poniedziałek, 6 maja 2013

Hydrologiczna zima 2013 w dorzeczu Kani - analiza wstępnych wyników pomiarów hydrometrycznych

Z końcem kwietnia minęło pierwsze półrocze roku hydrologicznego 2013 zwane hydrologiczną zimą. Poniżej przedstawiam roboczy hydrogram codziennych przepływów uzyskany na drodze obserwacji stanów wody oraz pomiarów natężenia przepływu wykonywanych w dwóch profilach na rzece Kani:
  • poniżej ujścia Brzezinki, tj. w km 3+910 biegu Kani,
  • poniżej ujścia Rowu Ostrowskiego (km 0+100) oraz dodatkowo poniżej mostu na drodze do Ostrowa (km 0+500).
Pomiary wykonywane były w momentach charakterystycznych, a więc istotnych z punktu widzenia zmienności natężenia przepływu, tj. przed wezbraniami, w ich trakcie oraz w czasie opadania wody, a także dodatkowo w okresach bezopadowych w celu uzyskania przebiegu krzywej wysychania na hydrogramie. Z oczywistych powodów pomiary codzienne były niemożliwe. Nieciągłości zostały na razie uzupełnione metodą interpolacji, natomiast z czasem zostanie przygotowany model hydrologiczny służący symulacji zmienności przepływu. 
Hydrogram przedstawia średniodobowe wartości natężenia przepływu (rys. 1). Ograniczenie się wyłącznie do obserwacji stanów wody o godzinie 6 UTC, zgodnie ze standardami, w przypadku tak małej zlewni, a więc w warunkach gwałtownego odpływu, byłoby dalece niewystarczające, szczególnie w przypadku wezbrań opadowych.

Rys. 1. Hydrogram przepływu dla rzeki Kani za okres hydrologicznej zimy 2013 
przygotowany dla dwóch profilów pomiarowych

Średni przepływ SQ w analizowanym okresie wyniósł:
  • 0,44 [m3/s] w profilu rzeki Kani poniżej ujścia Brzezinki oraz
  • 0,56 [m3/s] w profilu rzeki Kani poniżej ujścia Rowu Ostrowskiego.
Średni odpływ jednostkowy (Sq) wyniósł więc odpowiednio: 4,9 [l/s/km2] oraz 5,4 [l/s/km2].

Najniższy zaobserwowany przepływ (NQ) osiągnął:
  • 0,06 [m3/s] w profilu rzeki Kani poniżej ujścia Brzezinki (odnotowany w listopadzie) oraz
  • 0,15 [m3/s] w profilu rzeki Kani poniżej ujścia Rowu Ostrowskiego odnotowany w listopadzie, w tym około 0,04 [m3/s] zrzutu z oczyszczalni ścieków w Gostyniu.
Zatem odpływ jednostkowy niski (Nq) wyniósł odpowiednio: 0,7 [l/s/km2] i 1,4 [l/s/km2].

W końcu najwyższy przepływ (WQ) odnotowany 31 stycznia oraz 8 kwietnia wyniósł:
  • około 2,60 [m3/s] w profilu rzeki Kani poniżej ujścia Brzezinki oraz
  • około 3,00 [m3/s] w profilu rzeki Kani poniżej ujścia Rowu Ostrowskiego.
Powyższe wartości oznaczają odpływ jednostkowy wysoki (Wq) na poziomie 28,9 [l/s/km2].

Równocześnie prowadzono obserwacje zdalne natężenia przepływu w profilu wodowskazowym Trąbczyn na rzece Czarnej Strudze (l. dopływ Warty), który potraktowano jako reperowy (zlewnia podobna). Wartości średnie miesięczne za okres hydrologicznej zimy, z tego wodowskazu (czynny, sieciowy wodowskaz IMGW-PIB), przeliczono stosunkiem powierzchni zlewni rzeki Kani (A = 104 km2) do rzeki Czarnej Strugi (A = 414 km2), a następnie porównano (tab. 1).

Tab. 1. Średnie miesięczne wartości natężenia przepływu w rzece Kani 
w profilu poniżej ujścia Rowu Ostrowskiego (km 0+100) w okresie hydrologicznej zimy 2013
Analiza porównawcza treści powyższej tabeli wskazuje, że przeliczanie wartości średnich miesięcznych natężenia przepływu z wodowskazu Trąbczyn na profil pomiarowy rzeki Kani daje całkiem niezły efekt, choć nie do końca zadowalający. Przepływ jest bowiem przeciętnie o prawie 15% niższy, szczególnie w okresie wezbrań - w styczniu i lutym niedoszacowanie przekracza nawet 30%. Wynika to z faktu, iż kulminacje wezbrań na rzece Kani nie zawsze są proporcjonalnie mniejsze w stosunku do notowanych w profilu wodowskazowym Trąbczyn na Czarnej Strudze. Niewykluczone, że średnie miesięczne wartości przepływu w miesiącach wezbraniowych należałoby przeliczać korzystając z formuły zwiększającej przepływ przy mniejszych powierzchniach zlewni.

Nie skorzystałem z możliwości przeliczania przepływu z wodowskazu Kościan na Kanale Obry z powodu antropogenicznie przekształconego ustroju hydrologicznego. Obecność Kanału Wonieść oraz licznych jazów sprawia, że przepływ notowany w Kościanie może nie być miarodajny, zwłaszcza w okresie lata hydrologicznego. Ponadto około 10-krotna różnica powierzchni zlewni między Kanią (104 km2) a Kanałem Obry w profilu Kościan (około 1200 km2) jest zdecydowanie za duża i zgodnie z zaleceniami stosowanymi w hydrologii uniemożliwia uzyskiwanie miarodajnych i wiarygodnych wartości przepływu. Między zlewnią Czarnej Strugi w profilu wodowskazowym Trąbczyn a rzeką Kanią w profilu ujściowym 4-krotna różnica powierzchni zlewni jest i tak nieco za duża, bowiem nie powinna przekraczać 150-200% Jednak z uwagi na brak innych zlewni podobnych (d. analog) i w związku z niezłym rezultatem po przeliczeniu, wydaje się, że w przypadku lat przeciętnych pod względem hydrologicznym można z tej zależności korzystać. Nawet codzienne wartości natężenia przepływu w Trąbczynie, po przeliczeniu na rzekę Kanię, niemal nie różnią się od wartości obserwowanych w rejonie ujścia Kani do Kanału Obry. Dotyczy to zarówno stanów niskich, średnich, jak i średnich wysokich, ale w okresach bezopadowych i z wyłączeniem kulminacji wezbrań. Oczywiście nie zawsze istnieje możliwości porównywania zlewni, nawet przy małych różnicach powierzchni - ważną są także cechy krajobrazu i wynikające z nich czynniki odpływotwórcze. W przypadku zlewni Kani i Czarnej Strugi zachodzi duże podobieństwo wyrażone w proporcjonalności przepływów średnich niskich, średnich oraz średnich wysokich.

Ogólnie biorąc tegoroczna hydrologiczna zima w zlewni rzeki Kani okazała się całkiem normalna, typowa, choć kwiecień nieco zaburzył ten obraz. Z reguły średni przepływ w kwietniu wynosi około 0,5 [m3/s], a nie blisko 1 [m3/s]. Nieco wyższe bywają też przepływu w listopadzie i grudniu. Cechą charakterystyczną tegorocznego sezonu zimowego było powtarzanie się roztopów i wezbrań na przełomie miesięcy: stycznia i lutego, lutego i marca oraz marca i kwietnia.