Wykład 1

Geneza i definicja pojęcia gospodarka wodna

Zagadnienia związane z szeroko rozumianą gospodarką wodną podejmowane były już w starożytnym Egipcie, Mezopotamii, a później także w Cesarstwie Rzymskim. Jak podaje J. David Allan („Ekologia wód płynących”-PWN,1998r.) ponad 4000 lat temu w Egipcie wykopano kanał żeglowny, który omijał słynne katarakty na Nilu, a powstanie pierwszych rowów melioracyjnych datuje się na 3200r. p.n.e. Kodeks Hammurabiego, władającego Babilonem blisko 4000 lat temu, zawierał zakaz takiego otwierania śluz na kanałach nawadniających, które mogłoby prowadzić do zalania przyległych terenów rolniczych. W chińskiej prowincji Seczuan, około 250 lat p.n.e. powstała mająca 1000 km długości sieć kanałów, zatrzymujących wiosenne wody powodziowe rzeki Min i rozprowadzających je po powierzchni 200 000 ha (Postel, 1992r.) 

Mimo iż zagadnienia budownictwa wodnego i gospodarki wodnej realizowano już w starożytności to geneza współcześnie pojmowanej i realizowanej technicznie gospodarki wodnej jest stosunkowo młoda. Pojęcie gospodarki wodnej pojawiło się po raz pierwszy na początku XX wieku, kiedy w strefie klimatu umiarkowanego wraz z gwałtownym postępem industrializacji i przyrostem naturalnym pod koniec XIX wieku zaczęto odczuwać niedobory wody. Dotyczyło to m.in. zagłębi przemysłowych w Europie zachodniej jak i w USA. W tym samym czasie problemy z wodą pojawiły się również na Górnym Śląsku. Dotychczasowe źródła wody pojmowanej jako dobro naturalne okazały się niewystarczające lub złej jakości, a stosowane regulacje prawne w tej dziedzinie miały ograniczony często lokalny zasięg.

Określenie „Gospodarka Wodna” rozprzestrzeniło się w latach dwudziestych XX wieku w wielu krajach europejskich. W Anglii i innych krajach anglosaskich pojawiło się pojęcie water management. Natomiast w Niemczech i pozostałych krajach niemieckojęzycznych die  Wasserwirtschaft. W ZSSR przyjęło się określenie vodnoje choziajstwo. Pojęcie „gospodarki wodnej” użyto w Polsce po raz pierwszy w 1929 roku, podczas I Polskiego Zjazdu Hydrotechnicznego. W 1936 roku powołano Stowarzyszenie Gospodarki Wodnej w Polsce. Na początku 1935 roku zaczęło ukazywać się branżowe czasopismo naukowo-techniczne „Gospodarka Wodna”.

Definicje GW na przestrzeni lat odzwierciedlały zmiany społeczno – polityczne jakie zaszły w ciągu ostatnich 50 lat w Polsce. Jako przykład zacytować można definicję z 1951 roku: „Celem Gospodarki Wodnej jeśli chodzi o wody śródlądowe jest świadome uregulowanie bilansu wodnego przez uchwycenie i opanowanie jak największej ilości wód opadowych i odprowadzenie ich do morza w taki sposób, aby przy minimum szkód zapewnić maksimum korzyści dla komunikacji, energetyki, rolnictwa, leśnictwa, dla zaopatrzenia w wodę osiedli i przemysłu oraz dla rybactwa, sportu i wypoczynku, jeśli chodzi o zagadnienia morskie to zadaniem GW jest przystosowanie wybrzeża do celów żeglugi, rybołówstwa i wypoczynku oraz ochrony brzegów przed niszczącym działaniem wody”. W definicji tej związano zagadnienia wód śródlądowych i morskich. Współcześnie GW odnosimy wyłącznie do wód śródlądowych. Zagadnienia morskie przejęła natomiast Gospodarka Morska. Charakterystyczne jest również pominięcie w tej definicji zagadnień związanych z jakością wody.

Współczesne definicje zagadnienie to precyzują nieco inaczej. Według Encyklopedii PWN (’92) „Gospodarka wodna jest działem gospodarki narodowej obejmującym zagadnienia dostarczania różnym dziedzinom gospodarki wody użytkowej odpowiedniej jakości i w odpowiednich ilościach, ochrony wód przed zanieczyszczeniem, ochrony terytorium przed powodziami, optymalnego rozrządzania oraz oszczędnego gospodarowania zasobami wodnymi ”.  W definicji tej pojawia się silny nacisk na jakość wody, natomiast zamiast operowania pojęciem bilansu wodnego wprowadzono nowe pojęcie zasobów wodnych. Najbardziej zwięzła jest definicja zawarta w słowniku hydrologicznym ’92 wydanym pod patronatem UNESCO: „Gospodarka wodna – planowy rozwój, rozporządzanie i wykorzystanie zasobów wodnych”.

Gospodarka wodna z punktu widzenia nauki traktowana jest jako utylitarna dyscyplina nauk o Ziemi. Jako dyscyplina naukowa włączona została do grupy nauk o ziemi.

Zasoby wodne

W szeregu definicji GW pojawia się jako kluczowe hasło zasobów wodnych, które określić można jako „wody nadające się do wykorzystania, a zatem niemal wszystkie wody kuli ziemskiej (rzeczne, jeziorne, morskie, podziemne, glebowe, lód lodowców górskich i polarnych, para wodna) z wyjątkiem wody zawiązanej wchodzącej w skład biomasy i minerałów”. Bardziej lapidarna jest definicja zawarta w słowniku hydrologicznym ’92 wydanym pod patronatem UNESCO: „Zasoby wodne – wody dostępne lub te które mogą być dostępne do wykorzystania w regionie, oznaczonej ilości i jakości w ciągu danego okresu przy określonych potrzebach”.

Zasoby wodne odnoszą się do konkretnego naturalnego obszaru (np. zlewni) lub regionu administracyjnego (województwa, kraju). Mówimy wówczas o zasobach wodnych np. zlewni rzeki Prosny do przekroju Bogusław lub zasobach wodnych wielkopolski czy Danii. Precyzować należy również okres czasu dla jakiego rozpatrujemy te zasoby (np. zasoby wodne w danym miesiącu, w sezonie wegetacyjnym lub okresie rocznym). Zasoby wodne dzieli się w zależności od ich użytkowania, mówimy o zasobach wodnych możliwych do wykorzystania np. w rolnictwie lub leśnictwie.

Zasoby wodne określa się za pomocą następujących charakterystyk przepływu:

-          sumarycznego przepływu w regionie,

-          odpływu i dopływu rzecznego (rzeki tranzytowe).

W przypadku regionów administracyjnych ich granice rzadko pokrywają się z naturalnymi wododziałami wówczas na ogólne zasoby wód rzecznych składa się suma wartości przepływu w regionie i dopływu wód rzecznych. Naturalne zasoby wodne to ogół wód powierzchniowych i podziemnych, czyli odpływ rzeczny charakteryzowany za pomocą średniego odpływu całkowitego z wielolecia. Wody powierzchniowe i podziemne stanowią integralną część bilansu wodnego rozpatrywanego w ramach cyklu hydrologicznego (Rys. 2.1 za Mikulski „Gospodarka Wodna” PWN 1998)

Na zasoby wodne składają się trzy rodzaje wód: opady i osady atmosferyczne, wody podziemne i powierzchniowe objęte rocznym cyklem hydrologicznym.

Opady i osady atmosferyczne – dostarczają wody bezpośrednio do odbiorcy – konsumenta którym jest rolnictwo i leśnictwo. Dopiero czasowy niedobór opadów sprawia, że te gałęzie gospodarki sięgać muszą po inne zasoby wodne.

Wody podziemne głębokie – przeznaczone są zgodnie z prawem wodnym do zaopatrzenia ludności, głównie do celów konsumpcyjnych; pobór tych wód nie może naruszać równowagi hydrodynamicznej (tj. trwale obniżać poziomu wodonośnego).

Wody powierzchniowe – to roczna wielkość odpływu rzecznego pochodząca z odpływu powierzchniowego i gruntowego (wody podziemne płytkie, czwartorzędowe, zasilające wody powierzchniowe), a także odpływu z jezior są przeznaczone głównie dla przemysłu i do nawodnień.

              Podstawę obliczania zasobów wodnych danego obszaru stanowi odpływ rzeczny w ciągu roku, jako wartość podlegająca cyklicznej odnowi. Jako miarodajną ogólną wielkość odpływu rzecznego przyjmuje się średnią wieloletnią , zwracając uwagę na jednorodność serii obserwacyjnej. Często przyjmuje się 30-letnie serie obserwacji klimatologicznych.

Zasoby wodne kuli ziemskiej

Pod względem ilościowym  ogólna objętość zasobów wodnych jest wystarczająca do pokrycia aktualnych i przyszłych potrzeb wodnych. Ograniczenia w pokryciu potrzeb wodnych wynikają z dwóch przyczyn:

-          złej jakości wody

-          niekorzystnego rozmieszczenia zasobów wodnych na kuli ziemskiej (niewystarczające zasoby wodne notuje się w odniesieniu do 20% użytkowników miejskich i 75% użytkowników wiejskich)

Woda słodka to jedynie 2, 6% (35 mln km3) zasobów wodnych. Odpływ rzeczny globu ziemskiego (zasoby wodne brutto) wynosi zaledwie 21 000 km3. Szczegółowe zestawienie zapasów wodnych kuli ziemskiej przedstawiono w tabeli 2.1. Bilans wodny kuli ziemskiej obejmuje ogółem 577 000 km3 wody (tabela 2.2).

Każdego roku ok. 47 tys. km3 wody odpływa z lądów do mórz i oceanów, ale tylko ok. 13,5 tys. km3, w tym 2 tys. km3 wód gruntowych jest łatwo dostępne dla ludzi. Konsumpcja wody stanowi ok. 20 % tej wielkości. Występuje duże zróżnicowane w zasobności poszczególnych regionów i krajów w wodę, co jest spowodowane czynnikami fizycznymi, socjalno-ekonomicznymi i politycznymi.

Zaproponowany przez Falkenmarka wskaźnik zagrożenia deficytem wody bazuje na minimalnym poziomie zapotrzebowania na wodę na mieszkańca, umożliwiającym odpowiednią jakość życia i rozwój gospodarczy. Z punktu widzenia gospodarstwa domowego niezbędne dobowe minimum na osobę wynosi 100 l. Jeżeli uwzględnić potrzeby rolnictwa,, przemysłu i energetyki wielkość ta powinna być od 5 do 20 razy większa. Jako próg odnawialnych zasobów wodnych powodujących jedynie sporadyczne zagrożenie lokalnymi niedoborami wody ustalono 1700 m3 na osobę.

Polska zalicza się do krajów o niewielkich zasobach wodnych wynoszących w przeliczeniu na mieszkańca ok. 1600 m3. W latach suchych wskaźnik ten spada nawet poniżej 1000 m3. Według oceny Międzynarodowego Programu „Populacja i Środowisko” dokonanej w 1993 roku Polska zajęła wśród 100 analizowanych krajów 72 miejsce i zakwalifikowana została jako jedyny kraj europejski zagrożony deficytem wody. To zagrożenie potęguje jeszcze nie najlepsza jakość wody w naszych rzekach.

Zasoby wodne Polski

Bilans wodny Polski w roku średnim przedstawia się następujaco:

I  Zasilanie:

1        Opady                                                                       – 187,2 km3 (97,3%)

2        Dopływ rzekami spoza granic Polski              – 5,2 km3 (2,7%)

Razem                                                                                    - 192,4 km3 (100%)

II Rozchód:

1. Odpływ rzekami do morza

a) powierzchniowy bezpośredni                             - 24,6 km3 (12,9%)

b) powierzchniowy pośredni                                          - 34,0 km3 (17,7%)             

Razem odpływ rzekami                                          - 58,6 km3 (30,6%)             

2. Parowanie terenowe i transpiracja                            - 133,8 km3 (69,4%)

Razem                                                                                    - 192,4 km3 (100%)

Wartości składników bilansu wodnego są zdarzeniami losowymi i w kolejnych latach zmieniają się w zależności od warunków klimatycznych i hydrologicznych. W latach skrajnych (suchych lub mokrych) wartości składników bilansu wodnego odbiegają od wartości średnich z wielolecia. Obrazuje to tabela 2.3.

Tabela 2.3