W ostatnich dziesięcioleciach w wyniku regulacji rzek i przegradzania dolin rzecznych nastąpiły niekorzystne zmiany w hydromorfologii koryt rzecznych [Bartnik, 2006]. Zwiększenie retencji wodnej i wykorzystanie hydroenergetyczne rzek, które pociąga za sobą budowę nowych obiektów hydrotechnicznych wymaga nowego spojrzenia na ciągłość korytarza rzecznego. Zgodnie z RDW „silnie zmieniona część wód oznacza część wód powierzchniowych, których charakter został znacznie zmieniony na skutek fizycznego oddziaływania człowieka […]” [Dyrektywa 2000/60/WE]. W silnie zmienionych częściach wód należy dążyć do osiągnięcia dobrego potencjału ekologicznego wód. Nastąpić to może poprzez budowę lub przebudowę budowli wodnych w sposób umożliwiający odpowiednie warunki migracji i życia dla ryb i innych organizmów wodnych. Celem pracy jest wyznaczenie dopuszczalnych wymiarów konstrukcji przepławki ryglowej spełniające kryteria biologiczne ryb w zlewni rzeki Skawy. W tym celu zostały przeprowadzone pomiary laboratoryjne na fizycznym modelu przepławki ryglowej. Na podstawie badań modelowych przepławki ryglowej określono warunki stabilności biologicznej: przepływu, prędkości wody, napełnienia i dyssypacji objętościowej.
Małe zbiorniki wodne są ważnym elementem programu małej retencji. Ze względu na niewielkie głębokości ulegają one zwykle szybkiemu zalądowieniu. Przyczyną tego procesu są zbyt małe prędkości przepływu wody, w ich następstwie w różnych częściach zbiorników dochodzi do przyspieszenia sedymentacji zawiesiny organicznej i nieorganicznej. W pracy określono przepływ wody przez zbiornik pińczowski podczas różnych stanów wody w Nidzie dla warunków istniejących i po wykonaniu dodatkowego kanału ulgi do rzeki. Prędkości występujące w zbiornikach wodnych są w wielu obszarach zbyt małe, aby można je było zmierzyć w sposób tradycyjny. Z tego powodu do określenia stref występowania obszarów zastoiskowych użyty został model dwuwymiarowy CCHE2D. Zaproponowano scenariusz pozwalający na poprawę warunków tlenowych w zbiorniku, a także na zmniejszenie intensywności osadzania materiału transportowanego do zbiornika poprzez wykonanie kanału ulgi.
Przepławka dwufunkcyjna jest nowym rozwiązaniem przepławki dla ryb. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest możliwość przetransportowania przez nią kajaków bez ryzyka ich zniszczenia. W przepławce tego typu w celu zwiększenie oporów przepływu w pole prędkości wprowadza się elementy z tworzywa sztucznego przypominające roślinność. Występuje tutaj podział profilu prędkości na dwie części: strefę zmniejszonych prędkości na wysokości szczotek i strefę zwiększonych prędkości ponad szczotkami. W przepławce z podwójnym dnem współczynnik dyssypacji energii jest wysoki, ponieważ duża ilość pojedynczych elementów z tworzywa sztucznego powoduje tworzenie się dużej ilości mikrowirów, gdzie zostaje wytracona prędkość płynącej wody.
Opracowane przez Komisję Europejską w 2007 roku szczegółowe rekomendacje wprowadzają nowe uwarunkowania związane z zapewnieniem ciągłości korytarzy rzecznych. Istniejące budowle piętrzące powinny być wyposażone w przepławki dla zachowania warunków restytucji ryb, a nowe budowle hydrotechniczne powinny uwzględniać takie rozwiązania techniczne, które nie powodują zmian stanu hydromorfologicznego. Celem zachowania warunków stabilności biologicznej dla ryb dwuśrodowiskowych wg Instytutu Rybactwa muszą być spełnione następujące kryteria stabilności biologicznej przy projektowaniu i eksploatacji przepławek: – kryterium prądu wabiącego, – kryterium prędkości granicznych, – kryterium dopuszczalnego napełnienia w przepławce, – kryterium dopuszczalnej wielkości strat Δh przy przepływie przez rygiel dla przepławek ryglowych. W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego 400- metrowego odcinka rzeki obejmującego jaz powłokowy, małą elektrownię wodną oraz przepławkę dla ryb typu ryglowego. Podjęte działania skupiały się na takim ukształtowaniu przepływu w przepławce i modyfikacji konfiguracji dna na wylocie z elektrowni, aby wytworzyć prąd wabiący. Wyniki modelowania numerycznego zostały porównane z wartościami otrzymanymi ze wzorów empirycznych.
Budowle hydrotechniczne, spełniając swoje funkcje założone w projekcie, oddziałują negatywnie na koryto rzeki, jako że zaburzają jej funkcję korytarza ekologicznego, to jest przestrzeni bytowania organizmów roślinnych i zwierzęcych oraz drogi ich migracji w górę i w dół cieku. Aby w jak największym stopniu zneutralizować to oddziaływanie, wszelkie przegrody naturalnego koryta rzeki powinny być zaopatrzone w instalacje umożliwiające migrującm organizmom przemieszczanie się. W przypadku hydrotechnicznych budowli piętrzących podstawowy problem podczas realizacji tak postawionego zadania to konieczność wytracenia znacznej ilości energii płynącej wody, wynikłej z różnic poziomów zwierciadła pomiędzy stanowiskiem górnym i dolnym, przy równoczesnym trzymaniu się zasady jak najoszczędniejszego wykorzystania przestrzeni, małego zużycia wody, ograniczenia kosztów, a jednocześnie zapewnienia organizmom optymalnych warunków przemieszczania się. Podczas migracji ryb warunki te muszą zapewniać przepławki. Klasyczne rozwiązania tego typu konstrukcji są często nieskuteczne, projekty przepławek biologicznych bliższych naturze mają nierealne wymagania dotyczące zarówno przestrzeni zajmowanej oraz przepływu, jak i kosztochłonności. Rozwiązaniem opcjonalnym mogą być przepławki ryglowe wykorzystujące zalety i ograniczające wady obu wcześniejszych rozwiązań.
Do obliczenia układu zwierciadła wody dla przepływów prawdopodobnych w przypadku wyznaczenia stref zagrożenia powodziowego stosuje się modele jednowymiarowe, np. HEC-RAS, MIKE 11. Programy hydroinformatyczne HECRAS i MIKE 11 służą do modelowania przepływu wody w korycie i dolinie rzecznej wraz z obiektami inżynierskimi o złożonych konstrukcjach (mosty, przepusty, jazy i inne). Etapami powstawania modelu są: schematyzacja sieci rzecznej, pomiary geodezyjne, obejmujące koryto rzeczne i budowle inżynierskie, identyfikacja współczynników szorstkości, obliczenia hydrologiczne przepływów w wybranych przekrojach modelowanego cieku, stanowiące warunki brzegowe, obliczenia numeryczne wraz z kalibracją i weryfikacją modelu oraz wizualizacja wyników obliczeń. W artykule przedstawiono wyniki modelowania odcinka rzeki Lubcza w zlewni Wisłoka o długości ok. 8,7 km (zlewnia niekontrolowana), na którym zlokalizowanych jest 17 mostów oraz 12 stopni i progów wodnych. Podstawą analiz i porównania uzyskanych wyników modelowania są rzędne zwierciadła wody dla przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia oraz utworzony na ich podstawie Numeryczny Model Powierzchni Wody (NMPW). Strefy zagrożenia powodziowego powstają z przecięcia numerycznego modelu terenu (NMT) i NMPW. Znajomość układu zwierciadła wody umożliwia określenie stref zagrożenia powodziowego.