Hydrologia w operatach Hydrologia w operatach wodnoprawnychwodnoprawnych

Beniamin Więzik

SHP

Stowarzyszenie Hydrologów Polskich

Wyzsza Szkola Administracji w Bielsku-Białej

Warszawa, 21 września 2017 r.

.

Ustawa z dnia 23 sierpnia 2017 r.

poz. 1566

PRAWO WODNE

Art. 388. 1. Zgoda wodnoprawna jest udzielana przez:

1) wydanie pozwolenia wodnoprawnego;

2) przyjęcie zgłoszenia wodnoprawnego;

3) wydanie oceny wodnoprawnej;

Art. 407. 1. Pozwolenie wodnoprawne wydaje się na wniosek.

2. Do wniosku dołącza się:

1) operat wodnoprawny z oznaczeniem daty jego wykonania, zwany dalej „operatem”,

wraz z opisem prowadzenia zamierzonej działalności niezawierającym określeń

specjalistycznych;

Art. 408. Operat sporządza się pisemnie w formie opisowej i graficznej, a także na elektro-

nicznych nośnikach danych jako dokument tekstowy, zaś część graficzną operatu w postaci

plików typu rastrowego (PDF).

Art. 409. 1. Część opisowa operatu, w dostosowaniu do rodzaju działalności, której dotyczy

pozwolenie wodnoprawne, zawiera:

a) cel i zakres zamierzonego korzystania z wód,

8) wielkość przepływu nienaruszalnego, sposób jego obliczania oraz odczytywania jego

wartości w miejscu korzystania z wód;

9) wielkość średniego niskiego przepływu z wielolecia (SNQ) …..

Art. 270. 6. Wysokość opłaty za usługi wodne zależy odpowiednio od ilości pobranej

wody oraz od tego, czy pobrano wodę powierzchniową czy wodę podziemną,

przeznaczenia wody, jej średniego niskiego przepływu z wielolecia (SNQ), przy czym

wielolecie obejmuje co najmniej 20 lat hydrologicznych …

Art. 271. 3. Wysokość opłaty stałej za pobór wód powierzchniowych ustala się jako

iloczyn jednostkowej stawki opłaty, czasu wyrażonego w dniach i maksymalnej ilości

wody powierzchniowej wyrażonej w m3/s, która może być pobrana na podstawie

pozwolenia wodnoprawnego albo pozwolenia zintegrowanego, z uwzględnieniem

stosunku ilości wody powierzchniowej, która może być pobrana na podstawie tych

pozwoleń, do SNQ.

Art. 274. Górne jednostkowe stawki opłat za usługi wodne:

b) za pobór:

– wód powierzchniowych – 1000 zł na dobę za 1 m3/s za określony w pozwoleniu

wodnoprawnym albo w pozwoleniu zintegrowanym maksymalny pobór wód, jeżeli pobór

wód jest większy niż 50% SNQ,

Art. 551. 2. Ustalenie wysokości opłaty za usługi wodne w okresie od dnia wejścia w życie

ustawy do dnia 31 grudnia 2020 r. następuje na podstawie:

1) określonego w pozwoleniu wodnoprawnym albo w pozwoleniu zintegrowanym celu i

zakresu korzystania z wód;

3. W okresie od dnia wejścia w życie ustawy do dnia 31 grudnia 2019 r. Wody Polskie

ustalają wysokość opłat za usługi wodne, nie uwzględniając średniego niskiego

przepływu z wielolecia (SNQ).

6. Do dnia 31 grudnia 2019 r. Wody Polskie opracują metodykę wyznaczania

średniego niskiego przepływu z wielolecia (SNQ), na potrzeby ustalania wysokości

opłat za usługi wodne.

Zlewnie kontrolowane

Przepływy główne stopnia I

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0 365 730 1095 1460 1825 2190

Czas t [doby]

Prz

epły

w Q

[m

3 /s]

Rzeka Soła Wodowskaz Cięcina

1951 1952 1953 1954 2003

WQ 1951

WQ 1952

WQ 1953

WQ 1954

WQ 2003

NQ 1951

NQ 1952

NQ 1953

NQ 1954

NQ 2003

SQ 1951

SQ 1952

SQ 1953

SQ 1954 SQ 2003

∑=

=N

i

iNQN

SNQ1

1

Przepływ średni niski

gdzie:

NQi - najniższy przepływ w roku i,

N - liczba lat.

gdzie:

Δ(SNQ) - procentowy błąd oszacowania SNQ,

δSNQ - procentowy błąd pomiarowy oszacowania SNQ na określonym poziomie

istotności α,

σ(SNQ) - odchylenie kwadratowe zbioru {NQi},

N - liczba lat,

tα - wartość krytyczna charakterystyki t(α, s) rozkładu t-Studenta.

2/122 ])}{

100[(1

)( SNQi

SNQ

NQt

NSNQ δ

σα +=∆

2. Procentowy błąd oszacowania SNQ

1. Jednorodność { NQi } - antropopresja

Średnia arytmetyczna przepływów najniższych rocznych z wielolecia.

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

Przepływ Q [m3s-1]

Nap

ełni

enie

h [

m]

Krzywa przepływu (konsumcyjna)

Rzeka Biała

Wodowskaz Mikuszowice

0,450 m3∙s-1

Przekrój wodowskazowy Mikuszowice na Białej

Przekrój wodowskazowy Mikuszowice na Białej

Potok ŻabniczankaWodowskaz Żabnica

Lokalizacja wodowskazu Żabnica

Lokalizacja wodowskazu Żabnica

Przepływy minimalne roczne

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

2011

2008

2005

2002

1999

1996

1993

1990

1987

1984

1981

1978

1975

1972

Rok

Prz

epły

w N

Q [

m3 s-1

]

SNQ = 0,099 m3∙s-1

(1971 – 2011)

SNQ = 0,090 m3∙s-1

(1973-1992)

Potok Żabniczanka Wodowskaz Żabnica

Zlewnie niekontrolowane

Przenoszenie informacji hydrologicznej

n

W

xWx

A

AQQ

=

gdzie:

Qx - przepływ w przekroju badanym w m3∙s-1,

QW - przepływ w przekroju wodowskazowym w m3∙s-1,

Ax - powierzchnia zlewni do przekroju badanego w km2,

AW - powierzchnia zlewni do przekroju wodowskazowego w km2,

n - wskaźnik redukcji przepływów.

Metoda analogii (podobieństwa) hydrologicznej

Ekstrapolacja

Potok ŻabniczankaWodowskaz Żabnica

Potok SalamonkaUjęcie wody

Lokalizacja wodowskazu Żabnica i ujęcia wody na potoku Salamonka

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

31.0

3.20

16

20.0

4.20

16

10.0

5.20

16

30.0

5.20

16

19.0

6.20

16

09.0

7.20

16

29.0

7.20

16

18.0

8.20

16

Czas t [h]

Prz

epły

w Q

Ż [

m3

s-1]

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

Prz

epły

w Q

S [

m3

s-1]

Potok Żabniczanka - Wodowskaz Żabnica

Potok Salamomka - Ujęcie wody

Przepływy korespondujące

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Przepływ QŻ [m3 s-1]

Prz

epły

w Q

S [m

3 s-1

]

Przepływy korespondujące

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

Przepływ QŻ [m3 s-1]

Prz

epły

w Q

S [

m3 s

-1]

Przenoszenie informacji hydrologicznej

29.04.2016 r.

16.08.2016 r.30.03.2016 r.

23.06.2016 r.

1,0504

0,17220,32731,218153

N

APIH108,07SNQ

−⋅=

gdzie:P – opad średni roczny w zlewni w mm,N – współczynnik nieprzepuszczalności gleb w % określono z odpowiedniej tabeli,H – średnie wzniesienie zlewni w m n.p.m.I – umowny spadek zlewni w ‰, obliczony z równania.

L

ΔWI =

gdzie:L – długość cieku od przekroju badanego do najdalej położonego źródła w km,∆W – różnica wysokości pomiędzy najwyżej położonymi źródłami cieku w

zlewni, a rzędną dna koryta badanym w m.

∆W = Wźr - Wp

gdzie:Wźr – wysokość najwyżej położonego źródła w m n.p.m.,Wp – wysokość w przekroju pomiarowym w m n.p.m.

Wzory Punzeta

Wzór Stachý

35,055,007,1410613,2 rp iSSqASNQ −⋅=

gdzie:

A – powierzchnia zlewni w km2,

SSqp – średni z wielolecia odpływ jednostkowy z zasilania podziemnego w dm3⋅s-1⋅km-2,

ir – spadek cieku w ‰.

Cicha Woda - wodowskaz Zakopane-Harenda (A = 58,17 km2)

Czarny Dunajec - wodowskaz Koniówka (A = 132,81 km2)

Ochotnica - wodowskaz Tylmanowa (A = 106,42 km2)

Wielki Rogoźnik - wodowskaz Ludźmierz (A = 125,67 km2)

A. Wałęga, D. Młyński, R.KokoszkaWeryfikacja wybranych metod empirycznych do obliczania przepływów minimalnych i średnich w zlewniach dorzecza Dunajca

Porównanie metod empirycznych

0,280,120,31Lud mierzWielki Rogo nik

0,490,160,37TylmanowaOchotnica

0,630,270,94KoniówkaCzarny Dunajec

0,240,120,56Zakopane - HarendaCicha Woda

WzórStachý

WzórPunzeta

SNQ obliczone [m3⋅s-1]SNQ

[m3⋅s-1]WodowskazRzeka

Obliczenie zasobów gwarantowanych

Metodyka jednolitych bilansów wodnogospodarczych (1992)

Szereg uporządkowany przepływów okresowych (dobowych)

gdzie:Qt - przepływ dobowy w dniu t w m3s-1,n - liczebność ciągu.

Przepływ o określonej gwarancji czasowej w zakresie 0 < g ≤ 1 oblicza się ze wzoru:

Wskaźnik z określający pozycję w ciągu rozdzielczym przepływów dobowych jest

wartością całkowitą iloczynu liczebności ciągu n i założonej gwarancji g.

Q(1) ≥ Q(2) …≥ Q(n))i(t QQ ⇒

)z(g QQ =

)gn(Ez ⋅=

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Gwarancja g

Prz

epły

w Q

g, Q

d [m

3 s-1] Q gwarantowane

Q dyspozycyjne

Q nn = 4,0 dm3s

-1

Q g = 10,7 dm3

s-1

Krzywa sum czasów trwania przepływów wraz z wyższymi

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Gwarancja g

Prz

epły

w Q

g, Q

d [m

3 s-1]

Q gwarantowane

Q dyspozycyjne

Q nn = 4,0 dm3s

-1

Q g = 10,7 dm3s

-1

Q d = 6,7 dm3s

-1

Krzywa sum czasów trwania przepływów wraz z wyższymi

Metoda Kostrzewy

Przepływem nienaruszalnym jest to ilość wody wyrażona w m3·s-1, która powinna być

utrzymana jako minimum w danym przekroju poprzecznym ze względów biologicz-

nych i społecznych, przy czym konieczność utrzymania tego przepływu w zasadzie nie

podlega kryteriom ekonomicznym.

Przepływ nienaruszalny

SNQkQnn ⋅=

gdzie:

Qnn - przepływ nienaruszalny w m3∙s-1,

SNQ - przepływ średni niski (qasi-naturalny) w m3∙s-1,

k - parametr przyjmowany z odpowiedniej tabeli.

„Obecne ukierunkowanie badań hydrobiologicznych uniemożliwia scharakteryzowanie i

ustalenie zależności i związków zachodzących pomiędzy biocenozą i zoocenozą wód

rzecznych, a zjawiskami hydrologicznymi.”

K. Kosztrzewa – Przepływy nienaruszalne – stan i kierunki badań. Gospodarka wodna Nr 1. 1980

Przepływem nienaruszalnym - jest przepływ o wartości odpowiadającej granicznemu

napełnieniu koryta cieku, przy którym zachowane są podstawowe procesy

biologiczne ekosystemu wodnego.

Metoda hydrobiologiczna

Przepływ wymagany - jest przepływ, który powinien być pozostawiony w cieku

z uwagi na innych użytkowników, określany według kryterium: eksploatacyjnego

(istniejące niżej ujęcia wody), krajobrazowego, wędkarskiego, żeglugowego,

z uwzględnieniem hierarchii użytkowników w systemie.

Przepływ nienaruszalny

Przepływ wymagany

Qgr

10

15

20

25

30

35

40

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Przepływ Q [m3 s-1]

Sta

n w

ody

H [

cm]

..

. H = 23 cm Q nn = 0,147 m3 s-1 (Metoda Kostrzewy)

H = 21 cm Q nn = 0,106 m3 s-1 (Metoda hydrobiologiczna)

Przepływ nienaruszalny