czwartek, 2 lipca 2015

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.