OCENA HYDROMORFOLOGICZNA RZEK – HISTORIA, CELE ...

OCENA HYDROMORFOLOGICZNA
RZEK – HISTORIA, CELE, METODY
Kraków, Kwiecień 2009 r.
Mateusz Strutyński

Plan prezentacji:
Wstęp
Historia
Cele oceny hydromorfologicznej
Metodyka
Przykłady
Literatura

16 kwiecień 2003
traktat akcesyjny
RAMOWA DYREKTYWA
WODNA 2000/60/WE
Obecnie jednym z najważniejszych zadań gospodarki wodnej
zgodnie z wymogami Ramowej Dyrektywy Wodnej jest
przeciwdziałanie pogarszaniu się stanu części wód i osiągnięcia
dobrego stanu wszystkich wód do końca roku 2015. Dla wód
powierzchniowych „dobry stan” jest wyznaczony przez „dobry
stan ekologiczny”. Stan ekologiczny zgodnie z Ramową
Dyrektywą Wodną (RDW) wyznaczają biologiczne elementy
jakości, wspomagane przez hydromorfologiczne i
fizyczno-chemiczne elementy jakości. Aby w pełni sprostać
wymogom RDW do oceny jakości wód powierzchniowych
należy wprowadzić ocenę hydromorfologiczną. Wody płynące
osiągające ze względu na elementy hydromorfologiczne stan
ekologiczny poniżej umiarkowanego będą klasyfikowane jako
wody złej jakość.

HISTORIA
Water Quality – Assessing River Quality
Based On Hydromorphological Features
1998 – obrady Komitetu Europejskiej
Komisji Normalizacyjnej
Powołanie grupy roboczej TG5 – „water
body characteristic”
CEN/TC230
Jej zadaniem jest ocena wpływu
właściwości hydromorfologicznych
na jakość wód.
Wynikim prac jest ujednolicony
zakres oceny hydromorfologicznej
obejmujący:
Koryto rzeczne
Ekosystem brzegowy
Teren zalewowy
[Andykiewicz-Piragas 2006]

2000/60/WE – załą
łącznik nr 5
Hydromorfologiczne elementy jakości:
1. Reżim hydrologiczny – określony przez
dynamikę i ilość przepływu wód
2. Ciągłość rzeki – jako cecha zapewniająca
funkcjonalność korytarza ekologicznego czyli
rzeki wraz z terenami od niej zależnymi (!)
3. Warunki morfologiczne istotne z punktu
widzenia jakości ekologicznej rzek (zmienna
głębokość i szerokość strumienia, struktura i
skład podłoża oraz struktura sterefy
nadbrzeżnej
Wymienione 3 rodzaje elementów hydromorfologicznych stanowią jedną grupę wskaźników
jakości ekologicznej. O stanie ekologicznym decydują łącznie i co istotne oddziaływują na
siebie wzajemnie.

Miejsce oceny hydromorfologicznej rzek w ocenie stanu wód
POPRAWA WARUNKÓW
HYDROMORFOLOGICZNYCH NAJTRUDNIEJSZA
DO OSIĄGNIĘCIA

Cele oceny hydromorfologicznej rzek:
Cele wykonywania oceny hydromorfologicznej
zgodnie z wymogami RDW:
Realizacja procedur wymaganych
przez RDW takich jak min.:
• Określenie warunków
referencyjncyh
• Ocena stanu ekologicznego
poprzez stan hydromorfologiczny
Planowanie działań
stanowiących element
zarządzania zlewnią takich jak:
• Renaturyzacja rzek
• Ochrona przeciwpowodziowa
Realizacja powyższych celów wymaga ocen hydromorfologicznych na różnych poziomach z
uwzględnieniem zmian w czasie – jak np. zmiana zagospodarowania zlewni.

Warunki referencyjne - dyskusja
Warunki referencyjne - to stan występujący obecnie
lub w przeszłości, odpowiadający bardzo małej presji, bez
wpływów uprzemysłowienia, urbanizacji i intensyfikacji rolnictwa,
jedynie z bardzo niewielkimi modyfikacjami fizycznochemicznych,
hydromorfologicznych i biologicznych elementów
jakości
Ustalenie warunków referencyjnych dla każdego typu cieków jest warunkiem koniecznym
do oceny stanu ekologicznego wód.
Ustalenie warunków referencyjnych oraz ocena stanu ekologicznego wód płynących
podstawą do opracowania planów gospodarowania wodami (!!!)
Pytania:
Jak daleko mamy się cofnąć aby określić warunki referencyjne?
Jaki stan należy uznać za referencyjny jeżeli dolina cieku zmienia się bez
udziału człowieka?
Czy warunki referencyjne, związane z typami rzek stanowią
wystarczającą bazę ocen?
Jak wyznaczyć warunki referencyjne obiektywnie? Opinia
ekspercka może być bowiem subiektywna…

Typologia rzek Polski
Typologia rzek w Polsce została wykonana w oparciu o
załącznik II do RDW…
Kryteria typologii:
Typologia wysokośiowa (górski, wyżynny, nizinny
Typologia wielkości powierzchni zlewni (mały, średni, duży, bardzo duży)
Typologia geologiczna (wapienny, krzemianowy, organiczny)
Przeprowadzona analiza pozwoliła na
wyróżnienie 26 typów rzek
wsytępujących w granicach Polski…

Typologia rzek Polski – przykład…
Kulesza [2008]

Założenia oceny hydromorfologicznej:
Zgodnie z założeniami RDW ocena elementów
hydromorfologicznych dotyczy jedynie części wód
sklasyfikowanych na podstawie oceny elementów biol i fizchem
jako wody o bardzo dobrym stanie ekologicznym. Dla
wód o stanie dobrym i umiarkowanym wartości wskaźników
hydromorfologicznych nie są definiowane, ale ich ocena
powinna być spójna z oceną pozostałych elementów
Wyznaczone wskaźniki hydromorfologiczne powinny
stanowić komponent składowy służący zarówno określaniu
chakrakterystyki obszarów dorzeczy, jak i ocenie wpływu
działalności człowieka, a w efekcie wyznaczeniu wód
zagrożonych ryzykiem nieosiągnięcia celów
środowiskowych do 2015 roku

Metodyka oceny hydromorfologicznej
Ocenę hydromorfologiczną cieku (przyjmując jako kryterium zaskres
stosowalności metod wynikający z poziomu szczegółowości oceny) można
podzielić na dwie grupy:
1. Metody studialne – bazujące na informacjach gromadzonych w różnych
instytucjach i wzajemnym ich dopasowywaniu (mapy w różnych skalach,
zdjęcia lotnicze, NMT, wykazy obiektów hydrotechnicznych itp.)
2. Metody polowe – wymagające kartowania czyli inwentaryzacji
terenowej i prac polowych (dokładne lecz bardzo kosztowne)

Przegląd najważniejszych metod oceny
hydromorfologicznej rzek stosowanych w krajach UE
TEREN ZALEWOWY
środki ochrony przed
powodzią
częstotliwość powodzi
użytkowanie
roślinność
BRZEG RZEKI:
roślinność brzegowa
ochrona brzegów
cechy charakterystyczne
użytkowanie i występowanie łęgów
specyficzne oddziaływania
struktura roślinności w strefie
brzegowej
REŻIM HYDROLOGICZNY
częstotliwość powodzi
zmienność przepływu
KORYTO RZECZNE
krzywizna rzeki
łachy podłużne
erozja zakoli
obecność specjalnych budowli
obecność budowli
poprzecznych
obecność spiętrzeń
łachy poprzeczne
zmienność głębokości
substrat dna
różnorodność substratu
szczegółowa charakterystyka
koryta rzecznego
typ przekroju poprzecznego
głębokość
rozmiar erozji
zmienność szerokości
możliwości przeprawy
Metoda niemiecka
(LAWA)
Metoda oparta na
dostępnych materiałach.
Zastosowanie
siedmiostopniowej skali
oceny warunków
morfologicznych.
Odniesieniem jest tzw.
aktualny potencjalny
naturalny stan cieku (hpnG)

Metoda brytyjska (RHS) – River Habitat Survey
TEREN ZALEWOWY
kształt doliny rzecznej
użytkowanie terenu w obszarze 50 m od
brzegu
BRZEG RZEKI:
modyfikacja brzegów
materiał skarp
cechy brzegów
użytkowanie terenu do 5 m od brzegu
struktura roślinności brzegów
profil skarpy/brzegów
charakterystyka skarp wraz z drzewami
KORYTO RZECZNE
bystrza
zbiorniki
łachy
sztuczne budowle
zmiana geometrii koryta
retencja zbiornikowa
modyfikacja koryta
typ przepływu
substrat dna
cechy morfologiczne koryta
liczba koryt
roślinność koryta
rozmiary koryta
Dąży do oceny fizycznego charakteru rzek i ma
być pomocna przy ochronie i przywracaniu
rzek i terenów zalewowych.
Jest oparta o szczegółowe kartowanie.
Opiera się na badaniach w 3 obszarach:
teren zalewowy, brzeg rzeki oraz koryto rzeczne
Ocena morfologicznej jakości rzeki
dokonywana jest poprzez:
1. Wskaźnik jakości habitatu HQA (Habitat
Quality Assessment) któy jest zależny od
zakresu i różnorodności naturalnych
struktur
2. Wskaźnik modyfikacji habitatu HMS
(Habitat Modification Score) – zależny od
zakresu modyfikacji wynikających z
ingerencji człowieka
Podstawą klasyfikacji opartej na
powyższych wskaźnikach są warunki
referencyjne dla cieków, dla których
metoda ta została opracowana.

Metoda brytyjska (RHS) – River Habitat Survey – cd.
Badania terenowe przeprowadza się na wybranych odcinkach rzek o długości 500 m i
szerokości 50 m. Ich realizacja przebiega w dwóch etapach:
Pierwszy etap – opis
podstawowych charakterystyk
morfologicznych koryta i brzegów
wykonanych na 10 profilach
rozmieszczonych co 50 m
Drugi etap – sumaryczny opis dla całego 500
metrowego odcinka z uwzględnieniem wszystkich
cech i przekształceń niezarejestrowanych w
pierwszym etapie wraz z dodatkowym opisem
doliny rzecznej.
Metoda ta nie wykorzystuje typologii rzek i obejmuje 200 charakterystyk.
Wyniki porównuje się z kluczem i zapisuje w przygotowanym formularzu oceny.

Porównanie metod oceny hydromorfologicznej
stosowanych w krajach Unii Europejskiej
RHS
Brak uwzględnienia
charaktetystyki rumowiska
[Andykiewicz-Piragas 2006]

Ocena hydromorfologiczna rzek w Polsce
Przeprowadzenie pełnej oceny hydromorfologicznej wymaga
wcześniejszego zakończenia etapu prac przygotowawczych (ustalenie miejsc
referencyjnych dla wszystkich typów cieków, określenie wartości
wskaźników oceny).
Grudzień 2009 (!) – przedstawienie pierwszego programu działań
naprawczych.
PROGRAM DZIAŁAŃ NAPRAWCZYCH JAKO NIEZBĘDNY
ELEMENT PLANU GOSPODAROWANIA WODAMI (!!!)
Ze względu na brak wystarczającej ilości czasu (do końca 2009) obecne
prace zmierzają w tym momencie do wskazania obszarów w których
działania naprawcze są konieczne i uzasadnione. Obejmują one:
• Przeprowadzenie typologii rzek polskich
• Wyznaczenie jednolitych części wód
• Identyfikację części wód zagrożonych nieosiągnięciem dobrego
stanu ekologicznego do roku 2015

Jednolita część
wód
surface water body
Oddzielny i znaczący element wód
powierzchniowych, jak np. jezioro, sztuczny
zbiornik, struga, potok, rzeka lub kanał.
Na podstawie przeprowadzonych prac wyróżniono
na terytorium Polski 4510 jednolitych części wód
– 2806 w dorzeczu Wisły i 1704 w dorzeczu Odry.
Na terenie działania RZGW w Krakowie
wyodrębniono 776 jednolitych części wód.

Wyznaczenie części wód – przykład…
Wyznaczenie części wód
(scalonych) na
przykładzie zlewni rzeki
Raby
[Gremplowska, Żołnacz 2006]

Metody oceny hydromorfologicznej cieków
stosowane w Polsce
Metody dotyczą w głównej
mierze rzek środkowej i
północnej Polski.
Parametry hydromorfologiczne wykorzystywane do
waloryzacji rzek w Polsce.
[Andykiewicz-Piragas 2006]

Metoda SGGW – Oglęcki, Pawłat
Metoda SGGW jest podzielona na pięć podstawowych etapów:
1. Podział całej długości doliny na homogeniczne odcinki i wyróżnienie czterech stref
ekomorfologicznych
- strefa koryta w obrębie wody brzegowej (A)
- strefa przyrzeczna – pas terenu o szerokości 20 m po obu stronach (B)
- strefa tarasów i zboczy (C)
- strefa przydolinowa – szerokości do około 100 m (D)
2. Waloryzacja stref ekomorfologicznych poszczególnych odcinków doliny za pomocą
opracowanych list identyfikacyjnych stanu środowiska (w skali 1 – 5).
Uwzględnienie wag oceny określające ich znaczenie w waloryzacji całościowej.

Metoda SGGW – Oglęcki, Pawłat cd.
3. Całościowa waloryzacja indeksowa doliny i koryta rzeki z przyrzeczem, z
uwzględnieniem wskaźnika waloryzacji poszczególnych stref ekomorfologicznych.
Brana jest pod uwagę również waga danej strefy ekomorfologicznej w układzie
przyrodniczym
4. Odczytanie kategorii walorów środowiska odcinka doliny i jej stref
ekomorfologicznych według skali punktowej (1 – 5)
5. Analiza porównawcza wyników oceny walorów przyrodniczych poszczególnych
odcinków doliny w aspekcie planowania przestrzennego, potrzeb ochrony bądź
renaturyzacji.

Metoda IIGW PK
Metoda służąca do wyznaczania silnie zmienionych
i sztucznych części wód
Przekroczenie
jednego ze
wskaźników M1,
M2 M3 lub M4
powoduje
zakwalifikowanie
danej jednolitej
części wód do
SZJCWP.
[Gremplowska, Żołnacz 2006]

Ocena hydrodynamiczna
Propozycja oceny równowagi hydrodynamicznej na podstawie określenia
hydraulicznych parametrów przepływu wody i ruchu materiału dennego
Istotny wpływ na określenie typów
siedlisk ma podział na przedziały
napełnienia, prędkości oraz naprężeń
stycznych. Podział taki wykonywany
jest na odcinku referencyjnym.
[Bartnik 2009]
Przebieg zmian morfodynamicznych wymaga
określenia oporów przepływu, wartości parametrów
granicznych dla warunków początku ruchu
rumowiska, charakterystyki pokrywy dna
szorstkiego, kształtu ziarna i charakteru zjawisk
związanych z przejściem wód wezbraniowych.
Jednoczesna analiza wymienionych parametrów
wymaga ich zbiorczego ujęcia i przedstawienia na
zasadach porównawczych tak, by móc wykazać
wpływ poszczególnych czynników dla określenia
warunków koryt stabilnych.

Ocena hydrodynamiczna - dyskusja
Równowaga hydrodynamiczna jest warunkiem zrównoważonego stanu
ekologicznego cieku, jest zalacana przez RDW.
Jej zadaniem jest uproszczenie procedury waloryzacji ekologicznej z uwagi na
jej charakter – jest to bowiem metoda parametryczna bazująca na pomiarach
terenowych…
Jej wprowadzenie umożliwi wyeliminowanie oceny eksperckiej która nie
zawsze jest obiektywna…

Ocena hydromorfologiczna pilotażowej zlewni rzeki Stradomki
[Gremplowska, Żołnacz 2006]
Zlewnia rzeki Stradomki na tle zlewni Raby

Ocena hydromorfologiczna pilotażowej zlewni rzeki Stradomki
Przeprowadzona analiza
wykazała, że zlewnia
Stradomki stanowi część
wód zagrożoną
nieosiągnięciem dobrego
stanu ekologicznego w
perspektywie roku 2015.
Wyniki analiz dla zlewni rzeki Stradomki –
przekroczenie wskaźników
[Gremplowska, Żołnacz 2006]
W wyniku oceny
eksperckiej stwierdzono, że
regulację wykonano z
powodu dążenia do
stabilizacji podłużnej i
poprzecznej koryta cieku.
Sztuczny charakter przekroju
poprzecznego niektórych
odcinków rzeki powoduje
niekorzystne zmiany
warunków życia dla
gatunków ryb właściwych tej
rzece.

Dyskusja
Przeprowadzenie dokładnej oceny hydromorfologicznej bazującej na danych zebranych w
terenie jest kosztowne i pracochłonne.
Interdyscyplinarność: hydrobiologia, hydraulika, hydrotechnika, geomorfologia
Polski system oceny hydromorfologicznej cieków zbliżony jest do niemieckiego (szkolenia
pracowników IMGW i RZGW w Niemczech).
Liczba charakteryzowanych parametrów waha się od 20 do 200 (różnica 1000%)
Rutynowa ocena i klasyfikacja rzek w Polsce nie uwzględnia w chwili obecnej szczegółowej
oceny hydromorfologicznej cieków.
Konieczność włączenia do oceny hydromorfologicznej oceny warunków równowagi
hydrodynamicznej cieku (ocena parametryczna (!).
Konieczność powołania zespołów eksperckich, których celem będzie określanie stanu
wyznaczonych JCWP pod względem hydromorfologicznym…
Ocena hydromorfologiczna jest niezbędnym elementem działań naprawczych (W
KONSEKWENCJI PRZYJĘCIA PLANU GOSPODAROWANIA WODAMI) którego pierwszy
etap mamy zakończyć w grudniu 2009.
Pozostało zatem 8 miesięcy…

Literatura:
Andykiewicz-Piragas Mariusz, Hydromorfologiczna ocena cieków w krajach Unii Europejskiej jako
element wspierający ocenę ekologicznego stanu rzek zgodnie z wymogami ramowej dyrektywy
wodnej, Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 4/3, PAN Kraków, s.7-15, 2006
Bartnik Wojciech, Charakterystyka hydromorfologiczna rzek i potoków górskich. Infrastruktura i
ekologia terenów wiejskich 4/1, ser. monografie, PAN Kraków, s.143-173, 2006
Czech Katarzyna, Kulesza Krzysztof, Warunki referencyjne specyficzne dla typów cieków w Polsce jako
podstawa do prac nad oceną ekologicznego stanu wód płynących, Infrastruktura i ekologia
terenów wiejskich 4/3, PAN Kraków, s.25-35, 2006,
Gremplowska Zofia, Żołnacz Jarosław, Wstępną ocena metod waloryzacji morfologicznej rzek na
przykładzie zlewni Raby, Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 4/3, PAN Kraków, s.37-44,
2006,
Kulesza K., Hydromorfologia jako wskaźnik jakości ekologicznej rzek, 2008

DZIĘKUJ
KUJĘ ZA UWAGĘ