ICHT-LOG rybactwo i inne - Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
advertisement
ICHT-LOG rybactwo i inne Dr hab. Wiesław H. Wiśniewolski _____________________________________________________ ul. Rejtana 11 m 16 05-500 Piaseczno EKSPERTYZA ICHTIOLOGICZNA I KONCEPCJA PRZEPŁAWKI DLA RYB PRZY JAZIE SAMOTWÓR NA RZECE BYSTRZYCY Piaseczno, październik 2010 1 ICHT-LOG rybactwo i inne Dr hab. Wiesław H. Wiśniewolski _________________________________________________________ ul. Rejtana 11 m 16 05-500 Piaseczno Zleceniodawca: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu EKSPERTYZA ICHTIOLOGICZNA I KONCEPCJA PRZEPŁAWKI DLA RYB PRZY JAZIE SAMOTWÓR NA RZECE BYSTRZYCY Autorzy: Dr hab. inż. Wiesław Wiśniewolski Prof. dr hab. inż. Marian Mokwa Dr inż. Zbigniew Alberski Piaseczno, październik 2010 2 1. Nazwa inwestycji: PRZEPŁAWKA DLA RYB PRZY JAZIE SAMOTWÓR NA RZECE BYSTRZYCY, km 16+382 2. Przedmiot i podstawa opracowania Przedmiotem opracowania jest ekspertyza ichtiologiczna dotycząca określenia warunków jakie powinna spełniać konstrukcja przepławki dla ryb, zgłoszonej do programu dotacji w Ministerstwie Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Podstawę opracowania stanowi Umowa pomiędzy uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu a firmą ICH-LOG rybactwo i inne, dr hab. Wiesław H. Wiśniewolski ul. Rejtana 11 m 16, 05-500 Warszawa. 3. Zakres opracowania Zgodnie ze zleceniem zakres opracowania obejmuje: - Wskazanie wód i miejsc, w których planuje się umożliwić wędrówkę ryb daleko migrujących lub poprawić jej efektywność i bezpieczeństwo (charakterystyka obiektów stopnia wraz z lokalizacją), - Charakterystyka ichtiofauny związanej z przepławką, - Szczegółowy opis planowanego sposobu umożliwienia wędrówki ryb daleko migrujących lub poprawy jej efektywności i bezpieczeństwa, w tym określenie rodzaju urządzeń lub zespołu urządzeń (przepławki) wraz ze szkicami poprawnych urządzeń oraz zdjęciami miejsca przepławki, - Informacje o zakresie planowanych prac i powierzchni gruntów niezbędnych i dostępnych do realizacji operacji, a także dostępnej ilości i jakości wody służącej do zasilania przepławki, - Specyfikację przeprowadzenia naukowego monitoringu stanu zasobów ryb, - Uzasadnienie przyczyn, ze względu na które realizacja planowanej przepławki umożliwi spełnienie warunków określonych w Dz. U. 161 – Rozporządzenia 3 MRiRW z dnia 25 września 2009 roku* w sprawie szczegółowych warunków i trybu przyznawania dotacji na przepławki (PO RYBY). 4. Materiały wyjściowe 1. Instrukcja gospodarowania wodą, eksploatacji i utrzymania jazu piętrzącego wodę na rzece Bystrzyca w km 16+382, w m. Samowtór, gmina Kąty Wrocławskie. HYDROTEST Biuro Projektowo-Wykonawcze s.c. Janicki Bogusław, Nowak Andrzej. Wrocław 2008 r. 2. Operat wodnoprawny na: piętrzenie wody za pomocą jazu w km 16+386 rzeki Bystrzycy, pobór wód z ujęcia brzegowego w km 16+386 rzeki Bystrzycy. HYDROTEST Biuro Projektowo-Wykonawcze s.c. Janicki Bogusław, Nowak Andrzej. Wrocław 2008 r. 3. Program ochrony i przystosowania rzek i potoków dla rozwoju ryb dwuśrodowiskowych w województwie dolnośląskim. Pracownia projektowa Water Service. Wrocław 2007. 4. Wizja lokalna na obiekcie. 5. Materiały Polskiego Związku Wędkarskiego Okręgu we Wrocławiu. 5. Charakterystyka obiektu 5.1 Lokalizacja Jaz zasuwowy oraz ujęcie brzegowe zlokalizowane są na rzece Bystrzycy w km 16+382. Administracyjne zlokalizowany jest on w miejscowości Samowtór przy ulicy Głównej 2b, w gminie Kąty Wrocławskie, w powiecie wrocławskim, w województwie dolnośląskim. 5.2 Informacje techniczne o obiekcie W skład obiektów Samotwór wchodzą: 1. jaz zasuwowy zlokalizowany w km 16+382 rzeki Bystrzyca, 2. ujęcie brzegowe zlokalizowane na prawym brzegu rzeki w km 16+386. Ponadto w skład obiektu wychodzą: - 100 metrowy odcinek rzeki Bystrzycy, tj 50 m powyżej i 50 m poniżej jazu, 4 - teren oznaczony jako działka 19/3 o pow. ok. 2000 m 2 – częściowo ogrodzony, - budynek o pow. ok. 471 m2, - transformator zlokalizowany na działce. Właścicielem i użytkownikiem odpowiedzialnym za prawidłową eksploatację i korzystanie z powyższych obiektów jest Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, ul. J. Mikulicza Radeckiego 6, 50–345 Wrocław. Administratorem rzeki Bystrzyca, na której zlokalizowany jest jaz i ujęcie brzegowe zgodnie z Rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 17 grudnia 2002 r. w sprawie śródlądowych wód powierzchniowych lub ich części stanowiących własność publiczną (Dz. U. z dnia 16.02.2003 r. Nr 16, poz. 149) oraz art. 11 ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. (Dz. U. Nr 115, poz. 1229 z późn. zm.) dotyczącym praw właścicielskich w stosunku do wód publicznych stanowiących własność Skarbu Państwa jest Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej we Wrocławiu, ul. C.K. Norwida 34, 50–950 Wrocław i podległy mu Nadzór Wodny w Legnicy, ul. Rataja 32, 59–220 Legnica. Urządzenia wodne oraz obiekty związane z piętrzeniem i ujęciem wody z rzeki Bystrzyca (jaz i ujęcie brzegowe) leżą na działce nr 10, obręb Samotwór – właściciel Skarb Państwa, administrator Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej we Wrocławiu, ul. C.K. Norwida 34, 50–950 Wrocław. Zbiornik wyrównawczy wody i przepompownia leżą na działce 19/2, obręb Samotwór – właściciel Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, ul. J. Mikulicza Radeckiego 6, 50–345 Wrocław. 5.3. Charakterystyka urządzeń wodnych (stan aktualny) Jaz stały W celu umożliwienia ujęcia wody z rzeki Bystrzyca, w km 16+382 został wykonany jaz piętrzący przegradzający całą szerokość koryta. Data powstania obiektu nie jest dokładnie znana, na pewno było to przed II wojna światową. Energia z wody wykorzystywana była początkowo na potrzeby młyna. Jest to jaz stały konstrukcji betonowej, z pięcioma przęsłami zamykanymi zasuwami ruchomymi. Część ruchomą tworzą dwie zasuwy płaskie o wymiarach 2,70 x 1,0 m, dwie zasuwy płaskie o wymiarach 3,05 x 1,0 m oraz jedna zasuwa płaska o 5 wymiarach 3,05 x 0,7 m, każda z oddzielnym napędem ręcznym. Rzędna progu jazu stałego na czterech zasuwach wynosi ca 120,90 m n.p.m., rzędna górnej krawędzi zasuw – 121,90 m n.p.m. Natomiast rzędna progu jazu na skrajnym prawym przęśle wynosi ca 121,27 m n.p.m. a rzędna górnej krawędzi zasuwy – 122,0 m n.p.m. Całkowita długość jazu wynosi ca 15,43 m. Na przęsłach jazu na rzędnej 123,41 m n.p.m. usytuowany jest pomost roboczy konstrukcji stalowej, umożliwiający manewrowanie poszczególnymi zasuwami płaskimi. Rzędna normalnego poziom piętrzenia wynosi 121,90 m n.p.m. Jaz posiada ceglany ponur długości 6,50 m oraz ceglany poszur długości 7,50 m połączony z betonową niecką wypadową długości ca 11,10 m. Lewy przyczółek jazu stanowi mur oporowy konstrukcji betonowej z okładziną kamienną. W obrębie jazu został nadbudowany murem ceglanym. Prawy przyczółek powyżej jazu posiada taką samą konstrukcję jak lewy. Natomiast poniżej jazu przyczółek wykonano z kamienia. Posadowiono na nim budynek magazynu (dawny budynek młyna). Ujęcie brzegowe W odległości ca 4,0 m od korony jazu w prawym przyczółku usytuowane jest ujęcie brzegowe. Tworzy je konstrukcja żelbetonowa o wym. 1,20 x 1,00 m w kształcie prostopadłościanu wbudowanego w prawy przyczółek jazu. Woda do ujęcia brzegowego wpływa wlotem szerokości 0,60 m i dalej rurociągiem AC 500 do zbiornika wyrównawczego (komory ujęciowej) w budynku pompowni. Rzędna dna wlot do ujęcia brzegowego wynosi 121,07 m n.p.m. Komora ujęciowa Komora ujęciowa jest jednocześnie zbiornikiem wyrównawczym o konstrukcji żelbetowej i wymiarach 1,50 x 1,00 m, głębokości 2,5 m w kształcie prostopadłościanu. Znajduje się ona w budynku pompowni. Woda dopływa tu grawitacyjnie z ujęcia brzegowego kolektorem o średnicy 500 mm. Pompownia Pompownia wody znajduje się w samodzielnym budynku, zlokalizowanym w pobliżu ujęcia na działce Uniwersytetu Przyrodniczego. Pompowana woda tłoczona jest do hydrantów na obszarach nawadnianych poprzez wodociąg azbestowocementowy o średnicy 250 mm. 6 Budynek magazynowy Budynek magazynowy, wybudowany prawdopodobnie w okresie powstania jazu tzn. przed II wojną światową, stanowił pierwotnie pomieszczenia młyna wodnego. Budynek ma powierzchnię 25,37 x 18,57 = 471,12 m 2 i kubaturę ok. 2370 m3. Konstrukcję budynku stanowią mury ceglane. Więźba dochowa wykonana jest z kratownic stalowych opartych na murach zewnętrznych i słupach podporowych. Dach dwuspadowy pokryty jest blachą. 5.4. Stan zagospodarowania obiektu Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu – Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji był właścicielem Stacji Badawczo–Dydaktycznej Nawadniania Roślin w Samotworze. Stacja ta pełniła przede wszystkim funkcję naukowo– badawczą. Na pobór wody powierzchniowej z rzeki Bystrzyca do celów nawodnień upraw rolnych, było wydane pozwolenie wodnoprawne z dnia 28.03.1966 r. znak GW.31/6/66 przez ówczesny Wydział Gospodarki Wodnej Prezydium Powiatowej Rady Narodowej we Wrocławiu. Zgodnie z art. 132a ustawy z dnia 24.10.1974 r. Prawo wodne (Dz. U. Nr 38, poz. 230 z późn. zm.) pozwolenie to wygasło z mocy prawa z dniem 31.12.2000 r. W oparciu o przeprowadzone konsultacje i uzgodnienia zlecono wykonanie instrukcji gospodarowania wodą, która stanowi podstawę do wystąpienia z wnioskiem przez inwestora do Starosty Wrocławskiego o uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego na szczególne korzystanie z wód rzeki Bystrzyca na potrzeby Stacji Badawczo– Dydaktycznej Nawadniania Roślin w Samotworze. Wysokość piętrzenia wody pozostawiono na dotychczasowym poziomie 121,90 m n.p.m. Również ilość poboru wody 60 000 m3 przez okres od marca do października zbliżona jest do rzeczywistych potrzeb z ostatnich lat. Doświadczenia z prowadzonej eksploatacji ujęcia wody z Bystrzycy w Samotworze wskazują, że zakres wnioskowanego pozwolenia wodnoprawnego jest właściwy i bezpieczny. Z dniem 1.04.2010 r. zarządzeniem Rektora powstał na bazie ww. Stacji - Ośrodek Edukacji Ekologicznej Samotwór. 7 6. Podstawowe dane hydrologiczne dla jazu Samowtór - przepływ średni niski – SNQ SNQ – 1,424m3/s - przepływ gwarantowany – Qgw Qgw = Qn = 0,712m3/s - przepływ nienaruszalny – Qn Qn = 0,5 · SNQ = 0,712m3/s - przepływ powodziowy – Qpow Qpow = 25,0m3/s - przepływ katastrofalny – Qkat Qkat 34,0m3/s Maksymalna przepustowości urządzenia wodnego - dla jazu zasuwowego w km 16+382 rzeki Bystrzyca maksymalna przepustowość wynosi: Q = 34,0 m3/s 7. Zakres planowanych prac do realizacji spełniających warunki określone w Dz. U. 161 – Rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 25 września, przyznawania dotacji na przepławki (PO RYBY) Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 20 grudnia 1966 r. w sprawie warunków jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane gospodarki wodnej i ich usytuowanie (Dz. U. nr 21 poz. 111. z 1997 r. nowelizacja Dz. U. z 2007 r. Nr 86. poz. 579 z dnia 20 kwietnia 2007 r.) „…budowle hydrotechniczne przegradzające rzekę powinny być wyposażone w urządzenia zapewniające swobodne przemieszczanie się ryb przez przeszkodę...”. Dotyczy to nowo wybudowanych piętrzeń oraz istniejących podlegających modernizacji jak również tych, dla których wygasa pozwolenie wodnoprawne. W związku z powyższym przy jazie piętrzącym w Samotworze zostanie wybudowana przepławka dla ryb. Przepławka powinna być zlokalizowana wzdłuż lewego brzegu rzeki Bystrzyca. Przy wlocie do przepławki na stanowisku górnym i wylocie na stanowisku dolnym przewiduje się zainstalowanie barier elektryczno-elektronicznych nakierowujących 8 ryby do przepławki. Przepławka będzie wyposażona w urządzenia monitorujące składające się ze skanera ultradźwiękowego i monitora z komputerem, którego zadaniem jest zliczanie przemieszczających się ryb z jednoczesnym ich wymiarowaniem. W budynku Ośrodka Edukacji Ekologicznej przewidziane jest pomieszczenie, w którym umieszczony będzie monitor obrazujący pracę przepławki. Teren przepławki będzie oświetlony i monitorowany. Przepławka zostanie przykryta kratą, w celu zabezpieczenia przed kłusownikami. 8. Ichtiofauna Bystrzycy poniżej Mietkowa W dopływach Odry poniżej stopnia wodnego Brzeg Dolny pomimo ich zabudowy kaskadą stopni oraz zbiorników wykorzystywanych o różnej funkcji, nadal zachowały się na dużym obszarze potencjalne tarliska dwuśrodowiskowych ryb (Błachuta 2008, Błachuta i in. 1993, Szymanowski i in. 2001, Wiśniewolski i in. 2004). Oprócz historycznego występowania dwuśrodowiskowych gatunków ryb wędrownych, takich jak: troć wędrowna, łosoś, certa, minóg rzeczny, drugie nie mniej ważne kryterium stanowi struktura gatunkowa aktualnego zespołu ichtiofauny systemu rzeki Bystrzycy. Analiza wymagań biologicznych gatunków diadromicznych i potamodromicznych, określa bowiem warunki jakie od tej strony spełniać muszą zastosowane w celu przywrócenia drożności migracyjnej rozwiązania techniczne. Prawidłowy wybór rozwiązań konstrukcyjnych przepławek oraz sposób ich wykonania stanowi warunek osiągnięcia celu ekologicznego jakim jest restytucja ryb wędrownych a także zachowanie bogactwa gatunkowego całego zespołu ichtiofauny. Ichtiofaunę Bystrzycy reprezentuje 17 gatunków ryb. Ich rozsiedlenie wzdłuż podłużnego profilu rzeki uzależnione jest głównie od jej charakteru (stopnia uregulowania, oddziaływania stopnia Mietków i rzeki Odry). Najczęściej występuje okoń, płoć, kiełb, ciernik, szczupak, śliz i sandacz oraz leszcz. Pozostałe, a przede wszystkim reofilne (typowo rzeczne), takie jak pstrąg potokowy, lipień, brzana, świnka, kleń, jelec spotykane są rzadziej. Ichtiofaunę dolnego odcinka Bystrzycy w znacznym stopniu kształtuje oddziaływanie zbiornika zaporowego Mietków na Bystrzycy i zbiornika Dobromierz na lewostronnym dopływie Strzegomka. Poniżej 9 Mietkowa rzeka ma charakter krainy brzany, ze znacznym udziałem odcinków o dnie żwirowym, które w okresie niskich stanów wód zostają pokryte cienką warstwą osadów drobnoziarnistych. Potencjalne dobre tarliska dla anadromicznych łososiowatych znajdują się w dopływie Bystrzycy – Strzegomce. W 2002 roku wpuszczono do Strzegomki 125 tyś. narybku troci z czego przeżyło ok. 25%. Przeprowadzona waloryzacja ichtiologiczna rzek województwa dolnośląskiego wykazała, że w Bystrzycy zachowały się dobre tarliska dla dwuśrodowiskowych ryb łososiowatych. Zakładany efekt ekologiczny przewiduje możliwość wytworzenia w dolnym odcinku Bystrzycy samodzielnie rozradzających się stad łososi i troci. Przeprowadzona analiza aktualnego i historycznego występowania gatunków ryb w zlewni rzeki Bystrzyca wskazuje, że punktem odniesienia w realizowanym programie udrożnienia tej zlewni dla migracji ichtiofauny, powinny być wymagania reofilnych gatunków ryb karpiowatych oraz ryb łososiowatych. W związku z tym piętrzenie na jazie Samowtór udrożnione powinno zostać pod katem wymagań migracji łososia, troci wędrownej, certy oraz minoga rzecznego. Przepławka swą konstrukcją (nachylenie, rozmiary komór, wielkość przepływu) musi jednak zapewniać możliwość migracji nie tylko występującym w zespole ryb dwuśrodowiskowym gatunkom wędrownym oraz daleko wędrującym gatunkom potamodromiczne, lecz także gatunkom pozostałym, występujących w zespole ichtiofauny tej zlewni rzecznej. Dotyczy to w szczególności gatunków objętych całkowitą ochrona (piskorz, różanka, śliz, minóg strumieniowy) Gatunki ryb, które występowały historycznie oraz występują współcześnie w wodach Bystrzycy odznaczają się różnymi zdolnościami pokonywania prądu wody oraz okresem podejmowania migracji rozrodczych. Orientacyjne okresy migracji tarłowych najważniejszych gatunków przedstawiono w tabeli 1. Poniżej na rysunku zamieszczono charakterystyczne przepływy Bystrzycy w ciągu roku, z którymi powiązane są pory migracji ryb. 10 Tabela 1. Okresy migracji tarłowych gatunków ryb występujących w Bystrzycy poniżej zbiornika Mietków. Miesiące migracji tarłowych i tarła Gatunek I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Brzana Ciernik Certa Jaź Jelec Kiełb Kleń Leszcz Lipień Miętus Minóg rzeczny Minóg strumieniowy Okoń Płoć Pstrąg potokowy Szczupak Ukleja Troć / Łosoś Przepływ charakterystyczny wody [m³/s] SNQ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 5,85 7,21 9,22 8,04 6,04 3,44 3,39 4,19 4,56 3,76 4,56 6,14 SSQ 8,47 10,5 14,8 14,3 11,8 11,8 11,0 11,1 6,13 5,95 7,03 8,55 Miesiąc 11 Pory migracji tarłowych są zróżnicowane w odniesieniu do poszczególnych gatunków i analizowane dla całego zespołu ryb rozciągają się na okres całego roku. Jednak ich nasilenie przypada generalnie w okresie wiosennym, tj. w kwietniu oraz maju. Gatunkiem jesiennego tarła są mniej liczne i reprezentowane są przez pstrąga potokowego, troć wędrowną i łososia. Gatunkiem zimowego tarła jest natomiast miętus. Tak jak zróżnicowane są w odniesieniu do poszczególnych gatunków pory migracji tarłowych, zróżnicowane są również możliwości pokonywania przez poszczególne gatunki prądu wody. Dla wybranych gatunków, krytyczne oraz maksymalne prędkości przepływu wody, które są one w stanie pokonać przedstawiono w tabeli 2. 12 Tabela 2. Krytyczne oraz maksymalne szybkości przepływu wody wyznaczone dla niektórych gatunków ryb rzeki Bystrzyca (wg Jens et al. 1997 za różnymi autorami, zmienione). Gatunek Krytyczna szybkość przepływu wody m/s Maksymalna, możliwa do pokonania szybkość przepływu wody m/s Łosoś / Troć 0,47-0,83 1,14-1,90 Pstrąg potokowy 1,37-3,50 Miętus 0,36-0,41 Leszcz 0,80-1,15 Ukleja 0,52 0,93-4,32 Płoć 0,77-1,53 Jelec 0,46-2,40 Śliz 0,24-0,61 Kiełb 0,55 Szczupak 0,19-0,47 Okoń 0,42-0,49 Ciernik 0,363 1,08-1,45 Z analizy zakresu maksymalnych prędkości wody, które możliwe są do pokonania przez poszczególne gatunki ryb rzeki Bystrzyca wynika, że przy projektowaniu przepławki maksymalne prędkości wody w szczelinie, nie mogą przekraczać wartości 1,50 m/s. Przy tym przepławka musi być tak skonstruowana, aby w sąsiedztwie dna prędkości te były znacznie niższe. Jest to szczególnie istotne zarówno dla zapewnienia swobody migracji wszystkich gatunków - tak migracji tarłowych, jak również odbywanych w innym celu (pokarmowe, na zimowiska, losowe). Wymagania (okresy) migracji tarłowych poszczególnych gatunków ryb tworzących ichtiofaunę Bystrzycy, analizowane na tle charakterystycznych przepływów, były podstawą formułowania założeń projektowych przepławki. 13 9. Warunki stawiane współczesnym przepławkom Urządzenia umożliwiające pokonywanie przez faunę wodną piętrzenia, tzw. przepławki, mają za zadanie redukowanie szybkości przepływu wody do wartości odpowiadających możliwościom pokonywania siły prądu zarówno przez zasiedlające rzekę ryby, jak również organizmy bezkręgowe. Spotykane są różne rozwiązania konstrukcyjne przepławek. Jeszcze do lat 80-tych XX wieku preferowano urządzenia techniczne, spośród których najchętniej wykonywano przepławki komorowe (w różnych wariantach) oraz przepławki Denila (Adam et al. 1996, Gebler 1991, Sakowicz i Żarnecki 1954, Wiśniewolski 1997). Obserwowane często niewłaściwe funkcjonowanie tradycyjnych technicznych przepławek, wymusiło poszukiwanie nowych, skuteczniejszych rozwiązań. U ich podstawy legło coraz lepsze poznanie ekologicznego znaczenia i funkcjonowania ekosystemów rzecznych oraz biologii zasiedlającej je fauny. Współczesne, tzw. ekologiczne przepławki dla ryb, swą konstrukcją odwzorowują naturalne warunki panujące w korycie rzecznym (Adam et al. 1996, Gebler 1991, Wiśniewolski 1997, 2003, Żbikowski i Żelazo 1993). Rzeczą znamienną jest, iż koncepcje te narodziły się w krajach wysoko zurbanizowanych, gdzie na skutek regulacji i zabudowy rzek, doprowadzono do biologicznej dewastacji tych środowisk (Bless 1985, Gebler 1991, Jungwirth i Pelikan 1989, Knauss 1980, Whittaker i Jäggi 1986). Sposób konstruowania ekologicznych przepławek inspirowało naturalne ukształtowanie fragmentów rzecznego koryta. Wzorując się na jego budowie i określonej doświadczalnie charakterystyce przepływu wody, sformułowano warunki, którym odpowiadać musi wykonywana przepławka. Ma więc ona: umożliwiać swobodną migrację rzecznej fauny, komponować się z naturalnym otoczeniem, przeciwdziałać erozji koryta, a także pełnić inne hydrotechniczne funkcje, np. piętrzenia wody (Adam et al. 1996, Gebler 1991). Jako podstawowe kryterium przyjęto możliwość pokonywania przez ryby prądu wody. Wprawdzie obserwowano, że w ekstremalnych sytuacjach niektóre ryby, zwłaszcza łososiowate, mogły na krótkich odcinkach pokonywać prąd wody o sile nawet powyżej 4 m/sek. (Jens et al. 1997 za różnymi autorami), to jednak dokładne badania wykazały znacznie mniejsze możliwości ryb w tym względzie, 14 niż pierwotnie sądzono (Stahlberg i Peckmann 1986). Dopuszczalne dla ryb maksymalne szybkości przepływu wody w przepławce wynoszą: ryby łososiowate (łosoś, troć, pstrągi, głowacica), lipień 2,0 m/sek, reofilne ryby karpiowate (boleń, brzana, brzanka, certa, jaź, jelec, kleń, świnka) 1,5 m/sek, pozostałe gatunki (ryby młode i małe) 1,0 m/sek (Gebler 1991, Jens et al. 1997). W praktyce oznacza to, że te maksymalne wartości szybkości przepływu wody występować mogą tylko w niektórych miejscach przepławki, tj. na krótkich odcinkach przesmyków i szczelin łączących poszczególne baseny przepławki. W pozostałych miejscach przepławki wartości te muszą być zdecydowanie niższe. Podawane wartości maksymalnej prędkości prądu wody przeliczone na warunki swobodnego, grawitacyjnego przepływu, odpowiadają różnicy poziomu dna (powierzchni lustra wody) pomiędzy sąsiadującymi ze sobą komorami przepławki, która nie może przekraczać: ryby łososiowate 0,20 m, reofilne ryby karpiowate 0,11 m, pozostałe gatunki i ryby młode 0,05 m (Wiśniewolski 2003). Aby sformułowany warunek mógł być spełniony, przepławki konstruowane być muszą z odpowiednio łagodnym nachyleniem. W zależności od typu przepławki i warunków lokalnych dobierane jest ono w szerokim zakresie. Określany jest on w przedziale od 1:10 do nawet 1:50 i więcej (Adam et al. 1996, Gebler 1991, Jens et al. 1997, Lubieniecki 2002). Najlepiej skonstruowana, spełniająca powyższe warunki przepływu przepławka, nie będzie przedstawiała żadnej wartości jeśli ryby nie będą mogły znaleźć do niej drogi. Stąd podstawowego znaczenia nabiera lokalizacja przepławki. Jak już wcześniej powiedziano, ryby wędrując w górę rzeki kierują się prądem wody. Trzymają się partii rzeki o sile prądu odpowiadającej ich możliwościom pływackim, zawsze jednak możliwie jak najbliżej głównego nurtu. Oznacza to, że jeśli rzeka dzieli się na ramiona, ryby kierowały się będą tam którędy przepływa silniejsza struga wody. Z warunku tego wynika obowiązek budowy przepławki, względnie 15 lokalizacji wejścia do niej, zawsze w bezpośrednim sąsiedztwie tej części budowli wodnej, którą przepuszczane są główne masy w ody. Również tutaj musi znajdować się do niej wejście (od strony wody dolnej), jeśli przepławka ma charakter obejścia obchodzącego piętrzenie. Jeśli układ terenowy nie pozwala na zastosowanie takiej lokalizacji, niezbędne jest zainstalowanie specjalnych barier kierujących wędrujące ryby do przepławki. Nie bez znaczenia pozostaje sposób w jaki woda uchodząca z przepławki łączy się z głównym nurtem rzeki. Nagminnie popełnianym błędem, obserwowanym w większości skonstruowanych w Polsce technicznych przepławek jest prostopadłe w stosunku do nurtu rzeki wyprowadzenie wody z przepławki. Badania wykazały, że kąt ujścia wody z przepławki powinien być ostry w stosunku do nurtu rzeki i nie powinien przekraczać 30o (Hafner 1995, Lubieniecki 2002). Szybkość prądu wypływającej z przepławki wody powinna być wyższa o około 0,20-0,30 m/s aniżeli w korycie rzeki (Lubieniecki 2002), gdyż tylko wówczas będzie ona oddziaływała wabiąco na wędrujące ryby. Prędkość wypływającej z przepławki wody wabiącej nie powinna przy tym przekraczać 60-80% krytycznej dla ryb wartości. W odniesieniu do ryb łososiowatych oznacza to 0,9-1,3 m/s, zaś karpiowatych 0,7-0,9 m/s (Hafner 1995, Jungwirth 1995). Kolejnym ciągle jeszcze niedocenianym, a mającym bardzo duże znaczenie dla możliwości znalezienia wejścia do przepławki, jest warunek łagodnego powiązania dna przepławki z dnem rzeki. Ryby wędrują przy dnie i z chwilą napotkania pionowej ściany zostają przy niej zatrzymane, nie potrafiąc wyczuć strugi wody wypływającej ze znajdującego się wysoko w górze wejścia do przepławki (Adam et al. 1996, Gebler 1991, Lubieniecki 2002). Jest to jedna z podstawowych przyczyn złego funkcjonowania wielu przepławek. Warunek łagodnego połączenia dna przepławki z dnem rzeki odnosi się również do jej górnego stanowiska (wyjście z przepławki do spiętrzonego odcinka rzeki). Połączenie to może mieć formę usypanego z kamieni stożka o nachyleniu 1:2 (Adam et al. 1996, Gebler 1991). Ważnym zagadnieniem pozostaje również odpowiednia głębokość wody w przepławce. Wynika to z faktu, że musi ona zapewnić wędrującym rybom nie tylko możliwość przejścia, lecz również znalezienia odpowiedniego schronienia. Zależna jest więc ona od wielkości wędrujących przepławką ryb. Można przyjąć, że w przesmykach pomiędzy poszczególnymi basenami (komorami) przepławki nie może być ona niższa aniżeli 0,30 m, natomiast w samych basenach 0,60 m. W przypadku 16 tak dużych ryb jak troć, łosoś, głowacica, głębokości wody muszą być odpowiednio większe nie mniej jak 0,50 m w przesmykach, w basenach powyżej 0,80 m, zaś w przypadku jesiotra nawet 1,30 do 2,00 m (Adam et al. 1996, Gebler 1991, Lubieniecki 2002). Nie mniej ważną kwestię stanowią rozmiary komór przepławki. Uwzględniać muszą one maksymalne długości osiągane przez poszczególne gatunki ryb, które korzystały będą z przepławki, równocześnie zaś umożliwiać właściwą redukcję szybkości przepływu wody (rozproszenie energii). Wartość współczynnika rozproszenia energii nie może przekraczać E = 150 do 200 W/m 3 (Adam et al. 1996). W przypadku ryb wędrownych takich jak np. łosoś i troć oznacza to konieczność budowy komór o minimalnej długości 3,0 m, zaś przewidując restytucję jesiotra o rozmiarach nie mniejszych aniżeli 5,0-6,0 metrów. Przy tych długościach minimalna szerokość komór musi wynosić 2,0 m i 3,0 m (Adam et al. 1996, Gebler 1991, Lubieniecki 2002, Wiśniewolski 2003). W stosunku do podanych minimalnych rozmiarów korzystniejsze są większe komory, z czym wiąże się jednak wydłużenie przepławki. Nie w każdej sytuacji będzie to możliwe do spełnienia. Omówione warunki, które uwzględniać musi konstrukcja przepławki w odniesieniu do biologicznych wymagań ichtiofauny, ująć można w formie następujących zasad. 1. Krytyczne wartości szybkości przepływu wody (2,0 m/s – łososiowate, 1,5 m/s – karpiowate reofilne, 1,0 m/s – ryby pozostałe), dopuszczalne są tylko na krótkich odcinkach przesmyków, szczelin i przelewów łączących poszczególne fragmenty przepławki. W pozostałych partiach przepławki szybkość przepływu wody zredukowana być musi do około 50% wartości krytycznej. 2. Wartość współczynnika rozproszenia energii w basenach nie może przekraczać E ≤ 150 do 200 W/m3. 3. Zachowanie wymaganych wartości krytycznej szybkości przepływu wody, wymaga budowania przepławek o łagodnym nachyleniu, które w zależności od typu urządzenia i lokalnych warunków wynosi jak: od 1:10 do 1:50 i więcej. Z zachowaniem tego warunku wiążą się również odpowiednio duże wymiary komór przepławki. 4. Lokalizacja przepławki zawsze musi być związana z głównym nurtem rzeki i budowlą, poprzez którą realizowany jest główny przepływ. W przypadku gdy ten 17 warunek nie może zostać spełniony, zawsze konieczny jest montaż specjalnych barier naprowadzających wędrujące ryby do przepławki. 5. Woda z przepławki wypływać musi pod kątem nie większym niż 30 o w stosunku do nurtu rzeki. 6. Szybkość wody wypływającej z przepławki musi być wyższa o około 0,20-0,30 m/s od szybkości przepływu wody w rzece, gdyż tylko wówczas oddziaływała będzie wabiąco na ryby. 7. Prędkość wypływającej z przepławki wody nie powinna przekraczać 60-80% określonej dla ryb krytycznej szybkości przepływu. 8. Dno przepławki musi łagodnie łączyć się z dnem rzeki. Oznacza to, że dno przepławki i dno rzeki na dolnym stanowisku muszą znajdować się na jednakowym poziomie, lub łączyć się poprzez pochylnię (w formie stożka) o nachyleniu jak 1:2. Ten ostatni warunek odnosi się także do stanowiska górnego. 9. Dla zapewnienia właściwych warunków migracji i bezpieczeństwa ryb w przepławce, minimalna głębokość wody nie może być niższa niż: 0,30 m w przesmykach i przelewach oraz 0,6 m w basenach. Głębokości te musza być większe w przypadku ryb wędrownych oraz suma i wynosić odpowiednio powyżej 0,5 m w przesmykach i 0,80 m a nawet 1,30-2,00 m (jesiotr) w basenach. Zawsze korzystne jest zaplanowanie większych głębokości. Do wielkości wędrujących przepławką gatunków ryb, dostosowane być muszą również rozmiary jej komór. Nie można na koniec pominąć kwestii kierowania do przepławki, względnie swobodnego niskiego przelewu, spływających z prądem ryb, aby mogły one bezpiecznie przedostać się w dół rzeki. Stosowanie urządzeń zabezpieczających przed dostawaniem się ryb do ujęć wody, musi być również elementem projektu przepławki na wszystkich piętrzeniach. W takich sytuacjach optymalnym rozwiązaniem może okazać się zastosowanie odpowiednio ustawionych krat o gęstej rozstawie prętów, w połączeniu ze specjalną barierą elektryczną, dostosowaną konstrukcją i parametrami pracy do lokalnych warunków. 18 10. Propozycja rozwiązań przepławki dla ryb przy jazie Samotwór Przy wyborze rodzaju przepławki kierowano się przedstawionymi powyżej kryteriami właściwego ich funkcjonowania oraz warunkami lokalnymi stopnia hydroenergetycznego. Podstawowym warunkiem realizacji powyższych zadań jest analiza przepływu wody przez obiekt piętrzący. Rozdział wody musi zapewnić przeprowadzenie przepływu nienaruszalnego (biologicznego) uwzględniając pobór wody na ujęcie oraz odpowiedniego przepływu przez przepławkę. Należy podkreślić, że wszędzie gdzie jest to możliwe powinniśmy budować przepławki bliskie naturze. Jednak racjonale wykorzystanie wody, wymusza niejednokrotnie budowanie przepławek technicznych. Najlepiej powyższe warunki spełnia przepławka szczelinowa Projektując przepławkę dla ryb jej parametry konstrukcyjne dostosować należy do następujących kryteriów ichtiologicznych - migracji łososia i troci, przy równoczesnym zapewnieniu jej swobody znacznie słabiej radzącym sobie z prądem wody gatunkom potamodromicznym oraz pozostałym. Maksymalną szybkość przepływu wody w szczelinach pomiędzy poszczególnymi komorami przepławki, określić należy wartością Vmax. ≤ 1,50 m/s. Odpowiada to różnicy poziomów pomiędzy sąsiadującym ze sobą komorami około ∆hkomory = 0,11 m. Ponieważ w zespole ichtiofauny bardzo ważne były łosoś i troć wędrowna, których restytucja została już rozpoczęta, perspektywiczna obecność tych ryb decydowała będzie o rozmiarach komór przepławki. Ich długość nie może być mniejsza niż 2,8 m (netto). Dla zapewnienia możliwości migracji i bezpieczeństwa wędrujących przepławką ryb, które osiągać mogą długość ponad 1. metra, niezbędne jest zapewnienie odpowiednio dużej głębokości wody, co najmniej 0,80 m. Przy wysokości piętrzenia ΔH =1,20 m oraz spadku pomiędzy sąsiednimi komorami ∆hkomory = 0,10 m, niezbędna liczba komór przepławki wynosi 19 n= n dla 0,12 = -1 hk 1,20m - 1 = 11 komór 0,1m Stąd całkowita długość przepławki netto powinna wynosić: Lprzepławki = 11x3,0 m = 33,0 m. długość netto przepławki oraz dodane 2,0 m na wlocie i 2,0 m na wylocie dla zamknięć remontowych): Lk netto 37,0 m długość brutto przepławki (netto + grubość 12 przegród 0,15m) Lk brutto 37,0 1,8m 38,8m prędkość wody w szczelinie (s = 0,3 m) vs 2 g h 2 9,81 0,11 1,4 m/s natężenie przepływu wody przez przepławkę 2 Q s 2 g hg3 / 2 3 hg hmin h 0,8 0,11 0,91 m hmin 0,8 0,88 0,45 hg 0,91 2 Q 0,45 0,4 2 9,81 0,913 / 2 0,461 m3/s 3 współczynnik rozproszenia energii jednostkowej E g h Q 1000 9,81 0,11 0,461 b hg l 2 0,91 3,0 91,11 E 91 W/m 3 200 W/m 3 prędkość wody w komorze przepławki v Q 0,461 0,288 m/s F 1,6 20 Orientacyjna średnia prędkość wody na dolnym stanowisku na wysokości wejścia do przepławki będzie wynosiła, przy przepływie średnim Qśr = 6,0 m3/s i przekroju poprzecznego dolnego stanowiska na szerokości ok. 15,0 m i napełnieniu 0,6 m: v = Qinst /Fk = 6,0 /9 = 0,67 m/s Z powyższych obliczeń wynika, że prędkość prądu wabiącego do przepławki wynosząca ponad 1,0 m/s (prędkość wypływu wody ze szczeliny) jest większa o 0,3 m/s od prędkości wypływu wody z turbin (ok. 0,67 m/s). Dla skuteczniejszego naprowadzania ryb do przepławki od wody dolnej, można wziąć pod uwagę zastosowanie bariery elektryczno-elektronicznej włączanej w okresie intensywnej migracji ryb. Woda z przepławki musi uchodzić pod kątem 30-40o na granicy wytłumienia turbulentnego wypływu z turbin elektrowni. Poziom dna ostatniej komory przepławki musi znajdować się na poziomie dna dolnego stanowiska rzeki. Dno wlotowej komory wody do przepławki na stanowisku górnym, musi łagodnie łączyć się z dnem rzeki (nachylenie 1:2-3). Migracja zstępująca będzie odbywała się przez przepławkę szczelinową. Na wlot do przepławki od wody górnej ryby będą naprowadzane barierą elektrycznoelektroniczną. Nieliczne ryby, które pokonają barierę będą chronione przed dostawaniem się do turbin gęstą kratą o rozstawie prętów 20 mm i będą mogły spływać w dół rzeki przez przęsło piąte otwierane w miarę potrzeb. Zestawienie charakterystycznych danych przepławki (rys.2) - długość przepławki L = 33,0 m, (netto), 38,8 m (brutto), - szerokość przepławki b = 2,0 m, - napełnienie..................................................h = 0,8 m - ilość komór................................................n = 11, - długość komór ..........................................l =3,0 m, - szerokość szczeliny..................................s = 0,4 m, - szerokość występu w ścianie ..................f = 0,4 m - odległość ...................................................a = 0,15 m, - odległość....................................................c = 0,5 m, 21 - spad między komorami ............................h = 0,11 m, - wydatek przepławki..................................Q = 0,461 m 3/s Przepławka usytuowana będzie wzdłuż lewego brzegu (wlot 20,0 m powyżej jazu, a wylot 20 m poniżej jazu). W celu zabezpieczenia przed kłusownikami przepławka na całej długości powinna być przykryta kratą. Przepławka w ten sposób usytuowana będzie zajmowała grunty będące w zarządzaniu RZGW Wrocław, a w utrzymaniu przez inwestora. 10. Monitoring Przepławka wybudowana ze środków unijnych powinna być monitorowana przez okres 5-ciu lat. W tym celu należy wybudować system monitorowania składający się ze skanera (np. skaner ultradźwiękowy) oraz kamery wideo. Skaner powinien być umieszczony w szczelinie pomiędzy 2 a 3 komorą. Dane ze skanera należy zapisywać na twardym dysku komputera. Dla bezpośredniej wizualizacji migracji ryb przez przepławkę w ścianie komory 4 zostanie wstawiona gruba szyba. W tym miejscu wybudowanie zostanie pomieszczenie przylegającego do ściany przepławki, w którym umieszczona będzie kamera wideo oraz komputer (dla celów dydaktycznych). Dane ze skanera i kamery przekazywane będą droga kablową do pomieszczenia w budynku OEES, gdzie będzie umieszczony monitor. Ważnym uzupełnieniem proponowanego monitoringu automatycznego, będą monitoringowe odłowy ryb w przepławce oraz na dolnym i górnym stanowisku rzeki. Powinny być one prowadzone 2-4 krotnie w ciągu roku, w okresie nasilonej migracji tarłowej ryb. 12. Wnioski Przedstawiona koncepcja przepławki przy jazie Samotwór opracowana została w oparciu o krajowe i europejskie normy z uwzględnieniem specyfiki istniejących warunków realizacji inwestycji. Rozwiązania konstrukcyjne przepławki umożliwią migrację wszystkich gatunków ryb żyjących w Bystrzycy i przewidzianych do restytucji, zarówno w górę jak i w dół rzeki, we wszystkich warunkach eksploatacji stopnia hydroenergetycznego. Tak zaprojektowana przepławka spełnia warunki ubiegania się o dofinansowanie, stosownie do wymogów Rozporządzenia Ministra 22 Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 25 września 2009 roku w sprawie szczegółowych warunków i trybu przyznawania, wypłaty i zwracania pomocy finansowej na realizację środków objętych osią priorytetową 3 - środki służące wspólnemu interesowi, zawartą w programie operacyjnym "Zrównoważony rozwój sektora rybołówstwa i nadbrzeżnych obszarów rybackich 2007- 2013" (Dz. U. Nr 161, poz. 1285). 13. Wykorzystane materiały 1. Adam B., Bosse R., Dumont U., Gebler R. J., Geitner V., Hass H., Krüger F., Rapp R., Sanzin W., Schaa W., Schwevers U., Steinberg L., 1996. Fischaufstiegsanlagen – Bemessung, Gestaltung, Funktionskontrolle. DVWK Merkbl. z. Wasserwirtsch. 232/1996, s. 110. 2. Adam B., Bosse R., Dumont U., Hadderingh R., Jörgensen L., Kalusa B., Lehmann G., Pischel R., Schwevers U. 2005 - Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen – Bemessung, Gestaltung, Funktionskontrolle. 2. korrigierte Auflage. DWA. Hennel, s. 256. 3. Arndt W., 1923. Bemerkungen über Verbreitung niederer Wirbeltiere der deutschen Fauna. I. Aufsetzung und Einbürgerung fremder Nutzfischarten im Bobersystem. Arch. Naturgesch. 89-A: 12-20. 4. Bojarski A i inni. 2005. zasady dobrej praktyki w utrzymywaniu rzek i potoków górskich. Ministerstwo Środowiska. Warszawa. 5. Fish Passes, desing, dimensions and monitoring. 2002.DVWK 6. Gebler R.J., 1991 - Sohlrampen und Fischaufstiege. Eigenverlag Gebler, Walzbachtal. 7. Jens G., Born O., Hohlstein R., Kämmereit M., Klupp R., Labatzki P., Mau G., Seifert K., Wondrak P., 1997. Fischwanderhilfen. Notwendigkeit, Gestaltung, Rechtsgrundlagen. Schriftenreihe, Verband Deutscher Fischereiverwaltungsbeamter u. Fischereiwissenschaftler e. V., 11, s. 114. 8. Mokwa M., Wiśniewolski W.: Ochrona ichtiofauny w rzekach z zabudową hydrotechniczną. Monografia. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. Wrocław 2008. 9. PAX F., 1925. Wierbeltierfauna von Schlesien. Faunistische und tiergeographische Untersuchungen im Odergebiet. 5. Pisces. Berlin, Gebr. Borntrage Verlag, ss. 516-537. 10. Szymanowski Z., Kazan R., Tyniec B., Wróblewski T., Mordalski F., Błachuta J., Napora K., Wiśniewolski W., Witkowski A., 2002. Techniczno-ekonomiczna koncepcja umożliwiająca i ułatwiająca przemieszczanie się ryb w rzekach na obszarze RZGW we Wrocławiu (ze szczególnym uwzględnieniem ryb wędrownych). WATER SERNICE ® Wrocław. 23 11. Wiśniewolski W., 2008. Hydroelectric facilities and fish. Arch. Pol. Fish. Vol. 16, Fasc. 2: 203-212. 12. Witkowski A., Penczak T., Kotusz J., Przybylski M., Kruk A., Błachuta J., 2007. Reofilne ryby karpiowate dorzecza Odry. Rocz. Nauk. PZW, 20, 5-33. 24 25 26
