodziowych.wykazały,.że.w.miarę.upływu.czasu.następują.zmiany.w.materiale.tworzącym.prze-grody.[Borys,.2009].
Ogólnie.stwierdzono,.że.materiał.w.przegrodzie.przeciw-filtracyjnej.charakteryzuje.się.największą.wytrzymałością.bez-pośrednio.po.jej.wybudowaniu,.a.po.kilku.latach.jej.eksplo-atacji.–.wyraźnie.maleje.(nawet.o.60%)..Zmiany.wytrzyma-łości.zachodzą.w.różnym.tempie.i.zakresie.w.poszczególnych.częściach.przegrody.oraz.w.dużym.stopniu.zależą.od.charak-teru.występujących.w.nich.warunków. termiczno-wilgotno-ściowych.
Największe.niekorzystne.zmiany.wytrzymałości.występują.w.przypadku.zawiesin.poddawanych.cyklicznemu.zamraża-niu.i.odmrażaniu,.przy.czym.zmiany.te.są.większe.w.warun-kach.pełnego.nasycenia.wodą.[Borys,.Rycharska,.2008]..Już.po.kilku.cyklach.mrożenia.pojawiają.się.liczne.szczeliny.i.pęk-nięcia.na.powierzchni.próbek,.a.następnie.dochodzi.do.ich.rozpadu.(rozkruszenia)..Tym.samym.zwiększa.się.współczyn-nik.filtracji. i.przegroda.traci.właściwości.przeciwfiltracyjne..
95
DLA..PRAKTyKI
Mniej.intensywnie.pękanie.zachodzi.w.przypadku.mieszanin.zawiesin.z.piaskiem,.jak.to.ma.miejsce.w.przypadku.przegród.wykonywanych.metodą.wgłębnego.mieszania.
Na.zachowanie.się.zawiesiny.mogą.również.mieć.wpływ.warunki.chemiczne.podłoża..Obserwacje.poczynione.w.trak-cie.budowy.przegrody.przeciwfiltracyjnej.w.gruntach.orga-nicznych,.a.więc.w.środowisku.kwaśnym,.wykazały.wyraźne.wydłużenie.czasu.wiązania.materiału..Podobnie.niekorzystny.wpływ.mogą.mieć.grunty.antropogeniczne.zawierające.różne.związki.chemiczne.
Przy. wykonawstwie. robót. metodą. szczeliny. kopanej.stwierdzono,. że. wykonawcy. stosują. często. w. łyżkach. i. ku-bełkach. koparek. otwory,. które. powodują,. że. część. urobku.nie.zostaje.wydobyta.ze.szczeliny.lecz.dostaje.się.do.zawiesi-ny.wypełniającej.wykop.i.w.tej.zawiesinie.pozostaje..Wpływa.to.na.oszczędności.wykonawcy.w. ilości. zawiesiny,. zwiększa.wytrzymałość.przegrody,.ale.zwiększa.współczynnik.filtracji.przegrody..W.dolnych.partiach.przegrody.są.na.ogół.bardziej.piaszczyste.. Należy. przestrzegać. zasady,. że. przy. wykonaw-stwie. przegród. możliwie. największa. ilość. gruntu. powinna.być.wydobywana.ze.szczeliny.i.nie.należy.stosować.w.łyżkach.i.kubełkach.koparek.otworów.
Niezależnie.od.stosowanego.osprzętu.w.przypadku.szcze-lin.kopanych,.część.gruntu.pozostaje.w.wykopie.i.nie.mie-sza.się.w.pełni.z.zaczynem..Wpływa.to.negatywnie.na.pa-rametry.wytrzymałościowe.i.filtracyjne.przegrody..W.przy-padku.przegród.wykonywanych.w.korpusie.wału.może. to.powodować. powstanie. uprzywilejowanych. dróg. filtracji.wpływających.na.bezpieczeństwo.korpusu.wału..Z.powyż-szych.względów.wykonanie.przegród.technologią.szczeliny.kopanej.powinno.być.ograniczone.do.uszczelniania.podłoża.obwałowań.
Podstawowe zasady wykonania przegród przeciwfiltracyjnych
Jakość.przegród.przeciwfiltracyjnych.wykonywanych.z.za-wiesin.twardniejących.można.polepszyć,.a.niebezpieczeństwo.powstawania.ich.uszkodzeń.znacznie.ograniczyć,.przestrzega-jąc.podstawowych.zasad..Najważniejsze.z.nich.obejmują:. dokładne. rozpoznanie. warunków. gruntowo-wodnych.
w.miejscu.budowy.przegrody;. wybór. odpowiedniej. metody. wykonania. przegrody. oraz.
parametrów.zawiesiny.(receptury,.gęstości. itd.),.dostoso-wanych.do.aktualnych.warunków.gruntowo-wodnych;
. dobór.odpowiedniego.sprzętu.do.wykonania.przegrody;. wykonanie. w. rejonie. najgorszych. warunków. gruntowo-
wodnych.próbnego.odcinka.przegrody,.którą.po.kilkuna-stu.dniach.należy.odsłonić.i.zbadać.jej.ciągłość;
. odstąpienie.od.wykonywania.metodą.wibracyjną.wąskich.przegród.w.gruntach.drobnoziarnistych.i.spoistych.w.sta-nie.płynnym,.miękkoplastycznym.lub.plastycznym;
. bardzo. staranne. wykonywanie. przegród. w. korpusach.wałów;
. ograniczenie. ryzyka. powstania. nieciągłości. w. wąskich.przegrodach,. wykonywanych. metodą. wibracyjną,. na.skutek. upłynnienia. gruntu. lub. wypierania. zawiesiny.przez.dobieranie.odpowiedniej.gęstości.zawiesiny.(zaleca-na.gęstość.ρ.≥.1,5.g/cm3,.przy.czym.w.korzystnych.wa-runkach.gruntowych,.tzn..w.piaskach.grubych,.średnich.i.drobnych,. gęstość. zawiesiny.może.być. zmniejszona.do..1,35-1,40.g/cm3);
. zastosowanie. przegród. przeciwfiltracyjnych. z. zawiesin.twardniejących.w.gruntach.organicznych.i.antropogenicz-nych,. zwłaszcza. zawierających. odpady. i/lub. agresywną.wodę.gruntową,.musi.być.poprzedzone.badaniami.przy-datności.w.specjalistycznym.laboratorium;
. wykonywanie. robót. w. warunkach. atmosferycznych,. za-pewniających. w. okresie. wiązania. zawiesiny. utrzymanie.temperatury.w.wykopie.powyżej.5°C;
. niezwłoczne. zabezpieczanie. i. przykrywanie. świeżo. wy-konanej.przegrody.z. zawiesiny. twardniejącej.w.okresach.przymrozków.lub.dużego.nasłonecznienia;
. uwzględnianie.w.rozwiązaniach.projektowych.odpowied-niej.grubości.przykrycia.przegrody,.wynoszącej.od.1,0.do.1,2. m,. ze. względu. na. możliwość. degradacji. przegrody.i.utraty.jej.funkcji.uszczelniającej.pod.wpływem.działania.mrozu;
. ograniczenie.uszczelniania.pionową.przegrodą.przeciwfil-tracyjną,.umieszczoną.centralnie.w.korpusie.wału,.jedynie.do.przypadków,.gdy.w.wyniku.obliczeń.filtracji.i.statecz-ności.stwierdzi.się.konieczność.uszczelnienia.zarówno.kor-pusu,.jak.i.podłoża.oraz.gdy.nie.ma.możliwości.wykona-nia.prac.modernizacyjnych.od.strony.odwodnej.wału.
LITErATUrA
1.. Borys.M.:.2006..Metody.modernizacji.obwałowań.przeciwpowodzio-wych.z.zastosowaniem.nowych.technik.i.technologii..Falenty:.Wydaw..IMUZ.ss..126
2.. Borys.M.:.2008..Wytyczne.wykonawstwa.pionowych.przegród.prze-ciwfiltracyjnych.z.zawiesin.twardniejących.w.korpusach.i.podłożu.wa-łów.przeciwpowodziowych..Materiały.instruktażowe.125/9..Procedu-ry..Wydawnictwo.IMUZ.Falenty.ss..20
3.. Borys.M.:.2009..Badania.stanu.przegród.przeciwfiltracyjnych.z.zawie-sin. twardniejacych. w. wałach. pzreciwpowodziowych. po. kilkuletniej.eksploatacji..Wiadomosci.Melioracyjne.i.Łąkarskie,.nr.4/2009.s..174-179
4.. Borys.M.,.Rycharska.J.:.2008..Wpływ.przemarzania.i.zmian.wilgotno-ści.na.przegrody.przeciwfiltracyjne.z.zawiesin.twardniejących.w.wałach.przeciwpowodziowych..Wydawnictwo.IMUZ.ss..73
5... Rozporządzenie. Ministra. środowiska. z. dnia. 20. kwietnia. 2007. r..w.sprawie.warunków.technicznych,.jakim.powinny.odpowiadać.obiek-ty.budowlane.gospodarki.wodnej.i.ich.usytuowanie..Dz.U..2007.nr.86.poz..579
6... Rozporządzenie.Rady.Ministrów.z.dnia.2.stycznia.2007.r..w.sprawie.wymagań. dotyczących. zawartości. naturalnych. izotopów. promienio-twórczych,. potasu. K-40,. radu. Ra-226. i. toru. Th-228. w. surowcach.i.materiałach.stosowanych.w.budynkach.przeznaczonych.na.pobyt.lu-dzi.i.inwentarza.żywego,.a.także.w.odpadach.przemysłowych.stosowa-nych.w.budownictwie.oraz.kontroli.zawartości.tych.izotopów..Dz.U..2007.nr.4.poz..29
Normy związane1... PN–EN. 1538:2002.. Wykonawstwo. specjalnych. robót. geotechnicz-
nych..ściany.szczelinowe.2.. PN-EN. 14679:2006..Wykonawstwo. specjalnych. robót. geotechnicz-
nych..Metoda.wgłębnego.mieszania.gruntu.3.. PN-85/G-02320..Wiertnictwo..Cementy.i.zaczyny.cementowe.do.ce-
mentowania.w.otworach.wiertniczych.4.. PN-EN.1008:2004..Woda.zarobowa.do.betonu..Specyfikacja.pobiera-
nia.próbek,.badanie.i.ocena.przydatności.wody.zarobowej.do.betonu,.w.tym.wody.odzyskanej.z.procesów.produkcji.betonu.
5.. PN-EN.196-3:2006..Oznaczanie.czasów.wiązania.i.stałości.objętościo-wej.
6.. PN-EN.12390-3:2002..Badania.betonu..Cz..3..Wytrzymałość.na.ści-skanie.próbek.do.badania.
7.. PN-EN. 12350-6:2001.. Badania. mieszanki. betonowej.. Cz.. 6.. Gę-stość.
n
96
ARTyKUŁ..SPONSOROWANy
Dr.inż..JANUSZ.RUTKOWSKI*Dr.hab..inż..JERZy.ByKOWSKI**Dr.inż..TADEUSZ.PAWŁOWSKI*Prof..dr.hab..inż..CZESŁAW.PRZyByŁA**Mgr..inż..MAREK.SZyCHTA*
*Przemysłowy.Instytut.Maszyn.Rolniczych.w.Poznaniu**Katedra.Melioracji,.Kształtowania.środowiska.i.Geodezji,Uniwersytet.Przyrodniczy.w.Poznaniu
Założenia technologiczne wielozadaniowej maszyny nowej generacji
do konserwacji i odbudowy rowów i kanałów melioracyjnychCzęść II. Osprzęt do robót ziemnych
Wprowadzenie
W. pracy. przedstawiono. założenia. technologiczne. ma-szyny. nowej. generacji. przeznaczonej. do. mechanizacji. ro-bót. konserwacyjnych. oraz. kopania. i. odbudowy. rowów.i. kanałów. melioracyjnych.. W. pierwszej. części. artykułu.omówiono.ogólne.założenia.technologiczne.maszyny.oraz.osprzęt.do.koszenia.i.zagospodarowania.roślinności,.w.czę-ści.drugiej.–.osprzęt.do.robót.ziemnych..Konstrukcja.wie-lozadaniowej.maszyny.jest.obecnie.opracowywana.w.Prze-mysłowym. Instytucie. Maszyn. Rolniczych. w. Poznaniu,.w.ramach.projektu.Programu.Operacyjnego.Innowacyjna.Gospodarka.na.lata.2007-2013,.pt.:.„Technologia.i.nowej.generacji. urządzenie. wielozadaniowe. do. regeneracyjnego.kształtowania. otwartych. cieków. wodnych”. (nr. projektu:.WND-POIG.01.03.01-00-165/09,.realizowanego.w.okre-sie.01.10.2009.–.31.12.2012.roku).
Założenia technologiczne osprzętu do robót ziemnych
Etapem. wstępnym. w. procesie. projektowania. parame-trów.osprzętu.do. robót. ziemnych. (odbudowa. istniejących.czy.kopanie.nowych.rowów.melioracyjnych).było.określe-nie.wymiarów.przekroju.poprzecznego.rowu,.które.w.wa-runkach.Polski.można.uznać.za.typowe..Na.podstawie.prze-prowadzonych. analiz. stwierdzono,. że. w. systemach. melio-racyjnych. występują. rowy. osuszająco-nawadniające. oraz.rowy.zbiorcze.i.główne,.charakteryzujące.się.następującymi.wymiarami:●. szerokość.dna.rowu.nie.mniejsza.od.0,4.m,● głębokości.rowów.w.przedziale.od.0,7.(0,6).do.1,5.m,● nachylenie.skarp.od.1:1.do.1:3.
Projektowany.proces.technologiczny.kopania.rowu.melio-racyjnego.będzie.prowadzony.przy.użyciu.dość.powszechnie.stosowanych.obecnie.frezarek.i.obejmie.następujące.etapy:● kopanie.tzw..wstępne,.przy.wykorzystaniu.jednej.frezarki
rotacyjnej,● kopanie.właściwe.–.kształtowanie.rowu.o.określonych.wy-
miarach,.przy.wykorzystaniu. jednej. lub.dwóch. frezarek ślimakowych,.frezujących.poszczególne.warstwy.gleby,
● rozplantowanie.urobku.na.powierzchni.terenu.sąsiadują-cego.z.rowem.lub.wywiezienie.poza.obszar.robót.
Technologia kopania nowych rowów nawadniająco-osuszających (głębokość 0,6-0,7 m)
Analizy.wykazały,. że.minimalna.głębokość. rowów.w. sy-stemach. nawadniająco-odwadniających. wynosi. 0,6-0,7. m..Technologia.kopania.rowu.o.takiej.głębokości.sprowadza.się.do.dwóch.etapów..Etap.pierwszy.polega.na.kopaniu.wstęp-nym,. przy. wykorzystaniu. frezarki. rotacyjnej,. wykonującej.wykop.na.maksymalną.głębokość.wynikającą.z.cech.funkcjo-nalnych.urządzenia.(w.tym.przypadku.0,55.m)..Kąt.nachyle-nia.skarpy.wynoszący.32°.jest.wynikiem.ustawienia.tarcz.ob-róbkowych.w.frezarce.rotacyjnej.(rys. 1a)..Drugi.etap.robót.będzie. realizowany. przy. zastosowaniu. frezarki. ślimakowej.(rys. 1b),.która.zbiera.ostatnie.warstwy.gruntu.przy.jedno-czesnym.wydobywaniu. go.na.powierzchnię. rowu..Frezarka.ślimakowa.wyposażona.zostanie.w.dołączany.tzw..pług,.który.umożliwia. jednoczesne.pogłębianie.danego.rowu..Zarówno.frezarka.ślimakowa.jak.i.frezarka.rotacyjna.będą.zawieszane.od.czoła.maszyny.
frezy 700 700
1500
40032°
obrotowe kształtowe
frez ślimakowy
zgarniak dna (pług)
Rys. 1. Schematy narzędzi stosowanych do wykonania rowów płytkich (0,6-0,7 m): a) frezarka rotacyjna kształtowa (trapezo-
wa), b) frezarka ślimakowa
a) b)
Schemat.warstwowego.wykonania.rowów.płytkich.przez.frezowanie.w.kolejnych.przejściach.maszyny.przedstawiono.na.rysunku2.
Projektowane. schematy. technologiczne. kopania. rowów.nawadniająco-osuszających. (głębokość. 0,6-0,7. m). przy. za-stosowaniu.maszyny.nowej.konstrukcji.przedstawiono.w.ta-beli 1.
97
ARTyKUŁ..SPONSOROWANy
Cechy. funkcjonalne. frezarki. ślimakowej. umożliwiają.kopanie. rowów. o. dowolnie. ustalonych. szerokościach. dna..Wówczas. kopanie. polegać. będzie. na. frezowaniu. kolejnych.warstw.gleby.w.skarpie.rowu.(rys. 3)..Wymiary.uzyskanego.wykopu.zależą.od.liczby.przejść.roboczych.–.tu.przykładowo.3.przejścia. frezem.kształtowym.trapezowym.i.8.przejść. fre-zem.ślimakowym..Grubość.warstw.zależy.od.kategorii.grun-tu,.co.wiąże.się.z.różnym.stopniem.oporów.roboczych.
W.celu.zwiększenia.wydajności.kopania.rowu.o.większej.szerokości.rozważa.się.możliwość.zastosowania.dwóch.freza-rek.ślimakowych.obrabiających.skarpy.podczas.jednego.prze-jazdu.(rys. 4.)
strefa obrabiana frezem trapezowym
strefa obrabiana
1734
859
32°
frezem ślimakowym
700
Rys. 2. Schemat procesu warstwowego wykonania rowów nawadniająco–osuszających (głębokości 0,6-0,7 m) w kilku eta-
pach przejazdu maszyny
TAbelA 1Schematy technologiczne wykonania rowów płytkich (0,6-0,7 m)
przy użyciu maszyny nowej konstrukcji
Etap I..Wykonanie.rowu.frezarką.rotacyjną;.głębokość.rowu.0,55.m,.szerokość.dna.0,7.m,.pełne.kopanie:.3.przejazdy
Etap II..Pogłębianie.rowu.przy.zastosowaniu.frezarki.ślimakowej;.druga.frezarka.ślimakowa.umieszczona.na.wysięgniku.maszyny.rozprowadza.wydobytą.ziemię.w.okolicy.rowu,.głębokość.całkowita.rowu.0,7.m,.szerokość.dna.ok..0,86.m,..pełne.kopanie:.2.przejazdy
700
859
Zagospodarowanie.urobku.(gruntu).–.rozplantowanie.spycharką.(maszyna.dodatkowa,.typowa).wzdłuż.krawędzi.wykopu.lub.załadunek.na.środek.transportu.i.wywóz
700
859
Rys. 3. Schemat procesu warstwowego wykonania rowów me-lioracyjnych (głębokości 0,6-0,7 m) z zastosowaniem frezarki
kształtowej i ślimakowej przy dowolnej szerokości dna
32°3149
700
2274
Rys. 4. Schemat technologiczny wykonania rowów płytkich (0,6-0,7 m) o zwiększonej szerokości dna, przy użyciu maszyny nowej konstrukcji z wykorzystaniem dwóch frezarek ślimakowych
Technologia kopania nowych rowów nawadniająco-osuszających (głębokość 1,5-1,7 m)
W.zależności.od.funkcji,.rowy.melioracyjne.w.systemach.nawadniająco-odwadniających. mogą. osiągać. głębokość..1,5-1,7.m.i.więcej..Należą.do.nich.rowy.zbiorcze.oraz.głów-ne..Głębokość.taką.mają.również.rowy.stanowiące.odbiorni-ki.wody.z.systemów.drenarskich.w.gruntach.ornych..Kopa-nie.rowu.o.takich.głębokościach.wymaga.prowadzenia.robót.w.czterech.etapach..Dwa.pierwsze.etapy.(I.i.II).umożliwiają.uzyskanie.rowu.o.głębokości.1,1.m,.a.pozostałe.etapy.III.i.IV.pozwalają.pogłębić. rów.do.głębokości.1,7.m..Etapy. I. i. III.wykonania.rowu.prowadzone.są.przy.wykorzystaniu.frezarki.rotacyjnej.a.etapy.II.i.IV.za.pomocą.frezarki.ślimakowej..Do-datkowo,.frezarka.ślimakowa.musi.być.wyposażona.w.część.przedłużającą,.która.umożliwi.wydobywanie.urobku.na.po-wierzchnię.terenu.(rys. 5).
700
1500
2100
400
Rys. 5. Schemat frezarki ślimakowej z dołączoną częścią przedłużającą (kolor niebieski) do kopania rowów głębokich
(1,5-1,7 m)
98
ARTyKUŁ..SPONSOROWANy
Na.rys. 6.i.w.tabeli 2.przedstawiono.etapy.procesu.frezo-wania.rowów.o.głębokości.1,5-1,7.m,.z.zastosowaniem.fre-zarki.ślimakowej..Zamysł.technologii.opiera.się.na.warstwo-wym. wybieraniu. gruntu. przez. frezarki. i. jej. zagłębianiu. do.uzyskania.wymaganej.rzędnej.dna.rowu.
Technologia kopania nowych rowów melioracyjnych frezarką ślimakową o różnych nachyleniach skarp
Kopanie. rowów.melioracyjnych.o. różnych.nachyleniach.skarpy. w. stosunku. do. płaszczyzny. pionowej. jest. możliwe.poprzez. zmianę. położenia. kątowego. frezarki. ślimakowej..W.pierwszym.etapie.kopania.rowu.frezarka.rotacyjna.kształ-tuje.skarpę.nachyloną.pod.stałym.i.niezmiennym.kątem.wy-noszącym.32°,. odpowiednio. zgodnym. z.nachyleniem. tarcz.frezujących. urządzenia.. Drugi. etap. polega. na. pogłębieniu.rowu. frezarką. ślimakową. zaopatrzoną. w. pług.. Trzeci. etap.jest.etapem.głównym,.gdyż.tutaj.przeprowadzany.jest.proces.kształtowania.skarpy.nachylonej.pod.określonym.kątem..Po-szczególne.warstwy.przeznaczone.do.frezowania.w.zależności.od.kąta.jej.pochylenia.przedstawia.rys. 7.
3746
550
1124
1674
1643
32°
Rys. 6. Schemat procesu warstwowego wykonania rowów zbior-czych i głównych (głębokość 1,5-1,7 m), z zastosowaniem fre-
zarki ślimakowej
Pełny. proces. technologiczny. wykonania. rowów. o. głę-bokości. 1,5-1,7.m.przy.użyciu.maszyny.nowej. konstrukcji.przedstawiono.w.tabeli.2.
Rys. 7. Schemat procesu warstwowego wykonania rowów o różnych nachyleniach skarp z zastosowaniem frezarki ślimakowej
TAbelA 2Schematy technologiczne wykonania rowów (głębokość 1,5-1,7 m)
przy użyciu maszyny nowej konstrukcji
Etap I..Wykonanie.rowu.z.zastosowaniem.frezarki.kształtowej,.głębokość.rowu.0,55.m,.szerokość.dna.0,7.m,.pełne.kopanie:.3.przejazdy
Etap II..Pogłębianie.i.kształtowanie.rowu.przy.wykorzystaniu.frezarki.ślimakowej.–.metoda.warstwowa,.z.jednoczesnym.zagospodarowaniem.urobku.(gruntu).przez.rozplantowanie.wzdłuż.krawędzi.wykopu.lub.załadunek.na.środek.transportu.i.wywóz..Do.przemieszczenia.urobku.na.większą.odległość.od.krawędzi.skarpy.można.użyć.drugą.fre-zarkę.ślimakową.zamocowaną.na.wysięgniku.maszyny.rozgarniającej.głębokość.rowu.do.1,1.m,.szerokość.dna.do.2,35.m,.pełne.kopanie:.10.przejazdów
2331
1124
1124
2331
Etap III..W.przypadku.rowów.o.głębokości.powyżej.1,1.m.kontynuuje.się.wykonanie.wykopu.ponownie.frezarką.rotacyjną.w.dnie.wcześniej.wykopanego..Urobek.jest.odkła-dany.na.tzw..półce.(powstałej.w.miejscu.dna.rowu.z.poprzedniego.etapu.II).pełne.kopanie:.3.przejazdy
2331
Etap IV..Ostateczne.pogłębianie.i.kształ-towanie.rowu.przy.wykorzystaniu.dwóch.frezarek.ślimakowych,.jedna.frezarka.wyko-nuje.wykop.i.składuje.urobek.na.tzw..półce,.druga.frezarka.transportuje.urobek.z.półki.na.powierzchnię.terenu.do.dalszego.zagospo-darowania.(rozplantowanie.lub.załadunek.na.środek.transportu.i.wywóz).głębokość.rowu.do.1,7.m,.szerokość.dna.do.1,65.m,.pełne.kopanie:.4.przejazdy
1643
1674
1519
1124
32°50°
Technologia kopania nowych rowów melioracyjnych z zastosowaniem łyżki kopiącej
Nowe.rowy.melioracyjne.można.będzie.również.wykony-wać.przy.zastosowaniu.typowej.łyżki kopiącej,.zamocowanej.na. wysięgniku. nowo. projektowanej. maszyny.. Podstawowa.zaleta.takiego.rozwiązania.polega.na.tym,.że.wydobyty.uro-bek.może.być.bezpośrednio.składowany.na.środek.transpor-tu,.w.celu.wywiezienia.poza.obszar.robót.
Proces. technologiczny. wykonania. rowów. przy. wykorzy-staniu.łyżki.kopiącej.w.maszynie.przedstawiono.w.tab. 3.
TAbelA 3Schematy technologiczne wykonania rowów przy użyciu maszyny no-
wej konstrukcji wyposażonej w łyżkę kopiącą
Faza.początkowa.wykonania.wykopu.z.zasto-sowaniem.łyżki.kopiącej..Wydobyty.urobek.(grunt).jest.przenoszony.bezpośrednio.na.środek.transportu
Faza.końcowa.wykonania.wykopu.z.zasto-sowaniem.łyżki.kopiącej.–.kształtowanie.skarpy.z.określonym.nachyleniem;.łyżka.kopiąca.ma.mechanizm.obrotowy.(tzw..tiltrotator),.dzięki.któremu.może.pracować.w.różnych.położeniach..Dodatkowo.przewi-dziano.częściową.automatyzację.sterowania.manipulatorem
Technologia odbudowy rowów melioracyjnych
Podczas.odbudowy.zamulonych.rowów.melioracyjnych.ro-boty.można.ograniczyć.do.fragmentu.skarpy..Schemat.tech-
99
ARTyKUŁ..SPONSOROWANy
nologiczny. warstwowej. odbudowy. rowu. przez. frezowanie.w.takiej.sytuacji.przedstawiono.na.rys. 9.oraz.w.tabeli 4.
Podsumowanie
Z.przeprowadzanych.badań,.analiz.i.opracowanych.sche-matów.technologicznych.wynika,.że:–.. zaproponowano.dwie.metody.kopania.i.regeneracji.ro-
wów. melioracyjnych. –. przy. użyciu. łyżki. koparkowej.i.za.pomocą.aktywnych.frezów.(kształtowego.freza.tra-pezowego.i.bocznego.freza.ślimakowego.z.lemieszem);.badania. wydajności. obu. metod. będą. tematem. przy-szłych.badań,
–.. frezy.aktywne.mogą.być.z.powodzeniem.zastosowane.tak-że.do.operacji.odmulania.rowu,
–.opracowane.technologie.wykonania.nowych.rowów.mogą.zostać. wykorzystane. do. regeneracji. rowów,. których. sto-pień.zamulenia.(ponad.40.cm).wymaga.odbudowy.inwe-stycyjnej,
–.nowe. lub. zregenerowane. skarpy. rowów. melioracyjnych.o.dużym.nachyleniu.powinny.zostać.odpowiednio.umoc-nione,
–.dla.zapewnienia.właściwego.spadku.dna.rowu.zapropono-wano.zastosowanie.technologii.GPS.o.dokładności.na.po-ziomie.pojedynczych.centymetrów;.obecnie.trwają.prace.badawcze.w.tym.zakresie,
–.przedstawione.założenia.technologiczne.są.obecnie.weryfi-kowane.na.prototypie.maszyny.pracującej.na.terenie.Spół-ki.Wodnej.Melioracji.Nizin.Obrzańskich.
n
2115
1124
Rys. 9. Schemat procesu warstwowej regeneracji rowu meliora-cyjnego z zastosowaniem frezarki ślimakowej
TAbelA 4Schematy technologiczne regeneracji rowów melioracyjnych
bez konieczności odtwarzania skarp
Etap I..Wykonanie.rowu.z.zastosowaniem.frezarki.rotacyjnej,.pełne.kopanie:.1.przejazd
Etap II..Poszerzanie.i.kształtowanie.rowu.przy.wykorzystaniu.frezarki.ślimakowej,.z.jednoczesnym.zagospodarowaniem.urob-ku.(gruntu).przez.rozplantowanie.wzdłuż.krawędzi.wykopu.lub.załadunek.na.środek.transportu.i.wywóz..Pełne.kopanie:.6.przejazdów 2115
1124
W.przypadku,.gdy.istnieje.konieczność.odtworzenia.całej.szerokości.skarpy.rowu.w.projektowanej.technologii.roboty.należy. przeprowadzić. według. schematów. przedstawionych.w.tabeli 5.
TAbelA 5Schematy technologiczne regeneracji rowów melioracyjnych
z koniecznością odtworzenia całej szerokości skarp
Pełne.odtworzenie.skarpy.wymaga.wykona-nia.tzw..półki.podtrzymującej,.dzięki.czemu.ograniczone.jest.ryzyko.obsunięcia.się.ziemi.po.zakończeniu.całego.procesu
Na.wykonaną.półkę.podtrzymującą.nanosi.się.urobek.(grunt),.który.należy.poddać.zagęszczeniu.warstwami.po.ok..20.cm
2115
1124
regeneracja ubytków w skarpach rowu melioracyjnego
Wskutek. oberwania. (obsunięcia). skarpy. rowu. meliora-cyjnego. pojawia. się. ubytek. w. jego. przekroju. poprzecznym.a.na.dnie. zalega.obsunięty. grunt..W. takim.przypadku.na-leży.jak.najszybciej.przystąpić.do.naprawy.aby.zapobiec.po-większaniu. się. uszkodzenia.. Przykład. deformacji. przekroju.poprzecznego. spowodowanego. obsunięciem. skarpy. rowu.przedstawiono.na.rys. 10,.a.projektowany.proces.technolo-giczny.regeneracji.takiego.profilu.przy.użyciu.nowej.maszyny.przedstawiono.w tabeli 6.
Rys. 10. Przykład deformacji przekroju poprzecznego rowu me-lioracyjnego wskutek oberwania (obsunięcia) skarpy
TAbelA 6Schematy technologiczne regeneracji profilu poprzecznego rowów melioracyjnych po oberwaniu (obsunięciu) skarpy
W.celu.zapobiegnięcia.ponownego.obsunię-cia.skarpy.wykonujemy.półkę,.przy.wykorzy-staniu.frezarki.ślimakowej;.materiał.(grunt).wydobyty.ze.skarpy.oraz.z.dna.rowu.usypuje.się.w.przestrzeni.objętej.ubytkiem.
Usypany.w.półce.grunt.poddajemy.zagęsz-czeniu.warstwami.o.miąższości.ok..20.cm
W.przypadku.wystąpienia.niebezpieczeństwa.ponownego.obsunięcia.się.skarpy.należy.zastosować.jeden.z.technicznych.sposobów.umacniania,.np..brukowanie
100
Prof. dr hab. inż. Mikołaj Nazaruk (1925-2012)
WSPOMNIENIA
20.lutego.2012.roku.zmarł.prof..dr.hab..inż..Mikołaj.Nazaruk,.wybitny.łąkarz,.naukowiec,.na-uczyciel. akademicki,. wychowawca. i. społecznik,.członek. Kolegium. Redakcyjnego. Wiadomości.Melioracyjnych.i.Łąkarskich.w.latach.1996-2009.
Mikołaj. Nazaruk. urodził. się. 29. grudnia.1925. r.. we. wsi. Gradoczno. na. Białostocczyźnie.w. rodzinie. chłopskiej.. Okres. okupacji. sowiec-kiej. i. niemieckiej. spędził. w. rodzinnej. wsi. pra-cując. w. gospodarstwie. rodziców..W. listopadzie.1944.r..na.ochotnika.wstąpił.do.Wojska.Polskie-go.i.ukończył.Oficerską.Szkołę.Piechoty..W.paź-dzierniku.1945.r..został.przeniesiony.do.rezerwy.
Studiował.na.Wydziale.Rolniczym.w.latach.1947-1952.uzyskując.stopień.inż..rolnika.i.mgr.nauk.agrotechnicznych.w.zakresie.uprawy.łąki.i.pastwisk..W.roku.1966.uzyskał.stopień.doktora.nauk.rolniczych.na.Wydziale.Rolniczym,.a.w.roku.1980.stopień.dr..hab..nauk.technicz-nych.na.Wydziale.Melioracji.Wodnych..Zarówno.praca.doktorska.jak.i.rozprawa.habilitacyjna.zostały.wyróżnione.Nagrodą.Ministra.Szkolnic-twa.Wyższego.i.Nauki..Tytuł.profesora.nadzwyczajnego.nauk.rolniczych.otrzymał.w.1988.r.,.a.stanowisko.profesora.zwyczajnego.w.1994.r.
Bezpośrednio. po. ukończeniu. studiów. podjął. pracę. w. Kate-drze.Uprawy.Łąk.i.Pastwisk.u.prof..Jana.Grzymały.na.stanowisku.asystenta..W. latach. 1955-1965. organizował. i. kierował. Doświad-czalnym.Polem.Łąkarskim.w.RZD.Chylice..Rozwinął.tam.bardzo.szeroką.działalność.doświadczalną. i.wdrożeniową.w.zakresie.efek-tywności.nawodnień.łąk.na.tle.zróżnicowanego.nawożenia,.doboru.komponentów.do.mieszanek.na.łąki.i.pastwiska,.możliwości.orga-nizacji. i. prowadzenia. intensywnej. gospodarki. pastwiskowej.w. re-jonie. Polski. środkowej.. Założenia. metodyczne. tych. doświadczeń.stały.się.podstawą.dla.prowadzenia.badań.w.kraju.oraz.wspólnych.badań.w.byłych.krajach.RWPG.dotyczących.azotowego.nawożenia.łąk. i. pastwisk..W. latach. 1961-1964. pracował. także. na. pół. etatu.w.Zakładzie.Użytków.Zielonych.IMUZ.
W.1965. r..przeszedł.na.Wydział.Melioracji.Wodnych,.do.Ka-tedry. Przyrodniczych. Podstaw. Melioracji,. kierowanej. przez. prof..Prończuka..Poszerzył.tam.tematykę.badawczą.o.zagadnienia.związa-ne.z.zadaniami.Wydziału.Melioracji.takimi.jak:.ocenę.efektywności.inwestycji.melioracyjnej.na.użytkach.zielonych.i.gruntach.ornych,.rolniczego. wykorzystania. ścieków. komunalnych. na. użytkach. zie-lonych. w. aspekcie. gospodarczym. i. ochrony. środowiska.. Poligo-nem.doświadczalnym.były.łąki.i.pastwiska.w.RZD.w.Puczniewie..Prowadził. także. badania. terenowe. dotyczące. oceny. biologicznych.umocnień.wałów.przeciwpowodziowych.oraz. skarp. regulowanych.cieków.wodnych,.metodyki.programowania.zmian.warunków.sie-dliskowych.na.terenach.przyzbiornikowych..Podsumowaniem.Jego.działalności.badawczo-wdrożeniowej.było.koordynowanie.w.latach.1992-1995.badań. i.demonstracji.dotyczących.oceny.przydatności.bezuprawowej.technologii.siewu.do.odnawiania.runi.łąk.i.pastwisk.na.glebach.organicznych.i.podatnych.na.erozję,.realizowanych.we.współpracy. z.Uniwersytetem.Wisconsin,.Fundacją.na.Rzecz.Roz-woju.Polskiego.Rolnictwa.i.Akademią.Rolniczą.w.Lublinie.
Dorobek.naukowy.Profesora.obejmuje.łącznie.ok..360.opraco-wań.i.artykułów,.z.których.215.to.prace.opublikowane,.w.tym.75.prace.oryginalne,.9.podręczniki,.książki.i.skrypty..Resztę.stanowią.prace.popularno-naukowe.i.wdrożeniowe..Prace.niepublikowane.to.ekspertyzy,.projekty.i.opracowania.naukowe..Wygłosił.ponad.100.referatów.naukowych.w.kraju.i.za.granicą.
Dydaktyka.była.pasją.Profesora..Prowadzone.przez.Niego.zaję-cia.odznaczały.się.dużym.zaangażowaniem,.solidnym.przygotowa-
niem.oraz.zdolnością.przekonywania.słuchaczy..Miał. życzliwy. stosunek. do. młodzieży,. ale. był.wymagający..Prowadził.wykłady. i. ćwiczenia.na.studiach. stacjonarnych,. zaocznych. i. podyplo-mowych.z.uprawy. łąk. i.pastwisk,.podstaw.rol-nictwa,. rolniczego. użytkowania. terenów. zme-liorowanych.. Upowszechniał. także. posiadaną.wiedzę.rolniczą.poza.uczelnią,.na.wielu.kursach.szkoleniowych. dla. służby. melioracyjnej,. łąkar-skiej,.zootechnicznej.i.in..Był.autorem.i.współ-autorem. licznych. podręczników. i. skryptów..Z. podręczników. szczególnie. dużym. uznaniem.cieszyła. się. książka. „Gospodarka. pastwiskowa”.
wydana.w.1972.i.1976.r..Do.masowego.szkolenia.opracował.ulotki.i.plakaty,.które.ukazały.się.w.nakładzie.ponad.3.mln..Występował.w.programie.„Naukowcy.rolnikom”..Miał.także.znaczące.osiągnię-cia.w.rozwoju.młodej.kadry..Był.promotorem.64.prac.magisterskich.i.2.przewodów.doktorskich,.oraz.autorem.licznych.recenzji.rozpraw.doktorskich.i.habilitacyjnych,.ocen.dorobku.naukowego.w.związku.z.wnioskiem.o.nadanie.tytułu.naukowego.profesora.
Pracując.w.Katedrze.Przyrodniczych.Podstaw.Melioracji.oprócz.zajęć.dydaktycznych.pełnił.różne.funkcje.organizacyjne:.opiekuna.grup. studenckich,. pełnomocnika. dziekana. ds.. praktyk. robotni-czych,.kierownika.Studium.Podyplomowego.w.latach.1984-1986..W. latach. 1982-1986. był. kierownikiem. Katedry. Przyrodniczych.Podstaw.Melioracji,.a.w.latach.1987-1990.prodziekanem.Wydziału.Melioracji.i.Inżynierii.środowiska..Przez.4.kadencje.pracował.w.Ko-misji.Rektorskiej.ds..Rolniczych.i.Leśnych.Zakładów.SGGW.
Niezależnie.od.wymienionej.działalności.związanej.z.nauką.i.dydak-tyką,.poczynając.od.czasów.studenckich,.uczestniczył.w.pracach.społecz-nych.funkcjonujących.wówczas.na.uczelni.i.poza.nią.organizacji.społecz-nych.i.politycznych..Miał.w.tym.zakresie.wyróżniające.osiągnięcia.
Profesor. był. odznaczony. Medalem. Zwycięstwa. i. Wolności.(1945),.Krzyżem.Kawalerskim.Orderu.Odrodzenia.Polski.(1979),.Złotym.Krzyżem.Zasługi.(1973),.Medalem.Komisji.Edukacji.Na-rodowej.(1987).oraz.innymi.odznaczeniami..Za.osiągnięcia.nauko-we.i.dydaktyczne.był.trzykrotnie.wyróżniony.Nagrodami.Ministra.oraz.wielokrotnie.nagrodami.Rektora..Za.działalność.upowszech-nieniową.był.kilkakrotnie.honorowany.dyplomami,.a.w.1969.r..na-grodzony.został.przez.PWRiL.za.najlepsze.publikacje.roku.
Po.przejściu.na.emeryturę.w.1996.roku.Profesor.nadal.uczestni-czył.w.życiu.katedry,.wydziału,.uczelni.i.interesował.się.ich.sprawa-mi..Działał.w.Kolegium.Redakcyjnym.Wiadomości.Melioracyjnych.i.Łąkarskich,.w.Zarządzie.Koła.Kombatantów.i.osób.Represjonowa-nych.przy.SGGW.i.SGH,.a.także.pełnił.inne.funkcje.społeczne.
Całokształt.dorobku.profesora.Mikołaja Nazaruka.dowodzi,.że.swoje.życie.spożytkował.dobrze,.a.obrany.zawód.i.wykonywana.pra-ca.dawały.Mu.satysfakcję.i.zadowolenie..Odszedł.od.nas.Człowiek.prawy,.uczynny. i.koleżeński,. znany.kilku.pokoleniom.studentów..W.życiu.sprawy.zawodowe.stawiał.wyżej.ponad.osobiste..Był.bar-dzo.wymagający,.wymagał.od.innych,.a.przede.wszystkim.od.siebie..Odznaczał.się.właściwą.postawą.społeczną..Był.wybitnym.uczonym,.z.którego.wiedzy.korzystali.i.będą.korzystać.pracownicy.nauki,.stu-denci.i.praktycy..Takim.pozostanie.w.naszej.pamięci.
Uroczystości.pogrzebowe.Profesora.odbyły.się.23.lutego.2012.r..na.cmentarzu.prawosławnym.w.Warszawie..Na.miejsce.spoczynku.odprowadziła.Go.Rodzina,.bardzo.liczne.grono.przyjaciół,.współ-pracowników.i.wychowanków.
Prof. dr hab. Kazimierz PiekutProf. dr hab. Henryk Pawłat
Przedmiotem działalności biura jest wyko-nywanie badań i studiów przedprojektowych oraz dokumentacji technicznej (projektów bu-dowlanych i wykonawczych) urządzeń i bu-dowli gospodarki wodnej z zachowaniem wa-lorów i ochroną naturalnego środowiska przy-rodniczego.
W szczególności biuro świadczy usługi w za-kresie projektowania oraz ekspertyz w nastę-pujących dziedzinach:– Projektowania: • budownictwa wodnego i hydrotechnicz-
nego, • zabezpieczenia przeciwpowodziowego
(obwałowania rzek i przepompownie), • zbiorników wodnych i stawów rybnych, • zapór, jazów i innych budowli wodnych, • regulacji, renaturyzacji koryt rzecznych, • urządzeń i budowli melioracyjnych, • nawodnień i odwodnień użytków rolnych;– Koncepcji programowo-przestrzennych;– Operatów wodnoprawnych;– Raportów oddziaływania na środowisko
obiektów i urządzeń wymienionych wyżej;– Studiów, ekspertyz technicznych, pomia-
rów i ocen dotyczących: • stanu technicznego budowli, • urządzeń gospodarki wodnej z uwzględ-
nieniem rozwiązań technicznych i ochro-ny środowiska,
• poszukiwania i dokumentowania wód podziemnych metodami geofizycznymi,
• wpływu i oddziaływania inwestycji na środowisko przyrodnicze (oceny, progno-zy i raporty),
• dokumentacji geotechnicznych i geolo-giczno-inżynierskich,
• pomiarów geodezyjnych, sporządzania map sytuacyjno-wysokościowych, geode-zyjnych operatów do wykupu gruntów,
• pomiarów batymetrycznych z przestrzen-ną interpretacją wyników,
• inwentaryzacji geodezyjnej urządzeń i budowli wodnych;
– Ocen i ekspertyz stanu technicznego urzą-dzeń i budowli wodnych, a szczególnie wa-łów przeciwpowodziowych, łącznie z bu-dowlami i zbiorników wodnych.Zakres realizowanych przez biuro prac pro-
jektowych dostosowany jest do wymogów:• ustawy Prawo budowlane,• ustawy O szczególnych zasadach przygo-
towania do realizacji inwestycji w zakresie budowli przeciwpowodziowych,
• ustawy Prawo wodne,• ustawy O planowaniu i zagospodarowaniu
przestrzennym,• norm i przepisów aktualnie obowiązujących
w budownictwie hydrotechnicznym i melio-racyjnym.
Biuro współpracuje i wymienia doświad-czenia z jednostkami naukowymi, naukowo-badawczymi i uczelniami.
Dla projektowanych i wykonywanych inwe-stycji biuro prowadzi nadzory autorskie i inwe-storskie.
BIURO STUDIÓW I PROJEKTÓW GOSPODARKI WODNEJ ROLNICTWA
BIPROMEL Sp. z o.o.
Biuro Studiów i Projektów Gospodarki Wodnej Rolnictwa
„BIPROMEL” Sp. z o.o.02-237 Warszawa, ul. Instalatorów 9, tel. 22-846-11-52, fax 22-846-55-78,
e-mail: biuro@bipromel.com.pladres do korespondencji:
02-100 Warszawa 119 skr. poczt. 61