PRzEkSzTałCEnIE EkoSySTEmu RzEkI PRzEz BudoWlE WodnE na ...

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 52, 2012 r.
Emilia Jakubas*
PRZEKSZTAŁCENIE EKOSYSTEMU RZEKI PRZEZ BUDOWLE
WODNE NA PRZYKŁADZIE MAŁEJ ELEKTROWNI WODNEJ
OBORNIKI
THE TRANSFORMATION OF THE RIVER’S ECOSYSTEM DUE
TO HYDRAULIC STRUCTURES ON THE EXAMPLE OF SMALL
HYDRO OBORNIKI
Słowa kluczowe: rzeka Wełna, stan ekologiczny, makrofity, metoda River Habitat Survey,
właściwości fizyczno-chemiczne rzeki.
Key words: the Wełna river, ecological state, macrophytes, River Survey Habitat method,
physical and chemical properties of the river.
Streszczenie
W badaniach dotyczących określenia wpływu użytkowania małej elektrowni wodnej
Oborniki (MEW Oborniki) na kształtowanie stanu ekologicznego rzeki Wełny i tym samym
na funkcjonowanie ekosystemu wykorzystywane są metody badawcze określone
w Ramowej Dyrektywie Wodnej (RDW) [2000/60/WE], wprowadzonej w 2000 roku
przez Parlament Europejski i Radę Unii Europejskiej. W ramowej Dyrektywie Wodnej określono
zasady identyfikacji stanu ekologicznego na podstawie elementów fizyczno-chemicznych,
hydromorfologicznych i biologicznych, w tym: makrofitów, fitoplanktonu, ryb oraz makrobezkręgowców
bentosowych.
Do oceny oddziaływania MEW Oborniki na stan ekologiczny rzeki Wełny stosowane są metody:
makrofitowa, hydromorfologiczna ocena wód płynących oraz pomiary wskaźników fizyczno-chemicznych.
* Mgr Emilia Jakubas – pracownik EP PUE Energobud Leszno Sp. z o.o., Oddział Wysokich
i Najwyższych Napięć, ul. Strzeszyńska 58, 60-479 Poznań; tel.: 61 850 43 33;
e-mail: emilia.jakubas@energobud.pl.
Doktorantka I roku Środowiskowych Studiów Doktoranckich w Zakresie Nauk o Środowisku
Przyrodniczym, Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Nauk Geograficznych
i Geologicznych oraz Wydział Biologii, Instytut Biologii Środowiska, Zakład Hydrobiologii,
ul. Umultowska 89, 61-614 Poznań.
58

Przekształcenie ekosystemu rzeki przez budowle wodne na przykładzie małej elektrowni...
Uzyskane wyniki pozwolą na otrzymanie rzeczywistego obrazu ekosystemu w regionie,
w którym budowla hydrotechniczna może komponować się jako jego integralna cześć
bądź powodować zaburzenia funkcjonalnej całości biocenozy i biotopu. Założono przedstawienie
zależności miedzy uzyskanymi wartościami wskaźników fizycznych w czasie.
Summary
The methods used in research on the influence of small hydro (MEW Oborniki) on shaping
the ecological state of the River Wełna and, at the same time, on the functioning of the
ecosystem, are specified in Water Framework Directive (WFD) [2000/60/EC], introduced in
2000 by the Council and the European Parliament. Water Framework Directive sets out the
rules of identification of the ecological state, on the basis of physical and chemical elements,
biological elements, including macrophytes, phytoplankton, fishes and benthos macroinvertebrates.
In order to describe the influence of MEW Oborniki on the ecological state of the
River Wełna, the following research methods have been applied: macrophyte method, hydromorphological
rating of the flowing waters and measurements of physical and chemical
indicators. The obtained results will present the actual image of the ecosystem in the region,
where a hydraulic structure can either constitute an integral part of it, or it can cause functional
disruptions of biocenosis and biotope.
1. WPROWADZENIE
Mała Elektrownia Wodna Oborniki (MEW Oborniki) uruchomiona została w roku 2011
na rzece Wełnie, w odległości 1 kilometra i 50 metrów od ujścia rzeki Wełny do Warty,
w miejscowości Oborniki (powiat obornicki, centralna część Województwa Wielkopolskiego).
Jest to niskospadowa elektrownia wodna, o spadzie H=4,17 m i mocy znamionowej
N=330 kW [Gajda i in. 2008; Rozporządzenie... 2007].
Celem prowadzonych badań było określenie stanu naturalności i przekształcenia rzeki
Wełny przez obiekt MEW Oborniki. Razem z rozwojem technologii i ciągłym wzrostem
zapotrzebowania na zieloną energię powstają coraz liczniejsze małe elektrownie wodne,
należące zarówno do przedsiębiorstw energetycznych, jak i do inwestorów prywatnych.
Coraz bardziej realne stają się również inwestycje dotyczące budowy całych systemów
małych elektrowni wodnych na rzekach.
Problemy oddziaływania odnawialnych źródeł energii na środowisko przyrodnicze
mają charakter nie tylko lokalny, ale również krajowy. Największe skutki produkcji zielonej
energii z elektrowni wodnych - zarówno te pozytywne, jak i negatywne - zaznaczają się
najsilniej w skali regionu realizacji inwestycji, jednak mogą one pozostawać nie bez znaczenia
dla stanu ekologicznego całego cieku bądź zlewni. Budowa elektrowni wodnych może
wpłynąć na wykorzystanie potencjału hydroenergetycznego rzek, uregulowanie stanu wód
i poprawę bezpieczeństwa przeciwpowodziowego [Abrys Technika Sp. z o. o. 2004] oraz
59

Emilia Jakubas
Rys. 1. Lokalizacja MEW Oborniki [Gajda i in. 2008]
Fig 1. Localization of small hydro Oborniki [Gajda et al. 2008]
zaprzestanie dewastacji dawnych budowli hydrotechnicznych – tak, jak w przypadku MEW
Oborniki, gdzie elektrownia powstała na miejscu dawnego jazu, który ze względu na zły
stan techniczny uległ całkowitemu zniszczeniu [Gajda 2004, Gajda i in. 2008].
Przegrodzenie rzeki przyczyniać się jednak może do wielu negatywnych skutków:
• y nie zawsze uzasadnionego i potrzebnego profilowania dna koryta i brzegów,
• y zmiany ukształtowania terenu [Borys i in. 2006],
• y zmiany dynamiki wód płynących,
• y obniżenia rybostanu spowodowanego brakiem przepławki dla ryb lub jej niepoprawnym
wykonaniem [Wiśniewolski 2000].
Wszelkie przegradzanie rzeki oznacza w mniejszym bądź większym stopniu zaburzenie
jej ciągłości jako korytarza ekologicznego. „Każda budowla – dom mieszkalny, szkoła,
szpital, kościół czy fabryka, przegroda doliny, wieża ciśnień, most, komin – ma swoje znaczenie
jako element środowiska sam w sobie i jako część większej całości. Wraz ze swoimi
zewnętrznymi i wewnętrznymi cechami staje się integralnym składnikiem środowiska oddziałującym
na zasadzie sprzężenia zwrotnego na otoczenie” [Jeż 2001].
60

Przekształcenie ekosystemu rzeki przez budowle wodne na przykładzie małej elektrowni...
Wszelkie działanie człowieka, w tym budowa stopni wodnych, śluz i jazów, eksploatacja
rumowiska i pogłębianie dna cieków [Szoszkiewicz i in. 2011], nie pozostają bez znaczenia
dla stanu środowiska przyrodniczego.
2. MATERIAŁY I METODY BADAŃ
Badania terenowe obejmują trzy odcinki rzeki Wełny, każdy o długości 500 m.
Pierwszy odcinek badawczy zlokalizowany jest powyżej MEW Oborniki (położonej przy
ul. Chłopskiej w m. Oborniki, w odległości 1 km i 50 metrów od ujścia Wełny do Warty)
[Gajda M. i in. 2008], drugi odcinek położony jest poniżej elektrowni wodnej, a trzeci odcinek
badawczy jest odcinkiem referencyjnym – jednym z najbardziej naturalnych i typowych
fragmentów całej rzeki Wełny – i zlokalizowany jest za miejscowością Dziewcza Struga,
w kierunku miasta Rogoźno. W pracy wykorzystywane są - zgodnie ze sposobem identyfikacji
i klasyfikacji stanu ekologicznego opartym na Ramowej Dyrektywie Wodnej (RDW)
[2000/60/EC] – następujące wskaźniki:
• y biologiczne,
• y fizyczno-chemiczne,
• y hydromorfologiczne,
• y hydrologiczne wskaźniki rzeki.
Fot. 1. Odcinek rzeki Wełny powyżej MEW Oborniki [Jakubas 2010]
Phot. 1. Section of the Wełna river above small hydro Oborniki [Jakubas 2010]
61

Emilia Jakubas
Fot. 2. Odcinek rzeki Wełny poniżej MEW Oborniki [Jakubas 2011]
Phot. 2. Section of the Wełna river below small hydro Oborniki [Jakubas 2011]
Fot. 3. Odcinek referencyjny rzeki Wełny [Jakubas 2011]
Phot. 3. Reference section of the Wełna river [Jakubas 2011]
62

Przekształcenie ekosystemu rzeki przez budowle wodne na przykładzie małej elektrowni...
W obrębie wskaźników biologicznych, będących bezpośrednimi wskaźnikami oceny
stanu ekologicznego wód płynących, wykonywane są badania liczebności i składu roślinności
wodnej za pomocą metody makrofitowej. Z pośród współczynników fizyczno-chemicznych
prowadzone są pomiary temperatury, natlenienia, przewodności elektrycznej
i odczynu pH.
Parametrem wspierającym klasyfikację stanu ekologicznego wód z zastosowaniem
elementów biologicznych oraz fizycznych są badania wskaźników hydromorfologicznych
z zastosowaniem metody River Habitat Survey (RHS) – hydromorfologicznej oceny wód
płynących [Szoszkiewicz i in. 2011].
Wskaźniki hydrologiczne rzeki, w tym analiza stanów wód, przepływu, zjawisk lodowych
i termiki, są parametrami uzupełniającymi pracę.
Wskaźniki biologiczne pozwolą na bezpośrednią ocenę stanu ekologicznego rzeki
Wełny, na którą określony wpływ mają pozostałe współczynniki fizyczno-chemiczne, hydromorfologiczne,
a także hydrologiczne. Zakłada się, że uzyskane wyniki dadzą faktyczny
obraz wpływu charakterystycznego użytkowania rzeki, jakim jest budowa elektrowni
wodnej na funkcjonowanie całego ekosystemu.
Badania metodą makrofitową są prowadzone na każdym odcinku badawczym
na dystansie 100 m [Szoszkiewicz i in. 2010], w miesiącu czerwcu i ponownie w sierpniu.
Pomiary techniką River Habitat Survey (RHS) [Szoszkiewicz i in. 2011] wykonywane
są na przełomie września i października, również na wszystkich 3 odcinkach badawczych,
w tym wypadku na dystansie 500 m. W celu uzyskania fizyczno-chemicznych wskaźników
jakości wody, w tym:
• y przewodności elektrycznej,
• y zawartości tlenu rozpuszczonego,
• y pH wody,
• y temperatury wody,
wykonywane są pomiary powyżej, poniżej i na odcinku referencyjnym Wełny, każdego
miesiąca począwszy od listopada (początek roku hydrologicznego).
3. DYSKUSJA
Prognozuje się, że prowadzone badania terenowe pozwolą na uzyskanie wyników dających
informację o stanie ekologicznym Wełny. Jednym z głównych celów RDW, oprócz
samego wprowadzenia zasad stosowania metod badawczych, jest położenie nacisku na
prowadzenie zrównoważonej gospodarki wodnej, mającej na uwadze poprawę stanu ekologicznego
wód płynących zdegradowanych działalnością człowieka (RDW) [2000/60/
WE]. Pomiary na odcinkach powyżej i poniżej stopnia wodnego Oborniki oraz na odcinku
referencyjnym są wykonywane w celu umożliwienia odniesienia i porównania otrzymanych
wyników z odcinka rzeki przedzielonego elektrownią wodną do odcinka naturalnego – nie-
63

Emilia Jakubas
przekształconego działalnością człowieka. Dystansy wszystkich trzech odcinków badawczych
są jednakowe, w metodzie makrofitowej 100-metrowe, a przy stosowaniu techniki
RHS 500-metrowe. Pomiary fizyczno-chemiczne są przeprowadzane w każdym miesiącu
roku hydrologicznego, w tym samym punkcie pomiarowym (wyznaczonym za pomocą
GPS).
Metoda makrofitowa jest ogólnie stosowaną techniką monitoringową, m.in. przez wojewódzkie
inspektoraty ochrony środowiska. Pozwala ona na określenie liczebności, składu
oraz struktury roślinności wodnej i wyliczenie MIR – makrofitowego indeksu rzecznego,
który odnosi się do wartości podanych w RDW, co z kolei pozwala na określenie jednego
z 5 stanów ekologicznych:
• y bardzo dobrego,
• y dobrego,
• y umiarkowanego,
• y słabego lub złego (RDW) [2000/60/WE].
Metoda River Habitat Survey (RHS) to badania terenowe, które w tym wypadku obejmują
10 stanowisk powyżej i poniżej poziomu piętrzenia oraz 10 stanowisk na odcinku
referencyjnym, z wykorzystaniem dwóch wskaźników: indeksu przekształcenia siedliska
– Habitat Modification Score (HMS) oraz indeksu naturalności siedliska – Habitat Qality
Assessment (HQA), w celu oceny stanu siedliska i jakości rzeki Wełny. Są to badania
dwuetapowe:
• y I etap prac obejmuje charakterystykę podstawowych cech morfologicznych koryta rzeki,
m.in. ocenę atrybutów fizycznych dna i brzegów rzeki, użytkowania szczytu brzegu
rzeki i strukturę jej roślinności (badania na 10 profilach, co 50 m),
• y II etap prac obejmuje dodatkowe informacje, takie jak: wymiary koryta i parametry rozwinięcia
rzeki [Szoszkiewicz i in. 2011].
Przegrodzenie Wełny miało istotny wpływ na kształtowanie czynników fizycznych.
Odnotowuje się znaczne różnice między wartościami uzyskanymi na odcinku dolnym (poniżej
elektrowni) i odcinku górnym (powyżej elektrowni) oraz wartościami z odcinka referencyjnego.
Parametrami uzupełniającymi podstawowe techniki badawcze są wskaźniki hydrologiczne,
m.in. badania natężenia przepływu wykonywane za pomocą sondy ADCP (Acustic
Doppler Current Profiles – Akustyczny Dopplerowski Profilator Prądów). W celu oceny stanu
hydrologicznego Wełny analizowane są dane statystyczne z roczników hydrologicznych
na przełomie 50-lecia, zawierające dane dotyczące stanów wód, przepływów, zjawisk lodowych
i termiki. Wykonywane są schematy graficzne na potrzeby prezentacji zmiennej ilości
śluz, stopni, młynów i elektrowni wodnych na całej długości rzeki Wełny na przełomie lat
(ze szczególnym uwzględnieniem wyznaczonych odcinków badawczych), które to budowle
hydrotechniczne miały istotny wpływ na kształtowanie krajobrazu i użytkowanie terenu,
a tym samym na stan ekologiczny.
64

Przekształcenie ekosystemu rzeki przez budowle wodne na przykładzie małej elektrowni...
Efekty omawianej pracy i wyniki prowadzonych badań terenowych mogą być wykorzystane
w praktyce w celu wykonywania opracowań dotyczących wpływu obiektów hydrotechnicznych
na środowisko. Przed rozpoczęciem inwestycji wykonywane są operaty
środowiskowe, wodno-prawne, które zawierają opisy przewidywanych skutków powstania
i eksploatacji danego obiektu na środowisko przyrodnicze.
Badania stanu faktycznego na istniejącym już obiekcie, jakim jest MEW Oborniki,
mogą być w przyszłości wykorzystane także do bardziej rzeczywistego prognozowania
oddziaływań budowli hydrotechnicznych, tak aby możliwym stało się stworzenie wariantu
maksymalnie najlepszego dla inwestora ceniącego zysk, z jak największym zachowaniem
równowagi danego ekosystemu.
PIŚMIENNICTWO i akty prawne
Borys E., Gajda I., Gajda M., Wołowski M. 2006. Operat Wodnoprawny na szczególne
korzystanie z wód rzeki Wełna w km 1+050 w m. Oborniki, gm. Oborniki, pow. Obornicki,
woj. Wielkopolskie, Biuro Inżynierii Wodnej i Ochrony Środowiska M&I Gajda, Gdańsk.
Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października
2000 r., ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej.
Gajda I., Gajda M. 2004. Raport oddziaływania na środowisko, MEW w m. Oborniki km
1+050 rz. Wełny, Biuro Inżynierii Wodnej i Ochrony Środowiska M&I Gajda, Gdańsk.
Gajda M., Gąsior B., Sukow J. 2008. Projekt Budowlany Stopnia Wodnego Oborniki
(MEW z jazem i przepławką), Biuro Inżynierii Wodnej i Ochrony Środowiska M&I Gajda,
Gdańsk.
Jeż J. 2001. Przyrodnicze Aspekty Bezpiecznego Budownictwa, Wydawnictwo Politechniki
Poznańskiej, Poznań.
Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Oborniki, Analiza oraz Ocena Zasobów
i Składników Środowisk Przyrodniczego. Abrys Technika Sp. z o.o., Poznań, 2004.
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 kwietnia 2007 r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie
(Dz. U. z 2007 r. Nr 86, poz. 579).
Szoszkiewicz K., Zgoła T., Jusik Sz., Hryc-Jusik B., Hugh Dawson F., Raven
P. 2011. Hydromorfologiczna Ocena Wód płynących. Podręcznik do badań terenowych
według metody Rivier Habitat Survay w warunkach Polskich. Wydanie VI, zmienione.
Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
Szoszkiewicz K., Zbierska J., Jusik Sz., Zgoła T. 2010. Makrofitowa Metoda Oceny
Rzek. Podręcznik metodyczny do oceny i klasyfikacji stanu ekologicznego wód płynących
w oparciu o rośliny wodne. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
Wiśniewolski W. 2000. Przepławki dla ryb – konieczność, czy przesada. V Krajowa
Konferencja Użytkowników Jezior, Olsztyn.
65