środa, 24 lipca 2013

Wybrane zagadnienia z zakresu hydrologii i gospodarki wodnej zlewni rzeki Lutyni

     Rzeka Lutynia jest lewostronnym dopływem Warty, do której uchodzi w km 332. Jej zlewnia zajmuje powierzchnię 561 km2. W swej południowej i centralnej części obejmuje Wysoczyznę Kaliską (88% powierzchni zlewni), a w północnej Równinę Rychwalską (9%), a także Wał Żerkowski, Kotlinę Śremską i Dolinę Konińską (rys. 1).


Rys. 1. Regionalizacja fizycznogeograficzna wg Kondrackiego - mezoregiony zlewni Lutyni
źródło: oprac. własne na podstawie [4,5]*
Odwzorowanie Pseudo Merkator, elipsoida WGS84

Wybrane zagadnienia hydrograficzne

     Długość rzeki Lutyni wynosi około 63 km, a maksymalna długość jej zlewni około 56 km. Średnia szerokość zlewni to około 9 km. Wartości wskaźnika wydłużenia i kolistości są zbliżone i wynoszą odpowiednio 0,4 i 0,3. Całkowita długość cieków podstawowych w granicach przedmiotowej zlewni nie przekracza 200 km, co oznacza średnią gęstość sieci tych cieków 0,3 km/km2.
Aktualnie zlewnia rzeki Lutyni jest niekontrolowana pod względem hydrologicznym, tj. IMGW-PIB nie prowadzi obserwacji stanów wody. Dawniej funkcjonowały jednak dwa posterunki wodowskazowe:
- w rejonie wsi Bachorzew (most w ciągu drogi nr 443) - km 29+200 (A = 223 km2),
- w rejonie wsi Raszewy (most w ciągu drogi między Raszewami i Przybysławem) - km 11+900 (538 km2) (rys. 2).

Rys. 2. Wybrane elementy i obiekty hydrograficzne zlewni rzeki Lutyni
źródło: oprac. własne na podstawie [4,5]*
Odwzorowanie Pseudo Merkator, elipsoida WGS84

Posterunek wodowskazowy Bachorzew zlokalizowany w km 29+200 biegu rzeki założono w 1892 roku. Obserwacje stanu wody prowadzono do roku 1932, a następnie od początku roku kalendarzowego 1939 do pierwszych dni II wojny światowej. Po około rocznej przerwie obserwacje zostały wznowione (X 1940 r.) i trwały do końca lat 60. XX wieku.
Zero wodowskazu wynosiło początkowo 92,5 m n. Kr. W 1955 roku, w związku z obniżaniem się dna rzeki, zdecydowano o obniżeniu rzędnej około 1 metr (91,4 m n. Kr.). Aktualnie pod mostem nie ma już żadnej łaty wodowskazowej - zostały po nich tylko ślady na filarach. Wizja przeprowadzona 21 lipca 2013 roku wskazuje na ciągłe obniżanie się dna rzeki, bowiem stan wody wynosił około 65 cm, a więc był niższy od NNW (absolutnie najniższy stan wody), a zmierzona wartość natężenia przepływu 0,48 [m3/s], wg krzywej H-Q, odpowiada stanowi około 120 cm.
W Bachorzewie wodowskaz składał się z dwóch łat: niższej wyskalowanej od 60 do 360 cm oraz wyższej od 360 do 540 cm [1] (rys. 3).

Rys. 3. Prawdopodobne rozmieszczenie łat wodowskazowym na posterunku Bachorzew
Wartości stanu wody podano w centymetrach
źródło: fot. własne

Posterunek wodowskazowy Raszewy zlokalizowany w km 11+900 biegu rzeki Lutyni funkcjonował od I połowy XX wieku, natomiast rok założenia wodowskazu jest nieznany. Publikowanie wyników obserwacji prowadzono od 1940 roku. Posterunek zlikwidowano w 1991 roku. Rzędną zera wodowskazu ustalono w 1962 roku na 73,8 m n. Kr. [1] (rys. 4).


Rys. 4. Łata wodowskazowa (częściowo zniszczona) w profilu wodowskazowym Raszewy
źródło: fot. własne

Przepływ średni roczny w wieloleciu

     Przepływ średni roczny w wieloleciu jest podstawową charakterystyką hydrologiczną zlewni. Biorąc pod uwagę fakt, że Lutynia była ciekiem kontrolowanym, SSQ można obliczyć korzystając z danych opublikowanych w Rocznikach hydrologicznych wód powierzchniowych [2] udostępnianych nieodpłatnych do roku 1983. Według zgromadzonych danych średni roczny przepływ w latach 1951-1983 wyniósł około 1,80 [m3/s], co oznacza 3,3 [l/s km2]. Według mnie SSQ dla lat 1951-2010 wynosi około 1,60 [m/s].
Największe wartości przepływu średniego miesięcznego występują w czasie hydrologicznej zimy (XI-IV) - ponad 2,5 m3/s, a najmniejsze w czasie hydrologicznego lata (V-X) - niespełna 1 m3/s (rys. 5).

Rys. 5. Hydrogram przepływu rzeki Lutyni w profilu wodowskazowym Raszewy (km 11+900, A = 538 km2)
w latach 1951-1983
źródło: oprac. własne na podstawie [2]

Wysoka wielka woda (WWW) i przepływ absolutnie najwyższy (WWQ)

     Od początku obserwacji prowadzonych w profilu wodowskazowym Bachorzew, najwyższy stan odnotowano 11 lutego 1941 roku (382 cm). Drugi najwyższy stan, 374 cm wystąpił 23 maja 1939 roku. Zatem WWW roztopowe i opadowe były porównywalne. Podane stany odnoszą się do rzędnej "0" wodowskazu ustalonej na 91,4 m n. Kr.; w stosunku do pierwotnej rzędnej "0", WWW wyniósł odpowiednio 282 i 274 cm. Według mnie, szacowany przepływ (WWQ) dla WWW roztopowego wynosi około 45 [m3/s], natomiast dla WWW opadowego - 44 [m3/s] co oznacza blisko 200 [l/s km2]. Tymczasem w profilu wodowskazowym Raszewy najwyższy przepływ (wywołany opadami deszczu sięgającymi 70-80 [mm] na dobę [6] zaobserwowano w sierpniu 1985 roku - WWQ osiągnęło około 35 [m3/s] i niewykluczone, że w profilu Bachorzew przepływ zbliżył się do WWQ z lat 1939, 1941. Jednocześnie I połowa lat 80. XX wieku charakteryzował się wyjątkową "kumulacją" najwyższych obserwowanych przepływów. W latach 1979-1983, a później w 1985 roku, wystąpiło aż 5 fal wezbraniowych o kulminacji przewyższającej 20 [m3/s], co nie zdarzyło się od 1951 roku. Najprawdopodobniej podobna sytuacja miała miejsce w I połowie lat 40. XX wieku [2].
Widać zatem, że przepływy wysokie zmniejszają się z biegiem rzeki - woda rozlewa się na dnie doliny, dlatego przy pewnej wartości WQ, wzrost natężenia przepływu w Bachorzewie nieznacznie zwiększa natężenie przepływu w Raszewach..

Przepływ absolutnie najniższy (NNQ)

Z powodu ciągłego obniżania się dna i w efekcie wątpliwości w porównywaniu stanów wody w kontekście natężenia przepływu, trudno ustalić jedną wartość NNQ w profilu wodowskazowym Bachorzew. Można przypuszczać, że wyniósł on mniej niż 0,05 [m3/s]. W przypadku Raszew NNQ nieznacznie przekroczył 0,03 [m3/s] [2]. Dla wartości poniżej SNQ często nie obserwowano ciągłości (przyrostu natężenia przepływu) w profilu podłużnym rzeki Lutyni. W okresie funkcjonowania posterunku Bachorzew najniższy zaobserwowany stan wyniósł 96 cm (-4 cm wg pierwotnej rzędnej "0" wodowskazu) i wystąpił na przełomie stycznia i lutego 1955 roku. Równie niskie stany wody odnotowano głównie w czasie hydrologicznego lata (wrzesień, czerwiec) w 1930, 1932, 1949 i 1951 roku [2].

Miarą dynamiki zlewni jest wskaźnik nieregularności przepływów rozumiany jako iloraz WWQ i NNQ. Dla rzeki Lutyni wynosi on około 1000 w profilu wodowskazowym Bachorzew oraz około 500 w profilu wodowskazowym Raszewy.

Ważniejsi użytkownicy wody w zlewni Lutyni

Rzeka Lutynia od lat jest odbiornikiem ścieków wprowadzanych przez różne podmioty gospodarcze, z obszaru powiatu :
- pleszewskiego w ilości około 0,006 [m3/s],
- jarocińskiego w ilości około 0,114 [m3/s].
Zatem rzeka Lutynia powyżej profilu wodowskazowego Raszewy prowadzi średnio 0,120 [m3/s] ścieków [3]. Biorąc pod uwagę fakt istnienia dużych stawów rybnych w rejonie Witaszyc, Żerkowa i Raszew, należy przypuszczać, że natężenie przepływu w profilu wodowskazowym Raszewy jest okresami zaniżone w związku z poborem wody na potrzeby wspomnianych obiektów. Pobór realizowany jest w 80-90% od lutego do kwietnia, a więc przypada na okres występowania największych wartości przepływu średniego miesięcznego. W pozostałych miesiącach pobór, o ile występuje, ogranicza się prawdopodobnie do kilku litrów na sekundę, a nawet mniej. Pozostaje więc bez istotnego znaczenia dla obserwacji wodowskazowych. Zrzut wody realizowany jest na ogół na początku roku hydrologicznego.

Uwaga!
Podany kilometraż może się różnić od stosowanego przez IMGW-PIB, RZGW czy WZMiUW.
Kilometraż ustaliłem samodzielnie na podstawie BDOT.
Jego zmienność wynika z jednej strony z naturalnej zmiany długości cieków
(m.in. meandrowanie i jego konsekwencje), z drugiej ze skali mapy stanowiącej podstawę jego opracowania.
Jak na razie w Polsce nie ma jednego, spójnego i wspólnego kilometraża rzek i innych cieków. Podobnie jest w przypadku powierzchni zlewni (całkowitych i do określonych profilów hydrometrycznych)
- wielkość powierzchni zależy od skali mapy stanowiącej podstawę jej wyznaczenia.


* Źródłem danych hydrograficznych jest Mapa Podziału Hydrograficznego Polski wykonana przez Zakład Hydrografii i Morfologii Koryt Rzecznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej na zamówienie Ministra Środowiska i sfinansowana ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
_______________________
Literatura
[1] Ujda K.  (1969): Wodowskazy na rzekach Polski. Część 1: Wodowskazy w dorzeczu Odry i na rzekach Przymorza między Odrą i Wisłą. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności
[2] Roczniki hydrologiczne za lata 1951-1983. IMGW, Warszawa. Wyd. Komunikacji i Łączności.
[3] Raport o stanie środowiska w Wielkopolsce w roku 2010. WIOŚ Poznań.
[4] Rastrowa Mapa Podziału Hydrograficznego Polski. KZGW, IMGW-PIB.
[5] OpenStreetMap
[6] Meteo Monitor IMGW-PIB