Susza hydrologiczna 2015 na fotografiach

    Poniżej krótki fotoreportaż z sytuacji hydrologicznej w międzyrzeczu Kościańskiego Kanału Obry i rzeki Barycz wraz z komentarzem :-)

Fot. 1. Polski Rów, Rydzyna - widok w dół rzeki

Polski Rów jest prawostronnym dopływem rzeki Barycz.
Profil Rydzyna zamyka około 315 km2 powierzchni zlewni z przepływem poniżej 0,04 m3/s (40% SNQ)

Fot. 2. Rzeka Kania, Sikorzyn - początek rzeki

Kania jest lewostronnym dopływem Kościańskiego Kanału Obry.
Widoczne zarośnięte koryto, brak wody

 

Fot. 3. Rzeka Kania, Gostyń (ul. Ogrodowa) - próg w korycie

Profil Gostyń (ul. Ogrodowa) zamyka około 40 km2 powierzchni zlewni z przepływem poniżej 0,002 m3/s (<20% SNQ)

Fot. 4. Rzeka Kania, Gostyń (ul. Ogrodowa) - ujście Dopływu z Piasków do Kani

Dopływ z Piasków (Stara Kania) jest prawostronnym dopływem Kani.
Profil Gostyń (ul. Ogrodowa) zamyka około 30 km2 powierzchni zlewni z przepływem poniżej 0,002 m3/s (<20% SNQ)

Fot. 5. Rzeka Kania, Gostyń (Cukrownia Pfeifer&Langen) - miejski odcinek rzeki

Profil Gostyń (Cukrownia) zamyka około 95 km2 powierzchni zlewni z przepływem 0,005 m3/s (<20% SNQ)

Fot. 6. Rzeka Kania, w. Ostrowo

Profil Ostrowo zamyka około 104 km2 powierzchni zlewni z przepływem około 0,055 m3/s (<50% SNQ)

Znaczący wzrost przepływu na odcinku Gostyń-Ostrowo (0,005-0,055 m3/s) to efekt zrzutu oczyszczonych ścieków z ZWiK Gostyń - dzięki temu dolny odcinek Kani nigdy nie wyschnie :-)

 Fot. 7. Brzezinka, Gostyń (ul. Strzelecka) - widok w dół cieku

Profil Gostyń (ul. Strzelecka) zamyka około 12 km2 powierzchni zlewni z przepływem poniżej 0,001 m3/s (<25% SNQ; ~NNQ)

Fot. 8. Brzezinka, Gostyń (ul. Cukrownicza) - widok w dół cieku

Profil Gostyń (ul. Cukrownicza) zamyka około 19 km2 powierzchni zlewni z przepływem 0,000 m3/s (brak przepływu, brak zasilania wodami podziemnymi)

Fot. 9. Brzezinka, Gostyń (ul. Cukrownicza) - widok na odcinek ujściowy (ciek zakryty)

Widoczne suche koryto

 Fot. 10. Rów Starogostyński, Stankowo - na odcinek ujściowy

Profil Stankowo zamyka 25 km2 powierzchni zlewni. Widoczne suche koryto; Q = 0,000 m3/s

Fot. 11-12. Młaka odpływowa w okolicy Kosowa, na stoku Wysoczyzny Leszczyńskiej

Młaka to powierzchniowy, nieskoncentrowany wypływ wody podziemnej na powierzchnię terenu.

Młaka w okolicy Kosowa ma charakter odpływowy - wypływa z niej niewielka struga o przepływie poniżej 1 l/s

Fot. 13. Struga wypływająca z młaki w rejonie Kosowa

Fot. 14-17. Dąbrówka, Godurowo

Profil Godurowo zamyka 55 km2 powierzchni zlewni.

Widoczny brak przepływu (Q ~ 0,000 m3/s) - brak zasilania podziemnego

 Fot. 18. Rdęca (Radęca), Kobylin

Rdęca jest prawostronnym dopływem Orli.  Profil Kobylin zamyka 75 km2 powierzchni zlewni.

Widoczny brak przepływu (Q ~ 0,000 m3/s) - brak zasilania podziemnego

 Fot. 19. Ochla, Kobylin

Ochla jest prawostronnym dopływem Rdęcy. Profil Kobylin zamyka 65 km2 powierzchni zlewni.

Widoczny brak przepływu (Q ~ 0,000 m3/s) - brak zasilania podziemnego

Fot. 20-21. Rzeka Dąbroczna, Kołaczkowice

Dąbroczna jest prawostronnym dopływem Orli. Profil Kołaczkowice zamyka 80 km2 powierzchni zlewni.

Widoczny brak przepływu (Q ~ 0,000 m3/s) - suche koryto

Fot. 22-23. Rzeka Orla, Skałów k. Koźmina Wlkp.

Orla jest prawostronnym dopływem rzeki Barycz. Intensywne zarastanie koryta. Profil Skałów zamyka około 120 km2 powierzchni zlewni z przepływem poniżej 0,010 m3/s (80% SNQ)

   Susza hydrologiczna w międzyrzeczu Odry środkowej i Warty środkowej na Nizinie Południowowielkopolskiej jest bardzo głęboka, podobnie jak w wielu innych rejonach Polski. Wyraźnie obniżył się poziom wód podziemnych, stąd Państwowa Służba Hydrogeologiczna przy Państwowym Instytucie Geologicznym - Państwowym Instytucie Badawczym wydała ostrzeżenie o wystąpieniu niżówki hydrogeologicznej (OSTRZEŻENIE). Zredukowane zasilanie podziemne przekłada się na odpływ rzeczny, który w wielu małych rzekach ustał lub niemal ustał - stąd przepływy bliskie 0,000 m3/s oraz suche koryta, a w większych obniżył się do poziomu kilkunastu procent SNQ lub poniżej NNQ. Zatem do rozwijającej się od kilku tygodni niżówki hydrologicznej "dołączyła" niżówka hydrogeologiczna. Opady deszczu, które wystąpiły w ostatnich dniach oraz prognozowane do końca sierpnia spowodują jedynie chwilowy wzrost przepływu bez istotnego zasilenia wód podziemnych. Wobec tego susza będzie postępowała. Aby przywrócić odpływ rzeczny do poziomu przeciętnego (średniego) w ostatnich miesiącach roku hydrologicznego potrzeba opadów ciągłych o umiarkowanym natężeniu, trwających kilkanaście dni, najlepiej z rzędu i sumie na poziomie 100-200 mm, co wydaje się zupełnie nierealne. Możliwe więc, że niżówka hydrologiczna zakończy się dopiero na przełomie bieżącego i kolejnego roku hydrologicznego, czyli w październiku, listopadzie, o ile, w przeciwieństwie do lat ubiegłych, będą to miesiące bardzo wilgotne, co, jak sądzę, może się okazać trudne w realizacji. Opady jesienne byłyby bardzo skuteczne, ponieważ najczęściej mają charakter ciągły, a nie przelotny, słabą i umiarkowaną intensywność, a co ważne, występują w okresie chłodniejszym niż lato, a więc z wyraźnie mniejszym parowaniem, a jeszcze przed zimowym przemarznięciem gruntu, które utrudnia infiltrację wody do warstwy wodonośnej. Niestety nie można wykluczyć, że skuteczna odbudowa zasobów wód powierzchniowych, a tym bardziej podziemnych, potrwa wiele miesięcy, a wyraźną poprawę odczujemy dopiero wiosną przyszłego roku.

Susza na przykładzie międzyrzecza środkowej Odry i środkowej Warty (Nizina Południowowielkopolska)

     Utrzymujące się od pewnego czasu dość wysokie wartości temperatury powietrza oraz wyraźny deficyt opadów atmosferycznych to nie tylko korzyści (głównie dla wczasowiczów), ale niestety także problemy związane z deficytem wody. Nawet pobieżna analiza stref stanów wody na stacjach wodowskazowych IMGW-PIB pozwala stwierdzić, że mamy do czynienia z okresem suchym - w większości profilów kontrolowanych utrzymuje się stan wody w strefie wody niskiej, tylko na krótkich odcinkach średniej, ale głównie z powodu piętrzenia przez roślinność korytową, urządzenia hydrotechniczne, czy wskutek zwiększonego zrzutu wody poniżej zbiorników retencyjnych. Jednocześnie bardzo wyraźnie obniżył się w ostatnim czasie odpływ rzeczny. Na wielu rzekach, zwłaszcza w zlewni górnej i środkowej Odry oraz górnej i środkowej Warty, notowany jest przepływ poniżej wartości SNQ (przepływ średni z niskich rocznych), a nawet poniżej absolutnego minimum (NNQ).

     Aktualna sytuacja hydrologiczna wynika z kilku przyczyn. Przede wszystkim, już 2 lata z rzędu nie obserwowano żadnej istotnej pokrywy śnieżnej, tj. takiej, z której woda roztopowa zasiliłaby wody podziemne. Jednocześnie miesiące zimowe były zdecydowanie cieplejsze od normy wieloletniej dla tego okresu, a opadów deszczu było niewiele (tab. 1).

Tab. 1. Średnie wartości temperatury powietrza oraz sumy opadów atmosferycznych
na Nizinie Południowowielkopolskiej (międzyrzecze Odry Środkowej i Warty Środkowej)
w latach hydrologicznych 2014 i 2015 wg pór (sezonów) roku hydrologicznego

(oprac. własne na podstawie [1])

Lato hydrologiczne 2015 obejmuje tylko V-VII

     Dane zawarte w tabeli wskazują na średnie sezonowe wartości temperatury powietrza wyraźnie powyżej normy wieloletniej (1971-2000, 1981-2010). Jedynie od maja do lipca 2015, w odniesieniu do normy dla analogicznego okresu, temperatura była nieznacznie wyższa od przeciętnej (+0,5 st.C). Z punktu widzenia odnawiania zasobów wodnych w zlewni kluczowe znaczenie mają warunki meteorologiczne panujące w okresie hydrologicznej zimy, tj. od listopada do kwietnia kolejnego roku kalendarzowego. Zima roku hydrologicznego 2014 była o niemal 3 st.C cieplejsza od typowej. Ekstremalnie ciepły był luty (+4 st.C w stosunku do normy), następnie marzec (+3,5 st.C). Najbardziej zbliżony do przeciętnego okazał się styczeń (+1 st.C). Suma opadów od listopada 2013 do kwietnia 2014 była niemal równa normalnej (92% normy), jednak w lutym, który był ekstremalnie ciepły, a który na ogół cechuje się najniższą sumą opadów atmosferycznych, spadło raptem kilka mm deszczu, tj. 20% normy. Również w bardzo ciepłym grudniu suma opadów była niska - około 50% normy.

Lato hydrologiczne 2014 było nieco wilgotniejsze od typowego (suma opadów o 15% wyższa od przeciętnej). Bardzo wilgotny była maj (+100% opadu w odniesieniu do normy), a wilgotny okazał się wrzesień (+50% w stosunku do normy). Pozostałe miesiące nie wyróżniały się istotnie w relacji do okresu referencyjnego. Z kolei termicznie lato hydrologiczne 2014 było ciepłe lub bardzo ciepłe z temperaturą o około 1,5 st.C wyższą od przeciętnej.

Zatem zasoby wodne zlewni nie zostały uzupełnione w czasie zimy, a letnie opady niespecjalnie poprawiły sytuację, ponieważ tylko nieznacznie przekroczyły normę, a  w warunkach podwyższonej temperatury powietrza i wzmożonego parowania jedynie niewielka część opadów zasiliła wody podziemne. Wyraziło się to już na przełomie lipca i sierpnia, kiedy odpływ rzeczny zbliżył się do wartości SNQ, a tylko nieco wyższe wartości notowano na początku kolejnego, jeszcze uboższego w opady, roku hydrologicznego 2015.

     W listopadzie 2014 roku postępowało sczerpywanie zasobów wód podziemnych - miesiąc był o 3 st.C cieplejszy od normy, a w dodatku dość suchy z sumą opadów na poziomie nieco ponad 40% wartości przeciętnej z wielolecia. Kolejne miesiące hydrologicznej zimy 2015 były także cieplejsze od typowych w okresie referencyjnym z ekstremalnie ciepłym styczniem (+3,5 st.C w stosunku do normy). Generalnie średnia temperatura powietrza o 2 st.C przekroczyła wartość przeciętną. Suma opadów od listopada do kwietnia sięgnęła około 130 mm, co stanowiło tylko 65% normy, a więc całościowo biorąc zima była sucha. Po raz kolejny najsuchszy okazał się luty (20% sumy normatywnej). Połowę przeciętnej sumy opadów atmosferycznych odnotowano w grudniu.

Początek hydrologicznego lata 2015 przyniósł warunki termiczne zbliżone do normalnych z temperaturą średnią o 0,5 st.C wyższą od przeciętnej (V-VII). Niestety postępował deficyt opadów. Od maja do końca lipca spadło jedynie 120 mm deszczu, co stanowi około 60% normy z wielolecia.

   Jakkolwiek odpływ rzeczny na poziomie zbliżonym do SNQ wystąpił w roku hydrologicznym 2014 dopiero w lipcu i sierpniu i trwał krótko, przeważnie poniżej 10 dni, tak w roku hydrologicznym 2015 niżówka rozpoczęła się już z końcem maja i nadal trwa. Na wielu ciekach odwadniających Nizinę Południowowielkopolską, szczególnie międzyrzecze środkowej Odry i środkowej Warty, obserwuje się w tej chwili (przełom lipca i sierpnia) przepływ na poziomie 30-50% SNQ, a więc bardzo głęboką niżówkę. Susza, z krótkimi przerwami, trwa już zatem ponad 60 dni. Pomiary, które wykonałem na przełomie lipca i sierpnia wskazują na odpływ jednostkowy wynoszący od nieco ponad 100 ml/s/km2 (0,0001 m3/s km2) do nawet 10 ml/s km2. Niektórymi ciekami płynie już mniej niż 1 l/s (Rdęca w profilu Kobylin, Ochla w profilu Kobylin). Poniżej wyniki pomiarów natężenia przepływu z końca lipca 2015 roku (tab. 2)

Tab. 2. Wyniki własnych pomiarów natężenia przepływu na wybranych ciekach
międzyrzecza środkowej Odry i środkowej Warty (Nizina Południowowielkopolska)

Warto nadmienić, że średni niski odpływ (SNQ) dla rozpatrywanego obszaru (A = 2 000 km2) wynosi nieco ponad 0,50 m3/s, a aktualny około 0,20 m3/s.

     W zlewni rzeki Kani (prawostronny dopływ Kościańskiego Kanału Obry) działa kilka zastawek, które każdego lata są zamykane celem podpiętrzenia wody w korycie, spowolnienia odpływu, czy podniesienia zwierciadła wody podziemnej w szerokiej dolinie rzecznej. W tym roku jednak zastawki zamknięto nie tylko wcześniej, ale także w większej liczbie - uruchomiono zastawkę, która w ostatnich latach była nieużywana. W ten sposób podpiętrzono zwierciadło wody jeszcze bardziej w górę rzeki, aż po cukrownię w Gostyniu. Już zatem na początku hydrologicznego lata (w kwietniu) w zlewni rzeki Kani wartości odpływu rzecznego oraz stan wody były wyraźnie niższe, niż przeciętne w tym okresie. Wartości przepływu na poziomie kilku litrów na sekundę wskazują na znaczne obniżenie zwierciadła płytkich wód podziemnych (wysoczyznowych), a więc na ich niemal całkowite wyczerpanie oraz na istotne obniżenie zwierciadła wód podziemnych GUPW. Poziom wysoczyznowy jako jedyny zasila cieki takie jak: Dąbrówka powyżej Godurowa, Rdęca, Ochla, Dąbroczna powyżej Miejskiej Górki. Przepływ w tych ciekach jest bliski 0 m3/s, co wskazuje na wyczerpanie się zasobów wodnych wód gruntowych. Rzeka Kania oraz Dąbrówka poniżej profilu Godurowo drenują dodatkowo międzymorenowy poziom wodonośny, dzięki czemu odpływ jednostkowy jest tam większy, chociaż i ten poziom wykazuje duży deficyt.
     
     Niżówka widoczna jest także w szerszym kontekście przestrzennym, nie tylko w danych o stanie wody i przepływie publikowanych przez IMGW-PIB na portalu Pogodynka.pl, lecz także na satelitarnych produktach dostępnych w zakładce AGROMETEO. Przegląd map z wartościami sumy ewapotranspiracji za ostatnią dobę, 10 oraz 30 dni wskazuje na to, że najniższe wartości występują w zlewni górnej i środkowej Odry oraz górnej i środkowej Warty. Wynika to z pogłębiającego się deficytu wody, który powoduje zmniejszenie parowania z roślin (rys. 1-4).

Rys. 1-4. Ewapotranspiracja aktualna w Polsce za ostatnie: 30 dni, 10 dni, za 3 i 4 sierpnia

źródło: Pogodynka-AGROMETEO

     
Podobna sytuacja wystąpiła w maju br. Bardzo niską wilgotnością cechuje się również gleba, co można sprawdzić na mapach publikowanych przez IMGW-PIB, w dziale AGROMETEO - zakładka Obrazy satelitarne (rys. 5-8). Profil glebowy jest bardzo suchy (poniżej 20%), nawet na głębokości od 1 do blisko 3 metrów wskaźnik wilgotności w międzyrzeczu środkowej Odry i środkowej Warty nie osiąga nawet 50%.

Rys. 5-8. Wskaźnik wilgotności gleby w Polsce na wybranych poziomach głębokościowych

źródło: Pogodynka-AGROMETEO

     Zatem deficyt wody, co widać po wynikach pomiarów natężenia przepływu oraz po danych publikowanych przez IMGW-PIB zarówno w profilach wodowskazowych, jak i w formie graficznej, w postaci map ewapotranspiracji i uwilgotnienia gleby, jest bardzo duży. Opady deszczu, głównie o charakterze przelotnym, związane z burzami, nie poprawią sytuacji. Spowodują jedynie zwiększony spływ powierzchniowy, większość wody wyparuje lub zostanie przyswojona przez roślinność. W aktualnych warunkach hydrologicznych i hydrogeologicznych potrzeba co najmniej kilkunastu dni z rzędu z opadem o łącznej sumie na poziomie 100-200 mm i słabym oraz umiarkowanym natężeniu (opady ciągłe, z przerwami), aby znormalizować sytuację hydrologiczną w dłuższej perspektywie. Aktualny deficyt opadów od początku roku hydrologicznego wynosi 150 mm (około 40% normy). Kolejna sucha i ciepła jesień oraz zima mogą doprowadzić do katastrofalnej suszy już wczesną wiosną przyszłego roku.
      Susza o podobnej skali czasowej i przestrzennej w zlewni Odry i Warty miała miejsce ostatni raz około 10 lat temu (2003, 2006, 2008 r.), a miejscami być może jeszcze dalej, na początku lat 90. XX wieku, czyli blisko 25 lat temu. Wstępne obliczenia wskazują na to, że odpływ rzeczny na rozpatrywanym obszarze jest zbliżony do wartości przepływów minimalnych o prawdopodobieństwie nieosiągnięcia od 80 do nawet 90%.

[1] Projekt KLIMAT (http://www.imgw.pl/klimat/)

O (bez)sensie jednorazowych pomiarów natężenia przepływu

     Jednym z produktów działalności Głównego Urzędu Geodezji i Kartografii jest Mapa Hydrograficzna Polski w skali 1:50 000 w formie analogowej i numerycznej. Stanowi ona cenne źródło informacji o środowisku wodnym, choć niestety nie jest pozbawiona wad, czy błędów zwłaszcza w zakresie przebiegu cieków.

    W ramach prac terenowych mających na celu wykonanie tzw. polowego zdjęcia hydrograficznego przeprowadzono pomiary natężenia przepływu. W myśl punktu IV paragrafu 25 Wytycznych technicznych GIS-3 Mapa Hydrograficzna Polski w skali 1:50 000 w formie analogowej i numerycznej "zaleca się wykonanie hydrograficznego zdjęcia polowego w okresie od maja do października, z wyłączeniem okresów stanów wód wysokich". Zapis jest jak najbardziej racjonalny, bowiem wskazuje konieczność przeprowadzania pomiarów tak, aby ich wyniki były porównywalne w większej skali przestrzennej i jednocześnie odzwierciedlały typowo letnie warunki odwodnienia (zasilanie podziemne). Wartości pomiarów naniesione na mapę hydrograficzną wskazują jednak na to, że przytoczony zapis nie do końca był realizowany, ze szkodą dla walorów informacyjnych mapy i możliwości interpretacyjnych. Poniżej zamieszczono kilka fragmentów Mapy Hydrograficznej Polski jako przykłady wspomnianego działania.

 

źródło: GUGiK

     Na rysunku powyżej zaznaczono okręgami wyniki dwóch pomiarów hydrometrycznych na rzece Dąbroczni w rejonie Miejskiej Górki. Pomiar pierwszy (1) w Rozstępniewie wskazuje na przepływ 0,1 m3/s, natomiast drugi (2) w Miejskiej Górce - 0,86 m3/s. Pomijając fakt błędnego zapisu wartości natężenia przepływu (brak jednej konwencji - raz wynik podano z dokładnością do części dziesiętnych [za mała dokładność], a raz do części setnych), uwagę zwraca gwałtowny przyrost przepływu na krótkim odcinku, zupełnie nieproporcjonalny do przyrostu powierzchni zlewni. W zasadzie można to wytłumaczyć na dwa sposoby: wezbranie lub punktowy zrzut ścieków. Drugie rozwiązanie jest mało prawdopodobne biorąc pod uwagę skalę przyrostu. Zatem należy uznać, że pomiar numer dwa zarejestrował przepływ związany z przechodzeniem fali wezbraniowej. W zaleceniu, o którym wspomniano wcześniej, mowa jest o unikaniu okresów stanów wód wysokich. Teoretycznie biorąc przepływ 0,86 m3/s mieści się w strefie wody średniej, niemniej jego użyteczność jest bliska zeru. Nie zachowano bowiem ciągłości przepływu w profilu podłużnym cieku. Informacja o gwałtownym przyroście przepływu, poza tym, że wskazuje na wezbranie, jest mało wartościowa. Nie wiemy bowiem, czy pomiaru dokonano na krzywej wznoszącej, czy opadającej, a przede wszystkim jaki był przepływ maksymalny i opad który go wywołał. Nie koresponduje on też z wynikiem pomiaru wykonanego powyżej, w Rozstępniewie. Nie wiadomo więc, czy na odcinku Rozstępniewo - Miejska Górka przyrost przepływu odbywa się tak, jak w górnej części zlewni, czy też nie. Moje pomiary wskazują na występowanie zaburzeń w tym zakresie na odcinku Gogolewo - Miejska Górka, ale nie o tej skali. Wydaje się więc, że planowanie pomiarów natężenia przepływu w ramach hydrograficznego zdjęcia polowego było słabo przemyślane. Skoro pierwsze pomiary na Dąbroczni prowadzono w okresie bezopadowym, na co wskazuje choćby wartości 0,1 m3/s w profilu Rozstępniewo, to należało wybrać takie dni, aby kontynuować tą tendencję, a już na pewno należało analizować prognozę pogody celem racjonalnego wyboru dni i cieków na potrzeby pomiarów. Umieszczanie na mapie "czegokolwiek" co najmniej mija się z celem.

     Innym przykładem jest zlewni rzeki Kani. Na lewostronnym dopływie Kani (Brzezinka) wykonano dwa pomiary natężenia przepływu: (1) i (2) w profilach zlokalizowanych w odległości kilkudziesięciu metrów od siebie. Pomiar (1) wykazał przepływu 0,006 m3/s, natomiast (2) 0,03 m3/s. Nasuwa się więc pytanie: Jakie jest uzasadnienie podawania obu wyników w sytuacji, gdy one ze sobą nie korespondują. W rejonie profilów pomiarowych nie ma zrzutu ścieków, ani innych antropogenicznych, a tym bardziej naturalnych czynników/ przyczyn mogących zmieniać przepływ o rząd wielkości. Wykonując pomiary natężenia przepływu należy z góry wiedzieć, jakiego rezultatu się spodziewać, żeby na miejscu ocenić poprawność uzyskanego wyniku. Wartości 0,006 i 0,030 m3/s wzajemnie się wykluczają, a poza tym wprowadzają zamieszanie. Teoretycznie można sobie wyobrazić sytuację, że pierwszy pomiar wykonano krótko przed intensywnym opadem deszczu, a kolejny zaraz po nim. To by uzasadniało wzrost natężenia przepływu. Nawet jeśli tak było, to w żadnym przypadku nie upoważnia wykonawcy do podawania obu wartości. Bałagan na mapie jest absolutnie nie do zaakceptowania, a tego rodzaju praktyki sugerują, że na miejscu nie było hydrologa. Każdy wyjazd pomiarowy powinna poprzedzać skrupulatna analiza topograficzna mająca na celu wybór profilów pomiarowych, zarówno podstawowych, jak i uzupełniających (rezerwowych) na wypadek, gdyby z powodu silnego zarastania, małych prędkości przepływu, zbyt dużych głębokości, czy wpływu urządzeń hydrotechnicznych nie można było wykonać pomiaru natężenia przepływu. Poza tym po każdym pomiarze należy na miejscu wykonać obliczenia, aby skonfrontować oczekiwaną wartości przepływu z wartością zmierzoną i w razie wątpliwości powtórzyć pomiar, być może w innym profilu. 

źródło: GUGiK

     Nielogiczne jest także podejście do samej rzeki Kani. Przegląd mapy hydrograficznej wskazuje, że ostatni profil pomiarowy na Kani zlokalizowano na terenie miasta Gostynia, gdzie uzyskano wynik 0,04 m3/s. Pomimo, że poniżej znajduje się oczyszczalnia ścieków, nie wykonano pomiaru uwzględniającego zrzut ścieków, naturalny przyrost natężenia przepływu oraz ewentualne straty wynikające z nawadniania łąk. Co prawda poniżej oczyszczalni pracują zastawki piętrzące wodę, co utrudnia wykonanie pomiaru, jednak w rejonie wsi Ostrowo nie ma z tym problemu.

    Podobnych przykładów jest więcej. Wobec tego pojawiają się wątpliwości metodologiczne co do wykonanych pomiarów hydrometrycznych. Niejednokrotnie zdarza się, że wartości przepływu zamieszczone na mapie hydrograficznej nie wnoszą żadnej użytecznej informacji hydrologicznej. Wprost przeciwnie, wprowadzają zamieszanie, utrudniają interpretację poprzez to, że nie zawsze ukazują porównywalne warunki hydrologiczne w sąsiednich zlewniach, a do tego nie uwzględniają całokształtu czynników odpływotwórczych, zwłaszcza antropogenicznych, a także zmian natężenia przepływu w profilu podłużnym cieków w związku z ich nierównomiernym zasilaniem podziemnym.

Opad niebezpieczny jako narzędzie wspierające podejmowanie decyzji w hydrologii operacyjnej

     Głównym zadaniem hydrologii operacyjnej jest bieżący monitoring sytuacji hydrologicznej oraz opracowanie prognoz i ostrzeżeń na potrzeby osłony hydrologicznej ludności i mienia przed niebezpiecznymi zjawiskami w hydrosferze, zwłaszcza przed powodzią i suszą. W ostatnich latach obserwuje się coraz większą ekspansję numerycznych metod prognostycznych, szczególnie modeli hydrologicznych typu opad-odpływ oraz modeli hydrodynamicznych, w pracy operacyjnej, między innymi za sprawą intensywnego rozwoju fizyki atmosfery, a w konsekwencji meteorologii synoptycznej. W sytuacji prognozowania "znaczących" opadów deszczu, hydrologia operacyjna musi odpowiedzieć na podstawowe pytanie - czy przewidywane opady deszczu wywołają (wygenerują) wezbranie z maksymalnym stanem wody powyżej stanu ostrzegawczego lub alarmowego. Stan ostrzegawczy i alarmowy stanowią poziom odniesienia dla oceny stopnia zagrożenia ludności i mienia przez zwiększony odpływ rzeczny ze zlewni kontrolowanej. Obie charakterystyki ustalane są dla każdego profilu wodowskazowego zależnie od lokalnych warunków hipsometrycznych, pokrycia terenu obiektami urbanistycznymi itd. Stan ostrzegawczy i alarmowy zmieniają się w czasie, na przykład wskutek prac regulacyjnych w korycie rzecznym. Narzędziem, które może pomóc w ocenie ryzyka osiągnięcia lub przekroczenia stanu alarmowego jako następstwa opadów deszczu jest opad niebezpieczny.

     W zasadzie nie funkcjonuje żadna oficjalna definicja opadu niebezpiecznego, więc pozwolę sobie na podejście autorskie w tym zakresie. Wydaje się, że można go ująć w kategoriach narzędzia decyzyjnego w hydrologii operacyjnej służącego do klasyfikacji sumy opadu deszczu prognozowanego przez synoptyka-meteorologa z punktu widzenia ryzyka wywołania odpływu rzecznego osiągającego lub przewyższającego przyjęty poziom bezpieczeństwa - np. stan alarmowy określony w danym profilu kontrolowanym (wodowskazowym), w określonym warunkach początkowych (hydrometeorologicznych) oraz brzegowych (właściwości fizycznogeograficzne zlewni - kontekst środowiskowy). Nieodłączną cechą opadu niebezpiecznego jako wartości progowej wezbrania osiągającego lub przekraczającego zadany stan wody jest jego zmienność w przestrzeni i czasie. Opad niebezpieczny zmienia się zależnie od kontekstu środowiskowego, a więc właściwości fizycznogeograficznych zlewni (m.in. warunki hipsometryczne, litologiczne), a także wykazuje zmienność sezonową (zima hydrologiczna - lato hydrologiczne). Wspomniane uwarunkowania mają jednak jedynie charakter modyfikujący skutki oddziaływania dwóch najważniejszych przyczyn zmienności sumy opadu niebezpiecznego - natężenia opadu (deszczu) oraz warunków początkowych w zlewni.

     Reakcja (odpowiedź) zlewni na opad deszczu, choćby o tej samej lub zbliżonej sumie, może być bardzo zróżnicowana. Inny skutek przynosi bowiem deszcz o sumie 40 mm trwający 60 minut, a inny w przypadku jego wydłużenia do kilku, a tym bardziej kilkunastu godzin. Iloraz sumy opadu i jego czasu to właśnie natężenie. Im intensywniejszy deszcz, tym większa jego część transformowana jest w odpływ, szczególnie w dopływ bezpośredni i spływ powierzchniowy, które łącznie stwarzają największe zagrożenie hydrologiczne, oraz tym mniejsze są straty na intercepcję, infiltrację i ewaporację, w tym ewapotranspirację. Taka sytuacja dotyczy głównie opadów przelotnych. Z kolei w przypadku opadów rozlewnych, których natężenie jest niekoniecznie duże, większego znaczenia nabiera nie tylko czas (kilkadziesiąt godzin), ale zdolność retencyjna zlewni. Ważnym czynnikiem współdecydującym o transformacji opadu w odpływ są warunki początkowe w zlewni. Można je zdefiniować jako aktualny stan retencji zlewniowej i opisać zarówno jakościowo, jak i ilościowo, m.in. poprzez tzw. opad poprzedzający (ang. antecedent rainfall), czy też wskaźnik opadów uprzednich wg formuły Lambora, średni przepływ w okresie poprzedzającym wystąpienie opadu potencjalnie niebezpiecznego, szczególnie odpływ podziemny, uwilgotnienie gruntu wg propozycji amerykańskiej służby hydrologicznej itp.

     W jaki sposób można obliczyć/ oszacować sumę opadu niebezpiecznego? Myślę, że warte uwagi są dwa podejścia - ogólne i szczegółowe. Pierwsze odnosi się do dobowych wartości sumy opadów atmosferycznych i poszukiwania ich związku ze stanem/ przepływem maksymalnym wywołanego wezbrania, a drugie do godzinowych wartości sumy opadów atmosferycznych. Z praktycznego punktu widzenia słuszniejsze wydaje się podejście szczegółowe, ponieważ umożliwia uchwycenie zależności sumy opadu niebezpiecznego od jego natężenia oraz warunków początkowych w zlewni. Natomiast za błędne i nieuzasadnione uważam próby szacowania, czy obliczania opadu niebezpiecznego w oparciu o sumy miesięczne opadów deszczu, sumy sezonowe, roczne itp., ponieważ  ani bezpośrednio, ani nawet pośrednio nie determinują wezbrań. Skoro więc nie można wyznaczyć zależności fizycznej, nie ma sensu i powodu, aby je tworzyć. Dość powiedzieć, że sumy miesięczne opadów atmosferycznych z traktowane jako wartości dobowe odpowiadają MSDO (maksymalna suma dobowa opadów) o prawdopodobieństwie przewyższenia około 1%, a czasami i mniej. Takich opadów nie można traktować jako niebezpiecznych (progowych) - to są już opady często katastrofalne.

     Jakie wartości przyjmuje opad niebezpieczny? Zależnie od natężenia deszczu można mówić o przedziale od 20-30 mm przy opadach przelotnych, bardzo krótkich (przeważnie do 3 godzin) do 80-100 mm przy opadach trwających kilkadziesiąt godzin. Z kolei różnice w sumie opadu niebezpiecznego w zależności od warunków początkowych w zlewni są najmniejsze przy największym natężeniu deszczu i wynoszą około 10 mm, a największe przy najmniejszym natężeniu opadu, poniżej 2 mm i wynoszą 20--40 mm. Obliczenia przeprowadzone na dobowych wartościach sumy opadów deszczu wskazują węższy przedział - 40-50 mm, ale w tym przypadku trudniej znaleźć związek z natężeniem deszczu i warunkami początkowymi w zlewni z powodu zbyt dużego kroku czasowego (doba). Poniżej przykłady krzywych do szacowania wartości opadu niebezpiecznego nawiązujące do podejścia ogólnego (rys. 1) i szczegółowego (rys. 2).

Rys. 1. Wyznaczenie wartości sumy opadu niebezpiecznego (Pnbzp) w ujęciu ogólnym
Strzałki wskazują na rozrzut Pnbzp zależnie od czynników innych niż suma opadu deszczu.

Rys. 2. Przykładowa krzywa zależności wartości sumy opadu niebezpiecznego (Pnbzp) od natężenia deszczu - ujęcie szczegółowe

    Opad niebezpieczny może się okazać całkiem dobrym, skutecznym narzędziem hydrologicznym pod warunkiem ustalenia miarodajnego rozkładu przestrzennego opadów deszczu w zlewni, ich czasu oraz warunków początkowych i brzegowych. Wydaje się, że najlepsze rezultaty można osiągnąć dla opadów z krokiem godzinnym, ponieważ w tym przypadku, między zlewniami, zachodzą widoczne różnice. Opad niebezpieczny przeliczony na dobę jest tylko jednym z wielu wariantów, który nie uwzględnia czynników innych niż suma dobowa opadów, a jednocześnie wykazuje najmniejsze różnice między zlewniami różnych pięter hipsometrycznych i niekoniecznie jest najlepszym wykładnikiem w przedmiotowej analizie.

    Jednocześnie warto mieć na uwadze dwa zasadnicze, praktyczne, ograniczenia stosowania tzw. opadu niebezpiecznego - powierzchnia zlewnia (małe zlewni, najlepiej do około 100 km2, na nizinach ewentualnie do 300 km2) oraz okres roku (w zasadzie sens ma ustalanie opadu niebezpiecznego dla wezbrań o genezie opadowej, a więc dla hydrologicznego lata).