REKLAMA


 

REKLAMA


 

Zbiór sekretów wiślanych BE&W

Woda dociera do rzeki w postaci opadu atmosferycznego, który nie wsiąkł w grunt i odpływu podziemnego. Oba te czynniki wpływają na charakter procesów erozji i depozycji rzecznej kreujących rzeźbę doliny. Ich identyfikacja jest konieczna, by wiedzieć, jak rzeką zarządzać.


Falkowski_Tomasz

Autorami tekstu są

Tomasz Falkowski
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr hab. Tomasz Falkowski, prof. nadzw. SGGW jest geologiem, pracownikiem Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska SGGW w Warszawie. W jego dorobku znajduje się przeszło 70 publikacji recenzowanych poświęconych budowie geologicznej dolin rzecznych w kontekście potrzeb inżynierii rzecznej, a także przydatności analizy morfogenetycznej w dokumentowaniu warunków geologiczno- -inżynierskich i hydrogeologicznych.

Falkowska_Ewa


Ewa Falkowska

Uniwersytet Warszawski
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

 

Dr hab. Ewa Falkowska jest geologiem, pracownikiem Katedry Ochrony Środowiska i Zasobów Naturalnych Wydziału Geologii UW. Zajmuje się związkami genezy form rzeźby terenu na Niżu Polskim z kształtowaniem się właściwości fizyko-chemicznych budujących je osadów. Badania te służą analizie zagrożeń, jakie dla środowiska geologicznego wynikają z lokalizacji inwestycji i działalności gospodarczej.


Erozja rzeki i transport rumowiska (materiału niesionego przez rzekę) nie przebiegają tak samo w obrębie całej doliny. Wzdłuż jej biegu można wyróżnić odmienne odcinki. Ich obecność nie wynika tylko z ich położenia względem źródeł i ujścia rzek (podział na młodociane, dojrzałe i starcze odpowiadające biegowi górnemu, środkowemu i dolnemu rzeki). Jedną z przyczyn takiego zróżnicowania może być także budowa geologiczna obszaru rozcinanego przez rzekę: inaczej przebiega rozwój doliny rozcinającej skały miękkie, inaczej twarde. Różnice te mają odzwierciedlenie w spadkach dna doliny i jej szerokości. Istotne znaczenie może mieć także aktywność tektoniczna takiej strefy.

 

Bezpośrednim powodem ewolucji środowiska rzecznego są także różnice pomiędzy przepływami ekstremalnymi, czyli wezbraniami i niżówkami (bardzo niskimi stanami rzek). Przykładem takiej ewolucji może być rozwój doliny Wisły środkowej u schyłku plejstocenu i w holocenie.

 

Wiślane ewolucje

 

Schyłek plejstocenu zapisał się w dolinie Wisły intensywnym nadbudowywaniem jej dna przez przeciążoną rumowiskiem roztokową rzekę. Proces ten przebiegał w warunkach braku zwartej pokrywy leśnej i obecność wieloletniej zmarzliny. Czynniki te, ograniczając infiltrację wód, faworyzowały spływ powierzchniowy. Stopniowe ocieplenie klimatu doprowadziło do zwiększenia skali infiltracji wód opadowych i wzrostu znaczenia odpływu podziemnego. Zmniejszeniu różnic pomiędzy przepływami ekstremalnymi towarzyszyło wykształcenie przez Wisłę koryta meandrowego. Najpierw były to koryta o większych promieniach krzywizn. Okres optimum klimatycznego holocenu (okres atlantycki 8-6 tys. lat temu) zapisał się w dolinie Wisły środkowej wykształceniem najmniejszych meandrów. Charakterystycznym osadem aluwialnym z tego okresu są gliniaste osady wezbraniowe (mady), osiągające w dolinie Wisły środkowej nawet 7 m miąższości.

 

Około 300-400 lat temu reżim hydrologiczny rzek na Niżu Polskim zaczął się zmieniać. Przyczyną zmian był rosnący wpływ gospodarki człowieka, który wycinał lasy pod uprawę. Spowodowało to zwiększenie spływu powierzchniowego i powrót dużych różnic natężenia przepływów ekstremalnych.

 

Efektem był „powrót” rzeki do przeciążonego rumowiskiem koryta roztokowego (tzw. dziczenie oraz przeobrażenie powierzchni dna doliny). Coraz gwałtowniejsze przepływy wezbraniowe w różnym stopniu przeobraziły poszczególne odcinki równi zalewowej doliny nizinnej Wisły. Głównym czynnikiem różnicującym działalność wód wezbraniowych na jej poszczególnych odcinkach jest budowa geologiczna. Dolina Wisły jest formą stosunkowo młodą. Jej kształtowanie rozpoczęło się dopiero po ustąpieniu ostatniego na tym terenie lądolodu skandynawskiego (230 tys. lat temu – schyłek zlodowacenia). W miejscach, gdzie podłoże doliny jest zbudowane ze skał o większej odporności na erozję rzeczną, czyli glin morenowych (lodowcowych) czy iłów, tworzą one tak zwane morfologiczne kulminacje. Formy takie stabilizują erozję wgłębną rzeki. Strefy występowania w korytach rzek na Niżu Polskim kulminacji podłoża zbudowanych z odpornych na erozję skał są także miejscami powstawania zatorów lodowych.

 

Przykładem takiej formy jest tzw. próg żoliborski w Warszawie. W 2015 r. w czasie wyjątkowej w historii pomiarów niżówki w korycie Wisły można było obserwować tu głazy leżące na powierzchni warstwy iłów neogenu. Formy takie w korytach rzek na Niżu Polskim nie są rzadkością i bywają nazywane „rafami”. Miejsca takie ze względu na stabilność dna były w przeszłości wykorzystywane jako brody. Powstanie większości miast nad środkową Wisłą miało przypuszczalnie genezę związaną z funkcjonowaniem takich przepraw. Najczęściej jednak skały starszego podłoża są przykryte warstwą luźnych osadów korytowych (w tym wypadku piasków z niewielką domieszką żwirów). W czasie przechodzenia fali wezbraniowej wraz z podnoszeniem się poziomu wody obniża się także powierzchnia dna koryta poprzez unoszenie luźnych osadów. W ten sposób może dojść do odsłonięcia powierzchni zbudowanej z odpornych skał, której rzeźba oddziałuje na układ nurtu wielkich wód, kierując go przy każdym wezbraniu w te same strefy równi zalewowej. Takie powtarzające się przepływy wezbraniowe usunęły w niektórych strefach częściowo lub w całości gliniaste mady z optimum klimatycznego holocenu. Śladem takich przepływów są także różnej wielkości tak zwane rynny erozji wezbraniowej. Świadectwem takich zdarzeń w Warszawie są jeziorka Czerniakowskie i Kamionkowskie. W niektórych przypadkach rynny erozyjne zostały wypełnione współczesnym osadem wezbraniowym – bardziej pylastym i piaszczystym. Identyfikacja stref trwałej koncentracji przepływów wezbraniowych jest niezwykle istotna dla oceny stabilności budowli regulacyjnych i ochrony przeciwpowodziowej.

 

          

 

  • Metale ciężkie w wodach rzecznych
    Metale ciężkie występują w wodach rzecznych w formie rozpuszczonej, w formie agregatów wytrąconych z roztworów bądź w postaci zaabsorbowanej przez mineralne oraz organiczne składniki rumowiska rzecznego. Największy ładunek metali ciężkich transportowany jest w rzekach wraz z rumowiskiem unoszonym (transportowanym w zawiesinie – suspensji). Około 90–99% tego ładunku związana jest z transportem cząstek frakcji < 63 μm.

 

         
 

Obserwacje przebiegu awarii wałów przeciwpowodziowych, jakie w dolinie Wisły zdarzyły się w ostatnich latach (np. 1997, 2010, 2012), dowodzą, że nie rozmyła ich woda przelewająca się przez koronę. Najczęstszą przyczyną awarii były deformacje filtracyjne przebiegające w podłożu wałów, polegające na zniszczeniu struktury gruntu przez przepływającą z dużą prędkością wodę podziemną (skoncentrowany przepływ wypłukał luźny, piaszczysty osad). Strefami predysponowanymi do powstania takich deformacji są wypełnione luźnym osadem korytowym rynny erozji wezbraniowej. Ich obecność w danej strefie związana jest z budową geologiczną koryta. Identyfikacja odcinków wałów powodziowych zagrożonych awarią może zatem opierać się na analizie rzeźby powierzchni równi zalewowej.

 

Występowanie w dolinach rzek na Niżu Polskim kulminacji podłoża jest zjawiskiem powszechnym, ponieważ, jak już wspomniano, wynika z niedojrzałości krajobrazu tych form. Ta specyficzna cecha środowisk fluwialnych obszaru postglacjalnego, jakim jest obszar Niżu Polskiego, ma szerokie implikacje praktyczne, istotne dla zagospodarowania stref korytowych i całych obszarów równi zalewowych dolin rzek na Niżu Polskim.

 

Metaliczna układanka

 

Charakter procesów rzecznych wpływa także na dystrybucję w osadach aluwialnych zanieczyszczeń niesionych przez rzekę, które stanowią kolejny ślad działalności człowieka w tym środowisku. W ocenie skali antropopresji na obszarze zlewni czy doliny rzeki rolę elementów wskaźnikowych odgrywać mogą metale ciężkie. Ich obecność świadczy o degradacji środowiska. Wielkość transportu metali ciężkich zależy od ich właściwości fizyko-chemicznych oraz od dynamiki i właściwości chemicznych środowiska wodnego.

 

O dystrybucji metali ciężkich w osadach rzecznych decyduje w dużym stopniu rodzaj skał, jakie występują w rumowisku; zawartość minerałów ilastych, ich skład mineralny, zawartość substancji organicznej, zawartość węglanów, tlenków i wodorotlenków żelaza itp. Na przestrzenny rozkład metali ciężkich w osadach budujących równię zalewową wpływają obok właściwości chemicznych środowiska także procesy decydujące o transporcie i depozycji rumowiska zawieszonego (osadów o drobnej frakcji transportowanej w zawiesinie). Zależą one od reżimu hydrologicznego rzeki oraz geomorfologicznych warunków przepływu i depozycji. Najniższe zawartości metali ciężkich są związane ze strefami o większej dynamice przepływu po powierzchni równi zalewowej. Niezwykle istotne dla prowadzonej gospodarki w dolinie jest prognozowanie, w których strefach istnieje groźba rozmywania wcześniej zdeponowanych osadów, zawierających znaczący ładunek metali ciężkich. Analizy takie w sposób skuteczny prowadzić można w oparciu o rozpoznanie morfologii i genezy dna doliny.

 

          

 

  • Różnorodność koryt
    Reżim hydrologiczny rzeki rozumiany jako charakterystyka przepływu wód i transportu rumowiska w roku hydrologicznym odzwierciedla się przede wszystkim w kształcie koryta rzecznego. Powszechnie wyodrębnia się trzy główne typy rzek posiadających określony kształt – wzór koryta. Są to: rzeki meandrujące, posiadające zwarte, wąskie i głębokie oraz kręte koryto; rzeki roztokowe posiadające szerokie i płytkie, wielonurtowe koryto z licznymi wyspami i mieliznami; rzeki prostolinijne – proste odcinki koryt, których kształt ma przeważnie założenia strukturalne (ich kształt i przebieg związany jest z granicami wychodni odpornych na erozję skał. Obok nich w literaturze wymienia się także wielokorytowe rzeki anastomozujące oraz błądzące.

 

         

 

W dolinie Wisły środkowej najwyższe koncentracje metali ciężkich występują w obrębie osadów budujących stożki napływowe utworzone przez wody wezbrań oraz w obrębie starorzeczy. Najniższe zawartości metali ciężkich występują w osadach wypełniających kanały przepływów powodziowych na obszarach równi zalewowych.

 

Wyzwanie dla badacza

 

Zróżnicowanie budowy geologicznej stref korytowych dolin rzecznych (szczególnie morfologia i litologia dna koryta) warunkują możliwości lokalizacji ujęć wodnych. Eksploatowane w Warszawie infiltracyjne ujęcia poddenne („Gruba Kaśka” ujęcia „Praga Bis”, a także ujęcia poddenne na lewym brzegu – PU-1, PU-2, PU-3) wymagają odpowiedniej miąższości warstwy piaszczystych aluwiów, z których ujmowana jest woda systemem promieniście ułożonych drenów. Miąższość piaszczystych aluwiów korytowych na odcinku Wisły warszawskiej jest zmienna i wynosi od zera do ok. 20 m. Znalezienie miejsc odpowiednich na ich lokalizację nie było zadaniem łatwym. Na przykład w rejonie mostu średnicowego czy w linii biegnącego pod dnem Wisły tunelu II linii metra w korycie brak jest w zasadzie warstwy aluwialnej. Tunel II linii metra biegnie w obrębie serii słabo przepuszczalnych iłów neogenu, które na warszawskim odcinku koryta Wisły tworzą kilka morfologicznych kulminacji.

 

Różnorodność czynników kształtujących charakter przepływu wód rzecznych, a także różnorodność inicjalnych warunków powstawania dolin powoduje, że pomimo świadomości mechanizmów transportu, erozji i depozycji doliny rzeczne nadal stanowią dla badaczy i praktyków trudne wyzwanie. Każdy odcinek doliny rzecznej ma wyjątkową specyfikę, dlatego prawidłowe zagospodarowanie poszczególnych fragmentów dolin wymaga indywidualnego podejścia zarówno na etapie projektowania badań, jak i na etapie wdrażania konkretnego sposobu zagospodarowania jej odcinka. Szczególne znaczenie w rozpoznaniu warunków zagospodarowania odcinków dolin rzecznych mają badania geologiczne. Dokładne poznanie budowy geologicznej dna doliny Wisły jest istotne przy wykorzystywaniu jej zasobów i ma bezpośrednie przełożenie na bezpieczeństwo i jakość życia obywateli.

 

 

 

SŁOWNICZEK

  • Aluwia – osady deponowane w wyniku działalności wód płynących. Agradacja – nadbudowywanie dna doliny materiałem transportowanym przez rzekę.
  • Degradacja – wcinanie się rzeki i obniżanie dna doliny. Rumowisko rzeczne – materiał stały i rozpuszczony, transportowany przez rzekę.
  • Rynny erozyjne – tworzą się na skutek gwałtownej erozji towarzyszącej przepływowi wód wezbraniowych.
  • Stożki wód wezbraniowych – tworzą się u wylotu rynien erozyjnych w wyniku osadzania, depozycji materiału pobranego z tarasu zalewowego.

 

 

Dolina Wisły w rejonie Solca nad Wisłą
– przykład układu form rzeźby terenu przedstawiony na cieniowanym obrazie numerycznego modelu terenu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Piskozub A. (red.) (1982). Wisła, monografia rzeki. Warszawa: Wyd. Komun. i Łączn.
Miller J.R., Orbock Miller S. (2007). Contaminated Rivers: A Geomorphological-Geochemical Approach to Site Assessment and Remediation. Dordrecht: Springer.
Starkel L. (2001). Historia doliny Wisły od ostatniego zlodowacenia do dziś. Monografie IGiPZ PAN, 1. Warszawa, ss. 263.


© Academia nr 3 (47) 2016

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria materiałowa język językoznawstwo klimatologia kobieta w nauce komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura matematyka medycyna migracje mikrobiologia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt Puszcza Białowieska robotyka seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl