Damaged drop hydraulic structure as an example of natural renaturalization process of river: the Dobrzyca River, North West Poland

• Autorzy: Plesinski K.K. , Radecki-Pawlik A. , Bien M.M. , Suder K.

Warianty tytułu

PL

Proces naturalnej renaturyzacji cieku na przykładzie uszkodzonego stopnia wodnego: rzeka Dobrzyca, Polska północno-zachodnia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim of the study The paper presents an assessment of capacity of a drop hydraulic structure, which was partially destroyed, and provides a description of slow renaturalization of a riverbed in this area. As a result of damage to the hydrotechnical structure caused by natural processes, some elements detached from the structure were deposited in an energy dissipation basin and in the riverbed downstream of the structure, impeding rock and vegetal debris traffic. These fluvial processes formed a cascade-like structure that led to a change in the regime of water flow through the hydrotechnical structure that was not planned or designed originally. Material and methods Due to partial destruction of the structure, the water flow regime was so drastically altered that it is possible for various species of fish to cross this section of river without any additional constructions like fish passes. Field measurements determined six potential fish migration routes through the damaged structure’s area. Then each fish migration route was evaluated against the possibility for fish to pass through the structure. Results and conclusions The analysis showed that the partly damaged drop hydraulic structure creates favourable conditions for migration of some fish species. It can be concluded that the elements detached from the drop hydraulic structure and deposited downstream should not be removed from the riverbed, because they improve the environmental conditions for aquatic organisms in terms of their migration.

PL

Cel pracy W artykule przedstawiono ocenę drożności stopnia wodnego znajdującego się na rzece Dobrzycy, w miejscowości Rudki, w gminie Wałcz, w północno-zachodniej Polsce. Stopień został częściowo zniszczony, a koryto rzeczne w tym rejonie uległo powolnej renaturyzacji. W wyniku uszkodzeń obiektu przez procesy towarzyszące siłom natury (tu: głównie wezbraniom, lecz także erozji dna), elementy wyrwane z budowli zostały zdeponowane w niecce wypadowej i w korycie poniżej obiektu, zatrzymując wleczone rumowisko i rumosz roślinny. Procesy te sprawiły utworzenie się struktury kaskadowej powodującą zmianę reżimu przepływu wody przez budowlę hydrotechniczną, która nie była planowana ani projektowana. Zgodnie z obecnymi wymaganiami środowiskowymi, budowa stopnia wodnego o spadowej ścianie bez zastosowania budowli towarzyszących w postaci przepławek lub kanałów obiegowych nie jest możliwa. Materiał i metody Na skutek zniszczenia częściowego obiektu, został zmieniony reżim przepływu wody przez stopień, na tyle, że możliwe jest pokonanie odcinka rzeki, na którym zbudowany był stopień przez ryby różnych gatunków, bez konieczności budowy urządzeń dodatkowych. W wyniku pomiarów terenowych wyznaczono 6 potencjalnych dróg migracji ryb przez rejon uszkodzonego stopnia. Następnie oceniono każdą z dróg pod kątem możliwości przepłynięcia ryb z gatunków występujących w rzece. Wyniki i wnioski Analiza wykazała, że zniszczenia częściowo udrożniły budowlę stwarzając dogodne warunki do migracji niektórych gatunków ryb. Można wnioskować, że fragmenty oderwane z budowli i zdeponowane w korycie poniżej obiektu należy pozostawić. Elementów nie należy usuwać z niecki wypadowej i koryta, gdyż polepszają warunki środowiskowe dla organizmów wodnych. Omawiany przypadek można więc potraktować jako naturalną renaturyzację rzeki i częściowego udrożnienia budowli wodnej przez procesy fluwialne zachodzące w korycie cieku.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2019
• Tom: 18
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.71-84,fig.,ref.

Twórcy

autor

Plesinski K.K.

• Department of Hydraulic Engineering and Geotechnics, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, Al.Mickiewicza 24/28, 30-059 Krakow, Poland

autor

Radecki-Pawlik A.

• Division of Structural Mechanics and Material Mechanics, Faculty of Civil Engineering, Krakow University of Technology, Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Bien M.M.

• Division of Structural Mechanics and Material Mechanics, Faculty of Civil Engineering, Krakow University of Technology, Warszawska 24, 31-155 Krakow, Poland

autor

Suder K.

• ZANDER, Aquaculture and Hydroponics, Henrykow, Poland

Bibliografia

• Allan, J.D., Flecker, S.A. (1993). Biodiversity conservation in running waters. Identifying the major factors that threaten destruction of riverine species and ecosystems. Bioscience, 43, 32–43.
• Backiel, T. (1964). Pstrągi. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne.
• Bartnik, W., Epler, P., Jelonek, M., Klaczak, A., Książek, L., Mikołajczyk, T., Nowak, M., Popek, W., Sławińska, A., Sobieszczyk, P., Szczerbik, P., Wyrębek, M. (2011). Gospodarka rybacka w aspekcie udrażniania cieków dorzecza Małej i Górnej Wisły. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 13.
• Bojarski, A., Jeleński, J., Jelonek, M., Litewka, T., Wyżga, B., Zalewski, J. (2005). Zasady dobrej prektyki w utrzymaniu rzek i potoków górskich. Departament Zasobów Wodnych, Ministerstwo Środowiska, Warszawa, 143.
• Bylak, A. (2018). Wpływ niskich barier na ichtiofaunę – przykłady z potoków Karpackich. Rocz. Nauk. PZW, 31, 5–19.
• Bylak, A., Kukuła, K., Plesiński, K., Radecki-Pawlik, A. (2017). Effect of a baffled chute on stream habitat conditions and biological communities. Ecol. Eng., 106, 263–272.
• Bylak, A., Kukuła, K., Kukuła, E. (2009). Influence of regulation on ichthyofauna and benthos of the Różanka stream. Ecohydrol. Hydrobiol., 9, 211–223.
• Cowx, I. G., Welcomme, R. L. (1998). Rehabilitation of Rivers for Fish. Oxford: Fishing News Books, Blackwell Science.
• Crisp, T. D. (2000). Trout and salmon: ecology, conservation and rehabilitation. London: Wiley-Blackwell.
• Curran, J.H., Wohl, E.E. (2003). Large woody debris and flow resistance in step-pool channels, Cascade Range, Washington. Geomorphology, 51, 141–157.
• Dąbkowski, L., Skibiński, J., Żbikowski, A. (1982). Hydrauliczne podstawy projektów wodnomelioracyjnych. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne.
• Durkowski, T. (2017). Zlewnia rzeki Iny. Budowa niebieskiego korytarza ekologicznego wzdłuż doliny rzeki Iny i jej dopływów. Szczecin: Zachodniopomorski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych w Szczecinie.
• Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2000 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej.
• DVWK. (2002). Fish passes. Design, dimensions and monitoring. Rome: DVWK, FAO.
• DWA (2014). DWA-Merkblatt M 509. Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke.
• Gebler, R.J. (1991). Naturgemäße Bauweisen von Sohlenbauwerken und Fischaufstiegen zur Vernetzung der Fließgewässer. Diss. Univ. Karlsruhe, Mitteilungen des Institutes für Wasserbau und Kulturtechnik, Nr. 181.
• Gippel, Ch. J. (1995). Environmental hydraulics of large woody debris in streams and rivers. Journal of Environmental Engineering, 121, 388–395.
• Jelonek, M., Wierzbicki, M. (2008). Prezentacja technicznych możliwości przywrócenia wędrówek ryb w rzekach na podstawie wybranych przykładów inwestycji zrealizowanych we Francji i Niemczech oraz USA. Kraków – Poznań: Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi.
• Jędryka, E. (2009). Zabudowa hydrotechniczna rzek w aspekcie potrzeb migracyjnych ryb. Woda – Środowiska – Obszary Wiejskie, 9, 3(27), 39–56.
• Judd, H.E., Peterson, D.F. (1969). Hydraulics of Large Bed Element Channels, Raport, Utah Water Research Laboratory, College of Engineering, Utah State University.
• Harmon, M.E., Franklin, J.F., Swanson, F.J., Sollins, P., Gregory, S.V., Lattin, J.D., Anderson, N.H., Cline, S.P., Aumen, N.G., Sedell, J.R., Lienkaemper, G.W., Cromack, K., Cummins, K.W. (1986). Ecology of coarse woody debris in temperate ecosystems. Advances in Ecological Research, 15, 133–302.
• Kałuża, T., Hammerling, M. (2015). Problemy projektowania i eksploatacji przepławek dla ryb. Poznań: Bogucki.
• Kałuża, T., Radecki-Pawlik, A. (2014). Wpływ rumoszu drzewnego na hydrodynamikę koryt rzecznych. Acta Scientiarum Polonorum, Formatio Circumiectus, 13(1), 67–80.
• Kałuża, T., Radecki-Pawlik, A., Szoszkiewicz, K., Plesiński, K., Radecki-Pawlik, B., Laks, I. (2018). Plant basket hydraulic structures (PBHS) as a new river restoration measure. Science of the Total Environment, 627, 245–255.
• Kałuża, T., Szoszkiewicz, K., Radecki-Pawlik, A., Walczak, N., Plesiński, K. (2016). Impact of river restoration on hydromorphological processes: The river Flinta as a case study. (In:) Rowiński P., Marion P. (eds.) GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences, Hydrodynamic and Mass Transport at Freshwater Aquatic Interfaces, 183–196, Springer.
• Kondracki, J. (2000). Geografia regionalna Polski.Warszawa: PWN.
• Kukuła, K. (2003). Structural changes in the ichthyofauna of the Carpathian tributaries of the River Vistula caused by anthropogenic factors. Suppl Acta Hydrobiol., 4, 1–63.
• Kukuła, K., Bylak, A. (2011). Wpływ czynników antropogenicznych na faunę karpackich dopływów Wisły. Rocz. Bieszcz., 11, 207–222.
• Kukuła, K., Kukuła, E., Kulesza, K. (2008). Niska zabudowa poprzeczna jako czynnik zagrażający ichtiofaunie. [In:] Mokwa, M., Wiśniewolski, W. (red.) Ochrona ichtiofauny w rzekach z zabudową hydrotechniczną. Wrocław: Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, 60–65.
• Larinier, M. (2002). Czynniki biologiczne, które należy uwzględniać przy projektowaniu urządzeń migracji ryb w górę rzeki. Bulletin Francais de la Peche et de la Pisciculture. Bulletin Francais de la Peche et de la Protection des Milieu Aquatiques, 364, 3.
• Linstead, C. (1999). The effect of large woody debris accumulation on the river hydraulics and implication for physical habitat. Hydroecology: Linking Hydrology and Aquatic Ecology, Proceedings of Workshop in Birmingham, IAHS Publication 266, 91–99.
• Lubieniecki, B. (2002). Przepławki i drożność rzek, Olsztyn: Wydawnictwo Instytutu Rybactwa Śródlądowego.
• Manners, R.B., Doyle, W.W., Small, M.J. (2007). Structure and hydraulics of natural woody debris jams. Water Resources Research, 43, 1–17.
• Michalec, B., Leksander, B. (2011). Określenie bezwymiarowego współczynnika oporów i współczynnika szorstkości w przekroju zatoru z grubego rumoszu drzewnego. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 10, 63–70.
• Michalec, B., Tarnawski, M. (2006). Wpływ zatorów z rumoszu drzewnego na przepustowość koryta rzeki Czarna Staszowska. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, Inżynieria Środowiska, 433(27), 203–211.
• Osterkamp, W.R., Hupp, C.R. (2010). Fluvial processes and vegetation – Glimpses of the past, the present, and perhaps the future. Geomorphology, 116, 274–285.
• Pagliara, S., Kurdistani, S.M. (2017). Flume experiments on scour downstream of wood stream restoration structures. Geomorphology, 279, 141–149.
• Penczak, T., Lubón-Cerviá, J., O’Hara, K., Jakubowski, H. (1986). Production and food consumption by fish populations in the Piława and Dobrzyca rivers, North Poland. Polskie Archiwum Hydrobiologii, 33, 3/4, 345–372.
• Plesiński, K. (2018a). Variability of the river bed system and morphology in the region of the block ramp impact (the case of the Porębianka river). Acta Scientiarum Polonorum, Formatio Circumiectus, 17(1), 79–93.
• Plesiński, K. (2018b). Wpływ rumoszu drzewnego na granulometrię osadów korytowych. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 27(1), 42–56.
• Plesiński, K., Gibbins, C. N., Radecki-Pawlik, A. (2019). Effects of interlocked carpet ramps on upstream movement of brown trout Salmo trutta in an upland stream. Journal of Ecohydraulics, Taylor&Francis, on-line, DOI: 10.1080/24705357.2019.1581102
• Prus, P., Popek, Z., Pawlaczyk, P. (2018). Dobre praktyki utrzymania rzek. Warszawa.
• Radecki-Pawlik, A. (2014a). Hydromorfologia rzek i potoków górskich. Działy wybrane. Kraków: Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie.
• Radecki-Pawlik, A. (2014b). Problemy utrzymania koryt rzecznych bliskich naturze. (In:) Kałuża T., Strzeliński P. (ed.) Problemy gospodarowania wodą na terenach leśnych, zurbanizowanych i niezurbanizowanych. Poznan: Bogucki, Wydawnictwo Naukowe, 91–109.
• Radecki-Pawlik, A., Plesiński, K., Pałyga, M. (2015). W sprawie przepławek dla ryb – przykłady z praktyki. (In:) Kałuża T., Hammerling M. (red.) Problemy projektowania i eksploatacji przepławek dla ryb. Poznan: Bogucki Wydawnictwo Naukowe, 13–29.
• Radecki-Pawlik, A., Plesiński, K., Radecki-Pawlik, B. (2017). Rozkład prędkości oraz naprężeń stycznych w komorach przepławki typu wielkokomorowego. Acta Scientiarum Polonorum, Formatio Circumiectus, 2017, 16(1), 149–159.
• Radecki-Pawlik, A., Wieczorek, M., Plesiński, K. (2011). Zróżnicowanie parametrów hydrodynamicznych cieku w miejscu zdeponowania grubego rumoszu drzewnego. Acta Scientiarum Polonorum, Formatio Circumiectus, 10(2), 35–46.
• Schmutz, S., Mielach, C. (2013). Measures for ensuring fish migration at transversal structures. Technical paper. ICPDR – International Commission for the Protection of the Danube River.
• Sakowicz, S., Żarnecki, S. (1954). Przepławki komorowe. Biologiczno-rybackie zasady projektowania. Roczniki Nauk Rolniczych, Warszawa: PWRiL, 69, D.
• Seliger, C., Zeiringer, B. (2018). River connectivity, habitat fragmentation and related restoration measures. (W:) Schmutz S., Sendzimir J. Riverine Ecosystem Management, Aquatic Ecology, series 8, 171–186.
• Szałkiewicz, E., Dysarz, T., Kałuża, T., Malinger, A., Radecki-Pawlik, A. (2019). Analysis of in-stream restoration structures impact on hydraulic condition and sedimentation in the Flinta River, Poland, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 14, 2, 275–286.
• Vannote, R.L., Minshall, G.W., Cummins, K.W., Sedel, J.R., Cushing, C.E. (1980). River continuum concept. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 37, 1, 130–137.
• Wiśniewolski, W., Augustyn, L., Bartel, R., Depowski, R., Dębowski, P., Klich, M., Kolman, R., Witkowski, A. (2004). Restytucja ryb wędrownych a drożność polskich rzek. WWF Polska.
• Wiśniewolski, W., Gierej, A. (2011). Regulacja rzek a ichtiofauna – skutki i środki zaradcze. Roczniki Naukowe PZW, Użytkownik Rybacki – Kondycja polskiego rybactwa śródlądowego, Konferencja, Spała, 109–122.
• Witkowska, M., Płowens, T., Humiczewski, M. (2013a). Budowa niebieskiego korytarza ekologicznego wzdłuż doliny rzeki Regi i jej dopływów. Gospodarka Wodna, 10, 403–405.
• Witkowska, M., Płowens, T., Humiczewski, M. (2013b). Budowa niebieskiego korytarza ekologicznego wzdłuż doliny rzeki Regi i jej dopływów, część II. Gospodarka Wodna, 11, 444–445.
• Wohl, E., Scott, D.N. (2016). Wood and sediment storage and dynamics in river corridors. Earth Surface and Processes Landforms, 42, 1, 5–23.
• Wyżga, B. (2007). Gruby rumosz drzewny: Depozycja w rzece górskiej, postrzeganie i wykorzystanie do rewitalizacji cieków górskich. IOP PAN Kraków, monografia.
• Wyżga, B., Zawiejska, J., Kaczka, R. (2003). Gruby rumosz drzewny w ciekach górskich – formy występowania, warunki depozycji i znaczenie środowiskowe. Folia Geographica, Geographica-Physica, 33–34, 117–138.
• Żelazo, J., Popek, Z. (2014). Podstawy renaturyzacji rzek. Warszawa: Wydawnictwo SGGW.