Hiszpania to kraj o największym współczynniku retencji zbiornikowej w całej Unii Europejskiej. Jednak w środku wiosny w wielu regionach Hiszpanii już brakuje wody. Co będzie latem? Z powodu rosnącej temperatury i coraz częstszych letnich upałów tempo parowania z otwartego lustra wody będzie rosnąć, również w Polsce. Już dziś z wielu zbiorników latem paruje więcej wody, niż dopływa rzekami. 35 milionów m3 wody wyparowuje rocznie ze zbiornika Włocławek. W przypadku płytkich zbiorników straty na parowanie dochodzą do ¼ ich pojemności. Sztuczne zbiorniki nie są dobrą receptą na deficyty wody w czasach katastrofy klimatycznej. Nie sprawdzają się też z innych powodów. Jak więc zatrzymać wodę? Najlepiej tam, gdzie spadła: w krajobrazie – w mokradłach, dolinach rzecznych, w lasach…, także dzięki błękitno-zielonej infrastrukturze.
Zwolennicy budowy sztucznych zbiorników wodnych podkreślają ich znaczenie dla łagodzenia skutków suszy. Tymczasem straty wody ze zbiornika spowodowane parowaniem mogą być na tyle znaczące, że podczas suszy wykorzystanie zmagazynowanej wody na rekompensowanie niedoborów (spowodowanych brakiem opadów i wysokimi temperaturami powietrza) może być fizycznie niemożliwe. Parowanie z otwartego lustra zbiornika jest bowiem dużo większe niż z koryta rzeki.
O stratach wody na skutek parowania, jako czynniku negatywnie wpływającym na możliwości stosowania zbiorników do zaspokajania potrzeb wodnych ludności podczas jej niedoborów, w USA pisano już ponad 60 lat temu. Zależnie od lokalizacji i lokalnych uwarunkowań, parowanie z różnych zbiorników w USA osiągało średnie tempo od 1,5 mm/dzień do 5,4 mm/dzień, co w skali roku przekłada się na straty od 0,55 m do prawie 2 m słupa wody! Tempo parowania z niektórych amerykańskich zbiorników było wyższe od dopływu. W warunkach tureckich, na początku obecnego stulecia straty na parowanie z wszystkich sztucznych zbiorników były równe 72% wody zużywanej na potrzeby ludności i przekraczały całkowite zużycie wody przez cały turecki przemysł. W Polsce zjawisko to jest szczególnie widoczne w płytkich zbiornikach zlokalizowanych na średnich i małych rzekach. Ze zbiornika o średniej głębokości ok. 2 m wyparowuje w ciągu roku ponad ¼ jego całkowitej pojemności.
Zbiorniki zatrzymują niesione przez rzekę i spływające m.in. z otaczających pól substancje organiczne i pierwiastki biogenne (azot, fosfor). Powoduje to wzrost trofii (przeżyźnienie) wody, masowe zakwity glonów i sinic, w konsekwencji także tworzenie się beztlenowych, pozbawionych życia stref przydennych. Zakwity cyjanobakterii (sinic), mające poważne skutki zarówno dla samego ekosystemu, jak i dla ludzi są, w związku z ociepleniem klimatu, coraz częstszym zjawiskiem. Wydzielane przez sinice toksyny i ich negatywny wpływ na smak i zapach wody mają poważne konsekwencje w przypadku zbiorników stanowiących źródło wody pitnej. Problem ten dobitnie obrazuje przypadek Zbiornika Sulejowskiego na Pilicy, który miał być źródłem wody dla Łodzi, ale z uwagi na zakwity sinic zrezygnowano z ujęcia wód powierzchniowych i zastąpiono je studniami głębinowymi. Toksyczne sinice skutecznie ograniczają też rekreacyjne funkcje zbiorników. Przykładami, gdzie z tym problemem od lat nie można sobie poradzić, poza Zbiornikiem Sulejowskim, są zbiornik Siemianówka na górnej Narwi czy Turawski na Małej Panwi. Problem eutrofizacji dotyczy oczywiście znacznie większej liczby mniejszych płytkich zbiorników zlokalizowanych głównie w zlewniach o znaczącym udziale terenów rolniczych.
Beztlenowe procesy rozkładu materii organicznej zatrzymanej w zbiornikach wodnych są źródłem emisji metanu (CH4) – gazu mającego wyższy potencjał zatrzymywania ciepła od dwutlenku węgla i silniej wpływającego na zmiany klimatu. Roczna emisja metanu z dużych zbiorników na świecie szacowana jest na ponad 100 mln ton [1] [wszystkie przypisy znajdują się na końcu tekstu – red.], przy czym zbiorniki w strefie tropikalnej emitują średnio ponad dwukrotnie więcej metanu od zbiorników w strefie umiarkowanej. Ocenia się, że zbiorniki odpowiadają za 7% globalnej emisji CH4 [2]. Badania 4 polskich zbiorników (Włocławek, Sulejów, Turawa i Siemianówka) wykazały, że emisja metanu może być znacząca nawet w naszych warunkach klimatycznych: emisja z powierzchni Zbiornika Włocławek wyniosła 413 mg/m2/dobę, a ze zbiornika Siemianówka – 403 mg/m2/dobę [3]. Przeliczając to na całkowitą powierzchnię zbiorników wyemitowały one odpowiednio 10,6 tys. t oraz 4,8 tys. t metanu rocznie.
Rozwiązania naturalne jednak najlepsze!
Wraz z postępem wiedzy i wzrostem świadomości o skutkach zmian klimatu dla zasobów wodnych coraz większą wagę przywiązuje się do retencji naturalnej i rozwiązań opartych na potencjale ekosystemów, błękitno-zielonej infrastruktury, zatrzymywania wody tam, gdzie spadła w postaci opadu, by zasilała glebę i wody podziemne. Poniżej opisano tylko niektóre sposoby zatrzymywania wody w krajobrazie.
Mokradła mają ogromny potencjał w retencjonowaniu wody. Same torfowiska, które zajmują 12,5 tys. km2 Polski (niezdegradowane – 2 tys. km2)[4], pochłaniają i zatrzymują ponad 35 mld m3 wody, czyli więcej niż sumaryczna pojemność wszystkich sztucznych zbiorników[5]. Zważywszy, że woda może stanowić nawet 97% żywego torfowiska, pojemność retencyjna torfowiska jest niemal równa pojemności zbiornika o takiej samej objętości. Potencjał naturalnych mokradeł w retencji wody można pokazać na przykładzie doliny Biebrzy. Krótki fragment doliny od Burzyna do Osowca (ok. 27 km) retencjonuje rocznie średnio 10 mln m3 wody, podczas gdy objętość wszystkich zbiorników retencyjnych w całej zlewni Biebrzy wynosi 0,9 mln m3[6].
W przeciwieństwie do sztucznych zbiorników, mokradła są znacznie odporniejsze na skutki zmian klimatu, np. nie grozi im przerwanie zapory lub przelanie przez zapory boczne przy ekstremalnych opadach i przepływach, albo w czasie wysokich temperatur – ze względu na pokrycie roślinnością – woda w nich zatrzymana nie paruje tak intensywnie jak ze zbiorników. Ponadto, poza retencją wody pełnią wiele innych funkcji, których zbiorniki nie są w stanie zapewnić. Mokradła działając jak swego rodzaju gąbka, wchłaniają wodę podczas opadów lub wezbrań rzek i strumieni, nawet podczas największych opadów i przepływów. Zmagazynowaną wodę oddają podczas suszy. „Przy okazji” następuje zasilanie warstw wodonośnych i odtwarzanie zasobów wód podziemnych, a wody gruntowe terenów sąsiadujących utrzymywane są na wyższym i stabilniejszym poziomie. Tereny bagienne odgrywają dużą rolę w procesie oczyszczania wód powierzchniowych, ponieważ rosnące tam rośliny wiążą i wyłączają z obiegu liczne pierwiastki, w tym– azot i fosfor, niezwykle groźne biogeny, powodujące eutrofizację wód śródlądowych i Bałtyku.
Szczególna rolę w odtwarzaniu naturalnej retencji w całym kraju odgrywają bobry, których krajowa populacja liczyła w końcu XX w. 50-80 tys. osobników [7]. Tamy i stawy budowane przez bobry na strumieniach, małych rzekach, kanałach i rowach lokalnie znacząco zwiększają retencję i podnoszą poziom wód gruntowych. Szacuje się, że w skali kraju mogą retencjonować nawet 70 mln m3 wody [8]. Aktywność bobrów poprawia również zróżnicowanie hydromorfologiczne koryt cieków, co pozytywnie wpływa na retencję krajobrazową, nawet po wycofaniu się bobrów z danego terenu. Bobry są niedocenianymi inżynierami, wspierającymi rozwój naturalnej retencji.
Co tracimy, co zyskujemy?
Większość obszarów zalewowych w Polsce i Europie została utracona w wyniku regulacji rzek, budowy wałów i odwadniających systemów melioracyjnych. Szacuje się, że w dolinach Odry i Wisły utraciliśmy co najmniej ¾ powierzchni pierwotnych rozlewisk. Te które ocalały, działając jak hamulec na fale wezbraniowe i spłaszczając je, zmniejszają ryzyko zalania terenów zamieszkanych. Rozlewiska Warty przy jej ujściu do Odry są w stanie pomieścić ok. 150 mln m3 wody, a Międzyodrze – 140 mln m3. To więcej niż rezerwa powodziowa największych sztucznych zbiorników w Polsce (np. Solina – 50 mln m3, Czorsztyn – 65 mln m3). Nawet krótkotrwałe zalanie 1 ha użytku rolnego (2 miesiące , głębokość 20 cm) retencjonuje 260 m3 wody, z tego 200 m3 na powierzchni, a 60 m3 w glebie [9].
W dolinach rzek zbudowano wiele wałów, które nie służą ochronie ludności, chronią jedynie pola, łąki i lasy. Ich likwidacja, bądź odsunięcie od koryta dałoby przestrzeń dla bezpiecznego rozlewania się rzek, ograniczając ryzyko powodzi obszarów zurbanizowanych. Takie działania na rzecz przywracania retencji dolinowej w wielu krajach trwają od lat. Przykładowo, Holandia w latach 2006-2019 w ramach rządowego programu „Room for rivers” (Przestrzeń dla rzek) zrealizowała 34 projekty na 4 rzekach (IJssel, Waal, Dolny Ren i Lek) za 2,3 mld euro, które poprawiły bezpieczeństwo 4 milionów obywateli[10].Wg danych Międzynarodowej Komisji Ochrony Renu, na górnym i dolnym Renie do roku 2021 przeprowadzono 8 relokacji wałów i zbudowano 16 polderów, a kolejne inwestycje są planowane do roku 2027 [11].
Jedynym pozytywnym przykładem z Polski jest jak dotąd odsunięcie wału na prawym brzegu Odry pomiędzy Domaszkowem a Tarchalicami w gminie Wołów, co przyniosło ok. 600 ha dodatkowych terenów zalewowych. Potencjał odzyskiwania terenów zalewowych w Polsce jest znaczny. W samej dolinie Wisły pomiędzy ujściem Sanu a Warszawą można by prawdopodobnie odzyskać przestrzeń dla ok. 200 mln m3 wody, co mogłoby obniżyć falę powodziową w Warszawie o kilkadziesiąt cm.
Tereny zalewowe nie tylko przechwytują wezbrania i spowalniają odpływ, redukując zagrożenie powodziowe terenów położonych poniżej, ale zasilają wody podziemne, zwiększają potencjał samooczyszczania wód, tworzą siedliska wielu rzadkich gatunków roślin i zwierząt.
Według raportu Europejskiej Agencji Środowiska z 2015 roku [12], o potencjale retencji lasów decydują 3 czynniki: lesistość, skład gatunkowy i intensywność pozyskiwania drewna (cięć) i zagospodarowania terenu. Mając na uwadze, że największe znaczenie dla zarządzania zasobami wodnymi w skali dorzecza ma to, co się dzieje w jego górnej części, tam powinny koncentrować się działania wspierające naturalną retencję. Skoro gęsty las mieszany o zróżnicowanym składzie gatunkowym, złożonej strukturze pionowej i bogatym runie ma w warunkach Polski najwyższy współczynnik retencji, to taki sposób użytkowania powinien być preferowany w górach i na podgórzu – tam gdzie źródła ma większość polskich rzek. Tymczasem wciąż w tych rejonach znaczny udział mają jednowiekowe monokultury świerkowe, których zdolności retencyjne są dużo mniejsze, a ponadto są wrażliwe na zmiany klimatu.
W warunkach Polski lasy magazynują przeciętnie 70 mm wody [13] (700 m3/ha). W skali kraju oznacza to retencję na poziomie 6 mld m3 . Wbrew tradycyjnemu podejściu i rachunkowi ekonomicznemu opartemu o wielkość i wartość sprzedanego drewna, lasy o funkcji wodochłonnej powinny mieć duży udział wolno rosnących gatunków liściastych, a gospodarka leśna winna być podporządkowana wspieraniu tej funkcji. Wymaga to m.in. zmniejszenia pozyskania drewna (cięć) i innego podejścia do wyznaczania etatu rębnego (tj. dopuszczalnej wielkości rocznego pozyskania mierzonej w m3 drewna), przebudowy drzewostanów (zmiana składu gatunkowego, struktury, zróżnicowanie wiekowe drzew) i zwiększania udziału gatunków o niewielkim znaczeniu gospodarczym, a dużej wodochłonności. W lasach wodochronnych należy ograniczyć sieć dróg leśnych i szklaków zrywkowych i tak je wytyczać, by minimalizować ich wpływ na wzrost spływu powierzchniowego i erozji gleby. Rezygnacja z intensywnej produkcji drewna w lasach położonych w górnych partiach zlewni ma też uzasadnienie ekonomiczne: Jak policzono, średnia roczna wartość funkcji retencyjnej 1 ha lasu w Polsce wynosi 2,7 tys. zł. W skali całego kraju daje to kwotę 2,5 mld zł [14].
Uregulowane koryta rzek i strumieni o umocnionych i ustabilizowanych brzegach, czasami również dnie, poprzegradzane budowlami poprzecznymi, bez łączności z terenami zalewowymi znacząco zwiększają ryzyko wystąpienia powodzi. Z założenia mają zapewnić bezpieczne i błyskawiczne odprowadzenie fali wezbraniowej w dół, co ma ochronić ludzi i infrastrukturę w przylegającej dolinie. W rzeczywistości zawężanie koryt i umacnianie brzegów oznacza nie tylko zwiększenie zagrożenia powodziowego terenów położonych poniżej, ale również większe ryzyko strat na terenach, które owe umocnienia mają chronić. Nigdy nie zapewniają bowiem stuprocentowej ochrony, bo zawsze są budowane dla określonych warunków (przepływ i prędkość wody), o czym mieszkańcy nie wiedzą. Jeśli opad w zlewni jest większy od zakładanego, a rzeka niesie więcej wody niż przewidywały założenia projektowe, woda niszczy umocnienia oraz pozornie chronioną nimi infrastrukturę. Obserwujemy to praktycznie co roku w Małopolsce i na Podkarpaciu, a także w innych rejonach kraju. Zważywszy, że w analizach skutków zmian klimatycznych prognozuje się wzrost częstotliwości i natężenia opadów nawalnych dla południowej Polski, problem gwałtownych wezbrań i powodzi błyskawicznych będzie narastał. Jedynym racjonalnym rozwiązaniem jest zmiana podejścia i uwalnianie rzek z gorsetów umocnień brzegowych oraz budowli regulacyjnych wszędzie, gdzie jest to możliwe, a pierwszym rzędzie tam, gdzie umocnienia nie chronią żadnej infrastruktury, ani terenów zurbanizowanych. Dopuszczenie do erozji brzegów pozwala na swobodną poziomą migrację koryta w dolinie i zwiększenie jego krętości, a czasem na tworzenie kilku koryt. W efekcie zwiększa się retencja korytowa, woda płynie wolniej, co spowalnia tempo przesuwania się fali wezbraniowej. W efekcie zredukowane zostaje zagrożenie powodziowe terenów położonych w dole rzeki, a także ryzyko nakładania się fal powodziowych z różnych dopływów.
Likwidacja umocnień brzegowych to tylko jeden z przykładów renaturyzacji i rewitalizacji koryt rzek i strumieni. Inne działania, które spowalniają przepływ i odpływ, zwiększają retencję korytową i dolinową to m.in. przywracanie połączeń z meandrami, likwidacja stopni wodnych, jazów i innych budowli poprzecznych, naturalne i biologicznie czynne środki umacniania brzegów, wprowadzanie struktur zwiększających zróżnicowanie morfologii koryta.
Wiemy coraz więcej
W ostatnich 30 latach nastąpił znaczący postęp wiedzy na temat społecznych i środowiskowych kosztów budowy zbiorników, stopni wodnych i regulacji rzek. Coraz więcej wiemy też na temat znaczenia rzek i ich dolin dla funkcjonowania wszystkich ekosystemów lądowych oraz o funkcjach społeczno-ekonomicznych rzek i świadczonych przez nie usługach ekosystemowych [15]. W ślad za tą wiedzą postępują decyzje polityczne i rozwiązania prawne, a w tzw. krajach rozwiniętych powszechnie stosowane w ubiegłym wieku techniczne metody poprawy bilansu wodnego (zbiorniki zaporowe na rzekach) są zastępowane lub uzupełniane retencją naturalną. Za inwestowaniem w rozwiązania oparte na naturalnej retencji przemawiają też argumenty związane ze zmianami klimatu. Retencja krajobrazowa, dolinowa jest dużo odporniejsza od zbiornikowej na towarzyszące katastrofie klimatycznej zjawiska ekstremalne– długotrwałe susze i deszcze nawalne wywołujące powodzie błyskawiczne, zwłaszcza w obszarach zurbanizowanych. Zatem rozwiązania oparte o potencjał ekosystemów są w dobie katastrofy klimatycznej koniecznością, jako najbardziej skuteczne środki łagodzenia jej skutków dla zasobów wodnych, takich jak ekstremalne warunki pogodowo-hydrologiczne, problem dostępności do wody dobrej jakości.
Dokumentami strategicznymi na poziomie Unii Europejskiej, w których naturalna retencja oraz renaturyzacja rzek i mokradeł zajmują wysoka pozycję są Europejski Zielony Ład i Strategia na rzecz Bioróżnorodności. W Strategii wpisano m.in. przywrócenie łączności ekologicznej i renaturyzację 25 tys. km rzek europejskich [16], zalesienia i odtwarzanie terenów podmokłych oraz objęcie ochroną ścisłą 10% najcenniejszych obszarów w tym wszystkie lasy pierwotne i starodrzewy, a także ważne z punktu widzenia klimatu mokradła i torfowiska. Z kolei jednym z celów Europejskiego Zielonego Ładu jest powstrzymanie degradacji naturalnych ekosystemów, w tym lasów i mokradeł odgrywających kluczową rolę w łagodzeniu zmian klimatycznych i adaptacji do tych zmian.
Na poziomie krajowym na konieczność zmiany traktowania zasobów wodnych zwracają uwagę liczni naukowcy i eksperci, którzy postulują m.in. renaturyzację ekosystemów rzecznych i terenów podmokłych (nadrzecznych i innych mokradłowych), odbudowę zasilania wód gruntowych i ograniczenie spływu powierzchniowego poprzez ochronę lasów górskich, użytków zielonych i tworzenie stref buforowych wzdłuż cieków na gruntach ornych, a także zwiększenie chłonności (odbetonowanie) obszarów zurbanizowanych.
Przypisy:
[1] Lima I.B.T., Ramos F.M., Bambace L.A.W., Rosa R.R., 2008. Methane Emissions from Large Dams as Renewable Energy Resources: A Developing Nation Perspective. Mitig Adapt Strat Glob Change, 13, 193–206
[2] St Louis, V.L.; Kelly, C.A.; Duchemin, E.; Rudd, J.W.M.; Rosenberg, D.M. 2000. Reservoir surfaces as sources of greenhouse gases to the atmosphere: A global estimate. BioScience, 50: 766–775.
[3] Trojanowska, A., Kurasiewicz, M., Pleśniak, L., & Jędrysek, M. O. 2009. Emission of methane from sediments of selected Polish dam reservoirs. Teka Kom. Ochr. Kszt. Środ. Przyr. – OL PAN, 6: pp. 368-373.
[4] Bragg O., Lindsay R. (red.) 2003. Strategy and Action Plan for Mire and Peatland Conservation in Central Europe. Wetlands International, Wageningen, The Netherlands.
[5] https://bialystok.wody.gov.pl/aktualnosci/1411-dzialania-na-mokradlach-dla-ludzi-i-przyrody?
[6] Grygoruk, M., Mirosław-Świątek, D., Chrzanowska, W., Ignar, S., 2013. How much for water? Economic assessment and mapping of floodplain water storage as a catchment-scale ecosystem service of wetlands. Water, 5: 1760–1779.
[7] Grygoruk M., Nowak M. 2014. Spatial and Temporal Variability of Channel Retention in a Lowland Temperate Forest Stream Settled by European Beaver (Castor fiber). Forests, 5, 2276-2288; doi:10.3390/f5092276
[8] https://www.wody.gov.pl/aktualnosci/1476-sukces-odtworzenia-gatunku-jaki-skutek-ma-zwiekszajaca-sie-populacja-bobrow
[9] Grygoruk M. 2016. Pakiet retencyjny. W: Stelenga J., Brzezińska L., Jobda M. (red.) 2016. Rekomendacje zmian w programie rolnośrodowiskowym. Monografia. IUNG-PIB. Puławy.
[10] https://www.rijkswaterstaat.nl/water/waterbeheer/bescherming-tegen-het-water/maatregelen-om-overstromingen-te-voorkomen/ruimte-voor-de-rivieren
[11] https://www.iksr.org/fileadmin/user_upload/DKDM/Dokumente/BWP-HWRMP/EN/bwp_En_2d_IFRMP_2021.pdf
[13] Tyszka J. 2009. Estimation and economic valuation of the forest retention capacities. J. Water Land Dev., 13a: 149–159
[14] Tyszka J. 2009. op. cit
[15] Np. Uchwała Polskiego Towarzystwa Hydrobiologicznego podjęta na XXIV Zjeździe Hydrobiologów Polskich we Wrocławia,4-7 września 2018 roku; http://www.pth.home.pl/pobierz/Uchwala_PTH_1_wrzes_2018.pdf
[16] Zapisy Strategii w tym zakresie trafiły do projektu unijnego Rozporządzenia o odbudowie zasobów przyrodniczych
