Wpływ zbiornika zaporowego mietków na parametry fizykochemiczne wody w rzece bystrzyca

Andrzej Haraśny 1

Wpływ zbiornika zaporowego Mietków na parametry

fizykochemiczne wody w rzece Bystrzyca

Andrzej HaraśnyOchrona środowiska, II rok mgr

Międzywydziałowe Studium Ochrony Środowiska

Uniwersytet Wrocławski

Promotor: Dr Adriana Trojanowska – OlichwerZakład Geologii Stosowanej i GeochemiiInstytut Nauk Geologicznych


2

Wpływ zbiornika zaporowego Mietków na parametry fizykochemiczne wody w rzece Bystrzyca

Spis treści

1. Problematyka pracy,2. Teren badań,3. Metodyka,4. Wyniki,5. Dyskusja wyników,6. Literatura.

Andrzej Haraśny Uniwersytet Wrocławski

Ryc. 1. Blok zrzutowy źródło: http://wroclaw.rzgw.gov.pl/cache/images/2e5b0f0c30f9b7966abe27968999f53d.jpg

Andrzej Haraśny 3


Problematyka pracy Jak zbiornik zaporowy wpływa na jakość wód:

Zależność od wody dopływającej, Zależność od stanu napełnienia zbiornika,

Ukazanie: Zmienności w czasie – rok hydrologiczny, Zmienności w przestrzeni – poszczególne stanowiska,

Co praca wnosi do nauki? nowa seria danych, pobranych w nietypowym okresie ‘suchego’

zbiornika, pobór prób i analizy własne – możliwe porównanie z danymi historycznymi, dla WIOŚ jako uzupełnienie raportu z lat 1996 – 1997 r.


Andrzej Haraśny 4



Ryc. 2. Zb. Mietków w odniesieniu do największych miejscowości w regionie [źródło: Opracowanie Ekofizjograficzne dla Województwa Dolnośląskiego]

5



Ryc. 3. Położenie zb. Mietków na tle najważniejszych jednostek fizycznogeograficznych [źródło: Opracowanie Ekofizjograficzne dla Województwa Dolnośląskiego]

Andrzej Haraśny 6



Ryc. 4 Położenie zb. Mietków na tle najważniejszych jednostek geologicznych [źródło: Opracowanie Ekofizjograficzne dla Województwa Dolnośląskiego

Andrzej Haraśny 7


Hydrografia

Rzeka Bystrzyca jest jednym z największych, lewostronnych dopływów Odry Środkowej.,

Bystrzyca jest rzeką o reżimie deszczowo – roztopowym, który charakteryzuje się szybkimi i silnymi wezbraniami oraz długimi okresami niżówkowymi ,

Jej źródła znajdują się w Górach Kamiennych w Bartnicy na wysokości 620 m n. p. m.,

Rzeka stanowi odwodnienie dla dużego obszaru Sudetów Środkowych iMasywu Ślęży,

Prócz Bystrzycy, największym dopływem zbiornika jest potok przepływający przez polder Chwałów,

Powierzchnia zlewni Bystrzycy wg Malinowskiego to 1767,8 km².


Andrzej Haraśny 8


Zaporę główną stanowi jednorodny nasyp żwirowy, z wodoszczelnym rdzeniem nieprzepuszczalna przepona iłobetonowa.

Woda zrzucana ze zbiornika odprowadzana jest do Bystrzycy kanałem o długości 1,6 km i szerokości dna 10 m [Grzelczak, 2004].

Głównym zadaniem zbiornika miała być retencja wody, zmniejsza zagrożenie powodziowe w dolinie rzeki poniżej zbiornika, zasila w wodę Odrę w okresach niżówkowych w celu zwiększenia głębokości

tranzytowej i poprawienia żeglowności Odry Środkowej, eksploatacja kruszywa z dna zbiornika, turystyczno – rekreacyjna.


Zbiornik MietkówPowierzchnia

zbiornikaDługość

zbiornikaSzerokość zbiornika

Wysokość zapory

Długość z budowlą zrzutową

Szerokość korony

Średnia głębokość

900 ha 40, km 2,5 km 17 m 3220 m 5 m 7,5 m

Tab. 1 Podstawowe parametry zbiornika i zapory. Tabela opracowana na podstawie Grzelczak, 2004.

9


Uniwersytet WrocławskiAndrzej Haraśny

Teren wokół zbiornika użytkowany jest głównie rolniczo, w krajobrazie dominują łąki, pastwiska i lasy liściaste.

Teren zlewni bezpośredniej obejmuje 8 wsi, w których mieszka ok. 3 tysięcy mieszkańców,

Jakość wód zalewu tylko w niewielkim stopniu zależy od spływu bezpośredniego

nie zidentyfikowano punktowych źródeł zanieczyszczeń

Ścieki sanitarne – główny czynnik wpływający na jakość wód,

Średnio 80 % ładunków zrzucanych do zlewni, pochodzi z oczyszczalni ścieków wg Kwiatkowskiej – Szygulskiej i Siwki [1998]:• w Zawiszowie, obsługująca Świdnicę,• w Jugowicach,• w Bielawie, odbiornikiem jest potok Brzęczek, dopływ Piławy.

Andrzej Haraśny 10


Według raportów WIOŚ [2009, 2010,2011] parametry fizykochemiczne Bystrzycy osiągały III klasę, a dla parametrów biologicznych IV klasę,

Ogólny stan Bystrzycy oceniono, bazując na wytycznych z Ramowej Dyrektywy Wodnej, jako zły stan wód [WIOŚ, 2009, 2010] lub jako poniżej dobrego [WIOŚ, 2011],

Wskaźnikami, które decydowały o przynależności do danej klasy, były głównie: azot amonowy, azot ogólny i fosfor ogólny a także BZT ,₅

Również w istotnym dopływie Bystrzycy, Piławie, wody są obciążone dużym ładunkiem ścieków, co dodatkowo pogarsza jakość rzeki odbiornika.


Ryc. 5. Źródło:http://www.wroclaw.pios.gov.pl/obrazki/pl/pub.okladka_2009.jpg

Andrzej Haraśny 11


Metodyka


Próby pobierane w okresie grudzień 2010 – listopad 2011 – łącznie 7 serii W terenie oznaczono:

przewodnictwo elektrolityczne właściwe, (PEW) zawartość tlenu w mg/l i %, temperaturę, pH, redox,

Ryc. 6. Rozmieszczenie punktów pomiarowych [źródło: Geoportal – mapa hipsometryczna]

- oczyszczalnia ścieków

Andrzej Haraśny 12



Ryc. 9 Zb. Mietków – czasza zapory [fot. Andrzej Haraśny] Ryc. 10 Zb. Mietków – czasza zapory [fot. Andrzej Haraśny]

Ryc. 7 Zb. Mietków – stanowisko nr 3 [ fot. Andrzej Haraśny] Ryc. 8 Zb. Mietków – widok od strony zapory [ fot. Andrzej Haraśny]

Andrzej Haraśny 13



Ryc. 12 Zb. Mietków – stanowisko nr 2 [ fot. Andrzej Haraśny] Ryc. 13 Zb. Mietków – stanowisko nr 5 [ fot. Andrzej Haraśny]

Ryc. 11 Zb. Mietków zimą - stanowisko 1 [fot. Adriana Trojanowska - Olichwer]

Andrzej Haraśny 14


W laboratorium oznaczono: Zawiesinę (metoda wagowa):

ogólną, udział % zawiesiny organicznej i nieorganicznej,

azot amonowy, azot azotanowy, oznaczono przy użyciu metod kolorymetrycznych fosfor fosforanowy, fosfor ogólny – fotometr Slandi LF-300 chlorofil „a” – metoda ekstrakcji acetonem (90%)


Ryc. 13 Prace laboratoryjne [fot. Dominika Kufka]

Andrzej Haraśny 15


Wyniki


2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

10

2011

11

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Zmiany stężenia N-NO w czasie₃

1 2 3 4 5

Datastanowisko nr

[mg

dm

¯³]

Andrzej Haraśny 16



2010

12

2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

09

2011

11

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Zmiany stężenia N-NH w czasie₄

1 2 3 45

Datastanowisko nr

[mg

dm

¯³]

Andrzej Haraśny 17



2010

12

2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

10

2011

11

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Zmiany stężenia P-PO w czasie₄

1 2 3 4 5

Datastanowisko nr

[mg

dm

¯³]

Andrzej Haraśny 18



2010

12

2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

09

2011

11

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700Zmiany PEW w czasie

1 2 3 45

Datastanowisko nr

[S

cm¯¹

]μ

Andrzej Haraśny 19



2010

12

2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

10

2011

11

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Zmiany stężenia fosforu ogólnego w czasie

1 2 3 4 5

Datastanowisko nr

[mg

dm

¯³]

Andrzej Haraśny 20



Wskaźnik zanieczyszczeń Stanowisko Średnia roczna

Amoniak [mg NH₄ dm ³]⁺ ⁻1 0.0764 0.0825 0.081

Azotany [mg NO₃ dm ³]⁻1 9.404 6.515 6.33

Chlorofil-a [mg/l]1 2.854 15.315 15.25

Fosfor ogólny [mg P dm ³]⁻1 1.834 1.855 2.10

Fosforany [mg PO₄³ dm ³]⁻ ⁻1 0.2464 0.1285 0.101

Odczyn wody pH1 7.954 8.015 7.88

Przewodność elektrolityczna [μS cm ¹]⁻1 5314 4255 440

Redox [mV]1 2764 2895 294

Stężęnie tlenu rozpuszczonego [mg dm ³]⁻1 12.434 11.095 11.23

Temperatura wody [ºC]1 10.534 11.015 10.81

Zawiesina ogólna [mg dm ³]⁻1 10.704 9.495 11.87

Andrzej Haraśny 21


określenie zmian zależności i wpływu jednych wskaźników na pozostałe,

poziom istotności p<0,5,


2010

12

2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

09

2011

11

0

5

10

15

20

25

30Temperatura wody

1 2 3 45

Datastanowisko nr

[°C]

2010

12

2011

01

2011

03

2011

06

2011

08

2011

10

2011

11

5

7

9

11

13

15

17

19

21Zmiany stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie

1 2 3 45

Datastanowisko nr

[mg

dm

¯³]


Uniwersytet WrocławskiAndrzej Haraśny 22

0 5 10 15 20 25 300

5

10

15

20

25

f(x) = − 0.180043828223142 x + 13.9072583817987R² = 0.176562970504899

Spadek stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie Bystrzycy wraz ze wzrostem temperatury.

Temperatura wody [°C]

stęż

enie

roz

pusz

czon

ego

tlen

u [m

g dm

¯³]

Andrzej Haraśny 23


Korelacje stwierdzono także pomiędzy: pH – PEW, pH – temperatura, pH – redox, pH – azotany, fosforany – PEW fosforany – %nasycenie tlenem, przepływ w Mietkowie – PEW, przepływ w Mietkowie – chlorofil a, i inne.


Andrzej Haraśny 24


Dyskusja

Poprawa parametrów: azotany [mg NO dm ³],₃ ⁻ fosforany [mg PO ³ dm ³],₄ ⁻ ⁻ przewodność elektrolityczna [ S cm ¹],μ ⁻ redox [mV],

Pogorszenie parametrów: amoniak [mg NH dm ³],₄⁺ ⁻ chlorofil-a [mg/l], fosfor ogólny [mg P dm ³],⁻


Andrzej Haraśny 25


Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

Norma nie została przekroczona: Azotany – 50 mg dm ³,⁻ Jon amonowy – 0,5 μm dm ³,⁻ Przewodność – 2500 μS cm ¹,⁻ Odczyn pH – 6,5 – 9,5.


Dyskusja c.d.

Andrzej Haraśny 26


Dyskusja c.d. Wody dopływające i odpływające ze zbiornika Mietków

wody eutroficzne,

przekroczone wartości podane w Rozporządzeniu w sprawie kryteriów wyznaczania wód wrażliwych na zanieczyszczenie związkami azotuze źródeł rolniczych (2002) fosforu ogólnego (0,25 mg·dm-3),

występowanie zakwitów sinicowych,

wody zb. Mietków nie są wrażliwe na zanieczyszczenie związkami azotu ze źródeł rolniczych, gdyż stężenie azotanów < (50 mg NO3 - dm-3) w Rozporządzeniu (2002).


Andrzej Haraśny 27


Dyskusja c.d.

Analiza wyników jakości wody rzeki Bystrzycy na podst. RozporządzeniaMinistra Środowiska z dnia 20 sierpnia 2008 roku w sprawie sposobuklasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych, dopływającejdo zbiornika wykazała, że wartości: temperatury wody, tlenu rozpuszczonego, odczynu wody pH, zawiesiny ogólnej, chlorofilu „a” , przewodności elektrolitycznej właściwej,

nie przekroczyły wartości granicznych wskaźników jakości wód odnoszących się do jednolitych części wód powierzchniowych ciekach naturalnych takich jak rzeka właściwa dla klasy I;


Andrzej Haraśny 28


Wartości: azotu amonowego,

przekroczyły wartości graniczne wskaźników jakości wód dla klasy I;

Wartości: azotanów, fosforu ogólnego,

przekroczyły wartości graniczne wskaźników jakości wód odnoszące się do jednolitych części wód powierzchniowych w ciekach naturalnych takich jak rzeka właściwa dla klasy II


Dyskusja c.d.

Andrzej Haraśny 29


Dyskusja c.d.

Rok hydrologiczny 2010 – 2011 był nietypowy jeśli chodzi o funkcjonowanie zbiornika

Niejednoznaczna pozytywna rola w oczyszczaniu rzeki


31


Literatura1. Allan J.D., 1998, Ekologia wód płynących, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, s. 21, 43 – 44, 60 –

61, 88 – 89, 328 – 336 2. Bajkiewicz – Grabowska E., Mikulski Z., 2006, Hydrologia ogólna, Wydawnictwo Naukowe PWN,

Warszawa, s. 158, 190,3. Berezowska B., Berezowski Z., 1985, Szczegółowa Mapa Geologiczna Sudetów 1:25000, ark. Mietków,4. Berezowska B., Berezowski, 1988, Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Sudetów 1:25000,

ark. Mietków, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, s. 5, 12 – 17,5. Buczyński S., 2005, Warunki hydrogeologiczne osadowych formacji trzeciorzędu bloku przed

sudeckiego (na przykładzie zlewni Bystrzycy), Zakład Hydrogeologii Podstawowej, Uniwersytet Wrocławski s. 27 – 34, 56, 88 - 101

6. Dojlido J.R., 1995, Chemia wód powierzchniowych, Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok, s. 30, 44, 116 – 120, 129 – 130, 298 – 299 , 324,

7. Dondajewska R., 2007, Effect of restoration of a lowland dam reservoir on river water quality, Limnological Review 7.4, Polish Limnological Society, s.186

8. Gawrońska R., 2004, Zmiany jakości wód rzeki Cybiny pod wpływem kaskady zbiorników zaporowych w Poznaniu, Zakład Ochrony Wód, UAM Poznań, s. 12, 29, 34, 46

9. Golterman H. L., 1996, Fractionation of phosphate with chelating compounds: a simplification, and comparison with other methods. Hydrobiologia, 335: 87 – 95,

10. Gołdyn R., 2007, Zmiany biologicznych i fizyczno-chemicznych cech jakości wody rzecznej pod wpływem jej piętrzenia we wstępnych, nizinnych zbiornikach zaporowych, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań,

11. Grzelczak A., 2004, Zbiorniki retencyjne w administracji RZGW Wrocław, RZGW, Wrocław, s. 41- 44, 46


32


12. Håkanson L., Jansson M., 1983, Principles of lake sedimentology, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 316,

13. Hydrogeo, 1972, Dokumentacja geologiczno – inżynierska Zbiornik Wodny Mietków, Archiwum RZGW Wrocław, s. 22 – 25

14. Hydroprojekt, 1973, Dokumentacja do uzyskania pozwolenia wodno prawnego dla zbiornika wodnego Mietków, Archiwum RZGW Wrocław, s.4, 7 – 8,

15. Kawecka B., Eloranta P.V., 1994, Zarys ekologii wód słodkich i środowisk lądowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 254,

16. Kiełczawa J., Michniewicz M., 1997, Mapa hydrogeologiczna Polski 1:50000, ark. Sobótka (799), Warszawa,

17. Kondracki J., 1998, Geografia regionalna Polski, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 169 – 174, 216 – 222,

18. Kowal L., Świderska – Bróż M., 2003, Oczyszczanie wody, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa s. 59 – 76

19. Kryza J., 1995, Warunki hydrogeologiczne w rejonie zbiornika retencyjnego Mietków w dorzeczu Bystrzycy i ich zmiany pod wpływem antropopresji, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, s. 12 – 20, 53

20. Kwiatkowska – Szygulska B., Siwka A., 1998, Ocena stanu czystości zbiornika Mietków w latach 1996 – 1997, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Wrocław, s. 5 – 7, 10, 26

21. Lampert W., Sommer U., 1996, Ekologia wód śródlądowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 55 - 59, 62 – 64, 318,

22. LEM Tech Konsulting, 2010, Weryfikacja punktowych źródeł zanieczyszczeń z określeniem rzeczywistej ilości odprowadzanych ścieków oraz ich wizualizacja na mapach dla potrzeb warunków korzystania z wód regionów wodnych,

23. Malinowski J. (red.), 1991, Budowa geologiczna Polski, Tom VII, Hydrogeologia, Wydawnictwo. Geologiczne, Warszawa, 55, 93 – 106,

Uniwersytet WrocławskiAndrzej Haraśny

Andrzej Haraśny 33


24. Migoń P., 2005, Rozwój rzeźby terenu, [w] J. Fabiszewski (red.) Przyroda Dolnego Śląska, Polska Akademia Nauk we Wrocławiu, s. 148 – 149, 157

25. Oberc J., 1972, Budowa geologiczna Polski, Tom IV, Tektonika, cz. 2. Sudety i obszary przyległe, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa, 37 – 48, 138 – 147,

26. Paczyński B., Sadurski. A. (red.), 2007, Hydrogeologia regionalna Polski, Tom I Wody Słodkie, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa, 306-339,

27. Pełechata A., Walna B., Pełechaty M., Kaczmarek L., Ossowski P., Lorenc M., 2009, Sezonowa dynamika zbiorowiska glonów i sinic planktonowych jeziora Góreckiego na tle cech fizyczno – chemicznych wód powierzchniowych i stopnia rozwoju makrolitów, Wielkopolski Park Narodowy w badaniach przyrodniczych, Poznań – Jeziorany, s. 39

28. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 roku w sprawie kryteriów wyznaczania wód wrażliwych na zanieczyszczenie związkami azotu ze źródeł rolniczych, Dz. U. Nr 241, poz. 2093, 2002b,

29. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 sierpnia 2008 roku w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych, Dz. U. Nr 162, poz. 1008, 2008,

30. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi Dz. U. Nr 61, poz. 417)

31. Stupnicka E., 2007, Geologia regionalna Polski, Wydawnictwo UW, Warszawa, s. 61 – 65, 76 – 79, 94 – 95, 32. Wiatkowski M., Czamara W., Wiatkowska B., 2010, Wpływ zbiornika Mietków na zmiany jakości wody rzeki

Bystrzyca, Woda w badaniach geograficznych, Kielce, s. 336, 343 – 344, 33. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, 2009, Raport o stanie środowiska w województwie dolnośląskim

w 2008 r., Wrocław, s. 76 – 80 34. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, 2010, Ocena jakości rzek województwa dolnośląskiego w 2009

r., Wrocław, s. 11,1235. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, 2011, Ocena jakości rzek województwa dolnośląskiego w 2010

r., Wrocław, s. 12,1736. Wojewódzkie Biuro Urbanistyczne, 2005, Opracowanie ekofizjograficzne dla województwa dolnośląskiego,

Wrocław


Documents

Wpływ zbiornika zaporowego mietków na parametry fizykochemiczne wody w rzece bystrzyca