Warunki termiczne w ciekach niekontrolowanych na przykładzie rzeki Kani w profilu Ostrowo (most, km 0+540)

Temperatura wody płynącej zależy od dwóch rodzajów czynników:

• naturalnych, tj. od powierzchniowej wymiany ciepła z atmosferą w procesach radiacji, parowania i konwekcji oraz od turbulencyjnego mieszania, szczególnie w rejonie dopływów,
• antropogenicznych, do których zalicza się głównie pracę urządzeń hydrotechnicznych, dopływ ścieków systemem kanalizacji deszczowej oraz sanitarnej.

Historia pomiarów temperatury wody na rzekach w Europie sięga końca XIX wieku. W Polsce natomiast regularny zapis temperatury wody w wybranych profilach wodowskazowych rozpoczęto w 1901 roku [1]. Wówczas ciepłotę wody (tak nazywano temperaturę wody) mierzono zgodnie z wytycznymi podanymi przez Forstera w publikacji z 1894 roku [2]. Pomiar wykonywano raz na dobę o godzinie 11 lub dwa razy na dobę między godziną 06:30 a 08:00 oraz między 15:00 a 15:30. Późniejsze badania, głównie zapis z termografów, wykazały wadliwość jednorazowego pomiaru o godzinie 11. Po II wojnie światowej, w roku 1952 i 1953, wprowadzono metodykę standardowych pomiarów temperatury wody wg instrukcji PIHM. Ustalono, że pomiar będzie wykonywany o godz. 06:00 czasu uniwersalnego za pomocą termometru rtęciowego z dokładnością 0,1 st.C przy dokładności przyrządu na poziomie 0,2 st.C. Jest to zasada analogiczna do odczytów stanu wody - łata wodowskazowa wyskalowana jest co 2 cm, a obserwacji dokonuje się z dokładnością 1 cm. Termografy z kolei wprowadzono do użytku w 1930 roku [1]. Aktualnie temperaturę wody mierzą nie tylko obserwatorzy na stacjach wodowskazowych (raz na dobę), ale również czujniki elektroniczne (zapis ciągły, dane z krokiem godzinowym). Dane te dostępne są nieodpłatnie na portalu prowadzonym przez IMGW-PIB [3].

Tradycyjna metodyka pomiaru temperatury wody zakłada jego wykonywanie w profilu wodowskazowym lub jego bliskości, w przybrzeżnej części przekroju czynnej części koryta (wypełnionej wodą), w widocznym prądzie wody (niekoniecznie w nurcie) i głębokości nie mniejszej niż 0,4 m. Zmierzona wartość powinna być reprezentatywna dla całego przekroju koryta. Pomiaru nie należy wykonywać w miejscach z wodą o prędkości bliskiej zero m/s (niemal stojąca), zarośniętych, w pobliżu zrzutu ścieków, wody podgrzanej, dopływów oraz w pobliżu źródeł podwodnych [1].

Rzeka Kani, o czym już wielokrotnie wspominałem, z formalnego punktu widzenia jest ciekiem niekontrolowanym pod względem hydrologicznym - PSHM nie prowadzi obserwacji stanów wody, nie dokonuje pomiaru natężenia przepływu, czy właśnie temperatury wody. Wspomniane zadania prowadzę od 2012 roku, samodzielnie, do celów czysto naukowych. Temperaturę wody mierzą dodatkowo pracownicy WIOŚ (Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska) w Poznaniu, delegatura w Lesznie, w miejscowości Ostrowo, na północ od Gostynia. Dane te dostępne są na stronie internetowej tego urzędu [4].

Porównanie wartości temperatury wody mierzonych przez WIOŚ Poznań w rzece Kani, w km 0,5 z wartościami zmierzonymi w rejonie ujścia Rowu Starogostyńskiego oraz Dąbrówki do Kościańskiego Kanału Obry skłaniają do stwierdzenia o odmiennym reżimie termicznym wody w rzece Kani. Co prawda częstość tych pomiarów jest zbyt rzadka do jednoznacznego rozstrzygnięcia, dlatego przez jakiś czas będę prowadził jednoczesne pomiary temperatury wody we wspomnianych ciekach. Jednak faktem jest, że przez większą część roku, przez profil mostu w rejonie miejscowości Ostrowo, przepływa woda podgrzana zrzutem ścieków z ZWiK w Gostyniu, cukrowni w Gostyniu oraz ściekami z systemu kanalizacji deszczowej z miasta Gostynia. Teza ta jest zatem bardzo prawdopodobna.

Profilem wodowskazowym z pomiarem temperatury wody położonym najbliżej rzeki Kani jest Kościan na Kościańskim Kanale Obry. Co do zasady, wartości ST (średnie miesięczne wartości temperatury wody) w profilu niekontrolowanym rzeki kontrolowanej przenosi się za pomocą prostego jednowymiarowego, statycznego modelu termicznego rzeki, a w przypadku cieków niekontrolowanych stosuje się prosty model termiczny dla bardzo małego odcinka cieku [5]. Wymaga on jednak wielu danych meteorologicznych, a uzyskanie niektórych z nich jest bardzo trudne. Ponadto wyniki, tj. wartości średnie dobowe temperatury wody, i tak trzeba traktować orientacyjnie. Ponieważ w przypadku rzeki Kani nie chodzi o obliczanie wartości dobowych, a jedynie miesięcznych, myślę, że można przygotować prosty model regresji zakładający zależność między średnią miesięczną temperaturą powietrza a średnią miesięczną temperaturą wody w cieku. Taka praktyka jest zresztą powszechna. W badaniach często stosuje się model zależności liniowej, chociaż niektórzy badacze twierdzą, że przy takim podejściu nie powinno się wykraczać poza przedział wartości od 0 do 20 st.C [6]. W naszym przypadku ten warunek będzie spełniony.

Teoria mówi, że wraz ze wzrostem odległości od źródeł cieku, woda płynąca się nagrzewa, a jej temperatura zbliża się wyraźnie do średniej temperatury powietrza danego okresu na rozważanym terenie. Wraz ze wzrostem przepływu temperatura wody rzecznej ulega mniejszym zmianom z biegiem cieku. Ponadto w przypadku cieków charakteryzujących się zwiększonym zasilaniem podziemnym, wpływ warunków meteorologicznych na kształtowanie się temperatury wody może ulegać osłabieniu [6]. Profil Kościan położony jest bardzo daleko od rzeki Kani, a więc woda do niego dopływająca jest z pewnością cieplejsza, co może powodować przeszacowanie wartości dla rzeki Kani w profilu km 0+540. Z drugiej jednak strony woda w Kani jest najpewniej podgrzewana zrzutami ścieków różnego pochodzenia. Biorąc to zatem pod uwagę można dojść do wniosku, że zastosowanie zależności między oboma ciekami powinno być całkiem miarodajne.

Na początku ustalono zależność między średnimi miesięcznymi wartościami temperatury powietrza w Lesznie-Strzyżewicach w latach 1956-1970 a średnimi miesięcznymi wartościami temperatury wody w profilu Kościan, w analogicznym okresie (rys. 1).

Rys. 1. Temperatura wody w profilu Kościan (Kościański Kanał Obry)
w funkcji temperatury powietrza w Lesznie-Strzyżewicach w latach 1956-1970

krzywa czerwona - zależność wielomianowa 2-stopnia, krzywa zielona - zależność liniowa

źródło: opracowanie własne na podstawie [1]

 Z rys. 1 wynika, że opisana liniowo i wielomianowo (funkcja kwadratowa) zależność pozwala na wiarygodne i miarodajne oszacowanie wartości temperatury wody, średnio w miesiącu, w oparciu o średnie miesięczne wartości temperatury powietrza. Siła zależności wg współczynnika determinacji wynosi 98%, a wg współczynnika korelacji 99%. Wartość najbardziej odbiegająca od linii trendu dotyczy grudnia i w zasadzie tylko dla tego miesiąca błąd oszacowania przekracza 1 st.C. Co prawda, jak już wspomniano, w literaturze mówi się o modelu liniowym temperatury wody w funkcji temperatury powietrza, ja jednak, w związku z nieco lepszym dopasowaniem, postanowiłem skorzystać z wielomianu 2-stopnia. W celu zweryfikowania miarodajności przyjętego modelu regresji, jako zmienną niezależną wykorzystano wartości średniej temperatury powietrza zmierzone w czasie pomiaru temperatury wody w rzece Kani. Uzyskano bardzo wysoką zgodność (rys. 2).

Rys. 2. Zależność temperatury wody obliczonej od zmierzonej w rzece Kani, w profilu Ostrowo
w układzie roku hydrologicznego

źródło: opracowanie własne na podstawie [4]

Pomimo, iż rys. 2 sugeruje bardzo dobre dopasowanie, należy mieć na uwadze fakt, że średnia roczna temperatura wody uzyskana z 12 wartości chwilowych zmierzonych raz w miesiącu jest zawyżona tak, jak przeszacowana jest analogiczna średnia temperatura powietrza. Wobec tego wykorzystanie modelu regresyjnego z danych Kościańskiego Kanału Obry w profilu Kościan spowoduje, iż oszacowane wartości temperatury wody dla Kani będą nieco zawyżone. Stąd zasadne wydaje się obliczenie średnich miesięcznych wartości temperatury powietrza dodatkowo z zależności ustalonej dla rzeki Kani w ciągu jednego roku (brak dłuższego ciągu danych).
Zatem, korzystając z ustalonych zależności, można oszacować przebieg temperatury wody z krokiem miesięcznym w układzie roku hydrologicznego dla wielolecia 1981-2010 jako miarodajnego dla warunków meteorologicznych w warunkach zmieniającego się klimatu (rys. 3).

 

Rys. 3. Przebieg temperatury wody w rzece Kani, w profilu Ostrowo
w układzie roku hydrologicznego

kolor zielony - wg modelu z Kościańskiego Kanału Obry,
kolor fioletowy - wg modelu z Kani
źródło: opracowanie własne

Przebieg temperatury wody (rys. 3) naśladuje wyraźnie zmiany temperatury powietrza atmosferycznego. Średnia roczna temperatura wody wynosi nieco ponad 11 st. C wg modelu regresyjnego Kościańskiego Kanału Obry oraz nieco ponad 10 st.C dla modelu regresyjnego rzeki Kani (krótki ciąg pomiarowy). Różnica 1 st.C nie jest bardzo istotna, ale różnice widać przy przebiegu miesięcznym. Wyższe wartości obliczone na podstawie danych zarejestrowanych w Kościanie w okresie letnim mogą wynikać z dłuższej ekspozycji wody na warunki atmosferyczne, szczególnie temperaturę powietrza, przed dotarciem do wspomnianego profilu. Skoro więc Kania jest zdecydowanie krótsza, jako miarodajny termogram roczny można przyjąć średnie miesięczne wartości temperatury wody uzyskane z obu modeli regresji, bądź uśrednić jedynie wartości od maja do września pozostawiając wyższe wartości, z modelu Kani, dla pozostałych miesięcy

Ogólnie biorąc można powiedzieć, że zaprezentowana metoda przenoszenia informacji termicznej z profilu kontrolowanego do niekontrolowanego na cieku niekontrolowanym, przy poczynionych założeniach, wydaje się miarodajna i bardzo wiarygodna

_______________________

[1] Atlas hydrologiczny Polski tom II, IMGW, Wyd. Geologiczne, Warszawa 1986.

[2] Pomianowski K. M., Rybczyński M, Wóycicki K. (1939): Hydrologia. Cz. III, Hydrografia i hydrometria wód powierzchniowych; Komisja Wydawnicza Tow. Bratniej Pomocy Studentów Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

[3] HydroMonitor IMGW-PIB

[4] WIOŚ Poznań

[5] Ozga-Zielińska M, Brzeziński J. (1994): Hydrologia stosowana; PWN, Warszawa.

[6] Wiejaczka Ł. (2011): Wpływ zbiornika retencyjnego na relacje między temperaturą wody w rzece a temperaturą powietrza; [w:] Prz. Nauk. Inż. Kszt. Środ. nr 53, ss. 183-195.

Wybrane zagadnienia ilościowego bilansowania wodnogospodarczego wód powierzchniowych zlewni niekontrolowanej na przykładzie rzeki Kani

     Bilans ilościowy wód powierzchniowych stanowi istotną część warunków korzystania z wód zlewni oraz regionu wodnego, które wg ustawy Prawo wodne są ważnymi dokumentami planistycznymi gospodarowania wodami oraz instrumentami zarządzania zasobami wodnymi. Aktualnie wykonuje się dwa typu bilansów ilościowych: statyczne i dynamiczne. Pierwsze z nich mają już swoją, dość długą, historię, ponieważ są względnie proste w przygotowaniu, natomiast drugie wymagają wdrażania skomplikowanych procedur matematycznych i implementacji informatycznych; mają bowiem charakter symulacyjny. Ponadto można wyróżnić bilanse ilościowe typu aktualnego i perspektywicznego.

Bilansem wodnogospodarczym w odniesieniu do części ilościowej wód powierzchniowych nazywa się specjalistyczne opracowanie analityczno-rachunkowe wykonywane dla zlewni, a obejmujące ilościowe porównanie zasobów tych wód z potrzebami użytkowników, przy uwzględnieniu pracy obiektów hydrotechnicznych, hierarchii użytkowników, wymogów ochrony środowiska, w powiązaniu z funkcjonowaniem i eksploatacją zasobów wód podziemnych [1].

Na przykładzie rzeki Kani przedstawię uproszczony, statyczny bilans ilościowy wód powierzchniowych. Uproszczenie polega na:

• przyjęciu miesięcznego kroku czasowego,
• uwzględnieniu przepływu nienaruszalnego jedynie wg metody parametrycznej Kostrzewy,
• pominięciu eksploatacji wód podziemnych Międzymorenowego Zbiornika Wód Podziemnych rzeki Kani (GZWP nr 308) oraz ich wpływu na przepływu w bilansowej rzece.

    Celem bilansu rzeki Kani jest wskazanie kolejnych kroków jego przygotowywania, nie zaś ustalenie miarodajnych zasobów wodnych zlewni. Należy przy tym wspomnieć, że Kania jest ciekiem niekontrolowanym w ujęciu wieloletnim i stąd wszelkie dane hydrologiczne obliczono metodami empirycznymi, ewentualnie uwzględniając możliwe zależności regionalne. Stąd, między innymi, wspomniane uproszczenia.

Zasadniczym celem ilościowym bilansu statycznego jest ocena zasobów wodnych, przede wszystkim dyspozycyjnych, w ustalonych profilach bilansowych, zarówno w kontekście aktualnego użytkowania wody w zlewni, jak i jego wymiaru perspektywicznego.

Zgodnie z zapisami Metodyki opracowywania warunków korzystania z wód regionu wodnego oraz warunków korzystania z wód zlewni [2] profile bilansowe powinny być zlokalizowane:

• na recypiencie powyżej ujść znaczących dopływów,
• powyżej ujścia do rzeki wyższego rzędu,
• w profilach zamykających SCWP (Scalone Części Wód Powierzchniowych),
• w miejscach znaczących poboru wody i zrzutu ścieków,
• w miejscach usytuowania obiektów hydrotechnicznych kształtujących reżim przepływów,
• w profilach wodowskazowych i monitoringowych,
• na granicach jednostek administracyjnych i obszarów RZGW.

Wobec tego dla rzeki Kani ustala się następujące profile bilansowe:

Bilans przygotowano dla miesiąca o najmniejszym i największym średnim miesięcznym przepływie:

• w wieloleciu 1961-2010 (wrzesień i marzec),
• w roku hydrologicznym 2012 (wrzesień i marzec),
• w roku hydrologicznym 2013 (październik i kwiecień).

Dla każdego z wybranych miesięcy, w profilu pomiarowym (głównym) obliczono:

• przepływ średni miesięczny naturalny SSQm(nat) (1961-2010), SQm(nat) dla IX 2012, III 2012, X 2013, IV 2013,
• sumę użytkowania (Σi),
• przepływ średni miesięczny rzeczywisty SSQm(rz) (1961-2010), SQm(rz) dla IX 2012, III 2012, X 2013, IV 2013,
• przepływ nienaruszalny Qn wg kryterium hydrobiologicznego (metoda parametryczna Kostrzewy),
• przepływ dyspozycyjny Qd.

Przepływy średnie miesięczne naturalne oraz przepływ nienaruszalny przeliczono w funkcji powierzchni zlewni na pozostałe profile bilansowe. Poza tym, dla każdego profilu, ustaloną sumę użytkowania wody (suma poborów wody i zrzutów ścieków) (Σi) obejmującą użytkowanie jednostkowe (i) rozpatrywanego profilu bilansowego wraz z sumą poborów i zrzutów powyżej. Dysponując wartościami średnich miesięcznych przepływów naturalnych oraz sumą użytkowania, dla każdego profilu bilansowego obliczono:

• średni miesięczny przepływ rzeczywisty: SSQm(rz) (1961-2010), SQm(rz) dla IX 2012, III 2012, X 2013, IV 2013,
• średni miesięczny przepływ dyspozycyjny Qd.

Wyniki zamieszczono w tabeli poniżej. Wszystkie wartości podano w metrach sześciennych na sekundę.

Obliczone wartości przepływu dyspozycyjnego, w profilu podłużnym rzeki Kani, przedstawiono na wykresie poniżej.

    Z wykresu wynika, że w warunkach przeciętnych lat 1961-2010, zarówno w miesiącu z największym (marzec) jak i z najmniejszym średnim miesięcznym przepływem (wrzesień), przepływ dyspozycyjny zapewniony jest w całym profilu podłużnym rzeki Kani. W roku hydrologicznym 2012, który z hydrologicznego punktu widzenia był suchy, przepływ dyspozycyjny w miesiącu o największym średnim przepływie był o ponad połowę niższy niż średnio w wieloleciu, a w miesiącu o najmniejszym średnim przepływie, na odcinku od początku cieku do cukrowni w Gostyniu, realnie biorąc nie było już wolnych zasobów, chociaż Qd jest dodatni. Trzeba bowiem pamiętać, że mamy do czynienia z ciekiem, de facto, niekontrolowanym, a więc duża część obliczeń ma charakter teoretyczny i może być obarczona większym błędem, niż wartość przepływu dyspozycyjne rzędu kilku litrów na sekundę. Co prawda wolne zasoby wody pojawiają się poniżej profilu zrzutu ścieków z cukrowni, to jednak nie jest to stałe źródło dopływu, więc na dobrą sprawę, przepływ dyspozycyjny możliwy do wykorzystania pojawia się dopiero poniżej profilu zrzutu ścieków z oczyszczalni. W tym miejscu warto też dodać, że nawet w czasie bardzo głębokiej niżówki i suszy, gdyby przepływ naturalny w rzece Kani zbliżył się do zera, wielkość zrzutu ścieków z ZWiK w Gostyniu na poziomie około 0,07 [m3/s] pozostawiałaby w korycie około 0,01 [m3/s] przepływu dyspozycyjnego.
Z kolei w w roku hydrologicznym 2013 przepływ dyspozycyjny miesiąca z największym średnim przepływem rzeczywistym był porównywalny z warunkami przeciętnymi w wieloleciu, natomiast w przypadku miesiąca najsuchszego układał się nieco poniżej normy.

_____________________________
[1] Tyszewski S. (2008): Zasoby wodne w metodyce jednolitych bilansów wodnogospodarczych (prezentacja Stowarzyszenia Hydrologów Polskich)
[2] Tyszewski S. (2008): Metodyki opracowywania warunków korzystania z wód regionu wodnego oraz warunków korzystania z wód zlewni. PRO-WODA, Warszawa.

Wybrane wyniki prac obserwacyjno-pomiarowych i wstępna ocena sytuacji hydrologicznej w zlewni rzeki Kani powyżej profilu most w km 0+535

   Zlewnia rzeki Kani, w roku hydrologicznym 2013 (XI 2012 - X 2013), była ciekiem kontrolowanym pod względem hydrologicznym. W dwóch profilach:

• km 0+535, A = 104 km2 (profil główny),
• km 3+900, A = 97 km2 (profil kontrolny),

prowadziłem bowiem obserwacje stanów wody (H, cm) oraz pomiary natężenia przepływu (Q, m3/s), ze zmienną częstością:

• 1 raz lub 2 razy w tygodniu w okresach bezopadowych,
• kilka razy w tygodniu (na ogół co drugi dzień) w okresach roztopowych oraz opadowych (głównie rozlewnych),
• kilka razy na dobę w czasie opadów (głównie przelotnych).

    Uzyskane wyniki pozwoliły obliczyć średnie dobowe wartości natężenia przepływu w dniach wykonywania pomiarów. W pozostałym okresie wartości Q były interpolowane, początkowo wg funkcji liniowej (wersja uproszczona, robocza), a następnie wg funkcji zbliżonej do wykładniczej, której parametry oszacowano na podstawie krzywych opadania i wysychania dobranych metodą najmniejszych kwadratów do obliczonych uprzednio średnich, dobowych wartości przepływu.

    Opracowaną bazę codziennych przepływów wykorzystano następnie jako ciąg kalibracyjny w modelu hydrologicznym typu opad-odpływ. Jako dane wejściowe w roboczej wersji modelu użyto średnie dobowe wartości temperatury powietrza oraz sumy dobowe opadów atmosferycznych zarejestrowane na stacji synoptycznej Leszno-Strzyżewice. Graficzny wynik modelu roboczego dla okresu od listopada 2012 do połowy sierpnia 2013 w profilu kontrolnym przedstawia ryc. 1.

 Ryc. 1. Hydrogram obserwowany i symulowany rzeki Kani w profilu kontrolnym (km 3+900, A = 97 km2)

    Jak widać, model nie jest idealny, choć nie taka jest jego rola. Model hydrologiczny stanowi bowiem jedynie pewną aproksymację (przybliżenie) rzeczywistości opisanej danymi obserwacyjnymi i pomiarowymi. Z matematycznego i statystycznego punktu widzenia jakość modelu roboczego należy ocenić na dobrą, o czym świadczy wartość współczynnika NSE i r2 (determinacji) na poziomie blisko 0,78. Oznacza to, że wypracowany model tłumaczy zmiany natężenia przepływu w 78%.

  Analiza hydrogramu wskazuje, miejscami, na znaczne różnice między wartościami obserwowanymi, a wartościami symulowanymi. Ważniejsze przypadki zaznaczono zielonymi elipsami. Pierwszy dotyczy listopada, kiedy zaznacza się zbyt szybkie zmniejszanie się Q w stosunku do rzeczywistości. Jest to widoczne każdorazowo w długich okresach bezopadowych i wymaga dalszych korekt. Najwyraźniej problem uwidocznił się w marcu. Tutaj niezbędna będzie najprawdopodobniej ingerencja w wartości parametrów modelu, szczególnie w zakresie wód podziemnych.

Z drugiej strony model zaniża wartości przepływów maksymalnych w czasie wezbrań, choć nie jest to regułą i w związku z tym pozwala przypuszczać, że zmiana danych wejściowych, szczególnie stacji opadowej z Leszna na położoną bliżej, np. Krzemieniewo lub Szelejewo bądź obliczenie opadu średniego, ważonego dla zlewni rzeki Kani ze stacji opadowych: Dolsk, Szelejewo, Ciołkowo i Krzemieniewo, poprawi kształt wezbrań.

Jak na razie udało się uzyskać symulowany średni roczny przepływ (SQ) niemal identyczny z wartością obserwowaną oraz wysoką zgodność symulowanych średnich miesięcznych wartości przepływu (SQm) z wartościami obserwowanymi.

     Tradycyjnie obliczono wartości przepływów charakterystycznych, głównych I stopnia, tj.: NQ, SQ i WQ, które w profilu główny wyniosły odpowiednio:

• NQ = 0,15 [m3/s] - listopad 2012 r.,
• SNQm = 0,25 [m3/s] - średnia z wartości NQm,
• SQ = 0,50 [m3/s],
• SWQm = 1,30 [m3/s] - średnia z wartości WQm,
• WQ = 3,30 [m3/s] - lipiec 2013 r.

    Poniżej profilu głównego (most w km 0+535), rzekę Kanię zasila jeszcze prawostronny dopływ o nazwie Rów Ostrowski. Ponieważ całkowita powierzchnia dorzecza Kani wynosi 110 km2, to ekstrapolacja SQ z profilu głównego na ujście daje średni roczny odpływ rzeką Kanią do Kościańskiego Kanału Obry na poziomie 0,52 [m3/s], co oznacza:

• całkowity roczny odpływ V = 16,4 mln m3,
• średni roczny odpływ jednostkowy Sq = 4,7 [l/s km2],
• warstwę odpływu rocznego H = 0,149 [m],
• współczynnik odpływu c = 0,25 [-].

    W tym miejscu należy zaznaczyć, że na całkowity odpływu składa się  około 2,2 mln m3 ścieków odprowadzany z Zakładu Wodociągów i Kanalizacji w Gostyniu oraz około 0,3 mln m3 ścieków z cukrowni Pfeifer&Langen Polska. Naturalizacja przepływów w rzece Kani polegająca na odjęciu sumy zrzutu ścieków od obserwowanych wartości natężenia przepływu daje następujące przepływy naturalne (Qnat) w profilu km 0+535:

• NQ(nat) = 0,08 [m3/s] - listopad 2012 r.,
• SNQm(nat) = 0,18 [m3/s] - średnia z wartości NQm(nat),
• SQ(nat) = 0,43 [m3/s],
• SWQm(nat) = 1,30 [m3/s] - średnia z wartości WQm(nat),
• WQ(nat) = 3,30 [m3/s] - lipiec 2013 r.

Po naturalizacji można też obliczyć naturalne wartości dla dorzecza Kani:

• całkowitego rocznego odpływu V ~ 14,0 mln m3,
• średni roczny odpływ jednostkowy Sq = 4,0 [l/s km2],
• warstwę odpływu rocznego H = 0,129 [m],
• współczynnik odpływu c = 0,21 [-].

    

    Poniżej hydrogram roczny średnich miesięcznych przepływów w rzece Kani w profilu głównym (km 0+535) na tle średniego hydrogramu z wielolecia 1961-2010.

Ryc. 2. Hydrogram przepływu naturalnego (Qnat) rzeki Kani w profilu km 0+535 za rok hydrologiczny 2013

 na tle hydrogramu średniego z wielolecia 1961-2010

    Średni przepływ (SQnat) w roku hydrologicznym 2013 w porównaniu z SSQ (1961-2010) jest nieznacznie wyższy, o około 10%, co pozwala stwierdzić, że całościowo analizy rok można uznać na normalny pod względem hydrologicznym. Początek roku (XI, XII) cechował się przepływami niższymi od średnich wieloletnich. Ich zrównanie nastąpiło w styczniu. Wartości wyższe w stosunku do normy obserwowano z kolei w kwietniu, czerwcu i wrześniu. W pierwszym przypadku wynikało z trwającej o blisko miesiąc dłużej zimy z pokrywą śnieżną, co opóźniło ostatnie roztopy, natomiast w czerwcu i wrześniu było skutkiem dużych opadów efektywnych (szczególnie przełom maja i czerwca).

   W tym roku odnotowaliśmy trzy wezbrania roztopowe (styczeń/luty, luty/marzec, marzec/kwiecień) oraz 4 opadowe (maj/czerwiec, czerwiec/lipiec, koniec lipca i wrzesień). W ujęciu wieloletnim roztopy występują najczęściej w lutym. Średni hydrogram za lata 1961-2010 dla rzeki Kani opracowano na podstawie danych obserwacyjnych rzeki Lutyni w profilu wodowskazowym Raszewy oraz zależności regionalnych i wzoru Iszkowskiego. Stąd też słabiej, niż ma to miejsce w rzeczywistości, zaznaczone wezbranie opadowe letnie. Pomimo, iż długie, letnie wezbrania w roku hydrologicznym 2013 oraz dłuższa zima stanowią element nietypowy dla przeciętnego obrazu warunków hydrologicznych w zlewni rzeki Kani, rok 2013 można uznać za zbliżony do normalnego.

Dopływ z Goli czy Rów Starogostyński?

     Dopływ z Goli, wg Mapy Podziału Hydrograficznego Polski, jest lewostronnym dopływem Kanału Mosińskiego, do którego uchodzi w km około 59+740. Z kolei wg Wielkopolskiego Zarządu Melioracji i Urządzeń Wodnych (WZMiUW) w Lesznie recypientem (odbiornikiem) Rowu Starogostyńskiego jest Kościański Kanał Obry, do którego rozpatrywany ciek uchodzi w km około 31+890. W tym miejscu warto zwrócić uwagę na bałagan w hydronimii (nazewnictwo elementów hydrograficznych). W MPHP z jednej strony kanał nazywa się Mosińskim, z drugiej jego zlewnię określa się jako Kanał Obry. Ta ostatnia nazwa funkcjonuje w Państwowym Rejestrze Nazw Geograficznych i ma charakter urzędowy. W dalszej części będę pisał o Kościańskim Kanale Obry, ponieważ ta nazwa ma swoje uzasadnienie historyczne. Pojęcie Kanału Mosińskiego jest tworem sztucznym, wg mnie nieuzasadnionym nie tylko historycznie, ale też nie mówiącym nic o genezie cieku.

Rys. 1. Wybrane elementy i obiekty hydrograficzne zlewni Dopływu z Piasków i Rowu Starogostyńskiego

       Z powyższej mapy (rys. 1) wynika, że zlewnię odwadniają dwa zasadnicze cieki: Dopływ z Goli oraz Rów Starogostyński. Pierwszy z nich bierze swój początek w rejonie wsi Czajkowo, około 3 km na południe od Goli, natomiast drugi w okolicy Rezerwatu Torfowisko Źródliskowe na terenie wsi Stary Gostyń. Oba kończą bieg w korycie Kościańskiego Kanału Obry, na zachód od Stankowa i powyżej jednegoo z wielu jazów. W tym miejscu uwagę zwraca sformułowanie: oba cieki kończą bieg w korycie KKO. Oczywiście jest to niemożliwe. Jeden z nich musi być ciekiem głównym, drugi tylko dopływem. Pytanie jakie się rodzi dotyczy tego, jak je sklasyfikować. Otóż wg WZMiUW ciekiem głównym jest Rów Starogostyński (podobnie podaje Mapa hydrograficzna Polski GUGiK), natomiast na MPHP pojawia się nazwa Dopływ z Goli odnosząca się do głównego cieku zlewni. Takim pojęciem posługuje się też Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Poznaniu.

Biorąc pod uwagę fakt, że administratorem zlewni Kościańskiego Kanału Obry w rejonie Gostynia jest WZMiUW w Lesznie posługujący się od lat, pewno kilkudziesięciu, a może i dalej, nazwą Rów Starogostyński, taki hydronim należałoby przyjąć jako obowiązujący i do tego bym się skłaniał. To jest nazwa mająca swoją historię, stosowana przez zarządcę zlewni już od dawien dawna. Dopływ z Goli pojawia się jako realizacja zasady przyjętej przez autorów MPHP, według której ciekom o nieuregulowanym nazewnictwie nadaje się sformułowanie Dopływ z ... lub Dopływ w ..., podając nazwę miejscowości, w rejonie której ciek bierze początek lub przez którą przepływa. I rzeczywiście, biorąc pod uwagę przebieg cieku, nazwa Dopływ z Goli wydaje się słuszna. Uważam jednak, że to dość powierzchowne potraktowanie sprawy. Przyjęta bowiem zasada jest sztuczna, bardzo wygodna, ale nie uwzględnia elementarnej hydrologii zlewni. Otóż nie od dziś wiadomo, że ciek płynący z rejonu Goli ma charakter okresowy. W roku hydrologicznym 2013, który skończył się kilka dni temu (31 października), woda płynęła korytem Dopływu z Goli tylko do lipca. W kolejnych miesiącach koryto było już suche, a przecież nie był to okres suchy, czy tym bardziej wybitnie suchy. Z hydrologicznego oraz meteorologicznego punktu widzenia mieścił się w tzw. normie wieloletniej. Wobec tego czynienie cieku okresowego ciekiem głównym zlewni wydaje się nieuzasadnione. Jedynym ciekiem głównym jest Rów Starogostyński. W minionym roku hydrologicznym woda płynęła w nim ciągle, oczywiście z różnym natężeniem, okresami tylko kilku litrów na sekundę. Tymczasem w korycie Dopływu z Goli, od lipca, ruch wody widoczny był dopiero w rejonie połączenia z Rowem Starogostyńskim, czasami nieco bardziej w górze cieku. Stałe zasilanie zapewnione jest bowiem jedynie w obniżeniu dennomorenowym północnej krawędzi Wysoczyzny Leszczyńskiej, gdzie zwierciadło wody podziemnej pierwszego horyzontu znajduje się na głębokości poniżej 1 metra zasilając cieki lateralnie (bocznie) przez cały rok hydrologiczny. Charakter stały ma także rów melioracji szczegółowych odwadniający wschodnią krawędź Wysoczyzny Leszczyńskiej zasilany młaką (rys. 1 - wypływ wód podziemnych). Ostatnia wizja terenowa wskazała też na stały dopływ z miejscowości Kosowo (rys. 1), chociaż nie wody, a ścieków w ilości kilku dziesiątych litra na sekundę.

       Przykładów niezrozumiałego podejścia do kwestii hydronimów jest w rejonie Gostynia więcej. Można wskazać na Starą Kanię (wg WZMiUW w Lesznie), czyli Dopływ z Piasków (wg MPHP, RZGW w Poznaniu), ciek który nie ma urzędowej nazwy, bowiem nie figuruje w bazie Państwowego Rejestru Nazw Geograficznych (PRNG). Jest to o tyle zaskakujące, że już Rów Bodzewski, znacznie krótszy ciek o blisko 4-krotniej mniejszej powierzchni zlewni niż Dopływ z Piasków (A = 9 km2), znalazł się w PRNG. W tym jednak przypadku zachodzi przynajmniej zgodność w nazewnictwie, bowiem niezależnie od instytucji, mówimy o Rowie Bodzewskim. Zbliżoną powierzchnię do Rowu Bodzewskiego ma Rów Ostrowski (p. dopływ Kani), a mimo to nie znalazło się dla niego miejsce w PRNG, podobnie jak dla Brzezinki (l. dopływ Kani) o powierzchni zlewni blisko 20 km2, która istnieje jedynie w WZMiUW oraz w RZGW.

      Właściwie rozpatrując tych kilka cieków trudno sformułować jasne zasady, według których kwalifikowano liniowe elementy hydrograficzne do państwowej bazy danych PRNG. Nie jest to bowiem ani powierzchnia zlewni, ani długość cieku, ani jego zasilanie, o innych kryteriach hydrologicznych nie wspominając, a przecież nie są to rowy melioracji szczegółowych, lecz cieki melioracji podstawowej będące ponadto odbiornikami ścieków różnego rodzaju, a więc mające znaczenie choćby w bilansowaniu wodnogospodarczym.