OKREŚLENIE POTRZEB, MOŻLIWOŚCI I SPOSOBÓW ZWIĘKSZANIA RETENCJI WODNEJ W SIEDLISKACH LEŚNYCH

Zalecenia dla praktyki leśnej

1. Uwagi ogólne

1. Zwiększanie retencji wodnej oznacza ingerencję w naturalny obieg wody w zlewni rzecznej, wskutek zmian w proporcji między składnikami bilansu wodnego. Bilans wodny obrazuje ilościowy udział poszczególnych składowych obiegu wody. Przy zrównoważonych warunkach wodnych tzn., gdy rozchody są równe przychodom, bilans wodny ma postać równania, w którym po jednej stronie znajduje się suma przychodów wody pochodzących głównie z opadów (P), a drugą stronę równania stanowią rozchody: odpływ (H) oraz parowanie terenowe (E):

P = H + E

Zrównoważenie obu stron równania bilansu wodnego oznacza, że warunki wodne nie zmieniają się czyli, że np. na początku i na końcu analizowanego okresu położenie zwierciadła wody gruntowej znajduje się na tym samym poziomie. W sytuacji, gdy bilans wodny nie jest zrównoważony, równanie bilansu może zawierać dodatkowy czynnik ΔR wskazujący na zmiany zasobów wodnych:

P = H + E + ΔR

Czynnik ten nazywany przyrostem retencji ΔR, może przyjmować wartość dodatnią lub ujemną: dodatnia oznacza wzrost zasobów wodnych, a ujemna ich zmniejszenie. Ujemna wartość ΔR oznacza ubytek zasobów wodnych i objawia się zanikaniem oczek wodnych i mokradeł, obniżaniem stanów wody gruntowej itp. Powoduje to trudności w zaopatrzeniu w wodę i zahamowanie prawidłowego rozwoju roślinności leśnej.

2. Obieg wody w warunkach naturalnych odbywa się w granicach jednostki hydrograficznej, czyli zlewni rzecznej. Dlatego prace projektowe gospodarki wodnej, w tym studium hydrologiczne, mogą przekraczać granice nadleśnictwa, gdy nie pokrywają się z granicami zlewni cieków wodnych.

3. Ingerencja w warunki wodne terenów leśnych nie powinna negatywnie wpływać na walory przyrodnicze lasu, a w szczególności na trwałość i różnorodność biologiczną ekosystemów leśnych. Oznacza to konieczność uwzględnienia ograniczeń inwestycyjnych i eksploatacyjnych odpowiednio do celu i form ochrony przyrody na obszarze objętym oddziaływaniem obiektu retencyjnego. Szczególną uwagę należy zwrócić na obszary hydrogeniczne, których stan i rozwój najściślej są uzależnione od warunków wodnych.

4. Opracowanie koncepcji rozwiązania, projektu technicznego oraz wykonania i eksploatacji urządzeń wymaga interdyscyplinarnego podejścia, czyli wiedzy leśników, przyrodników, hydrologów, meliorantów, hydrotechników itd.

5. Podstawowym warunkiem prawidłowego wykorzystania urządzeń retencyjnych jest ich odpowiednia eksploatacja i zabiegi konserwacyjne przewidziane już na etapie projektu. Powinna być wykonywana okresowo ocena funkcjonowania i stanu urządzeń, wykorzystująca m.in. wyniki monitoringu obejmującego zagadnienia wodne i przyrodnicze.

2. Ocena potrzeby zwiększania retencji wodnej

1. Celami zwiększania retencji wodnej w lasach mogą być:

- zahamowanie trendu zmniejszania się zasobów wodnych np. obniżania lustra wody

gruntowej, wysychania cieków, jezior, zbiorników i oczek wodnych,

- poprawa warunków ochrony przeciwpożarowej,

- realizacja projektów ochrony cennych gatunków flory lub fauny,

- ochrona cennych przyrodniczo siedlisk,

- ochrona przed murszeniem gleb organicznych,

- renaturyzacja lub rewitalizacja obszarów mokradłowych.

2. Stwierdzenie, czy w nadleśnictwie potrzebne są przedsięwzięcia zwiększające zasoby wodne, powinno być dokonane na podstawie miarodajnego rozpoznania obejmującego:

• sieć hydrograficzną i warunki hydrologiczne,

• warunki naturalne wpływające na odpływ i zużycie wody (klimat, geomorfologia, hydrogeologia, gleby, fauna i flora),

• ilościowy i funkcjonalny stan urządzeń wodnych.

3. Do oceny zmian warunków wodnych można stosować proste wskaźniki dotyczące wód powierzchniowych (stojących i płynących w ciekach) oraz wód podziemnych, jakimi są:

położenie wody gruntowej, zasięg linii brzegowej, głębokość wody w zbiornikach oraz stan wody w ciekach w okresach wezbrań i niżówek. Ważnym wskaźnikiem świadczącym o zmieniających się warunkach wodnych jest stan roślinności, ilość posuszu, defoliacja, choroby drzew itp.

4. Pomiar poziomu zalegania wód gruntowych można prowadzić w specjalnie wykonanych studzienkach obserwacyjnych, piezometrach lub w studniach gospodarczych. Coraz szerzej stosowane są elektroniczne urządzenia rejestrujące poziom wód gruntowych lub powierzchniowych. Instaluje się je w studzienkach obserwacyjnych, a wyniki można wprowadzać do pamięci komputerowych okresowo, np. raz w miesiącu, kwartale. Lokalizacja i liczba punktów obserwacyjnych zależy od wielu czynników, lecz głównym kryterium ich doboru jest zmienność przestrzenna warunków siedliskowych.

5. Miarodajna ocena trendu zmian warunków wodnych, stanowiąca podstawę do podejmowania środków zaradczych, wymaga obserwacji w dłuższym przedziale czasowym, gdyż zasoby wodne w Polsce cechuje, oprócz zmienności przestrzennej, także zmienność czasowa. Jako minimalny czas prowadzenia obserwacji dla miarodajnej oceny zmian warunków wodnych przyjmuje się okres 8-10 lat. W badaniach hydrologicznych służących do określenia przepływów prawdopodobnych i charakterystycznych za minimalny uznaje się ponad 20-letni okres obserwacji.

3. Możliwości zwiększania retencji wodnej

1. Aktualne i prognozowane zmiany klimatu wskazują na zasadność podejmowania działań mających na celu zwiększanie retencji w siedliskach leśnych. Analizując równanie bilansu wodnego można stwierdzić, że cel ten można osiągnąć poprzez:

• zmniejszenie ilości wody zużywanej przez las,

• zwiększenie zdolności retencyjnych gleb leśnych,

• spowolnienie odpływu wody w ciekach wodnych,

• zwiększenie zasobów wód powierzchniowych i podziemnych.

2. Zmniejszenie ilości wody zużywanej przez las osiąga się poprzez dobór gatunków drzew o mniejszych potrzebach wodnych. Drzewa liściaste w większości mają większe potrzeby wodne od drzew iglastych.

3. Poprawę retencyjności gleb leśnych można osiągnąć poprzez ich odpowiednie przygotowanie do zalesień, a także stosowanie technologii wykonywania prac hodowlanych nie powodujących zagęszczenia gleby i tym samym zmniejszania infiltracji. Ważną cechą lasu, którą można kształtować za pomocą doboru gatunkowego drzew jest intercepcja. Z przeprowadzonych badań w Instytucie Badawczym Leśnictwa wynika, że intercepcja drzew świerkowych może osiągać od 10 do 30% opadu w zależności od parametrów drzew i dynamiki przebiegu opadu. Intercepcja drzew iglastych jest na ogół większa od drzew liściastych.

4. Możliwości zwiększania retencji powierzchniowej w lasach są bardzo duże. W zależności od warunków lokalnych, retencję powierzchniową można zwiększać:

• na obszarach mokradłowych, zwłaszcza jeśli są zdegradowane,

• w sieci melioracyjnej ograniczając lub likwidując jej funkcję odwadniającą,

• w korytach cieków za pomocą urządzeń spowalniających odpływ wody ze zlewni,

• w zbiornikach naturalnych poprzez ich podpiętrzanie,

• w odbudowanych lub nowych zbiornikach sztucznych.

4. Sposoby zwiększania retencji wodnej

1. Ilość zasobów wodnych w lasach można kształtować za pomocą metod przyrodniczych lub technicznych. W pierwszej kolejności należy sięgać po metody przyrodnicze.

2. Wybór sposobu zwiększania retencji wodnej zależy przede wszystkim od przyczyny pogarszania się warunków wodnych (klimat, działalność antropogeniczna, wzrost produkcyjności drzewostanów), a także od celu i funkcji, które obiekt małej retencji ma pełnić. Jeśli np. zasoby wodne zmniejszają się wskutek nadmiernego odwodnienia, należy rozpatrzeć potrzebę utrzymywania urządzeń odwadniających lub je adaptować do pełnienia funkcji regulowanego odpływu.

3. Niezależnie od czynników hydrologicznych, przyrodniczych i innych mających wpływ na wybór sposobu zwiększania retencji wodnej, czynnikiem warunkującym realizację inwestycji jest dostępność środków finansowych na ekspertyzy, projekt, wykonanie oraz eksploatację urządzeń retencyjnych.

4. W lasach nizinnych do najbardziej powszechnych technicznych sposobów zwiększania retencji należą:

- regulowany odpływ (systemy odwadniająco-nawadniające składające się z sieci rowów

z zastawkami),

- urządzenia piętrzące w ciekach spowalniające odpływ wód opadowych, roztopowych

lub gruntowych (jazy, zastawki, progi, bystrotoki),

- nowe zbiorniki wodne zaporowe, kopane, lub wykorzystujące naturalne zagłębienia

terenowe,

- zbiorniki naturalne (podpiętrzenia jezior i stawów),

- renaturyzacja i rewitalizacja mokradeł śródleśnych.

- renaturyzacja cieków wodnych (meandryzacja).

5. Urządzenia melioracyjne

5.1 Ze względu na zmienność zjawisk meteorologicznych, zarówno w krótkich, jak i dłuższych przedziałach czasowych, urządzenia melioracyjne powinny posiadać zdolność dwustronnego regulowania stosunków wodnych. Brak możliwości zamknięcia lub zahamowania odpływu wody w systemach odwadniających może być powodem deficytu wody w okresach posusznych. Dlatego też zasadą powinno być stosowanie w lasach jedynie takich urządzeń melioracyjnych, które umożliwiają sterowanie odpływem stosownie do występujących warunków pogodowych.

5.2 System regulowanego odpływu składa się z odbiornika, sieci rowów oraz urządzeń piętrzących i komunikacyjnych. Jako urządzenia piętrzące stosuje się różnej konstrukcji zastawki, przepusty z piętrzeniem oraz kolanka kielichowe wkładane do przepustów.

5.3 Urządzenia o stałym piętrzeniu (progi, palisady) mogą być stosowane na rowach w przypadku trwałego znacznego obniżenia wody gruntowej.

6. Renaturyzacja i rewitalizacja mokradeł śródleśnych

1. Renaturyzacja i rewitalizacja mokradeł na celu zwiększenie biologicznej różnorodności oraz łagodzenie okresowych nadmiarów lub niedoborów wodnych wokół mokradła lub nawet w całej zlewni, jeśli mokradło jest odpowiednio duże. Dzięki płaskiemu ukształtowaniu i dużej szorstkości powierzchni, opady atmosferyczne są na mokradłach zatrzymywane prawie w całości zasilając następnie zasoby wód podziemnych. Mokradła stanowią także system oczyszczający wodę. Ta zdolność mokradeł została wykorzystana w koncepcjach oczyszczalni korzeniowych.

2. Podstawowym czynnikiem renaturyzacji mokradła są warunki wodne. Niezmiernie ważne dla zapoczątkowania pożądanej sukcesji roślin jest określenie położenia wody gruntowej zapewniającego odpowiednie uwilgotnienie wierzchniej warstwy gleby. Według wykonanych obliczeń zwierciadło wody powinno wahać się od 55 cm do 20 cm od powierzchni terenu w typowych glebach torfowo-murszowych. Szacuje się, że w Polsce do lat 80. Ubiegłego wieku odwodniono około 10 tys. ha śródleśnych mokradeł, z których duża część oczekuje na przedsięwzięcia renaturyzacyjne.

7. Spowolnienie odpływu

1. Spowolnienie odpływu w ciekach wodnych lub rowach prowadzących stale wodę uzyskuje się za pomocą różnych przeszkód lub urządzeń wodnych wykonanych w poprzek koryta o stałym poziomie piętrzenia (progi, bystrotoki), a także za pomocą większych zastawek, jazów, przepustów z piętrzeniem umożliwiających regulowanie odpływu.

2. Innym sposobem stosowanym do spowolnienia odpływu jest wydłużenie trasy rzeki (jeśli była uregulowana) poprzez odtworzenie meandrów, zastoisk, zatok zastoiskowych lub utworzenie zbiorników okresowych na terenach zalewowych. Jednakże te przedsięwzięcia w lasach są rzadziej stosowane wskutek braku szerokich dolin śródleśnych.

8. Zbiorniki wodne

1. Zbiorniki wodne są podstawowym sposobem zwiększania retencji wód powierzchniowych. Zbiorniki na terenach leśnych są zwykle obiektami małymi pod względem powierzchniowym (od kilkuarowych do najwyżej kilkuhektarowych, zwykle nie przekraczają 5 hektarów).

2. Zbiorniki, w zależności od warunków terenowych, mogą być różnej konstrukcji: zaporowe na ciekach wodnych, kopane w dolinie lub usytuowane poza korytem cieku w naturalnym zagłębieniu. Ze względu na fragmentację rzeki, zbiorniki zaporowe są najbardziej

krytycznie oceniane przez przyrodników. Natomiast zbiorniki kopane lub powstałe w naturalnych obniżenia, nie powinny powodować zniszczeń siedlisk cennych pod względem przyrodniczym.

3. Kryteria lokalizacji zbiorników są proste: istnienie źródła wody o wystarczających zasobach dyspozycyjnych, odpowiednie ukształtowanie terenu, uwzględnienie wymogów ochrony przyrody, niski koszt wykonania i eksploatacji. W każdym przypadku niezbędne jest rozpoznanie warunków przyrodniczych na powierzchni przewidzianej do zalania oraz ocena skutków oddziaływania zbiornika.

4. Podstawą do określania parametrów zbiorników powinny być miarodajne obliczenia hydrologiczne, wykazujące możliwości napełnienia zbiornika lub bilans wodnogospodarczy potwierdzający możliwość spełniania przez zbiornik założonych zadań.

8.5. Konstrukcje zbiorników zależą od zadań, które mają pełnić. Śródleśny zbiornik powinien mieć łatwy dostęp do wody dla zwierzyny leśnej, podjazd do poboru wody dla ochrony przeciwpożarowej, ujęcie wody do deszczowni w szkółce leśnej itp. Jeśli zbiornik ma mieć znaczenie dla ptactwa wodnego, to ważne jest zaprojektowanie w nim wyspy, niekiedy mogą być wymagane strome skarpy. Ważne jest także nadanie zbiornikowi kształtów zbliżonych do naturalnych i odpowiednie wkomponowanie go w otoczenie. Nie ma zwykle potrzeby wykonania rowów odwadniających przy groblach zbiornika, gdyż ewentualne podtopienia można wykorzystać do powstania mokradła sąsiadującego ze zbiornikiem.

8.6. Obsługa eksploatacyjna zbiornika powinna być zminimalizowana. W przypadku zbiorników rekreacyjnych, przewidzieć należy również realizację infrastruktury turystycznej, a także problemy czystości wody w zbiorniku oraz jego zamulanie i zarastanie.

9. Ze względu na odmienne warunki klimatyczne, a zwłaszcza geomorfologiczne w porównaniu do lasów nizinnych, urządzenia retencji wodnej w lasach górskich posiadają pewne specyficzne cechy. Gospodarka wodna w górach jest ściśle związana ze zjawiskami silnych spływów powierzchniowych, dużych wezbrań w potokach oraz erozją wodną. Największe znaczenie dla poprawy warunków wodnych lasów górskich mają metody przyrodnicze, w tym zalesianie stoków. Spośród technicznych sposobów stosowane są zbiorniki wodne i regulacje potoków górskich. Zbiorniki w lasach górskich mają istotne znaczenie dla zwierząt, mikroklimatu i dla zachowania różnorodności biologicznej. Ponieważ mają stosunkowo niewielkie pojemności, ich znaczenie dla bilansu wodnego zlewni górskich jest raczej niewielkie.

1

---