Zarządzanie zlewnią zgodnie z zasadami gospodarki biocyrkularnej

Przyszłość, to w 90% woda.

Zarządzanie zlewnią zgodnie z zasadami gospodarki biocyrkularnej

Woda jest jednym z podstawowych czynników warunkujących życie na naszej planecie, stwierdzenie to jest truizmem, jednak może właśnie dlatego nie zastanawiamy się na co dzień jak bardzo woda wpływa na gospodarkę i na nasze życie. Woda cyrkuluje w środowisku wg. prostego schematu, wody opadowe spływają po powierzchni ziemi łącząc się w coraz większe cieki, ostatecznie dostają się do mórz i oceanów skąd znów jest odparowywana i z prądami powietrza przemieszczana nad lądy.  Mówiąc trochę żartobliwie najwięcej problemów z wodą mamy w trakcie jej spływu po powierzchni ziemi. Można wyróżnić następujące grupy problemów jakie dotykają tzw. zlewni, czyli wyodrębnianych jednostek, gdzie woda spływając łączy się w końcu w jeden ciek i trafia do końcowego odbiornika:

  1. nadmierne zanieczyszczanie w tym eutrofizację,
  2. okresowy nadmiar wody powodujący powodzie,
  3. niedobory wody klimatyczne, czyli susza i niedobory związane z brakiem wody zdatnej do użytkowania, wynikające z nadmiernego zanieczyszczenia,
  4. erozja czyli niesienie przez wodę materiału wypłukiwanego z powierzchni ziemi.

Obecny stan gospodarowania wodami powierzchniowymi

 Gospodarowanie wodą utrudnia obecnie panująca filozofia działalności gospodarczej czyli tzw. gospodarka  linearna. Podstawową zasadą tej gospodarki jest działanie, którego ucieleśnieniem jest linia produkcyjna wg schematu:  produkujemy, użytkujemy, wyrzucamy. Ten schemat dotyczy nie tylko bezpośrednio produkcji przemysłowej, tak samo działa rolnictwo, czy nawet gospodarstwa domowe.

Jak to wygląda w przypadku wody? Dokładnie tak samo, pobieramy, zużywamy i wyrzucamy ją. Próby przeciwdziałania negatywnym skutkom opisanym powyżej są nieskoordynowane i koncentrują się przeważnie na próbach rozwiązania jednego problemu.  Kanalizowanie rzek mające przeciwdziałać powodzi jest skuteczne tylko do pewnego stopnia ponadto przyspiesza erozję i zmniejsza procesy samooczyszczania. Budowanie dużych zbiorników retencyjnych celem zapobiegania powodzi i magazynowania wody jest kosztowne i przy postępującym zanieczyszczeniu rzek coraz mniej efektywne. Systemy kanalizacyjne mające oczyszczać ścieki są w stanie objąć nie więcej niż 40 – 50% zanieczyszczeń tzw. punktowych, reszta czyli zanieczyszczenia obszarowe np. z działalności rolniczej są poza wszelkimi systemami oczyszczania.

Nie powinno wobec tego dziwić, że stan wód powierzchniowych na całym świecie ulega systematycznemu pogorszeniu a zasoby dostępnej wody kurczą się w zastraszającym tempie. Opinie ta potwierdza na przykład Światowy Raport na temat Wody, opracowany przez Światowy Program Narodów Zjednoczonych Oceny Zasobów Wodnych (WWAP). Woda staje się obecnie ważniejszym surowcem strategicznym od ropy naftowej.

 

Jak gospodarować wodą?

 

Obecnie panuje zgoda co do tego, że wszystkie te problemy należy rozwiązywać uwzględniając naturalny obieg wody w środowisku, czyli należy zarządzać zlewniami cieków wodnych. Działania mogące realnie poprawić stan gospodarki wodnej muszą być zintegrowane i wykorzystujące efekty synergii. Powinny wykorzystywać zasady gospodarki biocyrkularnej, zwanej także gospodarką o obiegu zamkniętym czyli zamkniecie obiegu wody i biogenów w skali jak najbardziej lokalnej. Jest to nic innego jak przywrócenie naturalnego obiegu wody i pierwiastków w obrębie ekosystemu. Jest to model gospodarki wzorowany na funkcjonowaniu natury. Byłaby to faktycznie realizacja zasady zrównoważonego rozwoju.

Łatwo jest pisać wskazówki teoretyczne, zawsze w takim przypadku ktoś zapyta no tak ale jak to zrobić? Uważam, że mam odpowiedź na to pytanie.

Aby wyjaśnić na czym polega istota rozwiązania należy najpierw opisać jak wygląda i funkcjonuje system zlewni. Opis ten z braku miejsca będzie bardzo uproszczony ale wystarczający do wyjaśnienia najważniejszych mechanizmów.

Woda opadowa spływa po powierzchni ziemi wykorzystując do tego nierówności terenu, tworzą się małe strumyki zbierające wodę z nachylonych stoków, łączą się one w coraz większe cieki, wpadając w końcu do morza lub oceanu. Po drodze woda jest wykorzystywana przez ludzi do celów bytowych i gospodarczych (woda z wodociągów i studni też pochodzi z wód opadowych z których powstają zasoby wód podziemnych) i po użyciu i mniejszym lub większym oczyszczeniu wraca do cieków wodnych. Jednocześnie woda opadowa wypłukuje z powierzchni ziemi wszystko co da się wypłukać, również nawozy, środki ochrony roślin, spłukuje z powierzchni utwardzanych (np. autostrad czy miast) wszystko co tam pozostawiliśmy. Powoduje to zamulanie zbiorników np. retencyjnych i co jest groźniejsze ich eutrofizację, czyli przeżyźnienie, które skutkuje tzw. wtórnym zanieczyszczeniem i powoduje, że woda nie nadaje się do wykorzystania  gospodarczego (czasami nawet do nawadniania upraw).

Powodzie występują wtedy kiedy cieki nie są w stanie chwilowo odebrać wody i wylewa się ona poza brzegi. Obwałowania rzek do pewnych granic bronią przed powodzią ale trzeba sobie zdawać sprawę, że podnoszą one wysokość czoła fali powodziowej i w niższym biegu rzeki obwałowania mogą nie wystarczyć i może dojść do katastrofalnej powodzi.

Budowane na rzekach zbiorniki zaporowe pochłaniają fale powodziową i mogą przeciwdziałać suszy ale z uwagi na eutrofizację i procesy erozyjne często nie spełniają wszystkich założonych funkcji.

Ideałem byłoby przeciwdziałanie wszystkim opisanym zjawiskom lokalnie w miejscach, gdzie one się zaczynają.

Pomysł na rozwiązanie tego problemu pojawił kiedy pracowałem nad projektem wyposażenie kilku wsi w oczyszczalnie przydomowe. Wioski te położone były na pogórzu wzdłuż cieków wodnych z których każdy tworzył malowniczą dolinę. Powyżej wiosek były intensywnie użytkowane pastwiska, w samych wsiach było sporo gospodarstw prowadzących hodowlę zwierząt, tam gdzie stoki były mniej nachylone uprawiane były zboża. W dwóch wsiach były niewielkie zakłady przetwórstwa rolnego wyposażone w proste oczyszczalnie. Każdy ze strumieni płynących przez wsie przez większość czasu prowadził bardzo mało wody, tylko w okresie wiosennych roztopów i letnich burz zamieniał się w rwący potok zwiększając wielokrotnie swoja głębokość.

Wszyscy mieszkańcy z którymi rozmawiałem byli zgodni, że kiedyś potoki był pełne pstrągów, płynęła w nim czysta woda, teraz latem przy niskim stanie wody można je zlokalizować z zamkniętymi oczami „ na nosa”, po prostu są tak zanieczyszczony, że cuchną. Tylko, że kiedyś na początku XX wieku mieszkało w całej dolinie nie więcej niż 100 osób a prowadzona gospodarka była ekstensywna. Teraz jedna miejscowość ma prawie 900 stałych mieszkańców, setki owiec i krów oraz  dwa razy w roku w sezonie zimowym i letnim kilkanaście razy więcej turystów.  W tej wsi nie było nigdy szkód wyrządzonych przez powodzie ale już w miejscowościach położonych niżej mimo, że koryto potoku jest tam obetonowane co jakiś czas dochodzi do powodzi, która niszczy drogi, mosty i domy. Jednocześnie latem doskwierają susze powodujące wysychanie łąk i zmniejszenie plonów.

Jak rozwiązać problem miejscowości położonych poniżej w dolnym biegu strumienia?

Za miejscowością trzeba wybrać miejsce niezamieszkałe o powierzchni do kilku hektarów. Należy tam wybudować niewielki zbiornik (o wielkości zależnej od przepływu max 2 ha). Obszar poza zbiornikiem (kilka ha) należy pozostawić jako użytki zielone eksploatowane ekstensywnie. Tama zbiornika musi przegradzać dolinę w taki sposób aby w czasie fali wezbraniowej poziom wody podnosił się powoli aż do napełnienia całej niecki, pozwoli to na „spłaszczenie” fali powodziowej i zatrzymanie większości materiału zerodowanego oraz zanieczyszczeń.  Tuż przed wejściem do zbiornika zamontowany byłby specjalny polder doczyszczający, który  redukowałby 80 do 90 % zanieczyszczeń niesionych przez strumień. W zbiorniku przy użyciu specjalnych roślin następowałaby dalsza redukcja biogenów z wykorzystaniem zjawiska repozycji w biomasie roślin.

Kilka, kilkanaście czy nawet kilkadziesiąt takich zbiorników zamontowanych w zlewni w wybranych miejscach rozwiązałoby opisane wcześniej problemy przy nakładach inwestycyjnych nieporównywalnie mniejszych niż przy jakimkolwiek innym rozwiązaniu oraz minimalnych kosztach eksploatacyjnych.

Jakie byłby efekty proponowanego rozwiązania:

  1. Spłaszczenie fali powodziowej, zmniejszenie nakładów na usuwanie skutków powodzi.
  2. Znaczna poprawa jakości wody – zwiększenie ilości wody dostępnej dla gospodarki.
  3. Rozwiązanie problemu eutrofizacji.
  4. Przeciwdziałanie skutkom suszy.
  5. Możliwość produkcji lokalnie energii elektrycznej na tamie zbiornika (od kilku do kilkudziesięciu kW w zależności od przepływu cieku).
  6. Zwiększenie żywotności dużych zbiorników zaporowych położonych w niższych partiach rzeki poprzez zmniejszenie presji erozyjnej oraz poprawę jakości dopływającej wody.
  7. Możliwość produkcji z otrzymanej biomasy nawozu organicznego bogatego w biogeny i węgiel organiczny możliwego do wykorzystania w zlewni ( mała podatność na wymywanie).
  8. Zwiększenie bioróżnorodności.
  9. Poprawa lokalnego mikroklimatu.
  10. Zwiększenie atrakcyjności turystycznej regionu.

Rozwiązanie techniczne  niezbędne do wdrożenia takiego systemu zostały opracowane przez moje firmy we współpracy z Europejskim Regionalnym Centrum Ekohydrologii UNESCO oraz innymi uczelniami.

Każdy konkretny projekt zarządzania zlewnią,  wynika to z faktu, ze zlewnie są zróżnicowane pod względem morfologii, zagospodarowania czy tez rodzaju zanieczyszczeń, wymagałby opracowania:

  1. Wielowariantowego Studium Wykonalności łącznie z analizą CBA cost benefit analysis z określeniem  okresu i stopy zwrotu nakładów inwestycyjnych oraz wskaźnika NPV.
  2. Projektów techniczno – wykonawczych oraz uzyskanie zgód i pozwoleń,
  3. Nadzoru i koordynacji przeprowadzanych inwestycji.
  4. Ewaluacji osiągniętych wyników ze szczególnym uwzględnieniem trwałości projektu w tym, źródeł finansowania fazy eksploatacyjnej.

Proponuję wybranie niewielkiej zlewni i wykonanie na niej rozwiązania pilotażowego.

 

Autor: Juliusz Sumorok

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *