Acta Energetica Power Engineering Quarterly 2/15 (June 2013)

1

Power EngineeringQuarterly

YEAR 52/15 (June 2013) ISSN 2300-3022

2/15

(20

13)

Act

a E

nerg

etic

a

The Vistula River in Poland’s nature and economyVolume 1. General characteristics of the Vistula River

2

Energa-212x297+3mm-Acta-wisla.indd 1 25.10.2013 09:32

Publisher ENERGA SA

Patronage Politechnika Gdańska ENERGA SA

Academic Consultants Janusz Białek | Mieczysław Brdyś | Mirosław Czapiewski | Antoni Dmowski Michał Dudziak | Istvan Erlich | Andrzej Graczyk | Piotr Kacejko Tadeusz Kaczorek | Marian Kazimierowski| Jan Kiciński | Kwang Y. Lee Zbigniew Lubośny | Jan Machowski | Jan Majewski | Om Malik Jovica Milanovic | Jan Popczyk | Zbigniew Szczerba | Marcin Szpak

G. Kumar Venayagamoorthy | Jacek Wańkowicz | Henryk Woźniak

Reviewers Stanisław Czapp | Andrzej Graczyk | Piotr Kacejko | Jan KicińskiZbigniew Lubośny | Jan Machowski | Józef Paska | Jan Popczyk Desire Dauphin Rasolomampionona | Sylwester Robak | Marian Sobierajski Paweł Sowa | Zbigniew Szczerba | Artur Wilczyński | Ryszard Zajczyk

Editor-in-Chief Zbigniew Lubośny

Vice Editor-in-Chief Rafał Hyrzyński

Issue Editor Wojciech Majewski

Scientific consultation Romuald Szymkiewicz

Copy Editors Katarzyna Żelazek | Bernard Jackson

Topic Editors Janusz Granatowicz | Michał Karcz | Jacek Klucznik | Marcin Lemański Karol Lewandowski | Paweł Szawłowski

Statistical Editor Sebastian Nojek

Editorial assistant Jakub Skonieczny

Proofreading Mirosław Wójcik

Graphic design and Typesetting Art Design Maciej Blachowski

Translation Skrivanek Sp. z o.o.

Print Grafix Centrum Poligrafii

Dispatch preparation ENERGA Obsługa i Sprzedaż Sp. z o.o.

Editorial Staff Office Acta Energetica al. Grunwaldzka 472, 80-309 Gdańsk, POLAND tel.: +48 58 77 88 466, fax: +48 58 77 88 399 e-mail: [email protected] www.actaenergetica.org

Electronic Media Anna Fibak (Copy Editor) Paweł Banaszak (Technical Editor)

Information aboutthe oryginal version

Information for authors published on the website: www.actaenergetica.org

Electronic edition of Acta Energetica is the original version of the journal, which is available on the website www.actaenergetica.orgThe journal is also available in hard copy.The journal is indexed in Polish Technical Journal Contents BazTech http://baztech.icm.edu.pl and also in Scientific journal database – the IC Journal Master List http://jml2012.indexcopernicus.com/masterlist.php

3

Polska i Wisła, Wisła i Polska: to pojęcia nierozerwalne z sobą związane. Związane ze sobą zarówno w czasach wojen, jak i w czasie pokoju. Historia Wisły to historia Polski i w dużej mierze odwrotnie. Rzeka Wisła w przeszłości była ważną przesłanką rozwoju gospodarczego państwa, chociaż równocześnie niosła potencjalne zagro-żenie dla ludzi. Współcześnie, od kilkudziesięciu lat, rozwój gospodarczy kraju nie jest związany z szeroko pojętym rozwojem Wisły. Polska jest krajem, w którym PKB w 2012 roku wyniósł 199,7% w stosunku do roku 1989, tj. najwięcej w tzw. nowych państwach Unii Europejskiej. Równocześnie PKB na mieszkańca wzrosło z 10000 $ w 1989 roku do 21500 $ w 2012 roku – według wartości dolara z 2012 roku. Pomimo tego spektakularnego wzrostu gospodarczego, przeciętny Polak w tych latach słyszał o Wiśle tylko w okresach zagrożenia powodzią lub występowania powodzi oraz w związku z inwestycjami drogowymi związanymi z budową na niej mostów, oprotestowywanych zresztą. Oznacza to, że rzeka Wisła praktycznie nie jest uczestnikiem rozwoju gospodarczego kraju. Nie jest również elementem wspomaga-jącym ten rozwój. A tym bardziej nie jest stymulatorem jego rozwoju. Czy jest to uzasadnione oraz czy tak już musi pozostać? Krótka odpowiedź brzmi: nie. Uzasadnienie odpowiedzi z szeroką infor-macją o Wiśle oraz o planach Grupy ENERGA SA, dotyczących budowy nowej elektrowni wodnej na tej rzece, znajdą Państwo w niniejszym oraz następnym numerze Acta Energetica. Zapraszam do lektury.

prof. dr hab. inż. Zbigniew Lubośnyredaktor naczelny Acta Energetica

Od redaktora naczelnego

From the Chief Editor

Poland and the Vistula (Wisła), the Vistula and Poland: these two terms have been inextricably linked both in times of war and peace. The history of the Vistula is the history of Poland, and the reverse is also largely true.The River Vistula used to play an important role in the economic development of the country, even though it was also associated with potential danger to its inhabitants. Poland’s economic development has been independent from the development of the Vistula for several decades now.Poland’s GDP in 2012 was 199.7% of its GDP in 1989, which is more than any other of the new EU member states. At the same time, GDP per capita increased from $10,000 in 1989 to $21,500 in 2012 – at the value of the dollar in 2012. Despite this spectacular economic growth, the only time the average inhabitant of Poland hears about the Vistula is in connection with a flood warning, or in the context of road investments involving the construction of bridges – greeted with public protest anyway.The above means that the River Vistula is not, in fact, an agent of the country’s economic growth. Nor does it play a part in supporting this growth, much less stimulating it.Is this situation justified, and do things have to remain this way? The short answer is: no. A justification of this answer, along with extensive information on the Vistula and plans of the ENERGA Group involving the construction of a new hydroelectric power station on the river, can be found in the current and next issue of Acta Energetica, which I recommend.

Zbigniew LubośnyEditor-in-Chief of Acta Energetica

4

Table of contents

INTRODUCTIONWojciech Majewski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

GENERAL CHARACTERISTICS OF THE VISTULA AND ITS BASINWojciech Majewski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

EXPLOITATION OF THE VISTULA RIVER FROM EARLIEST TIMES TO THE OUTBREAK OF WORLD WAR IITomasz Marcin Duchnowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

HYDROPOWER POTENTIAL OF THE VISTULAJędrzej Kosiński, Wacław Zdulski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

DETERMINANTS OF INLAND NAVIGATION ON THE VISTULA FROM WARSAW TO GDAŃSKAdam Bolt, Patrycja Jerzyło . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

ENVIRONMENTAL CONSIDERATIONS OF DEVELOPMENT OF THE LOWER VISTULA RIVERJan Żelazo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

HYDROMORPHOLOGICAL CONDITIONS OF THE LOWER VISTULA (WISŁA) IN THE DEVELOPMENT OF NAVIGATION AND HYDROPOWERZygmunt Babiński, Michał Habel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

CHANGES IN THE QUALITY OF WATER IN THE LOWER VISTULA RIVER IN 1986–2009Andrzej Kentzer, Andrzej Giziński . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

GROUNDS AND OPPORTUNITIES FOR THE DEVELOPMENT OF PASSENGER AND CARGO SHIPPING ON THE LOWER VISTULAKrystyna Wojewódzka-Król, Ryszard Rolbiecki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106

FLOODS AND DROUGHTS ON THE LOWER VISTULAMarzenna Sztobryn, Marianna Sasim, Beata Kowalska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118

THE VISTULA RIVER AND WATER MANAGEMENT IN AGRICULTUREJanusz Szablowski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131

THE VISTULA RIVER AS A FACTOR OF DEVELOPMENT OF THE KUJAWSKO-POMORSKIE VOIVODESHIPZbigniew Brenda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144

THE LOWER VISTULA IN THE ASPECT OF THE E40 AND E70 INTERNATIONAL SHIPPING ROUTESŻaneta Marciniak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153

FLOOD CONTROL OF THE LOWER VISTULAJędrzej Kosiński . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169

SUMMARY AND CONCLUSIONSWojciech Majewski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

5

Spis treści

WPROWADZENIEWojciech Majewski .......................................................................................................................................................................................................................................5

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WISŁY I JEJ DORZECZAWojciech Majewski .....................................................................................................................................................................................................................................16

WYKORZYSTANIE WISŁY OD CZASÓW NAJDAWNIEJSZYCH DO WYBUCHU II WOJNY ŚWIATOWEJTomasz Marcin Duchnowski ...................................................................................................................................................................................................................32

POTENCJAŁ HYDROENERGETYCZNY WISŁYJędrzej Kosiński, Wacław Zdulski ..........................................................................................................................................................................................................48

UWARUNKOWANIA ŻEGLUGI ŚRÓDLĄDOWEJ NA WIŚLE OD WARSZAWY DO GDAŃSKAAdam Bolt, Patrycja Jerzyło .....................................................................................................................................................................................................................64

UWARUNKOWANIA PRZYRODNICZE ZAGOSPODAROWANIA DOLNEJ WISŁYJan Żelazo .......................................................................................................................................................................................................................................................77

UWARUNKOWANIA HYDROMORFOLOGICZNE DOLNEJ WISŁY W ROZWOJU ŻEGLUGI I HYDROENERGETYKIZygmunt Babiński, Michał Habel ..........................................................................................................................................................................................................91

ZMIANY JAKOŚCI WÓD DOLNEJ WISŁY W LATACH 1986–2009Andrzej Kentzer, Andrzej Giziński ......................................................................................................................................................................................................102

PRZESŁANKI I MOŻLIWOŚCI ROZWOJU PRZEWOZÓW TOWAROWYCH I PASAŻERSKICH NA DOLNEJ WIŚLEKrystyna Wojewódzka-Król, Ryszard Rolbiecki .............................................................................................................................................................................113

POWODZIE I SUSZE NA DOLNEJ WIŚLE Marzenna Sztobryn, Marianna Sasim, Beata Kowalska.............................................................................................................................................................125

WISŁA A GOSPODARKA WODNA W ROLNICTWIEJanusz Szablowski ....................................................................................................................................................................................................................................138

WISŁA JAKO CZYNNIK ROZWOJU WOJEWÓDZTWA KUJAWSKO-POMORSKIEGOZbigniew Brenda ......................................................................................................................................................................................................................................149

DOLNA WISŁA W ASPEKCIE MIĘDZYNARODOWYCH SZLAKÓW ŻEGLUGOWYCH E40 I E70Żaneta Marciniak ......................................................................................................................................................................................................................................162

OCHRONA PRZECIWPOWODZIOWA NA DOLNEJ WIŚLE Jędrzej Kosiński .........................................................................................................................................................................................................................................178

PODSUMOWANIE I WNIOSKIWojciech Majewski ..................................................................................................................................................................................................................................187

4

THE VISTULA RIVER IN POLAND’S NATURE AND ECONOMY Volume 1. General characteristics of the Vistula River

In the lower Vistula River (dolna Wisła) – in Siarzewo, downstream of the Włocławek barrage – ENERGA SA plans to build a barrage. To raise awareness of sustainable water management in the Vistula River, and in the stretch of the lower Vistula in particular, taking into account the new project, we decided to release two special issues of Acta Energetica, which would illustrate the state of the economic exploitation of the river, and the associated social and natural conditionalities. The project will be outlined in broad terms of economic, social and ecolo-gical issues, such as: • long-term protection of the Włocławek barrage against building disasters• increase in retention capacity in Poland, as proposed in many planning documents• navigation use of the lower Vistula in order to launch a connection between central Poland (Warsaw) with the

port of Gdańsk, according to the EU postulate to transfer freight from roads and highways to inland waterways• construction of a hydroelectric power plant to generate electricity from renewable sources, in accordance with

EU postulates• provision of conditions for the development of recreation and water sports• economic recovery of the region along the lower Vistula by creating numerous jobs during construction, and

thereafter over the barrage’s life-cycle (many local businesses will be employed by this project, also an addi-tional road bridge over the Vistula is worth mentioning here)

• mitigation of the negative effects of flooding by partial regulation of the Vistula River, and capacity utilization of the Siarzewo and Włocławek reservoirs

• provision of conditions for the development of many industries in Poland and abroad through the use of inland waterway transport capacity

• provision of good conditions for water intakes for domestic, industrial and agricultural uses (this is very impor-tant for preventing the effects of drought, and necessary to increase agricultural irrigation).

The planned project will be implemented in accordance with the principles of sustainable development. Two fish passes for migratory fish are provided for at the barrage, and its location was chosen after a detailed analysis of the terrain and wildlife inventory. The areas that will be flooded with water after the barrage construction are located within the existing levees.

Within the series of “The Vistula River in Poland’s nature and economy” the publication schedule assumes the following topics:Volume 1. General characteristics of the Vistula RiverA comprehensive account of the current state of the Vistula and its economic use, taking into account natural values.Volume 2. Hydropower in Poland and in Europe A description of the current state of the use of hydropower potential in Poland, specifying long-term opportuni-ties in the context of other EU countries.

We hope that the information contained in these two volumes of Acta Energetica will introduce readers to the current state of knowledge on the Vistula and the possibilities of its sustainable economic use, with particular emphasis on the lower Vistula stretch and the planned Siarzewo barrage.

Wojciech MajewskiIssue Editor

Institute of Meteorology and Water Management National Research Institute, WarsawCommittee on Water Resources Management of the Polish Academy of Sciences

5

WISŁA W PRZYRODZIE I GOSPODARCE POLSKIZeszyt 1. Ogólna charakterystyka Wisły

Na dolnej Wiśle – w miejscowości Siarzewo, poniżej stopnia Włocławek – ENERGA SA planuje budowę stopnia wodnego. Chcąc przybliżyć wiedzę o szeroko pojętej zrównoważonej gospodarce wodnej na Wiśle, a w szczególności na odcinku dolnej Wisły, uwzględniając nową inwestycję, postanowiliśmy wydać dwa specjalne zeszyty czasopisma Acta Energetica, w których zobrazujemy stan gospodarczego wykorzystania rzeki oraz związane z tym uwarunkowania społeczne i przyrodnicze. Planowana inwestycja zostanie przedstawiona w szerokim aspekcie zagadnień gospodarczych, społecznych i ekologicznych, takich jak: • trwałe zabezpieczenie stopnia Włocławek przed katastrofą budowlaną• zwiększenie w Polsce pojemności retencyjnej, postulowanej w wielu dokumentach planistycznych• wykorzystanie żeglugowe dolnej Wisły w celu uruchomienia połączenia między centrum Polski (Warszawa) a portem Gdańsk,

zgodnie z postulatami UE o przeniesieniu transportu ładunków z dróg i autostrad na śródlądowe drogi wodne• budowa elektrowni wodnej produkującej z odnawialnego źródła energię elektryczną, zgodnie z postulatami UE• stworzenie warunków do rozwoju rekreacji i sportów wodnych• ożywienie gospodarcze regionu położonego wzdłuż dolnej Wisły przez utworzenie wielu miejsc pracy w czasie budowy,

a następnie w okresie użytkowania stopnia (wiele lokalnych przedsiębiorstw znajdzie zatrudnienie przy tej inwestycji, warto też tu wymienić dodatkowe przejście drogowe przez Wisłę)

• ograniczenie negatywnych skutków powodzi przez częściowe uregulowanie koryta Wisły oraz wykorzystanie pojemności zbior-ników wodnych Włocławek i Siarzewo

• stworzenie warunków do rozwoju wielu gałęzi przemysłu w Polsce i za granicą dzięki wykorzystaniu możliwości transportowych żeglugą śródlądową

• stworzenie dobrych warunków do ujęć wody dla celów komunalnych, przemysłowych i rolniczych (jest to bardzo istotne w zapo-bieganiu skutkom suszy i konieczne w celu zwiększenia nawadniania upraw rolniczych).

Planowana inwestycja będzie realizowana zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju. Na stopniu przewidziane są dwie prze-pławki dla ryb wędrownych, a lokalizacja stopnia została wybrana po szczegółowej analizie terenu i inwentaryzacji przyrodniczej. Tereny, które zostaną zalane wodą po wybudowaniu stopnia, mieszczą się w zasięgu istniejących wałów przeciwpowodziowych.

W ramach cyklu „Wisła w przyrodzie i gospodarce Polski” harmonogram publikacji zakłada następującą tematykę:Zeszyt 1. Ogólna charakterystyka WisłyWszechstronnie zostanie przedstawiony aktualny stan Wisły i jej wykorzystanie gospodarcze z uwzględnieniem walorów przyrodniczych.Zeszyt 2. Energetyka wodna w Polsce i Europie Zaprezentowany zostanie aktualny stan wykorzystania hydroenergetycznego Polski, z podaniem perspektywicznych możliwości na tle innych państw UE.

Mamy nadzieję, że informacje zawarte w tych dwóch zeszytach Acta Energetica przybliżą Czytelnikom obecny stan wiedzy na temat Wisły i możliwości jej zrównoważonego gospodarczego wykorzystania, ze szczególnym uwzględnieniem odcinka dolnej Wisły i planowanego stopnia Siarzewo.

Wojciech Majewskiredaktor wydania

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy WarszawaKomitet Gospodarki Wodnej Polskiej Akademii Nauk

6

General characteristics of the Vistula and its basin

AuthorWojciech Majewski

Keywords Vistula River, basin of the Vistula, basin management, climatic conditions, ecology

AbstractThe Vistula is the largest river in Poland, which flows from the south to the north. Its mouth is on the Baltic Sea. As for hydrography the Vistula is divided into three parts: Upper – from its sources to the mouth of the River San, Middle – up to the tributary Narew River, and the Lower – up to its mouth on the sea. This article covers the Vistula and its basin management plans starting from the interwar period up to the present day. The location of the Vistula and its basin as well as land cover are described. The division of Poland into river basin districts and water regions accompanied by a description of administrative division of the country are described. Climatic conditions of Poland including precipitation and air temperatures are presented. Basic hydrological data of the Vistula and its basin is given. Parts of the Vistula basin, which are included in the Program of Natura 2000 are mentioned. Brief information concerning existing, more important hydraulic and hydroenergy structures in the main Vistula channel as well as on its tributaries are described.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013201

IntroductionThe aim of this article is to provide the Vistula River problems as a whole including plans and development projects, as well as current state of the management and economic use of the river and its basin. The article discusses the possibilities of the use of the Vistula in the future taking into account economic, ecolo-gical and social aspects. Special attention is devoted to the lower Vistula, which represents important hydropower potential, signi-ficant navigation possibilities, water supply, tourism and recre-ation as well as ecological aspects. The Vistula (Wisła) is the largest river in Poland with the discharge at the mouth, which positions it as the second largest river – after the Neva (Newa) of the Baltic Sea drainage area. Its length amounts to 1047 km from its source in the south on the slopes of Barania Góra in the Beskid Śląski up to the mouth on the Baltic Sea (Morze Bałtyckie) at the Gdańsk Bay (Zatoka Gdańska) in the north. The river’s entire course is in Poland as well as 87% of its basin. From the dawn of Polish history the Vistula (Wisła) constituted a very important economic axis of the country. It also played an important cultural role and vey often a defensive one. Throughout the 16th century and at the beginning of the 17th century it was the most navigable river in Europe. Despite primi-tive means of transport over a quarter of a million tons of raw materials and finished goods were shipped yearly between Poland and the port of Gdańsk, which was our gateway to the outer world. Due to the partitions of Poland in the 18th century, the Vistula (Wisła) lost its former importance and became more

and more neglected. Its catchment became peripheral to the occupying powers. Simultaneously other European rivers such as the Rhine (Ren), Rhone (Rodan), Seine (Sekwana) and Danube (Dunaj) developed dynamicly as navigable waterways proving also indispensable for the economy, energy and constituting an important source of water supply.After Poland regained independence, during the interwar period, initial plans for the Vistula management and its use for economic, energy, and recreational purposes were developed. One of the authors of these plans was Prof. Gabriel Narutowicz, who came to Poland from Switzerland. Unfortunately this twenty year period was too short for the implementation of these ambitious plans for a country devastated by the partitions and the World War. However, in the catchment of the Vistula the first dams and hydropower plants Żur and Gródek were developed on the Wda River and Porąbka on the Soła River. After the tragic flood in 1934 in the catchment of the Dunajec River the construction of Rożnów dam started in 1935.After World Water II, in the new geographical arrangement of the country, the central position of the Vistula created the essential possibility for the economic use of the river in the future. In the 1950s at Gdańsk University of Technology the Faculty of Hydraulic Engineering was founded. The institute of Hydroengineering of the Polish Academy of Sciences was created with an up-to- date hydraulics laboratory. While the Faculty of Hydraulic Engineering focused on the training specialists for the realization of future projects on the Vistula the Institute had the aim to carry out studies connected with these projects.

W. Majewski | Acta Energetica 2/15 (2013) | 6–15

7

Numerous plans of the construction of hydraulic and hydro-energy facilities were developed. In the 1960s. the Committee on Water Resources Management of the Polish Academy of Sciences formulated the first water resources management plan in which the importance of the lower Vistula for navigation and hydro-energy was emphasized [5]. An important flood hazard exists along the whole course of the Vistula, which on the lower Vistula is mainly caused by ice and frazil jams. Between 1968 and 1971, Polish experts, in cooperation with the UN Development Programme, conceived the Project for the Comprehensive Development of the Water System on the Vistula River (Projekt kompleksowego rozwoju systemu wodnego rzeki Wisły). This project aimed to solve many important problems of our water resources management in the basin, including the use of the whole Vistula hydropower capacity. At the end of the 1970s, in Poland the Comprehensive Programme for Management and Use of the Vistula and Country’s Water Resources (Kompleksowy program zagospo-darowania i wykorzystania Wisły oraz zasobów wodnych kraju), called in short the “Vistula Programme”, was proposed. Carrying strong propagandist accents, it referred, however to the versa-tile, planned economic development of the country. Economic development of Poland needed, above all, electricity and water. It is worth mentioning that the “Vistula Programme” included a comprehensive approach to the problems of water resources, taking into account not only technical and economical issues but also natural, cultural and recreational aspects. However, it was not implemented owing to the lack of reasonable justifica-tion for multiple investments, lack of financial cover, and lack of construction abilities of Polish companies.Another programme, entitled the Cascade of the lower Vistula River (Kaskada Dolnej Wisły) [2] was designed. It focused on the construction of eight barrages along the lower Vistula with run of river reservoirs. The Lower Vistula assambles about 50% of Poland’s hydropower potential. The cascade had a compact character, whose main purpose was navigation and power generation. Within the framework of this project, the first barrage – Włocławek – was commissioned in 1970. The construction plans for the next barrages – Ciechocinek, downstream of Włocławek, and Wyszogród, upstream – were at an advanced stage. Preparation of the construction site of Ciechocinek barrage started.

Location of the Vistula basinThe river basin of the Vistula comprises almost the whole eastern part of Poland. The whole basin has an area 194 thousand km2, of which 87% (169 thousand km2) is on the terrain of Poland. The remaining part of the basin is on the terrain of Bielarus, Ukraine and Slovakia neighbouring with Poland. The basin of the Vistula, which is in Poland covers 54% of our state area. It has important social and economic significance. Here, one can find important urban and industrial centres. The Vistula (Wisła) basin is inhabited by more than half of Poland’s population. The course of the river from its sources to the mouth is shown in Fig. 1. The basin’s divi-sion into three areas is shown in Fig. 2.

Both the Vistula (Wisła) and its basin are very varied along their course. This diversity can be considered in terms of the terrain configuration, climate, water resources hydraulic infrastructure as well as economy.As for hydrography, we distinguish three sections of the River Vistula (Wisła) and its basin: the Upper, Middle and Lower (Fig. 2). This division is determined by significant change in the Vistula River (Wisła) discharge caused by inflow from the River San, which marks the boundary of the upper Vistula River (górna Wisła), and from the River Narew, which marks the boundary of the middle Vistula River (środkowa Wisła).Another type of division is based on geographical factors. Beginning from the south, we distinguish: the Silesian (Śląsk) section – from its sources to the mouth of the Skawa, the Lesser Poland (Małopolska) section – from the Skawa to the mouth of the San, the Lubelszczyzna section – from the San to the mouth of the Wieprz, the Mazovian (Mazowsze) section – from the Wieprz to the mouth of the Skrwa, the Kuyavian (Kujawy) section – from the Skrwa to the mouth of the Brda, and the Pomeranian (Pomorze) section – from the Brda to Gdańsk Bay (Zatoka Gdańska). The Vistula River (Wisła) flows through six physical and geographical regions that stretch latitudinally across the terri-tory of Poland.

Fig. 1. The Vistula River from its sources to the Baltic Sea


8

Upper Vistula RiverThis term applies to the section, 399 km long, from the very sources to the mouth of a right-bank tributary the San. The length of this Vistula section is 399 km and its Polish catchment area covers 46 thousand km2. The river begins with two waterco-urses, the Wisełka Biała and the Wisełka Czarna, running off the slopes of Barania Góra (1,116 m above sea level), in the Silesian Beskid range (Beskid Śląski). In the vicinity of the town of the same name – Vistula (Wisła), both watercourses form the Vistula Czarne (Wisła Czarne) artficial reservoir, developed between 1967 and 1973. Sometimes the section, 105 km long, from the sources of the Vistula (Wisła), up to one of its left-bank tributaries, the Przemsza, is referred as the Little Vistula (Mała Wisła). The upper reach of the Vistula (Wisła) is supplied by numerous right-bank mountain tributaries, which have their sources on the slopes of the West Beskids (Beskidy Zachodnie) and the East Beskids (Beskidy Wschodnie). Further tributaries are as follows: Soła, Skawa, Raba, Dunajec, Wisłoka, and San. These mountain tributaries, with considerable fluctuations in discharge create a serious flood hazard, caused by heavy rains or the spring thaw of snow and ice. The left-bank tributaries of the upper Vistula are: Przemsza, Szreniawa, Nida and Czarna. In this basin area lies the Silesian Agglomeration (Aglomeracja Śląska), which constitutes an industrial centre of great importance, and other cities: Kraków, Rzeszów and Tarnów. The basin of the upper Vistula River (górna Wisła) holds about 30% of the water resources in Poland. Along the upper Vistula section a 92 km long navigable waterway from Oświęcim to Kraków was created characterized by nonuniform navigation parameters. Its creation has enabled barges with a thousand-ton payload to navigate. Part of the upper Vistula (górna Wisła) basin – the catchment area of the Poprad River, lies in Slovakia. In the upper Vistula River (górna Wisła) basin there are nume-rous hydropower and hydraulic structures: Vistula Czarne (Wisła

Czarne), Goczałkowice, Tresna, Porąbka, Czaniec, Rożnów, Czchów, Czorsztyn-Niedzica, Sromowce Wyżne, Solina and Myczkowce as well as the waterway of the upper Vistula (górna Wisła), from Oświęcim to Kraków.Here are also urban centres and thermal power plants: Oświęcim, the Silesian Conurbation (Konurbacja Śląska), Kraków, Tarnobrzeg, Sandomierz, and Połaniec thermal power plant.

Middle Vistula RiverThe middle Vistula River (środkowa Wisła) begins from the mouth of the San and ends with the mouth of the Narew. It is 256 km long. Its Polish catchment area covers 89 thousand km2. Some of the basin area lies in Belarus and Ukraine. The most important right-bank tributaries are the Wieprz as well as the Narew and the Bug. The left-bank tributaries are: Kamienna, Radomka and Pilica. Here, the most important urban centres are: Warsaw, Radom, Kielce, Lublin and Białystok. At the confluence of the Bug and the Narew rivers lies the Zegrze Reservoir (Zalew Zegrzyński). It was developed as a result of the construction of the Dębe Dam, which was put into service in 1963. Currently, the reservoir is popular as a recreational centre for the inhabitants of Warsaw (Warszawa). The Warsaw Vistula (Wisła Warszawska) is connected with the Zegrze Reservoir (Zalew Zegrzyński) through the artificial Żerań Canal. The middle Vistula River (środkowa Wisła) is not suitable for cargo shipping. Along this section, there are the Siekierki and Żerań thermal power plants as well as “Chubby Kate” (Gruba Kaśka), the water intake for Warsaw (Warszawa).

Lower Vistula RiverThe lower Vistula River (dolna Wisła) begins from the mouth of the Narew (km 550) and ends with the Vistula’s (Wisła) mouth at the sea (km 941). It is 391 km long. This area includes the Warsaw metropolitan area (aglomeracja warszawska) with Zegrze Reservoir (Zalew Zegrzyński) and the Żerań Canal. The catchment area of the lower Vistula River (Wisła) covers 34 thousand km2. The Narew, together with the Bug and the Wkra, is the major tributary of the Vistula (Wisła), thus in a fundamental way chan-ging the water discharge in the main channel. Just downstream of the mouth of the River Narew lies the Modlin gauging station.The Tczew gauging station, although far from the river’s mouth (almost 30 km), marks the closing cross-section of the Vistula River (Wisła) basin, because there are no further tributaries. At this station, the long-term average discharge reaches 1,055 m3/s. In the postwar era, the maximum recorded discharge reached 6,490 m3/s, the minimum recorded discharge was 264 m3/s. The discharge with 1% probability of being exceeded is 8,990 m3/s, the longest lasting discharge is 614 m3/s. The average yearly river runoff to the Baltic Sea (Morze Bałtyckie) amounts to 34 km3, the maximum is 50.8 km3 (1975, a wet year), the minimum (1952, a dry year) was 20.5 km3. The Vistula (Wisła) supplies approxi-mately 7% of all fresh water into the Baltic Sea (Morze Bałtyckie). Fluctuations in water levels at the Tczew gauging station (min./max.) amount to approximately 5 m.The Baltic (Morze Bałtyckie) is a non-tidal sea; however, at its shores one can observe considerable water level fluctuations, caused by wind-driven upwelling, approximately 1.50 m above

Fig. 2. Division of Vistula basin, source: the Institute of Meteorology and Water Management (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – IMGW)


9

the average level, which causes a rise in the water level in the Vistula (Wisła) up to the Tczew gauging station.Along this section, the majority of floods occurred due to ice and frazil jams. The flood at the upper part of Włocławek Reservoir (zbiornik włocławski) in 1982 [3] was a spectacular example of this phenomenon.Along the lower reach of the Vistula River many important indu-strial and urban centres are located: Płock, Włocławek, Toruń, Bydgoszcz, Grudziądz, Tczew, Elbląg and Gdańsk. The lower Vistula River (dolna Wisła) holds great potential for inland naviga-tion. Here two international waterways are situated: E40 and E70. This river section holds almost half of the economic hydropower potential in Poland. Hence the concept of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC) for power generation and navigation. The outcome of this programme is the Włocławek barrage, in operation since 1970, but to date, it operates as a single barrage without the support of the tailwater, which is a source of many problems.

Land coverThe land cover in the Vistula (Wisła) basin has a considerable impact on the water resources and their management. We distinguish six types of land cover: forests, arable land, meadows, barren land, urban areas and surface water. The land cover of the entire Vistula (Wisła) basin and its particular parts is shown in Fig. 3.

Arable land is the most common, then forests. In all three basin areas of the river, the land cover is similar.The forestation rate is highest in the catchment area of the upper Vistula River (górna Wisła). Here, arable land is the least common, whereas urban areas are the most common. The majority of arable land is to be found in the catchment area of the lower Vistula River (dolna Wisła) (Fig. 3).

River basin districtsUnder the provisions of the Water Framework Directive, accor-ding to the Regulation of the Council of Ministers, ten river basin districts were created in 2006 in Poland. The entire Vistula

(Wisła) basin, within the framework of the water resource plans and management, is referred to as the Vistula River Basin district (obszar dorzecza Wisły), which comprises an area slightly larger than the hydrographic Vistula (Wisła) basin (Fig. 4). This area has been widened in the north by the catchment area of the river delta as well as some catchments of the Pomeranian Rivers (rzeki Przymorza).

Poland is divided into 21 water regions (Fig. 5). Their boundaries were established according to the Regulation of the Council of Ministers of 2006. Some water regions correspond with Regional Water Management Boards (Regionalne Zarządy Gospodarki Wodnej – RZGW). As far as the Vistula (Wisła) is concerned, its basin comprises the region of the Little Vistula River (Mała Wisła), the upper Vistula River (górna Wisła), the middle Vistula River

Fig. 3. The land cover of the entire Vistula (Wisła) basin and its particular parts

Fig. 4. The division of Poland by river basin districts

Fig. 5. The division of Poland by water regions


10

(środkowa Wisła) and the lower Vistula River (dolna Wisła). The Vistula (Wisła) basin is managed by the RZGW Gliwice (the Little Vistula – Mała Wisła), the RZGW Kraków (the upper Vistula River – górna Wisła), the RZGW Warszawa (the middle Vistula River – środkowa Wisła) and the RZGW Gdańsk (the lower Vistula River – dolna Wisła).

Vistula basin location in the context of Polish administrative divisionThe River Vistula (Wisła) flows through eight voivodeships. Its basin is located on the territory of 11 voivodeships (Fig. 6). On the area of each voivodeship there is a Provincial Management of Drainage, Irrigation and Water Infrastructure Board (Wojewódzki Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych), accountable to the marshal of the voivodeship, overseeing the network of smaller rivers and canals.

Climatic conditionsIn the Vistula (Wisła) basin, the climatic conditions can be charac-terized according to the following meteorological factors: preci-pitation, air temperature and humidity. This data is cited on the basis of “The Atlas of the Climate of Poland” (“Atlas Klimatu Polski” 2005), compiled from 60 weather stations.

Precipitation. The highest precipitation, exceeding 1100 mm (mean muliannual precipitation) occurs in the Beskid moun-tains (Beskidy). The lowest precipitation, approximately 550 mm, has been recorded in central Poland, along the section of the Vistula (Wisła) that begins from the mouth of the San to the delta branche Nogat. Slightly higher precipitation, approxima-tely 600 mm, occurs at the mouth of the Vistula River (Wisła). The mean annual long-term precipitation in the Vistula basin is esti-mated at 610 mm (Fig. 7).

Air temperature. The air temperature is one of the important meteorological parameters. Fig. 8 shows the mean annual air temperature in the 30-year period 1971–2000. Variations in air temperature in Poland are small, between 6 and 8oC. In the Tatra Mountains, it drops below 5oC, on the highest peaks even below zero (–0.7oC). Likewise in the Karkonosze Mountains, where in the region of Mount Śnieżka it can drop to 0.6oC. In general it may be assumed that the mountainous area of southern Poland is characterized by a much lower mean annual air temperature than the remainder of our country. Lower temperatures can also be observed in north-east part of Poland. “The Atlas of the Climate of Poland” presents a wide range of air temperatures, depending on the season and month.

Hydrological conditions in the Vistula River basinIn the Vistula River Basin (dorzecze Wisły), hydrological conditions can be presented in the form of unit runoff from particular basin areas. The average unit runoff from the entire river basin amounts to 5.34 l/(s km2). Particular areas show unit runoff as follows:

Fig. 6. The River Vistula and its basin in the context of Polish administra-tive division

Fig. 7. Mean annual long-term precipitation in Poland [1]


11

• The upper Vistula River (górna Wisła) basin until the mouth of the San: 9.16 l/(s km2)

• The San basin: 7.71 l/(s km2)• The middle Vistula River (środkowa Wisła) basin: 4.00 l/(s km2)• The Narew basin: 4.33 l/(s km2)• The lower Vistula (dolna Wisła) basin: 5.18 l/(s km2).The unit runoffs of the Vistula River Basin and in its particular parts are among the lowest in Europe. It is also important to present the characteristic discharges at the gauging stations closing part-cular areas of Vistula basin. The gauging stations are, as follows:• Nowy Bieruń, upstream of the mouth of the Przemsza. This

gauging station closes the Little Vistula (Mała Wisła) catchment• Zawichost, downstream of the mouth of the San. This gauging

station closes the upper Vistula River (górna Wisła) catchment• Modlin, downstream of the mouth of the Narew. This gauging

station closes the middle Vistula River (środkowa Wisła) catchment

• Kępa Polska, upstream of the Włocławek Reservoir (zbiornik włocławski)

• Toruń, downstream of the Włocławek Reservoir (zbiornik włocławski)

• Tczew, the gauging station which closes the entire Vistula (Wisła) basin.

Water quality in the VistulaIt is estimated that 93% of the river is polluted to a greater or lesser extent. 56% of the Vistula (Wisła) course does not meet any standards of the applicable classes. Although in the past years we have observed considerable progress in terms of the water quality, it is still far from the required state according to the EU standards.

The Natura 2000 Programme includes two types of regions esta-blished independently from each other:• Special Areas of Habitat Conservation (SAHC), under the

Directive on the Conservation of Natural Habitats and of Wild Fauna and Flora; their aim is to protect rare and endangered habitats and animals, with the exception of birds.

• Special Protection Areas (SPA) for birds, under the Birds Directive, i.e. the Directive on the Conservation of Wild Birds; their aim is to protect rare and endangered bird species.

The SPA and SAHC sites are independent from each other. In some cases, their boundaries may overlap or even may be identical.The entire valley of the lower Vistula River (dolna Wisła), exclu-ding the Włocławek Reservoir (zbiornik włocławski), has been arbitrarily included in the Natura 2000 Programme, which essen-tialy limits the possibilities of their use for economic purposes.

Fig. 8. Mean annual temperature in the long-term 1971–2000 [1]

Fig. 9. Special Protection Areas for birds along the course of the Vistula (Wisła)

Gaugingstation Kilometre Catchment

area km2Years of

observationSSQm3/s

WWQm3/s

NNQm3/s

Nowy Bieruń 3.6 1,780 1951–2011 21.2 846 1.5

Zawichost 287.6 50,665 1951–2011 432 6,160 110

Modlin 551.5 159,724 1969–2011 880 6,860 232

Kępa Polska 606.5 168,358 1969–2011 940 6,980 280

Toruń 734.7 180,391 1951–2011 971 6,890 266

Tczew 908.6 193,807 1951–2011 1055 6,490 264

Tab. 1. Characteristic discharge at the gauging stations along the Vistula course, source: IMGW where: SSQ – mean multiannual discharge, WWQ – maximum discharge in the course of observation, NNQ – minimum discharge in the course of observation.


12

Facilities along the Vistula riverThe use of the river for the needs of waterways, water intakes, cooling systems of thermal power plants, or hydraulic power plants is closely connected with various hydraulic structures. It can be considered with respect to the main river channel of the Vistula (Wisła) as well as with respect to its tributaries. Many hydraulic structures are situated on the Vistula tributaries.

Vistula Czarne ReservoirBeginning from the river’s sources, the first hydraulic structure is the Vistula Czarne Reservoir (zbiornik Wisła Czarne), at the confluence of the White Little Vistula (Wisełka Biała) and the Black Little Vistula (Wisełka Czarna). The reservoir was commis-sioned in 1973. Its basic aim is to supply water to a number of settlements located nearby. The total volume of this reservoir amounts to 4.9 hm3, whereas the flood storage capacity is 2.6 hm3. Its surface when full is 41.2 ha. The damming facility is an earthfill dam.

Goczałkowice ReservoirThe second facility further down the River is the Goczałkowice Reservoir (zbiornik Goczałkowice), in operation since 1955. The damming structure is an earthfill dam with an impermeable core. The total volume of this reservoir amounts to 161 hm3, whereas the flood storage capacity is 43 hm3. Its surface at maximum water level is 32 km2. Its basic aim is to supply municipal and industrial water as well as flood protection. At present, the rese-rvoir plays an important ecological role.

Cascade of the upper Vistula RiverThe construction of this waterway lasted from 1949 to 2002. It was to serve four coal-fired power stations (Skawina, Łęg, Nowa Huta and Połaniec). The waterway includes six barrages: Dwory, Smolice, Łączany, Kościuszko, Dąbie and Przewóz. Together, they form the Cascade of the upper Vistula River (Kaskada Górnej Wisły) 72 km long, along the river reach from Przemsza tribu-tary to the Przewóz barrage (in the eastern part of Kraków). The waterway is navigable for vessels with a thousand-ton payload. Its potential is not being fully utilized, as it is mainly used for the local transportation of gravel and sand from point bars as well as for the transportation of stone used in the building industry. Currently, the waterway plays a role in the economy, ecology and tourism.

Połaniec thermal power plantThis power plant became operational in 1979. It is located in Świętokrzyskie Voivodeship, on the left bank of the Vistula River (Wisła), in the vicinity of the town Połaniec. The installed power in Połaniec reaches 1800 MW, while the power generation is approx. 9.4 TWh/year. Here, electricity is produced from hard coal; recently, a biomass power unit has been opened. To cool the condensers of its turbines, the plant uses water from the Vistula (Wisła).

Water intake and thermal power plants in WarsawWarsaw (Warszawa) is supplied with water from the intake station under the bed of the River Vistula (Wisła), called “Chubby Kate”, at km 509 of the main river channel. This water intake was put into service in 1964. Electricity and heat are supplied to Warsaw (Warszawa) from the combined heat and power plants Siekierki and Żerań. The former, Siekierki, is the largest station of this type in Poland, and the second largest in Europe. Its heat capacity reaches 2080 MW, while its power generation capacity is 662 MW. The latter, Żerań, has a heat capacity of 1560 MW and elec-tric power generation capacity of 364 MW.

Warsaw Water NodeThe Warsaw (Warszawa) Water Node comprises the Narew, one of the Vistula (Wisła) tributaries, the Dębe dam, the Zegrze Reservoir (Zalew Zegrzyński), as well as the Żerań Canal (Kanał Żerański). This system is very important in terms of recreation, water supply and navigation.

Włocławek BarrageThis is the largest hydraulic structure along the main river channel of the Vistula (Wisła). In 1970, the barrage became operational as one of the eight barrages planned within the framework of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły). This barrage includes: navigation lock, hydroelectric plant with installed power of 160 MW, ten-span weir, head dam, and fish pass. As a result of the damming, a run-of-river reservoir is formed appro-ximately 55 km long, and with an initial capacity of 400 hm3. At the moment, the total volume of this reservoir is estimated at 370 hm3. The average annual generation of electric power reaches 739 GWh [4].

Bydgoszcz Water NodeThe Bydgoszcz Water Node (Bydgoski Węzeł Wodny) comprises the mouth of the Brda to the Vistula as well as the Bydgoszcz Canal (Kanał Bydgoski), connecting the Noteć with the Brda, which enables the passage of the E70 international waterway from the Noteć to the Vistula (Wisła). This system is very impor-tant in terms of inland navigation.

The mouth of the VistulaAt the end of 19th century because of the very complicated layout of Vistula mouth to the sea, which resulted in the forma-tion of ice jams and floods causing important economic and social losses, a new artificial direct channel to the sea, called Przekop was completed. Its formation necessitated the sepa-ration of the Gdańsk Vistula (Wisła Gdańska) from the main river channel by a navigation lock in Przegalina, the separation of the Szkaprawa from the main river channel at the Gdańsk Head (Gdańska Głowa), and the separation of the Nogat from the Vistula (Wisła) in Biała Góra. Simultaneously, the training of the Vistula from Silno (718 km), which marked the boundary of Prussian and Russian partition, to the sea was completed for navigation purposes.


13

Most important structures of the Vistula tributaries

Upper Vistula RiverIn this basin area, there is the majority of the hydraulic structures on the Vistula (Wisła) tributaries. These are: Świnna Poręba on the Skawa, Czaniec, Porąbka and Tresna on the Sola, Dobczyce on the Raba, Czorsztyn-Niedzica and Sromowce Wyżne on the Dunajec, Rożnów and Czchów on the Dunajec and Solina, and Myczkowce on the San.

Świnna Poręba (under construction)This dam has been under construction since 1986. Its opening for use is scheduled for 2015. The dam closes the catchment area of the Skawa (802 km2). Here, the mean annual discharge reaches 11.5 m3/s. The earthfill dam, 50 m in height, will create a reservoir of the volume of 161 hm3. Its basic aim is to manage the flood protection, supply of municipal and industrial water as well as to support tourism and recreation. There are plans to construct a hydroelectric plant with a head of 37.6 m, installed power of 3.8 MW, and annual power generation of 37.6 GWh.

Soła CascadeThis cascade includes: the Tresna earthfill dam (at km 40), the Porąbka concrete dam (at km 32) and the Czaniec earthfill dam (at km 28).The Tresna Dam (25 m in height), in operation since 1967 creates a reservoir with the volume of 96 hm3, which has the main func-tion – flood protection, water supply, equalization of discharges downstream, and production of electricity. Installed capacity of the power plant is 21 MW.The Porąbka Dam, 21 m in height, became operational in 1936, and creates a reservoir 27 hm3 in volume, whose main function is flood protection, water supply, and production of electricity. Installed power of the hydroelectric plant is 12.8 MW. At the moment, the Porąbka Reservoir is used as a the lower reservoir for the pumped storage power plant Porąbka-Żar, with installed power 500 MW.The Czaniec Dam, 9 m in height, creates an equilibrium rese-rvoir with the volume of 1.3 hm3 for two other reservoirs located upstream. This reservoir is also used for water supply and recreation.

Dobczyce ReservoirThis reservoir, with a volume of 142 hm3, was created by an earth-fill dam 31 m in height located at km 60 of the Raba. Its basic aim is to supply Kraków with municipal water and flood protection. At the dam, there is an hydroelectric plant with installed power of 2.5 MW.

Czorsztyn-Niedzica and Sromowce Wyżne DamsThe Czorsztyn-Niedzica Dam, located in km 173 of the Dunajec, was put into service in 1997. This earthfill dam, 54 m high, creates a reservoir 232 hm3 in volume. Its basic aim is flood protec-tion, recreation and production of electricity. The hydroelectric

plant has a capacity of 92 MW and is equipped with reversible turbines. The Sromowce Wyżne Reservoir (Zbiornik Sromowce Wyżne) is an equiliribrium reservoir with a volume of 6.4 hm3 for the Czorsztyn-Niedzica Dam. This reservoir was created by an earth-fill dam of 8.5 m. At the dam there is a small flow-through power plant that has installed power of 2.1 MW.

Rożnów and Czchów DamsThe Rożnów concrete gravity dam, located at km 80 of the Dunajec River, was put into operation in 1942. Dam of the hight 31.5 m creates a reservoir of the present volume 159 hm3. At the dam there is hydroelectric plant with installed capacity of 50 MW. Its basic aim is flood protection and production of electricity. Lately, it has also served a recreational function.The earthfill dam in Czchów, 9.5 m in height, located downstream of the Rożnów Dam, creates an equilibrium reservoir 12 hm3 in volume. At the dam there is a hydro power plant with installed power of 8 MW.

Solina and Myczkowce DamsThe concrete gravity dam in Solina, on the River San, at km 325, was commissioned in 1968, creating a reservoir with the volume of 472 hm3. This structure is 60 m in height. At the dam there is a hydroelectric plant with installed power of 200 MW. The basic aim of the reservoir is the flood protection, production of electri-city, and It also serves a recreational function.The earthfill dam in Myczkowce, 15.5 m in height, located at km 319 of the River San, creates an equilibrium reservoir 9 hm3 in volume for the Solina Dam. At the dam there is a hydroelectric plant with installed capacity of 8.3 MW.

Middle Vistula RiverThis reservoir developed as a result of the construction of an earthfill dam (height: 11 m) at km 173 on the Pilica River. The volume of the Sulejów Reservoir (Zbiornik Sulejów) amounts to 84 hm3. Its basic aim is flood protection, supply of water to the Łódź agglomeration, and recreational function.

Dębe ReservoirIn operation since 1963, the Dębe Reservoir is located at km 22 of the Narew River. It was developed as a result of the construction of an earthfill dam 7 m in height. This is a run-of-river reservoir. Its basic aim is to produce electricity. The installed power capa-city 20 MW (4 Kaplan turbines), with the average annual power generation of 91 GWh. The Dębe Reservoir (Zbiornik Dębe) is connected with the Vistula (Wisła) through the Żerań Canal (Kanał Żerański). It is not used as a flood prevention structure, however, in large part this reservoir serves a recreational function.

Lower Vistula RiverKoronowo ReservoirLocated at km 49 of the Brda, this reservoir became operational in 1961. Thanks to a hydroelectric plant with installed power of 26 MW, its main aim is the production of electricity. The total


14

volume of this reservoir amounts to 81 hm3. At present, the Koronowo Reservoir (Zbiornik Koronowo) is increasingly popular as a recreational centre.

Wda CascadeThis cascade is formed by two pioneer dams, reservoirs, and hydroelectric plants constructed and commissioned during the Second Polish Republic. These are Żur and Gródek

Żur ReservoirDeveloped as a result of the construction of a dam 14 m in height at km 34 of the Wda River, it was put into service in 1929. Its basic aim was to produce electricity by means of a hydroelectric plant with installed power of 7.5 MW. It also serves a recreational function.

Gródek ReservoirDeveloped as a result of the construction of a dam with a height of 12 m across the Wda River, it covers 100 ha. By use of the deri-vation system, a hydroelectric plant was built with installed capa-city of 3.5 MW and power generation of 13 GWh/year. This hydro-electric plant is in operation to this day. The reservoir is popular as a recreational centre.

Small hydroelectric plants (SHP)A discussion of the basin management plans would not be complete without mentioning the SHPs built along small water-courses. In 1981, the Council of Ministers adopted a resolution on the development of small hydroelectric plants to exploit the potential of facilities and equipment left over from the World War II. During the first decades after the war, there was no special interest in the SHPs, as they were not competitive against power stations using cheap fossil fuels. Only after the 1973 energy crisis did the SHPs gain more attention. Currently, the construction of SHPs encounters many obstacles, caused mainly by ecological aspects.

Summary and conclusionsThe Vistula (Wisła) is the largest river in Poland, playing always an important role in the economy of our state. Throughout succes-sive decades, it has undergone numerous transformations and changes. Both the Vistula (Wisła) and its basin present a diverse character, which justifies their division into three parts. We distinguish three sections: the Upper, Middle and Lower. These parts differ from each other by the configuration of the terrain, land cover, hydro-graphy, climatic conditions as well as level of management.The water resources in the area of river basin are limited and in some regions, from the point of view of water management, they reach the critical value. Especially low are the volumes of the retention reservoirs, which is an obstacle to rational mana-gement of the existing water resources and to cover the water needs. The Vistula (Wismar) and its basin are threatened, to a great extent, with floods and droughts. The origins and nature of

flooding are different at particular reaches of the river. Successive floods cause huge social and economic losses, but unfortunately there is no uniform concept on how to counteract these threate-ning phenomena. Although the Vistula (Wisła) holds great social and economic potential, it is used only to a small degree as the source of water supply and in a minimum degree for the purpose of navigation or power generation. In the past numerous plans and strategies for river managemnent were developed. Unfortunately almost none of them was implemented. At present there is no strategic plan for management and use of the river and its basin. Existing frag-mentary plans which include certain parts of this basin are frequ-ently inconsistent, which additionally causes severe problems. The Vistula (Wisła) is an important ecological corridor and almost its entire course has been included in the Natura 2000 Programme, which creates numerous problems in its manage-ment and exploitation.The Lower Vistula section has special significance from the economic and social point of view, where there is nearly half of the hydroenergy potential of Poland. This river section also plays a substantial role for inland navigation, as it connects central Poland with the port of Gdańsk as well as with many other indu-strial and urban centres located along its course. Two interna-tional waterways, E40 and E70, run along the lower Vistula River (dolna Wisła), which creates a great opportunity for the develop-ment of this region. The Włocławek Barrage, on the lower Vistula River (dolna Wisła), put into service in 1970, is one of eight barrages planned within the framework of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły). It produces important social and economic benefits, but it also causes a lot of operational problems, mainly arising from the lack of another barrage downstream that would secure the appropriate tail water level.

REFERENCES

1. Atlas klimatu Polski [The Atlas of the Climate of Poland], H. Lorenc ed., IMGW, Warsaw 2005.

2. Kaskada Dolnej Wisły [Cascade of the Lower Vistula River], PROEKO, Warsaw 1993.

3. Majewski W., Przepływ w kanałach otwartych z uwzględnieniem zjawisk lodowych [Flow in Open Channels under the influence of ice phenomena], IMGW, Warsaw 2009.

4. Majewski W., Następny stopień na dolnej Wiśle: Szansa, zagrożenie czy konieczność [Another barrage on the lower Vistula, a threat or a ne-cessity], Gospodarka Wodna (Water Resources Management) 2012, issue: 10.

5. Wisła. Monografia rzeki [The Vistula. The River Monograph], A. Piskozub ed., Wydawnictwa Komunikacji i Łączności (Transport and Communications Publishing House), Warsaw1982.


15

Wojciech MajewskiThe Institute of Meteorology and Water Management, National Research Institute, Warsaw

e-mail: [email protected]

Graduated from the Faculty of Hydraulic Engineering at the Gdańsk University of Technology, and completed postgraduate studies at the University of Glasgow. Since

1990 he has been a titular professor in hydraulic engineering and water management. He works at the Institute of Meteorology and Water Management in Warsaw.

Vice-chairman of the Committee for Water Management of the Polish Academy of Sciences. He has directed the implementation of many important domestic and

international projects in hydraulics, hydrology, and water engineering. Prof. Majewski has participated in numerous national and international conferences, presenting

papers and general lectures. He has supervised many doctoral dissertations and reviewed doctoral and habilitation dissertations, and scientific works as grounds

for professorship applications. He is the author of more than 300 publications in Polish and English in the field of hydraulic engineering and water management.

Prof. Majewski is an outstanding engineering and scientific authority at home and abroad.


16

Ogólna charakterystyka Wisły i jej dorzecza

AutorWojciech Majewski

Słowa kluczoweWisła, dorzecze Wisły, zagospodarowanie dorzecza, warunki klimatyczne, ekologia

StreszczenieWisła jest największą polską rzeką, która płynie z południa na północ, a jej ujście znajduje się w Morzu Bałtyckim. Pod względem hydrograficznym Wisła dzieli się na trzy części: górną – od źródeł do ujścia Sanu, środkową – do dopływu Narwi i dolną – do ujścia do morza. W artykule przedstawiono plany zagospodarowania Wisły i jej dorzecza, poczynając od okresu międzywo-jennego aż do chwili obecnej. Omówiono także położenie Wisły i jej dorzecza oraz pokrycie terenu z podziałem na sześć typów. Zaprezentowano podział Polski na obszary dorzecza i regiony wodne, jak również położenie dorzecza Wisły na tle podziału admi-nistracyjnego kraju. Przedstawiono warunki klimatyczne Polski, obejmujące opady atmosferyczne i temperatury powietrza. Podano również podstawowe dane hydrologiczne Wisły i jej dorzecza. Przedstawiono obszary dorzecza Wisły objęte Programem Natura 2000. Podano krótkie informacje na temat istniejących ważniejszych budowli hydrotechnicznych i hydroenergetycznych w zasadni-czym korycie Wisły, jak również na dopływach Wisły.

1. WprowadzenieCelem tego artykułu jest przedstawienie całokształtu problemów Wisły, obejmu-jących plany i projekty rozwoju, a także obecny stan zagospodarowania i wykorzy-stania gospodarczego rzeki oraz jej dorzecza. Omówiono możliwości wykorzystania Wisły w przyszłości, biorąc pod uwagę aspekty gospodarcze, ekologiczne i społeczne. Szczególną uwagę poświęcono dolnej Wiśle, która ma duży potencjał hydroenergetyczny, możliwości żeglugi, poboru wody, rozwoju turystyki i rekreacji, przedstawiono aspekty ekologiczne.Wisła jest największą rzeką Polski, a drugą po Newie, pod względem przepływu przy ujściu, rzeką zlewiska Morza Bałtyckiego. Jej długość wynosi 1047 km od źródeł na południu kraju, na stokach Baraniej Góry w Beskidzie Śląskim, aż po ujście do Morza Bałtyckiego, w Zatoce Gdańskiej. Cały bieg Wisły znajduje się na terenie Polski jak również 87% jej dorzecza. Od zarania dziejów Polski rzeka ta stano-wiła niezwykle istotną oś gospodarczą kraju, pełniła również ważną rolę kulturową, a często także funkcję obronną. W XVI i początkach XVII wieku była najbardziej użeglownioną rzeką Europy. Rocznie prze-pływało nią – między Polską a portem gdań-skim, który stanowił nasze okno na świat – ponad ćwierć miliona ton surowców i gotowych towarów, mimo bardzo prymi-tywnych środków transportu. Na skutek rozbiorów Polski w XVIII wieku Wisła stra-ciła swoje dotychczasowe znaczenie, coraz bardziej podupadała, a jej dorzecze stawało się obszarem peryferyjnym dla zaborców. W tym samym czasie inne rzeki europej-skie, takie jak Ren, Rodan, Sekwana czy Dunaj, rozwijały się niezwykle dynamicznie pod względem żeglugowym, dostarczając również niezbędnej dla gospodarki energii i stanowiąc poważne źródło zaopatrzenia w wodę.Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości, w okresie międzywojennym powstały pierwsze plany zagospodarowania Wisły i wykorzystania jej do celów gospodarczych, energetycznych, jak również rekreacyj-nych. Jednym z twórców tych planów był prof. Gabriel Narutowicz, który przyjechał

PL

This is a supporting translation of the original text published in this issue of “Acta Energetica” on pages 6–15. When referring to the article please refer to the original text.

Rys. 1. Wisła od źródeł do Bałtyku

W. Majewski | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 6–15

17

do Polski ze Szwajcarii. Niestety, dwudzie-stoletni okres wolności był zbyt krótki, aby zniszczony zaborami i wojną kraj mógł zrealizować ambitne plany. Wybudowano jednak w dorzeczu Wisły zapory i elek-trownie wodne Żur i Gródek na Wdzie, zaporę Porąbka na Sole, a po tragicznej powodzi w zlewni Dunajca (1934) rozpo-częto w 1935 roku budowę zapory Rożnów na Dunajcu.Po drugiej wojnie światowej, gdy ustano-wiono nowy przebieg granic, Wisła znalazła się w centrum kraju, co stanowiło bardzo istotną możliwość gospodarczego wyko-rzystania rzeki w przyszłości. W latach 50. na Politechnice Gdańskiej utworzono Wydział Budownictwa Wodnego. Powstał Instytut Budownictwa Wodnego PAN (IBW PAN) z nowoczesnym laboratorium hydraulicznym. Wydział Budownictwa Wodnego nastawiony był na szkolenie kadr potrzebnych do realizacji projektów na Wiśle, a IBW PAN koncentrował się na pracach badawczych. Powstało wiele planów budowy nowych obiektów hydro-technicznych i hydroenergetycznych. Już w pierwszym planie gospodarki wodnej, opracowanym w latach 60. przez Komitet Gospodarki Wodnej Polskiej Akademii Nauk, podkreślając bardzo duże znaczenie dolnej Wisły dla żeglugi i energetyki [5], stwierdzono również, że wzdłuż całej Wisły występują poważne zagrożenia powodzi, które na odcinku dolnej Wisły wywołane są głównie zatorami lodowymi i śryżowymi.W latach 1968–1971 polscy specjaliści, przy współudziale Programu Rozwoju ONZ, opracowali „Projekt kompleksowego rozwoju systemu wodnego rzeki Wisły”. Zakładał on rozwiązanie wielu ważnych problemów gospodarki wodnej w dorzeczu, w tym także energetyczne wykorzystanie rzeki. Opracowany pod koniec lat 70. „Kompleksowy program zagospodaro-wania i wykorzystania Wisły oraz zasobów

wodnych kraju”, o silnych akcentach propa-gandowych – zwany w skrócie Programem „Wisła” – nawiązywał do planowanego wszechstronnego rozwoju gospodarczego kraju. Rozwój gospodarczy Polski potrze-bował przede wszystkim energii elektrycznej oraz wody. Warto jednak dziś podkreślić, że Program „Wisła” zawierał wszechstronne podejście do zagadnień gospodarki wodnej, uwzględniając nie tylko problemy tech-niczne i gospodarcze, ale również przyrod-nicze, kulturowe i rekreacyjne. Nie został on jednak zrealizowany ze względu na brak merytorycznego uzasadnienia wielu inwe-stycji, brak pokrycia finansowego oraz niezdolność polskich przedsiębiorstw do realizacji projektu.Powstał również program pod nazwą Kaskada Dolnej Wisły [2], zakładający budowę na odcinku dolnej Wisły kaskady ośmiu stopni piętrzących ze zbiorni-kami przepływowymi. Dolna Wisła

skupia ok. 50% całego ekonomicznego potencjału hydroenergetycznego Polski. Kaskada miała charakter zwarty o podsta-wowym celu żeglugowo-energetycznym. W ramach tego projektu w 1970 roku oddano do eksploatacji pierwszy stopień – Włocławek. Zaawansowane były plany budowy następnego stopnia – Ciechocinek, poniżej Włocławka, i Wyszogród powyżej. Rozpoczęto przygotowanie placu budowy stopnia Ciechocinek. 2. Położenie dorzecza WisłyDorzecze Wisły obejmuje prawie całą wschodnią część Polski. Zajmuje powierzchnię 194 tys. km2, czyli 54% powierzchni kraju, gdzie znajdują się ważne ośrodki miejskie i przemysłowe. Zamieszkuje je ponad połowa ludności Polski. 87% (169 tys. km2) dorzecza Wisły znajduje się na terenie Polski, pozostała na obszarze sąsiadującym, na Białorusi, Ukrainie i Słowacji. Przebieg Wisły od źródeł do ujścia pokazano na rys. 1. Natomiast podział dorzecza Wisły na trzy części przedstawia rys. 2.Zarówno Wisła, jak również jej dorzecze wzdłuż swego biegu są bardzo zróżnicowane. Zróżnicowanie to można rozpatrywać pod względem ukształtowania terenu, klima-tycznym, zasobów wodnych oraz infrastruk-tury hydrotechnicznej i gospodarczym.Pod względem hydrograficznym Wisła i jej dorzecze dzieli się na trzy części: Wisłę górną, Wisłę środkową i Wisłę dolną (rys. 2). Podział ten wynika ze znacznej zmiany natężenia przepływu Wisły wywo-łanego dopływem Sanu, kończącym obszar dorzecza górnej Wisły, i dopływem Narwi, kończącym obszar dorzecza środkowej Wisły.Znany jest również inny podział Wisły, który ma podłoże geograficzne. Poczynając od południa, można wyróżnić: Wisłę Śląską – od źródeł do ujścia Skawy, Wisłę Małopolską – od ujścia Skawy do ujścia Sanu, Wisłę Lubelską – od ujścia Sanu do ujścia Wieprza, Wisłę Mazowiecką – od ujścia Wieprza do ujścia Skrwy, Wisłę Kujawską – od ujścia Skrwy do ujścia Brdy oraz Wisłę Pomorską – od ujścia Brdy do ujścia do Zatoki Gdańskiej. Wisła przepływa przez sześć regionów fizyczno-geograficznych ułożonych równo-leżnikowo na terenie Polski.

Rys. 2. Podział dorzecza Wisły, źródło: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW)

Rys. 3. Pokrycie terenu całego dorzecza i poszczególnych części dorzecza Wisły


18

Górna WisłaWisła górna obejmuje odcinek od źródeł do ujścia prawobrzeżnego dopływu Sanu o długości 399 km. Powierzchnia zlewni górnej Wisły znajdującej się w Polsce obej-muje 45,9 tys. km2. Początek rzeki stanowią dwa cieki wypływające na stokach Baraniej Góry (1116 m n.p.m.) w Beskidzie Śląskim – Wisełka Biała i Wisełka Czarna. Łączą się one w pobliżu miejscowości Wisła, gdzie tworzą sztuczny zbiornik Wisła Czarne, zrealizowany w latach 1967–1973. Niekiedy z Wisły górnej wyodrębnia się Małą Wisłę o długości 105 km, obejmującą bieg rzeki od źródeł do ujścia lewobrzeżnego dopływu – Przemszy. Górna Wisła zasilana jest licznymi prawo-brzeżnymi dopływami górskimi mającymi swe źródła na stokach Beskidów Zachodnich i Beskidów Wschodnich. Kolejnymi dopły-wami są: Soła, Skawa, Raba, Dunajec, Wisłoka i San. Te górskie dopływy o bardzo zmien-nych przepływach stanowią poważne zagro-żenie powodziowe, spowodowane ulewnymi deszczami oraz wiosennym tajaniem lodu i śniegu. Lewobrzeżne dopływy Wisły górnej to: Przemsza, Szreniawa, Nida i Czarna. Na obszarze dorzecza górnej Wisły znajduje się aglomeracja Śląska, stanowiąca bardzo ważny ośrodek przemysłowy, oraz miasta: Kraków, Rzeszów i Tarnów. Dorzecze górnej Wisły posiada ok. 30% zasobów wodnych Polski. Na tym odcinku została utworzona droga wodna górnej Wisły od Oświęcimia do Krakowa, o długości 92 km i niejednolitych para-metrach żeglugowych na całej długości. Umożliwia ona przepływ barek o ładow-ności 1000 ton. Część obszaru dorzecza górnej Wisły (zlewnia Popradu) znajduje się na terenie Słowacji. Na terenie obszaru dorzecza górnej Wisły znajduje się wiele obiektów hydrotechnicz-nych i hydroenergetycznych: Wisła Czarne, Goczałkowice, Tresna, Porąbka, Czaniec, Rożnów, Czchów, Czorsztyn-Niedzica, Sromowce Wyżne, Solina i Myczkowce oraz droga wodna górnej Wisły od Oświęcimia do Krakowa.Na terenie obszaru dorzecza górnej Wisły posadowione są ośrodki miejskie i elek-trownie cieplne: Oświęcim, konurbacja Śląska, Kraków, Tarnobrzeg, Sandomierz, elektrownia Połaniec.

Środkowa WisłaWisła środkowa to odcinek od ujścia Sanu do ujścia Narwi o długości 256 km. Powierzchnia dorzecza znajdująca się w Polsce to 88,8 tys. km2. Część dorzecza Wisły środkowej umiejscowiona jest na terenie Białorusi i Ukrainy. Ważniejszymi prawobrzeżnymi dopływami są Wieprz oraz Narew z Bugiem. Dopływy lewobrzeżne to: Kamienna, Radomka i Pilica. Ważniejszymi ośrodkami miejskimi na terenie dorzecza Wisły środkowej są: Warszawa, Radom, Kielce, Lublin i Białystok. Na połączeniu Bugu i Narwi w wyniku budowy zapory Dębe, która została oddana do eksploatacji w 1963 roku, powstał zbiornik zegrzyński. Zbiornik stanowi obecnie ważne zaplecze rekreacyjne dla Warszawy. Wisła Warszawska połączona jest z Zalewem Zegrzyńskim sztucznym Kanałem Żerańskim. Wisła środkowa nie jest przystosowana do żeglugi towarowej. Na tym odcinku Wisły znajdują się elektrownie cieplne Siekierki i Żerań oraz ujęcie wody dla Warszawy – Gruba Kaśka.

Wisła dolnaDolna Wisła liczy 391 km długości od ujścia Narwi (km 550.) do ujścia Wisły do morza (km 941.). Do dolnej Wisły można zali-czyć aglomerację warszawską ze zbiorni-kiem zegrzyńskim i Kanałem Żerańskim. Powierzchnia dorzecza dolnej Wisły wynosi 34,3 tys. km2. Narew łącznie z dopływem Bugu i Wkry jest największym dopływem Wisły, zmieniającym w sposób zasadniczy natężenie przepływu w głównym korycie rzeki. Tuż poniżej ujścia Narwi znajduje się przekrój wodowskazowy Modlin.Przekrój wodowskazowy Tczew, wpraw-dzie oddalony od ujścia do morza o prawie 30 km, jest przekrojem zamykającym dorzecze Wisły, bowiem poniżej niego nie ma żadnych dopływów. W przekroju Tczew

średni wieloletni przepływ liczy 1055 m3/s, maksymalny zarejestrowany przepływ w okresie powojennym wyniósł 6490 m3/s, a minimalny 264 m3/s. Przepływ o prawdo-podobieństwie przewyższenia 1% wynosi 8990 m3/s, a przepływ najdłużej trwający 614 m3/s. Średni roczny odpływ Wisły do Bałtyku stanowi 34,0 km3, odpływ maksy-malny to 50,8 km3 (1975, rok mokry), nato-miast odpływ minimalny (1952, rok suchy) – 20,5 km3. Wisła dostarcza ok. 7% wody słodkiej do Morza Bałtyckiego. Wahania stanów wody w Wiśle w przekroju Tczew (min./maks.) osiągają wartość ok. 5 m. Morze Bałtyckie jest morzem bezpły-wowym, jednak występują u jego wybrzeży znaczne wahania poziomu wody wywołane spiętrzeniami wiatrowymi. Spiętrzenia te

Rys. 4. Podział Polski na obszary dorzeczy

Rys. 5. Podział Polski na regiony wodne


19

dochodzą do ok. 1,50 m powyżej stanu śred-niego, co wywołuje podpiętrzenie na Wiśle sięgające do przekroju Tczew.Większość powodzi na odcinku dolnej Wisły wywołana była zatorami lodowymi i śryżo-wymi. Spektakularnym przykładem była powódź w górnej części zbiornika Włocławek w 1982 roku [3].Wzdłuż dolnej Wisły znajduje się wiele ważnych ośrodków miejskich i przemysło-wych: Płock, Włocławek, Toruń, Bydgoszcz, Grudziądz, Tczew, Elbląg i Gdańsk. Dolna Wisła ma potencjalnie bardzo duże znaczenie dla żeglugi śródlądowej. Tędy przebiegają dwie międzynarodowe drogi wodne E40 i E70. Na tym odcinku skupia się prawie ½ ekonomicz-nego potencjału hydroenergetycznego Polski, stąd powstała idea kaskady dolnej Wisły o charakterze energetyczno-żeglugowym. Wynikiem tego programu jest stopień wodny Włocławek, oddany do eksploatacji w 1970 roku, ale pracujący do dziś jako pojedynczy stopień bez podparcia wody dolnej, co stwarza wiele problemów.

3. Pokrycie terenuPokrycie terenu dorzecza Wisły ma bardzo istotny wpływ na zasoby wodne i gospo-darowanie tymi zasobami. Wyodrębniono sześć typów pokrycia terenu: lasy, grunty orne, łąki, nieużytki, tereny zurbanizowane i wody powierzchniowe. Rozkład pokrycia dorzecza całej Wisły i poszczególnych jej części przedstawiono na rys. 3.Najwięcej jest gruntów ornych, a następnie lasów. Podział pokrycia terenu we wszyst-kich trzech obszarach dorzeczy jest podobny i zbliżony do całego dorzecza Wisły.Największa procentowa lesistość wystę-puje na obszarze zlewni górnej Wisły. Tutaj jest najmniejszy obszar gruntów ornych i największy terenów zurbanizowanych. Największy obszar gruntów ornych znajduje się na terenie zlewni dolnej Wisły (rys. 3).

4. Obszary dorzeczaZgodnie z postanowieniami Ramowej Dyrektywy Wodnej w Polsce w 2006 roku, na podstawie Rozporządzenia Rady Ministrów, utworzono 10 obszarów dorzeczy. Całe dorzecze Wisły w zakresie planowania i gospodarowania zasobami wodnymi jest tzw. obszarem dorzecza Wisły, który obej-muje teren nieco większy niż hydrograficzne dorzecze Wisły (rys. 4). Obszar ten jest powiększony na północy o teren zlewni delty Wisły oraz część dorzecza rzek Przymorza.

5. Regiony wodnePolska została podzielona na 21 regionów wodnych (rys. 5). Ich granice zostały ustalone Zarządzeniem Rady Ministrów z 2006 roku. Regiony wodne w niektórych przypadkach odpowiadają regionalnym zarządom gospodarki wodnej. Jeżeli chodzi o Wisłę, to jej dorzecze obejmują regiony Małej Wisły, górnej Wisły, środkowej Wisły i dolnej Wisły. Dorzecze Wisły jest zarzą-dzane przez RZGW Gliwice (Mała Wisła), RZGW Kraków (górna Wisła), RZGW Warszawa (środkowa Wisła) i RZGW Gdańsk (dolna Wisła).

6. Dorzecze Wisły w podziale administracyjnymWisła przepływa przez 8 województw, a dorzecze Wisły znajduje się na terenie 11 województw (rys. 6). Na terenie każdego

województwa istnieje Wojewódzki Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych – podległy marszałkowi województwa – sprawujący pieczę nad siecią mniejszych rzek i kanałów.

7. Warunki klimatyczneWarunki klimatyczne dorzecza Wisły mogą być scharakteryzowane następującymi czynnikami meteorologicznymi: opady atmosferyczne, temperatura i wilgot-ność powietrza. Przytoczone dalej dane pochodzą z „Atlasu klimatu Polski” (2005), a zarejestrowane zostały przez 60 stacji meteorologicznych.

Opady atmosferyczne. Najwyższe opady, przekraczające 1100 mm (średnie roczne z wielolecia), występują w Beskidach. Najniższe opady, w granicach 550 mm, zare-jestrowano w rejonie pasa Polski centralnej i na odcinku Wisły, poczynając od ujścia Sanu do odpływu Nogatu. Jedynie nieco wyższe opady, w granicach 600 mm, wystę-pują na ujściowym odcinku Wisły. Średnie

roczne z wielolecia opady atmosferyczne w dorzeczu Wisły szacowane są na ok. 610 mm (rys. 7).

Temperatura powietrza. Temperatura powietrza jest jednym z bardzo istotnych parametrów meteorologicznych. Na rys. 8 przedstawiono średnią roczną tempera-turę powietrza z okresu 30-lecia 1971– -2000. Jej zróżnicowanie na terenie Polski nie jest wielkie, bo oscyluje od 6 do 8oC. Na obszarze Tatr spada ona poniżej 5oC, a na najwyższych szczytach osiąga nawet wartość ujemną (–0,7oC). Podobnie jest w Karkonoszach, gdzie w rejonie Śnieżki notuje się wartość 0,6oC. Generalnie można przyjąć, że obszary górskie na połu-dniu Polski charakteryzują się dużo niższą średnią roczną temperaturą powietrza niż pozostała część Polski. Niższe temperatury występują również w północno-wschodniej części Polski. „Atlas klimatu Polski” przed-stawia szeroki zakres temperatur powietrza dla różnych pór roku, jak również miesięcy.

Rys. 6. Wisła i jej dorzecze na tle podziału administracyjnego Polski


20

8. Warunki hydrologiczne dorzecza WisłyWarunki hydrologiczne dorzecza Wisły można przedstawić w postaci odpływu jednostkowego z poszczególnych obszarów dorzecza. Średni jednostkowy odpływ dla całego dorzecza Wisły wynosi 5,34 l/(s km2). Poszczególne obszary dorzecza mają nastę-pujący odpływ jednostkowy:• Dorzecze górnej Wisły do ujścia Sanu:

9,16 l/(s km2)• Dorzecze Sanu: 7,71 l/(s km2)• Dorzecze środkowej Wisły: 4,00 l/(s km2)• Dorzecze Narwi: 4,33 l/(s km2)• Dorzecze dolnej Wisły: 5,18 l/(s km2).Odpływy jednostkowe dorzecza Wisły i poszczególnych jej części są jednymi z najniższych w Europie.Ważne jest również przedstawienie charak-terystycznych przepływów w przekrojach wodowskazowych, zamykających poszcze-gólne obszary dorzecza Wisły. Są to następu-jące przekroje:• Nowy Bieruń, powyżej ujścia Przemszy.

Przekrój zamyka obszar dorzecza Małej Wisły.

• Zawichost, poniżej ujścia Sanu. Przekrój zamyka obszar dorzecza górnej Wisły.

• Modlin, poniżej ujścia Narwi. Zamyka obszar dorzecza środkowej Wisły.

• Kępa Polska, powyżej zbiornika Włocławek.

• Toruń, poniżej zbiornika Włocławek.• Tczew, przekrój zamykający całe dorzecze

Wisły

9. Jakość wód WisłyOcenia się obecnie, że w 93% długości Wisła jest zanieczyszczona w mniejszym lub większym stopniu. 56% długości Wisły nie spełnia norm żadnej z obowiązujących klas. Chociaż w ostatnich latach obserwujemy znaczny postęp jakości wód Wisły, to jednak nadal jest on daleki od wymaganego stanu według norm UE.

10. Obszary Natura 2000 nad WisłąW skład Europejskiej Sieci Natura 2000 wchodzą dwa rodzaje obszarów powoływa-nych niezależnie od siebie: • Specjalne Obszary Ochrony Siedlisk

(SOO) – wyznaczone na podstawie tzw. Dyrektywy Siedliskowej w sprawie ochrony siedlisk przyrodniczych oraz dzikiej fauny i flory – powoływane są w celu ochrony rzadkich lub zagrożonych siedlisk i zwierząt z pominięciem ptaków.

• Obszary Specjalnej Ochrony Ptaków (OSO) – wyznaczone na podstawie tzw. Dyrektywy Ptasiej w sprawie ochrony dzikich ptaków – powołane zostały z myślą o ochronie rzadkich i zagrożo-nych gatunków ptaków.

Obszary OSO i SOO są od siebie nieza-leżne, w niektórych przypadkach ich granice mogą pokrywać się lub być nawet identyczne.Cała dolina dolnej Wisły, za wyjątkiem zbior-nika wodnego Włocławek, została w sposób arbitralny włączona do Programu Natura 2000, co w sposób istotny ogranicza możli-wości jej wykorzystania gospodarczego.

11. Obiekty w korycie WisłyGospodarcze wykorzystanie Wisły dla potrzeb dróg wodnych, ujęć wody, obiegów wody chłodzącej elektrowni cieplnych czy elektrowni wodnych może być rozpatry-wane w odniesieniu do samego koryta Wisły,

Rys. 7. Średnie wieloletnie roczne sumy opadów na terenie Polski [1]

Rys. 8. Średnie roczne temperatury powietrza z wielolecia 1971–2000 [1]


21

jak również do dopływów. Wiele obiektów hydrotechnicznych znajduje się na dopły-wach Wisły.

Zbiornik Wisła CzarnePierwszy obiekt hydrotechniczny, patrząc od źródła, to zbiornik Wisła Czarne, poło-żony u zbiegu Wisełki Białej i Czarnej, oddany do eksploatacji w 1973 roku. Podstawowy cel zbiornika to stworzenie możliwości zaopatrzenia w wodę wielu miej-scowości położonych w pobliżu. Pojemność całkowita zbiornika to 4,9 hm3, a pojem-ność powodziowa 2,6 hm3. Powierzchnia zbiornika przy napełnieniu maksymalnym wynosi 41,2 ha. Obiektem piętrzącym jest zapora ziemna.

Zbiornik GoczałkowiceDrugim obiektem, podążając z biegiem Wisły, jest zbiornik Goczałkowice, oddany do eksploatacji w 1955 roku. Obiektem piętrzącym jest zapora ziemna z ekranem uszczelniającym. Całkowita pojemność zbiornika wynosi 161 hm3, a pojemność powodziowa 43 hm3. Powierzchnia zbior-nika przy maksymalnym napełnieniu wynosi 32 km2. Podstawowe funkcje zbior-nika to zaopatrzenie w wodę komunalną i przemysłową oraz ochrona przeciwpo-wodziowa. Obecnie zbiornik pełni ważną funkcję ekologiczną.

Kaskada Górnej WisłyBudowa drogi wodnej górnej Wisły trwała 53 lata (1949–2002). Miała ona obsługiwać cztery duże elektrownie węglowe (Skawina,

Łęg, Nowa Huta i Połaniec). W skład drogi wodnej wchodzi sześć stopni piętrzących: Dwory, Smolice, Łączany, Kościuszko, Dąbie i Przewóz. Łącznie tworzą one Kaskadę Górnej Wisły o długości 72 km, na odcinku od ujścia Przemszy do stopnia wodnego Przewóz (we wschodniej części Krakowa). Droga wodna posiada warunki żeglugowe umożliwiające przemieszczanie się jednostek pływających o ładowności 1000 ton. Potencjał drogi wodnej nie jest obecnie w pełni wykorzystywany i służy głównie lokalnemu transportowi piasku i żwiru z likwidacji odsypisk oraz kamienia do celów budowlanych. Obecnie droga wodna ma znaczenie ekonomiczne, ekolo-giczne i turystyczne.

Elektrownia cieplna PołaniecElektrownia została uruchomiona w 1979 roku. Położona jest w woje-wództwie świętokrzyskim na lewym brzegu Wisły, w pobliżu miasta Połaniec. Ma ona moc 1800 MW, produkcja ok. 9,4 TWh/rok. Elektryczność wytwarza się tu z węgla kamiennego, ale ostatnio otwarto blok wykorzystujący biomasę. Do chłodzenia kondensatorów turbin elek-trownia wykorzystuje wody z Wisły.

Ujęcie wody i elektrownie cieplne w WarszawieWarszawa zaopatrywana jest w wodę z ujęcia poddennego na Wiśle, zwanego Grubą Kaśką, usytuowanego w 509 km biegu Wisły. Ujęcie zostało oddane do użytku w 1964 roku. Miasto zaopatrywane jest

w ciepło i elektryczność z Elektrociepłowni Siekierki i Żerań. Elektrociepłownia Siekierki jest największą w Polsce i drugą co do wielkości w Europie. Moc cieplna wynosi 2080 MW, a moc elektryczna 662 MW. Elektrociepłownia Żerań posiada moc cieplną 1560 MW, a moc elektryczną 364 MW.

Warszawski Węzeł WodnyWarszawski Węzeł Wodny obejmuje dopływ Narwi do Wisły, zaporę Dębe, Zalew Zegrzyński oraz Kanał Żerański. Ten układ jest bardzo ważny z punktu widzenia rekreacyjnego, zaopatrzenia w wodę oraz żeglugowego.

Stopień wodny Włocławek Największym obiektem hydrotechnicznym znajdującym się w korycie Wisły jest stopień wodny Włocławek. Został on oddany do eksploatacji w 1970 roku jako jeden z ośmiu planowanych stopni kaskady dolnej Wisły. W skład stopnia wchodzi śluza żeglu-gowa, elektrownia wodna o mocy 160 MW, 10-przęsłowy jaz, zapora czołowa oraz przepławka dla ryb. Spiętrzenie na stopniu tworzy zbiornik wodny przepływowy o długości ok. 55 km i początkowej pojem-ności 400 hm3. Obecnie pojemność całko-wita zbiornika Włocławek szacowana jest na 370 hm3. Średnia roczna produkcja energii elektrycznej wynosi 739 GWh [4].

Bydgoski Węzeł WodnyBydgoski Węzeł Wodny obejmuje ujście Brdy do Wisły oraz Kanał Bydgoski, łączący Noteć z Brdą, co stanowi przejście między-narodowej drogi wodnej E70 z Noteci na Wisłę. Układ ten ma bardzo istotne znaczenie żeglugowe.

Przekop Wisły i regulacja odcinka WisłyPrzekop Wisły wykonano pod koniec XIX wieku z uwagi na bardzo skompli-kowany układ ujścia Wisły do Zatoki Gdańskiej, co powodowało powstawanie zatorów i powodzie, przynoszące duże straty społeczne i ekonomiczne. Wykonanie przekopu było powiązane z oddzieleniem Wisły Gdańskiej od głównego koryta śluzą w Przegalinie, oddzieleniem Szkarpawy od głównego koryta Wisły w Gdańskiej Głowie i odcięciem Nogatu od Wisły w Białej Górze. Jednocześnie wykonano regulację Wisły w celach żeglowych, od miejscowości Silno (km 718), gdzie przebiegała granica zaboru pruskiego, do morza.

12. Najważniejsze obiekty na dopływach Wisły

Górna WisłaNa obszarze dorzecza górnej Wisły znaj-duje się najwięcej obiektów hydrotechnicz-nych na dopływach Wisły: Świnna Poręba na Skawie, Czaniec, Porąbka i Tresna na Sole, Dobczyce na Rabie, Czorsztyn- -Niedzica i Sromowce Wyżne na Dunajcu, Rożnów i Czchów na Dunajcu oraz Solina i Myczkowce na Sanie.

Świnna Poręba (w budowie)Budowę zapory rozpoczęto w 1986 roku. Oddanie do eksploatacji zaplanowano na 2015 rok. Zapora zamyka zlewnię Skawy o powierzchni 802 km2. W tym przekroju

Wodowskaz Kilometr Powierzchnia zlewni km2

Lata obserwacji

SSQm3/s

WWQm3/s

NNQm3/s

Nowy Bieruń 3,6 1 780 1951–2011 21,2 846 1,5

Zawichost 287,6 50 665 1951–2011 432 6 160 110

Modlin 551,5 159 724 1969–2011 880 6 860 232

Kępa Polska 606,5 168 358 1969–2011 940 6 980 280

Toruń 734,7 180 391 1951–2011 971 6 890 266

Tczew 908,6 193 807 1951–2011 1055 6 490 264

gdzie : SSQ – średni przepływ z wielolecia, WWQ – przepływ maksymalny jaki wystąpił w okresie obserwacji, NNQ – przepływ minimalny jaki wystąpił w okresie obserwacjiTab. 1. Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazach wzdłuż biegu Wisły, źródło: IMGW

Rys. 9. Obszary specjalnej ochrony ptaków wzdłuż biegu Wisły


22

przepływ średni wynosi 11,5 m3/s. Zapora ziemna o wysokości 50 m utworzy zbiornik o pojemności 161 hm3. Główny cel zbior-nika to ochrona przeciwpowodziowa, zaopatrzenie w wodę komunalną i prze-mysłową oraz turystyka i rekreacja. Przy zaporze utworzona będzie elektrownia wodna o spadzie 37,6 m i mocy 3,8 MW oraz rocznej produkcji 37,6 GWh.

Kaskada SołyW skład kaskady Soły wchodzą: zapora ziemna Tresna (na 40 km), zapora betonowa Porąbka (na 32 km) i zapora ziemna Czaniec (na 28 km).Zapora Tresna o wysokości 25 m została oddana do użytku w 1967 roku i tworzy zbiornik o pojemności 96 hm3, pełniący funkcję przeciwpowodziową, zaopatrzenia w wodę, wyrównania przepływów i służący do produkcji energii elektrycznej. Moc elek-trowni to 21 MW.Zapora Porąbka o wysokości 21 m została oddana do eksploatacji w 1936 roku i tworzy zbiornik o pojemności 27 hm3, pełniący funkcję przeciwpowodziową i zaopatrzenia w wodę, wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej. Moc elektrowni to 12,8 MW. Zbiornik wodny Porąbka jest obecnie wykorzystywany również jako zbiornik dolny elektrowni szczytowo--pompowej Porąbka-Żar o mocy 500 MW.Zapora Czaniec o wysokości piętrzenia 9 m tworzy zbiornik wyrównawczy o pojem-ności 1,3 hm3 dla dwóch wyżej położonych zbiorników. Zbiornik pełni również funkcję rekreacyjną i zaopatrzenia w wodę.

Zbiornik DobczyceZbiornik o pojemności 142 hm3 tworzy zapora ziemna o wysokości 31 m zloka-lizowana na 60 km rzeki Raby. Główną funkcją zbiornika jest zaopatrzenie Krakowa w wodę komunalną oraz ochrona przeciw-powodziowa. Przy zaporze znajduje się elek-trownia wodna o mocy 2,5 MW.

Zapory Czorsztyn-Niedzica i Sromowce WyżneZapora Czorsztyn-Niedzica znajduje się na 173 km biegu Dunajca i została oddana do eksploatacji w 1997 roku. Jest to zapora ziemna o wysokości 54 m, która tworzy zbiornik o pojemności 232 hm3. Podstawową funkcją zbiornika jest ochrona przeciwpowo-dziowa, rekreacja i produkcja energii elek-trycznej. Elektrownia wodna ma moc 92 MW i wyposażona jest w turbiny odwracalne. Zbiornik Sromowce Wyżne jest zbiorni-kiem wyrównawczym o pojemności 6,4 hm3 dla zapory Czorsztyn-Niedzica. Tworzy go zapora ziemna o piętrzeniu 8,5 m. Przy zaporze znajduje się mała elektrownia wodna przepływowa o mocy 2,1 MW.

Zapory Rożnów i CzchówZaporę betonową ciężką Rożnów zlokalizo-wano na 80 km Dunajca, oddano ją do eksplo-atacji w 1942 roku. Zapora o piętrzeniu 31,5 m tworzy zbiornik o obecnej pojem-ności 159 hm3. Przy zaporze znajduje się elektrownia wodna o mocy 50 MW. Główną funkcją zbiornika jest ochrona przeciwpowo-dziowa, produkcja energii elektrycznej oraz ostatnio również rekreacja.Zapora Czchów, typu ziemnego, posiada wysokość 9,5 m i zlokalizowana jest poniżej

zapory Rożnów, tworząc zbiornik wyrów-nawczy o pojemności 12 hm3. Przy zaporze znajduje się elektrownia wodna o mocy 8 MW.

Zapory Solina i MyczkowceZapora Solina, betonowa ciężka, została oddana do eksploatacji w 1968 roku na rzece San, na 325 km, tworząc zbiornik o pojem-ności 472 hm3. Zapora posiada wysokość piętrzenia 60 m. Przy niej znajduje się elektrownia wodna o mocy instalowanej 200 MW. Podstawową funkcją zbiornika jest ochrona przeciwpowodziowa, produkcja energii elektrycznej oraz rekreacja.Zapora ziemna Myczkowce o wysokości piętrzenia 15,5 m znajduje się na 319 km rzeki San i tworzy zbiornik wyrównawczy o pojemności 9 hm3, dla zapory Solina. Przy zaporze znajduje się elektrownia wodna o mocy 8,3 MW.

Środkowa WisłaZbiornik SulejówZbiornik Sulejów powstał w wyniku budowy zapory ziemnej o wysokości piętrzenia 11 m na 173 km rzeki Pilicy. Zbiornik posiada pojemność 84 hm3. Jego podstawową funkcją jest ochrona przeciwpowodziowa, zaopatrzenie w wodę aglomeracji łódzkiej oraz rekreacja.

Zbiornik DębeZbiornik Dębe, oddany do eksploatacji w 1963 roku, jest zlokalizowany na 22 km Narwi. Powstał w wyniku budowy zapory ziemnej o piętrzeniu 7 m. Zbiornik ma charakter przepływowy. Podstawową jego funkcją jest wytwarzanie energii elek-trycznej. Zainstalowana moc elektrowni wynosi 20 MW (cztery turbiny Kaplana), a średnia produkcja roczna energii elek-trycznej 91 GWh. Zbiornik ma połączenie z Wisłą w Warszawie za pośrednictwem Kanału Żerańskiego. Zbiornik nie pełni funkcji przeciwpowodziowej, a w dużej mierze rekreacyjną.

Dolna WisłaZbiornik KoronowoZbiornik Koronowo, zlokalizowany na 49 km rzeki Brdy, został oddany do eksploatacji w 1961 roku. Pełni głównie funkcję ener-getyczną, dzięki elektrowni wodnej o mocy instalowanej 26 MW. Pojemność całkowita zbiornika wynosi 81 hm3. Obecnie zbiornik coraz częściej służy rekreacji.

Kaskada rzeki WdyKaskadę tworzą dwie pionierskie zapory, zbiorniki wodne i elektrownie, wybudo-wane i uruchomione w czasie II RP. Kaskadę tworzą zapory Żur i Gródek.

Zbiornik ŻurPowstał w 1929 roku na 34 km rzeki Wdy, w wyniku budowy zapory ziemnej o wyso-kości piętrzenia 14 m. Główna funkcja zbior-nika to wytwarzanie energii elektrycznej przez elektrownię wodną o mocy 7,5 MW. Zbiornik pełni również rolę rekreacyjną.

Zbiornik GródekZbiornik Gródek o powierzchni 100 ha powstał na rzece Wda w wyniku budowy zapory ziemnej o wysokości 12 m. W 1923 roku, z wykorzystaniem dery-wacji, powstała elektrownia wodna o mocy

3,5 MW i produkcji energii elektrycznej 13 GWh/rok. Elektrownia pracuje do dziś, a utworzony zbiornik służy w dużym stopniu celom rekreacyjnym.

13. Małe elektrownie wodne (MEW)Mówiąc o zagospodarowaniu dorzecza Wisły trudno nie wspomnieć o MEW zloka-lizowanych na małych ciekach. W 1981 roku Rada Ministrów podjęła uchwałę w sprawie rozwoju małych elektrowni wodnych. Elektrownie te miały wykorzystywać budowle i urządzenia, jakie pozostały po drugiej wojnie światowej. W pierwszych powojennych dziesięcioleciach nie intere-sowano się specjalnie MEW, bowiem nie wytrzymywały one konkurencji z elek-trowniami wykorzystującymi tanie paliwa kopalne. Dopiero kryzys energetyczny, jaki wybuchł w 1973 roku, zwrócił uwagę na MEW. Obecnie budowa MEW napotyka, niestety, na wiele trudności, wynikających głównie z aspektów ekologicznych.

14. PodsumowanieWisła jest największą rzeką Polski i zawsze odgrywała bardzo istotne znaczenie dla gospodarki naszego kraju. W ciągu kolej-nych dziesięcioleci przechodziła liczne prze-obrażenia i zmiany. Wisła, jak również jej dorzecze, mają zróż-nicowany charakter, dzieląc rzekę i dorzecze na trzy części: górną, środkową i dolną, różniące się istotnie zarówno ukształto-waniem terenu, pokryciem terenu, hydro-grafią, warunkami klimatycznymi oraz zagospodarowaniem.Zasoby wodne znajdujące się na obszarze dorzecza są skromne, a w niektórych regio-nach z punktu widzenia gospodarki wodnej osiągają wartość krytyczną. Szczególnie niska jest pojemność zbiorników reten-cyjnych, co stoi na przeszkodzie racjonal-nego wykorzystania istniejących zasobów wodnych i pokrycia potrzeb.Wisła i jej dorzecze są w dużym stopniu zagrożone powodziami i suszą. Geneza i charakter powodzi różnią się bardzo na poszczególnych odcinkach rzeki. Kolejne powodzie powoduję ogromne straty ekono-miczne i społeczne, ale – niestety – brak jednolitej koncepcji przeciwdziałania tym groźnym zjawiskom. Choć Wisła ma ogromny potencjał gospo-darczy i społeczny, niestety do celów żeglu-gowych i energetycznych jest wykorzy-stywana tylko w niewielkim stopniu. Nie zostały zrealizowane żadne z wielu planów i strategii zagospodarowania rzeki. Obecnie wobec Wisły nie jest realizowany strate-giczny plany zagospodarowania i wyko-rzystania rzeki oraz jej dorzecza. Istniejące fragmentaryczne plany, obejmujące części dorzecza, są często niespójne, co stwarza poważne problemy. Wisła stanowi również ważny korytarz ekologiczny i prawie cały jej bieg objęty jest Programem Natura 2000, co stwarza wiele problemów zagospodarowania i eksploatacji rzeki.Szczególne znaczenie pod względem gospo-darczym i społecznym ma odcinek dolnej Wisły, gdzie znajduje się prawie połowa potencjału hydroenergetycznego Polski. Ten odcinek rzeki ma również istotne znaczenie żeglugowe, bowiem łączy on centrum Polski z portem Gdańsk oraz z wieloma ważnymi


23

Wojciech Majewskiprof. dr hab. inż. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB w Warszawiee-mail: [email protected] Wydziału Budownictwa Wodnego Politechniki Gdańskiej oraz studiów podyplomowych Uniwersytetu w Glasgow. Od 1990 roku jest profesorem tytularnym o specjalności inżynieria i gospodarka wodna. Pracuje w IMGW-PIB w Warszawie. Jest wiceprzewodniczącym Komitetu Gospodarki Wodnej PAN. Kierował realizacją wielu ważnych projektów krajowych i międzynarodowych dotyczących hydrauliki, hydrologii i inżynierii wodnej. Uczestniczy w krajowych i międzynarodowych konferencjach, przedstawiając referaty i referaty generalne. Był promotorem wielu prac doktorskich oraz recenzentem prac doktorskich, habilitacyjnych i dorobku naukowego na tytuł profesora. Jest autorem ponad 300 publikacji w języku polskim i angielskim z dziedziny inżynierii i gospodarki wodnej. Wybitny autorytet inżynierski i naukowy w kraju i za granicą.

ośrodkami miejskimi i przemysłowymi położonymi wzdłuż jej biegu. Wzdłuż dolnej Wisły przebiegają trasy dwóch międzynaro-dowych szlaków żeglugowych E40 i E70, co stwarza szczególne możliwości rozwoju tego regionu. Na dolnej Wiśle od 1970 roku funkcjo-nuje stopień wodny Włocławek, który jest jednym z ośmiu planowanych stopni Kaskady Dolnej Wisły. Przynosi on rozległe korzyści gospodarcze i społeczne, ale też

powoduje wiele problemów eksploatacyj-nych, wynikających głównie z braku następ-nego stopnia, zapewniającego odpowiedni stan wody dolnej.

Bibliografia1. Atlas klimatu Polski, red. H. Lorenc,

IMGW, Warszawa 2005.2. Kaskada Dolnej Wisły, PROEKO,

Warszawa 1993.

3. Majewski W., Przepływ w kanałach otwar-tych z uwzględnieniem zjawisk lodowych, IMGW, Warszawa 2009.

4. Majewski W., Następny stopień na dolnej Wiśle: Szansa, zagrożenie czy koniecz-ność, Gospodarka Wodna 2012, nr 10.

5. Wisła. Monografia rzeki, red. A. Piskozub, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1982.


24

Exploitation of the Vistula River from earliest times to the outbreak of World War II

AuthorTomasz Marcin Duchnowski

Keywords trade of cereals, Saint Barbara, raftsmen, Vistulian fortresses, Przekop of the Vistula Channel

AbstractSince the earliest times, the Vistula River has been an artery used for movement of people, commodities and cultures. The settlement network that began to develop along it constituted the foundation of the emerging Polish state in the Early Middle Ages. In the 13th century, the Teutonic Knights appeared downriver. After the outbreak of Prussia and Gdańsk Pomerania, they formed a state with a powerful economy and army. During their reign along the Vistula River (Wisła), many castles and fortified towns guarding its particular sections were erected. After the end of the Thirteen Years’ War (1466), almost the whole river with its tributaries was incorporated within the limits of Poland or countries recognising its authority. From the middle of the 16th century to the mid-17th century, the Vistula River performed the role of the main Polish trade route for many products sent to Western European countries through Gdańsk. The city was then experiencing the apogee of its magnificence. Cereals were the most important commodity back then. The gentry – the producers – and many towns intermediating in trade were growing rich thanks to the good economic situation. Then, the rich folklore of raftsmen immortalised by poets and pictured by painters came into being. In the 18th century, changes in agriculture in Western European countries and increasing competition caused depression in the export of Polish cereals. In addition, the partitions of Poland affected its balance. Because of this, the Vistula River flowed through three states: Austria, Russia and Prussia. All of them conducted separate policies concerning the river, which caused its decline as an important European water artery. In the 19th century, it remained unregulated. Germans performed the most works in the lower course of the river, while Russians did the least in its middle course. In the period of Second Polish Republic, the revived state had new needs, thus river development was not its priority investment. Museums in Tczew and Wyszogród present the history of the Vistula River.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013202

In the prehistoric period, the Vistula River (Wisła) already performed an important role for people, attracting them with its rich fauna and flora. Fishery was the oldest form of exploiting the Vistula River (Wisła)1. From at least the middle period of the Stone Age (Mesolithic Age: approx. 8000-4800 B.C.), it also functioned as a communication route used for the transport of raw materials and the dissemination of culture2. In the Funnelbeaker culture, firestone extracted in Krzemionki near Opatów was transported on it or along it. Salt evaporated out near Wieliczka was another material transported on the

Vistula River (Wisła)3. Many antiques made of amber also origi-nate from the Neolithic Age (the later period of the Stone Age 5200-1900 B.C.). The distribution of their findings shows that they must have been transported on this water artery4.In the early Bronze Age (2300/2200-1700 B.C.), the river was the axis of settlement, while the biggest population occurred in terri-tories on the left bank of its upper section and in Kujawy5. Later in that age, the Vistula River (Wisła) started to perform a signifi-cant role as the transport artery for metal products. From approx. 1250 to 300 B.C., the lands which would later be Polish were

1 More: Wisła. Monografia rzeki [The Vistula River. The River Monograph], ed. A. Piskozub, Warsaw 1982, pp. 11–20.2 Chronological framework for epochs and their periods were given for Polish lands after: J. Gąssowski, Kultura pradziejowa na ziemiach Polski – zarys [Prehistoric

Culture on Polish Lands – Outline], Warsaw 1985, p. 49 and n.3 Wisła. Monografia rzeki... [The Vistula River. The River Monograph], p. 13.4 Ibidem, p. 14.5 Ibidem, p. 16.

T. M. Duchnowski | Acta Energetica 2/15 (2013) | 24–31

25

predominantly under the influence of what is known as Lusatian culture6. The scope of various local groups of that culture showed that the Vistula River (Wisła) served as the boundary or tie of Lusatian settlement7. In the La Tène culture (3rd century B.C. – 1st century A.D.) of the Iron Age, expansion of the Celts, residing mainly in southern areas of present Poland, was significant. During their operation, the river was still an important route of transport for their cultural trophies. It was at this time that important ferrous metallurgy centres (iron was transported on the river to communities) were developed in Zagłębie Świętokrzyskie and near present Warsaw8. Unfailingly, the significance of the Vistula River (Wisła) was incre-asing together with development of the amber route from the territory of the Roman Empire to the southern coast of the Baltic Sea9. Its section running through Kalisz – Kujawy – lower Vistula River (dolna Wisła) to Sambia played a very important role10. Its rank was proved by numerous findings of imported coins11, fibulas, pottery (terra sigillata)12 and metal vessels discovered on the route by archaeologists. Intensified contacts also made the Vistula River (Wisła) in that period an important settlement axis, with two centres: over its upper course and in Kujawy13. The earliest records of the river date from this period14. Living in 1st century B.C., Pomponius Mela – author of the oldest geogra-phical treaty written in Latin and titled De situ orbis libri tres (Three Books On Situation of World Countries, known also as De chorographia) – mentioned the Vistula River (Wisła)15 while describing Sarmatia. In the Early Middle Ages, the Vistula River (Wisła) still played an important role in the process of the emerging settlement. Communities residing in its upper and middle course were joined by numerous settlements downriver16. However, the settlement that played a significant role in the process of forming the Polish state from the 9th century was concen-trated along the Vistula River (Wisła), Sudety Mountains and middle Warta River17. In written sources, this tribal commu-nity is defined as the Vistulans. This term is likely to have origi-nated from the name of the biggest river flowing through its territory18.

In the period mentioned, the river was used not only by people living in its vicinity, but also by newcomers from distant lands. They included the Vikings, who were known for plunder and for their efficiency in trade management. Their gravesites have been found, amongst other sites, in the cemetery situated next to the settlement in Kałdusa, an important harbour, production and trade centre on the Vistula River (Wisła)19.In the 9-11th centuries, various commodities were transported on the river, including jewellery, spindle whorls, herrings and salt. Transport was conducted on it or along it, due to the lack of conve-nient inland routes over land covered mostly with forests20.When the Piast dynasty started to rule, the Vistula River (Wisła) came within the boundaries of their state21. However, some dyna-mics of the development of trade via water date from the 12th century, when an entire chain of settlements already existed along the river’s whole length. In the opinion of Stanisław Gierszewski, in the Early Middle Ages salt was the most important object of trade. Imported salt was transported from Gdańsk to the upper course of the river, including to Płock. The southern part of the country was provided with salt extracted near Bochnia and Wieliczka, also transported on the Vistula River (Wisła). Ruthenia was the third region trading that product. It was shipped from there first on the Bug River, then the Narew River and the Vistula River (Wisła). From the Halicz lands, it was transported on the San River, and then on the Vistula River (Wisła) to Mazovia. It was documented that in the 12–13th centuries monasteries had a significant share in the trade of both salt and herrings. They were organising their own transport and additionally received privileges from the rulers, e.g. the right of free sailing or collecting customs duties on rivers22. However, from the 13th century, the river trade started to be dominated by the bourgeois tradespeople, efficiently striving for ducal prerogatives guaranteeing them the freedom of shipping23. In the 13th century, copper and cereals also appeared on Vistulian ships in more signi-ficant amounts24. The first records of floods inflicting damage on many people residing nearby come from the Early Middle Ages. People tried to prevent the floods through the construction of flood defences, but those were only short-term measures25.

6 More: J. Chudziakowa, Kultura łużycka na terenie międzyrzecza Wisły, Drwęcy i Osy [Lusatian Culture in the Interfluvial Zone of the Vistula River, Drwęca River and Osa River], Warsaw-Poznań 1974.

7 Wisła. Monografia rzeki... [The Vistula River. The River Monograph], p. 17.8 Ibidem, p. 18.9 More: J. Wielowiejski, Główny szlak bursztynowy w czasach Cesarstwa Rzymskiego [Main Amber Route in the Times of the Roman Empire], Wrocław-Warsaw-Kraków-

Gdańsk 1980.10 Ibidem, pp. 97–106.11 E.g. K. Mitkowa-Szubert, The Nietulisko Małe Hoard of Roman Denarii, Warsaw 1989.12 B. Rutkowski, Terra sigillata znaleziona w Polsce [Terra Sigillata Found in Poland], Warsaw-Wrocław 1960.13 Wisła. Monografia rzeki... [The Vistula River. The River Monograph], pp. 18–19.14 The river was elaborated for the first time in a map of Agrippa from the 1st century B.C. exhibited in Porticus Vipsani, which has not survived. Then it was mentioned

also by the following Romans: Gaius Julius Solinus, Pliny the Elder, Claudius Ptolemy and Tacitus.15 De Situ Orbis, transl. M. Golias [in:] Geografia antyczna [Ancient Geography], compiled by M. S. Bodnarski, Warsaw 1957, pp. 189–244.16 More: M.F. Jagodziński, Archeologiczne ślady osadnictwa między Wisłą a Pasłęką we wczesnym średniowieczu. Katalog stanowisk [Archaeological Traces of Settlement

Between the Vistula River and Pasłęka River in the Early Middle Ages. Catalogue of Sites], Warsaw 1997; Osadnictwo nad Dolną Wisłą w średniowieczu [Settlement on the Lower Vistula River in the Middle Ages], ed. by S. Gierszewski, Warsaw 1989.

17 After: W. Hensel, Polska przed tysiącem lat [Poland One Thousand Years Ago], Wrocław-Warsaw 1960, p. 61.18 H. Łowmiański, Początki Polski [The Beginnings of Poland], Vol. III, Warsaw 1967, p. 118; Origin of the name: W. Hensel, Polska... [Poland], pp. 55–56.19 The capricious river changed its course here, now the site is situated on an oxbow lake, [Secrets of Saint Lawrence Mountain] [in:] Archeologia żywa [Living Archeology]

2001, issue 3 (18).20 S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski [The Vistula River in the History of Poland], Gdańsk 1982, p. 12–13.21 See: W. Gan, Z dziejów żeglugi śródlądowej w Polsce [From the History of Inland Navigation], Warsaw 1978, pp. 30.22 S. Gierszewski, Wisła... [The Vistula River...], p. 15.23 Ibidem, p. 16.24 Ibidem, p. 14.25 Ibidem, p. 15.


26

In spite of brisk trade, from the 12–13th/14th centuries the Vistula River (Wisła) could not be treated as the main trade route of the country. Many factors limited its development as the artery joining Polish lands, mainly the fragmentation of Poland into provinces26. In the 13th century, fierce trade and military compe-tition appeared for rulers of downriver provinces – the Teutonic Order27, which at the beginning of the 14th century occupied Pomerania including Gdańsk (1308–1309) and took over the control of the mouth of the river to the sea28. Disputes over the freedom of shipping on the lower Vistula River (dolna Wisła) had already begun in the 13th century. When Świętopełk II, the Duke of Pomerania, established a settlement on the Vistula River (Wisła) in Sartowice and started to collect customs duties there, the Teutonic Knights stood against him. In 1242, they conquered the fortress and took a valuable relic – the head of Saint Barbara – from there to Starogród. Then they returned that settlement to his brother, Sambor. As revenge, Świętopełk burnt it down, as well as nearby Chełmno. Then, he established a new settlement in Świeć and conquered Zantyr (the seat of Bishop Chrystian taken over in the year 1237 by the Teutonic Knights). Thereby, he limited the Teutonic river ship-ping much more efficiently. Because of further fights and diplo-matic measures, the Duke of Pomerania resigned from collecting customs duty from the Teutonic Knights in his river harbours beyond Gdańsk29. The plunder of the relic of Saint Barbara (patroness of raftsmen and anglers worshipped since the Middle Ages) from Sartowice was also very important30. For many centuries, raftsmen sailing the Vistula River (Wisła) had stopped near that village to worship their patroness31. She was also worshipped in nearby Chełmno and Starogard, as well as in other villages on the Vistula River (Wisła), where churches and chapels dedicated to Saint Barbara were erected32. From the 14th century, we have records of attempts to use the Vistula River (Wisła) as a main trade route for commodities purchased in Hungary. For some time, merchants from Nowy Sącz operated in this way. Instead of transporting products on land, they started to raft commodities on the Dunajec River and the Vistula River (Wisła) to Toruń. This caused a response from the Kraków city authorities, which consequently could not collect stamp duties from the staple right they had obtained.

In the 14th century, no such difficulties applied in the middle course of the river; however, trade there occurred mainly on land33. In the lower course of the Vistula River (Wisła), from the second half of the 14th century, differences intensified between the interests of Gdańsk merchants and the Teutonic authorities, who were more and more interested in gaining profits from the port of Gdańsk excluding the merchants. Competition was incre-asing and the Order wanted to make Gdańsk residents more submissive. That is why in the year 1380 the Teutonic Knights founded the New City (Młode Miasto) within the framework of the Gdańsk settlements. It had a more beneficial location (its northern part reached the banks of the Vistula River) and therefore it was intended to compete with the port based on the Motława River34. When Kazimierz IV Jagiellończyk, King of Poland (1447–1492), took control of Gdańsk, the city’s bour-geois class destroyed the City35. Because of the Second Peace of Thorn (Drugi Pokój Toruński) in 1466, almost the entire river with its tributaries fell within the limits of Poland or countries recognising its authority36. There was significant variation between particular stretches of the river regarding the level of cargo shipping. Its lower course between Toruń and Gdańsk was the most exploited. Toruń’s prerogatives were not beneficial for transport development on other sections. In the year 1457, during the Thirteen Years’ War (1454–1466), for its help for Kazimierz IV Jagiellończyk, the city obtained confirma-tion of its staple right to cargoes including cereals. That blocked transport down the river, which was becoming unprofitable. The conflict started among city representatives, gentry, mainly Masovian, and clergy, for whom this right hampered commer-cial access to the port of Gdańsk via the Vistula River (Wisła). In 1505, Aleksander Jagiellończyk, the King of Poland (1501–1506), took away that prerogative from Toruń during the Radom Sejm. That made the Vistula River (Wisła) a trade route navigable over its whole length and constituted a significant factor for the deve-lopment of local lands and towns due to the increasing demand for cereals in Western Europe37. Demand for cereals, as well as for wood, tar, ash and pitch tar, resulted in economic events and transformations in Western European countries. The discovery of America, the inflow of a great amount of ores, territorial expansion, industrialisa-tion and urbanisation of some countries, and consequently

26 Stanisław Kutrzeba summed up the role of the river in the Polish Early Middle Ages: “on the Vistula River (Wisła), boats and ships were sailing but very rarely and only in local shipping from the bank or along the bank for small distances. It did not commercially connect distant Polish lands, nor did it connect Kraków or Sandomierz with Toruń or Gdańsk. It was not a trade route then. Polish commerce was weak then and it started to gather momentum from the 13th century [in:] Wisła w historii gospodarczej dawnej Rzeczpospolitej Polskiej [The Vistula River in Economic History of Former Republic of Poland], Monografia Wisły [Monograph of the Vistula River] book XI, Warsaw 1920, p. 3.

27 Initially (approx. 1230), they had occupied Nieszawa settlement, and then they reconstructed or constructed settlements in Chełmno and Toruń on the Vistula River (Wisła), after: M. Biskup, G. Labuda, Dzieje zakonu krzyżackiego w Prusach [History of the Teutonic Order in Prussia], Warsaw 1988, p. 120.

28 M. Biskup, G. Labuda, Dzieje zakonu.... [History of the Teutonic Knights...], pp. 255–258.29 Ibidem, pp. 143–146.30 J. Seibert, Leksykon sztuki chrześcijańskiej. Tematy, postacie, symbole [Lexicon of the Christian Art. Subjects, Features, Symbols], Kielce 2007, pp. 43–44.31 Saint Nicolas was also the patron of raftsmen.32 More: T. Budzyński, R. Gonia, Szlakiem gotyckich świątyń, Od Starogrodu do Wielkiego Wełcza [On the Track of Gothic Churches, From Starogród to Wielki Wełcz], Stolno

2008. Churches dedicated to Saint Barbara are located i.a. in Kraków, Warsaw and Gdańsk.33 More: L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie Wisły [Development of the Vistula River], Warsaw 1983, pp. 15–16.34 Historia Gdańska. [History of Gdańsk, Volume I to year 1454], ed. by E. Cieślak, Gdańsk 1985, pp. 377–378.35 Historia Gdańska [History of Gdańsk, Volume II 1454-1655], ed. by E. Cieślak, Gdańsk 1982, pp. 15–16.36 By the end of 15th century, only a short section of the Vistula River (Wisła) was beyond the Polish borders – in its upper course, at the very sources, on the area of the

Duchy of Cieszyn. Such a division of the river survived to partitions of the Polish lands – see: Wisła. Monografia rzeki. [The Vistula River. The River Monograph], p. 31.37 Also Kraków rights were to be forgotten – S. Kutrzeba, Wisła w historii... [The Vistula River in History...], p. 6.


27

the neglect of agriculture and increased demand for materials to build ships, made the lands of the Polish Republic the main providers of these resources from the 16th to the first half of the 17th century. By the end of the 15th century, trade in big ports by the Baltic Sea was developing under the Hansa, but in the 16th and 17th century it was characterised by the prevalent position of the Netherlands38. Merchants and freighters from that country became the main purchasers and shippers of commodities from the Baltic Sea ports. That constituted the basis of Dutch wealth and their exploitation of overseas colonies39. In the case of the biggest ports of Royal Prussia, located in Gdańsk and Elbląg, they limited their operations to agency in sales of a huge amount of resources coming there from Poland and to sales to the gentry and rich bourgeois of products imported in exchange for them, mainly from Western Europe. Bulk supplies to harbours from inland could have been provided back then only by navigable rivers, as there was a lack of good land roads in the country. Therefore, the Vistula River (Wisła) with its tributaries became the Kingdom’s most important trade route, the real “Queen of Polish Rivers”, enabling delivery of a diverse mass of products to Baltic harbours40. The data collected in the tables demonstrates that the first half of the 17th century was characterised by the highest level of cereal deliveries to Gdańsk. The years 1470–1595 were

characterised by a generally increasing tendency, while the second half of the 17th century saw a decrease, with perio-dical increase during the reign of Jan III Sobieski (1674–1696). In the 18th century, periodically – in the years 1721–1730, 1751–1755 and 1761–1770 – deliveries of cereals exceeded 40,000 lasts, thereby coming closer to the value for the second half of the 17th century. However, in the context of develop-ment of trade and agricultural production, data from the 18th century should be regarded as decreasing. Transport of cereals and other commodities was undertaken in various ship types. Usually these were larger vessels able to carry 20–30 lasts (sometimes even more) of cereals, such as punt, komiega, dubasa, scow and byk. Smaller vessels dedi-cated to auxiliary or local transport were also used: koza, kózka, galarka, komiaska, komiążka, dubaska, as well as lichtan, bat and boat43. Rafts transported many products not vulne-rable to wetting. Vessels going down the river were driven by the current, as well as by paddles if needed. Komięga or galara without sails were disassembled after reaching the destination harbour, while material obtained from them was sold for fuel or as building material. Other vessels, e.g. dubas, punts or byk, were equipped with sails enabling them to return upriver44. Due to the development of rafting cereals and forest products, in the 16th century raftsmen started to perform a special role. They carried out the hardest work during rafting and were recruited usually from serfs, more seldom from poor towns-folk or fugitive serfs. They gave rise to a specific folklore, which

Year Lasts Year Lasts Year Lasts

1470 1,833 1561 25,023 1608 76,019

1475 1,648 1565 35,201 1609 40,786

1490 8,276 1568 37,240 1611 37,366

1491 4,911 1569 16,007 1618 101,171

1492 8,926 1572 676 1619 89,953

1537 10,593 1573 19,784 1634 66,006

1544 4,143 1574 25,176 1640 68,639

1546 11,475 1575 26,544 1641 74,629

1555 29,253 1576 17,358 1644 51,235

1556 28,653 1583 54,619 1648 38,691

1557 21,714 1585 13,146 1649 85,372

1558 9,622 1595 28,468 1650 75,724

1560 15,891

Tab. 1. Deliveries of cereals on the Vistula River to Gdańsk (approximately) in the years 1470–1650 in lasts41, source: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski... [The Vistula River in the History of Poland], Tab. 1, p. 39

Tab. 2. Deliveries of cereals from the hinterland to Gdańsk in the years 1651–177 in lasts42, source: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski... [The Vistula River in the History of Poland], Tab. 2, p. 40

Period Lasts Period Lasts Period Lasts

1651 47,931 1691–1695 25,642 1741–1745 33,772

1652 31,006 1696–1700 20,560 1746–1750 26,321

1653 30,072 1701–1705 18,797 1751–1755 43,800

1654 41,803 1706–1710 18,502 1756–1760 32,162

1655 42,540 1711–1715 27,365 1761–1765 46,009

1659 4,981 1716–1720 17,554 1766–1770 57,332

1674 16,198 1721–1725 43,625 1771–1775 29,037

1676–1680 34,738 1726–1730 40,663 1776–1780 24,011

1681–1685 49,628 1731–1735 21,039 1781–1785 27,458

1686–1690 47,235 1736–1740 17,245 1786–1790 21,417

38 Read more: P. Dollinger, Dzieje Hanzy [History of Hansa], Gdańsk 1975.39 In the first half of the 17th century, export of Polish commodities via the Baltic Sea was 70% owned by the Dutch – after M. Bogucka, H. Samsonowicz, Dzieje miast

i mieszczaństwa w Polsce przedrozbiorowej [History of Towns and Bourgeois in Pre-partition Poland], Ossolineum 1986, p. 417.40 In times of good economic conditions in the first half of the 17th century, traffic on the Vistula River (Wisła) oscillated around approx. 400,000 tons of different prod-

ucts in an average year. The biggest traffic of products in that time (1618–1648) could be assessed as 500,000 tons. It is estimated that average traffic for the second half of 17th century and for the 18th century came to approx. 300,000 tons a year. Once, in the reign of John III Sobieski, it increased to the level of 400,000 tons – after M. Rybczyński, Drogi wodne na Pomorzu [Waterways on the Pomerania], Toruń 1935, pp. 36–37; M. Bogucka, Handel zagraniczny Gdańska w pierwszej połowie XVII w.[International Trade of Gdańsk in the First Half of 17th Century], Wrocław 1970, p. 80.

41 Last is a former unit of measurement of volume for loose products, mainly cereals, equal to 3,000-3,840 litres.42 In the table, data for years 1651–1655 were quoted based on the statistics of Gdańsk export, while for years 1659, 1674, 1676–1770 – based on the summary of deliv-

eries via the Vistula River (Wisła) and land. For years 1676–1770, there were presented annual averages from five-year periods – after: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski... [The Vistula River in the History of Poland], pp. 40–41.

43 More about vessels sailing on the Vistula River (Wisła): Księga Wiślanego Flisu [The Book of Rafting on the Vistula River], ed. T. Górski, Gdynia 1997, p. 27 and n.44 W. Ossowski, Przemiany w szkutnictwie rzecznym w Polsce. Studium archeologiczne [Transformations in River Boat Building in Poland. Archaeological Study [in:]

Studies of Central Maritime Museum, ed. Jerzy Litwin, series B, Vol. I, Gdańsk 2010, p. 7 and n.


28

inspired poets (e.g. Jan Kochanowski: “O flisie” (On Rafting), Sebastian Fabian Klonowic: “Flis, to jest Spuszczanie statków Wisłą i inszymi rzekami do niej przypadającymi” (Rafting, that is Floating Vessels on the Vistula River and Other Rivers Flowing in to It), Kaspar Twardowski: “Bylica świętojańska” (Saint John Sagebrush)) and painters (e.g. Wilhelm Stryowski: “Odpoczynek flisaków pod Gdańskiem” (Raftsmen’s Rest on the Vistula River), “Flisacy nad Wisłą” (Raftsmen on the Vistula River), “Obóz flisaków nad Wisłą” (Camp of Raftsmen on the Vistula River), Karol Gregorovius: “Przeróbka nad Wisłą” (Reconstruction on the Vistula River)45. The skipper led the raftsmen, while retman sailing ahead of the boat called retmaniak indicated the way. In the 16th century, a new occupation was formed – frochtarz, a profession of organising cargo rafting46.As for rafting, the largest amount of cereals and forest products were rafted on the Vistula River (Wisła) and its tributaries during the first spring high water. A less significant second release took place in the autumn period. Cereal seeds were delivered by the river banks through podwoda chłopskie, where they were often stored in granaries. People were often in a hurry with rafting, hoping for a higher price after winter47.In the former Republic of Poland, by the second half of the 18th century, there was no institution responsible for the mainte-nance of river navigability. The Sejm from 1613 recognised that everybody had the right to clear the river. Sometimes the gentry took upon itself the obligation to clear a stretch of the river, establishing taxes for that purpose. Sometimes, the Sejm issued a one-off obligation. It was not until 1764 that the Crown Treasury Commission was created and entrusted with the care of navigable rivers. Its tasks included maintenance of river navi-gability through clearing, as well as execution of former rights forbidding construction of mills on river banks. Moreover, the Commission also prepared river descriptions. Its representatives developed e.g. the engineering project for the Vistula River’s (Wisła) course near Nowe Miasto Korczyn, as well as repairing the harbour in Kazimierz Dolny. In 1768, the Sejm adopted an annual amount of 200,000 zlotys for river clearance, including the repair of roads and bridges. In addition, 50,000 zlotys was dedicated to revitalisation of the szpica motławska. Further measures of the Commission were stopped by partitions48. Apart from trade benefits, the river also constituted a huge water barrier which was hard to cross. In the past, it was crossed in many ways, with boats or ferries, while at lower water level it was forded on horseback, in carts or by foot. However, the need to construct bridges appeared in the Middle Ages. In that epoch, there was one bridge connecting Kraków and Kazimierz49. In 1500, one was built in Toruń too. For the needs of the army of King

Władysław II Jagiełło approaching Prussia during the war with the Teutonic Order (1409–1411), a pontoon bridge was installed near Czerwińsk and, after its use in the year 1410, it was rafted to Płock. The first fixed crossing in Warsaw, called the Zygmunt II August Bridge, was constructed in the year 157350. In addition, provisory boat and pontoon bridges were constructed during election and military marches. In the year 1775, the permanent Poniński Bridge was erected there51. All those structures were constructed from wood and thus they required continuous repairs and were often destroyed by armies during wars. In the 19th century, more durable structures on the Vistula River (Wisła) were constructed. Numerous fortresses on the riverbanks guarded river crossings and provided security of navigation and trade. Since the 13th century, fortified towns and castles had been displacing settle-ments from the Early Middle Ages. The following castles were built: in the upper course of the Vistula River (Wisła): Wawel Castle, Sandomierz Castle; in the middle course: castles of the Masovian Dukes (the Royal Castle since the 16th century) in Warsaw and Czersk (now ruins at some distance from the river); in the lower course – castle in Gniew and Malbork on the Nogat River (the eastern arm of the Vistula River (Wisła)). In 16–17th century, in the lower course the following castles were constructed: Wisłoujście Fortress – protecting the river mouth to the sea near Gdańsk, and Gdańska Głowa Fortress where its waters divide into two arms, the Gdańsk Vistula and the Elbląg Vistula (Wisła Gdańska and Wisła Elbląska)52.In the decade preceding the first partition of the Republic of Poland, Frederick the Second, King of Prussia (1740–1786), ille-gally established customs duty for products transported near the border of his country, executing it by force in Kwidzyń53. He stopped collection for a short time due to the intervention of Poland and Russia, but restored it in a greater dimension after the first partition in 1772, when he obtained Gdańsk Pomerania apart from Gdańsk. During the reign of the same king, the Bydgoszcz Canal was constructed to transport products to Szczecin, instead of Gdańsk. Despite the later improvement of the economic situ-ation and re-direction of vessels to Gdańsk, the city lost its posi-tion as the main exporter of goods from the Polish lands. During the partitions, a new political division of the Vistula River (Wisła) was formed. Initially, it had been split between Prussia and Austria, but eventually its main section came within the limits of Russia. Temporarily, during the Napoleonic period, parts of it fell with the boundaries of the Free City of Gdańsk (1807–1814) and the Duchy of Warsaw (1807–1815) under French authority54. After the fall of Napoleon, the issue of navigation on the Vistula River (Wisła) became the subject of agreements between the

45 More: S. Udziela, Wisła w folklorze [The Vistula River in Folklore] [in:] Monografia Wisły [Monograph of the Vistula River Monograph], book 14, Warsaw 1920; W. Borowy, Wisła w poezji polskiej [The Vistula River in Polish Poetry] [in:] Monografia... [Monograph...], book 15, Warsaw 1921.

46 S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski... [The Vistula River in the History of Poland], Tab. 1, p. 110 and n.47 After: E. Cieślak, Cz. Biernat, Dzieje Gdańska [History of Gdańsk], Gdańsk 1969, p. 97.48 S. Kutrzeba, Wisła w historii... [The Vistula River in History...], p. 9.49 So-called Stradom (or Royal) bridge, after: S. Świszczowski, Miasto Kazimierz pod Krakowem [The Town of Kazimierz near Kraków], Kraków 1981, p. 52.50 It operated until year 1603.51 Known as Grant Treasurer of the Crown, who was its main investor.52 More: J. Salm, S. Kołodziejski, L. Kajzer, Leksykon zamków w Polsce [Lexicon of Castles in Poland], Warsaw 2001.53 On the short section in its lower course, the Vistula River (Wisła) was a border river of the Republic of Poland and Prussia.54 S. Gierszewski, Wisła... [Vistula...], pp. 129–137.


29

partitioning powers at the Congress of Vienna (1815). Despite arrangements concerning the freedom of navigation, Prussia controlled the river mouth to the sea and imposed a high duty on commodities exported from the Kingdom of Poland (belon-ging to Russia) to Gdańsk. That affected the commencement of construction of the Augustów Canal by the Kingdom’s autho-rities, to connect that country with the Baltic Sea through the Windawa River. Commencement of works resulted in the conc-lusion of a new agreement with Prussia, which was beneficial for the Kingdom of Poland55.

Data in the table demonstrate that lands near Prussia owning Gdańsk had the biggest share in delivery of cereals to that town. In second place were deliveries from the Kingdom of Poland, while from the upper section belonging to Austria, cereals were delivered in insignificant amounts. The 19th century was the period of hydraulic engineering development in Europe and all over the world. That century was the time of systematic engine-ering of many rivers, e.g. the Seine, Rhone, Garonne, Loire, Rhine, Danube and Elbe56. The Vistula River (Wisła) was omitted from these great investments. Although in 1835 in Warsaw, an interna-tional commission including representatives of all states through which the Vistula River (Wisła) flowed gathered, its resolutions were never implemented57. The Russians performed some engi-neering works constituting a whole with works performed by the Austrians on their bank but only on the bordering fragment of the river above Zawichost to Niepołomice58. Other measures were conducted by states without agreement with the river’s other users. After a flood in 1884, the Austrians commenced

engineering works, which they never completed because of the outbreak of the 1st World War in 191459. Russia conducted some engineering works on a 12 km section near Warsaw and in the city itself60. The Prussians performed many more works than the others. In the year 1835, they started engineering of the lower Vistula River (dolna Wisła), consisting mainly in its separa-tion from the Nogat River and engineering of the latter. In 1840, because of an ice block near the village of Górki Wschodnie, the Vistula River (Wisła) hollowed out a new route to the sea (known as the Wisła Śmiała). However, that did not solve the problem of its silted mouth and did not eliminate the flood risk. In 1885, a catastrophic flood occurred, because of which further works were performed on the whole section of the Pomeranian Vistula River (Wisła). In addition, development of the project to shorten the mouth of the river by a further 12 km by building a channel to the Baltic Sea near Świbno was started61. It was assumed that the channel would not only shorten the way to the sea, but also naturally keep the waterway clear for some time, raising the water level in its riverbed and improving its navigability. Works started in 1890 and lasted for five years. Construction of the new section was connected with the necessity of building sluices in Przegalin and in Gdańska Głowa, which limited the previously free flow of waters to the Leniwka River and Szkarpawa River62. Works on the Nogat River lasted until 1915. Finally, it was connected with the Vistula River (Wisła) by a navigable sluice, providing it with a minimal amount of water63. Here, the statement of the last head of the Prussian directorate for the Vistula River (Wisła) concer-ning the purposes of its construction is interesting. Initially, the Prussian authorities considered primarily the basic needs of navi-gation, which was declining due to a dam on the Russian border. However, finally, they focused on the discharge of ice and water to protect persons living and working in its vicinity against jams and floods64.In the 19th century, new vessels powered by steam engines appeared on rivers. Companies – shipping enterprises – deve-loped after the end of the November Uprising (1831), contribu-ting to increased activity of steamers on the Vistula River (Wisła). However, both cargo and passenger transport were developing only locally65. Division of the Vistula River (Wisła) among states and the lack of its engineering were not beneficial for their deve-lopment. In the middle of the 19th century, there appeared a new means of transportation competitive with river naviga-tion and able to transport huge amounts of cargo – the railway. Furthermore, the Oder River (Odra) was regulated in that time and

YearGalicia

The Kingdom of Poland

and the Russian partition

Prussian partitionTotal

lasts % lasts % lasts %

1824 390 1.7 8,625 38.0 13,666 60.3 22,681

1830 586 0.8 29,631 42.5 39,500 56.7 69,717

1849 – – 16,349 48.2 17,535 51.8 33,884

1850 – – 19,921 41.9 27,630 58.1 47,551

Tab. 3. Delivery of cereals to Gdańsk in year 1824–1850 by partitions (in lasts), source: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski... [The Vistula River in the History of Poland], Tab. 19, p. 158

55 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie...[Development...], pp. 21–22.56 M. Matkiewicz, Regulacja Wisły [The Vistula River Engineering] [in:] Monografia... [Monograph...], book 10, Warsaw 1920, p. 2.57 R. Ingarden, Rzeki i kanały żeglowne w byłych trzech zaborach i znaczenie ich gospodarcze dla Polski [Rivers and Waterways in Former Three Partitions and Their

Economic Significance for Poland], Warsaw 1921, p. 87.58 Description of this only case of joint hydrotechnical work of invaders was included in the study J. Kwiatkowski, Wisła pod Sandomierzem [The Vistula River near

Sandomierz], Sandomierz 1919.59 M. Rybczyński, Drogi wodne... [Waterways...], p. 39.60 As a result of negligence, the river was running wild in most on its middle section.61 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie...[Development...], pp. 28–29.62 After: M. Pelczar, W stulecie przekopu Wisły... (1895–1995), Katalog map i planów eksponowanych podczas wystawy zorganizowanej w Muzeum Miasta Gdańska

w marcu 1995 roku [On the Hundredth Anniversary of the Przekop Wisły (1895–1995), Catalogue of maps and plans exhibited during the exposition organised in the Museum of the City of Gdańsk in March 1995], Gdańsk 1995, p. 1–2.

63 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie...[Development...], pp. 29.64 Ibidem, p. 29.65 A. Tuszko, Wisła [The Vistula River], Warsaw 1982, p. 156.


30

became the main water transport artery in that part of Europe. Because of all these factors, in the 19th century the Vistula River (Wisła) lost its previous character of the main communication and trade route in that part of Europe66. In the analysed period, many modern steel rail and road bridges were constructed over the river. In the Austrian parti-tion, in Kraków, a railway bridge over the old riverbed of the Vistula River (Wisła) (now it is swamped and the bridge performs the role of viaduct) was commissioned in 1863. One year later, a steel railway bridge on the cross-town railway line was commissioned there67. In the years 1859–1864, the first permanent steel bridge in Warsaw was constructed – Kierbedź Bridge (then called Alexandrian Bridge (Aleksandryjski)). It was destroyed in both world wars, and its pillars were used for the Śląsko-Dąbrowski Bridge. In 1875, the bridge at the Warsaw Citadel was also opened – after damage in the 2nd World War, the Gdański Bridge was built on its pillars. At the beginning of the 20th century, the Poniatowski Bridge was constructed in Warsaw (at that time it was named the Mikołajewski Bridge) and was destroyed during both world wars68. In Prussia, in 1873 an iron bridge was constructed in Toruń. In turn, railway and road bridges were built near Grudziądz (1876–1878). Not long after their construction, a decision to build a huge system of brid-gehead fortifications around the city was made69. Two bridges, road and railway, were commissioned in Tczew. The road bridge (originally a railway bridge) was the longest in Europe at the moment of its completion in the year 185770.The Vistula River (Wisła) performed an important strategic role in war plans, as well as in military actions in the 19th–20th century71. During the 1st World War (1914–1918), many hydro-technical structures were destroyed. After its end, the river fell within the borders of the Second Republic of Poland72. However, due to previous negligence, other priorities, lack of money, and competition from the railways, it was not made into a main water artery adjusted to the increasing economic needs of the country73. The same was done in Western Europe, where captu-ring rivers in engineered riverbeds and utilisation of their power constituted a recognised economic principle74. More advanced works performed in the interwar period in Poland concerned construction of retention reservoirs in Rożnów, Czchów and a water dam in Porąbka, which were intended to protect people against flood75. Turning our attention to river harbours,

often they were connected with rail, were poorly technically equipped or left uncompleted until the outbreak of the World War II76. The cargo shipping fleet sailing on the Vistula River (Wisła) was also very diverse. Wooden vessels with deadwe-ight tonnage of 40–100 tons were still prevalent on the upper and middle Vistula River (Wisła Górna and Środkowa), while its lower section was dominated by barges of steel and wood with deadweight tonnage of more than 100 tons (average deadwe-ight tonnage of barges sailing from Warsaw to Gdańsk came to 200–300 tons)77. In the interwar period, the Poniatowski Bridge was reconstructed in Warsaw. In 1921–1931, a cross--town railway bridge was constructed78. Nowadays, the history of settlement, navigation, fauna and flora of the middle section of the river can be discovered in the Museum of the Vistula River (Wisła) in Wyszogród. In its lower section, the Museum of the Vistula River (Wisła) functions in Tczew – a branch of the Central Maritime Museum, presen-ting amongst other themes the history of river navigation and vernacular boats from the estuary. Numerous tourist guides encourage the discovery of the river’s anthropogenic interest.

REFERENCES

1. Biskup K., Twierdza Grudziądz na przełomie XIX i XX w. [Grudziądz Fortress on the Turn of 19th and 20th Century] [in:] Rocznik Grudziądzki [Grudziądz Yearbook], Vol. X, Grudziądz 1992.

2. Biskup M., Labuda G., Dzieje zakonu krzyżackiego w Prusach [History of the Teutonic Order in Prussia], Warsaw 1988.

3. Bogucka M., Handel zagraniczny Gdańska w pierwszej połowie XVII w. [International Trade of Gdańsk in the First Half of 17th Century], Wrocław 1970.

4. Bogucka M., Samsonowicz H., Dzieje miast i mieszczaństwa w Polsce przedrozbiorowej [History of Towns and Bourgeois in Pre-partition Poland], Ossolineum 1986.

5. Borowy W., Wisła w poezji polskiej [The Vistula River in Polish Poetry] [in:] Monografia Wisły [Monograph of the Vistula River], book 15, Warsaw 1921.

6. Budzyński T., Gonia R., Szlakiem gotyckich świątyń. Od Starogrodu do Wielkiego Wełcza [On the Track of Gothic Temples. From Starogród to Wielki Wełcz], Stolno 2008.

66 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie...[Development...], pp. 31–32.67 Only two examples from Kraków are mentioned here. However, more bridges were constructed in that town in the 19th century and at the beginning of 20th

century. See more: Encyklopedia Krakowa [Encyclopaedia of Kraków], Kraków 2000.68 S. Gierszewski, Wisła... [The Vistula River...], p. 243.69 K. Biskup, Twierdza Grudziądz na przełomie XIX i XX w. [Grudziądz Fortress on the Turn of 19th and 20th Century] [in:] Rocznik Grudziądzki [Grudziądz Yearbook], Vol. X,

Grudziądz 1992, p. 63.70 S. Gierszewski, Wisła... [The Vistula River...], p. 243.71 More: Camon, Geneza niemieckiego planu wojny 1914 roku [Genesis of German War Plan of Year 1914], Warsaw 1923; W.B. Łach, System obronny Prus Wschodnich

(do 1935) [Defensive System of the Eastern Prussia (until year 1935)], Olsztyn 1997.72 The main port of Gdańsk was beyond its borders in the area of the Free City of Gdańsk.73 See non-implemented resolutions: Resolution from year 1919 on construction of waterways; Amendment of the Act of year 1924; Draft of the Act on Engineering of

the Vistula River dated year 1930. In the interwar period, state effort was concentrated on construction of the seaport in Gdynia and other waterways were receded into the background. After: L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie...[Development...], pp. 34–37.

74 Ibidem, p. 32.75 Great floods occurred in year 1924, 1925, 1934 – ibidem, p. 33.76 E.g. unfinished harbour in Warsaw at Saska Kępa, large harbour in Płock – without mechanical installations – more: T. Podwysocki, Ujarzmianie Wisły [Taming of the

Vistula River], Warsaw 1981, p. 50.77 A. Tuszko, Wisła... [Vistula...], p. 158.78 S. Gierszewski, Wisła... [Vistula...], p. 243.


31

7. Camon H., Geneza niemieckiego planu wojny 1914 roku [Genesis of German War Plan of Year 1914], Warsaw 1923.

8. Chudziakowa J., Kultura łużycka na terenie międzyrzecza Wisły, Drwęcy i Osy [Lusatian Culture in the Interfluvial Zone of the Vistula River, Drwęca River and Osa River], Warsaw-Poznań 1974.

9. Cieślak E., Biernat C., Dzieje Gdańska [History of Gdańsk], Gdańsk 1969.10. De Situ Orbis, transl. M. Golias [in:] Geografia antyczna [Ancient

Geography], compiled by M.S. Bodnarski, Warsaw 1957.11. Dollinger P., Dzieje Hanzy (History of Hansa), Gdańsk 1975.12. Encyklopedia Krakowa [Encyclopaedia of Kraków], Kraków 2000.13. Gan W., Z dziejów żeglugi śródlądowej w Polsce [From the History of

inland Navigation], Warsaw 1978.14. Gąssowski J., Kultura pradziejowa na ziemiach Polski – zarys

[Prehistoric Culture on Polish Lands – Outline], Warsaw 1985. 15. Gierszewski S., Wisła w dziejach Polski [The Vistula River in the History

of Poland], Gdańsk 1982.16. Hensel W., Polska przed tysiącem lat [Poland One Thousand Years Ago],

Wrocław-Warsaw 1960.17. Historia Gdańska. Tom I do roku 1454 [History of Gdańsk. Volume

I to Year 1454], ed. E. Cieślak, Gdańsk 1985.18. Historia Gdańska. Tom II do roku 1454 [History of Gdańsk. Volume II

1454–1655], ed. E. Cieślak, Gdańsk 1982. 19. Hofman L., Rydzkowski W., Zagospodarowanie Wisły [Development of

the Vistula River], Warsaw 1983.20. Ingarden R., Rzeki i kanały żeglowne w byłych trzech zaborach i zna-

czenie ich gospodarcze dla Polski [Rivers and Waterways in Former Three Partitions and Their Economic Significance for Poland], Warsaw 1921.

21. Jagodziński M.F., Archeologiczne ślady osadnictwa między Wisłą a Pasłęką we wczesnym średniowieczu. Katalog stanowisk [Archaeological Traces of Settlement Between the Vistula River and the Pasłęka River in the Early Middle Ages. Catalogue of Sites], Warsaw 1997.

22. Księga Wiślanego Flisu [The Book of Vistulian Rafting], ed. T. Górski, Gdynia 1997.

23. Kutrzeba S., Wisła w historii gospodarczej dawnej Rzeczpospolitej Polskiej, Monografia Wisły [The Vistula River in Economic History of Former Republic of Poland. Monograph of the Vistula River], book 11, Warsaw 1920.

24. Kwiatkowski J., Wisła pod Sandomierzem [The Vistula River near Sandomierz], Sandomierz 1919.

25. Łach W.B., System obronny Prus Wschodnich (do 1935 roku) [Defensive System of East Prussia (until year 1935)], Olsztyn 1997.

26. Łowmiański H., Początki Polski [The Beginnings of Poland], Vol. III, Warsaw 1967.

27. Matkiewicz M., Regulacja Wisły [Engineering of the Vistula River] [in:] Monografia Wisły [Monograph of the Vistula River], book 10, Warsaw 1920.

28. Mitkowa-Szubert K., The Nietulisko Małe Hoard of Roman Denarii, Warsaw 1989.

29. Osadnictwo nad Dolna Wisłą w średniowieczu [Settlement on the Lower Vistula River in the Middle Ages], ed. S. Gierszewski, Warsaw 1989.

30. Ossowski W., Przemiany w szkutnictwie rzecznym w Polsce. Studium archeologiczne [Transformations in River Boat Building in Poland. Archaeological Study] [in:] Studies of Central Maritime Museum, ed. Jerzy Litwin, series B, Vol. I, Gdańsk 2010.

31. Pelczar M., W stulecie przekopu Wisły... (1895–1995), Katalog map i planów eksponowanych podczas wystawy zorganizowanej w Muzeum Miasta Gdańska w marcu 1995 roku [On the Hundredth Anniversary of Przekop Wisły (1895-1995), Catalogue of maps and plans exhibited during the exposition organised in the Museum of the City of Gdańsk in March 1995], Gdańsk 1995.

32. Podwysocki T., Ujarzmianie Wisły [Taming of the Vistula River], Warsaw 1981.

33. Rutkowski B., Terra sigillata znaleziona w Polsce [Terra Sigillata Found in Poland], Warsaw-Wrocław 1960.

34. Rybczyński M., Drogi wodne na Pomorzu [Waterways in the Pomerania], Toruń 1935.

35. Salm J., Kołodziejski S., Kajzer L., Leksykon zamków w Polsce [Lexicon of Castles in Poland], Warsaw 2001.

36. Seibert J., Leksykon sztuki chrześcijańskiej. Tematy, postacie, symbole [Lexicon of the Christian Art. Subjects, Features, Symbols], Kielce 2007.

37. Świszczowski S., Miasto Kazimierz pod Krakowem [The Town of Kazimierz near Kraków], Kraków 1981.

38. Tuszko A., Wisła [The Vistula River], Warsaw 1982.39. Udziela S., Wisła w folklorze [The Vistula River in Folklore] [in:]

Monografia Wisły [Monograph of the Vistula River], book 14, Warsaw 1920.

40. Wielowiejski J., Główny szlak bursztynowy w czasach Cesarstwa Rzymskiego [Main Amber Route in times of Roman Empire], Wrocław-Warsaw-Kraków-Gdańsk 1980.

41. Wisła. Monografia rzeki [The Vistula River. River Monograph], ed. A. Piskozub, Warsaw 1982.

42. Zagadki Góry św. Wawrzyńca [Secrets of the Saint Lawrence Mountain] [in:] Archeologia żywa [Living Archaeology] 2001, issue 3 (18).

Tomasz Marcin DuchnowskiPomeranian School of Higher Education in Gdynia


Ph.D. in Material Culture History. Author of articles on the economy and numismatics of Prussia, as well as on Gdańsk Artus Court. Co-author of “Encyclopaedia of

Gdańsk”.


32

Wykorzystanie Wisły od czasów najdawniejszych do wybuchu II wojny światowej

AutorTomasz Marcin Duchnowski

Słowa kluczowehandel zbożem, św. Barbara, flisacy, twierdze nadwiślańskie, Przekop Wisły

StreszczenieJuż w najodleglejszych czasach rzeka Wisła stanowiła arterię służącą przemieszczaniu się ludzi, towarów, a także kultur. Wzdłuż niej zaczęła tworzyć się sieć osadnicza, która we wczesnym średniowieczu legła u podstaw formującego się państwa polskiego. W XIII stuleciu w jej dolnym biegu pojawili się Krzyżacy, którzy po podboju Prus i Pomorza Gdańskiego utworzyli potężne gospodarczo i militarnie państwo. W czasie ich panowania wzdłuż Wisły zbudowano wiele zamków i warownych miast strzegących jej poszcze-gólnych odcinków. Po zakończeniu wojny trzynastoletniej (1466) niemal cała rzeka wraz z dopływami znalazła się w granicach Polski lub krajów uznających jej zwierzchność. W okresie od połowy XVI do połowy XVII w. pełniła rolę głównego traktu handlo-wego Rzeczypospolitej dla wielu artykułów, wysyłanych po dotarciu do Gdańska morzem do krajów Europy Zachodniej. Miasto to przeżywało wówczas apogeum swojej świetności. Najważniejszym artykułem było wówczas zboże. Dzięki dobrej koniunk-turze bogacili się jego producenci – szlachta, a także wiele miast pośredniczących w handlu. Wykształcił się w tym czasie bogaty folklor flisacki opiewany przez poetów i obrazowany przez malarzy. W XVIII w. wskutek zmian w rolnictwie w krajach Europy Zachodniej i rosnącej konkurencji postępowało zahamowanie eksportu polskiego zboża. Niekorzystnie odbiły się na jego bilansie także rozbiory Rzeczpospolitej, w wyniku, których Wisła znalazła się w obrębie trzech państw: Austrii, Rosji i Prus. Wszystkie one prowadziły odrębną politykę względem rzeki, co spowodowało jej upadek jako ważnej w Europie arterii wodnej. W XIX w. nie przeprowadzono jej pełnej regulacji. Najwięcej prac wykonali Niemcy w dolnym biegu, najmniej Rosjanie w środkowym. W okresie II Rzeczpospolitej, ze względu na inne potrzeby odrodzonego państwa, zagospodarowanie rzeki nie znalazło się wśród jego priory-tetowych inwestycji. Dzieje Wisły prezentują muzea w Tczewie i w Wyszogrodzie.

Już w okresie prahistorycznym Wisła pełniła ważną dla człowieka rolę, przyciągając go do siebie bogactwem fauny i flory. Najstarszą formą eksploatacji Wisły było rybołówstwo1. Od co najmniej środkowego okresu epoki kamienia (mezolit: ok. 8000–4800 p.n.e.) pełniła też funkcję traktu komunikacyjnego, służącego do przewożenia surowców, a także rozprzestrzeniania się kultur2. W dobie tzw. kultury pucharów lejkowatych transportowano nią lub wzdłuż niej krze-mień wydobywany w Krzemionkach pod Opatowem. Innym surowcem rozwożonym Wisłą była sól, warzona w rejonie Wieliczki3. Z czasów neolitu (młodszy okres epoki kamienia 5200–1900 p.n.e.) pochodzi też wiele zabytków wykonanych z bursztynu. Z rozmieszczenia ich znalezisk wynika, że i one musiały być przemieszczane tą arterią wodną4.We wczesnym okresie epoki brązu (2300/2200–1700 p.n.e.) rzeka była osią spinającą osadnictwo, przy czym największe zaludnienie występowało na obszarach położonych na lewym brzegu jej górnego biegu i na Kujawach5. W późniejszym okresie tej epoki Wisła zaczęła pełnić

doniosłą w dziejach funkcję arterii trans-portowej dla wyrobów metalowych. Od ok. 1250 do 300 r. p.n.e. w przeważającej mierze późniejsze ziemie polskie znajdowały się pod wpływem tzw. kultury łużyckiej6. Z zasięgu różnych grup lokalnych tej kultury wynika, że Wisła pełniła w tym czasie funkcje spina-jące lub graniczne osadnictwa łużyckiego7. W okresie lateńskim (III w. p.n.e. – I w. n.e.) – epoki żelaza, zaznaczyła się ekspansja grup Celtów, zasiedlających głównie obszary południowe obecnej Polski. W okresie ich działalności rzeka pełniła nadal ważną drogę, po której przemieszczały się także ich zdobycze kulturowe. To właśnie w tym czasie powstały w Zagłębiu Świętokrzyskim oraz w pobliżu obecnej Warszawy ważne ośrodki metalurgii żelaza, które rzeką było rozprowadzane do skupisk ludzkich8. Niezawodnie ranga Wisły wzrosła wraz z rozwojem szlaku bursztynowego wiodą-cego z terytorium państwa rzymskiego nad południowe wybrzeże Morza Bałtyckiego9. Wielkie znaczenie odgrywał jego odcinek biegnący między innymi przez Kalisz – Kujawy – Dolną Wisłą do Sambii10. O jego randze świadczą, odnajdowane na szlaku

przez archeologów, liczne znaleziska importowanych monet11, zapinek (tzw. fibule), naczyń ceramicznych (terra sigil-lata)12 i metalowych. Dzięki wzmożonym kontaktom Wisła także w tym okresie pełniła ważną oś osadniczą, z dwoma jej centrami: nad górnym jej biegiem oraz na Kujawach13. Z tego czasu pochodzą najstarsze odnoto-wane w źródłach wzmianki o rzece14. Żyjący w I w. n.e. Pomponiusz Mela – autor najstar-szego, zachowanego w całości do naszych czasów, traktatu geograficznego napisanego po łacinie, a zatytułowanego: „De situ orbis libri tres” (pol. „O położeniu krajów świata ksiąg trzy”, znanego również pod tytułem „De chorographia”) – opisując Sarmację, wymienił rzekę o nazwie Vistula15. We wczesnym średniowieczu Wisła nadal odgrywała ważną rolę w procesie formu-jącego się osadnictwa. Do wymienionych skupisk ludzkich w górnym i środkowym jej biegu dołączyły liczne osady w jej dolnym fragmencie16. Jednak to między Wisłą, Sudetami i średnią Wartą skoncen-trowane było osadnictwo, które odegrało znaczną rolę w procesie formułującego się od IX w. państwa polskiego17. Ta wspólnota

PL


1 Szerzej: Wisła. Monografia rzeki, red. A. Piskozub, Warszawa 1982, s. 11–20.2 Ramy chronologiczne dla epok i ich okresów podano dla ziem polskich za: J. Gąssowski, Kultura pradziejowa na ziemiach Polski – zarys, Warszawa 1985, s. 49 i n.3 Wisła. Monografia rzeki..., s. 13.4 Ibidem, s. 14.5 Ibidem, s. 16.6 Szerzej: J. Chudziakowa, Kultura łużycka na terenie międzyrzecza Wisły, Drwęcy i Osy, Warszawa-Poznań 1974.7 Wisła. Monografia rzeki..., s. 17.8 Ibidem, s. 18.9 Szerzej: J. Wielowiejski, Główny szlak bursztynowy w czasach Cesarstwa Rzymskiego, Wrocław-Warszawa-Kraków-Gdańsk 1980.10 Ibidem, s. 97–106.11 Np. K. Mitkowa-Szubert, The Nietulisko Małe Hoard of Roman Denarii, Warszawa 1989.12 B. Rutkowski, Terra sigillata znaleziona w Polsce, Warszawa-Wrocław 1960.13 Wisła. Monografia rzeki..., s. 18–19.14 Po raz pierwszy rzeka została wyszczególniona na niezachowanej, wystawionej w Porticus Vipsania mapie Agryppy z I w. p.n.e. Później wzmiankowana także przez Rzymian:

Gajusza Juliusza Solinusa, Pliniusza Starszego, Klaudiusza Ptolemeusza i Tacyta.15 De Situ Orbis, przeł. M. Golias [w:] Geografia antyczna, zestawił M. S. Bodnarski, Warszawa 1957, s. 189–244.16 Szerzej: M.F. Jagodziński, Archeologiczne ślady osadnictwa między Wisłą a Pasłęką we wczesnym średniowieczu. Katalog stanowisk, Warszawa 1997; Osadnictwo nad Dolną

Wisłą w średniowieczu, pod red. S. Gierszewskiego, Warszawa 1989.17 Za: W. Hensel, Polska przed tysiącem lat, Wrocław-Warszawa 1960, s. 61.

T. M. Duchnowski | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 24–31

33

plemienna w źródłach pisanych określana jest nazwą – Wiślanie, wywodzącą się najprawdopodobniej od nazwy największej rzeki przepływającej przez jej terytorium18. W przytoczonym okresie rzeka była wyko-rzystywana nie tylko przez zamieszkującą jej okolice ludność, lecz również przez przy-byszów z odległych krain. Do nich zaliczali się wikingowie, którzy poza działalnością łupieżczą odznaczali się także skutecznością w organizowaniu handlu. Na ich pochówki natrafiono m.in. na cmentarzysku zlokalizo-wanym obok grodziska w Kałdusie, ważnego ośrodka portowo-produkcyjno-handlowego leżącego nad Wisłą19.W IX–XI w. rzeką przewożono różne towary, wśród nich biżuterię, przęśliki, a także śledzie i sól. Transport odbywał się po niej lub wzdłuż niej, ze względu na brak dogod-nych śródlądowych traktów, na ziemiach pokrytych w większości lasami20.W okresie panowania pierwszych Piastów Wisła znalazła się w granicach ich państwa21. Jednak pewna dynamika rozwoju wymiany handlowej drogą wodną datowana jest od XII stulecia, kiedy to istniały już całe skupiska osadnicze ciągnące się na całej jej długości. Stanisław Gierszewski uważa, że w okresie wczesnośredniowiecznym sól była najważ-niejszym przedmiotem handlu. Z Gdańska rozwożono w górę rzeki, m.in. do Płocka, sól importowaną. Natomiast południe kraju zaopatrywano w sól wydobywaną w okoli-cach Bochni i Wieliczki, również spławianą Wisłą. Trzecim rejonem handlu tym arty-kułem była Ruś, z której przewożono ją najpierw Bugiem lub Narwią, a dalej Wisłą. Z ziemi halickiej transportowano ją z kolei Sanem, a następnie Wisłą aż na Mazowsze. Udokumentowane zostało, że w XII–XIII stuleciu duży udział w handlu, zarówno tym artykułem, jak i śledziami, posiadały klasz-tory organizujące własny transport, dodat-kowo otrzymujące przywileje od władców, np. prawo swobodnej żeglugi czy pobierania ceł na rzekach22. Jednak czołową pozycję od XIII stulecia w handlu rzecznym zaczęło wyrabiać sobie kupiectwo mieszczańskie, skutecznie zabiegające o przywileje książęce gwarantujące mu swobodę żeglugi23. W XIII wieku pojawiły się też na statkach wiślanych w większych ilościach: miedź i zboże24. Z okresu wczesnego średniowiecza pochodzą też pierwsze wzmianki o powodziach wyrzą-dzających wiele szkód żyjącym w jej pobliżu ludziom. Próbowano im zaradzić budową umocnień przeciwpowodziowych, jednak były to tylko działania doraźne25.

Mimo ożywionego handlu, w okresie XII–XIII/XIV w. nie można mówić o Wiśle jako głównej drodze gospodarczej kraju. Jej rozwój jako arterii spajającej ziemie polskie był hamowany przez wiele czynników, głównie przez rozbicie Polski na dzielnice26. W XIII w. w jej dolnym biegu pojawił się też groźny konkurent handlowy i militarny dla władców tych dzielnic – zakon krzyżacki27, który na początku XIV w. zajął Pomorze Gdańskie z Gdańskiem (1308–1309), kontrolującym ujście rzeki do morza28. Spory o wolność żeglugi na dolnej Wiśle zaczęły wybuchać już w XIII w. Gdy książę gdański Świętopełk wybudował gród nad Wisłą w Sartowicach i zaczął w nim pobierać cła, wystąpili przeciwko niemu Krzyżacy. W 1242 roku zdobyli oni warownię, wywożąc z niej do Starogrodu cenną relikwię – głowę św. Barbary. Następnie oddali oni ten gród jego bratu Samborowi. W drodze odwetu Świętopełk spalił go, a także pobliskie Chełmno, po czym wzniósł nowy w Świeciu, a także zagarnął Zantyr (zajęta w 1237 roku przez Krzyżaków siedziba biskupa Chrystiana), hamując tym samym jeszcze skuteczniej żeglugę krzyżacką na rzece. W konsekwencji dalszych walk i działań dyplomatycznych książę gdański zrezygnował z pobierania ceł od Krzyżaków w swoich portach rzecznych poza Gdańskiem29. Nie bez znaczenia była grabież relikwii św. Barbary z Sartowic, czczonej od średnio-wiecza patronki flisaków i rybaków30. Przez wiele stuleci przepływający Wisłą flisacy zatrzymywali się w pobliżu tej miejsco-wości, aby oddać cześć swojej patronce31.

Wielkiej czci doznawała ona także w pobli-skim Chełmnie i Starogrodzie, podobnie jak w innych miejscowościach położonych nad Wisłą, w których wzniesiono kościoły i kaplice pod wezwaniem św. Barbary32. Z XIV stulecia pochodzą wzmianki o tym, że Wisłę próbowano wykorzystać jako główną drogę handlową dla towarów zaku-pionych na Węgrzech. Tak postępowali przez jakiś czas kupcy z Nowego Sącza,

Rok Łaszty Rok Łaszty Rok Łaszty

1470 1 833 1561 25 023 1608 76 019

1475 1 648 1565 35 201 1609 40 786

1490 8 276 1568 37 240 1611 37 366

1491 4 911 1569 16 007 1618 101 171

1492 8 926 1572 676 1619 89 953

1537 10 593 1573 19 784 1634 66 006

1544 4 143 1574 25 176 1640 68 639

1546 11 475 1575 26 544 1641 74 629

1555 29 253 1576 17 358 1644 51 235

1556 28 653 1583 54 619 1648 38 691

1557 21 714 1585 13 146 1649 85 372

1558 9 622 1595 28 468 1650 75 724

1560 15 891

Tab. 1. Dostawy zboża Wisłą do Gdańska (szacunkowo) w latach 1470–1650 w łasztach41, źródło: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski..., tab. 1, s. 39

Okres Łaszty Okres Łaszty Okres Łaszty

1651 47 931 1691–1695 25 642 1741–1745 33 772

1652 31 006 1696–1700 20 560 1746–1750 26 321

1653 30 072 1701–1705 18 797 1751–1755 43 800

1654 41 803 1706–1710 18 502 1756–1760 32 162

1655 42 540 1711–1715 27 365 1761–1765 46 009

1659 4 981 1716–1720 17 554 1766–1770 57 332

1674 16 198 1721–1725 43 625 1771–1775 29 037

1676–1680 34 738 1726–1730 40 663 1776–1780 24 011

1681–1685 49 628 1731–1735 21 039 1781–1785 27 458

1686–1690 47 235 1736–1740 17 245 1786–1790 21 417

Tab. 2. Dostawy zboża z zaplecza do Gdańska w latach 1651–1790, wyrażone w łasztach42, źródło: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski..., tab. 2, s. 40

18 H. Łowmiański, Początki Polski, t. III, Warszawa 1967, s.118; Geneza nazwy: W. Hensel, Polska..., s. 55–56.19 Kapryśna rzeka zmieniła tu swoje koryto, obecnie stanowisko położone jest nad jej starorzeczem, Zagadki Góry św. Wawrzyńca [w:] Archeologia żywa 2001, nr 3 (18).20 S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski, Gdańsk 1982, s. 12–13.21 Zob. W. Gan, Z dziejów żeglugi śródlądowej w Polsce, Warszawa 1978, s. 30.22 S. Gierszewski, Wisła..., s. 15.23 Ibidem, s. 16.24 Ibidem, s. 14.25 Ibidem, s. 15.26 Rolę rzeki w okresie wczesnośredniowiecznym Polski podsumował Stanisław Kutrzeba: ,,płynęły po Wiśle łodzie i łódki, lecz z rzadka tylko i tylko w żegludze miejscowej

od brzegu, czy wzdłuż brzegu na niewielkie odległości, lecz nie łączyła ona handlowo rozległych ziem polskich nad nią położonych, nie wiązała Krakowa czy Sandomierza z Toruniem lub Gdańskiem. Nie była wtedy handlową drogą. Handel polski był wówczas jeszcze słaby i dopiero od XIII stulecia, gdy powstawały miasta, nabrał rozmachu [w:] Wisła w historii gospodarczej dawnej Rzeczpospolitej Polskiej, Monografia Wisły, zeszyt XI, Warszawa 1920, s. 3.

27 W początkowym okresie (ok. 1230) zajęli gród Nieszawę, a potem odbudowali lub wznieśli grody w Chełmnie i Toruniu nad Wisłą za: M. Biskup, G. Labuda, Dzieje zakonu krzyżackiego w Prusach, Warszawa 1988, s. 120.

28 M. Biskup, G. Labuda, Dzieje zakonu..., s. 255–258.29 Ibidem, s. 143–146.30 J. Seibert, Leksykon sztuki chrześcijańskiej. Tematy, postacie, symbole, Kielce 2007, s. 43–44.31 Flisakom patronował też św. Mikołaj.32 Szerzej: T. Budzyński, R. Gonia, Szlakiem gotyckich świątyń, Od Starogrodu do Wielkiego Wełcza, Stolno 2008. Kościoły pod wezwaniem św. Barbary znajdują się m.in.

w Krakowie, Warszawie i Gdańsku.


34

którzy zamiast wozić po lądzie, towary stamtąd zaczęli spławiać Dunajcem i Wisłą do Torunia. Wywołało to reakcję władz Krakowa, który nie mógł w związku z tym egzekwować opłat skarbowych, wynika-jących z posiadanego prawa składu. Tego typu utrudnień nie stosowano w tym czasie w środkowym biegu rzeki, tu jednak handel odbywał się przede wszystkim drogami lądowymi33. W dolnym biegu Wisły od drugiej połowy XIV w. zaczęły nasilać się sprzeczności pomiędzy interesami kupców gdańskich a władzami krzyżackimi, coraz bardziej zainteresowanymi czerpaniem dochodów z portu gdańskiego z pominięciem tych pierwszych. W związku z rosnącą rywali-zacją i chcąc uczynić gdańszczan bardziej uległymi, Krzyżacy założyli w 1380 roku, w ramach ośrodków gdańskiego zespołu osadniczego, tzw. Młode Miasto, które ze względu na korzystniejsze położenie (dotykało swą północną częścią Wisły) miało konkurować z portem opierającym się o Motławę34. Po przejściu Gdańska pod panowanie króla polskiego Kazimierza Jagiellończyka (1447–1492) Młode Miasto zostało przez mieszczan zniszczone35. W wyniku zawartego z Krzyżakami pokoju toruńskiego w 1466 roku niemal cała rzeka z dopływami znalazła się w granicach Polski lub krajów uznających jej zwierzchność36. Na rzece istniały znaczne rozbieżności, jeśli chodzi o poszczególne jej biegi, w zakresie intensywności przewozu ładunków. Najbardziej wykorzystywano jej dolny bieg między Toruniem a Gdańskiem. Rozwojowi transportu na pozostałych odcinkach nie sprzyjały przywileje Torunia, który w 1457 roku, w trakcie wojny trzynastoletniej (1454–1466), w zamian za pomoc udzie-loną Kazimierzowi Jagiellończykowi uzyskał zatwierdzenie prawa składu obejmującego także zboże. To hamowało transport w dół rzeki, który stawał się nierentowny. W wyniku konfliktu między przedstawicielami miasta a szlachtą, głównie mazowiecką, i ducho-wieństwem, którym przytoczone prawo utrudniało handlowy dostęp Wisłą do portu gdańskiego, król Aleksander Jagiellończyk (1501–1506) w 1505 roku na Sejmie Radomskim odebrał Toruniowi ten przywilej. Uczyniło to Wisłę drożnym na całej długości szlakiem handlowym i stanowiło istotny czynnik dla rozwoju tutejszych ziem i miast ze względu na rosnące na zachodzie Europy zapotrzebowanie na zboże37. Popyt na ten artykuł, a dodatkowo także na drewno, smołę, popiół czy dziegieć,

wywołały wydarzenia i przemiany gospo-darcze, jakie zaszły w krajach Europy Zachodniej. Odkrycie Ameryki, napływ dużej ilości kruszców, ekspansja teryto-rialna, uprzemysłowienie i urbanizacja niektórych państw, a w konsekwencji zaniedbanie rolnictwa i wzrost zapotrze-bowania na materiały do budowy statków, uczyniły w XVI – I połowie XVII w. ziemie Rzeczypospolitej głównymi dostarczycie-lami wymienionych surowców. Podczas gdy do końca XV w. handel w dużych miastach portowych położonych nad Bałtykiem rozwijał się pod znakiem Hanzy, o tyle w XVI i XVII w. cechowała go dominu-jąca pozycja Holandii38. Kupcy i armatorzy z tego kraju stali się głównymi nabywcami i przewoźnikami towarów z portów nadbał-tyckich, obok eksploatacji kolonii zamor-skich stanowiło to podstawę bogactwa tego kraju39. Jeśli chodzi o największe porty Prus Królewskich, zlokalizowane w Gdańsku i Elblągu, ograniczały one swoją działalność do pośrednictwa w sprzedaży ogromnej ilości surowców napływających do nich z ziem polskich i sprzedaży szlachcie i bogatym mieszczanom importowanych w zamian za nie towarów, głównie z Europy Zachodniej. Masowość dostaw do portów z głębi lądu zapewnić mogły w tym czasie tylko spławne rzeki, gdyż brakowało w kraju dobrych dróg lądowych. Z tego powodu Wisła wraz ze swoimi dopływami stała się najważniejszą arterią handlową Korony, prawdziwą ,,Królową Polskich Rzek’’, umoż-liwiającą dostarczanie do portów bałtyckich różnorodnych towarów masowych40. Z danych zebranych w tabelach wynika, że najwyższy wskaźnik dostaw zboża do Gdańska przypada na I połowę XVII w. Lata 1470–1595 charakteryzuje ogólna tendencja zwyżkowa, natomiast II połowę XVII w. – zniżkowa, z okresową zwyżką w okresie panowania Jana III Sobieskiego (1674–1696). W XVIII stuleciu okre-sowo – w latach: 1721–1730, 1751–1755 i 1761–1770 – dostawy zboża przekraczały 40 000 łasztów, zbliżając się tym samym do wartości z II połowy XVII w. Ogólnie jednak, w kontekście europejskiego rozwoju handlu i produkcji rolniczej, należy uznać dane z XVIII w. za zniżkowe. Przewóz zbóż i innych towarów odbywał się na różnych typach statków. Zazwyczaj były to większe jednostki zdolne przewieźć 20–30 łasztów (a nieraz i więcej) zboża, takie jak: szkuty, komięgi, dubasy, galary i byki. Oprócz nich stosowano też mniejsze jednostki przeznaczone do transportu

pomocniczego lub lokalnego: kozy, kózki, galarki, komiaski, komiążki, dubaski, a także lichtany, baty i łódki43. Wiele towarów niewrażliwych na zamoczenie przewożono tratwami. Statki płynące w dół rzeki napę-dzane były nurtem, a w razie potrzeby także wiosłami. Pozbawione żagla komięgi czy galary po dotarciu do portu docelowego były rozbierane, zaś materiał z nich pozy-skany sprzedawano na opał lub budowę. Inne statki, na przykład dubasy, szkuty czy byki, były wyposażone w żagiel umożliwia-jący powrót w górę rzeki44. W związku z rozwojem spławu zboża i produktów leśnych w XVI w. szczególną rolę zaczęli odgrywać flisacy – wykonujący najcięższe prace w czasie spływu pracow-nicy, rekrutujący się zazwyczaj z chłopów pańszczyźnianych, rzadziej biedoty miej-skiej lub zbiegłych chłopów. Wytworzyli oni specyficzny folklor, będący natchnieniem dla poetów (m.in. Jana Kochanowskiego: „O flisie”, Sebastiana Fabiana Klonowica: „Flis, to jest Spuszczanie statków Wisłą i inszymi rzekami do niej przypadają-cymi”, Kaspara Twardowskiego: „Bylica świętojańska”) czy malarzy (np. Wilhelma Stryowskiego: „Odpoczynek flisaków pod Gdańskiem”, „Flisacy nad Wisłą”, „Obóz flisaków nad Wisłą”, Karola Gregoroviusa: „Przeróbka nad Wisłą”)45. Flisakami dowo-dził szyper, drogę wskazywał statkom retman, płynący na czele w łódce zwanej retmaniakiem. W XVI w. wytworzyła się też nowa profesja – frochtarze, zawodowo zajmujący się organizacją spławu towarów46.Jeśli chodzi o sam spław, to największą ilość zbóż i towarów leśnych wyprawiano Wisłą i jej dopływami w okresie pierwszej wysokiej wody wiosennej. Tak zwany drugi spust, o mniejszym znaczeniu, odbywał się jesienią. Ziarna zbóż dostarczano nad brzeg rzeki podwodami chłopskimi, tam często składowano je w spichlerzach. Zazwyczaj spieszono się ze spławem, licząc na wyższą cenę po zimie47.W dawnej Rzeczypospolitej do II połowy XVIII w. nie istniała żadna instytucja odpo-wiedzialna za utrzymanie żeglowności rzek. Sejm z 1613 roku uznał, że prawo do ich czyszczenia ma każdy. Zdarzało się, że szlachta sama zobowiązywała się do uprzątnięcia jakiejś rzeki, uchwalając na ten cel podatki. Czasem taki nakaz o charakterze jednorazowym wydawał Sejm. Opiekę na spławnymi rzekami powierzono dopiero utworzonej w 1764 roku Komisji Skarbu Koronnego. Do jej zadań nale-żało utrzymanie żeglowności rzek poprzez

33 Szerzej: L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie Wisły, Warszawa 1983, s. 15–16.34 Historia Gdańska. Tom I do roku 1454, pod red. E. Cieślaka, Gdańsk 1985, s. 377–378.35 Historia Gdańska. Tom II 1454–1655, pod red. E. Cieślaka, Gdańsk 1982, s. 15–16.36 Pod koniec XV w. tylko krótki odcinek Wisły, w górnym biegu, u samych źródeł, leżący na terenie Księstwa Cieszyńskiego, pozostawał poza granicami Polski. Taki podział rzeki

przetrwał aż do rozbiorów ziem Rzeczypospolitej – zob. Wisła. Monografia rzeki.., s. 31.37 Poszły w zapomnienie także i prawa Krakowa – S. Kutrzeba, Wisła w historii..., s. 6.38 Szerzej zob. P. Dollinger, Dzieje Hanzy, Gdańsk 1975.39 W I połowie XVII w. wywóz towarów polskich przez Bałtyk znajdował się aż w 70 proc. w rękach Holendrów – za M. Bogucka, H. Samsonowicz, Dzieje miast i mieszczaństwa

w Polsce przedrozbiorowej, Ossolineum 1986, s. 417.40 W czasie dobrej koniunktury w I połowie XVII w. w przeciętnym roku ruch na Wiśle oscylował w granicach 400 000 ton różnych towarów. Największy ruch towarów w tym czasie

(lat 1618 i 1648) ocenić można na 500 000 ton. Dla II połowy XVII i w ciągu XVIII w. przeciętnie przyjmuje się, że wynosił on średnio około 200 000 rocznie, raz tylko, za pano-wania Jana III Sobieskiego, wzrastając do poziomu 400 000 ton – za M. Rybczyński, Drogi wodne na Pomorzu, Toruń 1935, s. 36-37; M. Bogucka, Handel zagraniczny Gdańska w pierwszej połowie XVII w., Wrocław 1970, s. 80.

41 Łaszt to dawna jednostka miary objętości dla towarów sypkich, głównie zboża, licząca 3000–3840 litrów.42 W tabeli dane dla lat 1651–1655 przytoczono na podstawie statystyki eksportu Gdańska, natomiast dla lat 1659, 1674, 1676–1770 w oparciu o zestawienia dostaw Wisłą i lądem.

Dla lat 1676–1770 zaprezentowano jako średnie roczne z pięcioleci – za: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski..., s. 40–41.43 Szerzej na temat jednostek pływających po Wiśle: Księga Wiślanego Flisu, pod red. T. Górskiego, Gdynia 1997, s. 27 i n.44 W. Ossowski, Przemiany w szkutnictwie rzecznym w Polsce. Studium archeologiczne [w:] Prace Centralnego Muzeum Morskiego, red. Jerzy Litwin, seria B, t. I, Gdańsk 2010, s. 7 i n.45 Szerzej: S. Udziela, Wisła w folklorze [w:] Monografia Wisły, z. 14, Warszawa 1920; W. Borowy, Wisła w poezji polskiej [w:] Monografia..., z. 15, Warszawa 1921.46 S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski..., tab. 1, s. 110 i n.47 Za: E. Cieślak, C. Biernat, Dzieje Gdańska, Gdańsk 1969, s. 97.


35

czyszczenie, a także egzekwowanie dawnych praw zabraniających stawiania nad brzegami młynów. Komisja zajmowała się ponadto sporządzaniem opisów rzek. Jej przedstawi-ciele opracowali m.in. projekt regulacji biegu Wisły pod Nowym Miastem Korczynem, zajmowali się również naprawą portu w Kazimierzu Dolnym. W 1768 roku Sejm uchwalił coroczną kwotę 200 000 zł na czysz-czenie rzek, w tym także na reperację dróg i mostów. Dodatkowo 50 000 zł na rewitali-zację tzw. szpicy motławskiej. Dalsze poczy-nania Komisji przerwały rozbiory48. Oprócz korzyści z handlu rzeka stano-wiła także wielką, trudną do sforsowania zaporę wodną. W przeszłości pokonywano ją na różne sposoby, przy użyciu łódek czy promów, a przy niższych poziomach wody w bród: na grzbietach końskich, w powo-zach lub pieszo. Jednak już w średniowieczu pojawiła się potrzeba budowy mostów. W epoce tej istniał most łączący Kraków z Kazimierzem49. W 1500 roku wybudowano go także w Toruniu. Na potrzeby armii króla Władysława Jagiełły, podążającej do Prus podczas wojny z zakonem krzyżackim (1409–1411), zainstalowano most ponto-nowy pod Czerwińskiem, który po użyciu w 1410 roku został spławiony do Płocka. Warszawa swoją pierwszą stałą przeprawę, nazwaną mostem Zygmunta Augusta, otrzymała w 1573 roku50. Budowano w niej też prowizoryczne mosty łyżwowe i ponto-nowe w czasie elekcji i przemarszu wojsk. W 1775 roku wzniesiono w niej stały most Ponińskiego51. Wszystkie te budowle wzno-szono z drewna i z tego powodu wymagały ciągłych napraw, często były także nisz-czone przez wojska podczas wojen. Trwalsze konstrukcje na Wiśle pojawiły się dopiero w XIX w. Przejść na rzece oraz bezpieczeństwa żeglugi i handlu strzegły liczne twierdze wznoszone nad jej brzegami. Wczesnośredniowieczne osady, zamknięte w formie grodzisk, wypie-rane były od XIII w. przez warowne miasta i zamki. W górnym biegu Wisły wznie-siono m.in. Zamek Królewski na Wawelu, zamek w Sandomierzu, w środkowym biegu

– zamki książąt mazowieckich (od XVI w. Zamek Królewski) w Warszawie i Czersku (obecnie szczątki obiektu w pewnej odle-głości od rzeki), w dolnym – zamek w Gniewie i Malborku nad Nogatem (wschodnie ramię ujściowe Wisły). W XVI–XVII w. dołączyły do nich w dolnym biegu: Twierdza Wisłoujście – strzegąca ujścia rzeki do morza nieopodal Gdańska i Twierdza Gdańska Głowa powstała w miejscu rozwi-dlenia się jej wód na dwa ramiona tzw. Wisłę Gdańską i Elbląską52.W dekadzie poprzedzającej I rozbiór Rzeczypospolitej król Prus Fryderyk II (1740–1786) ustanowił bezprawnie cło na towary przechodzące w pobliżu granicy jego państwa, siłą egzekwując je w Kwidzynie53. Wobec interwencji Polski i Rosji zaprzestał jego pobierania na krótki okres, przywracając je w zwiększonym wymiarze po pierwszym rozbiorze w 1772 roku, kiedy to przypadło mu w udziale Pomorze Gdańskie bez Gdańska. Za pano-wania tego samego władcy wybudowano Kanał Bydgoski, którym towary zamiast do Gdańska przewożone były do Szczecina. Mimo późniejszej poprawy koniunk-tury i ponownego skierowania statków do Gdańska miasto utraciło pozycję głów-nego eksportera dóbr wywożonych z ziem polskich. Podczas zaborów kształtuje się nowy podział polityczny Wisły. Początkowo podzielona między Prusami i Austrią, osta-tecznie jej środkowy odcinek znalazł się w granicach Rosji. Przejściowo w okresie napoleońskim znajdowała się także frag-mentarycznie w granicach Wolnego Miasta Gdańska (1807–1814) i Księstwa Warszawskiego (1807–1815), pozostających pod kuratelą Francji54. Po upadku Napoleona kwestia żeglugi na całej Wiśle stała się przedmiotem umów między zaborcami na kongresie wiedeńskim (1815). Mimo ustaleń dotyczących wolności żeglugi Prusy, kontrolujące ujście rzeki do morza, nakładały wysokie cła na wywóz towarów z Królestwa Kongresowego (nale-żącego do Rosji) do Gdańska. To wpłynęło na przystąpienie do budowy przez władze

Królestwa Kanału Augustowskiego, mają-cego połączyć ten kraj z Bałtykiem przez Windawę. Podjęcie prac spowodowało zawarcie nowej korzystnej dla Kongresówki umowy z Prusami55. Z danych w tab. 3 wynika, że największy udział w dowozie zboża do Gdańska miały ziemie położone w obrębie Prus, do których należało i to miasto. Na drugim miejscu z obszaru Królestwa Polskiego, natomiast z górnego odcinka należącego do Austrii zboże docierało w znikomej ilości.Dziewiętnaste stulecie to okres rozwoju budownictwa wodnego w Europie i na świecie. Na przestrzeni tego wieku wiele rzek poddano systematycznej regulacji, np.: Sekwanę, Rodan, Garonnę, Loarę, Ren, Dunaj i Łabę56. Na uboczu tych wielkich inwestycji pozostawała Wisła. Wprawdzie już w 1835 roku w Warszawie zebrała się międzynarodowa komisja, składająca się z przedstawicieli wszystkich państw, przez które płynęła Wisła, to jednak uchwały tej komisji nie doczekały się nigdy urzeczywist-nienia57. Jedynie na granicznym fragmencie rzeki powyżej Zawichostu – do Niepołomic, Rosjanie wykonali pewne prace regula-cyjne, stanowiące całość z robotami wyko-nanymi przez Austriaków na ich brzegu58. Pozostałe działania były prowadzone przez państwa bez porozumienia z pozosta-łymi jej użytkownikami. I tak Austria po powodzi w 1884 roku przystąpiła do prac regulacyjnych, których nigdy nie ukoń-czyła, gdyż w 1914 roku wybuchła I wojna światowa59. Rosja przeprowadziła pewne prace regulacyjne na odcinku 12 km pod Warszawą i na terenie samego miasta60. Znacznie więcej robót od pozostałych wykonali Prusacy. W 1835 roku rozpo-częli oni regulację dolnej Wisły, polegającą głównie na oddzieleniu od niej Nogatu oraz regulacji samego Nogatu. W 1840 roku, pod wpływem zatoru lodowego w pobliżu wsi Górki Wschodnie, Wisła samoczynnie wyżłobiła sobie nową drogę do morza (tzw. Wisła Śmiała). To jednak nie rozwiązało problemu zamulania jej ujścia i nie wyeli-minowało zagrożenia powodziowego. Już w 1855 r. miała miejsce katastrofalna w skut-kach powódź, w następstwie której przepro-wadzono dalsze prace na całym odcinku pomorskiej Wisły. Przystąpiono też do opra-cowania projektu skrócenia ujściowego odcinka rzeki o dalsze 12 km, poprzez wyko-nanie przekopu do Bałtyku pod Świbnem61. Przyjęto, że przekop ten nie tylko skróci drogę do morza, lecz także naturalnie, przez jakiś czas, wpłynie na oczyszczanie toru wodnego, podnosząc poziom wody w jej korycie, poprawi jej spławność. W 1890 roku przystąpiono do prac, które ukończono pięć lat później. Budowa nowego odcinka pociągnęła za sobą konieczność budowy śluz

RokGalicja Królestwo Polskie

i zabór rosyjski Zabór pruskiRazem

łaszty % łaszty % łaszty %

1824 390 1,7 8625 38,0 13 666 60,3 22 681

1830 586 0,8 29 631 42,5 39 500 56,7 69 717

1849 – – 16 349 48,2 17 535 51,8 33 884

1850 – – 19 921 41,9 27 630 58,1 47 551

Tab. 3. Dowóz zboża do Gdańska w latach 1824–1850 według zaborów (w łasztach), źródło: S. Gierszewski, Wisła w dziejach Polski..., tab. 19, s. 158

48 S. Kutrzeba, Wisła w historii..., s. 9.49 Tzw. most Stradomski (lub Królewski), za: S. Świszczowski, Miasto Kazimierz pod Krakowem, Kraków 1981, s. 52.50 Działał do 1603 roku.51 Nazwany nazwiskiem podskarbiego wielkiego koronnego, który był jego głównym inwestorem.52 Szerzej: J. Salm, S. Kołodziejski, L. Kajzer, Leksykon zamków w Polsce, Warszawa 2001.53 Na krótkim odcinku w swym dolnym biegu Wisła była rzeką graniczną Rzeczypospolitej i Prus.54 S. Gierszewski, Wisła..., s. 129 – 137.55 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie..., s. 21–22.56 M. Matkiewicz, Regulacja Wisły [w:] Monografia Wisły, z. 10, Warszawa 1920, s. 2.57 R. Ingarden, Rzeki i kanały żeglowne w byłych trzech zaborach i znaczenie ich gospodarcze dla Polski, Warszawa 1921, s. 87.58 Opis tego jedynego przypadku wspólnej pracy hydrotechnicznej zaborców zawarto w pracy: J. Kwiatkowski, Wisła pod Sandomierzem, Sandomierz 1919.59 M. Rybczyński, Drogi wodne..., s. 39.60 Na środkowym odcinku, wskutek zaniedbań, postępowało największe dziczenie rzeki.61 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie..., s. 28–29.


36

w Przegalinie i w Gdańskiej Głowie, co ogra-niczyło swobodny do tej pory dopływ jej wód do Leniwki i Szkarpawy62. Aż do 1915 roku trwały prace nad Nogatem, który osta-tecznie połączono z Wisłą śluzą przezna-czoną dla żeglugi, doprowadzającą do niego minimalną ilość wody63. Interesujące w tym miejscu jest stwierdzenie ostatniego szefa pruskiej dyrekcji ds. Wisły dotyczące celów jej regulacji. Podczas gdy w początkowym okresie władze pruskie uwzględniały przede wszystkim podstawowe potrzeby żeglugi, która upadała coraz bardziej wskutek zapory na granicy rosyjskiej, ostatecznie skiero-wały większą uwagę na odprowadzenie lodów i wód w celu ochrony przed zatorami i powodziami mieszkających i gospodarują-cych w jej pobliżu ludzi64.W XIX stuleciu na rzekach pojawiły się nowe jednostki pływające zasilane silni-kami parowymi. Powstające po upadku powstania listopadowego (1831) spółki – przedsiębiorstwa żeglugowe, przyczyniły się do wzrostu aktywności statków paro-wych na Wiśle. Jednak zarówno przewozy towarowe, jak i pasażerskie rozwijały się na niej tylko na skalę lokalną65. Nie sprzyjał ich rozbudowie podział Wisły między państwami i brak jej regulacji. W połowie XIX w. pojawił się też nowy, konkurencyjny dla żeglugi rzecznej środek transportu, zdolny przewozić ogromne ilości ładunków – kolej. Oprócz tego w tym czasie uregulo-wano Odrę, która stała się główną wodną arterią transportową w tej części Europy. To wszystko spowodowało, że w XIX stuleciu Wisła utraciła swój wcześniejszy charakter głównej arterii komunikacyjno-towarowej w tej części Europy66. W analizowanym okresie wybudowano nad nurtem rzeki wiele nowoczesnych, stalowych mostów kolejowych i drogowych. W zaborze austriackim, w Krakowie, oddano do użytku w 1863 roku most kolejowy nad starym korytem Wisły (obecnie zasypanym, most pełni rolę wiaduktu). Rok później oddano tu do użytku stalowy most kolejowy na linii średnicowej67. W latach 1859–1864 powstał pierwszy stały most stalowy w Warszawie, most Kierbedzia (wówczas nazwany Aleksandryjskim). Niszczony był w obydwu wojnach światowych, a jego filary wykorzy-stano pod most Śląsko-Dąbrowski. W 1875 roku otwarto tu również most przy Cytadeli, na którego filarach po zniszczeniach II wojny światowej stanął most Gdański. Na pocz. XX w. wzniesiono w Warszawie także most Poniatowskiego (wówczas nosił on nazwę Mikołajewskiego), który był niszczony podczas obydwu wojen świato-wych68. W Prusach wzniesiono w 1873 roku

most żelazny w Toruniu. Pod Grudziądzem powstał z kolei most kolejowo-drogowy (1876–1878). W niedługim czasie po jego wzniesieniu podjęto też decyzję o budowie wokół tego miasta potężnego zespołu umocnień przedmościa69. Dwa mosty, drogowy i kolejowy, oddano do użytku w Tczewie. Most drogowy (pierwotnie kole-jowy) w chwili ukończenia w 1857 roku był najdłuższy w Europie70.Wisła ogrywała ważną rolę strategiczną w planach wojennych, a także działaniach militarnych XIX–XX w71. Podczas I wojny światowej (1914–1918) wiele obiektów hydrotechnicznych zostało zniszczo-nych. Po jej zakończeniu rzeka znalazła się w granicach II Rzeczypospolitej72. Jednak i wówczas wobec wcześniejszych zanie-dbań, innych priorytetów, braku pieniędzy, konkurencji ze strony kolei – nie uczyniono z niej głównej drogi wodnej, dostosowanej do zwiększających się potrzeb gospodar-czych kraju73. Tak zresztą robiono na zacho-dzie Europy, gdzie ujmowanie rzek w uregu-lowane koryta i wykorzystywanie ich energii stanowiło uznaną zasadę gospodarczą74. Większe prace, jakie poczyniono w Polsce okresu międzywojnia, dotyczyły budowy zbiorników retencyjnych w Rożnowie, Czchowie i zapory wodnej w Porąbce, które ochronić miały ludność przed powodzią75. Jeśli chodzi o porty rzeczne, to chociaż niejednokrotnie połączone były z koleją, posiadały słabe wyposażenie techniczne lub pozostawały niewykończone do wybuchu II wojny światowej76. Bardzo zróżnicowany był także towarowy tabor żeglugowy pływa-jący po Wiśle. Podczas gdy na Wiśle górnej i środkowej dominowały nadal jednostki drewniane o nośności 40–100 ton, to na jej dolnym odcinku pływały barki budowane ze stali i drewna o nośności powyżej 100 ton (przeciętna nośność barek pływających na szlaku z Warszawy do Gdańska wyno-siła 200–300 ton)77. W okresie między-wojennym w Warszawie odbudowano most Poniatowskiego. W latach 1921–1931 powstał w tym mieście most kolei średnicowej78. Współcześnie historię osadnictwa, żeglugi oraz faunę i florę środkowego odcinka rzeki przedstawia Muzeum Wisły w Wyszogrodzie. W dolnym jej odcinku działa natomiast Muzeum Wisły w Tczewie – oddział Centralnego Muzeum Morskiego – prezentujące między innymi historię żeglugi na rzece oraz łodzie ludowe z jej dorzecza. Do zapoznania się z położonymi w pobliżu rzeki walorami antropogenicznymi zachę-cają liczne przewodniki turystyczne.

Bibliografia 1. Biskup K., Twierdza Grudziądz na prze-

łomie XIX i XX w. [w:] Rocznik Grudziądzki, t. X, Grudziądz 1992.

2. Biskup M., Labuda G., Dzieje zakonu krzyżackiego w Prusach, Warszawa 1988.

3. Bogucka M., Handel zagraniczny Gdańska w pierwszej połowie XVII w., Wrocław 1970.

4. Bogucka M., Samsonowicz H., Dzieje miast i mieszczaństwa w Polsce przedro-zbiorowej, Ossolineum 1986.

5. Borowy W., Wisła w poezji polskiej [w:] Monografia Wisły, z. 15, Warszawa 1921.

6. Budzyński T., Gonia R., Szlakiem gotyc-kich świątyń. Od Starogrodu do Wielkiego Wełcza, Stolno 2008.

7. Camon H., Geneza niemieckiego planu wojny 1914 roku, Warszawa 1923.

8. Chudziakowa J., Kultura łużycka na terenie międzyrzecza Wisły, Drwęcy i Osy, Warszawa-Poznań 1974.

9. Cieślak E., Biernat C., Dzieje Gdańska, Gdańsk 1969.

10. De Situ Orbis, przeł. M. Golias [w:] Geografia antyczna, zestawił M.S. Bodnarski, Warszawa 1957.

11. Dollinger P., Dzieje Hanzy, Gdańsk 1975.12. Encyklopedia Krakowa, Kraków 2000.13. Gan W., Z dziejów żeglugi śródlądowej

w Polsce, Warszawa 1978.14. Gąssowski J., Kultura pradziejowa

na ziemiach Polski – zarys, Warszawa 1985.

15. Gierszewski S., Wisła w dziejach Polski, Gdańsk 1982.

16. Hensel W., Polska przed tysiącem lat, Wrocław-Warszawa 1960.

17. Historia Gdańska. Tom I do roku 1454, red. E. Cieślak, Gdańsk 1985.

18. Historia Gdańska. Tom II 1454–1655, red. E. Cieślak, Gdańsk 1982.

19. Hofman L. , Rydzkowski W. , Zagospodarowanie Wisły, Warszawa 1983.

20. Ingarden R., Rzeki i kanały żeglowne w byłych trzech zaborach i znaczenie ich gospodarcze dla Polski, Warszawa 1921.

21. Jagodziński M.F., Archeologiczne ślady osadnictwa między Wisłą a Pasłęką we wczesnym średniowieczu. Katalog stanowisk, Warszawa 1997.

22. Księga Wiślanego Flisu, red. T. Górski, Gdynia 1997.

23. Kutrzeba S., Wisła w historii gospodar-czej dawnej Rzeczpospolitej Polskiej, Monografia Wisły, z. 11, Warszawa 1920.

24. Kwiatkowski J., Wisła pod Sandomierzem, Sandomierz 1919.

62 Za: M. Pelczar, W stulecie przekopu Wisły... (1895–1995), Katalog map i planów eksponowanych podczas wystawy zorganizowanej w Muzeum Miasta Gdańska w marcu 1995 roku, Gdańsk 1995, s. 1–2.

63 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie..., s. 29.64 Ibidem, s. 29.65 A. Tuszko, Wisła, Warszawa 1982, s. 156.66 L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie..., s. 31–32.67 Wymieniono tylko dwa przykłady z Krakowa, w którym wybudowano w XIX i na pocz. XX w. więcej mostów, szerzej zob. Encyklopedia Krakowa, Kraków 2000.68 S. Gierszewski, Wisła..., s. 243.69 K. Biskup, Twierdza Grudziądz na przełomie XIX i XX w. [w:] Rocznik Grudziądzki, t. X, Grudziądz 1992, s. 63.70 S. Gierszewski, Wisła..., s. 243.71 Szerzej: Camon, Geneza niemieckiego planu wojny 1914 roku, Warszawa 1923; W.B. Łach, System obronny Prus Wschodnich (do 1935), Olsztyn 1997.72 Główny port gdański znajdował się poza jej granicami na obszarze Wolnego Miasta Gdańska.73 Zob. niezrealizowane uchwały: Uchwała z 1919 roku o budowie dróg wodnych; Nowela do ustawy z 1924 roku; Projekt ustawy o regulacji Wisły z 1930 roku W okresie międzywo-

jennym wysiłek kraju skupiony był na budowie portu morskiego w Gdyni, co też stawiało inne drogi wodne na dalszej pozycji, za: L. Hofman, W. Rydzkowski, Zagospodarowanie..., s. 34–37.

74 Ibidem, s. 32.75 Wielkie powodzie miały miejsce w latach 1924, 1925, 1934 – ibidem, s. 33.76 Np. niewykończony w Warszawie port na Saskiej Kępie, duży port w Płocku- pozbawiony urządzeń mechanicznych – szerzej. T. Podwysocki, Ujarzmianie Wisły, Warszawa 1981, s. 50.77 A. Tuszko, Wisła..., s. 158.78 S. Gierszewski, Wisła..., s. 243.


37

25. Łach W.B., System obronny Prus Wschodnich (do 1935 roku), Olsztyn 1997.

26. Łowmiański H., Początki Polski, t. III, Warszawa 1967.

27. Matkiewicz M., Regulacja Wisły [w:] Monografia Wisły, z. 10, Warszawa 1920.

28. Mitkowa-Szubert K., The Nietulisko Małe Hoard of Roman Denarii, Warszawa 1989.

29. Osadnictwo nad Dolną Wisłą w średnio-wieczu, red. S. Gierszewski, Warszawa 1989.

30. Ossowski W., Przemiany w szkutnictwie rzecznym w Polsce. Studium archeolo-giczne [w:] Prace Centralnego Muzeum Morskiego, red. Jerzy Litwin, seria B, t. I, Gdańsk 2010.

31. Pelczar M., W stulecie przekopu Wisły... (1895–1995), Katalog map i planów eksponowanych podczas wystawy zorga-nizowanej w Muzeum Miasta Gdańska w marcu 1995 roku, Gdańsk 1995.

32. Podwysocki T., Ujarzmianie Wisły, Warszawa 1981.

33. Rutkowski B., Terra sigillata znaleziona w Polsce, Warszawa-Wrocław 1960.

34. Rybczyński M., Drogi wodne na Pomorzu, Toruń 1935.

35. Salm J., Kołodziejski S., Kajzer L., Leksykon zamków w Polsce, Warszawa 2001.

36. Seibert J., Leksykon sztuki chrześcijań-skiej. Tematy, postacie, symbole, Kielce 2007.

37. Świszczowski S., Miasto Kazimierz pod Krakowem, Kraków 1981.

38. Tuszko A., Wisła, Warszawa 1982.39. Udziela S., Wisła w folklorze [w:]

Monografia Wisły, z. 14, Warszawa 1920. 40. Wielowiejski J., Główny szlak burszty-

nowy w czasach Cesarstwa Rzymskiego, Wrocław-Warszawa-Kraków-Gdańsk 1980.

41. Wisła. Monografia rzeki, red. A. Piskozub, Warszawa 1982.

42. Zagadki Góry św. Wawrzyńca [w:] Archeologia Żywa 2001, nr 3 (18).

Tomasz Marcin Duchnowskidr nauk humanistycznychPomorska Wyższa Szkoła Nauk Stosowanych w Gdynie-mail: [email protected] nauk humanistycznych w zakresie historii kultury materialnej. Autor artykułów poświęconych gospodarce i numizmatyce Prus, także gdańskiemu Dworowi Artusa. Współautor „Encyklopedii Gdańska”.


38

Hydropower potential of the Vistula

AuthorsJędrzej KosińskiWacław Zdulski

Keywords hydropower generation, Vistula cascades, energy potential of the Vistula

AbstractThe present article discusses hydropower potential of the Vistula River in view of the formal conditions for power generation in Poland. Having compared different sources, it is shown that the Vistula hydropower infrastructure and the social/economic/environmental benefits thereof and public safety, ought to be given priority in government operations. Their neglect not only violates the Water Law provisions but also runs contrary to the national interest.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013203

1. Legal conditions in electrical power engineeringAt the European Union summit in Brussels in 2007, leaders of the member states assumed responsibility for diversification of the EU energy mix. By 2020, 20% of energy in the EU was to come from renewable sources. During the summit, its participants arrived at the conclusion that each country’s target would be different, depending on their starting position and potential in the field of renewable energy as well as the use thereof and the use of fossil fuels in power generation. Moreover, the European Commission proposed mandatory targets, as of 2020, for the share of renewable energy in the mix of every member state. The Polish target, in terms of global energy generation, was set at 15%.

The increase in the use of these sources is one of the most impor-tant objectives specified in the document entitled “Polish Energy Policy until 2030” (“Polityka Energetyczna Polski do 2030 roku”), adopted by the Council of Ministers on 10 November 2009. It is a strategy that responds to major challenges of Polish energy generation, both in the short and in the long run, until 2030. To fulfil our obligations arising from directive 2009/28/EC and to optimise the current scheme for the development of rene-wable energy sources (odnawialne źródła energii – OZE) in Poland, the Ministry of Economy prepared the “OZE draft law”, which provides various options for the support of green energy production, depending on the nature of the source. Forms of support will be contingent on three factors: the source type, installed power and years in operation. The older the equipment, the larger the source, the lower the cost of one unit of energy – the lower this support will be. As the Ministry of Economy

emphasises, technologies that, at the moment, produce around 90% of electricity from renewable sources will be less supported. This statement applies to, among others, the old amortised hydroplants, such as the one in Włocławek.

The third important document in the context of hydropower generation is “The National Spatial Development Concept 2030” (“Koncepcja przestrzennego zagospodarowania kraju 2030”), adopted by the Council of Ministers on 13 December 2011. It reads: “The need to minimise effects of extreme calami-ties, such as floods and droughts, requires (...) spatial planning to include measures intended to increase water retention up to 15% of average annual runoff. Such measures will consist of building large and small retention reservoirs. (…) Regional and local spatial planning documents will also optimise the use of hydropower generating structures, while taking into account the needs of local communities and requirements to maintain good water quality”.

2. Polish energy demandPursuant to the Notice of the Minister of Economy from 15 November 20111 “The analysis of quantitative targets and obta-ined results in the field of electricity generation from renewable energy sources”, global electricity production in Poland as of 2010 reached 156,089 GWh, including 10,895 GWh from renewable sources, which constituted 6.98% of global electricity produc-tion in Poland. The structure of the Polish electricity generation system based on renewable sources in 2010 is shown in Tab. 1.In 2011, global electricity production in our country reached approx. 163 TWh. Considering the prospects by the year 2030 (Fig. 1), the Polish demand for energy will have steadily increased.

1 Monitor Polski [Official Gazette of the Government of the Republic of Poland] 2011, No. 110, pos. 1112.

J. Kosiński, W. Zdulski | Acta Energetica 2/15 (2013) | 38–47

39

In view of the foregoing legal conditions and prospects, assuming that electrical energy production meets demand, Polish energy demand in 2020 would have reached 204.5 TWh, of which 15%, that is to say 30.675 TWh, should come from renewable sources.

3. The Vistula River as a potential source of renewable energyPoland is a lowland country where the hydropower potential of the rivers is comparatively small. This stems from the climate characterised by low and unevenly distributed precipitation. The average annual precipitation, at most, reaches approx. 600 mm, which places our state third from last in Europe.According to the definition of the term, ’water resources’ means a collected volume of water ready for future use in a particular area. In theory, the volume of water per person in Poland, 1580 m3, is three times lower than the European average and 4.5 times lower than the world average. In practice, Poland’s level of water resources during the dry season reaches, at most, approx. 250 m3/year/person. Such a low ratio clearly demon-strates that water retention is indispensable. It is noteworthy that a level of access to water lower than 1500 m3/year/person is commonly considered to be insufficient, thereby causing serious issues in the water resources management sector. According to calculations performed in the 1960s, based on the methodology of the World Energy Council, the theoretical

generation capacity of Polish rivers is estimated at 23 TWh/year. Unfortunately, this potential cannot always be exploited tech-nically. On the authority of Alfons Hoffmann, Marian Hoffmann and Jerzy Tymiński, there does exist the opportunity for the use of this potential in the order of 12–14 TWh/year. Even these calculations can be viewed as theoretical; in multiple cases, the expenditures involved in exploitation outweigh the expected benefits. The economically justified potential is estimated at approx. 8–8.5 TWh/year, depending on the source. However, it is unevenly distributed in the state. Around 80% is held by the Vistula (Wisła), of which 52% – by the lower reaches, 7% – by the upper reaches and 22% – by the middle reaches. With the above in mind, it might seem that the capacity of hydro-plants in 2010, 2.922 TWh (Tab. 1), realised around 36% of this potential. The year 2010 proved to be beneficial for hydropower generation (high precipitation) and hence the estimated poten-tial does not apply to it, as it refers to an average year. According to various calculations, only a small proportion of the rivers’ potential is used for the purpose of energy generation. Specialists from the European Center for Renewable Energy emphasise that Poland uses only 11% of its watercourses’ gravitational potential, which places us last in Europe. By way of contrast, Germany uses 80%, Norway – 84%, France – almost 100%. Hence, it follows that our country still has substantial reserves of unused hydropower, the main carrier of which is the Vistula River (Wisła). According to various calculations, this watercourse holds economically justified potential in the order of 6.5 TWh/year, that is 80% of the entire hydropower potential of the Polish rivers.The estimates mentioned above indicate that the Vistula (Wisła) can, even should, be used for the purpose of energy generation to a much greater degree than it is at the moment. However, taking advantage of its characteristics requires the construction of additional barrages. In the light of the existing hydrological conditions, it is recommended that new reservoirs be created. Regrettably, the infrastructure hitherto built is disorganised. Multiple investments were justified only by local, often urgent, economic needs. In 1955, the first hydroplant on the upper Vistula (górna Wisła), at Przewóz, was put into service. It derived from the necessity of supplying water to Nowa Huta, under construction at that time. In 1961 another hydroplant became operational, in Skawina, at the point of heated water discharge from the Skawina thermal power plant, which uses the damming potential of the barrage in Łączany. The third hydroplant on the Vistula (Wisła) was built in Kraków-Dąbie, owing to the severe erosion of the river bottom. This phenomenon threatened the stability of Kraków’s bridges. Simultaneously, work on the reali-sation of three additional structures was in full swing. The list of these included the following barrages of the Upper Vistula Cascade (Kaskada Górnej Wisły): Dwory, Smolice and Kościuszko. Their construction would conclude a section of the waterway connecting Silesia (Śląsk) to Nowa Huta. At the beginning, the barrages were not to be accompanied by any hydroplants; however, even these, and the one in Łączany, have recently been exploited for the purpose of energy generation. It is estimated that the existing barrages on the upper Vistula (górna Wisła) have a total capacity of 75 GWh/year.

Energy source

Participation in global

production [%]

Share in the gene-ration of energy from renewable

sources

Energy production [GWh/year]

Total installed capacity

[MW]

biomass power plants 3.708 53.18 5788 126.0

hydroelectric power stations 1.871 26.84 2922 554.4

wind farms 1.160 16.63 1822 1180.3

biogas power plants 0.233 3.34 363 82.9

Total 6.98 100 10895 1943.6

Tab. 1. The structure of electricity generation in Poland as of 2010

Fig. 1. The prospects for Polish energy demand (TWh), source: A. Droździel – “Polish blackout 2020: the report” (“Raport: Za 12 lat w Polsce zabraknie prądu”), on the basis of data provided by the Ministry of Economy


40

As mentioned before, the building of additional reservoirs is recommended. “The Spatial Development Concept 2030” is explicit about it. Therefore, when the opportunity presents itself, it should be our priority to build reservoirs with the highest possible volume, which necessitates that we thoroughly examine the Vistula (Wisła) in the context of its hydrological, energy production and economic importance. It also necessitates that we develop solutions to optimally exploit the potential of this queen among our rivers. Conceptual work on the management of the Vistula (Wisła) has been conducted from the very beginning of the 20th century. As early as 1912, Eng. Tadeusz Tillinger suggested the creation of the middle and lower Vistula (środkowa Wisła, dolna Wisła) infra-structures. However, his plan was received sceptically. In 1941, Prof. Hansen from Gdańsk University of Technology suggested the creation of 14 barrages (with heads between 10 and 15 m) on section of the Vistula (Wisła) from Kraków to the sea. Another study focused only on the middle Vistula (środkowa Wisła), across which 18 barrages, with damming height between 2.44 and 4.60 m, and total energy production capacity of 1513 GWh/year, were to be built. Eng. Münch from Munich conducted yet another research project on behalf of the General Governorate (Generalne Gubernatorstwo). On that occasion, the research included the hydraulic infrastructure of the upper Vistula (górna Wisła), Dunajec, Wisłoka and San. Be that as it may, it was Tadeusz Tillinger who, for the first time, in 1945, presented a comprehensive basin management plan on the pages of “Transport Overview” (“Przegląd Komunikacyjny”). The main parameters of his concept are shown in Tab. 2. According to the principles of hydrography, the Vistula (Wisła) is divided into three sections: the upper reaches – from its sources to the mouth of the River San, at the 280th km along the riverbed, the middle reaches – from the mouth of the San to the mouth of the Narew, at the 551st km along the riverbed, and the lower reaches – from the mouth of the Narew to the Baltic Sea (Morze Bałtyckie), at the 941st km along the riverbed. On the upper Vistula (górna Wisła), Tillinger planned a cascade of 14 barrages with heads between 3.5 and 6.4 m. In total, the upper Vistula Cascade (Kaskada Górnej Wisły) would generate 84.7 MW of power. On average, it would produce 374.2 GWh/year. In the middle section, 270.8 km in length, it was planned to build an infrastructure of 16 barrages (with heads between 3.2 and 6.6 m). In total, the middle Vistula Cascade (Kaskada Środkowej Wisły) would generate 356.0 MW. On average, it would produce in the order of 1567.2 GWh/year. Lastly, the lower section, 390.8 km in length was planned to have the infrastructure of 12 barrages (with the heads between 4.0 and 9.0 m) built. In total, the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC) would generate 740 MW. On average, it would produce 3273.2 GWh/year. According to Tillinger, across the Vistula (Wisła) there would be 42 new barrages with installed power of 1.18 GW and total produc-tion in an average year on the level of 5.2 TWh. It should be clari-fied that, in the light of the current body of technical knowledge, all the values mentioned above are underestimated, which stems from the fact that Tillinger based his calculations on an installed discharge of twice the average discharge of the river current.

Tab 2. Cascades of the Vistula according to Eng. Tadeusz Tillinger (1945)

Vistula (Wisła) section

Item no. Cross-section km along

the river Head Installed power

Mean annual

generation

[–] [–] [–] [km] [m] [MW] [GWh/year]

Upp

er V

istu

la C

asca

de (K

aska

da G

órne

j Wis

ły)

1 Dwory 5 4.3 2.4 10.6

2 Okleśna 31 6.4 5.0 22.6

3 Kraków 82 3.5 2.4 10.8

4 Brzegi 92 3.5 2.4 11.0

5 Niepołomice 102 3.6 2.6 12.0

6 Witów 145 4.0 3.6 16.5

7 Karsy 169 4.0 8.0 36.2

8 Pawłów 181 3.5 6.8 29.9

9 Szczucin 196 3.5 7.0 30.6

10 Otałęż 209 3.5 7.2 31.7

11 Połaniec 221 3.9 8.2 35.7

12 Osiek 236 3.9 9.0 39.4

13 Machów 250 3.8 9.5 41.3

14 Koćmierzów 263 4.0 10.6 45.9

Mid

dle

Vist

ula

Casc

ade

(Kas

kada

Śro

dkow

ej W

isły

)15 Chwałowice 284 5.0 21.0 94.7

16 Popów 308 6.6 32.0 141.5

17 Józefów 322 4.0 16.0 69.7

18 Jarentowice 341 4.4 19.0 83.0

19 Nasiłów 362 4.8 22.0 95.0

20 Gołąb 386 5.5 26.0 117.5

21 Staszów 405 4.7 23.0 103.0

22 Świerże 423 4.6 23.0 100.0

23 Magnuszew 439 3.8 18.0 79.2

24 Mniszew 452 3.2 14.0 59.8

25 Konary 463 3.4 17.0 70.7

26 Góra Kalwaria 476 4.0 22.0 95.6

27 Świder 490 4.0 22.0 95.8

28 Siekierki 508 4.6 27.0 119.7

29 Buraków 525 4.6 27.0 121.0

30 Cząstków 546 4.6 27.0 121.0

Low

er V

istu

la C

asca

de (K

aska

da D

olne

j Wis

ły)

31 Wyszogród 582 7.0 72.0 316.0

32 Zakrzewo 602 4.8 44.0 193.7

33 Płock 629 4.8 45.0 197.0

34 Włocławek 679 9.0 100.0 446.0

35 Nieszawa 707 5.5 55.0 244.0

36 Toruń 734 4.6 45.0 198.0

37 Solec Kujawski 765 6.6 75.0 331.0

38 Zławieś 785 4.0 36.0 165.5

39 Świecie 812 4.6 46.0 202.0

40 Grudziądz 841 6.8 80.0 350.0

41 Gniew 878 6.8 80.0 355.0

42 Pałczewo 920 5.6 62.0 275.0

Total

Upper Vistula Cascade (Kaskada Górnej Wisły) 55.4 84.7 374.2

Middle Vistula Cascade (Kaskada Środkowej Wisły) 66.8 356.0 1567.2

Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły) 70.1 740.0 3273.2

Entire Vistula (Wisła) 192.3 1180.7 5214.6


41

Nowadays, calculations are based on higher values. With succes-sive analyses related to the management of the river’s potential for energy generation, the concepts for infrastructure along the Vistula (Wisła) underwent various changes. Each analysis sought effective solutions and compromises between the expected results and the original conditions arising from the location of the particular structures. One of the concepts is shown in Fig. 2.In the middle of the 20th century, further variations of the cascades saw the light of day. For the most part, they were deve-loped by Power Engineering Study and Design Companies (Biuro

Studiów i Projektów Energetycznych – BSiPE) Energoprojekt and Central Water Engineering Study and Design Companies (Centralne Biuro Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego – CBS i PBW) Hydroprojekt. They were used by the Committee on Water Resources Management of the Polish Academy of Sciences (Komitet Gospodarki Wodnej Polskiej Akademii Nauk) to plan the management of the country’s water resources.The last, and the best developed, concept for the management of the lower reaches, was referred to as the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC). The main energy parameters of the barrages along this cascade are shown in Tab. 3.This cascade was to include eight barrages with heads between 6.7 and 12 m and power between 126 and 206 MW. On average, it would produce 413–720 GWh/year. The main parameters of

its barrages are shown in Tab. 3. On account of the fact that the cascade holds approx. 65% of the Vistula (Wisła) hydropower potential and approx. 52% of economic hydropower resources in Poland, it has fundamental importance as far as energy produc-tion is concerned. Accordingly, the construction of the Włocławek Barrage began in 1962. It would be the first such structure across the lower reaches. In 1976, the management of the newly-established Department of Power Generation and Nuclear Energy (resort energetyki i energii atomowej) set the state hydropower industry a goal to establish base load and peak power in the system. In 1977, this led the department to propose to the government that the entire cascade of hydroplants be built on the lower Vistula (dolna Wisła) as soon as possible. On June 16th 1978, during the 12th Plenary Session of the Central Committee of the Polish United Workers’

Fig. 2. The concepts for hydraulic infrastructure along the Vistula until 2000, source: Wisła. Monografia rzeki, multiple authors under the supervision of A. Piskozuba, Warszawa 1982

Fig. 3. The longitudinal profile of the Vistula Cascade, source: Wisła. Monografia rzeki, multiple authors under the supervision of A. Piskozuba, Warszawa 1982

Tab. 3. Lower Vistula Cascade, source: Energoprojekt research (1990)2

Vistula (Wisła) section

Item no. Cross-section km along

the river Head Installed power

Mean annual

generation

[–] [–] [–] [km] [m] [MW] [GWh/rok]

Low

er V

istu

la C

asca

de (K

aska

da

Dol

nej W

isły

)

1 Wyszogród 586.00 8.0 174 483

2 Płock 626.00 6.7 126 407

3 Włocławek 674.85 8.9 160.2 646

4 Ciechocinek 711.00 8.5 162 483

5 Solec Kujawski 757.80 7.5 145 413

6 Chełmno 801.75 8.0 159 440

7 Opalenie 864.00 10.0 206 720

8 Tczew 904.65 12.0 206 561

Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły) 69.6 1338.2 4153

2 In the literature of the subject, one can read that the barrage Włocławek produces 720–750 GWh/year. It should be remembered, however, that this value refers to the production without the support of a lower barrage, which increases the fall. Another barrage under this structure will raise the tailwater level and, in turn, lead to the decline in the production in Włocławek. From the economic aspect, it is disadvantageous, from the technical aspect – absolutely necessary, among others, due to the cavitation on the turbine runners.


42

Party (Plenum Komitetu Centralnego Polskiej Zjednoczonej Partii Robotniczej – PZPR), an important resolution was passed to support the development of the hydropower industry through the comprehensive management of the River Vistula (Wisła). By virtue of decision no. 25 (16 February 1979) of the Government Presidium (Prezydium Rządu) on the development of the hydro-power industry until 1990, the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC) was delegated to the Department of Power Generation and Nuclear Energy. On 1 April 1979, a company was set: Hydroplants of the Lower Vistula Cascade Under Construction (zakład Elektrownie Wodne Kaskady Dolnej Wisły w budowie). The company even started work on the second barrage. After Włocławek, it was time for Ciechocinek, which was scheduled for commissioning for 1988. Lastly, having completed the Lower Cascade, the national system would be strengthened by eight hydroplants with total installed power capacity in the order of 1340 MW and mean annual generation of 4150 GWh. In contrast, according to the latest concepts and calculations, the infrastructure along the entire Vistula (Wisła) should allow the production of 2 GW, with mean annual generation in the order of 6.4 TWh. The distribution of the values at the particular sections is shown in Tab. 4.

These plans, however, were not fully implemented due to the economic crisis in the‚ 1980s, also due to aggressive campaigns of pseudoenvironmentalists, whom no government was able, or wanted, to defy. The Natura 2000 Network, in which almost the entire river valley had been included, only made the situation go from bad to worse.

4. Is the Vistula River an asset to Polish energy security?According to the calculations presented above, the energy potential of the Vistula (Wisła) reaches approx. 6.4 TWh/year (including mean production in Włocławek of 646 GWh/year). As of 2011, the energy demand in our state was ca. 163 TWh. This means that the whole economically justified potential, in compa-rison to the predicted needs for the year 2020, constitutes slightly more than 3% and slightly more than 20% in the context of rene-wable energy sources. The question inevitably raised: is it worth

carrying on with the development of this infrastructure along the Vistula (Wisła), thereby meeting only a part of the Polish demand for energy? Below, the list of reasonable arguments:

Argument No. 1. The construction of additional barrages is a huge expense and Poland could possibly not afford to build the cascade along the entire river course in a short period of time. On the other hand, it is necessary to keep in mind that these invest-ments will pay back very quickly, but they have to be staggered over a period of time. Only then can the entire cascade be built with minimal effort. The barrage in Włocławek, in operation for 42 years, proves this definitively. Here, the electricity produced over the first six years recouped all the state outlays on the comple-tion of this barrage (hydroplant, weir, dam and sluice). Contemporary estimates prove this point as well. Taking into account the current level of production in Włocławek (without the support of another barrage) nearing 750 GWh/year and the energy price in accordance with the draft law on renewable energy nearing PLN 600/MWh, the annual production value is bound to reach PLN 450 million. Further, taking into account the cost of a new barrage across the Vistula (Wisła), ca. PLN 2.5–3 billion, the investments will be returned in 5.5 to 6.6 years.This means that the revenues yielded by the Włocławek hydro-plant alone could help to finance seven additional barrages. In this manner, we would already have the whole of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC) today. As the work progresses, state revenues will increase and might be later used to finance e.g. other barrages. The revenues after the completion of successive barrages within the framework of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły) are shown in the chart (Fig. 4).

This chart was based on the premise that the unit price of energy remains at PLN 600/MWh, in accordance with the OZE draft law3. As one can easily read in the chart, having completed the Lower

Fig. 4. The revenues from energy production after the completion of the next barrage on the lower Vistula

Tab. 4. Hydropower potential of the Vistula

3 Before the next barrage is put into service, the mean production in Włocławek amounts to 750 GWh/year. Having completed the structure in Ciechocinek, this value will drop to 646 GWh/year, in consequence of the lowered head/increased tail water level.

Vistula (Wisła) section N [MW] A [GWh]

Upper Vistula Cascade (Kaskada Górnej Wisły) 155 560

Middle Vistula Cascade (Kaskada Środkowej Wisły) 554 1746

Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły) 1338.2 4153

Vistula (Wisła) – total 2047.2 6459


43

Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC), the sum total of reve-nues from the sale of energy will reach ca. PLN 2.6 billion/year. Assuming that the construction of every single barrage across the lower reaches costs ca. PLN 3 billion and the investments are staggered over a period of time, estimating the duration of the works at five years, the next barrage will require PLN 600 million/year. If the revenues generated in Włocławek are spent on the funding of a new structure, given that the price remains at PLN 600/MWh (in accordance with the OZE draft law), this amount will decrease to ca. PLN 150 million/year (the outlays under discus-sion, called the external outlays, are drawn from beyond the energy sector). After five years, when the Ciechocinek barrage is put into service, the total power generation at both structures will bring in revenues in the order of PLN 750 million, which allows for further self-financing of the investments in succes-sive barrages along the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC). Simultaneously, it will recoup the external outlays on Ciechocinek. The total return on these will have taken place after five years, at the commissioning of the next barrage (Solec Kujawski). From this moment on, as the work progresses, until the very end of it, the state revenues will have increased to ca. PLN 2.6 billion/year. The mechanism in question is shown in the chart (Fig. 5).

In the chart: the red line – the total revenues from the sale of elec-tricity since the beginning of the construction of the next barrage (Ciechocinek); the blue line – the total costs of the investments in the cascade, staggered over a period of time; the green line – the revenues with costs of construction deducted. As one can easily see, the return of the external costs of the second barrage will have taken place in five years from the structure in Ciechocinek becoming operational. Not only will another stage of the project finance itself, but it will also bring in revenues, which might be spent on, amongst other things, the advancement of hydraulic infrastructure along the Vistula (Wisła). Regrettably, thus far, neither our government, nor our politicians have taken an active interest in this extraordinarily profitable investment. For more than 40 years, the river’s potential has been

completely wasted, as the consecutive governments of the Polish Republic, irrespective of who comes to power, do not enter into the debate. On this account, the financial resources to construct hydropower installations and the potential benefits go down the Baltic drain. Can Poland afford such a waste?

Argument No. 2. As opposed to other sources, hydropower is cheap, reliable, inexhaustible and eco-friendly. These terms simply do not apply to the traditional methods for producing energy. The hydraulic structures on the Vistula River (Wisła) will serve our country for a very long time, as the “fuel” – in this instance – is not only self-renewing but also supplied by the forces of nature themselves. Be that as it may, hydro energy is not free of charge. While fossil-fuel energy pollutes the environment with CO2, CO, NOx, SOx and In, as well as with other waste such as slag and flue ash, hydropower is produced from renewable sources, thanks to which we can save fossil fuels for future generations (the prin-ciple of rational use of the environment). The efficient transfor-mation of primary energy into electricity in hydroplants reaches, even exceeds, 90%, whereas in thermal plants it is barely 40% (with cogeneration – 60%). Hydropower requires neither the transport of fuels, nor the removal of waste (slag and flue ash). It does not pollute the environment (emissions from transport). Not counting the investment costs and additional benefits (e.g. flood safety – areal floods, snow melt floods, jam floods and frazil ice floods, water retention, economic growth, international waterways), an energy unit from fossil fuels is much more expen-sive than its counterpart produced “from water,” due to the prices of fossil fuels and costs of their transport, also due to the envi-ronmental costs (among others, emissions, waste, sewage, etc.). These features strongly indicate that hydropower generation offers more benefits than fossil-fuel-based power generation. Therefore, it is necessary, to the extent reasonably possible, that we pursue the former rather than the latter. An important charac-teristic of hydropower generation is its continuous availability. If the demand exists, it can be used to regulate the National Power System (Krajowy System Elektroenergetyczny – KSE). As for fossil-fuel generation, instead of keeping its capacity at standby (known as spinning reserve), which causes significant losses in terms of the environment and raw materials, it is much more beneficial to exploit the potential of hydroplants.When it comes to the juxtaposition of the energy from water and the energy from the wind, it is apparent that there is a great deal of common ground between both these sources, e.g. the “free--of-charge fuel” and the “free-of-charge transport” of the fuel. However, the main disadvantage of wind power generation is it is unpredictable (a lull in the wind). This feature means that the installed powers in wind farms need doubling by virtue of: other wind farms, certain energy sources, e.g. by hydro or fossil-fuel power, etc., an obvious conclusion drawn on the basis of the data on the energy generated from 1 MW of installed power. From 1 MW in the hydropower sector, it is possible to generate 5270 MWh/year, whereas only 1540 MWh/year (three, four times less) can be generated in the wind energy sector. Unlike hydropower infrastructure, wind power infrastructure litters the landscape.

Fig. 5. The growth of revenues and costs within the period of the construction of the Lower Vistula Cascade


44

Hydropower, through the creation of reservoirs, shapes the land-scape, thereby enriching it with beautiful views and providing opportunities for sports and recreation. By the same token, even if juxtaposed with biomass-fired power generation (or other biochemistry-related generation), it still compares more favourably. Although biomass-fired power gene-ration is not involved in the CO2 emission balance, renewable as this fuel is (by way of contrast, hydropower is self-renewable), it requires investing considerable effort in the production of the biomass, its collection from farms and transport to the gene-ration sites. Taking this into account, the CO2 emission balance shifts to include biomass-fired power generation after all. The significant interference in the environment is yet another main disadvantage. It necessitates the creation of sufficient acreage of energy crops, thus polluting the environment (water and soil) owing to the use of chemical fertilizers. Most importantly, it demands considerable water supply for the fast growth of these plants. In view of the extremely limited water resources in Poland, the disadvantages mentioned above, especially the last one, tip the odds in favour of hydropower generation rather than biomass-fired power generation. On the national scale, with current technological know-how, even solar power engineering cannot compete with hydro-power engineering. This stems from the fact that solar energy can be produced only in the daytime, the intensity of irradiation in Poland is relatively low, the density of energy per area unit is also low, and – most of all – the costs of solar installations are very high. As with wind power generation and unlike coal, water and biomass powers, solar energy cannot be stored in large quantities.

Argument No. 3. If the role of hydroplants in the National Power System is to be maintained, they should have high installed power, which requires that we take into account the highest possible heads and the mass transfer system. This large hydro-power cascade on the Vistula (Wisła) will begin from the plant in Korczyn and end at the plant in Piekło near Tczew (25 barrages with installed power of 2000–2100 MW and mean annual gene-ration between 6.1 and 6.4 TWh). From the regulatory aspect of the National Power System, its strength is that the cascade in question will allow the hydroplants to operate within a mass transfer system, thereby creating, in a way, one huge pumped storage power plant, useful in case of an emergency.Regardless of the above, the hydroplants of this cascade, on account of their operating parameters and generating capacities, will offer system services to the National Power System, such as:• automatic frequency and power control – AFPC (automa-

tyczna regulacja częstotliwości i mocy ARCM)• automatic voltage regulation – AVR (automatyczna regulacja

napięcia – ARNE)• black start (restoring large power plants to operation after

a blackout)• operation in an isolated network (off-grid).For instance, the existing hydroplant in Włocławek provides a black start service for the PAK (Pątnów – Adamów – Konin) power plant group and the Bełchatów power plant. An increase in the

regulatory power, through the construction of successive hydro-plants, will allow us to safely manage Polish energy demand. It will also help to generate more black start potential, which – conside-ring the predictions of climate change – becomes a priority. The potential of the hydroplant group along the Vistula River (Wisła) might also be used in off-grid networks, to regulate the voltage and backup power supply for the needs of selected industrial or public utility buildings, e.g. hospitals or chemical plants, for which guaranteed energy-supply is absolutely necessary, as human life often relies on it.

Argument No. 4. The infrastructure along the Vistula River (Wisła), in addition to enabling the use of green energy, presents an opportunity for the comprehensive economic growth of our state as well as for the improvement of public safety. The waterway connecting Silesia (Śląsk) and the other industrial centres located along the Vistula (Wisła) with the Baltic Sea (Morze Bałtyckie) will help to manage the flood risk on the banks of the river. It will also help to supply water to the agricultural sector (drought prevention), minimise riverbed erosion and the inherent dangers to public safety and environment. In addition, it will create new jobs related to water (tourism, recreation, building maintenance) and to the waterway (harbours, logistics centres, watercraft handling, waterway maintenance and service). A considerable percentage of transport will be transferred from land to water. This will lead to the reduction of emissions. The list is not exhaustive. All of the above is to the benefit of the popu-lation, country and environment. Furthermore, the infrastructure at issue, and its “by-product” – the E40 waterway, conforms to the European Agreement on Main Inland Waterways of International Importance AGN, to “Polish Energy Policy until 2030” as well as to the “Spatial Development Concept 2030,” which was already discussed in point 1 of the present article.

In conclusion to this chapter, it should be observed that with respect to management and use of the river’s potential for energy generation, creation of the international waterway, water retention, flood safety (reduction of flood waves, removal of bloc-kages), decrease in environmental pollutants (emissions from the energy generation and transport sectors), environmental degra-dation of the river valley due to erosion and economic develop-ment, as well as with respect to a whole mass of tangible and intangible benefits to society, environment and economy, the public has a vested interest in the creation of this infrastructure, on which the government of the Polish Republic ought to place a high priority and which the government should mandatorily and urgently implement.

5. Cardinal sins against the use of the economic capacity of the Vistula As already mentioned before, the plans for energy infrastructure along this river, including the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły), were put on hold owing to the economic crisis in the‚ 1980s and owing to aggressive campaigns of pseudo-environmentalists, whom no government was able, or wanted, to defy. Not only should this be recognised as a serious mista-


45

ke, which hindered the Polish government in developing our economy or at providing us energy and public security, but it should also be recognised, to say the least, as a violation of the Water Law, Article 2 (1), pursuant to which the holder of the wa-ter rights, our Treasury4 in this context, is obliged to manage the available resources to the benefit of the population, economy and environment, particularly in terms of protection against floods and droughts, water supply for the agricultural and in-dustrial sectors, development of tourism, sports and recreation, and opportunities for energy production, transport and fishery on the water5. This negligence on the part of consecutive governments cannot be explained by environmental standards. According to the Water Law, resource management, based on the principle of mutual interest, is facilitated by the cooperation of the public administration, water users and representatives of local commu-nities, in order to achieve maximum social benefits6. In the light of these provisions, to succumb to the demands of radical envi-ronmental organisations, who do not even “act on behalf of the local communities” – on the contrary, they do these communities a disservice – is a sign of the authorities’ weakness, evidence of discrimination against these communities and a blatant violation of the law. After the Natura 2000 (and other similar) provisions entered into force, thus covering the entire valley, under circumstances in which each and every government has succumbed to the pres-sure of radical environmental organisations (eco-terrorists, as they are colloquially referred to in professional circles), it seems that the development of hydropower infrastructure is unrealistic. However, it will be possible if the provisions are verified and if the government takes responsible steps, in conformity with the public interest.A group of environmental extremists advocate decommissio-ning the 42-year old hydroplant in Włocławek. To this end, they want to have the dam dismantled and the reservoir closed. To apply this absurd idea would prevent other barrages from being built. Not counting the huge costs of the process itself (by some estimates, a sum twice or three times higher than the outlays on a new barrage across the Vistula), the dismantling of the barrage and the closing of the reservoir would cause substantial losses to many areas of our economy. The sum at issue could be spent on two or three barrages. Together with the one in Włocławek, they could produce ca. 1.5–2 TWh/year of green energy, worth PLN 1-1.25 billion/year. The very cessation of production in Włocławek, should the plant be decommissioned, will cost us ca. PLN 450 million of green energy (estimated on the basis of the unit price at PLN 600/MWh, by the OZE draft law). It would mean that we consented to the excessive wastage of energy from the most beneficial renewable source, that is hydropower. It would also mean that we resigned from major benefits to our economy, society and environment, which the cascade might deliver. Then, let us repeat the question: Can Poland afford such

a waste? And let us ask one more: who will be held accountable for such decisions, contrary to the national interest, or for the failure to take action? In the end, it is worth explaining the motivation of pseudo-environmentalists. Almost every single business, either state or private, is protested against by these organisations. Different energy sources are not exempt from environmental rallies. Eco-radicals are known to have demonstrated against fossil power generation (pollution, emissions, mine workings and inevitable change in the hydrographic conditions and in the landscape), hydropower generation, both small and big (degra-dation of the landscape along the rivers and the rivers themse-lves, threat to the migration of aquatic and terrestrial organisms), nuclear power generation (threat to society and the environment due to radiation), biomass power generation (threat to the envi-ronment, stench, methane explosions) and – as of late – against wind power generation (noise, vibrations, threat to birds and people). The only one that has not yet been protested against is solar power generation. This could be ascribed to the fact it is almost invisible on the Polish market. Its share in the state energy mix and the issues arising from the increase thereof (among others, usage of land, changes in the landscape) are bound to stir up the eco-warriors. Under these circumstances, it would be necessary to resign from electricity and return to the Dark Ages. The alternative is to face our problems and develop the power generation sector according to the needs of our country, society and through the application of the principle of rational use of the environment.

6. Summary and conclusions1. The Vistula (Wisła) has significant potential in terms of green

energy. It holds 80% of the hydropower potential in Poland.2. In the light of the possible social, economic and environmental

benefits as well as of public safety, the public has a vested inte-rest in the creation of hydropower infrastructure to exploit the river’s economic capacity, on which the government of the Polish Republic ought to place a high priority.

3. Hydropower generation, in comparison to other sources of energy, is the most beneficial for the environment, for public safety (e.g. flood prevention, energy demand) and for the economic growth of our state.

4. The management of the river’s energy capacity follows the most important strategic documents of Poland and the European Union within the framework of, among others, rene-wable energy sources, environmental protection (air, water and soil), water retention and the E40 waterway.

5. The regions in the Natura 2000 Network, unfounded demon-strations of environmental extremists, weaknesses of our state and every government’s decisions contrary to the national inte-rest and the Water Law provisions, cause the excessive wastage of both natural energy resources and social/economic/envi-ronmental benefits arising from water resource management

4 Water law, the Act of July 18th 2001, Art. 10 (1).5 Ibid, Article 1, Par. 1, Pts. from 4 to 7.6 Ibid, Art. 1 (3).


46

(flood safety, environmental protection, jobs, etc.).6. For the sake of water resource management and the related

use of the river’s potential for energy production, it is neces-sary to verify the provisions of Natura 2000. It is also neces-sary to reduce the extremists’ influence on the government’s economic decisions.

7. The right approach to hydropower infrastructure on the Vistula (Wisła) will recoup the investments in the second barrage in a short period of time. Similarly, it will allow for the self-finan-cing of further barrages of this cascade, thereby causing state revenues to grow as the work progresses.

REFERENCES

1. Brenda Z., Fundacja “Kaskada Dolnej Wisły” (the “Lower Vistula Cascade” Foundation) – realizacja głównych zadań, konferencja: 25 lat eksploatacji stopnia wodnego Włocławek z elektrownią [completion of the main objectives, the conference: 25 years of the Włocławek barrage and hydroplant], Włocławek 1995.

2. Jaśkiewicz J. i in., Sto lat rozwoju energetyki wodnej na ziemiach polskich, oprac. monograficzne, Gru 1997 [Hundred years of the hydropower sector on the Polish lands, a monograph], Dec 1997.

3. Gabryś H.L., Elektroenergetyka w Polsce roku 2012 w świetle bilansu energii za 2011 rok i nie tylko [Electric power industry in Poland as of 2012, in the light of energy balance as of 2011 and not only], the maga-zine: Energetyka www.energetyka.eu, issue: Mar-Apr 2012.

4. Gajewski R., Potencjał rynkowy biomasy z przeznaczeniem na cele energetyczne [The market potential of biomass for energy purposes], Polska Izba Biomasy (the Polish Chamber of Biomass), 2011.

5. Gostomczyk W., Rola i znaczenie biomasy energetycznej w rozwoju zrównoważonym [The role and importance of biomass fuel in sustain-able development], Politechnika Koszalińska (Koszalin University of Technology), 2012.

6. Kosiński J., Ochrona przeciwpowodziowa – co mógłby Włocławek [Flood prevention – the capacity at the disposal of the Włocławek Reservoir], the magazine: Gospodarka Wodna, issue: 11.2012.

7. Kosiński J., Zdulski W., Energetyka wodna – stan obecny, perspektywy rozwoju, ekologia [Hydropower generation – the current status and development prospects, ecology], Zeszyt Naukowy: Cieplne Maszyny Przepływowe, (the Research Journal: Turbomachinery), Politechnika Łódzka (Łódź University of Technology), issue: No. 124, 2003.

8. Kułagowski W., Hydroenergetyka w Polsce – stan obecny, perspe-ktywy rozwoju [Hydropower generation – the current status and development prospects], Towarzystwo Elektrowni Wodnych (the Association of Hydroplants), 2000.

9. Malinowski R., Informacja o warunkach realizacji Kaskady Dolnej Wisły, praca studialna [Information on the implementation condi-tions of the Lower Vistula Cascade, a study work] Biuro Studiów i Projektów Energetycznych “Energoprojekt” (the Power Engineering Study and Design Company “Energoprojekt”), Warszawa, 1990.

10. Malinowski R., Założenia techniczno-ekonomiczne rozwoju polskiej hydroenergetyki do 2020 roku [Technical and economic assumptions

about the Polish hydropower sector], Biuro Studiów i Projektów Energetycznych “Energoprojekt” (the Power Engineering Study and Design Company “Energoprojekt”), Warszawa, 1990.

11. Matuszek W., Odnawialne źródła energii [Renewable energy sources], Elektrownie Szczytowo-Pompowe SA (the joint stock company: Pumped Storage Power Plants SA), the magazine: Elektroenergetyka, issue: No. 1 2005.

12. Miciuła K., Potencjał biomasy na cele energetyczne [The biomass potential for energy purposes], Uniwersytet Szczeciński, (Szczecin University), 2011.

13. Piskozub A. i in., Wisła. Monografia rzeki [The Vistula. The monograph of the river], Wydawnictwo Komunikacji i Łączności (Transport and Communications Publishing House), Warszawa 1982.

14. Zdulski W., 25 lat eksploatacji stopnia wodnego “Włocławek” z elektrownią [25 years of the “Włocławek” barrage and hydroplant], Włocławek 1995.

15. Zdulski W. i in., Elektrownia Wodna we Włocławku, folder [The hydroplant in Włocławek, a folder] the joint stock company: ZE Toruń SA, 1995.

16. Zdulski W. i in., Elektrownia Wodna we Włocławku, folder [The hydro-plant in Włocławek, a folder] the limited liability company: Elektrownia Wodna we Włocławku sp. z o.o., 1999.

17. Żółciak T., Gminy chętnie blokują elektrownie wiatrowe [Communes and municipalities willing to block the wind farms], the paper: Dziennik Gazeta Prawna, 10 Jan 2013.

18. Koncepcja przestrzennego zagospodarowania kraju 2030 [The National Spatial Development Concept 2030], Ministerstwo Rozwoju Regionalnego (the Ministry of Regional Development), Warszawa 2012.

19. Polityka energetyczna Polski do 2030 roku [The Polish Energy Policy until 2030], dokument przyjęty przez Radę Ministrów (the Council of Ministers), 10 Nov 2009.

20. Rocznik hydrologiczny wód powierzchniowych, Wisła [Hydrological yearbook of the surface waters, Vistula], IMGW (the Institute of Meteorology and Water Management), Wydawnictwo Geologiczne (the Geological Publishing House), 1982.

21. Kaskada [The Cascade], quarterlies issued under the patronage of the Lower Vistula Cascade Foundation, issues: 1993–1997, 2001.

22. Kaskada Dolnej Wisły – wstępna analiza ekonomiczna – synteza [Preliminary economic analysis of LVC], the Power Engineering Study and Design Company Energoprojekt Warszawa, the limited liability company: Hydroprojekt Warszawa sp. z o.o., Warszawa 1993.

23. Information on the Vistula, lectures at the conference in Nieszawa, Warszawa 1997.

24. The flood prevention scheme in the middle Vistula basin – assump-tions and conference materials, Warszawa 2011.

25. Monthly reports on the operation of the National Power System and the balancing market [online], www.pse-operator.pl.

26. Renewable energy sources – chances and costs [online], www.EurActiv.pl.27. Energia ze źródeł odnawialnych w 2011 roku [Energy from renewable

sources in 2011], Główny Urząd Statystyczny (the Central Statistical Office), Warszawa 2012.


47

Jędrzej KosińskiThe hydroplant in Włocławek

e-mail: ję[email protected]

A graduate of Wrocław University of Technology (1976), a civil engineer specialised in water engineering. From 1979, he worked in the Central Water Engineering Study

and Design Company “Hydroprojekt” Włocławek. Subsequently, Mr Kosiński started work in the Provincial Office for Spatial and Regional Planning (Wojewódzkie

Biuro Planowania Przestrzennego) in Włocławek (1993–2000). Since 2000, he has been employed in the Włocławek hydroplant as the chief specialist in hydraulic

engineering. Recently, as a technical adviser of the joint stock company ENERGA SA, he has contributed to the project for a new barrage on the Vistula (Wisła)

below Włocławek. Mr Kosiński has a construction licence in hydraulic engineering. He is an honorary member of the Association for Small Hydropower Development

(Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych).

Wacław Zdulski ENERGA Invest SA


A graduate of Łódź University of Technology (1973), an electrical engineer specialised in industrial power engineering. Mr Zdulski embarked on his career in the

Chełmża Sugar Factory (Cukrownia Chełmża) (1973–1977). Between 1977 and 1998, he worked in the Toruń Power Distribution Company – the Hydroplant in

Włocławek, where he carried out managerial duties. Between 1998 and 2007, he held the position of the chairman of the Hydroplant in Włocławek and subsequ-

ently, the position of this company’s adviser. At present, Mr Zdulski is enjoying his retirement. As the second string to his retirement bow, he has been an adviser

to ENERGA SA since August 2011, while since November 2012 he has been working as a technical adviser on the construction of the second Vistula (Wisła) barrage

Mr Zdulski has a licence in the field of electrical engineering.


48

Potencjał hydroenergetyczny Wisły

AutorzyJędrzej KosińskiWacław Zdulski

Słowa kluczowehydroenergetyka, zabudowa kaskadowa Wisły, potencjał energetyczny Wisły

StreszczenieNa tle uwarunkowań formalnych produkcji energii elektrycznej w Polsce omówiono potencjał hydroenergetyczny Wisły. Porównując różne źródła energii, wykazano, że hydroenergetyczna zabudowa całej Wisły oraz towarzyszące jej korzyści społeczne, środowiskowe, gospodarcze i bezpieczeństwo publiczne winny stanowić priorytet dla działań rządu, a ich zaniechanie jest nie tylko sprzeczne z Prawem wodnym, ale również z interesem narodowym.

1. Uwarunkowania prawne w zakresie elektroenergetykiPodczas szczytu Unii Europejskiej w Brukseli w marcu 2007 roku przywódcy państw członkowskich przyjęli zobowią-zanie, że do 2020 roku 20% energii produ-kowanej w UE będzie pochodziło ze źródeł odnawialnych. Ustalono, że dla poszczegól-nych krajów cel będzie różnicowany w zależ-ności od sytuacji wyjściowej i potencjału w zakresie produkcji energii ze źródeł odna-wialnych, jak również obecnego poziomu jej wykorzystania oraz struktury wykorzystania paliw w energetyce. Komisja Europejska zaproponowała także cele obligatoryjne na 2020 rok w zakresie udziału energii odna-wialnej w produkcji energii poszczegól-nych krajów członkowskich. Dla Polski cel to 15-procentowy udział energii ze źródeł odnawialnych w globalnej produkcji energii.

Rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii jest jednym z najważniejszych kierunków określonych w dokumencie – „Polityka energetyczna Polski do 2030 roku”, przyjętym przez Radę Ministrów 10 listo-pada 2009 roku. To strategia państwa, która zawiera rozwiązania wychodzące naprzeciw najważniejszym wyzwaniom polskiej ener-getyki, zarówno w perspektywie krótkoter-minowej, jak i do 2030 roku. W związku z obowiązkiem pełnej implemen-tacji dyrektywy 2009/28/WE oraz koniecz-nością optymalizacji aktualnego systemu wsparcia rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE) w Polsce, w Ministerstwie Gospodarki przygotowano projekt ustawy o OZE. Przewiduje ona różne możliwości wsparcia produkcji energii zielonej w zależ-ności od charakteru źródła. Zróżnicowanie wsparcia ma być uzależnione od trzech czynników: rodzaj źródła, zainstalowana moc, rok oddania do użytkowania. Im starsze urządzenie, im większe źródło oraz im mniejsze koszty wytwarzania jednostki energii, tym mniejsze będzie wsparcie. Jak podkreśla Ministerstwo Gospodarki, mniejsze wsparcie przewidziano dla tech-nologii, które obecnie wytwarzają ok. 90% energii elektrycznej z OZE, w tym dla starych, zamortyzowanych elektrowni wodnych (np. elektrowni we Włocławku). Trzecim ważnym dokumentem w aspekcie rozważań dotyczących energetyki wodnej

jest „Koncepcja przestrzennego zago-spodarowania kraju 2030”, dokument przyjęty został przez Radę Ministrów 13 grudnia 2011 roku. Zapisano tam: „Istniejąca konieczność zminimalizowania skutków ekstremalnych zjawisk, takich jak powodzie i susze, wymaga (…) programo-wania w planowaniu przestrzennym działań mających na celu zwiększenie retencji wodnej do 15% średniego odpływu rocz-nego w drodze realizacji zbiorników dużej i małej retencji. (…) Zoptymalizowane zostanie także w aktach planowania prze-strzennego poziomu regionalnego i lokal-nego wykorzystanie obiektów hydrotech-nicznych do produkcji energii wodnej przy uwzględnieniu potrzeb lokalnych społe-czeństw i wynikających z dążenia do zacho-wania dobrego stanu wód”.

2. Potrzeby energetyczne PolskiZgodnie z obwieszczeniem ministra gospo-darki z 15 listopada 2011 roku1 „Analiza realizacji celów ilościowych i osiągniętych wyników w zakresie wytwarzania energii elektrycznej w odnawialnych źródłach energii”, globalna produkcja energii elek-trycznej w Polsce w 2010 roku wynosiła 156 089 GWh, w tym z odnawialnych źródeł 10 895 GWh, co stanowiło 6,98% globalnej produkcji energii elektrycznej w Polsce. Strukturę produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł za 2010 rok poka-zano w tab. 1.W roku 2011 globalna produkcja energii elektrycznej w Polsce wynosiła ok. 163 TWh. Zgodnie z prognozą (rys. 1) zapotrzebo-wanie na energię elektryczną do 2030 roku będzie stale rosło.

W świetle wyżej opisanych uwarunkowań prawnych i prognoz, przy założeniu, że produkcja energii elektrycznej odpowiada zapotrzebowaniu, w 2020 roku w Polsce zapotrzebowanie na energię elektryczną ma wynosić 204,5 TWh, z czego z odnawialnych źródeł energii powinno pochodzić 15%, czyli przynajmniej 30,675 TWh.

3. Wisła – potencjalne źródło energii odnawialnejPolska jest krajem nizinnym, w którym zasoby hydroenergetyczne rzek są stosun-kowo niewielkie. Jest to wynik uwarun-kowań klimatycznych charakteryzujących się niskimi i nierównomiernie rozłożonymi opadami atmosferycznymi. Średni opad roczny wynosi zaledwie ok. 600 mm, co plasuje Polskę pod tym względem na trzecim od końca miejscu w Europie.

PL


Źródło energiiUdział

w produkcji globalnej [%]

Udział w produkcji ze źródeł

odnawialnych [%]

Produkcja energii

[GWh/rok]

Sumaryczna moc instalowana [MW]

elektrownie na biomasę 3,708 53,18 5788 126,0

elektrownie wodne 1,871 26,84 2922 554,4

elektrownie wiatrowe 1,160 16,63 1822 1180,3

elektrownie na biogaz 0,233 3,34 363 82,9

Razem: 6,98 100 10895 1943,6

Tab. 1. Struktura produkcji energii elektrycznej w Polsce w 2010 roku

Rys. 1. Prognoza zapotrzebowania na energię elek-tryczną w Polsce (TWh), źródło: A. Droździel – „Raport: Za 12 lat w Polsce zabraknie prądu”, na podstawie danych z Ministerstwa Gospodarki

1 Monitor Polski 2011, nr 110, poz. 1112.

J. Kosiński, W. Zdulski | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 38–47

49

Zgodnie z definicją pojęcie „zasoby wodne” oznacza zgromadzoną ilość wody, możliwą do wykorzystania w przyszłości na okre-ślonym obszarze. Teoretycznie w Polsce na jedną osobę przypada 1580 m3 wody na rok, jest to wskaźnik 3 razy mniejszy od średniej europejskiej i 4,5 razy mniejszy od przeciętnej dla świata. Realne zasoby wodne Polski w okresach suchych wynoszą zaledwie ok. 250 m3/rok/osobę. Poziom tego wskaźnika jasno dowodzi, jak niezbędne jest retencjonowanie wody. Warto przy tym podkreślić, że wskaźnik dostępu do wody niższy od 1500 m3/rok/osobę uważany jest powszechnie za bardzo mały i wywołuje poważne perturbacje w gospodarowaniu zasobami wodnymi. Według obliczeń przeprowadzonych w latach 60. XX wieku, opartych na meto-dyce Światowej Rady Energetyki, teore-tyczny potencjał energetyczny polskich rzek szacuje się na 23 TWh/rok. Niestety, jest to potencjał, który nie zawsze da się technicznie wykorzystać. Według obliczeń Alfonsa i Mariana Hoffmannów oraz Jerzego Tymińskiego, technicznie istnieje możliwość wykorzystania potencjału hydroenerge-tycznego na poziomie ok. 12–14 TWh/rok. Jednakże również ten potencjał można uznać za teoretyczny, ponieważ w wielu przypadkach nakłady finansowe, związane z jego wykorzystaniem, są niewspółmierne do spodziewanych korzyści. Uzasadniony ekonomicznie potencjał energetyczny szacowany jest, zależnie od źródła, na ok. 8–8,5 TWh/rok. Potencjał ten jest nierównomiernie rozłożony na obszarze kraju. Około 80% tego potencjału niesie Wisła, przy czym na dolnej Wiśle skupia się prawie 52% ekonomicznego poten-cjału hydroenergetycznego, na górnej 7%, a na środkowej ok. 22%. W świetle powyższego mogłoby się wydawać, że produkcja energii w elek-trowniach wodnych w 2010 roku, w ilości 2,922 TWh (tab. 1), wykorzystywała ok. 36% tego potencjału. Niestety, rok 2010 był rokiem korzystnym dla energe-tyki wodnej (dużo opadów), natomiast wyliczony potencjał odnosi się do roku średniego. Według różnych szacunków zaledwie niewielka część potencjału ener-getycznego rzek jest wykorzystywana do produkcji energii. Eksperci z Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej podkre-ślają, że w Polsce wykorzystuje się zaledwie 11% potencjału grawitacyjnego cieków wodnych, co stawia nas na ostatnim miejscu w Europie, dla porównania Niemcy korzy-stają z nich w 80%, Norwegia w 84%, zaś Francja niemal w 100%. Istnieją zatem jeszcze znaczne rezerwy energii wodnej, a jej głównym nośnikiem w Polsce jest Wisła. Według różnych szacunków posiada ona ekonomicznie uzasadniony potencjał ener-getyczny rzędu 6,5 TWh/rok, czyli ok. 80% całego hydroenergetycznego potencjału polskich rzek.

Wyżej przytoczone wielkości wskazują, że Wisła może, a nawet powinna być wyko-rzystana energetycznie w znacznie więk-szym stopniu niż ma to miejsce obecnie. Zastosowanie jej do celów energetycz-nych wiąże się z koniecznością budowy stopni wodnych. W świetle istniejących uwarunkowań hydrologicznych budowa zbiorników retencyjnych w Polsce jest

bardzo wskazana. Niestety, dotychcza-sowa zabudowa energetyczna Wisły była chaotyczna i wynikała jedynie z lokalnych, często nagłych potrzeb gospodarczych.

W 1955 roku oddano pierwszą elektrownię na górnej Wiśle, w miejscowości Przewóz, realizację której wymusiła konieczność dostarczenia wody na potrzeby budowanej

Odcinek Wisły Lp. Przekrój km rzeki Spad Moc

instalow.

Średnia produkcja

roczna

[–] [–] [–] [km] [m] [MW] [GWh/rok]

Kask

ada

Gór

nej W

isły

1 Dwory 5 4,3 2,4 10,6

2 Okleśna 31 6,4 5,0 22,6

3 Kraków 82 3,5 2,4 10,8

4 Brzegi 92 3,5 2,4 11,0

5 Niepołomice 102 3,6 2,6 12,0

6 Witów 145 4,0 3,6 16,5

7 Karsy 169 4,0 8,0 36,2

8 Pawłów 181 3,5 6,8 29,9

9 Szczucin 196 3,5 7,0 30,6

10 Otałęż 209 3,5 7,2 31,7

11 Połaniec 221 3,9 8,2 35,7

12 Osiek 236 3,9 9,0 39,4

13 Machów 250 3,8 9,5 41,3

14 Koćmierzów 263 4,0 10,6 45,9

Kask

ada

Środ

kow

ej W

isły

15 Chwałowice 284 5,0 21,0 94,7

16 Popów 308 6,6 32,0 141,5

17 Józefów 322 4,0 16,0 69,7

18 Jarentowice 341 4,4 19,0 83,0

19 Nasiłów 362 4,8 22,0 95,0

20 Gołąb 386 5,5 26,0 117,5

21 Staszów 405 4,7 23,0 103,0

22 Świerże 423 4,6 23,0 100,0

23 Magnuszew 439 3,8 18,0 79,2

24 Mniszew 452 3,2 14,0 59,8

25 Konary 463 3,4 17,0 70,7

26 Góra Kalwaria 476 4,0 22,0 95,6

27 Świder 490 4,0 22,0 95,8

28 Siekierki 508 4,6 27,0 119,7

29 Buraków 525 4,6 27,0 121,0

30 Cząstków 546 4,6 27,0 121,0

Kask

ada

Dol

nej W

isły

31 Wyszogród 582 7,0 72,0 316,0

32 Zakrzewo 602 4,8 44,0 193,7

33 Płock 629 4,8 45,0 197,0

34 Włocławek 679 9,0 100,0 446,0

35 Nieszawa 707 5,5 55,0 244,0

36 Toruń 734 4,6 45,0 198,0

37 Solec Kujawski 765 6,6 75,0 331,0

38 Zławieś 785 4,0 36,0 165,5

39 Świecie 812 4,6 46,0 202,0

40 Grudziądz 841 6,8 80,0 350,0

41 Gniew 878 6,8 80,0 355,0

42 Pałczewo 920 5,6 62,0 275,0

Łącznie

Kaskada Górnej Wisły 55,4 84,7 374,2

Kaskada Środkowej Wisły 66,8 356,0 1567,2

Kaskada Dolnej Wisły 70,1 740,0 3273,2

Cała Wisła 192,3 1180,7 5214,6

Tab. 2. Koncepcja kaskadyzacji Wisły według inż. Tadeusza Tillingera (1945)


50

wówczas Nowej Huty. W 1961 roku oddana została do eksploatacji elektrownia wodna w Skawinie, pracująca na zrzucie podgrzanej wody z Elektrowni Cieplnej „Skawina”, która wykorzystuje spiętrzenie wody na stopniu w Łączanach. Trzecia elektrownia wodna na Wiśle powstała w Krakowie-Dąbiu dzięki zjawisku bardzo silnej erozji dna Wisły, które zagrażało stabilności mostów krakowskich. Jednocześnie prowadzone były intensywne prace przy realizacji trzech stopni Kaskady Górnej Wisły, tj. stopni Dwory, Smolice i Kościuszko. Prace te miały zakończyć odcinek przyszłej drogi wodnej, łączącej Śląsk z Nową Hutą. Początkowo przy stop-niach tych nie planowano budowy elek-trowni wodnych, jednak w ostatnich latach również te stopnie, a także stopień Łączany,

zostały wykorzystane energetycznie. Łącznie na istniejących stopniach na górnej Wiśle produkuje się obecnie energię rzędu 75 GWh/rok. Jak wspomniano, budowa zbiorników reten-cyjnych w Polsce jest bardzo wskazana. Mówi się o tym wprost w dokumencie „Koncepcja przestrzennego zagospodarowania kraju 2030”. Stojąc zatem przed alternatywą budowy zbiorników o różnych pojemno-ściach, priorytetem winno być uzyskanie jak największej pojemności. To oznacza konieczność kompleksowego spojrzenia na Wisłę w kontekście jej hydrologicznego, energetycznego i gospodarczego znaczenia dla kraju i opracowanie rozwiązań, które w sposób optymalny zagospodarują poten-cjał królowej polskich rzek.

Prace koncepcyjne w tym zakresie prowa-dzone były od początku XX wieku. Już w 1912 roku inż. Tadeusz Tillinger zapro-ponował zabudowę Wisły środkowej i dolnej, co zostało jednak przyjęte bardzo sceptycznie. W 1941 roku prof. Hansen z Politechniki Gdańskiej zaproponował zabudowę Wisły od Krakowa do morza 14 stopniami wodnymi o spadach od 10 do 15 m. Kolejne opracowanie dotyczyło jedynie Wisły środkowej, która miała zostać zabudowana 18 stopniami wodnymi o piętrzeniach 2,44–4,60 m z suma-ryczną produkcją energii na poziomie 1513 GWh/rok. Inne opracowanie, wyko-nane przez inż. Müncha z Monachium na zlecenie Generalnego Gubernatorstwa, obejmowało zabudowę hydrotechniczną górnej Wisły, Dunajca, Wisłoki i Sanu. Po raz pierwszy kompleksowe zagospo-darowanie Wisły przedstawił w 1945 roku inż. Tadeusz Tillinger na łamach „Przeglądu Komunikacyjnego”. Główne parametry tej koncepcji pokazano w tab. 2. Zgodnie z podziałem hydrograficznym Wisła została podzielona na trzy odcinki: Wisła górna – od źródeł do ujścia Sanu w km 279,7. biegu rzeki, Wisła środkowa – od ujścia Sanu do ujścia Narwi w km 550,5. biegu rzeki, Wisła dolna – od ujścia Narwi do Bałtyku w km 941,3. rzeki. Na górnej Wiśle Tillinger zaproponował budowę kaskady 14 stopni o spadach 3,5–6,4 m. Łącznie Kaskada Górnej Wisły dawać miała 84,7 MW mocy i średnią produkcję 374,2 GWh/rok. Środkowy odcinek Wisły o długości 270,8 km miał zostać zabudo-wany kaskadą 16 stopni wodnych o spadach 3,2–6,6 m. Łącznie Kaskada Środkowej Wisły miała dawać 356,0 MW mocy i średnią produkcję rzędu 1567,2 GWh/rok. Wreszcie dolny odcinek Wisły o długości 390,8 km miał zostać zabudowany kaskadą 12 stopni wodnych o spadach od 4,0 do 9,0 m. Kaskada Dolnej Wisły miała dać łączną moc 740 MW, a jej średnia produkcja energii miała wynosić 3273,2 GWh/rok. Zgodnie z tą koncepcją Wisła miała zostać zabudowana 42 stopniami o łącznej mocy instalowanej 1,18 GW oraz o łącznej produkcji w roku średnim na poziomie 5,2 TWh. Należy tu wyjaśnić, że w świetle dzisiejszego stanu wiedzy technicznej przed-stawione w koncepcji wielkości dotyczące mocy instalowanych i średniej produkcji są zaniżone. Wynika to z faktu, że do obli-czeń Tillinger przyjmował przełyk instalo-wany w wysokości podwojonego przepływu średniego w rzece, obecnie przyjmuje się wartości większe.

W miarę prowadzonych analiz dotyczących energetycznego zagospodarowania Wisły, w poszukiwaniu najlepszych rozwiązań i kompromisów pomiędzy spodziewanymi efektami i uwarunkowaniami, wynikają-cymi z lokalizacji obiektów, koncepcje zabu-dowy Wisły ulegały różnym modyfikacjom. Jedna z koncepcji zaprezentowana została na rys. 2.W połowie XX w. powstawały kolejne warianty kompleksowej zabudowy kaska-dowej Wisły, opracowywane głównie przez BSiPE Energoprojekt i CBS i PBW Hydroprojekt (rys. 2), stanowiły one mate-riały dla Komitetu Gospodarki Wodnej PAN założeń perspektywicznego planu gospo-darki wodnej w kraju.

Rys. 2. Koncepcja zabudowy hydrotechnicznej Wisły do 2000 roku, źródło: Wisła. Monografia rzeki, praca zbiorowa pod red. A. Piskozuba, Warszawa 1982

Rys. 3. Profil podłużny kaskady rzeki Wisły, źródło: Wisła. Monografia rzeki, praca zbiorowa pod red. A. Piskozuba, Warszawa 1982


51

Ostatnią, najlepiej dopracowaną koncepcją była zabudowa dolnego odcinka Wisły, zwana Kaskadą Dolnej Wisły. Główne para-metry energetyczne poszczególnych stopni tej kaskady pokazano w tab. 3.Kaskada ta miała się składać z ośmiu stopni o spadach 6,7–12 m o mocach 126–206 MW i średniej produkcji 413–720 GWh/rok. Podstawowe parametry poszczególnych stopni tej kaskady przedstawiono w tab. 3. Z energetycznego punktu widzenia kaskada ta ma największe znaczenie, posiada bowiem ok. 65% potencjału energetycznego całej Wisły i ok. 52% ekonomicznych zasobów hydro-energetycznych Polski. Fakt ten spowodował, że w 1962 roku przystąpiono do realizacji stopnia wodnego na Wiśle we Włocławku, pierwszego na odcinku dolnej Wisły. W roku 1976 kierownictwo powoła-nego do życia resortu energetyki i energii atomowej ukierunkowało rozwój krajowej hydroenergetyki na stworzenie bazy mocy regulacyjnej i szczytowej w systemie. Dało to asumpt do wystąpienia tegoż resortu do rządu w 1977 roku z propozycją przy-stąpienia do jak najszybszej realizacji całej kaskady elektrowni wodnych na dolnej Wiśle. 16 czerwca 1978 roku XII Plenum Komitetu Centralnego PZPR podjęło ważną dla rozwoju hydroenergetyki uchwałę w sprawie kompleksowego zagospodaro-wania i wykorzystania Wisły. Na podstawie decyzji nr 25 Prezydium Rządu z 16 lutego 1979 roku, w sprawie rozwoju energetyki wodnej w okresie do 1990 roku realizację Kaskady Dolnej Wisły zostało powierzone resortowi ener-getyki i energii atomowej, a 1 kwietnia 1979 roku został powołany zakład Elektrownie Wodne Kaskady Dolnej Wisły w budowie. Zakład ten przystąpił nawet do budowy drugiego po Włocławku stopnia wodnego w Ciechocinku. Ukończenie tego obiektu planowano na 1988 rok. Ostatecznie, po zakończeniu budowy Kaskady Dolnej Wisły, do krajowego systemu elektroenergetycz-nego miało zostać włączonych osiem elek-trowni wodnych o sumarycznej mocy ok. 1340 MW i średniej rocznej produkcji rzędu 4150 GWh.

Realizacja zabudowy energetycznej całej Wisły według najnowszych koncepcji i szacunków powinna umożliwić uzyskanie mocy powyżej 2 GW i średniej rocznej produkcji rzędu 6,4 TWh. Rozkład tych wielkości na poszczególnych odcinkach rzeki pokazano w tab. 4.

Plany te zostały przerwane na skutek kryzysu gospodarczego w latach 80. XX wieku oraz narastającej histerii pseudoekologów, którym żaden z późniejszych rządów nie był w stanie lub nie chciał się przeciwstawić. Sprawie energetycznej zabudowy Wisły nie przysłużyło się również zadekretowanie obszarów chronionych Natura 2000, które obejmują dolinę praktycznie całej Wisły.

4. Czy warto energetycznie wykorzystać Wisłę ?We dług w yże j prze dst awionych szacunków potencjał energetyczny Wisły wynosi ok. 6,4 TWh/rok (w tym średnia produkcja we Włocławku na poziomie 646 GWh/rok). W 2011 roku zapotrzebo-wanie na energię elektryczną kraju wynosiło ok. 163 TWh. Oznacza to, że cały ekono-micznie uzasadniony potencjał Wisły, w stosunku do prognozowanych potrzeb energetycznych w 2020 roku, stanowi nieco ponad 3% i nieco ponad 20% w zakresie energii ze źródeł odnawialnych. Powstaje zatem pytanie, czy warto kontynuować ener-getyczną zabudowę Wisły, uzyskując zale-dwie częściowe pokrycie potrzeb energii? Odpowiedź na to pytanie dają następujące argumenty:

Argument 1. Budowa kaskady stopni wodnych na Wiśle to olbrzymi wydatek i Polski prawdopodobnie nie stać na to, aby w krótkim czasie zrealizować budowę całej kaskady Wisły. Z drugiej jednak strony należy uwzględnić fakt, że koszty budowy zwracają się bardzo szybko i że inwestycja może i powinna być rozłożona w czasie. Wówczas stosunkowo niewielkim wysiłkiem można by wybudować całą kaskadę Wisły. Dobitnie uzasadnia to przykład stopnia wodnego we Włocławku, pracującego od 42 lat. Na przestrzeni zaledwie pierw-szych sześciu lat wyprodukowana energia elektryczna na tym stopniu w pełni zwró-ciła całe nakłady wyłożone przez państwo na wybudowanie kompletnego stopnia (elektrownia, jaz, zapora, śluza). Fakt ten potwierdzają również dzisiejsze szacunki. Zakładając obecną produkcję energii w elektrowni we Włocławku (przy braku podparcia kolejnym stopniem wodnym) na poziomie 750 GWh/rok i przyjmując cenę energii zgodnie z projektem nowej ustawy o odna-wialnych źródłach energii na poziomie 600 zł/MWh, wartość rocznej produkcji energii wyniesie 450 mln zł. Przyjmując dalej koszt budowy stopnia wodnego na Wiśle na poziomie 2,5–3,0 mld zł, zwrot nakładów nastąpi po okresie odpowiednio 5,5–6,6 roku.Oznacza to, że w czasie funkcjonowania elektrowni we Włocławku przychody uzyskiwane z produkcji energii elektrycznej jedynie tej jednej elektrowni mogły sfinan-sować budowę kolejnych siedmiu stopni. W ten sposób dzisiaj mielibyśmy już całą Kaskadę Dolnej Wisły. W miarę powsta-wania kolejnych stopni wodnych dochody państwa będą rosły i będą mogły sfinan-sować budowę dalszych stopni lub inne ważne cele. Wielkość przychodów po reali-zacji kolejnych stopni Kaskady Dolnej Wisły pokazano na wykresie (rys. 4).Wykres ten zbudowany został na bazie zało-żenia, że cena jednostkowa energii będzie wynosiła, zgodnie z projektem ustawy o OZE, 600 zł/MWh3. Jak łatwo odczytać z wykresu, po zakończeniu budowy Kaskady Dolnej Wisły sumaryczne przychody ze sprzedaży energii elektrycznej będą rzędu 2,6 mld zł/rok. Zakładając, że budowa każdego stopnia wodnego Kaskady Dolnej Wisły będzie kosztowała ok. 3 mld zł i finansowanie będzie równo rozłożone w czasie, a okres budowy będzie wynosił średnio pięć lat, budowa kolejnego stopnia (Ciechocinka) będzie wymagała zainwestowania 600 mln zł/rok. Przeznaczając przychody ze sprzedaży energii elektrycznej wypro-dukowanej we Włocławku na finanso-wanie nowej budowli, przy cenie energii 600 zł/MWh (zgodnie z projektem ustawy o OZE), kwota ta zmniejszy się do ok. 150 mln zł/rok (są to nakłady spoza sektora energetycznego, zwane nakładami zewnętrz-nymi). Po pięciu latach, gdy zostanie oddany do eksploatacji stopień w Ciechocinku, produkcja energii na obu stopniach łącznie przyniesie średnie przychody w roku rzędu

Odcinek Wisły Lp. Przekrój km rzeki Spad Moc

instalow.

Średnia produkcja

roczna

[–] [–] [–] [km] [m] [MW] [GWh/rok]

Kask

ada

Dol

nej W

isły

1 Wyszogród 586,00 8,0 174 483

2 Płock 626,00 6,7 126 407

3 Włocławek 674,85 8,9 160,2 646

4 Ciechocinek 711,00 8,5 162 483

5 Solec Kujawski 757,80 7,5 145 413

6 Chełmno 801,75 8,0 159 440

7 Opalenie 864,00 10,0 206 720

8 Tczew 904,65 12,0 206 561

Kaskada Dolnej Wisły 69,6 1338,2 4153

Tab. 3. Kaskada Dolnej Wisły, źródło: opracowanie Energoprojektu (1990)2

2 W wielu opracowaniach podaje się, że produkcja na stopniu we Włocławku wynosi 720–750 GWh/rok. Należy jednak pamiętać, że jest to produkcja elektrowni we Włocławku przy braku podparcia stopnia Włocławek stopniem położonym poniżej, co oznacza większy spad. Realizacja kolejnego stopnia poniżej Włocławka spowoduje podniesienie poziomu wody dolnej i w efekcie utratę części produkcji we Włocławku. Jest to niekorzystne pod względem efektów ekonomicznych, ale bezwzględnie konieczne ze względów technicznych m.in. z uwagi na wyjście ze strefy pracy turbin w warunkach kawitacyjnych.

3 Przed uruchomieniem kolejnego stopnia średnia produkcja w elektrowni we Włocławku wynosi 750 GWh/rok. Po wybudowaniu stopnia w Ciechocinku produkcja energii spadnie do poziomu 646 GWh/rok na skutek zmniejszenia spadu (podniesienie poziomu wody dolnej).

Odcinek Wisły N [MW] A [GWh]

Kaskada Górnej Wisły 155 560

Kaskada Środkowej Wisły 554 1746

Kaskada Dolnej Wisły 1338,2 4153

Razem Wisła 2047,2 6459

Tab. 4. Potencjał hydroenergetyczny Wisły


52

750 mln zł, co umożliwi dalsze samofinanso-wanie się budowy kolejnych stopni Kaskady Dolnej Wisły, a jednocześnie stopniowy zwrot poniesionych nakładów zewnętrz-nych na budowę stopnia w Ciechocinku. Całkowity zwrot nakładów zewnętrz-nych powinien nastąpić po pięciu latach, równocześnie z oddaniem kolejnego stopnia kaskady (Solec Kujawski). Od tego momentu, wraz z oddawaniem kolejnych stopni, przychody będą sukcesywnie rosły do poziomu 2,6 mld zł/rok po zakończeniu budowy Kaskady Dolnej Wisły. Mechanizm ten przedstawia wykres (rys. 5).Na wykresie linia koloru czerwonego poka-zuje łączne przychody ze sprzedaży energii elektrycznej w czasie, od chwili rozpoczęcia budowy kolejnego stopnia (Ciechocinek). Linią koloru niebieskiego pokazano łączne koszty inwestycji kaskady w czasie, natomiast linią koloru zielonego przychody pomniej-szone o koszty budowy kaskady. Łatwo zauważyć, że zwrot kosztów zewnętrznych poniesionych na budowę drugiego stopnia nastąpi już po pięciu latach od momentu oddania Ciechocinka do eksploatacji. Dalsza realizacja kaskady będzie nie tylko samofinansująca, ale jednocześnie pozwoli na generowanie przychodów, które będą mogły być wykorzystane na przyspieszenie energetycznej zabudowy Wisły lub na inne ważne cele państwa. Niestety, do tej pory ani rząd, ani politycy nie są zainteresowani tą wyjątkowo opłacalną

inwestycją. Od ponad 40 lat energia Wisły jest prawie w całości marnotrawiona, a kolejnych rządów RP, niezależnie od opcji politycznej, sprawa ta nie interesuje. W ten sposób środki na budowę kolejnych stopni i potencjalne dochody państwa „odpły-wają” do Bałtyku. Czy Polskę stać na takie marnotrawstwo?

Argument 2. W odróżnieniu od pozo-stałych źródeł energii, hydroenergetyka stanowi niewyczerpalne, samoodnawialne, duże, tanie w eksploatacji, ekologicznie czyste i pewne źródło energii. Nie można jednocześnie wszystkich tych cech przy-pisać innym źródłom energii dostępnej obecnie na terenie kraju. Obiekty hydro-energetyczne na Wiśle będą służyć naszemu krajowi bardzo długo i przez cały ten czas „paliwo” do produkcji energii elektrycznej jest nie tylko samoodnawialne, ale również jest dostarczane siłami samej natury. To oznacza, że koszty tego paliwa i jego trans-portu są zerowe. Porównując hydroenergetykę z energetyką opartą na paliwach kopalnych, ta pierwsza nie zanieczyszcza środowiska emisjami (CO2, CO, NOx, SOx i In.) ani innymi odpa-dami (żużel, popioły). Wykorzystuje jedno-cześnie zasoby odnawialne, oszczędzając dla przyszłych pokoleń zasoby kopalne (zasada racjonalnego korzystania ze środowiska!). Sprawność przemian energii pierwotnej w energię elektryczną w elektrowniach

wodnych dochodzi, a nawet przekracza 90%, podczas gdy w elektrowniach cieplnych dochodzi zaledwie do ok. 40% (w koge-neracji z produkcją ciepła do 60%). Hydroenergetyka nie wymaga transportu paliwa do miejsca przeznaczenia ani wywo-żenia odpadów (żużli i popiołów), nie gene-ruje też zanieczyszczeń środowiska (emisje związane z transportem). Nie licząc kosztów inwestycji i nie uwzględniając korzyści dodatkowych, takich jak np. bezpieczeństwo przeciwpowodziowe (powodzie opadowe, roztopowe, zatorowe i śryżowe), retencja wody, rozwój gospodarczy, międzynarodowa droga wodna, koszt wytworzenia jednostki energii w energetyce opartej na paliwach kopalnych jest wielokrotnie wyższy niż analogiczny koszt w hydroenergetyce, co wynika zarówno z kosztów samego paliwa i jego transportu, jak i kosztów środowisko-wych (m.in. emisje, odpady, ścieki itd.). Te cechy jednoznacznie wskazują, że energe-tyka wodna jest zdecydowanie korzystniejsza od tej opartej na spalaniu paliw kopalnych, należy zatem, w miarę możliwości, dążyć do zamiany tej ostatniej na energetykę wodną. Jedną z ważnych cech energetyki wodnej jest jej dyspozycyjność w czasie, gdy zachodzi konieczność regulacji mocy w krajowej sieci elektroenergetycznej (KSE). W takich przypadkach zamiast utrzymywać w gotowości ruchowej moce wytwórcze (gorąca rezerwa) i ponosić z tego powodu znaczne straty środowiskowe i surowcowe, zdecydowanie lepiej uruchomić zapasy mocy elektrowni wodnych.Porównując energetykę wodną z wiatrową, można zauważyć wiele podobieństw doty-czących zerowych kosztów paliwa i jego transportu do elektrowni. Zasadniczą wadą energetyki wiatrowej jest jednak to, że jest ona nieprzewidywalna, co spowodowane jest okresami bezwietrznymi. Ta cecha oznacza, że moce zainstalowane w elektrow-niach wiatrowych należy dublować przez inne, pewne źródła energii, np. energetyką wodną czy energetyką opartą na spalaniu surowców kopalnych itp. Łatwo to stwier-dzić na podstawie produkcji uzyskiwanej z 1 MW mocy zainstalowanej. W energetyce wodnej z 1 MW średnio uzyskuje się ok. 5270 MWh/rok, podczas gdy w wiatrowej zaledwie 1540 MWh/rok, a zatem prawie 3,4 razy mniej. Energetyka wiatrowa w odróżnieniu od energetyki wodnej wyjąt-kowo agresywnie zakłóca krajobraz, podczas gdy energetyka wodna, tworząc zbiorniki wodne, krajobraz raczej porządkuje, dając piękne widoki i miejsca do rekreacji, wypo-czynku i sportu. Również w porównaniu z energetyką opartą na spalaniu biomasy (lub innych przemia-nach biochemicznych), pomimo jej znacz-nego potencjału, energetyka wodna wypada korzystniej. Wprawdzie produkcja energii z biomasy ma zerowy udział w bilansie emisji CO2 do atmosfery i paliwo jest odnawialne – podczas, gdy energetyka wodna ma paliwo samoodnawialne – ale wymaga znacznych nakładów pracy w celu wyprodukowania biomasy, zebrania z pól i dostarczenia do miejsca wytworzenia energii. Biorąc to pod uwagę, bilans emisji CO2 energe-tyki opartej na biomasie nie jest już zerowy. Kolejnymi istotnymi wadami jest znaczna ingerencja w środowisko, co związane jest z koniecznością stworzenia odpowiednio dużego areału upraw energetycznych,

Rys. 4. Przychody z produkcji energii po wybudowaniu kolejnego stopnia Kaskady Dolnej Wisły

Rys. 5. Narastające przychody i koszty budowy w okresie realizacji Kaskady Dolnej Wisły


53

zanieczyszczania środowiska (woda i gleby) na skutek nawożenia chemicznego, a przede wszystkim konieczność dostarczenia znacz-nych ilości wody dla szybkiego wzrostu roślin. Wady te, szczególnie ta ostatnia, w świetle bardzo ograniczonych zasobów wodnych w Polsce, jednoznacznie przema-wiają na korzyść rozwoju energetyki wodnej przed energetyką z biomasy. W skali potrzeb krajowych, na obecnym etapie wiedzy i technologii, elektroener-getyka słoneczna nie stanowi konkurencji dla energetyki wodnej ani dla żadnej innej. Wynika to zarówno z faktu jedynie okre-sowego jej występowania (w ciągu dnia), stosunkowo niskiego nasłonecznienia w Polsce, małej gęstości energii przypada-jącej na jednostkę powierzchni, a przede wszystkim z powodu bardzo dużych kosztów instalacji do jej pozyskiwania. Podobnie jak energetyka wiatrowa, a w przeciwieństwie do energetyki węglowej, wodnej i z biomasy, nie ma możliwości gromadzenia energii słonecznej w większych ilościach.

Argument 3. Jeżeli ma być utrzymana rola elektrowni wodnych w krajowym systemie elektroenergetycznym, powinny one mieć zainstalowane wysokie moce, co wiąże się z możliwie wysokimi spadami oraz możli-wością pracy w systemie przewałowym. Z punktu widzenia potrzeb regulacyjnych krajowego systemu elektroenergetycznego olbrzymią zaletą wielkiej kaskady hydro-energetycznej na Wiśle – począwszy od elek-trowni w Korczynie, aż po elektrownię Piekło, koło Tczewa (25 stopni o sumarycznej mocy 2000–2100 MW i średniej rocznej produkcji 6,1–6,4 TWh) – jest to, że elektrownie te będą mogły pracować w systemie pracy przewałowej, stanowiąc niejako jedną wielką elektrownię szczytowo-regulacyjną, wyko-rzystywaną także w celach interwencyjnych.Niezależnie od powyższego, elektrownie wodne kaskady Wisły, ze względu na swoje parametry ruchowe oraz moc osiągalną, będą mogły świadczyć usługi systemowe dla krajowego systemu elektroenergetycznego, takie jak:• automatyczną regulację częstotliwości

i mocy (ARCM)• automatyczną regulację napięcia (ARNE)• usługę systemową black start (rozruch

dużych elektrowni systemowych po black out)

• pracę na sieć wydzieloną (praca wyspowa).Dla przykładu, obecnie istniejąca elek-trownia wodna we Włocławku świadczy usługi black start dla elektrowni systemo-wych PAK oraz Bełchatów. Zwiększenie mocy regulacyjnej przez budowę kolejnych elektrowni wodnych spowoduje zwiększenie bezpieczeństwa krajowego systemu elektro-energetycznego przez zapewnienie pewnych źródeł rozruchowych, co w obliczu prognozy zmian klimatycznych staje się priorytetem. Potencjał zespołu elektrowni wodnych kaskady na Wiśle będzie mógł zostać wyko-rzystywany również do pracy wyspowej, regulacji napięcia i zasilania rezerwowego dla wybranych obiektów przemysłowych czy użyteczności publicznej, np. szpitali czy chemicznych zakładów przemysłowych, dla których pewność zasilania jest bezwzględnie

konieczna, często może bowiem decydować o życiu ludzkim.

Argument 4. Energetyczna zabudowa Wisły, oprócz umożliwienia korzystania z czystej ekologicznie energii, stwarza możli-wości kompleksowego, gospodarczego rozwoju kraju oraz poprawy bezpieczeń-stwa publicznego. Powstanie drogi wodnej łączącej Śląsk i inne ośrodki przemysłowe zlokalizowane wzdłuż Wisły z Bałtykiem, zapewnienie bezpieczeństwa powodziowego obszarów wzdłuż Wisły, zapewnienie wody dla rolnictwa (w tym również zapobieganie suszy), wyeliminowanie erozji koryta Wisły i związanych z tym zagrożeń dla bezpie-czeństwa publicznego i środowiska, miejsca pracy związane z wodą (turystyka, rekreacja, utrzymanie obiektów) i drogą wodną (porty, centra logistyczne, obsługa taboru pływają-cego, utrzymanie i obsługa drogi wodnej), przeniesienie znacznej części transportu lądowego na wodny, co wiąże się z ograni-czeniem emisji, to tylko niektóre elementy tych możliwości. A wszystko to z korzyścią zarówno dla ludności, dla kraju i dla środo-wiska. Poza tym zabudowa energetyczna Wisły i stworzona w ten sposób droga wodna E40 wpisuje się zarówno w program konwencji AGN, podpisanej przez więk-szość krajów Unii Europejskiej, jak również „Polityki energetycznej Polski do roku 2030” oraz w program „Koncepcji przestrzennego zagospodarowania kraju 2030”, o czym mowa w punkcie pierwszym niniejszego artykułu.

Podsumowując ten rozdział, należy stwier-dzić, że kaskadowa zabudowa Wisły związana z zagospodarowaniem jej ener-getycznego potencjału, powstaniem między-narodowej drogi wodnej, retencją zasobów wodnych, bezpieczeństwem powodziowym (spłaszczenie fal powodziowych, eliminacja miejsc zatorogennych), ograniczeniem zanieczyszczeń środowiska (emisje pocho-dzenia energetycznego i transportowego), wyeliminowaniem degradacji doliny Wisły na skutek erozji, rozwojem gospodarczym i całym szeregiem innych wymiernych i niewymiernych korzyści dla społeczeń-stwa, środowiska i gospodarki kraju, stanowi niezwykle ważny (nadrzędny) interes publiczny, a jako taki winna stanowić prio-rytet dla rządu RP i być bezwzględnie i pilnie zrealizowana.

5. Grzechy główne przeciw gospodarczemu wykorzystaniu WisłyJak wspomniano już wcześniej, plany ener-getycznej zabudowy Wisły, w tym również realizacja Kaskady Dolnej Wisły, przerwane zostały na skutek kryzysu gospodarczego w latach 80. XX wieku oraz narastającej propagandy pseudoekologów, którym żaden z dotychczasowych rządów nie był w stanie lub nie chciał się przeciwstawić. Należy to uznać nie tylko za poważny błąd i brak odpowiedzialności za rozwój gospodarki narodowej, bezpieczeństwo energetyczne i publiczne kraju, ale również za działal-ność sprzeczną co najmniej z przepisami Prawa wodnego, które w art. 2 ust.1 naka-zują właścicielowi wody, którym jest skarb

państwa4, zarządzanie zasobami wodnymi w celu: „zaspokajania potrzeb ludności, gospodarki, ochrony wód i środowiska związanego z tymi zasobami w szczegól-ności w zakresie: (…) ochrony przed powo-dzią i suszą, zapewnienia wody na potrzeby rolnictwa oraz przemysłu, zaspokojenia potrzeb związanych z turystyką, sportem oraz rekreacją, tworzenia warunków dla energetycznego, transportowego oraz rybac-kiego wykorzystywania wód”5. Nie można zaniechań kolejnych rządów tłumaczyć dążeniem do zachowania dobrego stanu środowiska. Zgodnie bowiem z Prawem wodnym: „Gospodarowanie wodami uwzględnia zasadę wspólnych interesów i jest realizowane przez współ-pracę administracji publicznej, użytkow-ników wód i przedstawicieli lokalnych społeczności tak, aby uzyskać maksymalne korzyści społeczne”6. W świetle tych prze-pisów uleganie kolejnych rządów żąda-niom skrajnych organizacji ekologicznych, nie stanowiących nawet „przedstawicieli lokalnych społeczności”, a wręcz działają-cych na niekorzyść tych społeczności, jest wyrazem słabości władz, dyskryminacji tych społeczności i jawnym łamaniem prawa. Po wprowadzeniu w życie przepisów Natura 2000 i podobnych, które obejmują prak-tycznie całą dolinę Wisły, w sytuacji, gdy kolejne rządy ulegają naciskom ze strony skrajnych organizacji ekologicznych (w kręgach specjalistów potocznie zwanych ekoterrorystami), wydaje się, że dalsza hydroenergetyczna zabudowa Wisły jest mało realna. Jej realizacja będzie możliwa po zweryfikowaniu przepisów i przy odpo-wiedzialnych działaniach rządu zgodnych z interesem kraju.W części organizacji ekologicznych, o skraj-nych poglądach, lansowany jest m.in. pomysł likwidacji istniejącej od 42 lat elektrowni wodnej we Włocławku, poprzez rozebranie zapory i likwidację zbiornika włocławskiego. Realizacja tego szalonego pomysłu wiązałaby się automatycznie z zaniechaniem budowy kolejnych stopni na Wiśle. Pomijając olbrzymie koszty likwidacji stopnia (wg różnych szacunków byłby to wydatek rzędu 2–3-krotnie wyższy od kosztów budowy nowego stopnia na Wiśle), przynio-słoby to bardzo istotne straty dla gospodarki krajowej w różnych dziedzinach. Za takie pieniądze można by wybudować 2–3 kolejne stopnie Kaskady Dolnej Wisły, które łącznie z Włocławkiem dawałyby produkcję energii zielonej w ilości blisko 1,5–2 TWh/rok, o wartości od 1,0 do 1,25 mld zł/rok. Sama rezygnacja z produkcji energii w elektrowni Włocławek oznaczać będzie, że w każdym roku stracimy zieloną energię o wartości ok. 450 mln zł (szacunek na podstawie ceny jednostkowej energii na poziomie 600 zł/MWh, zgodnie z projektem ustawy o OZE). Oznaczałoby to zgodę na olbrzymie marnotrawstwo zarówno najkorzystniej-szej dla środowiska energii ze źródeł odna-wialnych, jakim jest hydroenergetyka, jak również rezygnację z olbrzymich korzyści gospodarczych, społecznych i środowisko-wych, jakie może przynieść krajowi zabu-dowa Wisły. Powtórzmy zatem postawione wyżej pytanie: Czy Polskę stać na takie

4 Prawo wodne, ustawa z 18 lipca 2001 roku, art. 10 ust.1.5 Tamże, art. 1 ust. 1, punkty 4–7.6 Tamże, art. 1 ust. 3.


54

marnotrawstwo? I postawmy jeszcze jedno pytanie: Kto poniesie odpowiedzialność za takie sprzeczne z interesem narodowym decyzje lub zaniechanie działań? Na zakończenie warto jeszcze wskazać na cel działania pseudoekologicznych organizacji. Praktycznie każda działalność gospodarcza, podejmowana zarówno przez państwo, jak i przez podmioty prywatne, jest przez te organizacje oprotestowywana. Dotyczy to również źródeł energii. Do tej pory znane są wystąpienia tych organizacji przeciwko energetyce opartej na surowcach kopal-nych (zanieczyszczenia środowiska, emisje, budowa kopalni i związana z tym zmiana stosunków wodnych i krajobrazu), hydro-energetyce, zarówno małej, jak i dużej (znisz-czenie rzek, środowiska wzdłuż rzek, zagro-żenia dla migracji organizmów wodnych i lądowych), energetyce atomowej (niebez-pieczeństwo dla społeczeństwa i środowiska spowodowane promieniowaniem), energe-tyce z biomasy (zagrożenia dla środowiska, fetor, zagrożenia wybuchem metanu), a ostatnio również przeciwko energetyce wiatrowej (hałas, wibracje, zagrożenia dla ptaków i dla ludzi). Jedyną nieoprotestowaną do tej pory jest energetyka słoneczna. Fakt ten należy przypisać jedynie temu, że jest ona do tej pory praktycznie niezauważalna na polskim rynku. Jej znaczący w skali kraju rozwój i związane z tym procesy (m.in. zaję-tość terenu, zmiany w krajobrazie), niewąt-pliwie wywoła protesty pseudoekologów. W tej sytuacji należy w ogóle zrezygnować z produkcji energii elektrycznej i cofnąć się w rozwoju do czasów średniowiecza albo stawić czoło problemom i rozwijać energe-tykę zgodnie z potrzebami kraju, jego społe-czeństwa i zasadą racjonalnego korzystania ze środowiska.

6. Podsumowanie i wnioski1. Wisła ma znaczny potencjał energii

zielonej i skupia ok. 80% całego hydro-energetycznego potencjału kraju.

2. Zabudowa Wisły i wykorzystanie jej poten-cjału gospodarczego – w świetle możli-wych do uzyskania korzyści społecznych, środowiskowych, gospodarczych i bezpie-czeństwa publicznego – stanowi nadrzędny interes publiczny, a jako taka winna być priorytetem dla działań rządu RP.

3. Hydroenergetyka w porównaniu z ener-getyką na bazie innych źródeł energii jest źródłem najbardziej korzystnym zarówno dla środowiska, jak i możliwości podniesienia bezpieczeństwa publicznego (np. powodziowego, energetycznego) i rozwoju gospodarczego kraju.

4. Energetyczne zagospodarowanie Wisły jest zgodne z najważniejszymi doku-mentami strategicznymi Polski i Unii Europejskiej w zakresie m.in. produkcji

energii ze źródeł odnawialnych, ochrony środowiska (powietrza, wody, gleb), retencjonowania wody, stworzenia drogi wodnej E40.

5. Obszary chronione Natura 2000, nieuza-sadnione protesty organizacji ekologicz-nych o skrajnych poglądach, słabość państwa i sprzeczna z interesem naro-dowym oraz przepisami Prawa wodnego działalność kolejnych rządów są przyczyną olbrzymiego marnotrawstwa zarówno energetycznych zasobów naturalnych, jak i wszystkich potencjalnych korzyści gospodarczych i społecznych związanych z rozwojem gospodarki wodnej (bezpie-czeństwo powodziowe, ochrona środo-wiska, miejsca pracy itd. itp.).

6. Dla rozwoju gospodarki wodnej i związa-nego z nią energetycznego zagospodaro-wania Wisły należy skorygować przepisy dotyczące obszarów Natura 2000 oraz ograniczyć wpływ skrajnych organizacji ekologicznych na decyzje gospodarcze.

7. Właściwe podejście do hydroenerge-tycznej zabudowy Wisły w krótkim czasie daje możliwość zwrotu kosztów budowy drugiego stopnia na Wiśle oraz samofi-nansowanie się budowy kolejnych stopni kaskady Wisły, dając przy tym rosnące przychody Państwa w miarę oddawania kolejnych stopni.

Bibliografia 1. Brenda Z., Fundacja „Kaskada Dolnej

Wisły” – realizacja głównych zadań, konferencja: 25 lat eksploatacji stopnia wodnego Włocławek z elektrownią, Włocławek 1995.

2. Jaśkiewicz J. i in., Sto lat rozwoju energe-tyki wodnej na ziemiach polskich, oprac. monograficzne, grudzień 1997.

3. Gabryś H.L., Elektroenergetyka w Polsce roku 2012 w świetle bilansu energii za 2011 rok i nie tylko, Energetyka, marzec-kwiecień 2012 [online], www.energetyka.eu.

4. Gajewski R., Potencjał rynkowy biomasy z przeznaczeniem na cele energetyczne, Polska Izba Biomasy, 2011.

5. Gostomczyk W., Rola i znaczenie biomasy energetycznej w rozwoju zrównowa-żonym, Politechnika Koszalińska 2012.

6. Kosiński J., Ochrona przeciwpowodziowa – co mógłby Włocławek, Gospodarka Wodna 2012, nr 11.

7. Kosiński J., Zdulski W., Energetyka wodna – stan obecny, perspektywy rozwoju, ekologia, Cieplne Maszyny Przepływowe – Turbomachinery, Zeszyt Naukowy 2003, nr 124, Politechnika Łódzka.

8. Kułagowski W., Hydroenergetyka w Polsce – stan obecny, perspektywy rozwoju, Towarzystwo Elektrowni Wodnych, 2000.

9. Malinowski R., Informacja o warunkach realizacji Kaskady Dolnej Wisły, praca studialna, Biuro Studiów i Projektów Energetycznych „Energoprojekt” Warszawa, 1990.

10. Malinowski R., Założenia techniczno--ekonomiczne rozwoju polskiej hydro-energetyki do 2020 roku, BSiPE. Energoprojekt w Warszawie, Warszawa 1990.

11. Matuszek W., Odnawialne źródła energii, Elektrownie Szczytowo-Pompowe SA, Elektroenergetyka 2005, nr 1.

12. Miciuła K., Potencjał biomasy na cele energetyczne, Uniwersytet Szczeciński, 2011.

13. Piskozub A. i in., Wisła. Monografia rzeki, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1982.

14. Zdulski W., 25 lat eksploatacji Elektrowni Wodnej Włocławek, konferencja: 25 lat eksploatacji stopnia wodnego „Włocławek” z elektrownią, Włocławek 1995.

15. Zdulski W. i in., Elektrownia Wodna we Włocławku, folder, ZE Toruń SA, 1995.

16. Zdulski W. i in., Elektrownia Wodna we Włocławku, folder, Elektrownia Wodna we Włocławku sp. z o.o., 1999.

17. Żółciak T., Gminy chętnie blokują elek-trownie wiatrowe, Dziennik Gazeta Prawna, 10 stycznia 2013.

18. Koncepcja przestrzennego zagospodaro-wania kraju 2030, Ministerstwo Rozwoju Regionalnego, Warszawa 2012.

19. Polityka energetyczna Polski do 2030 roku, dokument przyjęty przez Radę Ministrów 10 listopada 2009 roku.

20. Rocznik hydrologiczny wód powierzch-niowych, Wisła, IMGW, Wydawnictwo Geologiczne, 1982.

21. Kaskada, kwartalniki wydawane pod egidą Fundacji „Kaskada Dolnej Wisły” z lat 1993–1997, 2001.

22. Kaskada Dolnej Wisły – wstępna analiza ekonomiczna – synteza, BSiPE Energoprojekt Warszawa, Hydroprojekt Warszawa sp. z o.o., Warszawa 1993.

23. Informacja o Wiśle, referaty z konferencji w Nieszawie, Warszawa 1997.

24. Program bezpieczeństwa powodziowego w dorzeczu Wisły Środkowej – założenia, materiały konferencyjne, Warszawa 2011.

25. Miesięczne raporty z funkcjonowania KSE i rynku bilansującego [online], www.pse-operator.pl.

26. Odnawialne źródła energii – szanse i koszty [online], www.EurActiv.pl.

27. Energia ze źródeł odnawialnych w 2011 roku, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2012.


55

Jędrzej Kosińskidr inż.Elektrownia Wodna we Włocławkue-mail: [email protected] Politechniki Wrocławskiej (1976). Inżynier budownictwa, specjalność inżynieria wodna. Pracował w Centralnym Biurze Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego „Hydroprojekt” we Włocławku (od 1979). Następnie podjął pracę w Wojewódzkim Biurze Planowania Przestrzennego we Włocławku (1993–2000). Od 2000 roku pracuje w elektrowni wodnej we Włocławku na stanowisku głównego specjalisty hydrotechnika. Ostatnio zatrudniony jako doradca techniczny ENERGA SA do spraw budowy nowego stopnia na Wiśle poniżej Włocławka. Posiada uprawnienia budowlane w zakresie budownictwa hydrotechnicznego. Jest członkiem honorowym Towarzystwa Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych.

Wacław Zdulski mgr inż. Energa SA, doradca techniczny ds. budowy II stopnia na Wiśle e-mail: [email protected] Politechniki Łódzkiej (1973). Inżynier elektryk, specjalność elektroenergetyka przemysłowa. Pracę zawodową rozpoczął w Cukrowni Chełmża w Chełmży (1973–1977). W latach 1977–1998 pracował w Zakładzie Energetycznym Toruń – Elektrownia Wodna we Włocławku, gdzie pełnił obowiązki kierownicze. W latach 1998–2007 piastował stanowisko prezesa firmy Elektrownia Wodna we Włocławku sp. z o.o., a następnie doradcy zarządu tej spółki. Obecnie na emeryturze. Od sierpnia 2011 roku zatrudniony w ENERGA SA, a od listopada 2012 roku w ENERGA Invest SA jako doradca techniczny do spraw budowy II stopnia na Wiśle. Posiada uprawnienia w zakresie elektrycznym.


56

Determinants of inland navigation on the Vistulafrom Warsaw to Gdańsk

AuthorsAdam BoltPatrycja Jerzyło

Keywords the Vistula, inland navigation, inland ports, hydrotechnical structure

AbstractWaterborne transport is the cheapest, the safest and the least harmful to the natural environ-ment. Restoring regular waterway cargo transport will require revitalisation of the existing trans--shipment and logistics infrastructure for commercial inland ports and building new. Transport policy makers must remember that waterborne transport is the most ecological type of trans-port. It produces only 10% of the gases emitted to the atmosphere by equivalent road transport. Its energy intensity constitutes 30% of the energy intensity of road transport. This article addresses the issues related to inland navigation on the lower Vistula, presenting the river as a waterway, along with its quality and general conditions for navigation. It describes the arrangement and condition of water infrastructure, with particular focus on river ports and the inland waterway fleet.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013204

1. IntroductionThe transport system is one of the basic components of every country’s economic infrastructure. The following transport subsystems are crucial for the economy: road, railway, pipeline, sea and inland waterway transport. Harmonious cooperation of those subsystems according to the principles of contemporary logistics permits proper economic development of regions or a country.Despite its good natural and geographic conditions, Poland’s inland navigation is of minor significance in the national trans-port system. Intensively developing means of bulk transport, representing mostly rail and road transport, have inhibited the development of waterway transport. In European Union countries and in other developed countries, such as the USA, Canada or Russia, inland waterway transport is treated as equal to other types of transport. This is connected with the numerous advantages of inland waterway transport, i.e.: low environmental pollution, low energy intensity, low noise emission, considerable area savings, durability of means of trans-port and the infrastructure, considerable space for cargo, and small number of collisions and the related costs of rectifying their consequences. Inland waterway transport is the only option for large cargo which needs special means of transport and transport routes, as it does not require traffic for other users to be limited. Inland waterway transport is reliable, it gives the certainty that the cargo will be delivered on time, and it has the biggest rese-rves and capability of taking some load off road transport.

Historically, the waterway transport connecting the industrial south of the country with its centre and with sea ports has been one of the most important factors behind the need to develop the lower Vistula (dolna Wisła).

2. Arrangement and condition of waterway infrastructure The transport infrastructure of every waterway consists of linear features (the transportation route) with such structures as weirs, locks, canals, hydrotechnical fire protection struc-tures, and of point features, i.e. ports and trans-shipment faci-lities. The dilapidated condition and deterioration of those structures results mostly from lack of maintenance, renova-tion or modernisation works. This often leads to damage to or destruction of bank reinforcements and flood banks, to river or canal beds filling with silt, damage to locks, their closing mechanisms and drives, and abandonment of river engine-ering works.Waterborne transport requires three basic technical elements to function:• a waterway of an appropriate class• ports with the necessary capacity• a fleet whose size and shape corresponds to the navigation

conditions of the waterway, the technical conditions in ports and the requirements of the cargo.

The general condition of a shipping route and the realistic navi-gation possibilities on the river are as follows:

A. Bolt, P. Jerzyło | Acta Energetica 2/15 (2013) | 56–63

57

• the section from Dęblin at river kilometre 390 to Warsaw at kilometre 498 has fragmentary structures; the river channel is branched, with many side branches, sandbars, lateral erosions and other unfavourable morphological forms

• the section from river kilometre 498 to 526 is engineered in over 60% (Warsaw city section)

• the section from river kilometre 526 to 620 (the town of Płock) is engineered partially or completely near bridges; however, it has numerous sandbars and side branches and the channel is branched

• at non-engineered sections, there is intensive lateral erosion, which causes the riverbed to run wild.

Hydrotechnical structures used for inland navigation have many other functions. They regulate the course of the river (Fig. 1), contribute to the development of tourism, and help improve the quality of water (for instance the turbines of hydropower plants improve water aeration). Furthermore, water structures prevent desertification and serve as flood protection.

A. Inland portsInland ports are the basic elements of transport services, in addi-tion to two other factors in waterway transport: the waterway and the fleet. Inland ports are where inland waterway transport begins or ends, and where cargo is transferred from an overland or sea means of transport to an inland waterway means of trans-port, from an inland waterway to an overland means of transport or from waterborne to waterborne transport.Gdańsk Port is the crucial sea port for waterway transport on the Vistula (Wisła). Two areas with naturally diversified opera-tional parameters have been identified there: the internal port, situated along the Martwa Wisła river and the port canal, and the Northern Port (Polish: Port Północny), with direct access to the Gulf of Gdańsk. The internal port has a container terminal, a base and terminal for passenger ferries and for ro-ro ships, a base for cars and citrus fruit, a base for the handling of sulphur and other bulk cargo, a base for phosphorite trans-shipment. Other

wharves, due to the devices and infrastructure installed there, are universal. The Northern Port functions using piers, wharves and trans-shipment platforms situated directly in the Gulf of Gdańsk. This part of the port has specialised bases for trans--shipment of energy raw materials: liquid fuels, coal and liquid gas. Additionally, the Northern Port has a modern Deepwater Container Terminal (DCT). The overall length of wharves in Gdańsk Port is 17,651.92 m (inclu-ding 6475.40 m of trans-shipment wharves). Of these wharves 15,732.92 m are operational (including 5445.40 m of trans-ship-ment wharves). Gdańsk Port offers regular transport connections to 14 countries: Argentina, Belgium, Colombia, Denmark, Finland, Germany, Lithuania, Russia, Spain, Sweden, Trinidad and Tobago, the UK, Venezuela. Container feeder connections1 with hubs2 in Western Europe and regional connections within the Baltic Sea are of primary importance. We can observe rapid development of a direct China connection with the largest container ships in the world, which justifies the belief that Gdańsk may become a Baltic hub. As to the supply base, the port is served by motor vehicle and road transport. If the parameters of the lower section of the Vistula (Wisła) improve to make it a class IV waterway, we may expect the share of inland navigation in Gdańsk Port’s supply transportation to gradually increase as well. Assuming that its share is to grow to about 10% in 2025, the volume of inland waterway transport to and from sea ports is estimated to reach about 3 million tonnes and to constitute the vast majority of the forecast transport on the lower Vistula (dolna Wisła).All the Vistula (Wisła) ports can be divided according to their purpose into commercial, industrial, winter, fishing and other ports. Major ports can have all these functions but one of them is usually dominant. As far as the roles of particular types of ports are considered, commercial ports are definitely of prime impor-tance. They are the ones that directly participate in the process of moving cargo from one mode of transport to another.Inland ports should:• ensure versatile services for the fleet, cargo and the people

working on ships• connect a waterway with other types of transport.These tasks are complex and they require preparing proper infra-structure (areas, wharves) and suprastructure (equipping docks, wharves and port roads with proper technical measures and buildings).Integral elements of the infrastructure of waterways include inland ports and trans-shipment facilities – they developed together with the trade which used rivers as transportation routes. Many of the ports currently in use were built or rebuilt at the beginning of the 20th century. Some have been moder-nised since then but lack of proper renovation works led to decapitalisation and dereliction of many structures. The situ-ation is similar when it comes to trans-shipment equipment, which is rarely fixed, often obsolete and characterised by poor efficiency.

Photo 1. Groynes on the lower Vistula, photo: P. Jerzyło

1 Feeder ships are smaller delivery container ships.2 Hub – a base port for containers in transoceanic connections.


58

The basic shortcoming of those ports is lack of infrastructure to handle container cargo transport. This applies not only to trans--shipment equipment but also to storage yards, access roads and other elements required to handle intermodal infrastructure.Inland ports do not have the status of public ports. They are the property of inland waterway transport ship owners and of riverside municipalities, who lease them to interested business entities.Due to poor technical conditions, the trans-shipment capacity of ports and of inland trans-shipment facilities is not fully utilised, and the size of the trans-shipment operations they perform is determined by the current volume of inland waterway transport.The analysed area has the following river ports [2]:• ports in Warsaw:

- The Port of WZEK (Warszawskie Zakłady Eksploatacji Kruszywa, river kilometre 506.8)

- Czerniakowski Port (river kilometre 511). It became opera-tional in 1904. On the premises of the port there is the regi-stered office of the Warsaw Rowing Society (Warszawskie Towarzystwo Wioślarskie), and in its southern part are the barracks of the Municipal Police. Czerniakowski Port has not been deepened for 40 years. Downward erosion of the river channel, along with silt deposition in the port, has resulted in a situation where the port dock partially dries out in low-water periods, which prevents even canoeists from using the water. A design of a marina to be located in this site has been developed recently

- Praski Port. Closed down in 1980, it covers an area of about 36 ha

- Żerański Port (river kilometre 520.3). It is situated at the Żerań Power Plant, near the mouth of the Żerański Canal. Its construction works commenced before World War I. It became operational in 1963 and it is in use to this day. Covering an area of about 260 ha, the port consists of several docks

• The port in Płock (Radziwie). Initially it was to be used for transportation purposes; today it is not used.

• The port in Nowy Duninów• The port in Włocławek. It has 300 m of trans-shipment wharves,

6000 m2 of storage yards and 3400 m2 of warehouses. The port is 3–4 m deep

• River ports in Toruń. Toruń has six harbours in four river ports. The Timber Port (Polish: Port Drzewny): 70.76 ha, on the biggest branch of the Vistula (Wisła) near Toruń, formed natu-rally, it has four harbours and recreational areas. The Winter Port (Polish: Port Zimowy): dug out artificially, the area of the port dock is about 5 ha, the biggest harbour for barges and boats in Toruń. The port of AZS (Academic Sports Association, Polish: Akademicki Związek Sportowy) and the Construction Port (Port Budowlany). The overall trans-shipment length of wharves in Toruń is 126 m; the area of storage yards is 4000 m2, the area of warehouses is 1500 m2, and the depth is 5 m.

• Chełmno Port. The length of the wharf is 86.5 m, and the depth of the port ranges from 1.0 m to 1.6 m

Photo 2. Inland port in Płock, photo: P. Jerzyło

Photo 3. River port in Włocławek, photo: P. Jerzyło

Photo 4. Inland port in Chełm, photo: P. Jerzyło (referred to as Fig. 2a)


59

• Grudziądz Port. The wharf is 300 m long, while the depth ranges from 0.4 to 0.6 m

• Korzeniewo Port• The port in Tczew• Tczew, a passenger and sailing harbour. Situated at the Vistula

(Wisła) boulevards. The harbour for passenger ships is a perma-nent jetty on steel poles, with a mooring line 102 m long. The bank under the jetty is an escarpment reinforced with gabion mattresses. Protrusion of the jetty towards the river current permits ships no longer than 125 m to moor

• Przegalina Port. A small river port next to a lock of the same name.

Other elements of the river infrastructure – wharves [2]:• Włocławek (river kilometre 688). The trans-shipment length of

the wharves is 60.8 m, while the depth along the wharves is 1.2–1.7 m. The area of the adjacent storage yards – 2500 m2

• Toruń (river kilometre 730). The trans-shipment length of the wharves is 15 m; the area of storage yards is 7000 m2, while the depth is 2–2.5 m

• Toruń (river kilometre 735). The trans-shipment length of the wharves is 120 m; the area of storage yards is 3000 m2, while the depth is 2–2.5 m

• Solec Kujawski (river kilometre 763). The trans-shipment length of the wharf is 60 m; the area of storage yards is 3000 m2, while the depth is 2–2.5 m

• Bydgoszcz (river kilometre 773.27). The trans-shipment length of the wharf is 246 m, while the depth is 1.2–1.5 m

• Bydgoszcz (river kilometre 774.9). The area of storage yards is 3000 m2, while the depth is 2–2.5 m

• Głogówko (river kilometre 807). The trans-shipment length of the wharves is 60 m; the area of storage yards is 1200 m2, while the depth is 1.2–1.5 m

• Grudziądz (river kilometre 834.9). The length of the wharf is 550 m; the area of storage yards is 1000 m2, while the depth is 0.4–0.6 m.

The following shipyards are situated within the section of the Vistula (Wisła) under discussion [2]:• Przedsiębiorstwo Budownictwa Wodnego w Warszawie S.A.

(Żerań Shipyard). The enterprise focuses on specialised hydro-technical construction works and on environmental protec-tion in general as well as on ecological engineering.

• Centromost – Stocznia Rzeczna sp. z o.o. (River Shipyard of Płock). Since 2004, manufacturing activities have been performed on a small part of the former premises of the shipyard. They involve building tankers. The sizes of the struc-tures built at the shipyard are limited by the size of the lock in Włocławek barrage: the maximum length is 115 m, and the maximum width is 11.45 m. The height of the structures built cannot exceed 7 m due to the bridges on the waterway. Despite those limitations, the shipyard has built vessels with dimensions exceeding the threshold values. Those ships were built at the shipyard as components, and then assembled

outside the Włocławek lock. In the direct vicinity, there is a silo for 30,000 tonnes of grain.

• Stocznia Tczew sp. z o.o. It specialises in construction and renovation of ships, boats and yachts. The company also offers manufacture and sale of sailing equipment and instruments.

• Stocznia WISŁA sp. z o.o. A side slipway makes it possible to build ships up to 40 m long. Assembly stands at the shipyard wharves permit building vessel steel structures up to 28 m tall, weighing no more than 600 tonnes. The shipyard has four wharves: Kaszubskie (length 74 m, minimum depth 2.2 m), Motławskie (length 215 m, minimum depth 2.2 m), Krakowieckie (length 99 m, minimum depth 2.5 m), and Bałtyckie (length 155 m, minimum depth 3.1 m).

B. Inland fleet The technical concepts of the Polish inland fleet currently in use were developed in the late 1950s and the early 1960s as some of the most cutting-edge solutions in Europe of that time [5]. The development of ships was inhibited in the 1990s as a result of considerably reduced investment devoted to that purpose, which prevented any works on further qualitative changes in waterway transport, and led to systematic drops in the size of the fleet and to its progressive decapitalisation. Of the three basic systems of inland waterway cargo transport, the push system is dominant, while the next group of cargo ships consists of motor barges.The inland navigation fleet, built mostly in the 1970s, is obsolete, i.e. worn out technically and economically.

Taking out traditional loans to purchase new vessels conside-rably increases the debt of ship owners and yields small mate-rial effects in carriage potential. This is why ship owners usually decide to maintain the necessary number of ships operational by increasing repair and modernisation works.

Photo 5. A barge-pusher assembly entering the lock in Biała Góra, photo: P. Jerzyło


60

3. The Vistula as a waterway – the present conditionsInland waterways are inland surface waters by which, due to the hydrological conditions and water devices, inland navigation ships can transport people and cargo3.Inland waterways are divided into classes [Tab. 1] [Tab. 2], and – depending on the class – they are divided into waterways of4:• regional significance• international significance.

The lower Vistula (dolna Wisła) is a 390 km section from the mouth of the Narew (river kilometre 551) to the mouth of the Vistula (Wisła) (river kilometre 941) [3]. The lower Vistula (dolna Wisła) includes the Warsaw agglomeration with Zegrzyński rese-rvoir and the Żerański canal. The catchment area of the lower Vistula (dolna Wisła) is 34,300 km2. Together with the tributary of the Bug and the Warta rivers, the Narew River is the largest tribu-tary of the Vistula (Wisła), essentially changing the discharge in the main channel. Just below the mouth of the Narew, there is the Modlin gauging station. The lower Vistula (dolna Wisła) is a 390 m long section of the Vistula (Wisła) waterway from the mouth of the Narew to the mouth of the Vistula (Wisła). The waterway of the lower Vistula (dolna Wisła) can be divided into three sections [6]:

• from the mouth of the Narew river to Silno, 167 km long• from Silno to the Nogat river, 168 km long• below the Nogat, 55 km long.The first section has yet to be fully engineered. The bottom of the channel is made of sands, which travel when the water level is higher and the current reaches greater velocities. As a result, sandbanks and sandbars are formed, which limits the depth for ships and makes the shipping route unstable. These sand-banks and sandbars can be even a few hundred metres long. The Włocławek barrage (Fig. 5) had a favourable impact on the navigation conditions between Płock and Włocławek; the section is a class Va waterway in terms of depth. The 35-kilometre long section below the barrage in Włocławek is characterised by chan-geable navigation conditions, which is mostly due to the opera-tion of the hydropower plant. Between the Narew River and Płock the water is 0.5–2.5 m deep.The second section of the lower Vistula (dolna Wisła), from Silno to the Nogat, was completely engineered during the Prussian occupation, but due to insufficient ongoing renovation works some river engineering structures went into decline. As a result, appropriate navigation depths are not obtained there. This is also the consequence of improperly performed river engineering works, involving inappropriate development of the route and application of too large a width of the channel (375 m).

Waterway Waterway class

Motor vessels and barges Push trains Minimum clearance under bridges

above the highest navigable water

level (wwż)

general characteristics general characteristics

maximum length

maximum width

maximum draft capacity length width draft capacity

L(m) B(m) d(m) T(t) L(m) B(m) d(m) T(t) H(m)

of regional importance

Ia 24 3.5 1 3

Ib 41 4.7 1.4 180 3

II 57 7.5–9.0 1.6 500 3

III 67–70 8.2–9.0 1.6–2.0 700 118–132 8.2–9.0 1.6–2.0 1000–1200 4

of international importance

IV 80–85 9.5 2.5 1000-1500 85 9.5 2.5–2.8 1250–1450 5.25 or 7.00

Va 95–110 11.4 2.5–2.8 1500--3000 95–110 11.4 2.5–3.0 1600–30005.25 or 7.00

Vb 172–185 11.4 2.5–3.0 3200–4000

Name of inland waterway Length [km] Waterway class

from the mouth of the River Przemsza to the connection to the Łączański Channel 37.5 IV, under construction

from the mouth of the Łączyński Channel in Skawina to the barrage in Przewóz 34.3 III

from the barrage in Przewóz to the mouth of the River Sanna 203 Ib

from the mouth of the River Sanna to Płock 324.8 Ib

from Płock to the barrage in Włocławek 55 Va

from the barrage in Włocławek to the mouth of the River Tążyna 43 Ib

from the mouth of the River Tążyna to Tczew 190.5 II

from Tczew to the border with internal sea waters 32.7 III

Tab. 1 Polish classification of inland waterways, source: Journal of Laws of 2002, No. 77, item 695

Tab. 2 Division of inland waterways in Poland into classes – the Vistula, source: Journal of Laws of 2002, No. 77, item 695

3 Journal of Laws of 2012, No. 0, item 145.4 Journal of Laws of 2002, No. 77, item 695.


61

The third section of the lower Vistula (dolna Wisła) waterway, from the Nogat to the mouth of the Vistula (Wisła), is also fully engineered. The width of the river engineering route applied there (250 m) ensures that the depths on sandbars do not drop to below 1.60 m. Only near Piekło, over a 5 km section, the depths decrease on sandbars to about 1.30 m. From the navigation perspective, the Przekop Wisły (Vistula Channel) is a problem in its own right. The river is linked with Gdańsk port via a lock at Przegalina, but so far it has no direct connection with the North Port. It is connected with the Vistula Lagoon via the lock in Gdańska Głowa and the Szkarpawa River, or via the Nogat River.

4. Transport potential of the lower VistulaAfter World War II, navigation on the Vistula (Wisła) kept decre-asing, and today it is almost completely dead. This happened due to its low competitiveness when compared to rail transport and motor vehicle transport, even though the carriage of bulk cargo is usually much cheaper in inland waterway transport than in rail and motor vehicle transport. Other, somewhat natural reasons for the disappearance of waterborne transport on the Vistula (Wisła) include insufficient depths, non-renovated, damaged hydrotechnical structures (groynes, perpendicular structures) which will not serve their river engineering function, insufficient headroom under bridges, and lack of logistics base (modernised multimodal ports adapted to receive bulk cargo and containe-rised cargo). In the meantime, water transport can be observed to be developing in many rivers and canals of Europe.The disappearance of transport on the Vistula (Wisła) is the outcome of the lack of a modern waterway, which cannot be provided via traditional engineering of the river. Modern inland navigation on the Vistula (Wisła) needs hydrotechnical infra-structure in the whole lower reaches from the Narew River to the

Baltic Sea. One barrage alone does not meet this basic condition. The waterway on the middle Vistula (środkowa Wisła) – from Sandomierz to Warsaw – and on the lower Vistula (dolna Wisła) as an independent shipping route is of no major economic signi-ficance. However, its integration with the system of European waterways via connection with the waterways of Lithuania, Belarus, Ukraine, Germany and the Czech Republic would defini-tely bring economic benefits to the country, coming from transit charges and from trade with neighbouring and other countries.When compared to other countries of the EU and beyond, Poland is behind as to the management of its poor water resources, and its methods of managing water have led to the deterioration of infrastructure and to loss of economic and social benefits arising from river transportation. The mixed conditions on all of our waterways, and sometimes even their failure to meet the minimum parameters of the esta-blished classes at many sections, has negative effects on their functioning (blocked routes), leading to the decline of ports, companies etc. Since those parameters vary, it is hard to manage economically and ecologically efficient navigation over greater distances, which practically limits it mainly to local carriage. Years of neglect in water management, resulting from the lack of funds, lead to increasingly severe decline in rivers and waterway engineering structures, in the summer making river navigation impossible for many days, even in the navigation season, and in winter hindering ice-breaking activities and causing additional flood hazard. Too low a capacity of reservoirs and inadequate management and investment in waterways cause even those unfavourable parameters to drop, as in dry years waterway depths drop well below the values set for particular classes.Public interest in the matter of waterway transport and in using the Vistula (Wisła) for transport purposes has considerably incre-ased. The reasons behind this include the rapid growth of conta-iner transport, changing the image of sea ports, and the need for sea ports to expand access from land. It all began with the idea to revitalise the E70 waterway, resulting in a strategy of six marshals of the northern voivodeships which helped develop the tourism infrastructure. However, all long-term analyses and deliberations led back to the “Kaskada Wisły concept (meaning the Vistula Cascade). Its new version, to be implemented gradually after the development of a complete plan of the stages of works arising from sustainable development of the regions directly connected with the Vistula (Wisła), ought to result in achieving status of international waterways E40 and E70 and in the signing of the AGN5. The resumption of transport operations on the Vistula (Wisła) from Gdańsk to Warsaw seems to be the most realistic [1]. This stage ought to arise from improved transport access to the sea ports of Gdańsk and Gdynia by water and from the need to launch multimodal hubs connected with the A1 motorway and the E65 highway. However, it must be emphasised that the reason

Photo 6. The Włocławek barrage, view from the lower water, photo: P. Jerzyło

5 AGN – signed on 19 January 1996 in Geneva – is the European Agreement on Main Inland Waterways of International Importance. It is the basic document deter-mining directions for the development of inland waterways in Europe, and its objective was to provide a legal framework which would establish a coordinated plan to develop and build a network of inland waterways of international importance; the plan was based on agreed infrastructural and operational parameters. The network included in the AGN is divided into nine main waterway transport routes over 27,000 km long and it interconnects ports of 37 European countries.


62

in this case is related not only to transport but also to economic needs. Depending on the variant implemented, the river engine-ering infrastructure must be rebuilt and regular works must be undertaken to maintain at least a class II waterway. Additionally, construction of the necessary large hydrotechnical structures, such as a barrage in Nieszawa, must be commenced. From the point of view of navigation, the Nieszawa project could be followed by a barrage in Solec Kujawski, which would bring addi-tional energy and considerably improve the navigability of the waterway to Gdańsk.Simultaneously, commercial infrastructure ought to be built, river ports should be prepared to handle trimodality, i.e. cargo trans--shipment from waterborne transport to rail and road transport.Initially, ports in Tczew, Solec Kujawski (for Bydgoszcz and Toruń), Płock and Warsaw (Żerań) are essential. At further stages, a lock must be built in Dębe. These investments are not beyond the country’s investment possibilities. During further development of the navigation infrastructure, use of the hydropower potential of the Vistula (Wisła) ought to play an increasing role. It must be remembered that Warsaw is the main destination of inland navigation on the Vistula (Wisła). Building a barrage in Wyszogród (which gives the most elec-tricity) and the Northern Barrage (Polish: Stopień Północny) in Warsaw will improve the water conditions and the possibility of effectively utilising waterways within the Warsaw hub. This means consistent implementation of the tasks related to enhan-cing the navigability of the Vistula (Wisła) above Warsaw. Beginning works on modern inland waterway transport requires subsidy for preparatory and research works. Investments must be completed according to the procedures and environmental requirements of the European Union, which requires the neces-sary programmes ordered by the government to be launched. The good practices and environmentally-friendly solutions currently applied in the European Union, permitting harmonious sustainable development with man, the environment, and the economy forming a well-functioning whole, may in this case overcome the harmful stereotypes that have considerably contri-buted to the present condition of the water infrastructure and inland waterway transport.

6. SummaryThe increased public interest in waterborne transport and its use for transportation purposes on the Vistula (Wisła) arises largely from the development of the country’s transport infrastructure and from the needs arising from the processes shaping susta-inable economic development of regions, including changes in the transport, distribution and trade methods, in the demand for water and in the use of hydropower resources. The idea of using the waterway of the Vistula (Wisła) is promising, and it entails not only thorough transformations in the nationwide transport infra-structure but also changes in the way of managing and admini-stering waterways. The present economic development and the growing cargo transport make it necessary to seek an alternative to road transport. Costs connected with maintenance of water-ways and with hydrotechnical structures are comparable to costs

of road investments, which is why utilisation of a river as a natural corridor needs to be considered. Launching new shipping lines and developing sea ports requires an operator’s support in the form of determining feasible actions (for the nearest and more distant future) to be taken by regional and central authorities to provide access to ports, to keep this access efficient, and to develop the container transport already commenced from the Far East to the port in Gdańsk. The latter is particularly important due to the fact container freight represents one of the main types of sea cargo which will keep developing stably, proportionately to GDP growth, in both a near and a more distant time horizon. This gives a credible guarantee of return on investment in the transport of this freight. Work on the concept and programme of revitalisation of water-ways performed by local government bodies and NGOs indicate the possible directions of development and make it possible to assess the existing condition, but they cannot be the basis for a realistic economic programme regarding the use of the Vistula’s (Wisła) water resources for economic purposes, including water-borne transport. The priority task, to be completed first, is to develop a govern-ment programme for economic use of waterways which should cover a period at least until 2030 and set out the economic tasks to be performed together with other water users and environ-ments working for the protection of natural resources.The basic problem is to make the decision to launch a programme for construction of international waterways in Poland and to sign the AGN. The decision will make it possible to commence reali-stic conceptual works, to design an international waterway of at least class IV on the Vistula (Wisła), and to determine how to make economic use of the river. This applies largely to utilisation of energy resources, as well as to flood protection and to water supply for developing agglomerations and farming. Those deci-sions are crucial because the country’s transport infrastructure keeps growing rapidly and adjacent areas are being developed, which poses a real threat that wherever a structure with inappro-priate parameters crosses a watercourse or a canal, economic losses will be inevitable.

REFERENCES

1. Błażejczyk J., Zadania i etapy realizacji dla projektu Kaskady Dolnej Wisły. Informacja dla Mazowsza [Tasks and Implementation Stages for the lower Vistula Cascade Project. Information for Masovia], Kappa System sp. z o.o, 20 September 2012.

2. ECORYS, Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, część 1: Analiza funkcjonowania trans-portu wodnego śródlądowego oraz turystyki wodnej w Polsce, [Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport in Poland, part 1: Analysis of the Functioning of Inland Waterway Transport and Water Tourism in Poland], Warsaw 2011.

3. Jerzyło P., Strategia rozwoju drogi wodnej – wymagana głębokość toru wodnego [Waterway Development Strategy – the Required Shipping Route Depth], Nowe trendy w naukach inżynieryjnych 2


63

[New Trends in Engineering Studies], Creative Science – Monograph 2012, Cracow 2012, pp. 148–156.

4. Regulation of the Council of Ministers on classification of inland waterways of 7 May 2002 (Journal of Laws of 2002, No. 77, item 695).

5. Rusak M., Żegluga i porty na Wiśle [Navigation and Ports on the Vistula], Konferencja Naukowo-Techniczna “Zagospodarowanie

dolnej Wisły” [Scientific and Technical Conference “Making use of the lower Vistula”], Włocławek, 18–19 September 1978.

6. Woś K., Żegluga śródlądowa – szanse rozwoju [Inland Navigation – Development Opportunities], Szczecin 2010.

Adam Bolt Gdańsk University of Technology


Author of over 260 publications, projects, expert and other opinions, studies and reports. Building surveyor in civil engineering & construction without restrictions.

Holder of a building, design and construction licence in civil engineering & construction. Member of the Polish Chamber of Civil Engineers, expert of the Association

of Water and Irrigation Engineers and Technicians (Polish: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Wodnych i Melioracyjnych). Representative of the Polish Committee

for Standardization in CEN/TC 189 on geosynthetics in Brussels. Organiser and co-organiser or many scientific conferences and seminars.

Patrycja JerzyłoGdańsk University of Technology

e-mail: patrycja.jerzył[email protected]

Doctoral student, assistant at the Geotechnics, Geology and Maritime Engineering Department, Faculty of Civil and Environmental Engineering. Graduate of naviga-

tion at the Faculty of Navigation, Maritime University of Szczecin. Author of 12 publications in peer-reviewed journals. Preparing a dissertation entitled “Optimization

of the fairway of the international E70 watercourse at the Vistula mouth – Brda mouth, including the safety analysis of the navigation and ecological conditioning”.


64

Uwarunkowania żeglugi śródlądowej na Wiśle od Warszawy do Gdańska

AutorzyAdam BoltPatrycja Jerzyło

Słowa kluczoweWisła, żegluga śródlądowa, porty śródlądowe, zabudowa hydrotechniczna

StreszczenieTransport wodny jest najtańszy, najbezpieczniejszy i najmniej uciążliwy dla środowiska naturalnego. Przywrócenie regularnej żeglugi towarowej pociągnie za sobą rewitalizację istniejącej i budowę nowej infrastruktury przeładunkowo-logistycznej śródlą-dowych portów handlowych. Kreując politykę transportową, trzeba pamiętać, że transport wodny jest najbardziej ekologicznym rodzajem transportu. Wytwarza zaledwie 10% emisji gazów wydalanych do atmosfery przez równoważny transport kołowy. Jego energochłonność to 30% energochłonności transportu kołowego. W artykule została poruszona tematyka związana z żeglugą śródlądową na dolnej Wiśle. Zaprezentowana została Wisła jako droga wodna, jej jakość oraz opis ogólnych uwarunkowań żeglugowych. Przedstawiono opis układu i stanu infrastruktury wodnej ze szczególnym uwzględnieniem portów rzecznych i floty śródlądowej.

1. WprowadzenieJednym z podstawowych składników infra-struktury gospodarczej każdego kraju jest jego system transportowy. Zasadnicze znaczenie dla życia gospodarczego mają następujące podsystemy transportowe: drogowy, kolejowy, rurociągowy, morski oraz wodny śródlądowy. Harmonijne współ-działanie tych podsystemów na zasadach współczesnej logistyki pozwala na właściwy rozwój gospodarczy regionów lub kraju.Pomimo korzystnych w Polsce warunków naturalnych i uwarunkowań geograficz-nych żegluga śródlądowa ma znikome znaczenie w systemie transportowym kraju. Intensywny rozwój środków masowego transportu, głównie kolejowego i samo-chodowego, spowodowały zahamowanie rozwoju transportu drogami wodnymi. W krajach Unii Europejskiej oraz innych rozwiniętych państwach, takich jak USA, Kanada lub Rosja, transport śródlądowy jest traktowany równorzędnie w stosunku do innych rodzajów transportu. Wynika to z licznych zalet transportu śródlądowego, jakimi są: małe zanieczyszczenie środo-wiska, mała energochłonnść, mała emisja hałasów, duża oszczędność w zajmowaniu dodatkowej powierzchni terenu, trwałość środków transportu i infrastruktury, duża przestrzeń ładunkowa oraz mała liczba kolizji i związane z tym kosztów usuwania ich następstw. W przypadku ładunków wielkogabarytowych, które wymagają zastosowania specjalnych środków trans-portu oraz wytyczenia tras przejazdu, trans-port śródlądowy jest jedynym możliwym do zastosowania. W trakcie przejazdu nie wymaga ograniczenia ruchu dla innych użytkowników. Transport śródlądowy jest niezawodny, daje pewność dostarczenia ładunku na określony termin dostawy, ma największe rezerwy i możliwości przejęcia części ładunków od transportu drogowego.Jednym z najistotniejszych, historycznych czynników, wywołujących potrzebę zabu-dowy dolnej Wisły, był i jest transport wodny wiążący przemysłowe południe kraju z jego centrum i portami morskimi.

2. Układ oraz stan infrastruktury drogi wodnej Elementami infrastruktury transportowej każdej drogi wodnej są obiekty liniowe (szlak transportowy), posiadający obiekty, takie, jak m.in.: jazy, śluzy, kanały żeglu-gowe, hydrotechniczne budowle ochrony przeciwpowodziowej oraz obiekty punk-towe: porty, przeładownie. Zaniedbania oraz niszczenie tych obiektów wynikają głównie z zaniechania prac konserwacyjnych i remontowo-modernizacyjnych. Procesy te prowadzą często do uszkodzenia lub znisz-czenia ubezpieczeń brzegowych i wałów przeciwpowodziowych, zamulania koryta rzek lub kanałów, uszkodzeń śluz, zamknięć i urządzeń napędowych, zaniechania robót związanych z regulacją.Funkcjonowanie transportu wodnego wymaga trzech podstawowych elementów technicznych:• drogi wodnej o odpowiedniej klasie• portów o niezbędnej przepustowości• floty zgodnej wielkością i kształtem

z warunkami nawigacyjnymi na drodze wodnej, warunkami technicznymi w portach oraz wymaganiami narzuco-nymi przez ładunek.

Ogólny stan szlaku żeglownego oraz realne możliwości żeglugowe na rzece przedsta-wiają się następująco:• odcinek od Dęblina w km 390 do Warszawy

w km 498 posiada zabudowę fragmen-taryczną; koryto rzeki jest rozczłonko-wane z licznymi odgałęzieniami bocznych odnóg, przemiałami, erozjami bocznymi i innymi niekorzystnymi formami morfo-logicznymi w nim powstającymi

• odcinek od km 498 do km 526 jest uregu-lowany w ponad 60% (odcinek miejski Warszawy)

• odcinek od km 526 do km 620 (miejsco-wość Płock) jest uregulowany fragmenta-rycznie lub docelowo w rejonie mostów; występują jednakże liczne przemiały, odgałęzienia boczne, koryto rzeczne jest rozczłonkowane

• na odcinkach nieuregulowanych z dużym natężeniem występuje erozja brzegowa, powodująca dziczenie koryta rzeki.

Budowle hydrotechniczne służące żegludze śródlądowej spełniają wiele innych funkcji. Regulują bieg rzeki (fot. 1), wpły-wają na rozwój turystyki, przyczyniają się do polepszenia stanu jakości wód (m.in. turbiny elektrowni wodnych poprawiają napowietrzanie wody). Obiekty wodne zapobiegają także procesowi pustyn-nienia obszarów oraz spełniają funkcję przeciwpowodziową.

a. Porty śródlądowePorty śródlądowe są podstawowym elementem usług transportowych, obok dwóch innych czynników śródlądowego transportu wodnego: drogi wodnej i taboru. W portach śródlądowych zaczyna się lub kończy śródlądowy transport wodny, tutaj następuje faza przemieszczania ładunku z lądowego lub morskiego środka transportu na wodny śródlądowy, z wodnego śródlądo-wego na lądowy bądź z wodnego na wodny.Zasadniczym portem morskim mającym znaczenie dla żeglugi na Wiśle jest Port Gdańsk. Wyodrębniono w nim dwa obszary o zróżnicowanych w sposób naturalny para-metrach eksploatacyjnych: port wewnętrzny usytuowany wzdłuż Martwej Wisły i kanału portowego oraz Port Północny z bezpo-średnim dostępem do Zatoki Gdańskiej. W porcie wewnętrznym znajdują się: terminal kontenerowy, baza i terminal dla promów pasażerskich oraz statków ro-ro,

PL


Fot. 1. Ostrogi na dolnej Wiśle, fot. P. Jerzyło

A. Bolt, P. Jerzyło | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 56–63

65

bazy przeładunku samochodów osobowych i owoców cytrusowych, baza do obsługi siarki oraz innych ładunków masowych, baza przeładunku fosforytów. Pozostałe nabrzeża z racji zainstalowanych urządzeń i infrastruktury mają uniwersalny charakter. Port Północny funkcjonuje, wykorzystując pirsy, nabrzeża i pomosty przeładunkowe zlokalizowane bezpośrednio w akwenach wodnych Zatoki Gdańskiej. W tej części portu znajdują się specjalistyczne bazy przeładunku surowców energetycznych: paliw płynnych, węgla oraz gazu płyn-nego. W Porcie Północnym zlokalizowany jest również nowoczesny głębokowodny terminal kontenerowy DCT. Ogólna długość nabrzeży w Porcie Gdańsk wynosi 17 651,92 m (w tym 6475,40 m nabrzeży przeładunkowych). Do eksplo-atacji nadaje się 15 732,92 m nabrzeży (w tym 5445,40 m nabrzeży przeładunko-wych). Port Gdańsk oferuje regularne połą-czenia żeglugowe do 14 krajów: Argentyny, Belgii, Danii, Finlandii, Hiszpanii, Holandii, Kolumbii, Litwy, Niemiec, Rosji, Szwecji, Trynidadu i Tobago, Wenezueli, Wielkiej Brytanii. Główną rolę odgrywają konte-nerowe połączenia feederowe1 z hubami2 w Europie Zachodniej oraz regionalne połą-czenia w ramach Bałtyku. Obserwujemy właśnie bardzo szybki rozwój bezpośred-niego połączenia z Chinami, obsługującego największe statki kontenerowe świata, dające podstawę sądzić, że Gdańsk może stać się hubem na Bałtyku. Od strony zaplecza gospodarczego port obsługiwany jest przez transport samochodowy i drogowy. Przyjmując założenie, że do 2025 roku zostaną poprawione parametry dolnego odcinka Wisły do IV klasy żeglugowej, można przypuszczać, że stopniowo będzie rósł udział żeglugi śródlądowej także w prze-wozach zapleczowych portu w Gdańsku. Przy założeniu, że udział ten wzrośnie do poziomu około 10% w 2025 roku, szacuje się, że przewozy żeglugą śródlądową w relacji z portami morskimi wyniosą ok. 3 mln ton i będą stanowić znaczącą większość progno-zowanych przewozów dolną Wisłą.Wszystkie porty na Wiśle można podzielić pod względem przeznaczenia na: handlowe, przemysłowe, zimowiska, rybackie i inne. Większe porty mogą spełniać wszystkie funkcje, ale jedna z nich zazwyczaj domi-nuje. Z punktu widzenia funkcji, jakie poszczególne rodzaje portów spełniają, bezsprzecznie na plan pierwszy wysuwają się porty handlowe. One to biorą bezpośredni udział w procesie przemieszczenia ładunku z jednego środka przewozowego na drugi.Porty śródlądowe powinny:• zapewniać wszechstronną obsługę floty,

ładunku i ludzi pracujących na statkach• wiązać drogę wodną z pozostałymi rodza-

jami transportu.Są to zadania kompleksowe i wymagają przygotowania odpowiedniej infrastruktury (tereny, nabrzeża) i suprastruktury (wyposa-żenie akwenów i nabrzeży oraz dróg porto-wych w odpowiednie środki techniczne i budynki).Integralnym elementem infrastruktury dróg wodnych są porty i przeładownie śród-lądowe, które rozwijały się równocześnie wraz z rozwojem handlu, dla którego rzeki

stanowiły szlaki transportowe. Znaczna część obecnie eksploatowanych portów była budowana lub odbudowywana na początku XX w. Od tego czasu niektóre porty zmoder-nizowano, jednak brak odpowiednich remontów spowodował, że wiele budowli jest zdekapitalizowanych i zdewastowanych. Podobny jest stan urządzeń przeładunko-wych, które na ogół nie są stacjonarne i wiele z nich jest przestarzałych oraz odznacza się niską wydajnością.Podstawowym mankamentem tych portów jest brak infrastruktury, nadającej się do obsługi transportu ładunków w konte-nerach. Dotyczy to nie tylko urządzeń prze-ładowczych, lecz także placów składowych, dróg dojazdowych oraz innych elementów obsługi intermodalnej.Porty śródlądowe nie posiadają statusu portów publicznych. Są własnością arma-torów śródlądowych oraz nadrzecznych gmin, które je wynajmują zainteresowanym podmiotom gospodarczym.Z powodu złego stanu technicznego zdol-ność przeładunkowa portów i przeładowni śródlądowych nie jest w pełni wykorzy-stana, zaś wielkość wykonywanych przez nie przeładunków wyznaczana jest aktu-alnym poziomem przewozów wodnych śródlądowych.Na analizowanym obszarze znajdują się następujące porty rzeczne [2]:• porty w Warszawie:- Port WZEK (Warszawskie Zakłady

Eksploatacji Kruszywa, km 506,8)- Port Czerniakowski (km 511). Oddano

go do użytku w 1904 roku, obecnie w obrębie portu siedzibę ma Warszawskie Towarzystwo Wioślarskie, a w połu-dniowej jego części znalazły się zaś baraki Straży Miejskiej. Port Czerniakowski nie był pogłębiany od 40 lat. Erozja denna koryta rzeki wraz ze zjawiskiem osadzania mułu w porcie doprowadziły do tego, że podczas niżówki basen portu częściowo wysycha, co uniemożliwia korzystanie z wody nawet kajakarzom. Ostatnio powstał projekt mariny zlokali-zowanej w tym miejscu.

- Port Praski. Zlikwidowany w 1980 roku, zajmuje obszar o powierzchni ok. 36 ha.

- Port Żerański (km 520,3). Zlokalizowany jest przy Elektrociepłowni Żerań, przy ujściu Kanału Żerańskiego. Budowany był już przed I wojną światową. Oddano go do użytku w 1963 roku i używany jest do dziś. Zajmuje obszar o powierzchni ok. 260 ha, port składa się z kilku basenów.

• Port w Płocku (Radziwie). Pierwotnie miał służyć do celów transportowych, obecnie jego funkcje nie są wykorzystywane.

• Port w Nowym Duninowie.• Port we Włocławku. Dysponuje nabrze-

żami o długości przeładunkowej wyno-szącej 300 m, placami składowymi o powierzchni 6000 m2 oraz magazynami o powierzchni 3400 m2. Głębokość portu to 3–4 m.

• Porty rzeczne w Toruniu. W Toruniu znaj-duje się sześć przystani na terenie czte-rech portów rzecznych. Port Drzewny: powierzchnia 70,76 ha, największa odnoga Wisły w okolicach Torunia, ukształtowany naturalnie, posiada cztery przystanie oraz tereny rekreacyjne. Port Zimowy:

wykopany sztucznie, powierzchnia basenu portowego to ok. 5 ha, największa przystań barek i łodzi w Toruniu. Port AZS (Akademickiego Związku Sportowego) i Port Budowlani. Ogólna długość prze-ładunkowa nabrzeży w Toruniu wynosi 126 m; powierzchnia placów składo-wych 4000 m2, powierzchnia magazynów 1500 m2, a głębokość 5 m.

• Port Chełmno. Długość nabrzeża wynosi 86,5 m, a głębokość portu waha się pomiędzy 1,0 m a 1,6 m

• Port Grudziądz. Nabrzeże mierzy 300 m, zaś głębokość portu waha się pomiędzy 0,4 a 0,6 m.

• Port Korzeniewo.• Port w Tczewie.• Tczew, przystań pasażersko-żeglarska.

Zlokalizowana w ciągu bulwarów nadwi-ślańskich. Przystań dla statków pasażer-skich wykonana jest jako stały pomost na palach stalowych, dysponuje linią cumowniczą o długości 102 m. Brzeg pod pomostem wykonany został jako skarpa umocniona materacami gabionowymi. Wysunięcie pomostu w stronę nurtu rzeki

Fot. 2. Port śródlądowy w Płocku, fot. P. Jerzyło

Fot. 3. Port rzeczny we Włocławku, fot. P. Jerzyło

Fot. 4. Port śródlądowy w Chełmie, fot. P. Jerzyło

1 Federami (ang. feeder) nazywane są mniejsze kontenerowce dowozowe.2 Hub – port bazowy dla kontenerów w relacjach transoceanicznych.


66

pozwala cumować statkom o długości całkowitej nieprzekraczającej 125 m.

• Port Przegalina. Niewielki port rzeczny obok śluzy o tej samej nazwie.

Inne obiekty infrastruktury rzecznej – nabrzeża [2]:• Włocławek (km 688). Długość przeła-

dunkowa nabrzeży wynosi 60,8 m, zaś głębokość wzdłuż nabrzeży 1,2–1,7 m. Powierzchnia przylegających placów skła-dowych – 2500 m2.

• Toruń (km 730). Długość przeładunkowa nabrzeża wynosi 15 m; powierzchnia placów składowych 7000 m2, a głębokość 2–2,5 m.

• Toruń (km 735). Długość przeładunkowa nabrzeża wynosi 120 m; powierzchnia placów składowych 3000 m2, a głębokość 2–2,5 m.

• Solec Kujawski (km 763). Długość prze-ładunkowa nabrzeża wynosi 60 m; powierzchnia placów składowych 3000 m2, a głębokość 2–2,5 m.

• Bydgoszcz (km 773,27). Długość prze-ładunkowa nabrzeża wynosi 246 m, a głębokość 1,2–1,5 m.

• Bydgoszcz (km 774,9). Powierzchnia placów składowych to 3000 m2, a głębo-kość 2–2,5 m.

• Głogówko (km 807). Długość przeładun-kowa nabrzeży wynosi 60 m; powierzchnia placów składowych 1200 m2, a głębokość 1,2–1,5 m.

• Grudziądz (km 834,9). Długość nabrzeża wynosi 550 m; powierzchnia placów skła-dowych 1000 m2, a głębokość 0,4–0,6 m.

W omawianym fragmencie Wisły zlokalizo-wane są następujące stocznie [2]:• Przedsiębiorstwo Budownictwa Wodnego

w Warszawie SA (Stocznia Żerań). Obszarem działalności przedsiębiorstwa jest wykonywanie specjalistycznych robót budowlanych z zakresu budownictwa hydrotechnicznego oraz szeroko rozu-mianej ochrony środowiska i inżynierii ekologicznej.

• Centromost – Stocznia Rzeczna sp. z o.o. (Płocka Stocznia Rzeczna). Od 2004 roku działalność produkcyjna odbywa się w niewielkiej części dawnego terenu stoczni. Buduje się tam zbiornikowce. Rozmiary wykonywanych przez stocznię obiektów ograniczone są wielkością śluzy stopnia wodnego we Włocławku: długość maksymalna 115 m i szerokość maksymalna 11,45 m. Wysokość wyko-nywanych obiektów, z uwagi na mosty na drodze wodnej, nie może przekro-czyć 7 m. Mimo tych ograniczeń stocznia budowała jednostki, których rozmiary przekraczały podane wielkości graniczne. Jednostki te powstawały w elementach w stoczni, a następnie montowane były w całość poza śluzą we Włocławku. Obok zlokalizowany jest elewator zbożowy mogący pomieścić 30 tys. ton ziarna.

• Stocznia Tczew sp. z o.o. Specjalizuje się w budowie i remoncie statków, łodzi oraz jachtów. Oferta przedsiębiorstwa obej-muje również produkcję i sprzedaż wypo-sażenia i przyrządów żeglarskich.

• Stocznia WISŁA sp. z o.o. Slip boczny umożliwia budowę jednostek o długości

do 40 m. Stanowiska montażowe na nabrzeżach stoczni pozwalają na budowę stalowych konstrukcji okręto-wych o wysokości do 28 m i masie jednost-kowej do 600 ton. Stocznia posiada cztery nabrzeża: Kaszubskie (długość 74 m, głębokość minimalna 2,2 m), Motławskie (dł. 215 m, gł. min. 2,2 m), Krakowieckie (dł. 99 m, gł. min. 2,5 m) oraz Bałtyckie (dł. 155 m, gł. min. 3,1 m).

b. Flota śródlądowa Koncepcje technicznie eksploatowanej obecnie polskiej floty śródlądowej zostały wypracowane na przełomie lat 50. i 60. ubiegłego wieku, będąc wówczas jednymi z najnowocześniejszych w Europie [5]. Zahamowanie rozwoju jednostek pływają-cych nastąpiło w latach 90. ubiegłego wieku, wskutek znacznego zmniejszenia na ten cel nakładów inwestycyjnych, co spowodowało nie tylko powstrzymanie prac nad dalszymi zmianami jakościowymi w technice prze-wozów wodnych śródlądowych, ale również systematyczny spadek liczby taboru pływa-jącego oraz jego postępującą dekapitalizację. Z trzech podstawowych systemów przewo-zowych ładunków w transporcie wodnym śródlądowym dominuje system pchany, natomiast drugą grupę statków towarowych stanowią barki motorowe.Tabor żeglugi śródlądowej, w większości wybudowany w latach 70. ubiegłego wieku, jest przestarzały, tzn. zużyty technicznie i moralnie.

Zaciąganie tradycyjnych kredytów na zakup nowych statków powoduje znaczny wzrost zadłużenia firm armatorskich i przynosi małe efekty rzeczowe w potencjale przewo-zowym. Dlatego armatorzy na ogół decydują się utrzymać w eksploatacji niezbędną liczbę statków za pomocą zwiększonego zakresu ich remontów i modernizacji.

3. Wisła jako droga wodna – stan aktualnyŚródlądowe drogi wodne to śródlądowe wody powierzchniowe, na których, z uwagi na warunki hydrologiczne oraz urzą-dzenia wodne, możliwy jest przewóz osób i towarów statkami żeglugi śródlądowej3.Śródlądowe drogi wodne dzielą się na klasy (tab. 1, tab. 2), w zależności od klasy, dzielą się na drogi wodne o znaczeniu4:• regionalnym• międzynarodowym.

Dolna Wisła obejmuje odcinek liczący 390 km od ujścia Narwi (km 551) do ujścia Wisły do morza (km 941) [3]. Do dolnej Wisły można zaliczyć aglome-rację warszawską ze zbiornikiem zegrzyń-skim i Kanałem Żerańskim. Powierzchnia dorzecza dolnej Wisły wynosi 34,3 tys. km2. Narew łącznie z dopływem Bugu i Wkry jest największym dopływem Wisły, zmie-niającym w sposób zasadniczy natężenie przepływu w głównym korycie rzeki. Tuż poniżej ujścia Narwi znajduje się przekrój wodowskazowy Modlin. Wisła dolna to odcinek drogi wodnej Wisły od ujścia Narwi do ujścia do morza, o długości 390 km. Drogę wodną dolnej Wisły można podzielić na trzy odcinki [6]:• od ujścia Narwi do Silna, długości 167 km• od Silna do Nogatu, długości 168 km• poniżej Nogatu, długości 55 km.Pierwszy odcinek nadal nie jest w pełni uregulowany. Dno koryta jest zbudowane z piasków, które przemieszczają się przy wyższych stanach wody i większych pręd-kościach nurtu. W związku z tym tworzą się łachy i przemiały, które w rezultacie wpływają na ograniczenie głębokości żeglugowych oraz na brak stałości szlaku żeglugowego. Długości łach i przemiałów osiągają kilkaset metrów. Wybudowany stopień wodny Włocławek (fot. 6) wpłynął korzystnie na warunki żeglugowe na trasie Płock – Włocławek; odcinek ten odpowiada pod względem głębokości klasie żeglugowej Va. Natomiast odcinek poniżej stopnia wodnego we Włocławku, o długości 35 km, ma zmienne warunki nawigacyjne, co jest spowodowane głównie pracą elektrowni wodnej. Na odcinku Narew – Płock głębo-kości wynoszą 0,5–2,5 m.Drugi odcinek Wisły dolnej, od Silna do Nogatu, został całkowicie uregulo-wany w czasach zaboru pruskiego, jednak

wskutek niedostatecznych remontów bieżą-cych niektóre budowle regulacyjne uległy znacznej dewastacji. W rezultacie nie uzyskuje się tu odpowiednich głębokości żeglugowych. Wynika to również z niepra-widłowo przeprowadzonej regulacji, pole-gającej na niewłaściwym rozwinięciu trasy oraz zastosowaniu za dużej szerokości koryta (375 m).Trzeci odcinek drogi wodnej Wisły dolnej, od Nogatu do ujścia do morza, jest również całkowicie uregulowany. Zastosowana tu szerokość trasy regulacyjnej (250 m)

Fot. 5. Zestaw pchany wpływający do śluzy w Białej Górze, fot. P. Jerzyło

Fot. 6. Stopień wodny Włocławek widok od strony wody dolnej, fot. P. Jerzyło

3 Dz.U. 2012 roku, nr 0, poz. 145.4 Dz.U. 2002 roku, nr 77, poz. 695.


67

sprawia, że głębokości na przemiałach nie spadają poniżej 1,60 m. Jedynie pod miejscowością Piekło, na odcinku 5 km, głębokości te zmniejszają się na przemia-łach do ok. 1,30 m. Z punktu żeglugowego problem sam w sobie stanowi Przekop Wisły. Rzeka jest powiązana z portem gdańskim przez śluzę w Przegalinie, natomiast nie ma jeszcze bezpośredniego połączenia z Portem Północnym. Z Zalewem Wiślanym jest nato-miast połączona przez śluzę w Gdańskiej Głowie oraz rzekę Szkarpawę lub przez Nogat.

4. Potencjalne możliwości transportowe dolnej WisłyPo II wojnie światowej żegluga na Wiśle systematycznie zmniejszała się, aż wreszcie dziś prawie całkowicie zamarła. Powodem tego była jej mała konkurencyjność w stosunku do przewozów koleją i trans-portu samochodowego, chociaż koszt prze-wozów ładunków masowych jest na ogół dużo tańszy w transporcie wodnym śródlą-dowym niż w kolejowym i samochodowym. Inne, niejako naturalne przyczyny zaniku transportu wodnego na Wiśle to: niewystar-czające głębokości, nieremontowana, nisz-czona zabudowa hydrotechniczna (ostrogi, tamy poprzeczne), która nie spełni swojej

funkcji w regulacji koryta rzeki, niewy-starczające prześwity pod mostami, brak zaplecza logistycznego (zmodernizowanych portów multimodalnych przystosowanych do odbioru ładunków masowych i w konte-nerach). Tymczasem daje się zaobserwować rozwój transportu wodnego na wielu rzekach i kanałach Europy.Zanik transportu na Wiśle jest konse-kwencją braku nowoczesnej drogi wodnej, której nie jest w stanie zapewnić tradycyjna regulacja tej rzeki. Myśląc o nowoczesnej żegludze śródlądowej na Wiśle, należy przyjąć, że powinna być zabudowana hydro-technicznie na całym dolnym swym biegu od Narwi do Bałtyku. Częściowa zabudowa w postaci jednego stopnia nie spełnia tego podstawowego warunku. Droga wodna na Wiśle środkowej (od Sandomierza do Warszawy) i dolnej, jako samoistny szlak żeglugowy, nie ma większego znaczenia gospodarczego. Natomiast włączenie jej w system dróg europejskich poprzez połą-czenie z drogami Litwy, Białorusi i Ukrainy oraz Niemiec i Czech, przyniosłoby krajowi niewątpliwe korzyści gospodarcze, pocho-dzące z opłat tranzytowych oraz z wymiany handlowej nie tylko z krajami ościennymi.Polska, w porównaniu z innymi krajami UE i nie tylko, staje się coraz bardziej

zapóźniona w zagospodarowaniu ubogich zasobów wodnych kraju, a sposoby gospo-darowania infrastrukturą wodną doprowa-dziły do dewastacji tej infrastruktury oraz utraty gospodarczych i społecznych korzyści wynikających z transportu rzecznego. Zróżnicowanie warunków na wszystkich naszych drogach wodnych, a nawet niespeł-nianie przez nie na wielu odcinkach mini-malnych parametrów w ramach ustalonych klas wywołuje negatywne skutki w ich funk-cjonowaniu (blokowanie tras), powodując upadek portów, firm itd. Zróżnicowanie parametrów tych dróg wodnych utrudnia prowadzenie efektywnej ekonomicznie i ekologicznie żeglugi na większe odległości, praktycznie ograniczając ją głównie do prze-wozów lokalnych. Wieloletnie zaniedbania w gospodarce wodnej, wynikające z braku środków finan-sowych, prowadzą do coraz dotkliwszej degradacji w zabudowie regulacyjnej rzek i dróg wodnych, latem uniemożliwiając żeglugę przez wiele dni, nawet w sezonie żeglugowym, a zimą utrudniając akcję łamania lodu i powodując dodatkowe zagro-żenie powodziowe. Zbyt mała pojemność zbiorników retencyjnych i niewystarczający stopień zagospodarowania i zainwestowania w drogi wodne powodują, że nawet te nieko-rzystne dla żeglugi parametry nie są utrzy-mywane, powodując, że w latach suchych głębokości na szlakach wodnych spadają znacznie poniżej wartości przewidzianych dla poszczególnych klas.Zauważyć należy gwałtowny wzrost zaintere-sowania opinii publicznej sprawą transportu wodnego i wykorzystania do celów trans-portowych właśnie Wisły. Jednym z czyn-ników jest gwałtowny wzrost przewozów kontenerowych, który zmienia wizerunek portów morskich i ich potrzeby rozsze-rzenia dostępu od strony lądu. Zaczęło się od koncepcji rewitalizacji drogi wodnej E70, uwieńczonej opracowaniem strategii sześciu marszałków województw północnych, która przyczyniła się do rozwoju infrastruktury turystycznej. Jednak wszystkie długookre-sowe analizy i rozważania prowadzą do powrotu do koncepcji Kaskady Wisły. Ta nowa wersja powinna być wprowadzana stopniowo po opracowaniu całościowego planu etapów prac wynikających z zrówno-ważonego rozwoju regionów bezpośrednio związanych z Wisłą, doprowadzając w efekcie do osiągnięcia statusu międzynaro-dowych dróg wodnych E40 i E70 i podpi-sania konwencji AGN5. Najbardziej realny wydaje się etap wzno-wienia działalności transportowej na Wiśle od Gdańska do Warszawy [1]. Etap ten powinien wynikać z poprawy dostępu trans-portowego do portów morskich Gdańska i Gdyni drogą wodną oraz konieczności uruchomienia węzłów multimodalnych powiązanych z autostradą A1 oraz linią magistralną E65. Należy jednak podkre-ślić, że powodem w tym przypadku są nie tylko potrzeby transportowe, ale również inne potrzeby gospodarcze. W zależności od przyjmowanego wariantu realizacji, niezbędna jest odbudowa obiektów infra-struktury regulacyjnej rzeki, jak również

Droga wodna

Klasa drogi wod-

nej

Statki z napędem i barki Zestawy pchane

Minimalny prześwit pod

mostami ponad wwż

charakterystyki ogólne charakterystyki ogólne

długość maksy-malna

szero-kość

maksy-malna

zanu-rzenie maksy-malne

ładow--ność długość szero-

kośćzanu-rzenie

ładow--ność

L(m) B(m) d(m) T(t) L(m) B(m) d(m) T(t) H(m)

o znaczeniu regionalnym

Ia 24 3,5 1 3

Ib 41 4,7 1,4 180 3

II 57 7,5–9,0 1,6 500 3

III 67–70 8,2–9,0 1,6–2,0 700 118–132 8,2–9,0 1,6–2,0 1000–1200 4

o znaczeniu międzyna--rodowym

IV 80–85 9,5 2,5 1000-1500 85 9,5 2,5–2,8 1250–

1450 5,25 lub 7,00

Va 95–110 11,4 2,5–2,8 1500--3000 95–110 11,4 2,5–3,0 1600–

30005,25 lub 7,00

Vb 172–185 11,4 2,5–3,0 3200–4000

Nazwa śródlądowej drogi wodnej Długość [km] Klasa drogi wodnej

od ujścia rzeki Przemszy do połączenia z Kanałem Łączańskim 37,5 IV w budowie

od ujścia Kanału Łączańskiego w miejscowości Skawina do stopnia wodnego Przewóz 34,3 III

od stopnia wodnego Przewóz do ujścia rzeki Sanny 203 Ib

od ujścia rzeki Sanny do miejscowości Płock 324,8 Ib

od miejscowości Płock do stopnia wodnego Włocławek 55 Va

od stopnia wodnego Włocławek do ujścia rzeki Tążyny 43 Ib

od ujścia rzeki Tążyny do miejscowości Tczew 190,5 II

od miejscowości Tczew do granicy z morskimi wodami wewnętrznymi 32,7 III

Tab. 1. Polska klasyfikacja śródlądowych dróg wodnych, źródło: Dz.U. z 2002 roku, nr 77, poz. 695

Tab. 2. Podział śródlądowych dróg wodnych w Polsce na klasy – Wisła, źrodło: Dz.U. z 2002 roku, nr 77, poz. 695

5 AGN – podpisana 19 stycznia 1996 roku w Genewie – jest europejskim porozumieniem w sprawie głównych śródlądowych szlaków wodnych o znaczeniu międzynarodowym. To podstawowy dokument wskazujący na kierunki rozwoju sieci dróg wodnych śródlądowych w Europie, którego celem było: wprowadzenie ram prawnych, które ustalą skoor-dynowany plan rozwoju i budowy sieci śródlądowych dróg wodnych o międzynarodowym znaczeniu, oparty na uzgodnionych parametrach infrastrukturalnych i eksploata-cyjnych. Sieć ujęta w konwencji AGN podzielona jest na dziewięć głównych wodnych ciągów transportowych o długości ponad 27 tys. km i łączy między sobą porty 37 krajów europejskich.


68

pojęcie regularnych prac utrzymaniowych szlaku wodnego minimum II klasy oraz rozpoczęcie budowy niezbędnych dużych obiektów hydrotechnicznych, jakim jest przykładowo budowa stopnia wodnego w Nieszawie. Z punktu widzenia żeglugi kolejnym po Nieszawie mógłby być stopień w Solcu Kujawskim, przynoszący dodatkową energię, a jednocześnie w sposób zasadniczy udrażniający drogę wodną do Gdańska. Jednocześnie powinna nastąpić budowa infrastruktury gospodarczej, porty rzeczne powinny być przygotowane do obsługi tri modalności, czyli przeładowania z trans-portu wodnego na kolejowy i drogowy. Na początku kluczowe są porty w Tczewie, Solcu Kujawskim (obsługa Bydgoszczy i Torunia), Płocku i Warszawie (Żerań). W kolejnych etapach niezbędna jest budowa śluzy w Dębem. Nie są to inwestycje, które przekraczałyby możliwości inwestycyjne kraju. W dalszej rozbudowie infrastruktury żeglugowej coraz większą rolę odgrywać powinno wykorzystanie potencjału hydro-energetycznego Wisły. Należy pamiętać, że głównym celem żeglugi śródlądowej na Wiśle jest Warszawa. Wybudowanie stopnia wodnego w Wyszogrodzie (daje największą ilość energii elektrycznej) oraz Stopnia Północnego w Warszawie poprawi warunki wodne i możliwości efektywnego wykorzystania dróg wodnych w obrębie węzła warszawskiego. Oznacza to konse-kwentną realizację zadań związanych z udrożnieniem Wisły powyżej Warszawy. Rozpoczęcie prac nad nowoczesnym śródlądowym transportem wodnym wymaga dofinansowania prac przygo-towawczych i badawczych. Inwestycje muszą zostać zrealizowane zgodnie z procedurami i wymaganiami środo-wiskowymi obowiązującymi w Unii Europejskiej wymaga to uruchomienia niezbędnych programów zamawianych przez rząd. Obecnie stosowane w Unii Europejskiej dobre praktyki oraz przy-jazne środowisku rozwiązania, pozwa-lające na harmonijny zrównoważony rozwój, gdzie człowiek, środowisko, gospodarka stanowią dobrze funkcjonu-jący organizm, mogą w tym przypadku pomóc przełamać szkodliwe stereotypy, które przyczyniły się w dużym stopniu do obecnego stanu infrastruktury wodnej i transportu śródlądowego.

5. PodsumowanieWzrost zainteresowania społecznego sprawą transportu wodnego i wykorzystania go do celów transportowych na Wiśle wynika w dużym stopniu z rozwoju infrastruktury transportowej kraju i potrzeb spowodowa-nych procesami kształtującymi zrównowa-żony rozwój gospodarczy regionów, w tym zmian zachodzących w sposobie transportu, dystrybucji i handlu, w zapotrzebowaniu na wodę i wykorzystaniu zasobów energe-tyki wodnej. Koncepcja wykorzystania drogi wodnej Wisły jest przyszłościowa i wiąże się z gruntownymi przekształceniami związa-nymi nie tylko z ogólnopolską infrastruk-turą transportową, ale też ze zmianami w sposobie zarządzania i administrowania drogami wodnymi. Wydaje się, że obecny rozwój gospodarczy i rosnące przewozy towarowe wymagają szukania alternatywy dla transportu drogowego. Koszty związane z utrzymaniem dróg wodnych i budow-lami hydrotechnicznymi są porównywalne z kosztami inwestycji drogowych, dlatego powinno się brać pod uwagę wykorzystanie naturalnego korytarza transportowego, jakim jest rzeka. Uruchomienie nowych linii żeglugowych i rozwój portów morskich wymagają wsparcia operatora przez nakre-ślenie możliwych do realizacji, w najbliższej i dalszej przyszłości, działań władz regio-nalnych i centralnych w celu zapewnienia dostępu do portów i podtrzymania jego operatywności oraz rozwoju zapoczątkowa-nego już transportu kontenerów z Dalekiego Wschodu do portu w Gdańsku, tym bardziej że fracht kontenerowy jest jednym z głównych rodzajów ładunków trans-portu morskiego, który będzie się rozwijał stabilnie, proporcjonalnie do wzrostu PKB, w bliższej i dalszej perspektywie. Stwarza to wiarygodną gwarancję zwrotu ponoszo-nych nakładów inwestycyjnych na transport tego frachtu. Prowadzone prace koncepcyjne i progra-mowe nad rewitalizacją dróg przez organa samorządowe i organizacje pozarządowe wskazują możliwe kierunki rozwoju oraz pozwalają na ocenę stanu istniejącego, ale nie mogą być podstawą realnego programu gospodarczego w zakresie wykorzystania zasobów wodnych Wisły do celów gospo-darczych, w tym transportu wodnego. Zadaniem priorytetowym, które powinno być zrealizowane w pierwszej kolejności, jest opracowanie programu rządowego

w zakresie gospodarczego wykorzystania dróg wodnych w perspektywie co najmniej do 2030 roku, z określeniem zadań gospo-darczych, które muszą być realizowane wspólnie z innymi użytkownikami wody oraz środowiskami zajmującymi się ochroną zasobów naturalnych.Problemem podstawowym jest decyzja podjęcia programu budowy międzynarodo-wych dróg wodnych w Polsce oraz podpi-sanie umowy AGN. Decyzja ta pozwoli na rozpoczęcie realnych prac koncepcyj-nych i opracowanie projektu międzynaro-dowej drogi wodnej co najmniej klasy IV na Wiśle wraz rozstrzygnięciem sposobu wykorzystania gospodarczego tej rzeki. Dotyczy to w dużym stopniu wykorzystania zasobów energetycznych, jak i ochrony prze-ciwpowodziowej oraz zaopatrzenia rozwija-jących się aglomeracji i rolnictwa w wodę. Należy podkreślić ważność i niezbędność tych decyzji z powodu szybko rozwijającej się infrastruktury transportowej kraju oraz zabudowy terenów przyległych, co stwarza realne zagrożenie, że każde przekroczenie cieku czy kanału budowlami o nieodpo-wiednich parametrach będzie powodowało nieuniknione straty gospodarcze.

Bibliografia 1. Błażejczyk J., Zadania i etapy realizacji

dla projektu Kaskady Dolnej Wisły. Informacja dla Mazowsza, Kappa System sp. z o.o, 20 września 2012.

2. ECORYS Program rozwoju infrastruk-tury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, część 1: Analiza funkcjonowania transportu wodnego śródlądowego oraz turystyki wodnej w Polsce, Warszawa 2011.

3. Jerzyło P., Strategia rozwoju drogi wodnej – wymagana głębokość toru wodnego, Nowe trendy w naukach inżynieryjnych 2, Creative Science – Monografia 2012, Kraków 2012, s. 148–156.

4. Rozporządzenie Rady ministrów z dnia 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych (Dz.U. 2002, nr 77, poz. 695).

5. Rusak M., Żegluga i porty na Wiśle, Konferencja Naukowo-Techniczna „Zagospodarowanie dolnej Wisły”, Włocławek, 18–19 września 1978.

6. Woś K., Żegluga śródlądowa – szanse rozwoju, Szczecin 2010.

Adam Bolt dr hab. inż. prof. nadzw. PGPolitechnika Gdańskae-mail: [email protected] na swoim koncie ponad 260 publikacji, projektów, ekspertyz, opinii, opracowań, raportów. Rzeczoznawca budowlany o specjalności konstrukcyjno-budow-lanej bez ograniczeń. Posiada uprawnienia budowlane, projektowe i wykonawcze w specjalności konstrukcyjno-budowlanej. Członek Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa, rzeczoznawca Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Wodnych i Melioracyjnych. Przedstawiciel Polskiego Komitetu Normalizacyjnego w CEN/TC 189 ds. geosyntetyków w Brukseli. Organizator i współorganizator wielu konferencji i seminariów naukowych.

Patrycja Jerzyło mgr inż.Politechnika Gdańskae-mail: [email protected] na stanowisku asystent-doktorant w Katedrze Geotechniki, Geologii i Budownictwa Morskiego Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowisk. Absolwentka kierunku nawigacja na Wydziale Nawigacyjnym Akademii Morskiej w Szczecinie. Autorka 12 publikacji w czasopismach recenzowanych. Przygotowuje pracę doktorską pt.: „Optymalizacja toru wodnego międzynarodowych dróg wodnych E70 i E40 na odcinku ujście Wisły – ujście Brdy, z uwzględnieniem analizy bezpieczeństwa żeglugi i uwarunkowań ekologicznych”.


69

Environmental considerations of development of the Lower Vistula River

AuthorJan Żelazo

Keywords lower Vistula River, condition of the riverbed, environment, environmental impact, cooperation with naturalists, compromise solutions

AbstractFor a long time, the Vistula River has been transformed and developed in order to better fulfil its economic functions. In spite of these changes, the river has very precious natural values, due to which it is covered by area legal protection, dominated by the Natura 2000 network. Environmental requirements related to Natura 2000 conservation and resulting from the Water Framework Directive – confirmed in Polish law (Environmental Protection Law, Water Law) – constitute part of the EU strategy within the scope of water management. Thus, they need to be considered in measures related to river transformation. This significantly reduces invest-ment opportunities and complicates the process of investment preparation. Fuller diagnosis of the environmental condition including the impact of changeability of hydrological, hydraulic and morphological considerations on protected nature resources is necessary for reasonable conservation of Natura 2000 network areas, carrying out investment in these areas, as well as for conducting measures compensating possible harmful interference with the environment. The need for economic functions of the Vistula River and simultaneous necessity to consider environmental protection requirements, indicates the need to carry out compromise solutions of river development. This study presents some more important conditions of reaching such solutions.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013205

IntroductionJust like other large rivers, the Vistula River (Wisła) performs important economic functions and has played a significant role in development for hundreds of years. That is why for a long time economic functions of rivers have been formed by opinions on opportunities and visions of their exploita-tion, necessary transformations and development. Such a role of rivers has resulted in the implementation of engineering works adjusting rivers to navigational functions, or in their development to use the energy potential. In recent decades, it has been proved that rivers and valleys have not only undi-sputable economic functions, but also very precious – some-times unique – environmental values strictly related to their naturalness [4, 7, 10]. Therefore, environmental expectations against concerning rivers and valleys are clearly contrary to economic needs. The economy requires independence from the randomness of phenomena and conditions occur-ring in rivers, as well as the possibility of shaping them accor-ding to needs, while the environment expects maintenance of natural conditions, which is strictly connected with limited human interference.

This study aims to present issues concerning implementation of undertakings related to development of the Vistula River (Wisła) with modern considerations resulting from expectations of envi-ronmental protection.

Current status of development of the lower Vistula RiverHydrographically, the Vistula River (Wisła) is divided into three sections: upper – from the Przemsza River mouth to the San River mouth, middle – from the San River mouth to the Narew River mouth, and lower – from the Narew River mouth to the sea mouth. The development status of particular sections is different [9, 12]. The upper Vistula River (górna Wisła) (section approx. 280 km long) is approx. 60% engineered. A part of this section (approx. 70 km) constitutes the waterway of the upper Vistula River (górna Wisła) from Oświęcim to Kraków, built in the years 1949–2002, with navigational conditions enabling trans-port of barges with a capacity of 1,000 tons. The middle Vistula River (Wisła Środkowa), on the section approx. 270 km long, flows freely and is partially engineered. This part of the Vistula River (Wisła) is characterised with the greatest naturalness of the

J. Żelazo | Acta Energetica 2/15 (2013) | 69–76

70

river and has the highest ecological and landscape values. On the lower section of the Vistula River (Wisła), approx. 390 km long, the floodplain has been limited with levees, while there are nume-rous engineering structures in the riverbed as elements of syste-matic engineering or local development. Currently, there are no long river sections where the river can freely develop its course over the flood plain [2]. Therefore, the status of the lower Vistula River (dolna Wisła) results from various actions and processes (both anthropogenic and natural) and it cannot be defined as “natural status”, even in reference to sections with only a small degree of technical interference. Having regard to the level of technical interference, Zygmunt Babiński [2] classified the lower Vistula River (dolna Wisła) as follows: a) non-engineered section – above Włocławek reservoir; b) – Włocławek reservoir; c) from the barrage in Włocławek to the Tążyna River mouth (718 km) – engi-neered state; d) – engineered, below the Tążyna River mouth. From the Narew River mouth to the backflow of the barrage in Włocławek, engineering structures occur sporadically. We find local changes in the geometry of horizontal arrangement caused by the impact of wing dams, steering wheels and reshuffles closing lateral arms of the riverbed. Bank reinforcements occur only on some sections of cut banks at risk of intensive erosion. Many engineering structures are in bad technical condition and do not perform their functions properly. This generates unwanted changes in morphology of the riverbed and consequently incre-ases the flood risk. As an example, we may mention the condition of the Vistula River (Wisła) riverbed near Raków (598–600 km), where a dam was destroyed in a lateral arm and the Vistula River (Wisła) transformed it into the main riverbed [21]. Another 50 km constitutes a backwater caused by the barrage in Włocławek, resulting in significant changes of hydraulic, morphological and natural conditions of this section of the Vistula River (Wisła) (Fig. 1).

Decline in speed along the reservoir (from approx. 0.6 m/s at the beginning to approx. 0.05–0.1 m/s at the dam) causes deposits of bed load in the reservoir basin. It is estimated [8] that since 1971 approx. 80 mln m3 of deposits have settled, decreasing the rese-rvoir’s initial volume by approx. 19% and unfavourably affecting flood safety. Bed load deposition in the reservoir basin hampers

ice flow and encourages jams. Therefore, relevant dredging works (in the reservoir and in the backflow section) are necessary to provide flood safety. From the barrage in Włocławek to the Tążyna River mouth (near Ciechocinek), the Vistula River (Wisła) is partially engineered. Unsystematic engineering works were completed in the 1960s. Since then, constructed development has been subject to progressive degradation. On this section, the riverbed is significantly diverse; its width is variable, and also river bars and islands occur. Riverbed degradation is inten-sified by advanced linear erosion below the dam in Włocławek, caused by interruption of the continuity of bed load movement. The scale of this phenomenon is affected by the fact that the barrage functions as an individual weir, not as an element of a cascade system (as the concept planned). If that were the case, completely different hydraulic conditions (determining bed load transport) would dominate in the riverbed. Bed dredging resul-ting from erosion is so big that engineering structures do not perform the functions foreseen in the project. Another section of the lower Vistula River (Wisła) (from the Tążyna River mouth) is engineered. The route has been formed as gentle bends, while the riverbed’s width has been limited by structures to 300–375 m [1]. The status of the engineering structures is unsatisfying. Many wing dams are destroyed, fostering bank erosion. In the riverbed, numerous trims and river bars in the form of diagonal sand-banks may be observed, which fosters technical degradation of the riverbed and decreases its capacity. Deposition of bed load picked up from the Vistula River (Wisła) riverbed below the dam in Włocławek constitutes an important element in the formation of morphology of this river section. It was engineered in the past for the needs of navigation, but currently the possibility of navi-gation is significantly limited due to the condition of this struc-ture and diversity of the riverbed morphology.

Issues connected with area environmental protection of the lower Vistula River Rivers and river valleys constitute the richest and the most diverse ecosystems. They perform a special connecting function (ecological corridors), enabling migration of water and land organisms [5, 6, 16]. They constitute a key landscape element necessary to preserve and maintain many species of plants and animals. The following indicators decide the ecological values of rivers and valleys:• Diverse river landscape, formed by irregular meanders and

various riverbed forms, as well as by the mosaic of morpho-logical structures, swamps and greenery on floodplains. Because of the dynamics of flowing water and development of greenery, these elements are subject to multidirectional transformations in time

• Rich in species and population fauna in the water mass flowing through the riverbed, in reservoirs of slower flow and stagnant water and in substrate (lower fauna: small crustaceans, snails, insect larva). Fauna dependent on water and related to morphological diversity of the riverbed is also abundant

• Appropriate conditions for the existence of riparian forests in river valleys constituting the most abundant forest environment of Central Europe in view of the amount of birds and mammals

Fig. 1. Variability of the width, depth and average speed along Włocławek reservoir [8]

km 675 665 655 645 635 625 615

B [m] 2500 2000 1500 1000 500 0

V [m/s] 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

h [m] 12 10 8 6 4 2 0

average speed width of the water table average depth


71

• Occurrence in river valleys of what are known as old waters (stagnant or slowly flowing) in oxbow lakes, ponds and various types of depressions, partially flooded when water levels rise due to rainfall, and then gradually uncovered, thereby creating the mosaic of humidity-diversified sites that is attractive for fauna.

In spite of multiyear and diverse measures, the natural envi-ronment of the riverbed and valley of the lower Vistula River (dolna Wisła) has high values and is subject to multidimen-sional conservation in many places. It is connected with the relatively great naturalness of the river, as systematic engine-ering works have been performed only in certain sections. It is manifested in diversification of the basic parameters of the riverbed: horizontal arrangement, erosion curve and cross sections. This results in the creation of abiotic conditions in the Vistula River (Wisła) bed attractive for the development of various organisms and ensuring a high level of biological diversity [6]. Due to high natural values, the Vistula River (Wisła) has been broadly covered with area environmental protection. Many reserves and landscape parks have been created, while long sections of rivers and valleys (practically the whole of the lower Vistula River (Wisła)) have been qualified for conservation within the European ecological network Natura 2000. The Bird Directive1 and Habitats Directive2 constituted the conserva-tion basis. The most precious elements for nature conservation under the Natura 2000 network include dynamically changing banks, oxbow lakes and lateral riverbeds, islands in the form of sandbanks or permanently planted with vegetation, remains of riparian forests and willows. Locally present valuable avifauna constitutes the main object of conservation, as here are nesting places of many rare bird species, some threatened with extinc-tion. These places partially correspond with high-rank ecolo-gical corridors.Striving for harmonious co-existence of human beings and nature constitutes the assumption of the Natura 2000 network. Substantially, various types of activities can be undertaken in the network areas, unless they affect adversely the condition of a protected area. However, the directives mentioned, as well as the 16 April 2004 Environmental Protection Law, introduce significant limitations in carrying out investment undertakings. On the areas covered by protection of the Natura 2000 network:• it is forbidden to take actions that could significantly worsen

the condition of natural habitats and of fauna and flora habi-tats, as well as those that could have significant adverse impact on species for which a conservation area has been indicated

• planned undertakings not related directly to protection of the Natura 2000 network, which could have significant impact on these areas, require an environmental impact assessment to be conducted on the principles defined in the relevant act of 3 October 2008.

When requirements of overriding public interest – including social or economic requirements – support it and there are no alternative solutions, investment that may adversely affect natural habitats and fauna and flora habitats protected by the Natura 2000 area is permitted. Environmental compensation necessary to provide the cohesion and proper functioning of the Natura 2000 area network constitutes an additional condition. In these areas, there are no limitations concerning activities related to maintenance of devices and facilities for flood safety and agri-cultural, forestry, hunting, fishery, business activities, as well as amateur fishing, unless they threaten maintenance of natural habitats or adversely affect fauna and flora species, for conserva-tion of which the Natura 2000 area has been determined.Therefore, conservation status within the Natura 2000 network must be considered in planning and carrying out maintenance works and investment operations on this river section. The neces-sity of conducting an environmental impact assessment (EIA) for investment operations on protected areas constitutes a signifi-cant obligation. This results from the EIA Act3 and concerns the majority of civil engineering operations, as they are included in the group of investments that may have significant adverse envi-ronmental impact.A review of materials concerning the Natura 2000 areas on the lower Vistula River (dolna Wisła) proves that information on the functioning of these areas in the context of conservation require-ments is poor. Databases (General Directorate for Environmental Protection, Regional Directorate for Environmental Protection) include only wildlife inventory information. However, this infor-mation is insufficient for analyses of functioning of the entire protected area, planning, agreeing on and possibly imple-menting such investment operations that are not harmful for proper functioning of this area. This requires broad and reliable information on co-dependency of protected natural elements and formation of river, valley, hydrological and hydraulic condi-tions, as well as on their variability. Knowledge about tolerance of protected natural elements for changes in abiotic conditions (in the case of rivers and valleys, this is a frequent and normal phenomenon, resulting from natural processes in rivers) is incre-dibly important. This knowledge constitutes the condition for planning design solutions satisfying the needs of environmental protection. Descriptions including morphological, hydrological and hydraulic conditions are very general and superficial for the majority of areas, which makes it impossible to conduct analyses of environmental dependency on these conditions. In addition, it does not enable the formulation of requirements concerning possible (acceptable) transformations of the riverbed or opera-tional activities in particular areas, providing for maintenance of environmental elements protected within the Natura 2000 scheme. There is no information on the scope and range of protective measures, particularly in connection with provision of flood safety and implementation of economic functions. The

1 Directive of the European Parliament and Council 2009/147/EC of 30 November 2009 on the conservation of wild birds.2 Directive of the Council 92/43/EEC of 21 May 1992 on the conservation of natural habitats and of wild fauna and flora.3 The 3 October 2008 Act on Providing Access to Information concerning the Environment and Environmental Protection, Participation of the Public in Environmental

Protection and on Environmental Impact Assessments.


72

lack of these materials hampers, sometimes even makes impos-sible, the design of reasonable undertakings related to develop-ment of the Vistula River (Wisła). It seriously hampers planning of compensatory measures resulting from the Environmental Protection Law.Difficulties in preparation of dredging works in the backflow of Włocławek reservoir illustrate this problem. One of the places where intensive alluvial sedimentation occurs is a section of the right arm of the Vistula River (Wisła) near Kępa Ośnicka (at 624.5–630 km), protected under the Natura 2000 network. In order to improve flowing conditions in the riverbed and create conditions enabling the work of icebreakers (necessary for flood security), dredging works should be conducted over several kilometres, in the form of a semi-circular gutter approx. 400 m wide. Fig. 2 presents the forecast of the results of these works. The undertaking has been classified as having significant impact on the Natura 2000 area, so it can be implemented where supe-rior public interest requires and there is no alternative solution. Implementation of relevant environmental compensation is also a condition. The investor encountered a significant problem in the form of agreeing on the type and scope of compensatory measures, as well as their implementation and conducting monitoring of environmental effects. More complex recognition of the relation between the riverbed morphology and environ-mental stability of the protected area, particularly recognition of the impact of changes (natural and resulting from human pressure on the functioning of this area) and definition of non--damaging scope of these changes, seems to be crucial in solving such problems. In addition, this recognition will also enable more reliable assessment of whether planned operations have significant adverse impact on protected organisms, habitats and functioning of a completely protected area. This example shows that thorough analysis of proceedings related to envi-ronmental protection on the Vistula River (Wisła) under the Natura 2000 network is required. This protection cannot come at the expense of increased flood risk. Many years of experience connected with exploitation of Włocławek reservoir indicate clearly the possibility of jams and catastrophic floods. It should be restated that dredging works in this reservoir and in its back-flow have been undertaken several times in the past and have not resulted in significant changes in environmental resources. The impression can be given that when environmental impact assessment is uncertain, there is no full confidence concerning the necessity of environmental compensation or the ways of its implementation, the providence rule is applied to the broader extent. This standard, although right in its assumption in refe-rence to measures affecting safety or concerning investments with high economic significance (e.g. navigational or energetic exploitation of a river), should be applied with due thorough-ness and care.

The need to introduce environmentally friendly solutionsTransformations of riverbeds consist of riverbed engineering, ordering floodplains or constructing barrages, change river

morphology, hydraulic and hydrological conditions. Thereby, they affect the environment. Limitation of the diversification of depth and speed, as well as of size of morphological river struc-tures constitutes the condition of life being the basis of develop-ment and diversification of organisms. It usually leads to radical depletion of habitats and species related to them.Levees – the most important means of protection against floods on plains – decrease river valley water retention, change the natural water outflow regime, reduce the scope and time of floods, which is assessed adversely from the environmental point of view. Structures that constantly raise water levels hamper migration of organisms or make it impossible. Sections distingu-ished because of river fragmentation may necessarily transform into loosely connected, separate ecosystems. Construction of e.g. the barrage in Włocławek caused radical limitation (almost decline) of migratory fish population. Riverbed partition intro-duces disturbance in river bed load transport, which usually has adverse environmental impact. When erosion is significantly intense, the water table declines, while it rises at accumulation, which changes the previous humidity conditions and may lead to radical transformation of previous biotopes. If those biotopes enabled the existence of valuable biocenoses or ecosystems, certain loss of environmental resources would occur. Obviously, humidity changes create conditions in which new ecosystems, biocenoses or habitats may come into being. However, these will be new natural systems, usually characterised by different popu-lations of organisms and often less valuable than those existing in that area before anthropogenic transformation.The awareness of an investment’s significant environmental impact related to river development has become an impulse to search for new, less environmentally inconvenient solutions, as well as to supplement legal regulations with provisions deter-mining or indicating ways of proceeding to limit this impact. It has been strongly emphasised in the Water Framework Directive (WFD), which – as the imperative of water policy – indicates sustainable use of water resources and protection of water and water-dependent ecosystems as one of priorities.The Water Law Act refers to the main premise of the WFD. While referring e.g. to maintenance of inland surface water, it states

Fig. 2. Forecast effects of dredging works in Włocławek reservoir basin at SSQ flow [8]

57,0057,2057,4057,60

57,8058,0058,20

621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632

dredging result current condition

m n.p.m.

km


73

that this maintenance “cannot interfere with the existing good ecological condition of these waters and conditions resulting from water conservation”4, while when speaking of use of these waters, it states that “it cannot worsen the ecological condition of waters and water-dependent ecosystems, as well as waste of water, hydropower, nor cause any damages”5. Article 63, section 1 is very important. It states as follows: “While designing, perfor-ming and maintaining water installations, the sustainable deve-lopment principle should be obeyed, particularly maintenance of good ecological condition of waters and biocenoses specific for them, the need of maintenance of existing land relief and biological relations in water environment and floodplains”. It is an exceptionally important provision, both due to environmental protection and to design solutions, as well as the possibility of their implementation. It constitutes an unambiguous message for all links in the investment process in water management: investor, designer, contractor and administrative units. However, it should be stated that this provision is more a recommendation than implementation desideratum. It is variously understood, as interpretation of both “sustainable development” and “good ecological condition” is not precise and standardised enough. To some extent, thus, it is reference to the sensitivity of specialists for environmental issues. In addition, the Environmental Protection Law establishes important requirements related to environ-mental protection: “Newly constructed or modernised building structure, set of structures or installation cannot be put into use unless they meet the environmental protection requirements”6.These requirements include e.g.:• performance of technical means protecting the environment

and required by regulations or determined in administrative decisions

• application of relevant technological solutions• obtaining required decisions defining the scope and condi-

tions of environmental exploitation. Professional materials and documents include important sugge-stions concerning planning water investments in relation with environmental protection. ICOLD (The International Commission on Large Dams) report of 1995 may be such an example. This report recognises the need to form water resources in accordance with sustainable development principles. It emphasises the need to search for compromise solutions. Ecological and social issues must be examined and considered starting from pre-design studies, through all stages of designing, carrying out and opera-ting hydrotechnical structure. Information on a planned reservoir (barrage on the river) – reliable and complete – should be passed on to broad circles of persons interested in carrying out the inve-stment, as well as to its opponentsThe examples presented show that the Water Law and other legal regulations clearly indicate the need for considering envi-ronmental protection interest in planning water investments, as well as the need for applying pro-ecological solutions.

It should be noticed that although some provisions concerning environmental protection in planning water economy invest-ments can be treated as recommendations or guidelines, their rank is high, as consideration of requirements in investment operations is the subject of procedural assessment under EIA procedure. According to valid regulations, the environmental impact assessment is conducted within the framework of proce-dure to issue the decision on environmental considerations and to issue the decision on the construction permit. Investments planned in the Natura 2000 areas also require an environmental impact assessment. The majority of investment undertakings within the scope of water management are subject to this proce-dure, while many of them are obliged to conduct a report on planned environmental impact. In practice, a significant part of the environmental impact reports submitted in the EIA proce-dure is far from statutory requirements, which results in issuing a negative decision or longer process of investment preparation. The most frequent shortcomings of reports include too super-ficial environmental characteristics of the investment-related area, modest proposals of variant solutions and analysis of these variants, insufficiently thorough identification and characteristics of impacts and unsatisfying propositions concerning reduction of planned project arduousness.Having regard to environmental protection considerations, the following possible scenarios in programming investments to develop rivers can be indicated:• The investment is necessary, as irrefutable safety or economic

aspects prove it, e.g. repair of levees. Such operations will require very thorough and convincing justification. Then, environmental protection issues become secondary

• Resignation from carrying out the investment due to excep-tionally high natural values of a river or valley, e.g. resignation from protection of a fragment of river valley against floods. This concerns cases when potential ecological losses – resul-ting from planned operations – appear to be larger than possible economic profits

• Water investment can be carried out – usually to a limited extent – under the condition of considering the most impor-tant environmental protection needs. It is a solution meeting the requirements of sustainable development – compromise between economic expectations and environmental protec-tion postulates

• Investments are carried out to improve the ecological condi-tion of waters. These are projects in the area of renaturalisa-tion and revitalisation. Their scope will probably extend, as they are related to implementation of the Water Framework Directive.

The above-mentioned economic functions of the lower Vistula River (dolna Wisła), as well as others [9], indicate unambiguously that resignation from investment operations on this section of the Vistula River (Wisła) is impossible. These projects need

4 Water Law, Act of 18 July 2011, Article 24.5 Water Law, Act of 18 July 2011, Article 31, section 2.6 Environmental Protection Law, Act of 27 April 2011, Article 46, section 1.


74

to consider requirements resulting from the implemented spatial environmental protection system, mainly in the form of Natura 2000 areas. Therefore, development of the lower Vistula River (dolna Wisła) will take place according to the third compromise scenario. However, one should bear in mind that this simple and apparently logical compromise solution is not easy to achieve. The reasons are different, substantial, economic or social, and resulting from different visions of satisfying needs and develop-ment presented by various sectors (e.g. water economy experts and naturalists). Examples of other European countries – e.g. carrying out investments related to navigational and energetic use of rivers – prove that economic functions of rivers can be implemented with maintenance of their most precious natural values.

The need of cooperation, trust and exchange of experiencesInformation presented in this study unambiguously shows that the lower Vistula River (dolna Wisła) has precious natural values covered by legal protection. According to valid regulations, this must be taken into account when planning its use for economic purposes. It is impossible to resign from economic functions of the Vistula River (Wisła) or limit them radically; therefore, solu-tions must be searched for through reasonable compromise. Resignation from prevalence of a specific river function for the benefit of recognising its multifunctionality constitutes the basic condition of such a compromise, i.e. it is impossible to implement the Vistula River (Wisła) environmental protection without consi-dering its important and diverse economic functions. Moreover, the opposite applies, it is impossible to form a navigational concept without regard to the protection of natural resources. Experiences of other countries, as well as some Polish instances such as the concept of the middle Vistula River (Wisła Środkowa) development of 1998, show that developing concept works with participation of naturalists is the best way to achieve a compro-mise solution. Such a constructive cooperation should start at the stage of concept creation and last for the whole period of prepa-ration and performance of the investment. Currently, naturalists usually do not create concepts, but review them or participate in the EIA procedure. These forms of activity, although justified and bringing results, are insufficient, if their purpose is searching for optimal solutions. Another very important condition of achieving compromise solu-tions related to the Vistula River (Wisła) development includes good recognition of economic needs and natural characteri-stics in relation to hydrological, hydraulic and morphological conditions of rivers, as well as the impact of changes of these conditions on the state of natural resources. Reliable and valid knowledge from this scope should be the basis of both environ-mental protection programs and investment concepts. It should be added that planning operations related to the Vistula River (Wisła) development or provision of appropriate level of flood protection is not simple due to the specificity of this river – high dynamics of changes, randomness of phenomena, and uncer-tainty of forecasts. Thus, it requires high qualifications, inclu-ding knowledge of river processes. Sometimes, it happens that

solutions which are unreasonable from the point of view of know-ledge about river formation processes are enforced or imposed on designers – probably in good faith. Measures related to the Vistula River (Wisła) near Raków (59–600 km) can be one such example. Kępa Antonińska Island, splitting the riverbed into two arms, was on that section. Dams limited water flow in the lateral (right) arm in the past, while wing dams constructed upstream of the island directed the current to the central, wide part of the riverbed, where water accumulated in the bed load, creating sandy mounds, sandbanks and islands. That diverse morphology of the Vistula River (Wisła) riverbed, particularly young islands, appeared to be very attractive for nature. That riverbed frag-ment was protected in the form of a reserve. However, structures controlling the current direction were destroyed, causing concen-tration of flow in a lateral riverbed (larger decline and smaller flow obstruction than along the central part of the riverbed), which then formed the main channel of the Vistula River (Wisła). Intensive bank erosion (width of the lateral arm increased from approx. 120 to approx. 200 m) and the current and the levee coming to within 15–20 m of each other were the results. A design concept of protecting the bank against erosion was developed, assuming that morphological conditions important for the reserve should not be significantly changed. The concept expected reconstruction of dams limiting flow in the lateral arm (with ordinate at the SNQ level) and reconstruction of wing dams that will redirect the current towards the central channel. Short wing dams (20–30 m long) were proposed to protect eroded banks. They were supposed to reduce the flow speed near the bank and create very valuable biotopes on fields between wing dams. Naturalists did not approve those solutions. Ornithologists indicated a solution consisting in reinforcement of eroded banks with a seawall could be approved (Fig. 3). At the initial design stage, such a solution was considered, because it satisfied the requirement of providing temporary safety of a levee. However, it was abandoned due to potential adverse environmental impact. Because of the approved solution, the river course would be stra-ightened over a section of 2–3 km, which does not meet modern requirements of river engineering, due to the need of applying environmentally friendly solutions, and causes concentration of water flow in a lateral arm. This would result in reduced morpho-dynamical activity in the middle part of the riverbed constituting the main factor of morphological structure formation (banks,

Fig. 3. Concepts of the Vistula River development near Raków

structures not approved by naturalistsstructures approved by naturalists

levee

new direc�on of the current

Vistula River


75

river bars). This will create favourable conditions for plant succes-sion on young islands, which is contrary to the reserve needs.

Summary1. The lower Vistula River (dolna Wisła) is connected with busi-

ness activities just like other large rivers. It has been trans-formed for a long time to serve economic functions better. River engineering in the 19th century and construction of the barrage in Włocławek prove that. It is necessary to conduct maintenance works and relevant investment undertakings in order to perform economic functions and the need of guaran-teeing appropriate protection against flood

2. Despite various transformations of the riverbed, the section of the lower Vistula River (dolna Wisła) has precious natural values, which became the basis of area environmental protec-tion, with Natura 2000 performing the main role. Valid legal regulations connected with Natura 2000 areas on the lower Vistula River (dolna Wisła) introduce severe limitations in inve-stment operations and significantly complicate the process of planning and carrying out investment

3. Areas of legal environmental protection on the Vistula River (Wisła) are characterised by very a dynamic pace of change in abiotic conditions. This is related to changes of the riverbed and valley condition, including morphological riverbed struc-tures, resulting from natural processes in rivers occurring under the impact of flowing water. In these conditions, the description of natural resources reflecting actual conditions requires recognition of the course of these changes and their relation to protected environmental resources. It is necessary to develop reasonable conservation programmes, as well as to select adequate technical measures, essential to implement the river’s economic functions, assess environmental results of these measures and to take needed compensatory measures to reduce possible adverse impact. Such recognitions are necessary also to improve credibility of environmental impact prognoses concerning planned measures

4. Performance of works related to maintenance and develop-ment of the Vistula River (Wisła), as well as efficient conse-rvation of the most precious natural values of this river, is impossible without systematic and constructive cooperation of water management experts and naturalists. The following conditions of such cooperation can be indicated as necessary:

• willingness and ability of cooperation and search for optimal solutions

• good professional preparation, skill of objective assessment of problems and respect for knowledge and competence of other people

• development of systemic solutions providing for creative participation of naturalists in the preparation of investment concepts; previous participation of naturalists as concept reviewers is decidedly insufficient. This will allow involvement of very active persons in the process of development and create the possibility of informing public opinion why some water management investments cannot be carried out.

REFERENCES

1. Banach M., Dynamika brzegów dolnej Wisły [Dynamics of Banks of the Lower Vistula River], Stanisław Leszczycki Institute of Geography and Spatial Organization Polish Academy of Sciences, Dokumentacja Geograficzna [Geographical Documentation] 1998, book 9.

2. Babiński Z., Charakterystyka równiny zalewowej dolnej Wisły [Characteristics of the Lower Vistula River Floodplain], Przegląd Geograficzny [Geographical Review] 1990, issue 62, pp. 1–2, 95–120.

3. Bojarski A. et al., Przekształcenia w inżynierii i gospodarce wod-nej – problemy i zadania do rozwiązania [Transformations in Water Engineering and Management – Problems and Tasks to be Solved], Gospodarka Wodna [Water Management] 2006, issue 6.

4. Bukaciński D. et al., Liczebność i rozmieszczenie ptaków wodnych gniazdujących na Wiśle środkowej – zmiany w latach 1973–1993 [Population and Distribution of Water Birds Nesting on the Middle Vistula River], Notatki Ornitologiczne 1994 [Ornithological Notes], Vol. 35, pp. 1–2.

5. Gacka-Grzesikiewicz E. (ed.), Korytarz ekologiczny doliny Wisły [Ecological Corridor of the Vistula River Valley], IUCN, Warszawa 1995.

6. Kajak Z., Natural and recreational values of the Vistula river valley from the point of view of the need to create a Vistula River Valley Park, 1989.

7. Kajak Z., Stan i potrzeby ochrony Wisły i jej doliny [Condition and Need of Protection of the Vistula River and its Valley] [in:] Monograph: Ochrona przyrody i środowiska w dolinach nizinnych rzek Polski [Environmental Protection in Plain Valleys of Polish Rivers], Kraków 1993.

8. Magnuszewski A., Analiza wpływu akumulacji rumowiska w strefie oddziaływania zbiorników na bezpieczeństwo powodziowe w re-gionie. Określenie kryteriów wyboru miejsc przeprowadzenia prac pogłębiarskich [Analysis of the Impact of Bed Load Accumulation in the Reservoir Impact Zone on Flood Safety in the Region. Determination of Criteria to Choose Places of Performing Dredging Works], Ekspertyza dla Programu Bezpieczeństwa Powodziowego w Regionie Wodnym Środkowej Wisły [Expertise for the Program of Flood Safety in the Water Region of the Middle Vistula River], 2012.

9. Majewski W., Ogólna charakterystyka Wisły i jej dorzecza [General Characteristics of the Vistula River and its Basin], Acta Energetica 2013, No. 2/15.

10. Matuszkiewicz J., Geobotaniczna analiza potrzeb i możliwości działań dla ochrony roślinności i krajobrazu doliny środkowej Wisły [Geobotanical Analysis of Needs and Options of Measures for Protection of Greenery and Landscape of the Middle Vistula River Valley] [in:] Monograph: Ochrona przyrody i środowiska w dolinach nizinnych rzek Polski [Environmental Protection in Plain Valleys of Polish Rivers], Kraków 1993.

11. Nawrocki P., Nieznański P., Żelazo J., Możliwości oraz sposoby rozwiązywania zagadnień problemowych i konfliktowych w gospo-darce i inżynierii wodnej. [Options and Ways of Solving Problematic and Conflict Issues in Water Management and Engineering] HYDROTECHNIKA XI, Ustroń 2009.

12. Nocoń H., Niektóre zagadnienia regulacji Wisły środkowej [Some Issues of the Middle Vistula River Engineering], Gospodarka Wodna [Water Management] 1971, issue 7.


76

13. International Commission of Large Dams Report, Water Dams and Environment, transl. H. Fiedler-Krukowicz, 1995.

14. Rotko J., Ochrona przed powodzią na obszarach NATURA 2000 [Flood Protection on NATURA 2000 Areas], Gospodarka Wodna [Water Management] 2006, issue 6.

15. Różański A., Przekształcenia łożysk rzek naszych, a ochrona przyrody [Transformations of Our Riverbeds and the Environmental Protection], Water Management 1937, May-June, pp. 127–139.

16. Tomiałojć L., Dyrcz A., Przyrodnicza wartość dużych rzek i ich dolin w Polsce w świetle badań ornitologicznych [Environmental Value of Large Rivers and Their Valleys in Poland in the Light of Ornithological Research] [in:] Monograph: Ochrona przyrody i środowiska w dolin-ach nizinnych rzek Polski [Environmental Protection in Plain Valleys of Polish Rivers], Kraków 1993.

17. The 18 July 2001 Water Law (Journal of Laws 2001.115.1229 as amended).

18. The 16 April 2004 Environmental Protection Law (Journal of Laws of 2004.92.880, as amended).

19. The 3 October 2008 Act on Providing Access to Information concern-ing the Environment and Environmental Protection, Participation of the Public in Environmental Protection and on Environmental Impact Assessments (Journal of Laws 2008.199.1227).

20. Environmental Protection Law, Act of 27 April 2011 (Journal of Laws 2001. 62.627, as amended).

21. Wierzbicki J., Przyrodnicze, gospodarcze i hydrotechniczne przesłanki regulacji rzek [Environmental, Economic and Hydrotechnical Premises of River Engineering], conference materials: Water Management Development Strategy, Vol. 3, Zakopane-Kościelisko 1995.

22. Żbikowski J., Żelazo J., Ochrona środowiska w budownictwie wodnym [Environmental Protection in Civil Engineering], information materials, Ministry of the Environment, Warszawa 1993.

23. Żelazo J., Analiza potrzeb i możliwości realizacji inwestycji wod-nych w aspekcie wymagań ochrony środowiska [Analysis of Needs and Options of Implementation of Water Investments in the Aspect of Environmental Protection Requirements] [in:] Monograph: Środowiskowe aspekty gospodarki wodnej [Environmental Aspects of Water Management], Environmental Protection Committee Polish Academy of Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy of the Wrocław University of Environmental and Life Sciences 2005, pp. 275–293.

24. Żelazo J., Analiza warunków przepływu i możliwości zabezpieczenia przed erozją prawego brzegu Wisły, w rejonie km 599–600 [Analysis of Flow Conditions and Options of Protecting the Right Bank of the Vistula River against Erosion in the Region of km 599–600], Zeszyty Naukowe Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich PAN 2007 [Scientific Studies Infrastructure and Ecology of Village Areas Polish Academy of Sciences 2007], issue 4/2.

Jan ŻelazoWarsaw University of Life Sciences


He works in the Water Engineering Department at the Faculty of Construction and Environmental Engineering of the Warsaw University of Life Sciences. His researches

focus on issues of river engineering and environmental protection, including morphodynamical processes in riverbeds (bed load movement conditions, riverbed

deformations, flow resistances), principles of designing and performing environmentally friendly engineering works (considering environmental protection require-

ments), basis of river renaturalisation and engineering protective means and water environment recultivation, impact of water management on the environment and

options of reducing adverse impact. His scientific output in the scope of riverbed hydraulics, river engineering, flood protection, application of engineering means in

environmental protection and environmental impact assessments, includes more than 160 scientific publications and more than 120 unpublished scientific studies,

expert opinions and projects. His more important achievements include development of formulae determining terminal velocities of bed load movement in rivers

(breaking velocity, mass bed load movement velocity and permissible speed), development of dependencies for flow resistance in natural riverbeds (considering

diversification of the horizontal arrangement and riverbed morphology), development of natural river engineering principles – engineering considering environ-

mental protection requirements, as well as development of river renaturalisation design.


77

Uwarunkowania przyrodnicze zagospodarowania dolnej Wisły

AutorJan Żelazo

Słowa kluczowedolna Wisła, stan koryta, środowisko przyrodnicze, oddziaływanie na środowisko, współpraca z przyrodnikami, rozwiązania kompromisowe

StreszczenieWisła od dawna była przekształcana i zabudowywana w celu stworzenia pełniejszych możliwości realizacji jej funkcji gospodar-czych. Mimo tych zmian rzeka ma bardzo cenne walory przyrodnicze, co stało się podstawą objęcia ich obszarową ochroną prawną, w której dominującą rolę odgrywa sieć Natura 2000. Wymagania środowiskowe związane z ochroną Natura 2000 i wynikające z Ramowej Dyrektywy Wodnej – potwierdzone w polskich aktach prawnych (ustawa o ochronie przyrody, ustawa Prawo wodne) – są elementem strategii UE w zakresie gospodarowania wodami i muszą być uwzględniane w działaniach związanych z przekształ-caniem rzek. To istotnie ogranicza możliwości inwestycyjne oraz komplikuje proces przygotowania inwestycji. Do racjonalnej ochrony obszarów objętych siecią Natura 2000, realizacji inwestycji na tych obszarach, a także prowadzenia działań kompen-sujących ewentualne szkodliwe ingerencje w środowisko przyrodnicze niezbędne są pełniejsze rozpoznania stanu środowiska, obejmujące wpływ na chronione zasoby przyrody zmienności warunków hydrologicznych, hydraulicznych i morfologicznych. Potrzeba realizacji gospodarczych funkcji Wisły i jednocześnie konieczność uwzględnienia wymagań ochrony przyrody wskazują na potrzebę realizowania rozwiązań kompromisowych w zagospodarowaniu rzek. Niektóre ważniejsze warunki dochodzenia do takich rozwiązań przedstawiono w opracowaniu.

WprowadzenieWisła, podobnie jak inne duże rzeki, pełni ważne funkcje gospodarcze i od setek lat odgrywała dużą rolę w kreowaniu rozwoju. To zdecydowało, że przez długi okres poglądy o możliwościach i wizjach wyko-rzystania rzek, koniecznych ich przekształ-ceniach i zabudowie kształtowały ich gospo-darcze funkcje. Efektem takiej roli rzek są zrealizowane roboty regulacyjne, przystoso-wujące rzeki do funkcji żeglugowych czy też ich zabudowa w celu wykorzystania poten-cjału energetycznego. W ostatnich dziesięcioleciach udokumen-towano, że rzeki i doliny, obok niekwestio-nowanych funkcji gospodarczych, mają bardzo cenne – niekiedy unikatowe – walory przyrodnicze, które ściśle związane są z ich naturalnością [4, 7. 10]. Oczekiwania przy-rodnicze wobec rzek i dolin pozostają więc w wyraźnej sprzeczności z potrze-bami gospodarczymi, gospodarka wymaga uniezależnienia się od losowości zjawisk i warunków występujących w rzekach oraz możliwości ich kształtowania stosownie do potrzeb, przyroda zaś oczekuje zacho-wania warunków naturalnych, co ściśle wiąże się z ograniczeniem ingerencji człowieka. Celem opracowania jest przybliżenie problemów dotyczących realizacji przed-sięwzięć związanych z zagospodarowaniem Wisły we współczesnych uwarunkowaniach, wynikających z oczekiwań ochrony środo-wiska przyrodniczego.

Aktualny stan zagospodarowania dolnej Wisły Pod względem hydrograficznym Wisłę dzieli się na trzy odcinki: górny – od ujścia Przemszy do ujścia Sanu, środkowy – od ujścia Sanu do ujścia Narwi i dolny – od ujścia Narwi do ujścia do morza. Stan zagospodarowania poszczególnych odcinków jest różny [9, 12]. Górna Wisła (odcinek o długości ok. 280 km), jest uregu-lowana w ok. 60%. Część tego odcinka (ok. 70 km) to droga wodna górnej Wisły

od Oświęcimia do Krakowa, wybudo-wana w latach 1949–2002, mająca warunki żeglugowe umożliwiające transport barek o ładowności 1000 ton. Wisła środkowa na odcinku długości ok. 270 km jest rzeką swobodnie płynącą, częściowo uregulo-waną. Ta część Wisły cechuje się największą naturalnością koryta i posiada najwyższe walory ekologiczne i krajobrazowe. Na dolnym odcinku Wisły, długości ok. 390 km, dolina zalewowa ograniczona została wałami przeciwpowodziowymi, a w korycie występują liczne budowle regulacyjne jako elementy regulacji systematycznej lub zabu-dowy o znaczeniu lokalnym. Nie ma obecnie dłuższych odcinków rzeki, na których koryto może się swobodnie rozwijać w poziomie zalewowym [2]. Aktualny stan dolnej Wisły jest więc skutkiem różnych działań oraz procesów (antropogenicz-nych i naturalnych) i nie można go określać jako „stan naturalny”, nawet w odniesieniu do odcinków o niewielkim stopniu inge-rencji technicznej. Uwzględniając stopień ingerencji technicznej, Zygmunt Babiński [2] wydzielił na dolnej Wiśle: a) odcinek nieuregulowany – powyżej zbiornika Włocławek; b) – zbiornik Włocławek; c) od stopnia we Włocławku do ujścia Tążyny (718. km) – w stadium regulacji, d) – uregu-lowany, poniżej ujścia Tążyny. Od ujścia Narwi do cofki stopnia we Włocławku budowle regulacyjne wystę-pują sporadycznie. Znajdujemy lokalne zmiany geometrii układu poziomego, spowodowane oddziaływaniem ostróg, kierownic, a także przetasowań zamykają-cych boczne ramiona koryta. Umocnienia brzegów występują jedynie na niektórych, zagrożonych intensywną erozją, odcinkach brzegów wklęsłych. Wiele z budowli regu-lacyjnych jest w złym stanie technicznym i nie pełni właściwie swoich funkcji. Generuje to niepożądane zmiany w morfo-logii koryta, a w efekcie zwiększa zagrożenie powodziowe. Przykładem jest stan koryta Wisły w rejonie Rakowa (598.–600. km), gdzie w wyniku zniszczenia przetamowania

w bocznym ramieniu Wisła przekształciła je w koryto główne [21]. Kolejne 50 km to spiętrzenie wody spowodowane stopniem we Włocławku, co spowodowało istotne zmiany w warunkach hydraulicznych,

morfologicznych i przyrodniczych tego odcinka Wisły (rys. 1). Zmniejszenie prędkości wzdłuż zbiornika (od ok. 0,6 m/s na początku do ok. 0.05–01m/s przy zaporze) powoduje zatrzymanie rumowiska w czaszy zbiornika. Ocenia się [8], że od 1971 roku w zbiorniku osadziło się ok. 80 mln m3 osadów, co zmniejszyło jego początkową objętość o ok. 19% oraz niekorzystnie wpływa na stan bezpieczeń-stwa powodziowego. Depozycja rumowiska w czaszy zbiornika powoduje utrudnienia w spływie lodów i sprzyja powstawaniu zatorów. Z tego względu niezbędne są stosowne prace bagrownicze (w zbiorniku i na odcinku cofkowym), w celu zapew-nienia bezpieczeństwa powodziowego. Od stopnia we Włocławku aż do ujścia Tążyny (rejon Ciechocinka) koryto Wisły jest częściowo uregulowane. Niesystematyczne prace regulacyjne zakończono w latach 60., a zrealizowana zabudowa podlega postę-pującej degradacji. Na tym odcinku koryto jest znacznie zróżnicowanie, jego szero-kość jest zmienna, występują odsypiska i wyspy. Degradacja koryta jest spotęgowana

PL


km 675 665 655 645 635 625 615

B [m] 2500 2000 1500 1000 500 0

V [m/s] 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

h [m] 12 10 8 6 4 2 0

prędkość średnia szerokość zw. wody głębokość średnia

Rys. 1 Zmienność szerokości oraz głębokości i prędkości średniej wzdłuż zbiornika włocławskiego [8]

J. Żelazo | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 69–76

78

intensywną erozją liniową poniżej zapory we Włocławku, spowodowaną przerwaniem ciągłości ruchu rumowiska. Wpływ na skalę tego zjawiska ma fakt, że stopień funkcjonuje jako pojedyncza budowla piętrząca, a nie jako element sytemu kaskady (jak przewidy-wała koncepcja), w wyniku której w korycie byłyby zupełnie inne warunki hydrau-liczne, decydujące o transporcie rumo-wiska. Pogłębienie dna wskutek erozji jest tak duże, że budowle regulacyjne nie speł-niają funkcji przewidzianych w projekcie regulacji. Pozostały odcinek dolnej Wisły (od ujścia Tążyny) jest uregulowany. Trasę regulacyjną ukształtowano w formie łagod-nych łuków, a szerokość koryta ograniczono budowlami do 300–375 m [1]. Aktualny stan budowli regulacyjnych jest niezado-walający. Wiele ostróg jest zniszczonych, co sprzyja erodowaniu brzegów. W korycie można zaobserwować liczne przegłębienia oraz odsypiska w formie skośnych łach, co sprzyja degradacji technicznej koryta i zmniejsza jego przepustowość. Istotnym czynnikiem w kształtowaniu morfologii tego odcinka rzeki jest odkładanie rumo-wiska wynoszonego z koryta Wisły poniżej zapory we Włocławku. Ten odcinek rzeki, mimo że został on w przeszłości uregulo-wany na potrzeby żeglugi, obecnie, z uwagi na stan budowli i zróżnicowanie morfologii koryta, możliwości żeglugowe są istotnie ograniczone.

Problemy związane z obszarową ochroną przyrody dolnej WisłyRzeki i doliny rzeczne należą do najbo-gatszych i najbardziej różnorodnych ekosystemów i pełnią szczególną funkcję łącznikową (tzw. korytarze ekologiczne), umożliwiającą migrację organizmów wodnych i lądowych [5, 6, 16]. Stanowią kluczowy element krajobrazu niezbędny do zachowania i utrzymania wielu gatunków roślin i zwierząt. O wartościach ekologicz-nych rzek i dolin decydują m in.:• Zróżnicowany krajobraz rzeczny,

tworzony przez nieregularne meandry i różne formy koryta oraz przez mozaikę struktur morfologicznych, mokradeł i roślinności na terenach zalewo-wych. Elementy te na skutek dynamiki płynącej wody i rozwoju roślinności ulegają w czasie wielokierunkowym przekształceniom.

• Bogata gatunkowo i populacyjnie fauna w masie wody płynącej korytem, w akwe-nach spowolnionego przepływu i wody stojącej oraz w substracie (niższa fauna: małe skorupiaki, ślimaki, larwy owadów). Bogata jest również fauna uzależniona od wody i związana z różnorodnością morfologiczną koryta.

• Odpowiednie warunki do istnienia w doli-nach rzecznych lasów łęgowych, które należą do najbogatszych w ptaki i ssaki środowisk leśnych Europy Środkowej.

• Występowanie w dolinach rzecznych tzw. starych wód (stojących lub wolno płyną-cych) w starorzeczach, oczkach wodnych i różnego rodzaju obniżeniach, częściowo zatapianych podczas wezbrań, a następnie stopniowo odsłanianych, tworzących

w ten sposób atrakcyjną dla fauny mozaikę zróżnicowanych wilgotnościowo stanowisk.

Środowisko przyrodnicze koryta i doliny dolnej Wisły, mimo wieloletnich i różno-rodnych działań, ma wysokie walory i w wielu miejscach podlega wielowymia-rowej ochronie. Jest to związane ze stosun-kowo dużą naturalnością rzeki, gdyż jedynie odcinkowo zrealizowane zostały systema-tyczne roboty regulacyjne. Przejawia się w zróżnicowaniu podstawowych parame-trów koryta: układu poziomego, profilu podłużnego i przekrojów poprzecznych. Dzięki temu w korycie Wisły tworzą się warunki abiotyczne atrakcyjne dla rozwoju różnych organizmów i zapewniające wysoki poziom różnorodności biologicznej [6]. Z uwagi na wysokie walory przyrodnicze na Wiśle szeroko wprowadzono obsza-rową ochronę przyrody. Utworzono wiele rezerwatów przyrodniczych, parki krajo-brazowe, a długie odcinki rzeki i doliny (praktycznie cały odcinek dolnej Wisły) zakwalifikowano do ochrony w ramach europejskiej sieci ekologicznej Natura 2000. Podstawą ochrony były tzw. Dyrektywa ptasia1 oraz tzw. Dyrektywa siedliskowa2. Najcenniejszymi elementami dla ochrony przyrody w ramach sieci Natura 2000 są dynamicznie zmieniające się brzegi, staro-rzecza i boczne koryta, wyspy w formie piaszczystych łach lub trwale porośnię-tych roślinnością zielną pozostałości lasów łęgowych i zarośla wierzbowe. Głównym celem ochrony jest występująca tu cenna awifauna, gdyż są to miejsca gnieżdżenia się wielu rzadkich i zagrożonych wyginięciem gatunków ptaków, a w części pokrywają się z korytarzami ekologicznymi o wysokiej randze. Założeniem sieci Natura 2000 jest dążenie do harmonijnego współistnienia człowieka i przyrody. Zgodnie z zasadą, na obszarach sieci można podejmować różnego rodzaju działalność, jeśli nie wpływa ona nieko-rzystnie na stan chronionego obszaru. Jednakże przywołane dyrektywy, a także ustawa z 16 kwietnia 2004 roku o ochronie przyrody, wprowadzają duże ograniczenia w realizacji przedsięwzięć inwestycyjnych. Na obszarach objętych ochroną sieci Natura 2000:• zabrania się podejmowania działań

mogących w znaczący sposób pogor-szyć stan siedlisk przyrodniczych oraz siedlisk gatunków roślin i zwierząt, a także znacząco niekorzystnie wpłynąć na gatunki, dla których ochrony obszar wyznaczono

• planowane przedsięwzięcia, które nie są bezpośrednio związane z ochroną obszaru Natura 2000, a które mogą na te obszary znacząco oddziaływać, wymagają prze-prowadzenia postępowania w sprawie oceny oddziaływania na środowisko, na zasadach określonych w odpowiedniej ustawie z 3 października 2008.

W sytuacjach, gdy przemawiają za tym konieczne wymogi nadrzędnego interesu publicznego – w tym wymogi o charakterze społecznym lub gospodarczym – i nie ma rozwiązań alternatywnych, dopuszcza się

możliwość realizacji przedsięwzięcia, które może mieć negatywny wpływ na siedliska przyrodnicze oraz gatunki roślin i zwierząt, chronione przez wyznaczony obszar Natura 2000. Dodatkowym warunkiem jest wyko-nanie kompensacji przyrodniczej niezbędnej do zapewnienia spójności i właściwego funkcjonowania sieci obszarów Natura 2000. Na obszarach tych nie podlega ograni-czeniu działalność związana z utrzymaniem urządzeń i obiektów służących bezpieczeń-stwu przeciwpowodziowemu oraz działal-ność gospodarcza, rolna, leśna, łowiecka i rybacka, a także amatorski połów ryb, jeżeli nie zagrażają one zachowaniu siedlisk przy-rodniczych, nie wpływają w sposób istotny negatywnie na gatunki roślin i zwierząt, dla których ochrony został wyznaczony obszar Natura 2000. Wynika z tego, że status ochrony w ramach sieci Natura 2000 musi być wzięty pod uwagę w planowaniu i realizacji robót utrzy-maniowych i działań inwestycyjnych na tym odcinku rzeki. Istotnym zobowiązaniem jest konieczność przeprowadzenia postę-powania w sprawie OOŚ (ocena oddziały-wania na środowisko, ang. environmental impact assessment) dla działań inwestycyj-nych na chronionych obszarach. Wynika to z ustawy o OOŚ3 i dotyczy zdecydo-wanej większości działań z zakresu inży-nierii wodnej, gdyż te są zaliczane do grupy inwestycji mogących mieć znaczący, nieko-rzystny wpływ na środowisko. Przegląd materiałów dotyczących obszarów Natura 2000 na dolnej Wiśle dowodzi, że informacje o funkcjonowaniu tych obszarów w kontekście wymagań ochrony są skromne. W bazach danych (Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska, Regionalna Dyrekcja Ochrony Środowiska) można w zasadzie znaleźć jedynie informacje przedstawiające wyniki inwentaryzacji przy-rodniczej. Są to jednak informacje niewy-starczające, aby analizować funkcjonowanie całego chronionego obszaru oraz planować, uzgadniać i ewentualnie realizować takie działania inwestycyjne, które nie będą szko-dliwe dla właściwego funkcjonowania tego obszaru. Do tego niezbędne są szerokie i rzetelne informacje o współzależności chronionych elementów przyrodniczych i ukształtowania rzeki, doliny, warunków hydrologicznych i hydraulicznych oraz zmienności. Niezwykle ważna jest wiedza o tolerancji chronionych elementów przy-rodniczych na zmiany warunków abio-tycznych, co w przypadku rzek i dolin jest zjawiskiem częstym i normalnym, a wyni-kającym z naturalnych procesów zachodzą-cych w rzekach. Ta wiedza jest warunkiem projektowania rozwiązań projektowych spełniających potrzeby ochrony środo-wiska przyrodniczego. Charakterystyki m.in. warunków morfologicznych, hydro-logicznych i hydraulicznych dla więk-szości obszarów często są bardzo ogólne i powierzchowne, co uniemożliwia prowa-dzenie analiz zależności stanu środowiska przyrodniczego od tych warunków. Nie daje także możliwości sformułowania wymagań dotyczących możliwych (dopusz-czalnych) przekształceń koryta, czy działań

1 Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/147/WE z 30 listopada 2009 roku w sprawie ochrony dzikiego ptactwa.2 Dyrektywa Rady 92/43/EWG z 21 maja 1992 roku w sprawie ochrony siedlisk przyrodniczych oraz dzikiej fauny i flory.3 Ustawa z 3 października 2008 roku o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania

na środowisko.


79

eksploatacyjnych na poszczególnych obszarach zapewniających utrzymanie we właściwym stanie elementów przyrodni-czych chronionych w ramach Natura 2000. Brakuje informacji dotyczących zakresu i propozycji realizacji działań ochronnych, w szczególności w połączeniu z zapew-nieniem bezpieczeństwa powodziowego i spełnieniem funkcji gospodarczych. Brak tych materiałów utrudnia, a niekiedy unie-możliwia racjonalne projektowanie przed-sięwzięć związanych z zagospodarowaniem Wisły. Również bardzo poważnie utrudnia to planowanie działań kompensacyjnych, wynikających z ustawy o ochronie przyrody. Ilustracją tych problemów są trudności zwią-zane z przygotowaniem robót bagrowni-czych w cofkowej części zbiornika włocław-skiego. Jednym z miejsc, gdzie następuje intensywna sedymentacja osadów jest odcinek prawego ramienia Wisły w rejonie Kępy Ośnickiej (na 624,5–630 km), objęty ochroną w ramach sieci Natura 2000. Dla poprawy warunków przepływu w korycie oraz stworzenia warunków umożliwiających pracę lodołamaczy (niezbędną dla bezpie-czeństwa powodziowego) powinny być zrealizowane prace bagrownicze na długości kilku kilometrów, w postaci kinety szero-kości ok. 400 m. Prognozę skutków wyko-nania tych prac przedstawiono na rys. 2. Przedsięwzięcie zostało zakwalifikowane jako mające znaczący wpływ na obszar Natura 2000, co oznacza, że może być realizowane, gdy wymaga tego nadrzędny interes publiczny i nie ma rozwiązania alternatywnego. Warunkiem jest także wykonanie odpowiedniej kompensacji przyrodniczej. Zasadniczym problemem, z którym spotkał się inwestor, jest uzgod-nienie rodzaju i zakresu działań kompen-sacyjnych, a także sposobu realizacji tych działań i prowadzenia monitoringu skutków przyrodniczych. Pełniejsze rozpoznanie związku między morfologią koryta a stabil-nością przyrodniczą chronionego obszaru, w szczególności zaś rozpoznanie wpływu zmian, naturalnych i będących skutkiem antropopresji na funkcjonowanie obszaru i określenie nieszkodliwego zakresu tych zmian, wydaje się kluczowe przy rozwiązy-waniu tego typu problemów. Rozpoznanie pozwoli także na bardziej wiarygodną ocenę, czy planowane działania mają znaczący niekorzystny wpływ na chronione organizmy, siedliska i funkcjonowanie całego chronionego obszaru. Przykład ten pokazuje także, że potrzebna jest wnikliwa ocena postępowania związanego z reali-zacją ochrony przyrody na Wiśle w ramach sieci Natura 2000. Ochrona ta nie może odbywać się kosztem zwiększenia ryzyka powodziowego. Wieloletnie doświadczenia, związane z eksploatacją zbiornika włocław-skiego, wyraźnie wskazują na możliwość powstawania zatorów i wystąpienia powodzi o katastrofalnych skutkach. Warto przypo-mnieć, że prace bagrownicze w tym zbior-niku i w jego części cofkowej były podej-mowane w przeszłości kilkakrotnie i nie spowodowały znaczących zmian w zasobach środowiska przyrodniczego. Można odnieść wrażenie, że w sytuacji, w której ocena

skutków przyrodniczych jest niepewna bądź z brakiem pełnego przekonania co do konieczności wprowadzenia kompen-sacji przyrodniczej lub sposobów realizacji tej kompensacji, stosuje się w rozszerzonym zakresie zasadę przezorności. Norma ta, słuszna w swym założeniu w odniesieniu do działań mających wpływ na bezpieczeń-stwo czy dotyczących inwestycji o ważnym znaczeniu gospodarczym (np. żeglugowe lub energetyczne wykorzystanie rzeki), powinna być stosowana z należytą wnikliwością i troską.

Potrzeba wprowadzania rozwiązań przyjaznych środowiskuPrzekształcenia koryt rzecznych, polegające na regulacji koryta, porządkowaniu terenów zalewowych czy budowie piętrzeń, zmie-niają morfologię rzeki, warunki hydrau-liczne i hydrologiczne, przez co wpły-wają na stan środowiska przyrodniczego. Ograniczenie zróżnicowania głębokości i prędkości, a także liczebności morfolo-gicznych struktur rzecznych jest warunkiem życia będącego podstawą rozwoju i zróżni-cowania organizmów, zazwyczaj prowadzi do drastycznego zubożenia siedlisk i związa-nych z nimi gatunków. Wały przeciwpowodziowe, najważniejszy środek ochrony przed powodziami na tere-nach nizinnych, zmniejszają retencję doli-nową, zmieniają naturalny reżim odpływu wód, zmniejszają zasięg i czas zalewów, co z przyrodniczego punktu widzenia oceniane jest niekorzystnie. Budowle stale piętrzące wodę powodują utrudnienie lub uniemożliwienie migracji organizmów. Wydzielone w wyniku fragmentacji rzeki odcinki z konieczności przekształcić się mogą w luźno ze sobą związane, odrębne ekosystemy. Wybudowanie np. stopnia we Włocławku spowodowało radykalne ograniczenie populacji (prawie zanik) ryb wędrownych. Przegrodzenie koryta wpro-wadza zaburzenia w transporcie rumo-wiska rzecznego, co zazwyczaj ma także niekorzystne skutki przyrodnicze. Przy znacznym nasileniu erozji następuje obni-żenie poziomu wody, a przy akumulacji jego podniesienie, co zmienia dotychcza-sowe warunki wilgotnościowe, a może prowadzić do radykalnego przekształcenia dotychczasowych biotopów. Jeśli biotopy te umożliwiały egzystencję cennych biocenoz lub ekosystemów, nastąpi ewidentna strata zasobów przyrody. Oczywiście zmiany uwil-gotnienia tworzą warunki, w których mogą

powstawać nowe ekosystemy, biocenozy czy siedliska. Będą to jednak nowe zespoły przy-rodnicze, zazwyczaj cechujące się innymi populacjami organizmów i często mniej cenne niż istniejące na tym terenie przed przekształceniem antropogenicznym.Świadomość o znaczącym wpływie inwe-stycji związanych z zagospodarowaniem rzek na środowisko przyrodnicze stała się impulsem do poszukiwania nowych, mniej uciążliwych dla środowiska rozwiązań, a także do uzupełnienia przepisów praw-nych o zapisy określające lub wskazujące sposoby postępowania, aby ten wpływ ograniczyć. Zostało to mocno podkreślone w Ramowej Dyrektywie Wodnej (RDW), która jako imperatyw polityki wodnej wskazuje zrównoważone wykorzystywanie zasobów wodnych, a jako jeden z priory-tetów ochronę wód i ekosystemów od wód zależnych.Do głównego przesłania RDW nawiązuje ustawa Prawo wodne. Odnosząc się na przy-kład do utrzymywania śródlądowych wód powierzchniowych, stwierdza, że utrzy-manie to „nie może naruszać istniejącego dobrego stanu ekologicznego tych wód oraz warunków wynikających z ochrony wód”4, a mówiąc o korzystaniu z wód, stwierdza, że „nie może powodować pogorszenia stanu ekologicznego wód i ekosystemów od nich zależnych, a także marnotrawstwa wody, marnotrawstwa energii wody, ani wyrządzać szkód”5. Bardzo istotny jest art. 63, ust. 1, w którym stwierdza się: „Przy projekto-waniu, wykonywaniu oraz utrzymywaniu urządzeń wodnych należy kierować się zasadą zrównoważonego rozwoju, a w szcze-gólności zachowaniem dobrego stanu ekolo-gicznego wód i charakterystycznych dla nich biocenoz, potrzebą zachowania istniejącej rzeźby terenu oraz biologicznych stosunków w środowisku wodnym i na obszarach zale-wowych”. Jest to zapis niezwykle ważny, zarówno z uwagi na ochronę środowiska przyrodniczego, jak sposób rozwiązań projektowych, a także możliwości ich reali-zacji. Stanowi jednoznaczne przesłanie do wszystkich ogniw procesu inwestycyj-nego w gospodarce wodnej: inwestora, projektanta, wykonawcy robót oraz jedno-stek administracyjnych. Stwierdzić jednak należy, że zapis ten posiada charakter bardziej zalecenia niż dezyderatu realiza-cyjnego. Bywa on różnie rozumiany, gdyż interpretacja zarówno „rozwoju zrówno-ważonego”, jak i „dobrego stanu ekolo-gicznego” nie są dostatecznie precyzyjne i ujednolicone. W pewnym stopniu jest to więc odwołanie do wrażliwości specjali-stów na problemy przyrody. Istotne wyma-gania związane z ochroną środowiska stawia także ustawa Prawo ochrony środowiska, która stanowi, że: „Nowo zbudowany lub zmodernizowany obiekt budowlany, zespół obiektów lub instalacja nie mogą być oddane do użytku, jeżeli nie spełniają wymagań ochrony środowiska”6. Wymaganiami tymi jest m.in.:• wykonanie wymaganych przepisami lub

określonych w decyzjach administracyj-nych środków technicznych chroniących środowisko

4 Prawo wodne, ustawa z 18 lipca 2001 roku, art. 24.5 Prawo wodne, ustawa z 18 lipca 2001 roku, art. 31, ust. 2.6 Ustawa z 3 października 2008 roku o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania

na środowisko.

57,0057,2057,4057,60

57,8058,0058,20

621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632

efekt bagrowania stan aktualny

m n.p.m.

km

Rys. 2. Prognozowane skutki robót bagrowniczych w czaszy zbiornika włocławskiego, przy przepływie SSQ [8]


80

• zastosowanie odpowiednich rozwiązań technologicznych

• uzyskanie wymaganych decyzji okre-ślających zakres i warunki korzystania ze środowiska.

Ważne sugestie dotyczące planowania inwe-stycji wodnych w powiązaniu z ochroną środowiska można znaleźć w materiałach i dokumentach branżowych. Przykładem jest Raport ICOLD z 1995 roku (ang. The International Commission on Large Dams, czyli Międzynarodowa Komisja Wielkich Zapór). Raport uznaje potrzebę kształto-wania zasobów wodnych zgodnie z zasa-dami zrównoważonego rozwoju. Podkreśla się w nim potrzebę poszukiwania rozwiązań kompromisowych. Problematyka ekolo-giczna i społeczna musi być rozpatrywana i uwzględniana począwszy od studiów przedprojektowych, przez wszystkie etapy projektowania, realizacji i eksplo-atacji budowli hydrotechnicznej, a infor-macja o planowanym zbiorniku (stopniu na rzece) – rzetelna i pełna – powinna być przekazywana szerokim kręgom zaintere-sowanych realizacją inwestycji, a także jej przeciwnikom.Przedstawione przykłady świadczą, że Prawo wodne i inne regulacje prawne wyraźnie wskazują potrzebę uwzględniania inte-resów ochrony środowiska przyrodniczego w planowaniu inwestycji wodnych oraz stosowania rozwiązań proekologicznych.Należy zauważyć, że mimo iż niektóre z zapisów dotyczących ochrony przyrody w programowaniu inwestycji gospodarki wodnej można traktować jako zalecenia lub wskazówki, to ich ranga jest wysoka, gdyż uwzględnienie wymagań w działa-niach inwestycyjnych podlega proceduralnej ocenie, w ramach postępowania w sprawie OOŚ. Zgodnie z obowiązującymi regula-cjami ocenę oddziaływania przedsięwzięcia na środowisko przeprowadza się w ramach postępowania w sprawie wydania decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach oraz w sprawie wydania decyzji o pozwoleniu na budowę. Przeprowadzenia oceny oddzia-ływania na środowisko wymagają także inwestycje planowane na obszarach Natura 2000. Zdecydowana większość przedsięwzięć inwestycyjnych z zakresu gospodarowania wodami podlega tej procedurze, a dla wielu istnieje obowiązek sporządzenia raportu o oddziaływaniu planowanego przedsię-wzięcia na środowisko. Praktyka pokazuje, że znaczna część raportów o oddziaływaniu inwestycji na środowisko, przedkładanych w postępowaniach w sprawie OOŚ, odbiega od ustawowych wymagań, co skutkuje wydaniem decyzji odmownej lub wydłu-żeniem procesu przygotowania inwestycji. Do najczęstszych mankamentów raportów należą zbyt pobieżne charakterystyki przy-rodnicze obszaru związanego z inwestycją, skromne propozycje rozwiązań warianto-wych i analizy tych wariantów, niedosta-tecznie wnikliwa identyfikacja i charakte-rystyka oddziaływań oraz niezadawalające propozycje dotyczące zmniejszenia uciążli-wości planowanych przedsięwzięć. Uwzględniając uwarunkowania wynikające z ochrony przyrody, można wskazać nastę-pujące możliwe scenariusze w programo-waniu inwestycji służących zagospodaro-waniu rzek:• Realizacja inwestycji jest niezbędna, prze-

mawiają za tym niepodważalne względy

bezpieczeństwa czy gospodarcze, np. naprawa wałów przeciwpowodziowych. Działania takie wymagać będą bardzo wnikliwego i przekonującego uzasad-nienia. Problemy ochrony środowiska stają się wtedy drugorzędne.

• Zaniechanie realizacji inwestycji z uwagi na wyjątkowo wysokie walory przyrod-nicze rzeki lub doliny, np. zaniechanie ochrony fragmentu doliny rzecznej przed zalewami. Dotyczy to przypadków, kiedy potencjalne straty ekologiczne – będące skutkiem planowanych działań – okazują się większe niż ewentualne zyski gospodarcze.

• Inwestycja wodna może być realizowana – zazwyczaj w ograniczonym zakresie – pod warunkiem uwzględnienia najważ-niejszych potrzeb ochrony przyrody. Jest to rozwiązanie spełniające wymagania zrównoważonego rozwoju, kompromis pomiędzy oczekiwaniami gospodarczymi a postulatami ochrony przyrody.

• Inwestycje są realizowane w celu poprawy ekologicznego stanu wód. To przedsię-wzięcia z zakresu renaturyzacji i rewitali-zacji, a ich zakres prawdopodobnie będzie się rozszerzał, gdyż są one związane z implementacją Ramowej Dyrektywy Wodnej.

Zasygnalizowane wyżej funkcje gospo-darcze dolnej Wisły, a także inne [9], jednoznacznie wskazują, że niemożliwe jest zaniechanie działań inwestycyjnych na tym odcinku Wisły. W przedsięwzięciach tych muszą być uwzględnione wymagania wyni-kające z wprowadzonego przestrzennego sytemu ochrony przyrody, głównie w postaci obszarów Natura 2000. Wynika z tego, że zagospodarowanie dolnej Wisły będzie się odbywać zgodnie z trzecim scenariuszem, kompromisowym. Trzeba jednak mieć świadomość, że to proste, i jak się wydaje, logiczne rozwiązanie kompromisowe nie jest łatwe do osiągnięcia. Powody są różne, zarówno merytoryczne, ekonomiczne czy społeczne, jak i wynikające z różnych wizji realizacji potrzeb i rozwoju przedstawiane przez różne branże (np. specjalistów gospo-darki wodnej i przyrodników). Przykłady innych krajów europejskich – np. realizacja inwestycji związanych z żeglugowym i ener-getycznym wykorzystaniem rzek – dowodzą, że funkcje gospodarcze rzek mogą być reali-zowane z zachowaniem najcenniejszych ich walorów przyrodniczych.

Potrzeba współpracy, zaufania i wymiany doświadczeńPrzedstawione w opracowaniu informacje, jednoznacznie wskazują, że dolna Wisła ma cenne walory przyrodnicze, które zostały objęte ochroną prawną, co zgodnie z obowią-zującymi regulacjami musi być wzięte pod uwagę przy planowaniu jej wykorzystania w celach gospodarczych. Ponieważ niemoż-liwa jest rezygnacja z gospodarczych funkcji Wisły lub ich radykalne ograniczenie, więc rozwiązań należy poszukiwać na drodze racjonalnego kompromisu. Podstawowym warunkiem takiego kompromisu jest rezy-gnacja z dominacji określonej funkcji rzeki na rzecz uznania jej wielofunkcyjności, czyli nie można na przykład realizować ochrony środowiska przyrodniczego Wisły, nie uwzględniając jej ważnych i różnorodnych funkcji gospodarczych oraz odwrotnie, nie można tworzyć koncepcji żeglugowych,

nie bacząc na ochronę zasobów przyrody. Doświadczenia innych krajów, a także niektóre polskie przykłady, jak opracowanie koncepcji zagospodarowania Wisły środ-kowej z 1998 roku, pokazują, że najlepszą drogą do osiągnięcia kompromisowego rozwiązania jest realizacja prac koncep-cyjnych przy udziale przyrodników. Taka konstruktywna współpraca powinna rozpo-cząć się na etapie tworzenia koncepcji i trwać przez cały okres przygotowania i realizacji inwestycji. Obecnie przyrodnicy najczęściej nie tworzą koncepcji, lecz je recenzują lub uczestniczą w postępowaniu w sprawie OOŚ. Oczywiście te formy aktyw-ności, choć zasadnie i przynoszące efekty, są dalece niewystarczające, jeśli celem ma być poszukiwanie rozwiązań optymalnych. Kolejnym bardzo ważnym warunkiem dochodzenia do rozwiązań kompromiso-wych, związanych z zagospodarowaniem Wisły, jest dobre rozpoznanie potrzeb gospodarczych i charakterystyk przyrodni-czych w powiązaniu z warunkami hydro-logicznymi, hydraulicznymi i morfologicz-nymi rzeki, a także wpływem zmian tych warunków na stan zasobów przyrodniczych. Rzetelna i aktualna wiedza z tego zakresu powinna być podstawą, zarówno programów ochrony przyrody, jak i programowania koncepcji inwestycyjnych. Należy dodać, że programowanie działań związanych z zagospodarowaniem Wisły czy zapewnie-niem odpowiedniego poziomu zabezpie-czenia przed powodzią, z uwagi na specy-fikę tej rzeki – dużą dynamikę zmian, losowość zjawisk, niepewność prognoz, nie jest proste i wymaga wysokich kwalifikacji, w tym znajomości procesów zachodzących w rzekach. Zdarzają się przypadki wymu-szania czy narzucania projektantom – praw-dopodobnie w dobrej wierze – rozwiązań, które z punktu widzenia wiedzy o proce-sach korytotwórczych nie są racjonalne. Przykładem mogą być działania związane z Wisłą w rejonie Rakowa (598.–600. km). Na tym odcinku stała wyspa Kępa Antonińska dzieląca koryto na dwa ramiona. Przepływ wody w bocznym (prawym) ramieniu ogra-niczony został w przeszłości przetamowa-niami, a wybudowane przed wyspą ostrogi kierowały nurt w centralną, szeroką część koryta, gdzie woda odkładała rumowisko, tworząc piaszczyste ławice, łachy i wyspy. Ta zróżnicowana morfologia koryta Wisły, a w szczególności tzw. młode wyspy, okazały się bardzo atrakcyjne dla przyrody i ten frag-ment koryta objęty został ochroną w postaci rezerwatu. Budowle sterujące kierunkiem nurtu uległy jednak zniszczeniu, co spowo-dowało koncentrację przepływu w korycie bocznym (większy spadek i mniejsze opory przepływu niż wzdłuż centralnej części koryta), które przejmuje funkcję głównego koryta Wisły. Konsekwencją tego jest inten-sywna erozja brzegowa (szerokość bocznego ramienia zwiększyła się z ok. 120 do ok. 200 m) i zbliżenie się nurtu do wału prze-ciwpowodziowego na odległość 15–20 m. Opracowano koncepcję projektową zabez-pieczenia brzegu przed erozją, przy zało-żeniu, że warunki morfologiczne istotne dla funkcjonowania rezerwatu nie powinny ulec istotnym zmianom. Koncepcja prze-widywała odbudowę przetamowań ograni-czających przepływ w bocznym ramieniu (z rzędną w poziomie SNQ) oraz odbudowę ostróg, które będą ponownie kierować nurt


81

w centralną część koryta. Dla zabezpie-czenia erodowanego brzegu zapropono-wano krótkie ostrogi (20–30 m długości), które zmniejszą prędkość przepływu w pobliżu brzegu, a ponadto stworzą bardzo cenne biotopy w polach między ostro-gami. Te rozwiązania nie zostały zaakcep-towane przez przyrodników. Ornitolodzy, jako możliwe do zaakceptowania, wskazali rozwiązanie polegające na umocnieniu opaską brzegową erodowanego brzegu (rys. 3). Na wstępnym etapie projektowania rozwiązanie takie było rozważane, gdyż jest zadowalające z punktu zapewnienia doraź-nego bezpieczeństwa wału, lecz zostało zaniechane z uwagi na potencjalny nieko-rzystny wpływ na środowisko przyrodnicze. W efekcie wskazanego rozwiązania – zaak-ceptowanego do realizacji – nastąpi wypro-stowanie biegu rzeki na odcinku 2–3 km, co nie odpowiada współczesnym wymaga-niom w regulacji rzek, z uwagi na potrzebę stosowania rozwiązań przyjaznych środo-wisku, i spowoduje koncentrację przepływu wody w bocznym ramieniu. Skutkiem będzie zmniejszenie aktywności morfo-dynamicznej w środkowej części koryta, będącej głównym czynnikiem kształtowania struktur morfologicznych (ławic, odsypisk). Stworzy sprzyjające warunki do sukcesji roślinnej na młodych wyspach, co jest sprzeczne z potrzebami rezerwatu.

Podsumowanie1. Dolna Wisła, podobnie jak inne duże

rzeki, jest powiązana z działalnością gospodarczą. Od dawna była przekształ-cana, aby lepiej służyć funkcjom gospo-darczym. Przejawem tego jest wykonanie regulacji koryta w XIX wieku, a także wybudowanie stopnia we Włocławku. Dla pełnienia funkcji gospodarczych oraz potrzeby zagwarantowania odpo-wiedniego zabezpieczenia przed wielkimi wodami, niezbędne jest prowadzenie robót utrzymaniowych, a także stosow-nych przedsięwzięć inwestycyjnych.

2. Mimo różnorodnych przekształceń koryta odcinek dolnej Wisły posiada cenne walory przyrodnicze, które stały się podstawą wprowadzenia obszarowej ochrony przyrody, w czym główną rolę odgrywa Natura 2000. Obowiązujące wymagania prawne, związane z funk-cjonowaniem obszarów Natura 2000 na dolnej Wiśle, wprowadzają poważne

ograniczenia w działaniach inwestycyj-nych oraz znacznie komplikują proces programowania i realizacji inwestycyji.

3. Obszary prawnej ochrony przyrody poło-żone na Wiśle cechują się bardzo dużą dynamiką zmian warunków abiotycz-nych. Jest to związane ze zmianami stanu koryta i doliny, w tym tzw. morfologicz-nych struktur korytowych, co jest wyni-kiem naturalnych procesów zachodzą-cych w rzekach pod wpływem płynącej wody. W tych warunkach do opisu zasobów przyrodniczych, odzwierciedla-jącego rzeczywiste warunki, niezbędne jest rozpoznanie przebiegu tych zmian oraz ich związku z chronionymi zaso-bami środowiska przyrodniczego. Jest to niezbędne do opracowania racjo-nalnych programów ochrony, a także do wyboru adekwatnych działań tech-nicznych, niezbędnych do realizacji gospodarczych funkcji rzeki, oceny przyrodniczych skutków tych działań oraz podjęcia potrzebnych przedsięwzięć kompensacyjnych w celu ograniczenia ewentualnych niekorzystnych oddzia-ływań. Rozpoznania takie niezbędne są także do podniesienia wiarygodności prognoz oddziaływania na środowisko planowanych działań.

4. Realizacja prac związanych z utrzyma-niem i zagospodarowaniem Wisły, a także skuteczna ochrona najcenniejszych walorów przyrodniczych tej rzeki nie jest możliwa bez systematycznej i konstruk-tywnej współpracy specjalistów z zakresu gospodarki wodnej i przyrodników. Jako niezbędne warunki takiej współpracy można wskazać:

• chęć i umiejętność współpracy i poszuki-wania rozwiązań optymalnych

• dobre przygotowanie zawodowe, umie-jętność obiektywnej oceny problemów i szanowanie wiedzy i kompetencji innych

• wypracowanie rozwiązań systemowych, zapewniających kreatywny udział przy-rodników w przygotowaniu koncepcji inwestycyjnych; dotychczasowy udział przyrodników jako recenzentów koncepcji jest zdecydowanie niewystar-czający. Pozwoli to włączyć ludzi bardzo aktywnych w proces rozwoju oraz stworzy możliwość wyjaśnienia opinii publicznej, dlaczego niektóre inwestycje gospodarki wodnej nie mogą być realizowane.

Bibliografia 1. Banach M., Dynamika brzegów dolnej

Wisły, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania im. Stanisława Leszczyckiego PAN, Dokumentacja Geograficzna 1998, z. 9.

2. Babiński Z., Charakterystyka równiny zalewowej dolnej Wisły, Przegląd Geograficzny 1990, nr 62, s. 1–2, 95–120.

3. Bojarski A. i in., Przekształcenia w inży-nierii i gospodarce wodnej – problemy i zadania do rozwiązania, Gospodarka Wodna 2006, nr 6.

4. Bukaciński D. i in., Liczebność i rozmiesz-czenie ptaków wodnych gniazdujących na Wiśle środkowej – zmiany w latach 1973–1993, Notatki Ornitologiczne 1994, tom. 35, s. 1–2.

5. Gacka-Grzesikiewicz E. (red.), Korytarz ekologiczny doliny Wisły, IUCN, Warszawa 1995.

6. Kajak Z., Natural and recreational values of the Vistula river valley from the point of view of the need to create a Vistula River Valley Park, 1989.

7. Kajak Z., Stan i potrzeby ochrony Wisły i jej doliny [w:] Monografia: Ochrona przyrody i środowiska w dolinach nizin-nych rzek Polski, Kraków 1993.

8. Magnuszewski A., Analiza wpływu akumulacji rumowiska w strefie oddzia-ływania zbiorników na bezpieczeństwo powodziowe w regionie. Określenie kryte-riów wyboru miejsc przeprowadzenia prac pogłębiarskich, Ekspertyza dla Programu Bezpieczeństwa Powodziowego w Regionie Wodnym Środkowej Wisły, 2012.

9. Majewski W., Ogólna charakterystyka Wisły i jej dorzecza, Acta Energetica 2013, nr 2/15.

10. Matuszkiewicz J., Geobotaniczna analiza potrzeb i możliwości działań dla ochrony roślinności i krajobrazu doliny środkowej Wisły [w:] Monografia: Ochrona przy-rody i środowiska w dolinach nizinnych rzek Polski, Kraków 1993.

11. Nawrocki P., Nieznański P., Żelazo J., Możliwości oraz sposoby rozwiązywania zagadnień problemowych i konflikto-wych w gospodarce i inżynierii wodnej. HYDROTECHNIKA XI, Ustroń 2009.

12. Nocoń H., Niektóre zagadnienia regulacji Wisły środkowej, Gospodarka Wodna 1971, nr 7.

13. Raport ICOLD (Międzynarodowa Komisja Wielkich Zapór), Zapory wodne a środowisko, tłum. H. Fiedler-Krukowicz, 1995.

14. Rotko J., Ochrona przed powodzią na obszarach NATURA 2000, Gospodarka Wodna 2006, nr 6.

15. Różański A., Przekształcenia łożysk rzek naszych a ochrona przyrody, Gospodarka Wodna 1937, maj–czerwiec, s. 127–139.

16. Tomiałojć L., Dyrcz A., Przyrodnicza wartość dużych rzek i ich dolin w Polsce w świetle badań ornitologicznych [w:] Monografia: Ochrona przyrody i środo-wiska w dolinach nizinnych rzek Polski, Kraków 1993.

17. Ustawa z 18 lipca 2001 roku Prawo wodne (Dz.U. 2001.115 .1229, wraz ze zm.).

18. Ustawa z 16 kwietnia 2004 roku o ochronie przyrody (Dz.U. z 2004.92.880, wraz ze zm.).

budowle nieakceptowane przez przyrodników rozwi ązanie akceptowane przez przyrodników

wałprzeciwpowodziowy

nowy kierunek nurtu

Rys. 3. Koncepcje zabudowy Wisły w rejonie Rakowa


82

19. Ustawa z 3 października 2008 roku o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania na środowisko (Dz.U. 2008.199.1227).

20. Ustawa z 27 kwietnia 2001 roku Prawo ochrony środowiska (Dz.U.2001. 62.627, ze zm.).

21. Wierzbicki J., Przyrodnicze, gospodarcze i hydrotechniczne przesłanki regulacji

rzek, materiały konferencji: Strategia Rozwoju Gospodarki Wodnej, t. 3, Zakopane-Kościelisko 1995.

22. Żbikowski J., Żelazo J., Ochrona środo-wiska w budownictwie wodnym, mate-riały informacyjne, Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa, Warszawa 1993.

23. Żelazo J., Analiza potrzeb i możliwości realizacji inwestycji wodnych w aspekcie wymagań ochrony środowiska [w:]

Monografia: Środowiskowe aspekty gospodarki wodnej, Komitet Ochrony Przyrody PAN, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji AR Wrocław 2005, s. 275–293.

24. Żelazo J., Analiza warunków przepływu i możliwości zabezpieczenia przed erozją prawego brzegu Wisły, w rejonie km 599–600, Zeszyty Naukowe Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich PAN 2007, nr 4/2.

Jan Żelazo prof. dr hab. inż. Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiegoe-mail: [email protected] w Katedrze Inżynierii Wodnej na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska SGGW. Swoje zainteresowania badawcze koncentruje na proble-mach inżynierii rzecznej i ochrony środowiska, w tym na: procesach morfodynamicznych w korytach rzek (warunki ruchu rumowiska, deformacje koryta, opory przepływu), zasadach projektowania i realizacji robót regulacyjnych przyjaznych naturze (uwzględniających wymagania ochrony środowiska), podsta-wach renaturyzacji rzek i inżynierskich środkach ochrony oraz rekultywacji środowiska wodnego, wpływie inwestycji gospodarki wodnej na środowisko przyrodnicze i możliwości ograniczenia oddziaływań niekorzystnych. Dorobek naukowy z zakresu hydrauliki koryt rzecznych, regulacji rzek, ochrony przed powodzią, zastosowań inżynierskich środków w ochronie środowiska i ocen oddziaływania na środowisko przedstawił w ponad 160 publikacjach naukowych oraz w ponad 120 nieopublikowanych opracowaniach naukowych, ekspertyzach i projektach. Jako ważniejsze jego osiągnięcia można wskazać: opracowanie wzorów określających prędkości graniczne ruchu rumowiska w rzekach (prędkość zrywająca, masowego ruchu rumowiska i dopuszczalna), opracowanie zależności dla oporów przepływu w korytach rzek naturalnych (uwzględniających zróżnicowanie układu poziomego i morfologii koryta), opracowanie zasad naturalnej regulacji rzek – regulacji uwzględniającej wymagania ochrony środowiska i opracowanie podstaw projektowania renaturyzacji rzek.


83

Hydromorphological conditions of the lower Vistula in the development of navigation and hydropower

AuthorsZygmunt BabińskiMichał Habel

Keywords fluvial processes, channel pattern, morphodynamics of sandbars, inland navigation, hydropower, lower Vistula

AbstractThe article presents general principles of development of the lower Vistula channel in the Holocene period, with a particular emphasis on the unintentional human interference in the fluvial processes associated with deforestation and cultivation of cereals and root crops. It also characterises the basic hydraulic engineering works in the form of construction of embankments, adjustment of the bed and construction of the Włocławek barrage as factors of deliberate human interference and their impact on channel changes. The article characterises morphological and morphodynamic conditions of the basic bed forms, i.e. sandy and gravel bars and pools deter-mining the possibility of river transport, and its development in time and space (depth of navi-gable route). Perspectives of multi-directional hydraulic development are presented, including the main cascade developments of the lower Vistula. The article presents the opportunities for a comprehensive use of the waterway, which forms route E40 in the section of the lower Vistula, taking into account sustainable development and compensation in the form of restoration of the valley bottom.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013206

IntroductionThe use of river waters for economic purposes is dependent on the hydromorphological features of their channels, shaped by the climate and human activity. The climate affects the fluvial processes by precipitation (water regime) and air tempera-ture (growth of vegetation in the basin and ice phenomena), phenomena independent of humans. Human activity can have a direct and indirect impact on changes in river channels. The first case concerns a change in the structure of forests for agri-cultural fields; such works accelerate the natural water flow (run-off) and increase the supply of load to channels. In the second case we are dealing with deliberate water management, aimed at control of the water regime by all kinds of hydraulic structures, including embankments, adjustment of channels or dams. An additional factor affecting the development of inland navigation is the change in technical conditions of vessels, e.g. an increase in draft of river boats associated with the transition to motor power. However, the river water regime and the transport volume of bed load have a leading role in the conditions of development of water transport and hydropower; those phenomena shape the channel patterns with the system of bed mesoforms of posi-tive sandbars and the opposing negative forms, pools. They determine the parameters of waterways (width and depth of

water routes), durability and functionality of hydraulic structures, including hydropower (reservoir filling time). The purpose of this article is to present the main stages and general trends in the development of the bottom of the lower Vistula (dolna Wisła) valley on the section from the mouth of the Narew to the mouth of the Vistula (dolna Wisła) to the Baltic Sea (Fig. 1), with particular emphasis on the influence of human economic activity. This applies mainly to changes in the spatial arrangement of the river channel, as well as to vertical move-ments of the bottom associated with the process of erosion and deposition of clastic load, mainly bed load. The main purpose is to define the dynamics of bed mesoforms like sandbars and pools, with an indication of possible directions of adaptation in terms of development of international waterway E40, improve-ment for ferry and road passages, construction of dams, improve-ment (elimination) of flood conditions while maintaining sustain-able development (environmental protection). Furthermore, the article is to present the possible full utilisation of water in the lower Vistula (dolna Wisła) for economic purposes, including revi-talization of the valley floor.The study has been prepared on the basis of the literature and own research in the field of hydromorphological changes occur-ring in the lower Vistula (dolna Wisła) channel. The analysis

Z. Babiński, M. Habel | Acta Energetica 2/15 (2013) | 83–90

84

applies in particular to transformations resulting from regulatory work (of channel) and construction of the Włocławek barrage, so it includes the period of the last 150 years.

Hydrological conditions of the waterwayThe water levels in the lower Vistula (dolna Wisła) are deter-mined mainly by its flows, but occasionally their fluctuations are dependent on pancake ice and ice jamming. In the event of jamming the water level is not a flow function. Therefore, it is wrong to connect them with the winter and spring, extremely high freshets – for example large flows estimated at 11,000 m3/s (referred to as the 0.1% water) recorded on the walls of Toruń in historical times. The hydrological data show that high levels of the lower Vistula (dolna Wisła) are most common in March and April, less frequent during the late spring and summer. The first are related to early-spring run-off of meltwater, often intensified by pancake ice and ice jamming. The latter are usually short-term and are a result of widespread rainfall. In both cases, flood waves with a relative height of 3–5 m, up to 8 m, are formed. Lower water levels occur primarily in the late autumn and winter (September

– November). The annual amplitude of the free surface of water in the lower Vistula (dolna Wisła) may reach 753 cm (in the Fordon-Bydgoszcz profile, period of 1976 to 1980). 46 flood waves were recorded on the lower Vistula (dolna Wisła) in the last 40 years (1970 to 2010). Flow rate above 2400 m3/s is considered a limit value (the permitted flow rate, corresponding to the bank-full discharge), during which the flood plain is inundated from Włocławek to Toruń [8]. The value of bank-full discharge applicable in the Vistula (dolna Wisła) below the Włocławek barrage corresponds approximately to the value set by Stanislaw Siebauer (1947) on the basis of multi-annual obser-vations in Toruń, which is 2320 m3/s.In 1970 to 2005 the river had average annual flow rates of 895 m3/s in Włocławek and 1004 m3/s in Toruń. However, in wet years (1971, 1974 to 1975, 1977 to 1982, 1998 to 2002) they were 945 to 1342 m3/s in Włocławek. In dry years (1972, 1984, 1987, 1990 to 1992, 2003 to 2004) those values reached 580 to 790 m3/s. The minimum flow rate of the Vistula (dolna Wisła) at Toruń was 158 m3/s in September 1992. Flow rates (water levels) in the range from average water levels in the year (SW) to the lowest observed water levels (NNW) inclusive are of importance to the river transport. It should be assumed that water levels in the lower Vistula (dolna Wisła) below SW, on the unregulated section above the reservoir and the erosive section below the dam in Włocławek, are not sufficient for water transport to properly function, and for the regulated section they are conditional to the average minimum levels observed in the period (SNW). The analysis of the duration of water levels in Toruń for selected hydrological years – 1996 (average: h = 330 cm), 2001 (average: h = 319 cm) and 2004 (dry: h = 264 cm) for SW and SNW ranges shows that the three lowest ranges representing SNW have the following total number of days: 87, 75 and 202, respec-tively, whereas the five lowest ranges (below SW) have the dura-tion: 231, 258 and 305 days (Fig. 2). This means that the section of the lower Vistula (dolna Wisła) in average (wet) years has a similar number of days duration of water levels in particular ranges, but the number of days in particular ranges varies considerably in a dry year. In general, during average and wet years, more than 200 days and approx. 90 days a year are bad for navigation on the unregulated section (SW) and on the regulated section (SNW), respectively. However, in dry years the number is as many as 300 days on the braided and anastomosing section and 200 days on the regulated section. In relation to the area of sandbars, the duration of their emergence on the regulated section is approx. 165 days (almost half a year), mainly in the winter period. It should be noted, however, that the nature of their emergence is oscillatory, with amplitude higher in Toruń than, for example, in Fordon, which is associated with mitigation of the reservoir impact downstream the Vistula (Wisła).The natural regime of flows in the Vistula (Wisła) above (the rese-rvoir) and below Włocławek is disturbed by the dam, which since 1968 has dammed and retained the Vistula (Wisła) waters in the reservoir with a capacity of 370 million m3. As a result of the over 11-metre high damming in Włocławek, the water levels in the Vistula (Wisła) on the section up to 50–60 km upstream from the dam have a similar value throughout the year, regardless of the

Fig. 1. Location plan of the floor of the Vistula River Valley in relation to development of the bed. The Vistula section: 1 – above Płock, unregulated; 2 – below the dam, erosive; 3 – below Silna, regulated in the second half of the 19th century.; 4 – Płock – Włocławek (Włocławek Reservoir with the planned cascade stages); 5 – tributaries; 6 – water gauges; 7 – km of the Vistula course; 8 – bed width


85

volume of water inlet. On the other hand, the operation of hydro-electric power plant and interventional operation of the barrage are additionally noticeable below the reservoir in relation to the natural course of hydrological phenomena such as high water and low water (Fig. 3). The reservoir minimally reduces the volume of high water in the Vistula (Wisła) below the dam, but limits very low water levels. When assessing the impact of the dam in Włocławek on the regime of water levels in the Vistula (Wisła), it can be assumed that during low flows the highest fluctuations of hourly water levels occur on the section from the dam to Toruń (a distance of 60 km) and are from 49 to 20 cm/h [6] there. However, at the most distant point (Tczew) the daily fluctuations in water levels were above 80 cm, while the wave elevation was 91 cm. On this basis it can be concluded that the range of impact of the dam in Włocławek on hydrological conditions, such as hourly fluctua-tions in water levels, is over 160 km downstream, whereas the impact on daily changes is more than 230 km [6].

Morphological conditions of the waterwayThe morphological conditions of riverbeds have a decisive influ-ence on the use and possible development of the floors of river valleys. Those in turn – characterised in three generally classified of river patterns: straight, meandering and braided [10, 15], classi-fied more extensively by Russian hydrologists, including as many as seven types, [1, 12, 13, 3, 4, 5] – are dependent on the size of the following: transport of clastic load, mainly bed load; grain-size of channel bed forms and the river energy (kinetic energy

– slope of the bed bottom and potential energy – flow) [14].Generally, each type of channel pattern corresponds to the type and arrangement of bed mesoforms as positive forms – sand-bars (shallows, shoals, fords, cataracts) and the opposite – pools (trims). Straight channels are dominated by inclined sandbars, in alternation with pools. Forms typical of meandering rivers are meander sandbars (convex bank) and pools (concave bank), with alternate sandbars (fords) at crossings between the bed arc. The beds of braided rivers are filled with chaotically situated central (middle) sandbars, which form islands when covered by vegetation, with the braided and anastomosing channel pattern. Transition of a riverbed in the mesoform system from straight through meandering to braided channel is directly propor-tional to the increased (fluvial) transport of bed load and the river energy [14, 1]. Therefore, changes in the transport of bed load caused by fluctuations in the climate and human activity, as well as the geological structure of the channel bottom, have a decisive influence on the types of riverbeds with appropriate bed mesoform systems. This in turn is of leading importance in directions and opportunities for river system management. As stressed by N.E. Kondratiev et al. [9], the testing of bed meso-forms is the way to discover the fundamental patterns of the proper fluvial process and to understand its logic. This statement has been adopted as the basic idea of the article, indicating that any changes in the system and dynamic of bed mesoforms of the lower Vistula (dolna Wisła) may result in restrictions in hydraulic development, or contribute to its growth.

Changes in the bottom of the lower Vistula in relation to the economyThe Vistula (Wisła), as the most important river in Poland, has not been used as a waterway for three centuries, in contrast to the medieval period when it was one of the leading rivers in Europe in this respect. However, after the Second World War, traffic on the river ceased completely, apart from short sections near large cities. Attempts to restore its importance to the economy were made in the mid-twentieth century through cascade develop-ment. Unfortunately, this resulted in commissioning of only one

Fig. 2. The duration of water levels of the Vistula at Toruń in selected hydrological years, source: the data of the Regional Water Management Board in Gdańsk – Inspectorate in Toruń

Fig. 3. Course of hourly water levels on the Vistula (Wisła) in Włocławek: 1 – reservoir (headwater), 2 – river below the dam (tailwater), source: data from a digital water level recorder of the Regional Water Management Board in Warsaw – Inspectorate in Włocławek


86

cascade in Włocławek in 1970. This contributed to diversifica-tion of the lower Vistula (dolna Wisła) channel into four separate sections (Fig. 1) in a special way, from the mouth of the Narew to the mouth of the Vistula (Wisła) to the Baltic Sea. In addition, the Vistula (Wisła) was abandoned as a shipping lane with the introduction of steam engines, which meant higher draft of ships, as well as due to shallowing of the river caused by an increased quantity of bed load. In this way the river located in the central part of our continent prevented the connection of a continuous functioning network of inland waterways in Western Europe and Eastern Europe (Fig. 4).

An important factor impeding transport on the Vistula (Wisła) is the problem of sand and gravel bars in the channel, their morphology and morphodynamics associated with the relevant type of channel macro-form. As already mentioned, the current channel of the lower Vistula (dolna Wisła) is divided into four main types: (1) the upper, unregulated, braided and anastomo-sing section, (2) Włocławek Reservoir, (3) previously braided and anastomosing section, heavily transformed by bottom erosion process, (4) the section regulated at the end of the 19th century (Fig. 1). Additionally, two subtypes can be distinguished as part of the division: backwater zone (2a) and reservoir bowl (2b) in the case of the Włocławek Reservoir, and straight and slightly mean-dering sections (4a) and pseudo-meander (4b) in the case of the regulated channel.

1. Unregulated braided and anastomosing sectionBraided sections (anastomosing sections include islands) of the Vistula (Wisła) are characterised by a chaotic system of various types of sandbars [1], including mainly central, inter-bed and tongue sandbars. In the case of human interference in the fluvial processes (fragmentary regulatory work, bed adjustments, e.g. at Wyszogród) side sandbars, transformed into a new flood plain, appear next to disappearing central sandbars. In such condi-tions, the Vistula (Wisła) channel, at average water levels, reaches

an average width (without clusters) of 685–785 m, an average depth of 1.6–1.8 m, a minimum depth of 0.5 m over shoals, and not exceeding 6 m in pools [1]. The following occur in the period of low water levels: on the one hand the process of lateral erosion of sandbars and clusters, the material from which forms shallow and very dynamic tongue sandbars (high variability of the ship-ping lane excludes it entirely), on the other hand, with the favour-able process of “cutting in” of the riverbed, the shipping lane is improved so that it can be more passable than in the case of the regulated section. Generally, however, a high dynamic of chaoti-cally formed tongue sandbars (up to 8 m/day) limits water trans-port on this section to the period when water levels are above the average (Fig. 2).

2. Włocławek ReservoirThe first and, so far, the last cascade on the lower Vistula (dolna Wisła) is the dam built from 1962 to 1968 with a damming height of 11.3 m, which forms the largest reservoir in Poland, with an area of 70 km2, a length of 55 km, an average width of 1.3 km, an average depth of 5.5 m and a capacity of 360 million m3 of water (second in Poland). Among many environmental changes resulting from separation of the bed from the dam and from damming of waters, two aspects remain the same: (a) accumulation of bed load in 100% and suspended load in 42% of the reservoir, and (b) perma-nent process of erosion of the bed below the dam [2]. From the point of view of morphology of the reservoir, it is gener-ally divided into two sections: (2a) upper – as accumulation of bed load, subject to shallowing process and (2b) bottom – accu-mulation of suspension, subject to partial resuspension and removal of sediments during passage of flood waves. In the first case, as a result of constant supply of 1.8 million m3 of bed load through the Vistula (Wisła) River per year on average, the reser-voir bottom is being shallowed in its backwater, which could lead to removal of an almost 20-km section from river transport in the absence of dredging works. This section of the Vistula (Wisła), which is also conducive to the formation of ice jams (catastrophic jam flood in January 1982), must be dredged, which is currently done insufficiently. Therefore, the backwater part of the reser-voir and the braided and anastomosing section located on the above reservoir make this part of the lower Vistula (dolna Wisła) unnavigable and predisposed to flooding (flood: May/June 2010, Świniary). However, the lower part of the reservoir bowl (2b) not only protects against flooding, but also forms a section of at least class IV waterway of international importance. It can be used for navigation for a significant part of the year, except when ice occurs.

3. Erosive section below the Włocławek (dam)Since the construction of the cascade in Włocławek, the section below the dam is subject to intensive bottom erosion. After more than 40 years of its impact, the barrage has deepened the bed in the immediate vicinity of the dam to approx. 4.0 m and widened it over a section reaching as far as Toruń (Fig. 1). The braided and anastomosing river is being transformed into an almost straight bed (with uneven shoreline determined by the geological struc-ture), with a new flood plain [7]. The effects of changes in average

Fig. 4. International waterways E40 and E70 in relation to the inland waterways in Europe


87

water levels are mostly noticeable in Włocławek, where some of the hydrotechnical structures no longer meet their functions, including: the lower outer harbour, boulevard, water intakes for industrial plants, and winter port. The total process of bottom erosion has a negative impact on the hydraulic infrastructure of the riverbed from the beginning of the section regulated in the 19th century. The bed bottom cleaned of sandy formations with numerous clay and rock cataracts (Fig. 5) and diverse bottom surface already completely prevents river transport over this section during average water levels [7]. This process, which is harmful to the economy, can only be stopped by construction of another barrage to support Włocławek Reservoir.

4. Section regulated in the 19th centuryIn terms of morphology and morphodynamics of bed meso-forms, the regulated section is divided into two subtypes of channel: (4a) to the mouth of the Tążyna River – Ciechocinek Lowland (Nizina Ciechocińska) to Solec Kujawski (768 km) and from Fordon (775 km) to the Baltic Sea as a straight section with an alternating arrangement of inclined sandbars and pools, and (4b) pseudo-meander on two sections from 728 to 732 km in Toruń and from 768 to 775 km at the gorge of the Vistula (Wisła) at Fordon, with parallel arrangement of pool and sandbars. In the case of regulated type 4a sections, many years of studying the dynamics of bed mesoforms in the lower Vistula (dolna Wisła) show that alternate bars, which are common here and are in the range of average levels (SW) and low levels (SNW) in terms of

the height of their surface, reach a length of 800–1200 m and an average width of 300 m. As indicated by the bathymetric calcula-tions (to a depth of 3.5 m), each of the analysed alternate bars contains over 350,000 m3 of sandy and gravel material (Fig. 6). Tongue sandbars with an average length of 450 m, a width of 200 m and an surface of less than 0.5 m to SNW are formed from eroded inclined alternate sandbars during low water levels. Erosion formations – pools – which accompany alternate sand-bars and at the same time are characterised by commensurate size, reach a depth of 5–7 m (measured from the average level), with local dredging up to 12 m. The width of pools (route for convenient transport) varies from 50 to 150 m. The speed of movement of alternate sandbar heads is 0.4 to 2.4 m per day (1.1–1.2 m/day on average), whereas the lowest (corresponding to levels below SNW) and most dynamic tongue sandbars have a speed of 0.6 to 4.3 m/day (1.7–1.8 m per day on average). The alternating and almost harmonious arrangement of post-regula-tory sandbars facilitates forecasting the duration of transport by the Vistula (Wisła). On the other hand, as shown by the measure-ments of transport of bed load – dredging works of 0.15 million tonnes per year during the dry period up to 1.0 million tonnes per year in the wet period, i.e. 0.5 million tonnes per year on average, which lasts more than 240 days for collection of aggre-gate, may contribute to unblocking the Vistula (Wisła) channel for transport purposes, including even container transport. This is based mainly on lowering of the pool bottom. However, ice phenomena, which last 87 days on average (no more than 122 days and at least 37 days) on the entire analysed section, may be an additional restriction on transport.

In the case of a pseudo-meander type (4b) the constant current flows over the entire length at the right bank on the Toruń section, and at the left concave bank near Fordon (Fig. 7). In both cases, river transport may be carried out without interruptions caused by sandbars, as the width of the pool ranges from 50 to 120 m. Only during long low-water periods a single current may be split into two, by intersection of the current along the convex bank. In addition, both currents may be connected, thus forming sepa-rate central sandbars similar to straight sections. This may cause difficulties in river transport, although this is highly unlikely. The process of division of meander sandbars during low water levels occurs when the hydrological conditions fail to adapt to an increased meander curvature, making it a pseudo-meander.

Fig. 5. Bathymetric plan of the rock and clay cataract during average water level on the bottom of the Vistula (Wisła) bed below the dam in Włocłwek (683 km), which prevents river transport: 1 – groynes; 2 – waters; 3 – new flood plain; 4 – islands; 5 – outcrops of formations difficult to be washed out; 6 – directions of main flow streams. Bed condition as at July 2010

Fig. 6. Bathymetric plan of the straight channel of the Vistula (Wisła) on the Solec Kujawski section, at 760–762 km, with characteristic alterna-ting current, regulated in the 19th century


88

Based on the depth analysis of the current it has been found that cataracts [7] similar to those washed in the erosion zone below the reservoir occur in addition to the obstacles to navigation at the point of passages between pools on the regulated section from Ciechocinek Lowland (Nizina Ciechocińska) to Grudziądz (Fig. 5). Such shallowing of the bottom resistant to erosion in the form of moraine layer and clay (loam), but covered with a thin layer of alluvium (not always) occur, for example, at the following km of the Vistula (Wisła) (zone): 720. (Silno), 735th (Toruń), 765th (Solec Kujawski), 782nd–785th (poniżej Fordonu), 802nd–804th (Chełmno). In the case of progressing bottom erosion down-stream the Vistula (Wisła) below Włocławek Reservoir to the Baltic Sea, in the near future those cataracts will become addi-tional difficulties for navigation on that regulated section, which may even make navigation impossible.

Current directions of development of the VistulaRegardless of whether the cascade development of the lower Vistula (dolna Wisła) will continue, or only the works to protect the section below the dam against further bottom erosion will be carried out, there are attempts being made to accelerate the process of revitalization of the bottom in the lower Vistula (dolna Wisła), to at least partially restore the importance of the waterway. This applies mainly to the Bydgoszcz Water Junction (Bydgoski Węzeł Wodny), which connects the international waterways E70 (Noteć, Brda and the Bydgoszcz Canal) and E40 (Vistula (Wisła) with Solec Kujawski, located in its vicinity, at a distance of 200 km from the mouth of the Vistula (Wisła) to the Baltic Sea (Fig. 1). This is because a ferry crossing on 763.56 km of the Vistula (Wisła) is already being constructed there, with a regular collection of aggregate from the bed at 759.55–759.85 km and collection planned at 761.15–761.35 km (as a result of improvement of navigation conditions). In addition, construction

of a tourist marina is planned at km 763.45, with a multimedia container base for river transport from Gdańsk (the Vistula (Wisła) mouth) planned at 768.50 km. For proper operation this compre-hensive system of hydraulic structures must be examined in rela-tion to hydrological phenomena, morphology and morphody-namics of the channel (sandbars – pools) together with its forecast. This applies in particular to ensuring the depth for ferry crossings and container transport associated with the route’s navigability after the passing of flood waves and occurrence of pancake-ice jamming. Taking into account the duration of ice phenomena, floods and low-water periods, whose restrictions on transport may be shortened by dredging works, ferry and container transport as well as tourist transport may be carried out without interference from the Baltic Sea to Solec Kujawski up to 240 days a year. The remaining examined upper section of the lower Vistula (dolna Wisła), with the exception of the bowl of the Włocławek Reservoir, can not be considered suitable for transport, as transport can only operate here during water levels higher than average annual levels, and is affected by an extended period of ice phenomena (unregulated). The Toruń section to the meander at Fordon should also be included in this section, because the impact of the bed erosion process below the dam and the appearance of rock and clay cataracts will also occur here in the near future. The problem-atic location of the regatta port in Włocławek should undoubtedly be associated with the aforementioned process and its impact on navigation conditions.

River transport and power engineering in the conditions of the Lower Vistula Cascade development As already mentioned above, construction of a multi-function cascade on the lower Vistula (dolna Wisła) (Fig. 1) will contribute to ensuring at least a class IV international waterway (restric-tions may result from sizes of locks), and will also allow full energy use of waters in an average amount of 32 km3 per year, which currently flow to the Baltic Sea unproductively. Extension by three dams upstream of the Włocławek Reservoir (today an unregulated braided and anastomosing section) and inclusion of the Warsaw section of the Vistula (Wisła) (Fig. 1), and the adjust-ment of the Narew (Bug) to class II, would contribute to the opening of international waterways E70 and E40, connecting the canal system of Western Europe with Eastern Europe (Fig. 4). It would enable unrestricted container transport from Warsaw to the Baltic Sea (E40), with restrictions to class II in the direction of Antwerp (E70) and from Zegrze Lake (Jezioro Zegrzyńskie) to Belarus (E40), which has already revitalised canals and rivers to enable water transport, for example to the Black Sea. It should be added that any other, incomplete cascade development of the lower Vistula (dolna Wisła) will improve only fragmented water transport, therefore only on the section(s) of reservoir(s) in the areas of cities, with a limited capacity on the Solec Kujawski – Baltic Sea route (Fig. 1).The examined multi-variant hydraulic development of the lower Vistula (dolna Wisła) brings tangible benefits from electricity production. Hydroelectric power plants accompanying each

Fig. 7. Bathymetric plan of the pseudo-meander channel of the Vistula (Wisła) at the Gorge at Fordon on 770–773 km, regulated in the 19th century


89

cascade in the lower Vistula (dolna Wisła) will be able to generate 3000–4000 GWh of electricity in total, with a total installed capacity of 700–1300 MW. Green electricity and possible contin-uous production with the preferred peak demand fully justify the need to continue cascade development of the lower Vistula (dolna Wisła). Proper development of the Vistula (Wisła) waters ensures continuous energy production (in contrast to e.g. wind energy), eliminates negative effects of flooding, including ice and pancake ice jams floods, allows full control of the river outflow regime and, finally, slows down the process of bed erosion below the dams. The proper level of water tables in reservoirs with the minimum fluc-tuations in their levels (dependent mainly on work of hydroelec-tric power plants and passage of flood waves) will definitely have a positive impact on the revitalization of the reservoir zones. This is the main factor for compensating the negative effects of inunda-tion of the flood plain, which occurs in the area of reservoirs.

ConclusionsBecause of temporally and spatially varied bed processes of the lower Vistula (dolna Wisła), mainly in the form of transport of bed loads, morphology and morphodynamics of sandbars and pools, the medieval queen of European rivers is currently without water transport, and the economy has turned away from the river. More than 32 km3 of water per year flows to the Baltic Sea almost unproductively. A class IV water route of international importance (E40) is available only in the Żuławy Loop (Pętla Żuławska) and on the Włocławek Reservoir section. The remaining part, which is however a dominant fragment of the river, is almost unused, with hardly any tourist and cargo traffic. This applies in particular to the following: the unregulated braided and anastomosing section above the reservoir backwater, and the strongly trans-formed section below the head dam in Włocławek. In addition, in the first case – the upper section – there are seasonal floods, while in the latter case – below, at the dam – there is a constantly increasing threat to operation (existence) of hydraulic infrastruc-ture, caused by the bed erosion process. Only the possibility of limited container transport on the Solec Kujawski – Baltic route is considered, with regular control of bed load dynamics in the form of sandbars, using proper dredging works. Only a full cascade development of the lower Vistula (dolna Wisła) ensures navigation conditions necessary for at least class IV International Waterway E40 connecting water transport in Western Europe and Eastern Europe. Certain restrictions in this respect may result from the parameters of locks. Furthermore, such a development of the lower Vistula (dolna Wisła) will bring tangible benefits in obtaining green electricity, completely eliminate the risk of floods on this section of the river, remove the problems with erosive sections below dams, enable the process of revitalization of the reservoir areas as compensa-tion for flooding of zones between reservoir embankments and stabilise the hydrological regime of the Vistula (Wisła) with the ability to irrigate the areas of Kujawy experiencing water deficits. It will become the driving force for economic development of the Vistula (Wisła) region, with cities and villages turning towards the Vistula (Wisła).

REFERENCES

1. Babiński Z., Współczesne procesy korytowe dolnej Wisły [Contemporary fluvial processes of the lower Vistula (dolna Wisła)], Prace Geograficzne 1992, IGiPZ PAN, p. 157.

2. Babiński Z., Wpływ zapór na procesy korytowe rzek aluwialnych [Impact of dams on fluvial processes in alluvial rivers], Wydawnictwo Akademii Bydgoskiej, Bydgoszcz 2002.

3. Chalov R.S., Faktory ruslovych processov i hierarchija ruslovych form [Factors channel processes and hierarchy of channel forms] Geomorfologia 1983, No. 2, pp. 16–26.

4. Chalov R.S., Ruslovedenije: teoria, geografia, praktika, [Fluvial pro-cesses: theory, geography, practica], Moskov. Gosud. Univers., Vol. I, Moscow 2007.

5. Chalov R.S., Ruslovedenije: teoria, geografia, praktika, Moskov. Gosud. Univers., Vol. II, Moscow 2011.

6. Habel M., Zasięg oddziaływania stopnia wodnego we Włocławku na wahania stanów wód dolnej Wisły [Range of impact of the barrage Włocławek on fluctuations in water levels of the lower Vistula (dolna Wisła)], Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2010, Vol. 68.

7. Habel M., Morfodynamika dna doliny dolnej Wisły poniżej zbiornika włocławskiego, maszynopis pracy doktorskiej [Morphodynamics of the bottom of the lower Vistula (dolna Wisła) valley below the Włocławek reservoir, Ph.D. dissertation manuscript], IGiPZ PAN, Warsaw 2011.

8. Instrukcja gospodarowania wodą na stopniu wodnym Włocławek, materiały niepublikowane [Instructions for water management on the barrage Włocławek, unpublished], RZGW, Warsaw 2006.

9. Kondriatiev N.E., Popov I.V., Sniszczenko B.E., Osnovy gidromorfolog-iczeskoj teorii ruslogo processa [Base of hydromorphological theory of fluvial processes], Gidrometeoizdat, Leningrad 1982.

10. Leopoldt L.B., Wolman M.G., Miller J.P., Fluvial processes in geomor-phology, Freeman and Co., San Francisco 1964.

11. Makkavjejev N.I., Ruslo rieki i erozija v jejo baseine [River channel and erosion in its catchment], Izdat. Moskov. Univer., Moscow 1955.

12. Popov I.V., Issledovanije morfologi riek pri reszeni zadacz chozjajstvi-ennogo osvojenija pojm [Research of river morphology – flood plain for economic purposes], Trudy GGI, 74, Leningrad 1960, pp. 22–54.

13. Popov I.V., Zagadki recznogo rusla [Puzzles of river channel], Gidrometeoizdat, Leningrad 1977.

14. Schumm S.A., Evolution and response of the fluvial system sedimen-tologic implications, SEPM, Special Publ. 1981, No. 31, pp. 19–29.

15. Schumm S.A., Explanation and extrapolation in geomorphol-ogy: Seven reasons for geologic uncertainty, Transactions, Japan Geomorph. Union 1985, No. 6(1), pp. 1–18.

16. Siebauer S., Charakterystyczne stany wody i objętości przepływu w przekrojach wodowskazowych rzeki Wisły, Wiadomości Służby Hydrologicznej i Meteorologicznej [Characteristic water levels and flow volumes in water gauge sections of the Vistula (Wisła), Information of the Hydrological and Meteorological Department] 1947, No. 1(1).


90

Zygmunt Babiński Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz


Dean of the Faculty of Physical Education, Health and Tourism at Kazimierz Wielki Academy in Bydgoszcz, Head of the Department of Revitalization of Waterways, long-

-time Director of the Institute of Geography. Researcher of the Geomorphology and Hydrology Department at the Institute of Geography and Spatial Organization,

Polish Academy of Sciences in Toruń (1971–1998).

Author of almost 190 scientific works published in Poland, Russia, Mongolia, the Czech Republic, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. Participant of three

physico-geographical expeditions of the Polish Academy of Sciences to Mongolia in the 1970s and the head of three expeditions in the 1990s and in 2005. Main fields

of research: contemporary riverbed processes, the impact of regulatory works and dams on changes in riverbeds, transport of bed load and suspension, water circu-

lation in the area of long-term permafrost, occurrence and seasonal degradation of long-term permafrost, permafrost forms with particular emphasis on pingo forms.

Research objects: the bed of the lower Vistula (dolna Wisła) valley – Włocławek Reservoir, Mongolia – the Khangai Mountains. For seven years he has been involved

in research in the field of revitalization of waterways. Founder of an engineering course with the same name, unique on the European scale, and originator of the

European Centre for Revitalization of Waterways in Bydgoszcz.

Michał HabelKazimierz Wielki University in Bydgoszcz


Researcher and lecturer in the Department of Revitalization of Waterways. Author and co-author of 25 scientific articles and 8 implementation works. Co-originator

and co-organiser of five conferences on revitalization of waterways, organised since 2007. Author and co-researcher of the project co-funded by the Kujawsko-

Pomorskie Marshall’s Office in Toruń, entitled ”Assessment of options for revitalization of navigation functions in the Vistula (Wisła)-Oder waterway, in particular the

Bydgoszcz Canal”. Prepared a bilateral agreement between Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping in St. Petersburg and Kazimierz Wielki

University in Bydgoszcz. Member of the Intercollegiate Association for Erosion, Bed and Estuary Processes in Rivers at Lomonosov Moscow State University and the

European Geoscience Union. Major research objects: bed processes on the lower Vistula (dolna Wisła), the Bydgoszcz Canal and the Brda.


91

Uwarunkowania hydromorfologiczne dolnej Wisły w rozwoju żeglugi i hydroenergetyki

AutorzyZygmunt BabińskiMichał Habel

Słowa kluczoweprocesy fluwialne, typy koryt, morfodynamika łach, żegluga śródlądowa, hydroenergetyka, dolna Wisła

StreszczenieW artykule przedstawiono ogólne prawidłowości rozwoju koryta dolnej Wisły w okresie holocenu, ze szczególnym uwzględnie-niem nieświadomej ingerencji człowieka w procesy korytowe, związane z wylesianiem i uprawą zbóż oraz roślin okopowych. Scharakteryzowano podstawowe prace hydrotechniczne w postaci budowy wałów przeciwpowodziowych, regulacji koryta i budowy stopnia wodnego we Włocławku jako czynników świadomej działalności człowieka i ich wpływ na zmiany koryta. Scharakteryzowano warunki morfologiczne i morfodynamiczne podstawowych form korytowych, tj. łach piaszczysto-żwirowych i plos, warunkujących możliwości istnienia transportu rzecznego, jego rozwoju w czasie i przestrzeni (głębokość szlaku żeglow-nego). Przedstawiono perspektywy wielokierunkowej zabudowy hydrotechnicznej, w tym głównie skaskadowania dolnej Wisły. Zaprezentowano możliwości kompleksowego wykorzystania drogi wodnej, jaką jest E40 w odcinku dolnej Wisły, z uwzględnieniem zrównoważonego rozwoju i rekompensaty w postaci rewitalizacji dna doliny.

WprowadzenieWykorzystanie wód rzecznych do celów gospodarczych jest zależne od właściwości hydromorfologicznych ich koryt, kształ-towanych przez klimat i działalność czło-wieka. Klimat wpływa na procesy korytowe poprzez opady atmosferyczne (reżim wód) i temperaturę powietrza (rozwój roślin-ności w zlewni i zjawiska lodowe), zjawiska niezależne od człowieka. Działalność czło-wieka może mieć za to wpływ pośredni i bezpośredni na zmiany koryt rzecznych. W pierwszym przypadku dotyczy to zmiany struktury zalesienia na rzecz pól uprawnych, które to prace powodują przyspieszenie ruchu wody w przyrodzie (spływ) i wzrost dostawy rumowiska do koryt. W drugim zaś mamy do czynienia ze świadomą gospo-darką wodną, zmierzającą do kontroli reżimu wód poprzez wszelkiego rodzaju zabudowę hydrotechniczną, m.in. wały przeciwpowodziowe, regulację koryt, zapory wodne. Dodatkowym czynnikiem, mającym wpływ na rozwój żeglugi śródlądowej, jest zmiana warunków technicznych obiektów pływających, np. wzrost zanurzenia statków rzecznych wraz z przejściem na zasilanie silnikowe. W sumie jednak wiodącą rolę w uwarunkowaniach rozwoju transportu wodnego i hydroenergetyki ma reżim wód rzecznych i wielkość transportu rumo-wiska wleczonego, które to zjawiska kształ-tują typy koryt wraz z układem mezoform korytowych w postaci pozytywnych łach piaszczystych i im przeciwstawnych form negatywnych, plos. Od nich to zależą para-metry dróg wodnych (szerokość i głębokość szlaku wodnego), trwałość i funkcjonalność obiektów hydrotechnicznych z hydroenerge-tyką włącznie (czas wypełniania zbiornika). Celem artykułu jest przedstawienie głów-nych etapów i ogólnych trendów w rozwoju dna doliny dolnej Wisły na odcinku od ujścia Narwi do ujścia Wisły do Bałtyku (rys. 1), ze szczególnym uwzględnieniem wpływu gospodarczej działalności człowieka. Dotyczy to przede wszystkim zmian w ukła-dzie przestrzennym koryta, jak również jego pionowych przemieszczeń dna, związanych

z procesem erozji i depozycji rumowiska klastycznego, głównie wleczonego. Celem nadrzędnym jest określenie dynamiki mezoform korytowych typu łach i plos, ze wskazaniem na możliwe kierunki dosto-sowania ich pod kątem rozwoju międzyna-rodowej drogi wodnej E40, udoskonalenia dla przejść promowo-drogowych, budowy zapór wodnych, polepszenia (wyelimino-wania) warunków przeciwpowodziowych, z zachowaniem zrównoważonego rozwoju (ochrona środowiska). Ponadto artykuł ma przedstawić pokazanie możliwości pełnego wykorzystania wód dolnej Wisły do celów gospodarczych, ze zjawiskiem rewitalizacji dna doliny włącznie.Opracowanie wykonano na podstawie lite-ratury i własnych badań w zakresie zmian hydromorfologicznych, zachodzących w obrębie koryta dolnej Wisły. Analiza dotyczy w szczególności przekształceń wynikających z prac regulacyjnych i budowy stopnia wodnego we Włocławku, a więc obejmuje okres ostatnich 150 lat.

Hydrologiczne uwarunkowania drogi wodnejStany wody dolnej Wisły kształtowane są w głównej mierze jej przepływami, spora-dycznie jednak ich wahania uzależnione są od zatorów śryżowych i śryżowo-lodowych. W przypadku wystąpienia zatorów stany wody nie są funkcją przepływu. Dlatego wiązanie ich z zimowo-wiosennymi, ekstre-malnie wysokimi wezbraniami – w czasach historycznych np. notowanymi na murach miasta Torunia dużymi przepływami szaco-wanymi na 11 tys. m3/s (tzw. woda 0,1%) – jest błędne. Z danych hydrologicznych wynika, że wysokie stany dolnej Wisły występują najczęściej w marcu i kwietniu, rzadziej późną wiosną i w lecie. Pierwsze z nich są związane z wczesnowiosennym spływem wód roztopowych, potęgowanym często pochodem śryżu i kry lodowej. Drugie zaś, najczęściej krótkotrwałe, są wynikiem opadów rozlewnych. W obydwu przypadkach tworzą się fale wezbraniowe o wysokości względnej 3–5 m, maksymalnie

do 8 m. Niższe stany wody występują przede wszystkim na przełomie jesieni i zimy (wrze-sień - listopad). Roczne amplitudy poło-żenia zwierciadła wody dolnej Wisły mogą dochodzić do 753 cm (w profilu Fordon-Bydgoszcz, okres 1976–1980). W ostatnich 40 latach (1970–2010) na dolnej Wiśle zarejestrowano 46 fal powodziowych. Za wartość graniczną uznano przepływ powyżej 2400 m3/s (nazwano przepływem dozwolonym, odpowiadającym stanom wody brzegowej), podczas którego następuje zalanie równiny zalewowej od Włocławka do Torunia [8]. Wartość przepływu wody brzegowej, obowiązująca na Wiśle poniżej stopnia wodnego we Włocławku,

PL


Rys. 1. Szkic sytuacyjny dna doliny Wisły na tle rozwoju koryta. Odcinek Wisły: 1 – powyżej Płocka, nieuregu-lowany; 2 – poniżej zapory, erozyjny; 3 – poniżej Silna, uregulowany w II poł. XIX w.; 4 – Płock – Włocławek (zbiornik włocławski wraz z planowanymi stopniami kaskady); 5 – dopływy; 6 – wodowskazy; 7 – km biegu Wisły; 8 – szerokości koryta

Z. Babiński, M. Habel | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 83–90

92

odpowiada w przybliżeniu wartości, którą określił na podstawie wieloletnich obser-wacji w Toruniu Stanisław Siebauer (1947), czyli 2320 m3/s.Rzeka we Włocławku w latach 1970–2005 miała średnie roczne przepływy 895 m3/s, a w Toruniu 1004 m3/s. Natomiast w latach wilgotnych (1971, 1974–1975, 1977–1982, 1998–2002) wynosiły one we Włocławku od 945 do 1342 m3/s. W latach suchych (1972, 1984, 1987, 1990–1992, 2003–2004) wartości te sięgały od 580 do 790 m3/s. Minimalny przepływ Wisły w profilu Torunia wyniósł 158 m3/s we wrześniu 1992 roku. Istotne dla transportu rzecznego są prze-pływy (stany wody) w przedziale od średnich stanów wody w danym roku (SW) do najniż-szych obserwowanych stanów wody (NNW) włącznie. Należy przyjąć, że stany (przy-pływy) dolnej Wisły poniżej SW na odcinku nieuregulowanym powyżej zbiornika i erozyjnym, poniżej zapory we Włocławku, są niewystarczające dla prawidłowo funk-cjonującego transportu wodnego, zaś dla uregulowanego – warunkowo do stanów średnich z najniższych z obserwowanych danym okresie (SNW). Z analizy czasu trwania stanów wody w Toruniu dla wybra-nych lat hydrologicznych – 1996 (przeciętny: h = 330 cm), 2001 (przeciętny: h = 319 cm) i 2004 (suchy: h = 264 cm), dla przedziałów SW i SNW – wynika, że reprezentujące SNW trzy najniższe przedziały mają łączną liczbę dni odpowiednio: 87, 75 i 202, zaś pięć najniższych (poniżej SW) odpowiednio: 231, 258 i 305 dni (rys. 2). Oznacza to, że odcinek dolnej Wisły w latach średnich (wilgot-nych) ma podobną liczbę dni czasu trwania stanów w danych przedziałach, a różni się znacznie w przypadku liczby dni w roku suchym. Generalnie, w latach przeciętnych i wilgotnych, ponad 200 dni w roku jest niekorzystne dla żeglugi na odcinku nieure-gulowanym (SW) i ok. 90 dni na odcinku uregulowanym (SNW). Natomiast w latach suchych aż 300 dni na odcinku roztokowo--anastomozującym i 200 dni na uregulo-wanym. W odniesieniu do powierzchni łach czas trwania ich wynurzenia w odcinku uregulowanym wynosi ok. 165 dni (prawie połowa roku), głównie w okresie zimowym.

Należy jednak zaznaczyć, że ich wynurzenie ma charakter oscylacyjny, z większą ampli-tudą w Toruniu niż np. w Fordonie, co wiąże się z łagodzeniem wpływu zbiornika w dół Wisły.Naturalny reżim przepływów Wisły powyżej (zbiornika) i poniżej Włocławka zabu-rzony jest pracą stopnia wodnego, który od 1968 roku piętrzy i retencjonuje wody Wisły w zbiorniku o pojemności całkowitej 370 mln m3. Na skutek przeszło 11-metro-wego spiętrzenia we Włocławku stany wody Wisły w odcinku do 50–60 km w górę rzeki od stopnia wodnego, niezależnie od wiel-kości dopływów wody, mają podobną wartość w ciągu roku (rys. 3). Z kolei poniżej zbiornika na tle naturalnego prze-biegu zjawisk hydrologicznych, takich jak wezbrania i niżówki, dodatkowo zaznacza się praca hydroelektrowni oraz interwen-cyjna praca stopnia wodnego (rys. 3). Zbiornik w minimalnym stopniu łagodzi wielkość wezbrań Wisły poniżej zapory, za to ogranicza bardzo niskie stany wody. Oceniając zasięg wpływu zapory we Włocławku na reżim stanów wody Wisły, można przyjąć, że podczas niskich przepływów największe wahania godzin-nych stanów wody występują na odcinku od zapory do Torunia (dystans 60 km) i wynoszą tu od 49 do 20 cm/h [6]. Jednak w najodleglejszym posterunku (Tczew) dobowe wahania stanów wody wyniosły przeszło 80 cm, a elewacja fali alimenta-cyjnej miała 91 cm. Na tej podstawie można uznać, że zasięg oddziaływania zapory we Włocławku na przebieg warunków hydrologicznych, takich jak cogodzinne wahania stanów wody, sięga przeszło 160 km w dół rzeki, zaś wpływ na dobowe zmiany wynosi przeszło 230 km [6].

Morfologiczne uwarunkowania drogi wodnejDecydujący wpływ, na wykorzystanie i możliwości zagospodarowania den dolin rzecznych mają warunki morfologiczne ich koryt. Te z kolei, charakteryzowane w formie typów powszechnie klasyfikowanych jako trzy: prostoliniowe, meandrujące i rozto-kowe [10, 15], a przez hydrologów rosyjskich bardziej rozbudowanych, bo aż siedmiu [1, 12, 13, 3, 4, 5], są zależne od wielkości: trans-portu rumowiska klastycznego, głównie wleczonego; średnicy ziaren utworów budu-jących dno koryta oraz energii rzeki (kine-tycznej – spadek dna koryta i potencjalnej – przepływ) [14].Generalnie każdemu typowi koryta odpo-wiada rodzaj i układ mezoform korytowych

w postaci form pozytywnych – łach (mielizny, przemiały, brody, progi) i im prze-ciwstawnych – plos (przegłębienia). W przy-padku koryt prostoliniowych dominują łachy skośne, będące w alternacji z plosami. Formami typowymi dla rzek meandrujących są łachy zakolowe (brzeg wypukły) i plosa (brzeg wklęsły), z łachami skośnymi (brody) na przejściach między łukami koryta. Z kolei koryta rzek roztokowych wypeł-nione są bezładnie usytuowanymi łachami centralnymi (środkowymi), które porośnięte roślinnością tworzą wyspy (kępy), z typem koryta roztokowo-anastomozującego. Przejścia koryta rzecznego, wraz z układem mezoform, od prostoliniowego, poprzez meandrujące, do roztokowego jest odpo-wiednio wprost proporcjonalne do wzrostu transportu rumowiska wleczonego i energii rzeki [14, 1]. Tak więc zmiany transportu rumowiska wleczonego, spowodowane fluk-tuacjami klimatu i działalnością człowieka wraz z budową geologiczną podłoża, mają decydujący wpływ na typy koryt rzecznych, z odpowiednim dla nich układem mezo-form korytowych. To z kolei ma wiodące znaczenie w kierunkach i możliwości zagospodarowania systemu rzecznego. Jak podkreślają N.E. Kondratiev i inni [9], badanie mezoform korytowych jest drogą do odkrycia podstawowych prawidłowości właściwego procesu korytowego i do zrozu-mienia jego logiki. Stwierdzenie to przyjęto za myśl przewodnią artykułu, oznaczającą, że każde zmiany w układzie i dynamice mezoform korytowych dolnej Wisły mogą powodować ograniczenie w zabudowie hydrotechnicznej bądź przyczynić się do jej rozwoju.

Zmiany dna doliny dolnej Wisły na tle gospodarkiWisła, jako najważniejsza rzeka Polski, już od trzech stuleci nie pełni roli drogi wodnej, w przeciwieństwie do okresu średniowiecza, gdy była wiodącą pod tym względem w Europie. Natomiast już po II wojnie świa-towej zamarł całkowicie ruch na tej rzece, poza krótkimi odcinkami w obrębie dużych miast. W połowie XX w. podjęto próby przywrócenia jej znaczenia dla gospodarki poprzez jej kaskadyzację. Niestety, zakoń-czyło się to oddaniem do użytku w 1970 roku tylko jednego stopnia wodnego we Włocławku. To w szczególny sposób przyczyniło się do zróżnicowania koryta dolnej Wisły, od ujścia Narwi do ujścia Wisły do Bałtyku, na cztery odrębne odcinki (rys. 1). Dodatkowo, odwrócenie się od Wisły jako szlaku żeglugowego nastąpiło z chwilą zastosowania silników parowych, które dawały statkom większe zanurzenie, a także na skutek spłycenia dna koryta spowodowanego zwiększoną dostawą rumo-wiska wleczonego do koryta. W ten sposób rzeka, leżąca w centralnej części naszego kontynentu, uniemożliwiła połączenie stale funkcjonującej sieci śródlądowych dróg wodnych Europy Zachodniej ze Wschodnią (rys. 4).Istotnym czynnikiem utrudniającym szeroko pojęty transport na Wiśle jest problem piaszczysto-żwirowych łach w korycie, ich morfologia i morfodynamika, związana z odpowiednim typem makro-formy, jaką jest koryto. Jak już wspomniano wyżej, aktualnie koryto dolnej Wisły dzieli się na cztery zasadnicze typy: (1) odcinek

Rys. 2. Czas trwania stanów wody Wisły w Toruniu w wybranych latach hydrologicznych, źródło: dane Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Gdańsk – Inspektorat w Toruniu

Rys. 3. Przebieg cogodzinnych stanów wody na Wiśle we Włocławku: 1 – zbiornik (górna woda), 2 – rzeka poniżej stopnia wodnego (dolna woda), źródło: dane z limnigrafu cyfrowego Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Warszawie – Inspektorat we Włocławku


93

górny, nieuregulowany, roztokowo-anasto-mozujący, (2) zbiornik włocławski, (3) silnie przekształcany, przez proces erozji wgłębnej, dotychczasowy odcinek rozto-kowo-anastomozujący, (4) uregulowany pod koniec XIX wieku (rys. 1). W ramach tego podziału wyróżnia się ponadto podtypy, w przypadku zbiornika włocławskiego strefa cofki (2a) i czasza zbiornika (2b), zaś koryta uregulowanego (4a) – odcinki prostoliniowe i nieznacznie kręte oraz (4b) pseudozakolowe.

1. Odcinek nieuregulowany roztokowo-anastomozującyOdcinki roztokowe (anastomozujące są z wyspami) Wisły charakteryzuje bezładny układ licznych rodzajów łach [1], w tym głównie łach centralnych, śródkorytowych, językowych. W przypadku ingerencji czło-wieka w procesy fluwialne (fragmenta-ryczne prace regulacyjne, korekcyjne koryta, np. pod Wyszogrodem) obok zanikających łach centralnych pojawiają się łachy boczne, przekształcane w nową równinę zalewową. Koryto Wisły w tych warunkach, przy śred-nich stanach wody, osiągnęło przeciętną szerokość (bez kęp) 685–785 m, średnią głębokość 1,6–1,8 m, minimalne głębokości na tzw. przemiałach 0,5 m, a w miejscu plos nieprzekraczającą 6 m [1]. W okresie trwania niskich stanów wody następuje: z jednej strony proces erozji bocznej łach i kęp, z których materiału tworzą się płytkie i bardzo dynamiczne łachy językowe (duża zmienność trasy żeglugowej całkowicie ją wyklucza), z drugiej zaś, przy sprzyjającym procesie „wcinania” się dna koryta trasy żeglugowej – ją polepsza tak, że może być bardziej drożna niż w przypadku odcinka uregulowanego. Generalnie jednak duża dynamika bezładnie tworzących się łach językowych (do 8 m/dobę) ogranicza transport wodny na tym odcinku do czasu trwania stanów powyżej średnich (rys. 2).

2. Zbiornik włocławskiPierwszym i jak dotychczas ostatnim stop-niem wodnym na dolnej Wiśle jest wybu-dowana w latach 1962–1968 tama, o wyso-kości piętrzenia 11,3 m, która utworzyła

największy w Polsce zbiornik retencyjny o powierzchni 70 km2, długości 55 km, śred-niej szerokości 1,3 km, średniej głębokości 5,5 m i pojemności 360 mln m3 wody (drugi w Polsce). Spośród wielu zmian środowiska, wynikających z przegrodzenia koryta zaporą i piętrzenia wód, dwa z nich pozostają niezmienne: (a) akumulacja rumowiska wleczonego w 100% i rumowiska zawieszo-nego w 42% w zbiorniku i (b) trwały proces erozji dna koryta poniżej zapory [2]. Z punktu widzenia morfologii zbiornika dzieli się on generalnie na dwa odcinki: (2a) górny – jako akumulacyjny rumowiska wleczonego, podlegający procesowi spły-cania i (2b) dolny – akumulacyjny zawie-siny, podlegający częściowej resuspensji i usuwania osadu podczas przejścia fal wezbraniowych. W pierwszym przypadku, w wyniku stałej „dostawy” przez Wisłę prze-ciętnie 1,8 mln m3 rumowiska wleczonego

rocznie, następuje spłycanie dna zbior-nika w jego cofce, co w przypadku braku prowadzenia prac bagrowniczych, mogłoby doprowadzić do wyeliminowania tego prawie 20-km długości odcinka, z trans-portu rzecznego. Ten jednocześnie zatoro-genny odcinek Wisły (katastrofalna powódź zatorowa w styczniu 1982 roku) musi być bagrowany, co jednak czyni się obecnie w niewystarczającym stopniu. Tak więc cofkowa część zbiornika, wraz z wyżej poło-żonym odcinkiem roztokowo-anastomo-zującym, czyni ten fragment koryta dolnej Wisły nieżeglownym i do tego podatnym na powodzie (powódź: maj/czerwiec 2010, Świniary). Tymczasem dolny fragment czaszy zbiornika (2b) zabezpiecza nie tylko przed powodziami, ale tworzy odcinek co najmniej IV klasy drogi wodnej o znaczeniu międzynarodowym. Może być wykorzy-stany do celów żeglugowych przez znaczną część roku, z wykluczeniem czasu trwania zjawisk lodowych.

3. Odcinek erozyjny poniżej stopnia wodnego we WłocławkuOd momentu wybudowania stopnia wodnego we Włocławku odcinek poniżej zapory podlega intensywnemu procesowi erozji wgłębnej. Po ponad 40 latach jego oddziaływania spowodował pogłębienie dna koryta w bezpośrednim sąsiedztwie tamy do ok. 4,0 m i rozprzestrzenienie na odcinku, który sięga już Torunia (rys. 1). Z rzeki rozto-kowo-anastomozującej tworzy się koryto niemal prostoliniowe (o nierównej linii brze-gowej, warunkowanej budową geologiczną), z nowym poziomem zalewowym [7]. Efekty zmian średnich stanów wody zauważalne są najbardziej we Włocławku, gdzie niektóre z obiektów hydrotechnicznych przestały spełniać swoje funkcje, w tym: dolny awanport śluzy, bulwar spacerowy, ujęcia wód dla zakładów przemysłowych, port zimowy. Łącznie proces erozji wgłębnej negatywnie oddziałuje na infrastrukturę hydrotechniczną dna koryta do początku odcinka uregulowanego w XIX wieku.

Rys. 4. Międzynarodowe drogi wodne E40 i E70 na tle dróg śródlądowych Europy

Rys. 5. Plan batymetryczny progu kamienno-gliniastego dla średniego stanu wody w dnie koryta Wisły poniżej zapory we Włocławku (683 km), uniemożliwiający transport rzeczny: 1 – ostrogi rzeczne; 2 – wody; 3 – nowa równina zalewowa; 4 – kępy; 5 – wychodnie utworów trudno rozmywalnych; 6 – kierunki głównych strumieni prze-pływu wody . Stan koryta na lipiec 2010 roku


94

„Oczyszczone” z utworów piaszczystych dno koryta z licznymi progami ilasto-kamieni-stymi (rys. 5) i zróżnicowaną powierzchnią dna całkowicie uniemożliwia transport rzeczny na tym odcinku już podczas trwania stanów średnich [7]. Zahamowanie tego szkodliwego dla gospodarki procesu może nastąpić wyłącznie poprzez budowę kolej-nego stopnia wodnego, „podpierającego” zbiornik włocławski.

4. Odcinek uregulowany w XIX wiekuOdcinek uregulowany, pod względem morfologii i morfodynamiki mezoform korytowych, dzieli się na dwa podtypy koryta: (4a) do ujścia rzeki Tążyny – Nizina Ciechocińska do Solca Kujawskiego (768 km) i od Fordonu (775 km) do Bałtyku jako prostoliniowy z naprzemianległym układem łach skośnych i plos oraz (4b) o charakterze pseudozakolowym na dwóch odcinkach od 728 do 732 km w Toruniu i od 768 do 775 km w przełomie Wisły pod Fordonem, o równoległym względem siebie przebiegu plosa i łachy. W przypadku odcinków uregulowanych typu 4a wieloletnie badania dynamiki mezoform korytowych dolnej Wisły wyka-zały, że powszechnie występujące tu łachy skośne, które pod względem wysokości ich powierzchni mieszczą się w strefie stanów średnich (SW) i średnich niskich (SNW), osiągają długości 800–1200 m i przeciętną szerokość 300 m. Jak wynika z obliczeń baty-metrycznych (do głębokości 3,5 m), każda z badanych łach zawiera w sobie ponad 350 000 m3 materiału piaszczysto-żwiro-wego (rys. 6). Podczas niskich stanów wody tworzą się, z wyerodowanych łach skośnych, łachy językowe o przeciętnej długości 450 m, szerokości do 200 m i powierzchni poniżej 0,5 m do SNW. Towarzyszące łachom i zarazem współmierne rozmiarami formy erozyjne – plosa osiągają głębokości (mierzone od stanu średniego) 5–7 m, z lokalnymi przegłębieniami dochodzącymi do 12 m. Szerokość plos (trasa dla dogod-nego transportu) waha się od 50 do 150 m. Tempo przemieszczania się czół łach skośnych wynosi od 0,4 do 2,4 m na dobę (przeciętnie 1,1–1,2 m/dobę), a najniższe (odpowiadające stanom poniżej SNW) i najbardziej dynamiczne łachy językowe – od 0,6 do 4,3 m/dobę (przeciętnie 1,7–1,8 m na dobę). Naprzemianległy i niemal harmo-nijny układ poregulacyjnych łach skośnych ułatwia prognozę czasu trwania transportu przez Wisłę. Z kolei, jak wykazały pomiary transportu rumowiska wleczonego – prace bagrownicze w ilości od 0,15 mln ton rocznie w okresie „suchym” do 1,0 mln ton rocznie w latach wilgotnych, przeciętnie 0,5 mln ton w ciągu roku, który dla poboru kruszywa trwa ponad 240 dni w roku, mogą przyczynić się do udrożnienia koryta Wisły dla celów transportu nawet kontenerowego. Polega ono głównie na obniżeniu dna plos. Dodatkowym jednak ograniczeniem w tym transporcie mogą być zjawiska lodowe, które na całym analizowanym odcinku trwają przeciętnie 87 dni (najdłużej 122 dni, a najkrócej 37 dni).W przypadku typu pseudozakolowego (4b) stały nurt płynie na całej długości przy prawym brzegu na odcinku toruńskim, zaś pod Fordonem przy lewym brzegu wklę-słym (rys. 7). W obydwu przypadkach trans-port rzeczny może przebiegać bez zakłóceń

spowodowanych przez łachy, bowiem szerokość plosa waha się od 50–120 m. Jedynie podczas długotrwałych niżówek może nastąpić rozdzielenie pojedynczego nurtu na dwa, poprzez wcięcie się nurtu wzdłuż brzegu wypukłego. Ponadto może następować łączenie się obydwu nurtów, w wyniku czego mogą tworzyć się odrębne łachy centralne, podobne do odcinków prostoliniowych. Wówczas mogą zaist-nieć utrudnienia w transporcie rzecznym, choć jest to mało prawdopodobne. Proces podziału łachy zakolowej podczas trwania niskich stanów wody wynika z niedosto-sowania się warunków hydrologicznych do zwiększonej krzywizny meandru, co czyni go pseudomeandrem.Na podstawie analizy głębokościowej nurtu stwierdzono, że na uregulowanym odcinku od Niziny Ciechocińskiej do Grudziądza, poza utrudnieniami dla żeglugi w miejscu przejść międzyplosowych, występują progi [7] podobne do tych „wymytych” w strefie erozyjnej poniżej zbiornika (rys. 5). Takie spłycenia dna odpornego na erozję w postaci bruku morenowego i gliny (iłu), jednak przykrytych cienką warstwą aluwiów (nie zawsze), występują np. w kilometrze Wisły (strefa): 720. (Silno), 735. (Toruń), 765. (Solec Kujawski), 782.–785. (poniżej

Fordonu), 802.–804. (Chełmno). W przy-padku postępującej erozji wgłębnej w dół Wisły, poniżej zbiornika włocławskiego do Bałtyku, progi te będą w najbliższej przy-szłości stanowiły dodatkowe utrudnienia dla żeglugi na tym odcinku uregulowanym, do jej całkowitej eliminacji włącznie.

Aktualne kierunki zagospodarowania dolnej WisłyBez względu na to, czy będzie kontynuowana kaskadowa zabudowa dolnej Wisły, czy będą prowadzone wyłącznie prace zabez-pieczające odcinek poniżej zapory przed dalszą erozją wgłębną, w celu przyspieszenia procesu rewitalizacji dna doliny dolnej Wisły podjęte są próby zmierzające choćby do częściowego przywrócenia znaczenia tej drodze wodnej. Dotyczy to głównie tzw. Bydgoskiego Węzła Wodnego, łączącego międzynarodowe drogi wodne E70 (kanały: Notecki, Brdy i Bydgoski) z E40 (Wisła) i leżącej w jego sąsiedztwie miejscowości Solec Kujawski, odległej o 200 km od ujścia Wisły do Bałtyku (rys. 1). Tu bowiem jest już w realizacji przejście promowe na 763,56 km Wisły, prowadzi się stały pobór kruszywa z dna koryta na 759,55–759,85 km i planuje na 761,15–761,35 km (efekt poprawy warunków żeglugowych). Ponadto

Rys. 6. Plan batymetryczny uregulowanego w XIX w. koryta prostoliniowego Wisły na odcinku Solca Kujawskiego, na 760–762 km, z charakterystycznym naprzemianległym nurtem

Rys. 7. Plan batymetryczny uregulowanego w XIX w. koryta pseudozakolowego Wisły na odcinku tzw. Przełomu pod Fordonem na 770–773 km


95

projektuje się budowę tzw. mariny dla trans-portu turystycznego w km 763,45 oraz multi-medialną bazę kontenerową na 768,50 km dla transportu rzecznego z Gdańska (ujście Wisły). Ten kompleksowy układ budowli hydrotechnicznych, aby mógł prawidłowo funkcjonować, musi być rozpatrzony na tle zjawisk hydrologicznych, morfologii i morfodynamiki dna koryta (łachy – plosa) wraz z jego prognozą. Dotyczy to w szcze-gólności zagwarantowania głębokości dla przeprawy promu, transportu kontenero-wego, powiązanego z drożnością trasy po przejściu fal wezbraniowych i wystąpienia zatorów śryżowo-lodowych. Biorąc pod uwagę czas trwania zjawisk lodowych, powodzi i niżówek – ich ograniczenia dla transportu mogą być skrócone pracami bagrowniczymi, to okres, podczas którego może odbywać się bez zakłóceń transport promowy, kontenerowy i ruch turystyczny od Bałtyku do Solca Kujawskiego, może trwać do 240 dni w roku. Pozostały rozpa-trywany odcinek górny dolnej Wisły, z wyłą-czeniem czaszy zbiornika włocławskiego, nie może być uważany jako drożny dla trans-portu, bowiem ogranicza się on wyłącznie do czasu trwania stanów wyższych niż śred-nich rocznych, a także podlega wydłużo-nemu okresowi zjawisk lodowych (nieure-gulowany). Do tego należy również włączyć odcinek toruński do zakola pod Fordonem, bowiem i tu w najbliższym czasie zaznaczy się wyraźny wpływ procesu erozji wgłębnej poniżej zapory i pojawienia się progów kamienno-gliniastych. Z tym procesem i jego wpływem na warunki żeglugowe niewątpliwie należy wiązać problematyczną lokalizację portu regatowego we Włocławku.

Transport rzeczny i energetyka w warunkach kaskadyzacji dolnej WisłyJak już wspomniano wyżej, wybudowanie wielofunkcyjnej kaskady dolnej Wisły (rys. 1) przyczyni się m.in. do zapew-nienia co najmniej IV klasy międzynaro-dowej drogi wodnej (ograniczenia mogą wynikać z rozmiarów śluz), a także umoż-liwi pełne wykorzystanie energetyczne, dziś bezproduktywnie uchodzących do Bałtyku wód o przeciętnej ilości 32 km3 rocznie. Przedłużenie o trzy stopnie w górę rzeki powyżej zbiornika włocławskiego (dziś odcinek nieuregulowany, roztokowo--anastomozujący) i włączenie odcinka warszawskiego Wisły (rys. 1), a także regu-lacja koryta Narwi (Bugu) do klasy II, przy-czyniłyby się do uruchomienia międzynaro-dowych dróg wodnych E70 i E40, połączenia systemu kanałów Europy Zachodniej z Europą Wschodnią (rys. 4). Możliwy byłby wówczas swobodny transport konte-nerowy z Warszawy do Bałtyku (E40), z ograniczeniami do klasy II w kierunku Antwerpii (E70) i od Zalewu Zegrzyńskiego do Białorusi (E40), która już dokonała rewi-talizacji kanałów i rzek, umożliwiającej transport wodny m.in. do Morza Czarnego. Należy dodać, że każda inna, niekompletna zabudowa kaskadowa dolnej Wisły usprawni tylko fragmentaryczny transport wodny, a więc na odcinku(ach) zbiornika(ów), w strefie miast, z ograniczoną możliwością na trasie Solec Kujawski – Bałtyk (rys. 1).

Rozpatrywana wielowariantowa zabudowa hydrotechniczna dolnej Wisły stanowi wymierne korzyści z pozyskania energii elektrycznej. Towarzyszące na dolnej Wiśle każdemu stopniowi wodnemu hydroelek-trownie są w stanie wygenerować łącznie 3000–4000 GWh energii elektrycznej, przy łącznej zainstalowanej mocy 700–1300 MW. Ekologicznie czysta energia elektryczna i do tego możliwa ciągła produkcja z prefe-rencją zapotrzebowania szczytowego w pełni uzasadnia potrzebę kontynuacji kaskadowej zabudowy dolnej Wisły. Z kolei prawi-dłowe zagospodarowanie wód wiślanych gwarantuje stałą produkcję energii (w prze-ciwieństwie np. do wiatrowej), wyeliminuje negatywne skutki występowania zjawiska powodzi, także zatorowo-śryżowych, umoż-liwi pełną kontrolę nad reżimem odpływu rzecznego i wreszcie zahamuje proces erozji wgłębnej koryta poniżej stopni wodnych. Odpowiednie położenie poziomu wód zbiorników wodnych, z minimalnymi waha-niami ich stanów (zależne głównie od pracy hydroelektrowni i przejść fal wezbranio-wych), w zdecydowanie pozytywny sposób wpłyną na rewitalizację stref zawala zbior-ników. Jest to główny czynnik rekompensu-jący negatywne skutki zalewu powierzchni równiny zalewowej, który znajdzie się na obszarze zbiorników.

WnioskiZróżnicowany czasowo i przestrzennie proces korytowy dolnej Wisły, głównie w postaci transportu rumowiska wleczo-nego, morfologii i morfodynamiki łach i plos, sprawia, że średniowieczna królowa rzek europejskich jest aktualnie pozba-wiona transportu wodnego, gospodarka odwróciła się od rzeki. Ponad 32 km3 wody rocznie uchodzi prawie bezproduktywnie do Bałtyku. Droga wodna o znaczeniu międzynarodowym klasy IV (E40) jest jedynie dostępna na fragmencie tzw. Pętli Żuławskiej i na odcinku zbiornika włocław-skiego. Pozostała część, stanowiąca jednak dominujący fragment rzeki, jest praktycznie bezużyteczna, nie istnieje na niej prawie żaden ruch turystyczno-towarowy. Dotyczy to przede wszystkim odcinków: nieuregu-lowanego roztokowo-anastomozującego powyżej cofki zbiornika i silnie przekształca-nego poniżej włocławskiej zapory czołowej. Ponadto, w pierwszym przypadku – górnym, występują sezonowe powodzie, natomiast w drugim – poniżej, zaporowym – istnieje stale pogłębiające się zagrożenie funkcjo-nowania (istnienia) infrastruktury hydro-technicznej, powodowane procesem erozji wgłębnej. Jedynie rozpatruje się możliwość ograniczonego transportu kontenerowego na trasie Solec Kujawski – Bałtyk, przy stałej kontroli dynamiki rumowiska wleczonego w postaci łach, jednak przy udziale odpo-wiednich prac bagrowniczych. Warunki żeglugowe, na miarę co najmniej IV klasy Międzynarodowej Drogi Wodnej E40, z możliwością połączenia transportu wodnego Europy Zachodniej z Europą Wschodnią, gwarantuje dopiero pełna kaskadyzacja dolnej Wisły. W tym wzglę-dzie pewne ograniczenia mogą wynikać z parametrów śluz. Ponadto taka zabudowa

dolnej Wisły przyniesie wymierne korzyści w pozyskiwaniu czystej ekologicznie energii elektrycznej, całkowicie wyeliminuje zagro-żenia powodziowe na tym odcinku rzeki i nie będzie już problemów z odcinkami erozyjnymi poniżej zapór, umożliwi proces rewitalizacji obszarów zawala zbiorników jako rekompensatę za zalanie obszarów międzywala zbiorników, ustabilizuje reżim hydrologiczny Wisły z możliwością nawad-niania deficytowego w wodę obszaru Kujaw. Stanie się motorem rozwoju gospodarczego regionu nadwiślańskiego, z efektem „odwró-cenia” się miast i wsi w kierunku Wisły.

Bibliografia 1. Babiński Z., Współczesne procesy kory-

towe dolnej Wisły, Prace Geograficzne 1992, IGiPZ PAN, s. 157.

2. Babiński Z., Wpływ zapór na procesy korytowe rzek aluwialnych, Wydawnictwo Akademii Bydgoskiej, Bydgoszcz 2002.

3. Chalov R.S., Faktory ruslovych processov i hierarchija ruslovych form, Geomorfologia 1983, nr 2, s. 16–26.

4. Chalov R.S., Ruslovedenije: teoria, geografia, praktika, Moskov. Gosud. Univers., tom I, Moskwa 2007.

5. Chalov R.S., Ruslovedenije: teoria, geografia, praktika, Moskov. Gosud. Univers., tom. II, Moskwa 2011.

6. Habel M., Zasięg oddziaływania stopnia wodnego we Włocławku na wahania stanów wód dolnej Wisły, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2010, Vol. 68.

7. Habel M., Morfodynamika dna doliny dolnej Wisły poniżej zbiornika włocław-skiego, maszynopis pracy doktorskiej, IGiPZ PAN, Warszawa 2011.

8. Instrukcja gospodarowania wodą na stopniu wodnym Włocławek, mate-riały niepublikowane, RZGW, Warszawa 2006.

9. Kondriatiev N.E., Popov I.V., Sniszczenko B.E., Osnovy gidromorfologiczeskoj teorii ruslogo processa, Gidrometeoizdat, Leningrad 1982.

10. Leopoldt L.B., Wolman M.G., Miller J.P., Fluvial processes in geomorphology, Freeman and Co., San Francisco 1964.

11. Makkavjejev N.I., Ruslo rieki i erozija v jejo baseine, Izdat. Moskov. Univer., Moskwa 1955.

12. Popov I.V., Issledovanije morfologi riek pri reszeni zadacz chozjajstviennogo osvo-jenija pojm, Trudy GGI, 74, Leningrad 1960, s. 22–54.

13. Popov I.V., Zagadki recznogo rusla, Gidrometeoizdat, Leningrad 1977.

14. Schumm S.A., Evolution and response of the fluvial system sedimentologic implica-tions, SEPM, Special Publ. 1981, No. 31, s. 19–29.

15. Schumm S.A., Explanation and extrapola-tion in geomorphology: Seven reasons for geologic uncertainty, Transactions, Japan Geomorph. Union 1985, No. 6(1), s. 1–18.

16. Siebauer S., Charakterystyczne stany wody i objętości przepływu w prze-krojach wodowskazowych rzeki Wisły, Wiadomości Służby Hydrologicznej i Meteorologicznej 1947, nr 1(1).


96

Zygmunt Babiński prof. zw. dr hab. Uniwersytet im. Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczye-mail: [email protected] Wydziału Kultury Fizycznej, Zdrowia i Turystyki Akademii Bydgoskiej im. Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy, kierownik Katedry Rewitalizacji Dróg Wodnych, wieloletni dyrektor Instytutu Geografii. Pracownik naukowy Zakładu Geomorfologii i Hydrologii Niżu Instytutu Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN w Toruniu (1971–1998). Autor prawie 190 prac naukowych opublikowanych w Polsce, Rosji, Mongolii, Czechach, Szwecji, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii. Uczestnik trzech wypraw fizyczno-geograficznych PAN do Mongolii w latach 70. i kierownik trzech wypraw w latach 90. i w 2005 roku. Główne zainteresowania badawcze: współczesne procesy korytowe rzek, wpływ prac regulacyjnych i zapór na zmiany koryt rzecznych, transport rumowiska wleczonego i zawiesiny, obieg wody w strefie występowania wieloletniej zmarzliny, występowanie i sezonowa degradacja wieloletniej zmarzliny, formy zmarzlinowe ze szczególnym uwzględnieniem form typu pingo. Obiekty badawcze: dno doliny dolnej Wisły – zbiornik włocławski, Mongolia – góry Changaj. Od siedmiu lat zaangażowany w badania z zakresu rewitalizacji dróg wodnych. Twórca unikatowego w skali europejskiej kierunku inżynierskiego o tej nazwie, pomysłodawca utworzenia Europejskiego Centrum Rewitalizacji Dróg Wodnych w Bydgoszczy.

Michał HabeldrUniwersytet im. Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczye-mail: [email protected] naukowo-dydaktyczny w Katedrze Rewitalizacji Dróg Wodnych. Autor i współautor 25 artykułów naukowych oraz 8 prac wdrożeniowych. Współinicjator i współorganizator pięciu konferencji poświęconych rewitalizacji dróg wodnych, organizowanych od 2007 roku. Autor i współwykonawca projektu dofinansowanego przez Kujawsko-Pomorski Urząd Marszałkowski w Toruniu pt. „Ocena możliwości rewitalizacji funkcji żeglugowych drogi wodnej Wisła – Odra, w szczególności Kanału Bydgoskiego”. Wykonawca umowy dwustronnej między Państwowym Uniwersytetem Floty Rzecznej i Morskiej im. Komandora Makarowa w St. Petersburgu a Uniwersytetem Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy. Członek Międzyuczelnianego Stowarzyszenia Erozji, Procesów Korytowych i Ujściowych Rzek przy Państwowym Moskiewskim Uniwersytecie im. Łomonosowa oraz European Geoscience Union. Główne obiekty badawcze: procesy korytowe dolnej Wisły, Kanału Bydgoskiego i Brdy.


97

Changes in the quality of water in the lower Vistula River in 1986–2009

AuthorsAndrzej KentzerAndrzej Giziński

Keywords quality of water, lower Vistula, Włocławek Reservoir, reduction of pollution

AbstractThe results of more than twenty years of own research and state environmental protection authority reports show that from 1986–2009 the quality of water in the lower Vistula, represen-tative of the eastern (right bank) part of Poland, continuously and significantly improved. This improvement was the result of changes in water and sewage management in the Vistula basin. Earlier, in the 1970s, the Vistula was quite heavily polluted, but it has never been the dirtiest river in Europe. It has been shown that Włocławek Reservoir has improved the water quality in the Vistula, substantially reducing all the indicators examined (Tab. 2). The only exception is concen-tration of oxygen, lower in the reservoir than in the undammed Vistula, but not to such an extent that it would threaten the development of its biocoenosis, which is richer than in the undammed Vistula.Reduction in the nitrogen (by 12.4%) and phosphorus (by 21.5%) load carried by the Vistula in the reservoir is particularly important for protection of the Baltic Sea against excessive eutrophi-cation. This way, Włocławek Reservoir contributes to fulfilment of Poland’s obligations under the Helsinki Convention ratified in 1999.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013207

Introduction Comprehensive chemical and biological research on the lower Vistula (dolna Wisła), mainly Włocławek Reservoir, began in the first half of the 1980s. The research was conducted by the Hydrobiology Department of the Institute of Environmental Protection at the NCU (Faculty of Biology and Environmental Protection since 2012) in collaboration with other research units, with only minor interruptions.The research resulted in about 100 theses, including several dozen publications, nine PhD dissertations and one habili-tation thesis. The results of research were also presented at many scientific and popular science conferences dedicated to necessary transformations of the lower Vistula (dolna Wisła). They were also the basis for the expertises prepared for the Sejm of the Republic of Poland [4] and the Marshal of Kujawsko-Pomorskie Voivodeship [5], which estimated the ecological effects of construction of the planned cascade below Włocławek. All the above-mentioned sources and – what is particularly important – the reports of the Provincial Inspectorate for Environmental Protection in Bydgoszcz clearly refute the theses that the Vistula (Wisła) is the most polluted river in Europe and Włocławek Reservoir damages the natural environment

of the Vistula (Wisła), propagated by defenders of the Vistula (Wisła) – journalists, non-governmental organizations, and even some professionals – and harmful to the Polish economy and environment.The aim of this study is to provide arguments for the absurdity of both of the mentioned theses for the community of power engineers and hydraulic engineers. We add a new argument to the ones already known and included in various publications – it concerns a substantial reduction in phytoplankton biomass, thus also of the concentration of chlorophyll “a” in Włocławek Reservoir. In the third issue of the series the same team of authors will present the opportunity to broaden and clear the green corridor of the lower Vistula (dolna Wisła), provided by an eco-friendly construction of a cascade in Siarzewo.

Description of the area The Vistula (Wisła) is the longest river in the Baltic Sea basin. Its length is 1047 km, of which 941 km are navigable. It is second after the Neva in terms of the volume of water flowing into the Baltic Sea (Neva – 2400 m3/s, Vistula (Wisła): 1050 m3/s).There are three sections of the river, indicated by the mouths of the largest tributaries, i.e. San and Narew (Fig. 1).

A. Kentzer, A. Giziński | Acta Energetica 2/15 (2013) | 97–101

98

The subject of research, i.e. the lower Vistula (dolna Wisła), is the longest section (391 km), between the mouth of the Narew and the Baltic Sea, with an average flow rate of approx. 900–950 m3/s (including approx. 600 m3/s of tributary from the middle Vistula (środkowa Wisła) and approx. 300 m3/s of tributary from Narew). Even the largest tributaries, i.e. the Brda and Drwęca do not change the hydrological regime of the lower Vistula (dolna Wisła), as the flow rate at the mouth of those rivers is only 3% of the average flow rate of the river under examination. It should also be noted that, according to the results of our research, neither tributary changes the hydrochemistry of the lower Vistula (dolna Wisła) to any appreciable extent.The lower Vistula (dolna Wisła) is a typical lowland river with a slight gradient (approx. 0.20‰) and a fairly low flow rate (0.3–0.9 m/s). Two sections with clearly different anthropogenic trans-formation can be distinguished in the river. Until construction of Włocławek Reservoir the river was maintained in a condition similar to its natural status from the mouth of the Narew to the Silna (718th km of the river course), which is the area of the former Russian Partition, whereas below Silna, in the area of the former Prussian Partition, the river is regulated, with solid flood banks constructed in the 19th century.

Włocławek Reservoir, which is the main subject of our research, was constructed in 1970 as a result of a dam built at the 675th km of the Vistula (Wisła). This reservoir is the largest in terms of area and the second in terms of capacity in Poland. At normal damming level the reservoir has the following morphological and hydrological features:• Area: ca. 70 km2 • length: ca. 57 km • average width: 1250 m (500–2500 m) • maximum depth: 15 m• average depth: 5.5 m

• initial capacity (1970): 408 million m3

• capacity after 30 years of use (2000): 370 million m3

• usable capacity: 55 million m3

• water level fluctuations: 0.8 m• retention time (with Q ≈ 900 m3 ∙ s-1): approx. 5 days (!).The reservoir is of a typical bed and river nature. Approx. 70% of the current bed is a former river bed. Only 14% of the area of the reservoir consists of shallow flood waters, located mainly along the left bank, whereas the remaining 16% of the reservoir consists of areas which varied between low and high water levels in the Vistula (Wisła) before the dam was built. M. Grześ1 distingu-ishes two parts of the reservoir: the upper fluvial part, with a flow rate (in the main stream) of approx. 1 m ∙ s-1 and the lower, more limnetic part, in which the flow rate is 0.1–0.4 m ∙ s-1.Both the morphometry and the very short retention time prove that Włocławek Reservoir is not a dam reservoir in the standard, textbook sense. It is a typical cascade or, alternatively, a super--rheolimnic reservoir with a strong predominance of river features over reservoir and, particularly, lake features [6].The only typical reservoir feature that distinguishes Włocławek Reservoir from a river is the collection of sediments similar to lake sediments in its lower and middle part. The reservoir stops almost the entire bed load and 30–65% of the suspension carried by the river. It has been calculated that during the first 30 years of its existence, ca. 40 million m3 of sediment was deposited in the reservoir (ca. 1.8 million m3 per year, i.e. 0.5% of the total rese-rvoir capacity). Researchers [7] claim that the race of shallowing of the Włocławek Reservoir is being reduced over the years, as its flow rate is increasing while it becomes shallower and its capa-city decreases, therefore the sedimentation rate is also dropping. Ongoing dredging works aimed at protection against floods are also important. 15 million m3 of rock material was removed from the reservoir from 1973 to 1987. According to various calcu-lations, the total loss of the existing technical features of the Włocławskek Reservoir as a result of excessive shallowing with sediments may occur 300–500 years from now.

MethodsThe results of physicochemical tests of water presented in this study concern samples collected from 1986/1987 to 2009 near Płock (632nd km of the river course) and below the dam in Włocławek (675th km of the river course). Although the rese-rvoir begins at the 618th km of the river’s course, after tests the station in Płock was considered representative of a free-flowing river. Samples were always collected from the mainstream every month at a depth of approx. 1 m. Only in the seasons 1998/1999 and 1999/2000 were the samples collected every 10 days. Standard methods were applied to hydro-chemical and biological analyses. The results were used to determine the phosphorus and nitrogen balance. The data on the volume of water flow recorded at the dam, necessary for balance calcu-lations, were obtained from the Regional Directorate of Water Management (ODGW).

Fig. 1. Włocławek Reservoir

1 M. Grześ, Zatory i powodzie zatorowe na dolnej Wiśle [Jamming and jam floods on the lower Vistula], Warsaw 1991.


99

Results and discussion

Changes in the quality of water in the lower Vistula above Włocławek ReservoirTab. 1 contains selected chemical parameters to illustrate the chemical composition of water in the Vistula (Wisła) in nine successive seasons of tests at the station in Płock, i.e. in the upper part of Włocławek Reservoir. The data presented show that water in the Vistula (Wisła) near Płock was polluted in the season 1986/1987. The average concentration of compounds such as total nitrogen, phosphorus and ammonium ion was within quality class III. A gradual improvement in water quality was recorded in subsequent seasons of tests. In seasons 2007 and 2009 most of the physiochemical parameters of the water flowing into the reservoir were within quality class I. The only exception was nitrites, whose average concentration was within quality class II and chlorophyll “a”, which was in quality class IV. A gradual improvement in the quality of water in the Vistula (Wisła) is also proven in the research carried out by the Provincial Inspectorate for Environmental Protection in Bydgoszcz. The report published in 2001 showed that the lower Vistula (dolna Wisła) was classified as a river with impaired water only because of the coliform count.

Further significant improvement in the quality of water in the Vistula (Wisła) is also indicated in the “Report on the condition of the environment in Kujawsko-Pomorskie Voivodeship” publi-shed in 2012 by the Provincial Inspectorate for Environmental Protection in Bydgoszcz, which showed the good ecological potential of waters in the Vistula (Wisła) on the section located in Kujawsko-Pomorskie Voivodeship. In addition, none of the analysed physicochemical parameters of the water in the Vistula (Wisła) exceeded the requirements of quality class II.There are two reasons for the striking difference between the actual quality of water in the Vistula (Wisła), confirmed by the results presented in Tab. 1 and in the aforementioned report, and the claims of “most polluted river in Europe”. The first is the fact that defenders of the Vistula (Wisła) usually use information from the 1970s and ‘80s, when the Vistula (Wisła) was indeed quite heavily polluted. The second reason for the extremely nega-tive assessments of Polish surface waters was the three-degree system of evaluation and classification of waters applied until

2004, which was the worst system in Europe, characterised by such strict and unrealistic standards that waters in quality class III, II or even I according to Western European standards were consi-dered “impaired” waters in our country (n.o.n.).

Impact of Włocławek Reservoir on the quality of water in the VistulaA significant improvement in the quality of water after short--term retention in Włocławek Reservoir was observed in all the test periods (Tab. 2). As expected, there was a very significant reduction in concentration of suspension. Improvement was also noticeable in relation to the concentration of suspension, phosphorus and total nitrogen, BOD5, chlorophyll “a” and phyto-plankton biomass. The average reductions in water parameters in the Vistula (Wisła) after flowing through the Włocławek Reservoir were as follows: 56% – suspension, 20.05% – phosphorus, 8.2% – nitrogen, 42.6% – BOD5, 46.7% – chlorophyll “a”, and 42% – phytoplankton biomass. Reduction in total phosphorous (P-TOT.) is particularly important in view of the fact that it is a major factor determining excessive eutrophication of surface water [13].The passage of water through Włocławek Reservoir results not only in changes in the concentration of phosphorus and nitrogen, but also in modification of the proportions of individual forms in which those elements occur in the water [9]. In all seasons of tests the ratio of mineral phosphorus to total phosphorous was 1:3 in the upper part of the reservoir, and 1:2 in the water flowing out from the reservoir. The amount of mineral forms of nitrogen in total nitrogen increased in the same way. The average ratio of mineral nitrogen to total nitrogen was 1:3 in the water flowing in to the reservoir (for all the periods of tests) and 1:2 in the water flowing out from the reservoir. The increase in mineral concentra-tions of forms of nitrogen and phosphorus in the water flowing out from the reservoir proves the intensification of mineralisation processes occurring in the body of water and sediments. This is undoubtedly associated with the good oxygen conditions preva-iling in the reservoir.

The only negative impact on the quality of water was the reduc-tion in the amount of oxygen. The decrease in its concentration in the period of tests was 18.1% on average. Oxygen shortages occurred mainly in flood waters. It should be noted, however, that no oxygen shortages which would restrict the development

Tab. 1. Concentration (mg/dm3) of the selected chemical parameters of water in the Vistula at the station in Płock in successive seasons of tests. Quality classes according to the standards in force since 16 March 2004 (five-degree scale) are provided in brackets

Season1986/1987

Season1992/1993

Season1994/1995

Season1998/1999

Season1999/2000

Season2000/2001

Season2001/2002

Season2007

Season2009

PTOT 0.50 (III) 0.38 (II) 0.27 (II) 0.23 (II) 0.23 (II) 0.21 ((II) 0.17 (I) 0.22 (II) 017 (I)

P-PO4 0.17 (II) 0.13 (II) 0.09 (II) 0.08 (II) 0.06 (I) 0.07 (II) 0.085 (II) 0.06 (I) 0.03 (I)

NTOT 7.60 (III) 6.80 (III) 3.40 (I) 3.12 (I) 2.58 (I) 2.10 (I) 2.80 (II) 2.40 (I) 1.80 (I)

N-NH4 0.80 (III) 0.49 (II) 0.47 (II) 0.46(II) 0.23 (I) 0.44 (II) 0.45 (II) 0.32 (I) 0.14 (I)

N-NO2 O.02 (II) 0.02 (II) 0.02 (II) 0.02 (II) 0.02 (II) 0.017 (II) 0.018 (II) 0.02 (II) 0.02 (II)

N-NO3 0.57 (I) 1.09 (I) 1.35 (II) 1.15 (II) 0.52 (I) 1.01 (I) 1.8 (II) 0.54 (I) 0.17 (I)

02 9.8 (I) 11.4 (I) 11.2 (I) 9.9 (I) 9.7 (I) 11.7 (I) 10.9 (I) 8.11 (I) 7.4 (I)


100

of an extremely rich fauna have been found during more than 20 years of research in the mainstream part (over 70% of the rese-rvoir area).

Improvement in the quality of water after it passes through the reservoir is the result of the accumulation of large amounts of suspension or chemical compounds contained in it, in bottom sediment. It has been found (Tab. 3) that over 17 years of research (1992 to 2009) 23,300 tonnes of phosphorus and 125,000 tonnes of nitrogen were accumulated in sediments inside the reservoir. This means that in that period the reservoir reduced the load of phosphorus and nitrogen carried in the Vistula (Wisła) by 21.5% and 12.4%, respectively. The results of the research indicate the role of Włocławek Reservoir in reducing the pollutant load ente-ring Gdańsk Bay and the Baltic Sea.

The character of sediment collected in the reservoir is typical for lowland dam reservoirs. Muddy sediments cover the bottom of the reservoir in its lower and middle part, in the mainstream zone and in deeper sections of flood water areas. At some points, the thickness of sediments reaches several metres. It has been calcu-lated that more than 6,000 tonnes of phosphorus and approx. 18,000 tonnes of nitrogen are accumulated in a mere 10-centi-metre surface layer of muddy sediments in the reservoir. If this amount of nutrients entered the Baltic Sea, it would substantially

accelerate the rate of eutrophication of Gdańsk Bay. So the collection of significant quantities of suspension with nutrients in the reservoir is a beneficial process from the point of view of the purity of water in the Vistula (Wisła) and the Baltic Sea.Like most dam reservoirs, Włocławek Reservoir is a kind of sedi-mentary trap. Therefore, it functions as a natural treatment plant. Accumulation of suspension and gathering of large quantities of muddy sediments in the reservoir significantly changes the character of chemical processes occurring in water and bottom sediments. Anaerobic conditions occur in the deeper layers of bottom sediments, sometimes also in the bottom water. This promotes the denitrification process, which is considered [1] to be the main mechanism reducing the amount of nitrogen in the aquatic environment. The amount of nitrogen that may be released into the atmosphere as a result of this process may be 11 to 60% per year [12]. It should be assumed that similar self--purification of water in the Vistula (Wisła) would occur in each of the next dam reservoirs. It should be borne in mind, however, that the rate of sediment accumulation in those reservoirs would definitely be lower than in Włocławek Reservoir.

REFERENCES

1. Faafeng B., Roseth R., Retention of nitrogen in small streams artifi-cially polluted with nitrate. Hydrobiologia, pp. 113–122.

2. Giziński A. et al., Raport wstępny z wyników badań przeprowad-zonych w celu ustalenia przyczyn masowego śnięcia ryb i innych organizmów w Zbiorniku Włocławskim [Preliminary report on the results of tests carried out to determine the causes of mass deaths of fish and other organisms in the Włocławek Reservoir], Toruń 1986, pp. 1–3.

3. Giziński A. et al., Hydrobiological characteristic of the lowland, rheolimnic Włocławek Reservoir on the Vistula (Wisła) River, Ekologia Polska 1989, pp. 359–403.

4. Giziński A., Wpływ zapory we Włocławku i stopnia wodnego w Nieszawie na środowisko, Ekspertyza wykonana na zlecenie Komisji Ochrony Środowiska Sejmu RP [Environmental impact of the dam in Włocławek and cascade in Nieszawa, Expertise prepared for the Environmental Protection Committee at the Sejm of the Republic of Poland], 2000.

5. Giziński A., Głogowska B., Kentzer A., Wpływ stopnia wod-nego “Włocławek” i planowanego stopnia wodnego “Nieszawa” na środowisko, ekspertyza wykonana na zlecenie Urzędu Marszałkowskiego w Toruniu [Environmental impact of the “Włocławek” cascade and the planned “Nieszawa” cascade, Expertise prepared for the Marshal’s Office in Toruń], 2001.

6. Giziński A., Falkowska E., Hydrobiologia stosowana: ochrona wód powierzchniowych, Wyższa Szkoła Humanistyczno-Ekonomiczna we Włocławku [Applied hydrobiology: protection of surface wa-ters, University of Humanities and Economics in Włocławek], Włocławek 2003.

7. Kentzer A., Giziński A., Bilans i dynamika nutrientów w zbiorniku włocławskim [Balance and dynamics of nutrients in the Włocławek Reservoir] [in:] Procesy biologiczne w ochronie i rekultywacji nizin-nych zbiorników zaporowych [Biological processes in the protection

Tab. 2. Annual average concentration of total phosphorus, total nitrogen, oxygen, BOD5, chlorophyll “a”, and phytoplankton biomass in the Vistula at the tributary to the reservoir (station in Płock) and the outflow (station in Włocławek). The average values of phosphorous, nitrogen and oxygen are presented for 1986/1987 to 2009, suspension for 1992 to 2001, BOD5 for 1998 to 2002, and chlorophyll “a” and phyto-plankton biomass for 1998 to 2006

Tab. 3. The total amount of phosphorus and nitrogen accumulated in Włocławek Reservoir (1992 to 2009)

Parameters Station in Płock

Station in Włocławek

Reduction in concentration

Suspension (mg ∙ dm-3) 28.9 12.7 56%

P TOT (mg ∙ dm-3) 0.264 0.21 20.5%

N TOT (mg ∙ dm-3) 3.62 3.32 8.3%

O2 (mg ∙ dm-3) 8.10 6.64 18.0%

BOD5 (mg 02 ∙ dm-3) 5.4 3.1 42.6%

Chlorophyll “a” (µg ∙ dm-3) 76.14 35.56 53.3%

Phytoplankton biomass (mg ∙ dm-3) 39.3 22.8 42.0%

Parameters Load flowing in(thousand tonnes)

Load flowing out(thousand tonnes)

Accumulation(thousand tonnes,

%)

P TOT 108.3 85 23.3 (21.5%)

N TOT 1007 882 125 (12.4%)


101

and restoration of lowland dam reservoirs], ed. M. Zalewski, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Łódź 1995, pp. 85–90.

8. Kentzer A., Hydrochemistry of the Vistula (Wisła) between Płock and Toruń. AUNC, Limnol, 2000, pp. 33–42.

9. Kentzer A., Giziński A., Głogowska B., Wpływ zbiornika włocławskiego na jakość wody Wisły w latach 1986–2002 [Impact of Włocławek Reservoir on the quality of water in the Vistula (Wisła) from 1986 to 2002], Biblioteka Monitoringu Środowiska, Toruń 2004, pp. 209–218.

10. Grześ M., 1991. Zatory i powodzie zatorowe na dolnej Wiśle, mecha-nizmy i warunki [Jamming and jam floods on the lower Vistula (dolna Wisła), mechanisms and conditions]. IGiPZ PAN, Warsaw.

11. Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego w 2000 roku [Report on the condition of the environment in Kujawsko-Pomorskie Voivodeship in 2000], Biblioteka Monitoringu Środowiska, Bydgoszcz 2001.

12. Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego w 2012 roku [Report on the condition of the environment in Kujawsko-Pomorskie Voivodeship in 2000], Biblioteka Monitoringu Środowiska, Bydgoszcz 2011.

13. Tomaszek J., Czerwiec E., Znaczenie procesów denitryfikacji dla bilansu azotu w ekosystemach wodnych [Significance of denitrifica-tion process for nitrogen balance in aquatic ecosystems] [in:] Procesy biologiczne w ochronie i rekultywacji nizinnych zbiorników zapor-owych [Biological processes in the protection and restoration of lowland dam reservoirs], ed. M. Zalewski, Biblioteka Monitoringu Środrodowiska, Łódź 1995, pp. 91–99.

14. Vollenweider R.A., Scientific fundamentals of the eutrophication of lake and flowing waters, with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication, OECD, Directorate for Sci.Affairs, Paris, DAS (CSI) 68, 1968, pp. 1–182.

Andrzej KentzerNicolaus Copernicus University in Toruń


Ecologist – hydrobiologist and hydrochemist. Head of the department of Hydrology at the Faculty of Biology and Environmental Protection of the Nicolaus Copernicus

University in Toruń. Obtained his master’s, doctoral and postdoctoral degrees while working at the department of Hydrology at the Institute of Ecology and

Environmental Protection. He is the author and co-author of several dozen publications, unpublished master’s theses and studies related to the chemistry and biology

of the Włocławek Reservoir. Andrzej Kentzer specialises in researching the effects lakes and dammed reservoirs have on water quality and, in addition, he is an expert

in assessing the role of phosphorus compounds on the protection and recultivation of inland waters.

Andrzej GizińskiPens. prof. of University of Nicolaus Copernicus in Toruń


Ecologist – hydrobiologist. Until September 2003 he was the Head of the Department of Hydrobiology of the Institute at Nicolaus Copernicus University in Toruń,

where for almost 30 years he had conducted comprehensive research on the lower Vistula (dolna Wisła), especially Włocławek Reservoir. The results of that research

are approx. 100 published and unpublished studies (including nine Ph.D. dissertations) on the ecology of the reservoir. In 2000 he became a member of the team of

experts appointed by the Economic Committee of the Council of Ministers “on the construction of Nieszawa-Ciechocinek cascade”, which prepared expertises on this

subject for the Sejm of the Republic of Poland.


102

Zmiany jakości wód dolnej Wisły w latach 1986–2009

AutorzyAndrzej KentzerAndrzej Giziński

Słowa kluczowejakość wód, dolna Wisła, zbiornik włocławski, redukcja zanieczyszczeń

StreszczenieNa podstawie wyników ponad dwudziestoletnich badań własnych i raportów państwowych służb ochrony środowiska stwierdzono, że w latach 1986–2009 jakość wody dolnej Wisły, reprezentatywna dla wschodniej (prawobrzeżnej) połowy terytorium Polski, podlegała stałej, znaczącej poprawie. Poprawa ta była efektem porządkowania gospodarki wodno-ściekowej w dorzeczu Wisły. Wcześniej, w latach 70. XX wieku, Wisła była dość silnie zanieczyszczona, ale nigdy nie była najbrudniejszą rzeką Europy. Wykazano, że zbiornik włocławski poprawia jakość wody Wisły, redukując znacząco wszystkie badane wskaźniki (tab. 2). Wyjątkiem jest stężenie tlenu, które w zbiorniku jest niższe niż w niepodpiętrzonej Wiśle, ale w stopniu niezagrażającym rozwojowi jego biocenozy, bogatszej niż w niepodpiętrzonej Wiśle.Szczególnie ważna dla ochrony Bałtyku przed nadmierną eutrofizacją jest redukcja w zbiorniku niesionego Wisłą ładunku azotu (o 12,4%) i fosforu (o 21,5%). W ten sposób zbiornik włocławski przyczynia się do realizacji zobowiązań Polski, wynikających z ratyfikowanej w 1999 roku konwencji helsińskiej.

Wstęp Kompleksowe, chemiczne i biologiczne badania dolnej Wisły, głównie zbiornika włocławskiego, rozpoczęto w pierw-szej połowie lat 80. XX wieku. Badania prowadził i prowadzi, we współpracy z innymi jednostkami badawczymi, Zakład Hydrobiologii Instytutu Ochrony Środowiska UMK (od 2012 roku: Wydział Biologii i Ochrony Środowiska), z niewiel-kimi przerwami, do dziś.Efektem tych badań jest ok. 100 prac magi-sterskich, w tym kilkadziesiąt publikowa-nych, dziewięć rozpraw doktorskich i jedna rozprawa habilitacyjna. Wyniki badań prezentowano także na wielu konferen-cjach naukowych i popularnonaukowych, poświęconych problematyce koniecz-ności przekształceń dolnej Wisły. Były również podstawą ekspertyz wykonanych na zlecenie Sejmu RP [4] i marszałka woje-wództwa kujawsko-pomorskiego [5], które prognozowały ekologiczne skutki budowy planowanego stopnia wodnego poniżej Włocławka. Wszystkie wymienione powyżej źródła, a także – co szczególnie ważne – raporty Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Bydgoszczy, jednoznacznie obalają głoszone przez obrońców Wisły – dziennikarzy, organizacje pozarządowe, a nawet niektórych profesjonalistów – szkodliwe dla polskiej gospodarki i przy-rody tezy, że Wisła jest najbrudniejszą rzeką Europy i że zbiornik włocławski psuje przy-rodę Wisły.Celem niniejszej pracy jest dostarczenie środowisku energetyków i hydrotech-ników argumentów świadczących o niedo-rzeczności obu wymienionych tez. Do argumentów znanych, już publikowanych w różnych wydawnictwach, dołączamy jeden nowy – dotyczący znacznego ogra-niczenia biomasy fitoplanktonu, a tym samym stężenia chlorofilu „a” w zbiorniku włocławskim.

Opis terenu Wisła jest najdłuższą rzeką zlewiska Morza Bałtyckiego. Mierzy 1047 km, w tym 941

km tzw. biegu żeglownego. Pod względem wielkości dopływu do Bałtyku jest drugą po Newie (Newa – 2400 m3/s , Wisła: 1050 m3/s).Wyróżnia się trzy odcinki omawianej rzeki, wyznaczone ujściami największych dopływów, tj. Sanem i Narwią (rys. 1).Obiekt badań, tj. dolna Wisła, to najdłuższy odcinek (391 km), pomiędzy ujściem Narwi i Bałtykiem, o średnim przepływie ok. 900–950 m3/s (w tym ok. 600 m3/s to dopływ z Wisły środkowej i ok. 300 m3/s dopływ z Narwi). Nawet największe dopływy, tj. Brda i Drwęca, nie zmieniają reżimu hydrologicznego dolnej Wisły, gdyż przepływ przy ujściu tych rzek wynosi zaledwie 3% średniego przepływu badanej rzeki. Dodajmy, że według wyników naszych badań oba wymienione dopływy nie zmieniają także w zauważalnym stopniu hydrochemii dolnej Wisły.Dolna Wisła to typowa rzeka nizinna, o niewielkim spadku (ok. 0,20 ‰) i o dość niskiej prędkości przepływu (0,3–0,9 m/s).

Można w niej wyróżnić 2 odcinki o wyraźnie odmiennym przekształceniu antropoge-nicznym. Od ujścia Narwi do Silna (718. km biegu rzeki), czyli na terenie byłego zaboru rosyjskiego, do czasu wybudowania zbiornika włocławskiego rzeka zachowała stan zbliżony do naturalnego, natomiast poniżej Silna, na terenie byłego zaboru pruskiego, jest rzeką uregulowaną, z wybu-dowanymi w XIX w. solidnymi wałami przeciwpowodziowymi .

Zbiornik włocławski, będący głównym obiektem naszych badań, powstał w 1970 roku w efekcie przegrodzenia Wisły zaporą zbudowaną na 675 kilometrze biegu rzeki. Jest to największy pod względem powierzchni i drugi pod względem pojem-ności zbiornik w Polsce. Przy normalnym poziomie piętrzenia zbiornik ma następu-jące cechy morfologiczne i hydrologiczne:• powierzchnia: ca 70 km2

• długość: ca 57 km • szerokość średnia: 1250 m (500–2500 m)

PL


Rys. 1. Zbiornik włocławski

A. Kentzer, A. Giziński | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 97–101

103

• głębokość maksymalna: 15 m• głębokość średnia: 5,5 m• pojemność początkowa (1970):

408 mln m3

• pojemność po 30 latach użytkowania (2000): 370 mln m3

• pojemność użytkowa: 55 mln m3

• wahania poziomu wody: 0,8 m• czas retencji (przy Q ≈ 900 m3 ∙ s-1 ):

ok. 5 dni (!).Zbiornik ma typowo korytowy, rzeczny charakter. Ok. 70% obecnego dna stanowi dawne koryto rzeki. Tylko 14% powierzchni zbiornika to płytkie rozlewiska, zlokali-zowane głównie wzdłuż lewego brzegu, a pozostałe 16% dna zbiornika stanowią obszary, które przed wybudowaniem zapory rozciągały się pomiędzy poziomami niskich i wysokich stanów wody w Wiśle. M. Grześ1

wyróżnił dwie części zbiornika: górną, rzeczną, o prędkości przepływu (w nurcie) ok. 1 m ∙ s-1 oraz dolną, bardziej limniczną, w której pręd-kość przepływu wynosi 0,1–0,4 m ∙ s-1.Zarówno morfometria, jak bardzo krótki czas retencji świadczą, że zbiornik włocławski nie jest zbiornikiem zaporowym w potocznym, podręcznikowym rozumieniu. Jest to typowy stopień wodny lub – jak kto woli – zbiornik superreolimniczny ze zdecydowaną prze-wagą cech rzecznych nad zbiornikowymi, a tym bardziej jeziornymi [6].Jedyną cechą typowo zbiornikową, różniącą zbiornik włocławski od rzeki, jest groma-dzenie w jego dolnej i środkowej części osadów przypominających osady jeziorne. Zbiornik zatrzymuje niemal całe rumo-wisko wleczone i 30–65% niesionej przez rzekę zawiesiny. Obliczono, że w ciągu pierwszych 30 lat istnienia w zbior-niku zaległo ca 40 mln m3 osadów (ca 1,8 mln ∙ m3 na rok, czyli 0,5% ogólnej pojemności zbiornika). Badacze [7] podają, że tempo wypłycania się zbiornika włocław-skiego z upływem lat maleje, gdyż w miarę wypłycania i zmniejszania jego objętości rośnie prędkość przepływu, a zatem spada tempo sedymentacji. Nie bez znaczenia są też stale prowadzone prace bagrownicze, których celem jest zabezpieczenie przed powodzią. W latach 1973–1987 usunięto ze zbiornika ok. 15 milionów m3 materiału skalnego. Całkowita utrata dotychczasowych funkcji technicznych zbiornika włocław-skiego, na skutek nadmiernego wypłycenia osadami, może nastąpić, według różnych obliczeń, za 300–500 lat.

MetodyWyniki badań fizykochemicznych wody, przedstawione w niniejszej pracy, dotyczą prób pobieranych w latach 1986/1987–2009 na wysokości Płocka (632. km biegu rzeki) i poniżej tamy we Włocławku (675. km biegu rzeki). Wprawdzie początek zbior-nika to 618. km biegu rzeki, ale stanowisko w Płocku po przeprowadzeniu badań uznano za reprezentatywne dla swobodnie płynącej rzeki. Próby pobierano zawsze z nurtu, w odstępach miesięcznych, z głębo-kości ok. 1 m. Tylko w sezonach 1998/1999 i 1999/2000 próby pobierano co 10 dni. Do analiz hydrochemicznych i biologicznych stosowano standardowe metody. Wyniki posłużyły do dokonania bilansu fosforu i azotu. Niezbędne do wyliczeń bilanso-wych dane dotyczące wielkości przepływu

wody, notowane na zaporze, otrzymywano od Okręgowej Dyrekcji Gospodarki Wodnej (ODGW).

Wyniki i ich omówienie

Zmiany jakości wody w dolnej Wiśle powyżej zbiornika włocławskiegoTab. 1. zawiera wybrane parametry chemiczne ilustrujące skład chemiczny wody Wisły w kolejnych, dziewięciu sezo-nach badań na stanowisku Płock, tj. w górnej części zbiornika włocławskiego. Z prezen-towanych danych wynika, że woda Wisły na wysokości Płocka w sezonie 1986/1987 była zanieczyszczona. Średnie stężenie takich związków jak fosfor i azot całkowity oraz jon amonowy mieściło się w III klasie czystości. W następnych sezonach badaw-czych notowano stopniową poprawę jakości wody. W sezonach 2007 i 2009 większość badanych parametrów fizykochemicznych wody dopływającej do zbiornika mieściła się w granicach I klasy czystości. Wyjątkiem były azotyny, których średnie stężenie mieściło się w II klasie czystości i chlorofil „a” – IV klasa czystości. Na stopniową poprawę czystości wód Wisły wskazują także badania prowadzone przez Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Bydgoszczy. Z raportu opubli-kowanego w 2001 roku wynika, że tylko miano coli powodowało, że dolna Wisła była zaliczana do rzek o wodzie pozaklasowej.Na dalszą znaczącą poprawę jakości wody Wisły wskazuje także opublikowany w 2012 roku przez Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Bydgoszczy „Raport o stanie środowiska województwa kujawsko--pomorskiego”, który wykazał dobry poten-cjał ekologiczny wód Wisły na odcinku województwa kujawsko-pomorskiego. Także wszystkie analizowane parametry fizykochemiczne wody Wisły nie przekra-czały wymogów II klasy czystości.Rażąca różnica pomiędzy rzeczywistą jako-ścią wody w Wiśle, potwierdzona wynikami prezentowanymi w tab. 1 i w cytowanym raporcie, a twierdzeniami o „najbrudniejszej rzece w Europie” wynika z dwóch przyczyn. Pierwsza to fakt, że obrońcy Wisły z reguły opierają się na informacjach pochodzących z lat 70. i 80. ubiegłego stulecia, kiedy Wisła była rzeczywiście dość silnie zanieczysz-czona. Drugą przyczyną skrajnie negatyw-nych ocen jakości polskich wód powierzch-niowych był obowiązujący do 2004 roku

trzystopniowy, najgorszy w Europie system oceny i klasyfikacji wód z tak wyśrubowa-nymi, nierzeczywistymi normami, że wody według norm zachodnioeuropejskich zali-czane do III, II, a niekiedy nawet do I klasy czystości, u nas nazywano „pozaklasowymi” (n.o.n.).

Wpływ zbiornika włocławskiego na jakość wody WisłyWe wszystkich okresach badań notowano wyraźną poprawę jakości wody po krótko-trwałej retencji w zbiorniku włocławskim (tab. 2). Zgodnie z oczekiwaniami bardzo znacząca była redukcja stężenia zawiesiny. Poprawa była także widoczna w odniesieniu do stężenia zawiesiny, fosforu i azotu całko-witego, BZT5 oraz chlorofilu „a” i biomasy fitoplanktonu. Średnia redukcja zawiesiny w wodzie Wisły po przepłynięciu przez zbiornik włocławski wyniosła 56%, fosforu 20,05%, azotu 8,2%, BZT5 42,6%, chlorofilu „a” 46,7%, a biomasy fitoplanktonu 42%. Redukcja fosforu całkowitego (P-TOT.) jest szczególnie ważna ze względu na to, że jest on głównym czynnikiem decydującym o nadmiernej eutrofizacji wód powierzch-niowych [13].Po przejściu wody przez zbiornik włocławski zmienia się nie tylko stężenie fosforu i azotu, ale także zmieniają się proporcje poszcze-gólnych form, w jakich te pierwiastki wystę-pują w wodzie [9]. We wszystkich sezonach badawczych stosunek fosforu mineralnego do fosforu całkowitego w górnej części zbior-nika wynosił 1:3, a w wodzie wypływającej ze zbiornika – 1:2. Tak samo wzrastał udział mineralnych form azotu w azocie całko-witym. W wodzie dopływającej do zbior-nika średni (dla wszystkich okresów badań) stosunek azotu mineralnego do całkowi-tego wynosił 1:3, a w wodzie wypływającej 1:2. Wzrost stężeń mineralnych form azotu i fosforu w wodzie wypływającej ze zbior-nika świadczy o intensyfikacji procesów mineralizacji zachodzących w toni wodnej i w osadach. Jest to niewątpliwie związane z dobrymi warunkami tlenowymi panują-cymi w zbiorniku. Jedynym negatywnym dla jakości wody skutkiem była redukcja ilości tlenu. Spadek jego stężenia w okresie badań wyniósł średnio 18,1%. Niedobory tlenu zdarzały się głównie na rozlewiskach. Warto podkre-ślić, że w części nurtowej (ponad 70% powierzchni zbiornika) przez ponad 20 lat badań nie stwierdzono deficytów tlenowych

1 M. Grześ, Zatory i powodzie zatorowe na dolnej Wiśle, Warszawa 1991.

Sezon1986/1987

Sezon1992/1993

Sezon1994/1995

Sezon1998/1999

Sezon1999/2000

Sezon2000/2001

Sezon2001/2002

Sezon2007

Sezon2009

PTOT 0,50 (III) 0,38 (II) 0,27 (II) 0,23 (II) 0,23 (II) 0,21 ((II) 0,17 (I) 0,22 (II) 017 (I)

P-PO4 0,17 (II) 0,13 (II) 0,09 (II) 0,08 (II) 0,06 (I) 0,07 (II) 0,085 (II) 0,06 (I) 0,03 (I)

NTOT 7,60 (III) 6,80 (III) 3,40 (I) 3,12 (I) 2,58 (I) 2,10 (I) 2,80 (II) 2,40 (I) 1,80 (I)

N-NH4 0,80 (III) 0,49 (II) 0,47 (II) 0,46(II) 0,23 (I) 0,44 (II) 0,45 (II) 0,32 (I) 0,14 (I)

N-NO2 O,02 (II) 0,02 (II) 0,02 (II) 0,02 (II) 0,02 (II) 0,017 (II) 0,018 (II) 0,02 (II) 0,02 (II)

N-NO3 0,57 (I) 1,09 (I) 1,35 (II) 1,15 (II) 0,52 (I) 1,01 (I) 1,8 (II) 0,54 (I) 0,17 (I)

02 9,8 (I) 11,4 (I) 11,2 (I) 9,9 (I) 9,7 (I) 11,7 (I) 10,9 (I) 8,11 (I) 7,4 (I)

Tab. 1. Stężenie (mg/dm3) wybranych parametrów chemicznych wody Wisły na stanowisku Płock w kolejnych sezonach badawczych. W nawiasach podano klasy czystości wg norm obowiązujących po 16 marca 2004 roku (skala pięciostopniowa)


104

ograniczających rozwój niezwykle bogatej fauny pelofilnej. Poprawa jakości wody po przejściu przez zbiornik jest efektem kumulacji w osadach dennych znacznych ilości zawiesiny i zawartych w niej związków chemicznych. Stwierdzono (tab. 3), że na przestrzeni 17 lat badań (1992–2009) w osadach zbiornika zostało skumulowane 23,3 tys. ton fosforu i 125 tys. ton azotu. Oznacza to, że zbiornik zredukował w tym okresie ładunek fosforu niesionego Wisłą o 21,5%, a azotu o 12,4%. Wyniki tych badań wskazują na rolę, jaką pełni zbiornik włocławski w redukcji ładunku zanieczyszczeń docierających do Zatoki Gdańskiej i Bałtyku.Charakter gromadzonych w zbiorniku osadów jest typowy dla niżowych zbiorników zaporowych. Osady muliste pokrywają dno zbiornika w jego dolnej i środkowej części, w strefie nurtowej i w głębszych partiach stref rozlewiskowych. Miąższość osadów sięga miejscami kilku metrów. Wyliczono, że w zaledwie 10-centymetrowej, powierzch-niowej warstwie mulistych osadów zbior-nika, skumulowane jest ponad 6 tys. ton fosforu i ok. 18 tys. ton azotu. Gdyby ta ilość biogenów dostała się do Bałtyku, przyspie-szyłaby w sposób istotny tempo eutrofizacji Zatoki Gdańskiej. Tak więc gromadzenie się w Zbiorniku znacznych ilości zawiesiny wraz z zawartymi w nim biogenami jest z punktu widzenia czystości wody Wisły i wód Bałtyku procesem korzystnym.Zbiornik włocławski, podobnie jak więk-szość zbiorników zaporowych, jest swoistą pułapką sedymentacyjną. Pełni więc funkcję naturalnej oczyszczalni. Kumulacja zawie-siny i gromadzenie się dużych ilości muli-stych osadów w zbiorniku zmienia w istotny sposób charakter procesów chemicz-nych zachodzących w wodzie i w osadach

dennych. W głębszych warstwach osadów dennych, a niekiedy także w wodzie przy-dennej, są warunki beztlenowe. Sprzyja to procesowi denitryfikacji, który [1] uważają za główny mechanizm zmniejsza-jący ilość azotu w środowisku wodnym. Ilość azotu, która może być uwolniona w wyniku tego procesu do atmosfery, może wynosić w skali roku od 11 do 60% [12]. Należy domniemywać, że podobne procesy samo-oczyszczania się wody Wisły zachodziłyby w każdym z następnych zbiorników zapo-rowych. Należy jednak pamiętać, że tempo gromadzenia się osadów w tych zbiornikach będzie wyraźnie mniejsze niż w zbiorniku włocławskim.

Bibliografia 1. Faafeng B., Roseth R., Retention of

nitrogen in small streams artificially polluted with nitrate. Hydrobiologia, s. 113–122.

2. Giziński A. i in., Raport wstępny z wyników badań przeprowadzonych w celu ustalenia przyczyn masowego śnięcia ryb i innych organizmów w Zbiorniku Włocławskim, Toruń 1986, s. 1–3.

3. Giziński A. i in., Hydrobiological charak-teristic of the lowland, rheolimnic Włocławek Reservoir on the Vistula River, Ekologia Polska 1989, s. 359–403.

4. Giziński A., Wpływ zapory we Włocławku i stopnia wodnego w Nieszawie na środo-wisko, Ekspertyza wykonana na zlecenie Komisji Ochrony Środowiska Sejmu RP, 2000.

5. Giziński A., Głogowska B., Kentzer A., Wpływ stopnia wodnego „Włocławek” i planowanego stopnia wodnego „Nieszawa” na środowisko, eksper-tyza wykonana na zlecenie Urzędu Marszałkowskiego w Toruniu, 2001.

6. Giziński A., Falkowska E., Hydrobiologia stosowana: ochrona wód powierzchnio-wych, Wyższa Szkoła Humanistyczno-Ekonomiczna we Włocławku, Włocławek 2003.

7. Kentzer A., Giziński A., Bilans i dynamika nutrientów w zbiorniku włocławskim [w:] Procesy biologiczne w ochronie i rekulty-wacji nizinnych zbiorników zaporowych, red. M. Zalewski, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Łódź 1995, s. 85–90.

8. Kentzer A., Hydrochemistry of the Vistula between Płock and Toruń. AUNC, Limnol, 2000, s. 33–42.

9. Kentzer A., Giziński A., Głogowska B., Wpływ zbiornika włocławskiego na jakość wody Wisły w latach 1986–2002, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Toruń 2004, s. 209–218.

10. Grześ M., 1991. Zatory i powodzie zato-rowe na dolnej Wiśle, mechanizmy i warunki. IGiPZ PAN, Warszawa.

11. Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego w 2000 roku, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Bydgoszcz 2001.

12. Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego w 2012 roku, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Bydgoszcz 2011.

13. Tomaszek J., Czerwiec E., Znaczenie procesów denitryfikacji dla bilansu azotu w ekosystemach wodnych [w:] Procesy biologiczne w ochronie i rekultywacji nizinnych zbiorników zaporowych, red. M. Zalewski, Biblioteka Monitoringu Środrodowiska, Łódź 1995, s. 91–99.

14. Vollenweider R.A., Scientific fundamen-tals of the eutrophication of lake and flowing waters, with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication, OECD, Directorate for Sci.Affairs, Paris, DAS (CSI) 68, 1968, s. 1–182.

Parametry Stanowisko Płock Stanowisko Włocławek Redukcja stężenia

Zawiesina (mg ∙ dm-3) 28,9 12,7 56%

P TOT (mg ∙ dm-3) 0,264 0,21 20,5%

N TOT (mg ∙ dm-3) 3,62 3,32 8,3%

O2 (mg ∙ dm-3) 8,10 6,64 18,0%

BZT5 (mg 02 ∙ dm-3) 5,4 3,1 42,6%

Chlorofil „a” (µg ∙ dm-3) 76,14 35,56 53,3%

Biomasa fitoplanktonu (mg ∙ dm-3) 39,3 22,8 42,0%

Tab. 2. Średnie roczne stężenia fosforu całkowitego, azotu całkowitego, tlenu, BZT5, chlorofilu „a” i biomasy fito-planktonu w wodzie Wisły na dopływie do zbiornika (stacja Płock) i wypływie (stacja Włocławek). Przedstawione wartości średnie fosforu, azotu i tlenu dotyczą lat 1986/1987–2009, zawiesiny lat 1992–2001, BZT5 lat 1998–2002, a chlorofilu „a” i biomasy fitoplanktonu lat 1998–2006

ParametrŁadunek

dopływający( tys. ton)

Ładunek wypływa-

jący( tys. ton)

Kumulacja( tys. ton%)

P TOT 108,3 85 23,3 (21,5%)

N TOT 1007 882 125 (12,4%)

Tab. 3. Łączna ilość fosforu i azotu skumulowana w zbiorniku włocławskim (1992–2009)


105

Andrzej Kentzerdr hab., prof. UMKUniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu e-mail: [email protected] Ekolog – hydrobiolog i hydrochemik. Sprawuje funkcję kierownika Instytutu Zakładu Hydrologii na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska UMK w Toruniu. Magisterium, doktorat i habilitacje uzyskał, pracując w Zakładzie Hydrologii Instytutu Ekologii i Ochrony Środowiska. Jest autorem lub współau-torem kilkudziesięciu publikacji oraz niepublikowanych prac magisterskich i ekspertyz dotyczących chemii i biologii zbiornika włocławskiego. Specjalizuje się w badaniach wpływu jezior i zbiorników zaporowych na jakość wody oraz w ocenie roli związków fosforu w ochronie i rekultywacji wód śródlądowych.

Andrzej Gizińskiemerytowany prof. zw.Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniue-mail: [email protected] – hydrobiolog. Do września 2003 roku był kierownikiem Zakładu Hydrobiologii Instytutu UMK w Toruniu, niemal od 30 lat prowadził tam komplek-sowe badania dolnej Wisły, a zwłaszcza zbiornika włocławskiego. Efektem tych badań jest ok. 100 publikowanych i niepublikowanych opracowań (w tym dziewięciu doktoratów) na temat ekologii zbiornika. W 2000 roku wszedł w skład zespołu ekspertów, powołanego przez KERM „w sprawie budowy stopnia wodnego Nieszawa-Ciechocinek”, który wykonał na zlecenie Sejmu RP ekspertyzy na ten temat.


106

Grounds and opportunities for the development of passenger and cargo shipping on the lower Vistula

AuthorsKrystyna Wojewódzka-KrólRyszard Rolbiecki

Keywords inland navigation, lower Vistula, cargo transportation, passenger transportation

AbstractImplementation of the objectives defined in the White Paper should prompt us to consider the available opportunities for unlocking the lower Vistula’s potential for transportation, as the river could play an essential role in the context of the burgeoning Gdańsk and Gdynia seaports. In addition, on the basis of European experience, it could help reduce communication problems in the region and serve as an important tourist attraction. This article is an attempt at estimation of the demand for shipping along the lower Vistula, within the framework of which the minimum target is to restore the capacity of the 1980s: 3.5 to 4 million tons a year. With this end in mind, we should improve navigability and apply instruments for the support of inland navigation, in conformity with the transportation policy of the European Union.In respect of passenger services, the minimum target is to restore the capacity of the period between 1965 and 1985: 2 million passengers a year. A comprehensive and attractive range of services and extension of the tourist season are bound to increase this capacity. Current investments on the initiative of local self-governments – including marinas and tourist amenities – lead to improvement in navigation; they also stimulate the development of other modes of passenger transportation (urban transit and regional transit).

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013208

IntroductionIn the EU White Paper 2011, among ten methods for the development of a competitive and resource-efficient system to enable the reduction of greenhouse gas emissions by 60%, inland navigation is discussed, above all else, in targets no. 3 and 6. The implementation of it leads to enhanced modal share, e.g. by the wider use of energy-saving modes of transportation.Target no. 3 is to substitute other means, including seas/oceans and rivers, for roads:• by 2030 – 30% of freight transportation at distance >300 km• by 2050 – over 50% of such transportation.Whereas target no. 6 assumes that all major seaports, toge-ther with their facilities, will have been connected by inland waterways1 by 2050, to the extent reasonably possible. Hence, the implementation of the objectives should prompt us to consider the available opportunities for unlocking our waterways’ potential for transportation, including the lower

Vistula (dolna Wisła), as the river could play an essential role in facilities management for the burgeoning seaport of Gdańsk.

1. Inland navigation in the context of the sustainable development of transportationOne of the primary objectives of transportation policy is the sustainable development of transportation, taking into account its economic efficiency, ecological rationality and social valida-tion (Fig. 1). Inland navigation, due to its numerous advantages, should play an essential role in the process. It is one of the most environmen-tally friendly modes of transportation, thanks to, among others:• relatively low energy consumption• low emission of air pollutants• relatively low water pollution• opportunity for significant reduction of traffic congestion, by

substituting other means for roads

1 White Paper 2011. Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system. European Commission, COM (2011) 144 final, Brussels, 28.3.2011.

K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki | Acta Energetica 2/15 (2013) | 106–112

107

• lower external costs• lower internal costs.Research on the negative impact of diff erent modes of transpor-tation on our environment, carried out in diff erent conditions, produces diff erent results, depending on, among other factors, the size of the fl eet and its technical solutions, the type of cargo or the distance. Be that as it may, inland navigation compares favourably at all times. The only thing that may vary is the scale of its advantage. According to the French Agency for Environment and Energy Management (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie – ADEME), a litre of fuel allows a river vessel to transport a 127-ton cargo a distance of 1 km. Meanwhile, a road vehicle would be able to transport only 50 tons, a freight train – 97 tons2. The low negative impact of inland navigation on our environment is refl ected in its low external costs, which are otherwise signifi -cant (accidents, noise, pollution, climate change). The European Environment Agency estimates them at 4% of the EU-15 GDP, up to 14% GDP in the new member states, not to mention the expenses arising from the occupation of land and traffi c conge-stion3. With respect to every mode, according to EU research, the external costs for one thousand ton-kilometres are estimated at:• € 24.12 for transportation by road• € 12.35 for transportation by railroad• less than € 5 for transportation along inland waterways.According to Planco, the statistical correlation between these costs is similar (Fig. 2).Growth of inland navigation is a vital element of sustainable development policy. This is due to the fact that this kind of navi-gation meets all the criteria of the policy:• economic effi ciency, thanks to, among others:

• reduction of internal and external costs of transportation• increased effi ciency of comprehensive water management

investments

• increased competitiveness of business entities through reducing transportation problems

• accelerated social and economic development of neglected regions, thanks to water-based tourism

• ecological rationality thanks to:• little negative impact on our environment• reduction of safety risk by replacing roads with other

means; high level of safety in the case of inland navigation• positive impact on the self-cleaning of waters

• social validation thanks to:• increased satisfaction of the demand for transportation• better quality of life in the city• reduction of social ills in underdeveloped regions.

Neglect of inland navigation, especially ignoring its needs in the process of waterways management, is contradictory to the principle of sustainable development, as it may deprive future generations of the aforementioned benefi ts in diff erent fi elds of economy.

2. Inland water transportation in the context of seaportsEU seaports have always been important links in the chain of inland navigation (Fig. 3). The benefi ts resulting from this part-nership include: low transportation costs, high effi ciency of trans--shipment, increased cargo throughput in seaports and incre-ased transportation capacity of marine vessels, trans-shipment beyond the harbour and on the port shipping lane. In Europe, the position of seaports is even associated with their connection to waterways and their complementary services. These centres that have no connection to the European waterways network, by way of example the French ports, are considered to be inferior, regardless of their convenient location and high level of deve-lopment. However little the involvement of inland navigation, seaports always benefi t from this partnership, as it noticeably impacts their cargo throughputs, e.g. the 7% involvement in the Port of Hamburg means, in practice, 8 million tons of shipping4.

Fig. 1. The essence of the sustainable development, source: own work

Fig. 2. The external costs generated by diff erent modes of transporta-tion (€-cents/tkm), source: own work based on Planco data (2007)

2 White Paper, European transport policy for 2010: time to decide, Luxemburg 2001.3 Ten key transport and environment issues for policy markers, European Environment Agency, Copenhagen 2004, p. 23.4 Just add water, Inland Navigation Europe, Brussels 2009.


108

Important assets of this mode are the huge load capacity and the large size of the fleet suitable for inland navigation, which allows for the smooth operation of even the largest marine vessels. A big river ship, or a pushed barge, can replace as many as a few hundred vehicles. Accordingly, the role of inland navigation in the context of seaports is considerable. For instance, in Rotterdam – a port of call for the biggest marine vessels – the involvement of river transportation is estimated at 80%. In the past twenty years, seaports have noted increased thro-ughputs, especially container traffic. Since 1990, the trans-ship-ment of containers in European maritime container terminals has increased several times.Below are grounds for the further development of inland naviga-tion in the form of services complementary to maritime conta-iner terminals:• untapped reserves of our waterways’ potential• lack of congestion along inland waterways• high load capacity of vessels suitable for inland navigation• competitive delivery time along waterways• low transportation costs• little negative impact on our environment.Therefore, container transportation along inland waterways has been steadily increasing. Although its involvement in the throughputs of maritime container terminals is greatly varied, it exceeds 30% in some cases. The benefits of environmen-tally friendly diversification of the modal share are especially visible in such ports as Rotterdam, Antwerp and Amsterdam. Development plans for selected centres envision the continu-ation of this tendency, even its reinforcement. These changes are very dynamic, for instance in Antwerp. Over the period of time between 2009 and 2010, the role of inland navigation with respect to container shipping grew by 6%. By 2020, it is forecast to have reached 40% (Fig. 4). Similar changes have been taking place in the harbours of Rotterdam (Fig. 5). In similar vein, the authorities of a few minor seaports, where involvement in the operation of maritime container terminals

is still insignificant, plan on gradually increasing the use of this mode, even if its effects are marginal.

3. Demand for cargo transportation on the lower VistulaIn Poland, where – traditionally – inland navigation has played an important role in Szczecin and Świnoujście, its involvement constituted, at most, 25% in the best period for these seaports. Currently, its involvement has decreased to ca. 11%5. In Gdańsk seaport, it has always been low, while today it could be best

Fig. 3. The modal share in particular seaports as of 2007, source: Just add water, Inland Navigation Europe, Brussels 2009

Fig. 4. The modal share of container throughput in Antwerp, source: K. Cuypers, Modal Shift Policy Strategic collaboration and intercon-nectivity, Strategy & Development, Antwerp Port Authority 2011; H. De Wachter, Container rail transport to and beyond the European hinterland, Antwerp Port Authority, www.tocevents-europe.com (date of access: 20.12.2012) H. De Wachter, Container rail transport to and beyond the European hinterland, Antwerp Port Authority, www.toce-vents-europe.com (date of access: 20.12.2012)

Fig. 5. The modal share of container throughput in Rotterdam, source: M. Philips, Key figures Port of Rotterdam, 2012; M. Philips, S. Smokovec, Current capacities and future developments of the Port of Rotterdam, October 30, 2008, ZSSK Cargo ‘Trade year 2009, www.zscargo.sk (date of access: 20.12.2012), the Port of Rotterdam’s materials, http://www.portofrotterdam.com/en/Port/port-statistics/Pages/containers.aspx (date of access: 20.12.2012)

5 Materials of Szczecin and Świnoujscie Seaports Authority, 2011.


109

described as occasional. New European trends in the sustainable development of transportation prompt us to consider opportu-nities and needs for unlocking the lower Vistula’s (dolna Wisła) potential for inland navigation, as the river connects the burge-oning seaports with their complementary services.It is also in the vested interest of the Deepwater Container Terminal Gdańsk (DCT), the plans for which envision dynamic increase in its throughputs, estimated at 4 million TEU (after the planned expansion). Hence, the DCT’s status as the hub for Central and Eastern Europe will be put at risk if the investments are not accompanied by the development of complementary transpor-tation services. In future, a greater and greater portion of the cargo throughput – at present, operated by Short Sea Shipping – will be transferred to the complementary transportation services (inland navigation), which are planned, among others, by Eastern European seaports in competition with Gdańsk DCT. Research on the demand for transportation along the lower Vistula (dolna Wisła) was carried out using a mixed method that includes:• analysis of European trends, which Poland, as a member state,

is obliged to follow• calculations of experts in the field of inland navigation, who

assess the potential demand accommodated by inland water-ways operators

• experts’ calculations based on information collected from leading business entities located along the Vistula (Wisła) waterway, hypothetically interested in this waterway’s future.

Taking into account the three methods above for evaluating demand, it can be concluded that:• the structure of products, arising from the demand for

transportation along the lower Vistula (dolna Wisła), includes the shipping of materials for the building industry (e.g. gravel and sand), energy raw materials, bulk cargoes, metal products, containers, sensitive cargoes, chemical products, cargoes from distribution centres and cargoes used to coordinate procure-ment of the city (waste, paper, vehicles)

• main transportation services along the lower Vistula (dolna Wisła):

• operation of Gdańsk and Gdynia seaports• local transit near big cities.On the assumption that the parameters defined in the Regulation of the Council of Ministers from 20066 are restored, the minimum target is to return to the capacity from before this sector became neglected, that is 23 million tons, of which the lower Vistula (dolna Wisła) accommodated between 3.5 and 4 million tons7.Improving navigation with reference to the parameters defined in the cited document, on a par with relevant investments and transportation policy instruments analogous to the instruments in other member states of the EU, might cause the transportation

capacity to grow in a short period of time to approx. 4.5 million tons, provided that the lower Vistula (dolna Wisła) becomes a class IV river8. The predicted values correlate with the ones presented by Platina9, on whose authority the lower Vistula (dolna Wisła) will have achieved the level of 1 to 5 million tons by 2025 (Fig. 6). Setting the transportation capacity level higher than the minimum level predicted by Platina is necessitated by, above all else, the accelerated development of the DCT based in Gdańsk Port as the hub for Central and Eastern Europe.

4. Demand for passenger transportation on the lower VistulaPassenger navigation along inland waterways is differentiated on the basis of these waterways’ purpose:• tourism or• transportationFrom the tourism aspect, inland navigation takes three forms:• recreation (canoe trips, rowing, sailing, motor boat cruises,

rafting), known for long, at present enjoying a revival• pleasure cruises, duration of which does not exceed one day,

without the active participation of tourists• “to-and-fro” cruises with intermediate ports of call, tourists have

the opportunity to be accommodated aboard hotel ships.

6 Rozporządzenie Rady Ministrów z 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych, Dz.U. 2002, nr 77, poz. 695 [The Regulation of the Council of Ministers from May 7th 2002 on the classes of inland waterways, Poland’s Journal of Laws, 2002, No. 77, item 695].

7 L. Hofman, W. Rydzkowski, Ekonomika transportu wodnego śródlądowego [Inland Water Transportation Economics]. WKiŁ, Warszawa 1987, p. 27.8 K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, Analiza popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E70 [Analysis of the demand for passenger and

cargo shipping along the E70 waterway], Marshal’s Office, Gdańsk 2011.9 Platina. Inventory of available knowledge on strategic Island waterway Project (PLATINA is funded by the under the 7th Framework Programme for RTD), Design by

Faydherbe/De Vringer PLATINA streamlined maps by Rijnen Design, www.naiades.info, February 2011.

Fig. 6. Prospects for transportation along inland waterways in 2025, source: Platina. Inventory of available knowledge on strategic inland waterway projects (PLATINA is funded by the Directorate General on Energy and Transport of the European Commission under the 7th Framework Programme for Research and Technological Development), Design by Faydherbe/De Vringer PLATINA streamlined maps by Rijnen Design, February 2011


110

Apart from tourism, inland navigation plays an important role in the transportation of passengers. We distinguish between these three groups:• ferry rides• urban transit (individual and mass communication)• regional transit.Ferries, alternatively called “floating bridges” are slowly beco-ming a thing of the past due to the development of modern transportation infrastructure (roads, railroad, bridges, tunnels).Urban transit by water has long been popular, under especially favourable conditions, among labourers commuting to shipyards and harbours. However, privatization of this sector, together with the rise of the automotive industry, led to the gradual decline in these services. At present, in light of increasing traffic congestion, for the sake of the sustainable development of transportation in the city, it is extremely important that these services be restored.In large urban agglomerations that have access to inland water-ways, water buses have lately reappeared as services complemen-tary to mass communication. As mentioned earlier, waterways, often running through big cities, help to reach neighbourhoods off-limits to vehicular traffic.Another form of passenger services is regional transit, which involves travelling across different regions, hence its tourism and recreational values. The term ‚regional transit’ applies to those services where routes (inland/coastal) are shorter, or more competitive (in terms of the journey time), than the routes by car/train. In the summer season, it frequently becomes a tourist attraction in itself. The prospects for unlocking the potential of Polish inland waterways for tourism are based on geographical and natural as well as on social and economic factors. The list of geographical and natural factors which stimulate the development of Polish inland waterways includes:• vast network of waterways available for tourism, due to low

and varied requirements for waterways with tourism potential• location of many inland waterways in attractive tourist

destinations• unique character of selected water trails and hydraulic

structures.The list of social and economic factors which stimulate the deve-lopment of Polish inland waterways includes:• steady growth of interest in water-based tourism due to the

increasing wealth and mobility of Polish citizens• benefits related to the economic stimulation of regions in the

vicinity of waterways with the potential for tourism• local governments’ interest in concepts of tourism infrastruc-

ture development along inland waterways.On the assumption that we restore the parameters defined in the already cited Regulation of the Council of Ministers 2002, the minimum target is, as in the case of freight transportation, to return to the capacity of the year 1980, that is 9.4 million passengers in Poland. Along the lower reaches, passenger trans-portation constituted ca. 25%, which translated into 2 million passengers between 1965 and 198510.

Below is a list of factors that can influence the rise of these figures, together with the already discussed beneficial development trends of the tourism industry and passenger transportation:• contemporary development trends in water-based tourism• new concepts of the comprehensive tourism offer, including

inland navigation as a vital link of this offer’s chain • the trend for outdoor recreation, favourable to the develop-

ment of water sports• climate change favourable to tourism at large• great involvement of local governments in the promotion of

modern water-based tourism• local governments’ involvement in investments in the deve-

lopment of tourism infrastructure, which creates ideal condi-tions for the expansion of tourism services

• as for the existing statistics, the absence of such transportation services as: cruises by yacht, small boat chartered by a family or a group of tourists, by canoe or by other vessel

• positive, or at least little negative, impact of water-based tourism on our environment.

Below is a list of factors that limit transportation along inland waterways, together with the above-mentioned conditions on the inland waterways, especially the factors that limit long-distance cruises (aboard hotel ships) and those that limit the activity of private ship owners (unpredictability of navigation conditions):• adverse changes in the shipbuilding industry, which accele-

rate the decline in commuting• limited access to transportation in selected regions with

potential for water-based tourism• price structure in different modes of transportation, a result

of inconsistent policies on the support of passenger services, which puts inland shipping in an unfavourable position when compared to transportation by road/railroad.

Be that as it may, these unfavourable circumstances are miti-gated by the development of urban and regional transit or by the development of the infrastructure which attracts many tourists. Such investments as, among others:• marinas, including one for 100 yachts in Sopot, put into service

in 2011• existing marinas in Gdańsk and Gdynia, located in the most

attractive tourist destinations of these cities• mooring piers on the Szkarpawa River, on both sides of the

drawbridge in Drewnica, put into service in July 2011, subse-quent facilities of this sort planned to be built along the E70 International Waterway

• marinas on the Noteć in Drawsko and Czarnków, constructed within the framework of the Great Waterway Loop of Greater Poland (Wielka Pętla Wielkopolski), which became operational in 2011

• investments scheduled in Lubusz (lubuskie), Greater Poland (wielkopolskie), Kuyavia-Pomerania (kujawsko-pomorskie) and Pomeranian Voivodeships (pomorskie) will lead to a substantial increase in the demand for passenger trans-portation along inland waterways.

10 L. Hofman, W. Rydzkowski, op. cit., p. 39.


111

Together with the development of the tourism industry, with the emergence of a comprehensive and attractive range of services and the extension of the tourist season, the chances increase that we will achieve a level of passenger services higher than the minimum target (Fig. 7).On the following assumptions:• we will restore the majority of passenger services from the

1980s; according to the calculations related to passenger services along the lower Vistula (dolna Wisła), keeping in mind the conditions already discussed, it must be estimated at 2 million passengers a year

• with the addition of the existing marinas and passenger harbours, taking into account the sea marinas located in the vicinity of Gdańsk Bay, passengers of yachts and canoes, it must be estimated at ca. 0.4 million passengers11.

• scheduled investments: marinas for passenger ships above 15 m, marinas for tourist vessels up to 15 m as well as marinas for small tourist vessels and canoes will allow for an increase of a minimum of 0.3 million passengers, if the sailing season lasts for 60 days12 the demand for transportation services along the lower Vistula (dolna Wisła) can be estimated at 2.7 million passengers a year.

One should be aware that the projected values do not include coastal routes: Gdańsk, Gdynia, Sopot – the Hel Peninsula (Półwysep Helski) and between these cities (approx. 0.5 million passengers a year).

5. Conditions of inland navigation along the lower VistulaThe development of inland navigation along the lower Vistula (dolna Wisła) will be, similarly to other waterways, contingent on the whole range of complementary actions that create real opportunities to present an offer competitive to the remaining modes of transportation and compliant with European standards.Permanent improvement of navigation along the Polish water-ways demands a radical shift in the policy on this mode of

transportation. Creating reliable prospects for the development of the inland waterways network is a prerequisite for the deve-lopment of the industry, also a prerequisite for business entities’ interest in this mode of transportation. Another decisive factor behind navigation conditions on the Polish waterways are organizational and legal conditions. The absence of inland navigation from the agenda of our transpor-tation minister hinders the formulation of a consistent policy on transportation. It also hinders the creation of a sustainable modal share compliant with the guidelines of the common EU transpor-tation policy.Yet another decisive factor behind this mode is the introduc-tion of such principles of sustainable development as to allow us to develop inland waterways in Poland. Thus far, the correct idea of nature conservation, not implemented properly some-times, has been an obstacle to the sustainable development of transportation. It is, therefore, vital to make sweeping changes in order that the Polish transportation policy follow EU trends and actively create demand. And only such an approach will be able to impact the role of inland navigation and cause relevant investments to be profitable.

REFERENCES

1. L. Hofman, W. Rydzkowski, Ekonomika transportu wodnego śródlądowego, [Inland Water Transportation Economics], Warszawa 1987.

2. Just add water, Inland Navigation Europe, Brussels 2009.3. Materials of Szczecin and Świnoujscie Seaports Authority, 2011.4. Platina, Inventory of available knowledge on strategic inland

waterway projects (PLATINA is funded by the Directorate General on Energy and Transport of the European Commission under the 7th Framework Programme for Research and Technological Development), Design by Faydherbe/De Vringer PLATINA stream-lined maps by Rijnen Design, www.naiades.info, February 2011.

5. Rozporządzenie Rady Ministrów z 7 maja 2002 roku w sprawie klasy-fikacji śródlądowych dróg wodnych, Dz.U. 2002, nr 77, poz. 695 [The Regulation of the Council of Ministers from May 7th 2002 on the classes of inland waterways, Poland’s Journal of Laws, 2002, No. 77, item 695].

6. Ten key transport and environment issues for policy markers. European Environment Agency, Copenhagen 2004.

7. White Paper, European transport policy for 2010: time to decide, Luxemburg 2001.

8. White Paper 2011, Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system, European Commission, COM (2011) 144 final, Brussels, 28.3.2011.

9. K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, Analiza popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E9 [Analysis of the demand for passenger and cargo shipping along the E70 waterway], Marshal’s Office, Gdańsk 2011.

11 Assuming that the season lasts for 60 days and there are 5 people aboard the yacht, 13 marinas . 10 yachts daily (that is ca. ¼ of the mooring spaces in the existing marinas) = 650 people daily . 60 days = 39,000 people.

12 Por.: K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, op. cit.

Fig. 7. The demand for passenger transportation, source: Own work based on: K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, Analiza popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E70, [Analysis of the demand for passenger and cargo shipping along the E70 waterway], Urząd Marszałkowski (Marshal’s Office), Gdańsk 2011


112

Krystyna Wojewódzka-KrólUniversity of Gdańsk


An employee of the Transportation Policy Department in the Faculty of Economics of Gdańsk University. Research interests: transportation infrastructure, transporta-

tion policy, inland navigation

Ryszard RolbieckiUniversity of Gdańsk


An employee of the Transportation Policy Department in the Faculty of Economics of Gdańsk University. Research interests: inland navigation, transportation infra-

structure development, economic analyses of transportation companies.


113

1 White Paper 2011. Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system. European Commission, COM(2011) 144 final, Brussels, 28.3.2011.

2 White Paper, European transport policy for 2010: time to decide, Luxemburg 2001.3 Ten key transport and environment issues for policy markers, European Environment Agency, Copenhagen 2004, s. 23.

Przesłanki i możliwości rozwoju przewozów towarowych i pasażerskich na dolnej Wiśle

AutorzyKrystyna Wojewódzka-KrólRyszard Rolbiecki

Słowa kluczowetransport wodny śródlądowy, dolna Wisła, przewozy ładunków, przewozy pasażerów

StreszczenieRealizacja celów zawartych w Białej Księdze powinna skłaniać do rozważenia możliwości szerszego wykorzystania transportowego dolnej Wisły, która mogłaby odgrywać istotną rolę w obsłudze dynamicznie rozwijających się portów morskich w Gdańsku i Gdyni. Ponadto, jak wykazują doświadczenia europejskie, ta droga wodna mogłaby łagodzić problemy komunikacyjne regionu i stanowić ważną atrakcję turystyczną. W artykule podjęto próbę oszacowania potrzeb przewozowych dolnej Wisły. W zakresie przewozu ładunków jako cel minimum przyjęto przywrócenie poziomu przewozów realizowanych na tej drodze wodnej w latach 80. ubiegłego wieku: 3,5–4 mln ton rocznie. Realizacja tego celu wymaga poprawy warunków nawigacyjnych i zastosowania instrumentów wspierania żeglugi śródlą-dowej, zgodnych z europejską polityką transportową.W odniesieniu do przewozów pasażerskich celem minimum jest przywrócenie przewozów z okresu 1965–1985: 2 mln pasażerów rocznie. Atrakcyjna, kompleksowa oferta turystyczna i wydłużenie sezonu turystycznego spowodowałyby wzrost przewozów na tej drodze wodnej. Realizowane obecnie na dolnej Wiśle inwestycje samorządowe – m.in. mariny, przystanie, zaplecze turystyczne – stymulują rozwój żeglugi turystycznej i innych form przewozów pasażerskich (komunikacji miejskiej i przewozów regionalnych).

WstępW Białej Księdze UE z 2011 roku wśród dziesięciu sposobów tworzenia konku-rencyjnego i zasobooszczędnego systemu transportowego – umożliwiającego ograni-czenie emisji gazów cieplarnianych o 60% – transport wodny śródlądowy został ujęty przede wszystkim w celu trzecim i szóstym, zmierzających do optymalizacji funkcjono-wania wielogałęziowych łańcuchów logi-stycznych, m.in. poprzez większe wykorzy-stanie bardziej energooszczędnych gałęzi transportu.Cel trzeci przewiduje przeniesienie z trans-portu samochodowego na inne gałęzie transportu, w tym na transport wodny śródlądowy:• do 2030 roku – 30% przewozów ładunków

na odległościach większych niż 300 km• do 2050 roku – ponad 50% tego typu

przewozów.W celu szóstym natomiast zakłada się zapewnienie do 2050 roku połączenia najważniejszych portów morskich z zaple-czem, o ile to możliwe transportem wodnym śródlądowym1. Realizacja celów Białej Księgi powinna zatem skłaniać do rozważenia możliwości szerszego wykorzystania transportowego śródlądowych dróg wodnych w Polsce, w tym dolnej Wisły, która mogłaby odgrywać istotną rolę w obsłudze zapleczowej dyna-micznie rozwijającego się portu morskiego w Gdańsku.

1. Transport wodny śródlądowy w świetle idei zrównoważonego rozwoju transportuJednym z podstawowych celów polityki transportowej jest zrównoważony rozwój transportu, uwzględniający ekonomiczną

efektywność, ekologiczną racjonalność i społeczną zasadność (rys. 1).

Transport wodny śródlądowy, ze względu na liczne zalety, powinien w tym procesie odegrać istotną rolę. Jest on jedną z najbar-dziej przyjaznych dla środowiska gałęzi transportu, ze względu m.in. na:• relatywnie małe zużycie energii• niską emisję zanieczyszczeń powietrza• relatywnie niewielkie zanieczyszczenie

wód• możliwość znacznego zmniejszenia

kongestii na drogach w wyniku przejęcia przewozów transportu samochodowego

• niższe koszty zewnętrzne• niższe koszty transportu.Badania degradacyjnego wpływu różnych gałęzi transportu na środowisko, realizo-wane w różnych warunkach, dają odmienne wyniki – w zależności m.in. od wielkości taboru i jego rozwiązań technicznych,

rodzaju ładunku czy odległości prze-wozu – jednak zawsze są one korzystne dla transportu wodnego śródlądowego. Inna jest jedynie skala tej przewagi. Według Francuskiej Agencji ds. Środowiska i Zarządzania Energią (ADEME) 1 litr paliwa pozwala przemieścić statkiem rzecznym na odległość 1 km aż 127 ton ładunku, podczas gdy samochodem jedynie 50 ton, a koleją 97 ton2. Niewielki degradacyjny wpływ transportu wodnego śródlądowego na środowisko znaj-duje odzwierciedlenie w niskich kosztach zewnętrznych tej gałęzi transportu. Koszty zewnętrzne degradacyjnego wpływu trans-portu na środowisko – wypadków, hałasu, zanieczyszczenia, zmian klimatycznych – są znaczne i szacowane przez European Environment Agency na 4% PKB w EU-15 do 14% PKB w nowych krajach UE, nie licząc kosztów zajęcia terenu i kosztów kongestii3. W poszczególnych gałęziach transportu, według badań unijnych, krań-cowe koszty zewnętrzne na 1000 tonokilo-metrów szacowane są na:• 24,12 € w transporcie drogowym• 12,35 € w transporcie kolejowym• poziomie nieprzekraczającym 5 € w trans-

porcie wodnym śródlądowym. Według badań Planco relacje tych kosztów są podobne (rys. 2).Rozwój żeglugi śródlądowej w różnych sferach jej działalności jest istotnym elementem zrównoważonego rozwoju. Spełnia bowiem wszystkie kryteria takiego rozwoju:• ekonomiczną efektywność dzięki m.in.:- zmniejszeniu kosztów transportu oraz

kosztów zewnętrznych transportu- zwiększeniu efektywności komplekso-

wych inwestycji wodnych

PL


Rys. 1. Istota zrównoważonego rozwoju, źródło: opraco-wanie własne

K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 106–112

114

- z w i ę k s z e n iu kon ku re n c y j n o ś c i podmiotów gospodarczych poprzez rozwiązanie problemów transportowych

- przyspieszeniu rozwoju społeczno-gospo-darczego regionów zaniedbanych dzięki rozwojowi turystyki wodnej

• ekologiczną racjonalność dzięki:- zmniejszeniu degradacyjnego wpływu

na środowisko- zmniejszeniu zagrożenia bezpieczeń-

stwa w transporcie poprzez ograniczenie kongestii na drogach i wysoki poziom bezpieczeństwa w żegludze śródlądowej

- korzystnemu wpływowi na samooczysz-czanie wód

• społeczną zasadność dzięki:- zwiększeniu stopnia zaspokojenia potrzeb

przewozowych- poprawie jakości życia w miastach- łagodzeniu problemów społecznych

w regionach słabo rozwiniętych.Zaniechanie rozwoju transportu wodnego śródlądowego, a zwłaszcza nieuwzględ-nianie potrzeb żeglugi w procesie zagospo-darowania śródlądowych dróg wodnych, jest sprzeczne z zasadą zrównoważonego rozwoju, może bowiem odebrać przyszłym pokoleniom szanse na osiągnięcie wspo-mnianych korzyści w różnych dziedzinach gospodarki.

2. Transport wodny śródlądowy w obsłudze portów morskichObsługa portów morskich w krajach UE zawsze była podstawową sferą zastosowania transportu wodnego śródlądowego (rys. 3), wynikającą z licznych korzyści, jakie niesie ta współpraca, m.in. niskie koszty transportu, wysoka wydajność prac przeładunkowych i związane z tym korzyści w postaci wzrostu przepustowości portu oraz zdolności prze-wozowej statków morskich, możliwość przeładunku poza portem, na redzie. Ranga portów morskich w Europie wręcz łączona jest z możliwością powiązań drogami wodnymi z zapleczem. Porty, które nie mają powiązań z europejską siecią dróg wodnych, jak na przykład porty francuskie, uważane są za drugorzędne pomimo znakomitego położenia i zagospodarowania. Nawet bowiem niewielki udział żeglugi w obsłudze portów morskich w istotny sposób wpływa na przepustowość portów, np. 7-proc. udział w porcie Hamburg oznacza w praktyce prze-wozy rzędu 8 mln ton4.

Istotnym atutem transportu wodnego śród-lądowego jest duża ładowność i masowość floty rzecznej, pozwalająca na sprawną obsługę nawet największych statków morskich. Jeden duży statek rzeczny lub zestaw pchany może bowiem zastąpić nawet kilkaset samochodów. W efekcie udział transportu wodnego śródlądowego w obsłudze portów morskich jest znaczny, w Rotterdamie, przyjmującym największe statki morskie, wynosi np. prawie 80% .

W ostatnim dwudziestoleciu porty morskie notowały dynamiczny wzrost obrotów, w tym zwłaszcza obrotów kontenerowych. Od 1990 roku przeładunki kontenerowe największych w Europie portów kontenero-wych wzrosły kilkukrotnie.Do głównych przesłanek wzrostu roli trans-portu wodnego śródlądowego na zapleczu kontenerowych portów morskich zalicza się: • istnienie znacznych rezerw przepusto-

wości dróg wodnych• brak kongestii na śródlądowych drogach

wodnych• dużą ładowność statków rzecznych• konkurencyjny czas transportu drogami

wodnymi• niskie koszty transportu• mały degradacyjny wpływ na środowisko.Dlatego też udział przewozów kontenerowych w żegludze śródlądowej stale rośnie, a jej udział w obsłudze kontenerowych obrotów portów morskich jest, co prawda, bardzo zróżnicowany, jednak w niektórych przy-padkach przekracza 30%. Efekty przyjaznych dla środowiska zmian struktury gałęziowej systemów transportowych są szczególnie widoczne w takich portach, jak Rotterdam, Antwerpia czy Amsterdam, a plany rozwoju niektórych portów przewidują kontynu-ację tej tendencji i nawet jej przyspieszenie. W Antwerpii zmiany są bardzo dynamiczne,

Rys. 2. Koszty zewnętrzne generowane przez różne gałęzie transportu (€-centy/tkm), źródło: opracowanie własne na podstawie danych Planco (2007)

Rys. 4. Struktura gałęziowa obsługi obrotów kontenerowych w Antwerpii, źródło: K. Cuypers, Modal Shift Policy Strategic collaboration and interconnectivity, Strategy & Development, Antwerp Port Authority 2011; H. De Wachter, Container rail transport to and beyond the European hinterland, Antwerp Port Authority, www.tocevents-europe.com (dostęp: 20.12.2012)

Rys. 3. Struktura gałęziowa transportu zapleczowego wybranych portów morskich w 2007 roku, źródło: Just add water, Inland Navigation Europe, Brussels 2009

4 Just add water, Inland Navigation Europe, Brussels 2009.


115

na przestrzeni lat 2009–2010 udział trans-portu wodnego śródlądowego w obsłudze przewozów kontenerowych wzrósł aż o 6%, a w roku 2020 planuje się osiągnąć 42-proc.udział tej gałęzi (rys. 4). Podobne zmiany zachodzą na zapleczu portu Rotterdam (rys. 5). Również niektóre mniejsze porty morskie, w których obecnie udział transportu wodnego śródlądowego w obsłudze prze-wozów kontenerowych jest niewielki, planują stopniowy wzrost przewozów tej gałęzi, choć efekty w tych portach będą dużo niższe.

3. Popyt na przewozy ładunków w rejonie dolnej WisłyW Polsce, w której tradycyjnie transport wodny śródlądowy odgrywał ważną rolę w obsłudze portów Szczecin Świnoujście – w najlepszym okresie obsługując 25% obrotów tych portów, udział tej gałęzi zmniejszył się obecnie do ok. 11%5. W porcie Gdańsk, w którym udział tej gałęzi zawsze był niewielki, obecnie przewozy te są incy-dentalne. Nowe europejskie tendencje zrów-noważonego rozwoju transportu skłaniają jednak do rozważenia potrzeby i możliwości rozwoju żeglugi śródlądowej na dolnej Wiśle, która jest połączeniem dynamicznie rozwi-jających się portów morskich z zapleczem.Wymaga tego również interes dynamicznie rozwijającego się terminalu kontenerowego w porcie Gdańsk (DCT), w którym po plano-wanej obecnie rozbudowie prognozuje się dynamiczny wzrost obrotów do 4 mln TEU. Pozycja DCT jako hubu Europy Środkowej i Wschodniej może być jednak poważnie zagrożona, jeżeli inwestycjom portowym nie będzie towarzyszył rozwój transportu zapleczowego. W przyszłości bowiem coraz większa część obrotów portowych – obsłu-giwanych obecnie przez transport morski bliskiego zasięgu – kierowana będzie na zaplecze. Porty konkurencyjne z Europy Wschodniej w swoich planach uwzględniają rozwój połączeń z zapleczem.Badania popytu na przewozy na dolnej

Wiśle przeprowadzono metodą mieszaną, obejmującą:• analizę tendencji europejskich, które

Polska jako członek Unii Europejskiej zobowiązana jest respektować

• szacunki ekspertów związanych w branżą żeglugi śródlądowej, oceniających możli-wości realizacji potencjalnego popytu przez armatorów żeglugi śródlądowej

• szacunki ekspertów przeprowadzone na podstawie informacji uzyskanych z wybranych, wiodących podmiotów gospodarczych, zlokalizowanych w rejonie drogi wodnej Wisły, poten-cjalnie zainteresowanych w przyszłości korzystaniem z drogi wodnej.

Uwzględniając wymienione trzy metody badań popytu, można stwierdzić, że:• struktura asortymentowa popytu

na transport dolną Wisłą obejmuje prze-wozy materiałów budowlanych (w tym piasek i żwir), surowców energetycz-nych, ładunków wielkogabarytowych, wyrobów z metali, kontenerów, ładunków wrażliwych na transport, ładunków chemicznych, ładunków paletyzowa-nych, ładunków z centrów dystrybucji, w celu zaopatrzenia miast (śmieci, papier, samochody)

• główne relacje przewozu w rejonie dolnej Wisły to:

- obsługa portów morskich Gdańska i Gdyni

- przewozy lokalne w rejonach większych miast.

Celem minimum, przy założeniu, że przywrócone zostaną określone w Rozporządzeniu Rady Ministrów z 2002 roku6 parametry na śródlądowych drogach wodnych, jest przywrócenie poziomu prze-wozów realizowanych w Polsce na śródlądo-wych drogach wodnych przed okresem ich zaniedbania, tj. 23 mln ton ładunków, z czego na dolną Wisłę przypadało 3,5–4 mln ton7.Poprawa warunków nawigacyjnych w stosunku do stanu określonego w przywo-łanym dokumencie oraz realizacja niezbęd-nych inwestycji towarzyszących i zastoso-wanie analogicznych jak w innych krajach UE instrumentów polityki transportowej może spowodować w krótkim okresie wzrost wielkości przewozów do ok. 4,5 mln ton, pod warunkiem uzyskania na dolnej Wiśle parametrów IV klasy8. Prognozowane wielkości są zbieżne z prognozami zaprezentowanymi przez Platina9, w których dla dolnej Wisły przewi-dziano w perspektywie do 2025 roku prze-wozy rzędu 1–5 mln ton (rys. 6). Przyjęcie wyższego poziomu przewozów niż mini-malny w prognozie Platina jest podyktowany potrzebami przede wszystkim dynamicznie

Rys. 5. Struktura gałęziowa obsługi obrotów kontenerowych w Rotterdamie, źródło: M. Philips, Key figures Port of Rotterdam, 2012; M. Philips, S. Smokovec, Current capacities and future developments of the Port of Rotterdam, October 30, 2008, ZSSK Cargo ‘Trade year 2009, www.zscargo.sk (dostęp: 20.12.2012), materiały portu Rotterdam, http://www.portofrotterdam.com/en/Port/port-statistics/Pages/containers.aspx (dostęp: 20.12.2012)

Rys. 6. Prognoza przewozów drogami wodnymi śródlądowymi w 2025 roku, źródło: Platina. Inventory of available knowledge on strategic Island waterway Project (PLATINA is funded by the under the 7th Framework Programme for RTD), Design by Faydherbe/De Vringer PLATINA streamlined maps by Rijnen Design, www.naiades.info, February 2011

5 Materiały Zarządu Portów Szczecin Świnoujście, 2011.6 Rozporządzenie Rady Ministrów z 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych, Dz.U. 2002, nr 77, poz. 695.7 L. Hofman, W. Rydzkowski, Ekonomika transportu wodnego śródlądowego. WKiŁ, Warszawa 1987, s. 27.8 K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, Analiza popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E70, Urząd Marszałkowski, Gdańsk 2011.9 Platina. Inventory of available knowledge on strategic Island waterway Project (PLATINA is funded by the under the 7th Framework Programme for RTD), Design by Faydherbe/

De Vringer PLATINA streamlined maps by Rijnen Design, www.naiades.info, February 2011.


116

rozwijającego się DCT w porcie gdańskim jako hubu Europy Środkowej i Wschodniej.

4. Popyt na przewozy pasażerów w rejonie dolnej WisłyPrzewozy pasażerskie żeglugą śródlądową mogą mieć charakter przewozów:• turystycznych lub• komunikacyjnych.Rynek przewozów turystycznych śródlądo-wymi drogami wodnymi składa się z trzech segmentów:• przewozów rekreacyjnych, znanych

od dawna, lecz obecnie przeżywających swój renesans (spływy kajakowe, wioślar-stwo, żeglarstwo, rejsy motorowodne, spływy tratwą)

• przewozów wycieczkowych, podczas których turysta jest tylko pasażerem, a czas rejsu nie przekracza jednego dnia

• przewozów tur ystycznych tam i z powrotem z zawijaniem do portów pośrednich (ang. cruise transport, niem. Kreuzfahrt), w czasie których turysta ma możliwość mieszkania na statkach z miej-scami hotelowymi.

Oprócz przewozów turystycznych ważną sferą zastosowania transportu wodnego śródlądowego w przewozach pasażerskich są przewozy typu komunikacyjnego, które obejmują trzy grupy :• przewozy promowe,• przewozy miejskie (komunikacja zbio-

rowa i indywidualna – taksówki wodne)• przewozy regionalne.Przewozy promowe, tzw. ruchome mosty, wraz z rozwojem infrastruktury drogowej i kolejowej i tendencją do budowy połą-czeń stałych (mostów i tuneli) są formą zanikającą.Przewozy miejskie od dawna były realizo-wane w szczególnie sprzyjających warun-kach jako przewozy pracowników do stoczni i portów, jednak zmiany systemów finanso-wania przewozów pasażerskich, a jedno-cześnie dynamicznie rozwijająca się moto-ryzacja spowodowały, że w wielu krajach zaczęły również zanikać. Obecnie, w warun-kach narastającej kongestii, stworzenie warunków do ich reaktywacji jest niezwykle ważne dla zrównoważonego rozwoju trans-portu w miastach.Aktualnie w dużych aglomeracjach miej-skich, posiadających dostęp do śródlądo-wych dróg wodnych, pojawiają się jako uzupełnienie komunikacji zbiorowej – koncepcja tramwajów wodnych. Jak wcze-śniej wspomniano, drogi wodne, przebie-gające często przez centra dużych miast, umożliwiają dotarcie do dzielnic często zamkniętych dla ruchu kołowego.Kolejną formą przewozów pasażerskich są przewozy regionalne o charakterze komunikacyjnym, choć często jednocze-śnie mające walory przewozów turystycz-nych czy wypoczynkowych. Są to przede wszystkim przewozy w takich relacjach, w których droga wodna śródlądowa lub przybrzeżna jest krótsza od kołowej czy kolejowej lub zapewnia konkurencyjny czas przewozu. W okresie letnim przewozy takie są dodatkową atrakcją turysty. Przesłanki szerszego wykorzystania śródlądowych dróg wodnych w Polsce w przewozach

turystycznych wynikają zarówno z czyn-ników geograficzno-przyrodniczych, jak i społeczno-ekonomicznych. Do czynników geograficzno-przyrodni-czych, sprzyjających turystycznej aktywi-zacji śródlądowych dróg wodnych w Polsce, przede wszystkim należą:• rozwinięta sieć dróg wodnych dostępna

dla turystyki, ze względu na niewielkie i bardzo zróżnicowane wymagania stawiane drogom wodnym o znaczeniu turystycznym

• położenie znacznej części śródlądowych dróg wodnych w rejonach atrakcyjnych turystycznie

• unikatowość niektórych szlaków wodnych i budowli hydrotechnicznych.

Do podstawowych społeczno-ekonomicz-nych przesłanek zagospodarowania śródlą-dowych dróg wodnych z punktu widzenia przewozów turystycznych należą:• systematyczny wzrost zainteresowania

podróżami turystycznymi wynikający z ogólnego wzrostu zamożności i mobil-ności społeczeństwa

• korzyści związane z aktywizacją gospo-darczą regionów położonych w sąsiedz-twie wykorzystywanych turystycznie szlaków wodnych

• zainteresowanie samorządów przygoto-waniem koncepcji rozwoju infrastruktury turystycznej w rejonie śródlądowych dróg wodnych.

Zakładając, że przywrócone zostaną para-metry śródlądowych dróg wodnych, prze-widziane w cytowanym już Rozporządzeniu Rady Ministrów z 2002 roku, można analogicznie jak w przypadku przewozów ładunków przyjąć, że celem minimum jest przywrócenie wielkości przewozów z 1980 roku, tj. 9,4 mln pasażerów w Polsce. W rejonie dolnej Wisły przewozy pasażer-skie stanowiły ok. 25% i kształtowały się w latach 1965–1985 na poziomie 2 mln pasażerów10. Czynnikami, które mogą wpłynąć na zwiększenie tych wielkości, obok wcze-śniej omówionych ogólnych korzystnych tendencji rozwoju turystyki i przewozów pasażerskich, są:• współczesne tendencje rozwoju turystyki

wodnej• nowe koncepcje kompleksowej oferty

turystycznej, włączające żeglugę śród-lądową jako istotne ogniwo oferty turystycznej

• moda na aktywny wypoczynek, sprzyja-jąca rozwojowi sportów wodnych

• korzystne dla turystyki wodnej zmiany klimatu

• ogromne zaangażowanie samorządów w propagowanie nowoczesnej turystyki wodnej

• zaangażowanie samorządów w realizację inwestycji stanowiących istotną bazę zago-spodarowania turystycznego, co stwarza doskonałe warunki do zaoferowania szero-kiego wachlarza usług turystycznych

• brak w dotychczasowych statystykach takich przewozów, jak: podróże jachtem, wyczarterowanymi małymi statkami dla rodzin czy grup osób oraz innymi małymi statkami i kajakami

• pozytywny lub przynajmniej brak

negatywnego wpływu rozwoju turystyki wodnej na otoczenie.

Czynnikami, które ograniczają przewozy, obok wspomnianego wcześniej stanu śród-lądowych dróg wodnych, utrudniającego realizację przewozów na większe odle-głości (statkami z miejscami hotelowymi) oraz korzystanie z dróg wodnych prywat-nych właścicieli różnych typów statków (nieprzewidywalność warunków nawiga-cyjnych), są:• niekorzystne zmiany w przemyśle stocz-

niowym, wpływające na zanik oferty prze-wozów do pracy

• ograniczona dostępność transportowa niektórych regionów atrakcyjnych dla turystyki wodnej

• struktura cen za przewozy różnymi gałęziami transportu, będąca efektem niespójnej polityki wspierania niektó-rych przewozów pasażerskich, stawia-jąca żeglugę śródlądową w niekorzystnej sytuacji w stosunku do konkurencyjnych przewozów drogowych czy kolejowych.

Te niekorzystne zjawiska są jednak niwe-lowane poprzez rozwój przewozów miej-skich i regionalnych oraz realizowane lub planowane atrakcyjne zagospodarowanie turystyczne, które przyciąga wielu turystów. Takie inwestycje jak m.in.:• przystanie, żeglarskie, w tym nowoczesna

efektowna marina na 100 jachtów, oddana w Sopocie w 2011 roku

• istniejące już mariny w Gdańsku i Gdyni, zlokalizowane w najbardziej atrakcyjnych miejscach miast

• pomosty cumownicze na rzece Szkarpawie po obu stronach mostu zwodzonego w Drewnicy, oddane w lipcu 2011 roku i kolejne planowane tego typu obiekty na MDW E70

• przystanie żeglarskie na rzece Noteć w Drawsku oraz Czarnkowie, realizo-wane w ramach Aktywizacji Wielkiej Pętli Wielkopolskiej, oddane w lipcu 2011 roku

• inwestycje planowane w województwie lubuskim, wielkopolskim, kujawsko--pomorskim, pomorskim spowodują, że można liczyć na znaczny wzrost popytu na przewozy pasażerskie drogami wodnymi.

Wraz z rozwojem turystyki, pojawieniem się atrakcyjnej kompleksowej oferty tury-stycznej i wydłużeniem sezonu turystycz-nego wzrasta szansa na osiągnięcie więk-szych przewozów pasażerskich niż przyjęte w celu minimum (rys. 7).Przyjmując następujące założenia:• przywrócona zostanie większość

przewozów pasażerskich realizowa-nych w latach 80. ubiegłego wieku, wg szacunków wielkość przewozów pasa-żerskich na dolnej Wiśle, uwzględniając przedstawione uwarunkowania, osza-cowana może być na 2 mln pasażerów rocznie

• kalkulując dodatkowo nieujętą w staty-stykach obsługę w istniejących przysta-niach, portach pasażerskich i marinach, uwzględniając mariny morskie zloka-lizowane w rejonie Zatoki Gdańskiej, pasażerów jachtów i kajaków szacowaną na ok. 0,4 mln pasażerów11

• planowane inwestycje: przystanie dla

10 L. Hofman, W. Rydzkowski, op. cit., s. 39.11 Przy założeniu, że sezon trwa 60 dni, a na jachcie przewożonych jest przeciętnie 5 osób, 13 przystani . 10 jachtów dziennie (jest to ok. ¼ miejsc postojowych w istniejących mari-

nach) = 650 osób dziennie . 60 dni = 39 tys. osób.


117

statków pasażerskich powyżej 15 m, przystanie dla jednostek turystycznych do 15 m oraz przystanie dla małych jedno-stek turystycznych i kajaków pozwolą na obsłużenie dodatkowo minimum 0,3 mln pasażerów przy 60-dniowym sezonie żeglugowym12

popyt na przewozy pasażerskie w rejonie dolnej Wisły można oszacować na 2,7 mln pasażerów rocznie.Należy mieć świadomość, że szacowany popyt nie obejmuje również przewozów przybrzeżnych, realizowanych w relacjach Gdańsk, Gdynia, Sopot – Półwysep Helski i między tymi miastami, szacowanych na ok. 0,5 mln pasażerów rocznie.

5. Uwarunkowania rozwoju żeglugi na dolnej WiśleMożliwości rozwoju transportu wodnego śródlądowego na dolnej Wiśle będą, podobnie jak i na innych drogach wodnych, uzależnione od realizacji całego zespołu działań wspierających, które stworzą realną szansę na przedstawienie oferty zgodnej ze standardami europejskimi, konku-rencyjnej w stosunku do innych gałęzi transportu.Trwała poprawa stanu dróg wodnych w Polsce

wymaga radykalnej zmiany polityki trans-portowej w odniesieniu do tej gałęzi trans-portu. Stworzenie wiarygodnych perspektyw rozwoju infrastruktury śródlądowych dróg wodnych jest warunkiem rozwoju branży, ale również zainteresowania podmiotów gospo-darczych korzystaniem z tej gałęzi transportu, czyli warunkiem popytu. Ważny czynnik determinujący stan żeglugo-wego wykorzystania dróg wodnych w Polsce stanowią uwarunkowania organizacyjno--prawne. Wyłączenie z zakresu działania ministra transportu zagadnień śródlądo-wych dróg wodnych utrudnia prowadzenie spójnej polityki odnoszącej się do infra-struktury transportowej kraju oraz kształ-towanie zrównoważonej struktury gałę-ziowej przewozów stosownie do wytycznych wspólnej polityki transportowej UE.Ważnym elementem determinującym rozwój tej gałęzi transportu jest wpro-wadzenie takich zasad zrównoważonego rozwoju, które pozwoliłyby na rozwój śródlądowych dróg wodnych. Dotychczas bowiem często słuszna idea ochrony przy-rody, nie zawsze właściwie realizowana, była w konsekwencji barierą zrównoważonego rozwoju transportu. Niezbędne więc będą wszechstronne zmiany,

mające na celu dostosowanie do tendencji unijnych polskiej polityki transportowej, oraz aktywne kreowanie popytu. I tylko takie podejście może wpłynąć na zmianę roli transportu wodnego śródlądowego i opła-calność inwestycji podejmowanych w tym celu.

Bibliografia 1. Hofman L., Rydzkowski W., Ekonomika

transportu wodnego śródlądowego, Warszawa 1987.

2. Just add water, Inland Navigation Europe, Brussels 2009.

3. Materiały Zarządu Portów Szczecin Świnoujście, 2011.

4. Platina, Inventory of available knowledge on strategic Island waterway Project (PLATINA is funded by the under the 7th Framework Programme for RTD), Design by Faydherbe/De Vringer PLATINA stre-amlined maps by Rijnen Design, www.naiades.info, February 2011.

5. Rozporządzenie Rady Ministrów z 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlą-dowych dróg wodnych, Dz.U. 2002, nr 77, poz. 695.

6. Ten key transport and environment issues for policy markers. European Environment Agency, Copenhagen 2004.

7. White Paper, European transport policy for 2010: time to decide, Luxemburg 2001.

8. White Paper 2011, Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient trans-port system, European Commission, COM(2011) 144 final, Brussels, 28.3.2011.

9. Wojewódzka-Król K., Rolbiecki R., Gus-Puszczewicz A., Analiza popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E70, Urząd Marszałkowski, Gdańsk 2011.

12 Por.: K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, op. cit.

Rys. 7. Popyt na przewozy pasażerów dolną Wisłą, źródło: Opracowanie własne na podstawie: K. Wojewódzka-Król, R. Rolbiecki, A. Gus-Puszczewicz, Analiza popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E70, Urząd Marszałkowski, Gdańsk 2011

Krystyna Wojewódzka-Król prof. zw. dr hab.Uniwersytet Gdańskie-mail: [email protected] Katedry Polityki Transportowej na Wydziale Ekonomicznym Uniwersytetu Gdańskiego. Zainteresowania naukowe: infrastruktura transportu, polityka transportowa, transport wodny śródlądowy.

Ryszard Rolbieckiprof. UG. dr hab. Uniwersytet Gdańskie-mail: [email protected] Katedry Polityki Transportowej na Wydziale Ekonomicznym Uniwersytetu Gdańskiego. Zainteresowania naukowe koncentrują się na proble-matyce transportu wodnego śródlądowego, rozwoju infrastruktury transportu oraz szeroko rozumianej tematyce analizy ekonomicznej przedsiębiorstw transportowych.


118

Floods and droughts on the lower Vistula

AuthorsMarzenna SztobrynMarianna SasimBeata Kowalska

Keywords lower Vistula, floods, droughts, water levels

AbstractThe study analyses floods and droughts on the lower Vistula based on the data (water levels and flow rates) recorded in stations of the Institute of Meteorology and Water Management – National Research Institute (IMGW-PIB) in Warsaw, Kępa Polska, Toruń and Tczew. It also includes the causes of flooding and drought in the lower Vistula with the hydrological characteristics from the years 1951–2010. The variability in maximum and minimum annual and monthly flow rates has been analysed for the aforementioned period as well. In addition, the authors have analysed changes in the shape of the flood wave after passing through the reservoir and cascade in Włocławek based on the hydrograph of May and June 2010. It has been found that the flood wave is flattened and extended. This phenomenon is favourable from the point of view of flood actions.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013209

IntroductionThree characteristic parts can be distinguished on the lower Vistula (dolna Wisła): above the reservoir in Włocławek (repre-sented by the stations in Warsaw and Płock/Kępa Polska), below the reservoir in Włocławek (Toruń and Tczew) and below Tczew, parts under strong influence of the sea (Świbno). The Vistula (Wisła) below Tczew consists of the river section and an artificial canal called the Vistula (Wisła) Cutting (Przekop Wisły) (below Przegalina). The main risks at the Vistula (Wisła) Cutting are jam and storm floods. Flood waves created in the upper sections of the river result in an increase in water levels; however, a real risk can arise only in the event of coinciding flood wave and freshet caused by storm or ice jamming. Although droughts, the hydro-logical low-water periods caused by meteorological phenomena in the basin of the Lower and middle Vistula (środkowa Wisła), also reduce water levels in the mouth section of the river, they do not pose as high a risk as floods. The hydrological characte-ristics of the river between Warsaw and Tczew show similarities between respective sections; a change in the shape of the flood wave can be observed only when the flood wave passes through the reservoir and cascade in Włocławek.

Data characteristicsLong-term observations (flow rates and water levels) from IMGW-PIB water gauge stations (1951–2010) are used in the study. Observations and measurements – despite changes in observation techniques and their frequency – are characte-rised by uniformity and valid ISO certification. However, in such

a long period changes were inevitable, forced by natural pheno-mena, e.g. destruction of a water gauge during flooding, and by external factors, e.g. hydraulic engineering reconstruction or development of towns and cities. Those apply mainly to the water gauges in Warsaw (and an additional gauge in Warsaw Nadwilanówka) and in Płock (transferred to Kępa Polska). Parallel measurements were carried out in the stations for a period of at least 2 years, for the sake of uniformity of measurement series or any comparisons. Tab. 1 shows the basic hydrological characte-ristics for the water levels recorded in the analysed stations, as well as the information on zero elevations of water gauges and the heights of alarm and warning levels. In addition, the study includes the maximum levels recorded in the analysed stations during the flood of 2010.The levels reached at the stations in Warsaw Nadwilanówka and Kępa Polska during the flood of 2010 were the highest ever recorded (referred to as the absolute maximum), and the water level recorded at the station in Warsaw in 2010 was lower than the level in 1960 by only 7 cm. In Toruń and Tczew those were the highest levels observed in the twentieth century (absolute maximums recorded at those stations come from the nineteenth century, thus before the Vistula (Wisła) Cutting was made). The absolute maximums of the twentieth century, or even the alarm levels, were not exceeded only in Świbno – because of the influ-ence of the sea. A description of the influence of the sea on the flow of flood wave is included in a separate publication [4].In the following part, the paper analyses the maximum and minimum annual and monthly flow rates for three periods:

M. Sztobryn et al. | Acta Energetica 2/15 (2013) | 118–124

119

before construction of the cascade in Włocławek (1951–1967), after the construction of the cascade (1968–2010) and for the whole period examined (1951–2010).

Flood risk in the Vistula basinThe cause of flood risk in the Vistula (Wisła) basin may be heavy rainfalls, melting snow cover, sludge and ice jamming, storm flooding in the mouth section of the Vistula (Wisła). Freshet rarely covers the entire river basin. On the other hand, there have often been freshets covering large areas of the basin – a few to several thousand square kilometres. It should be noted that flood risk in the Middle and lower Vistula (dolna Wisła) can be caused not only by phenomena occurring in the middle and lower part of the basin [2]. Floods occurring in the upper Vistula (górna Wisła) basin, caused by intense rainfall in Southern and South-Eastern Poland, may also be dangerous. Waves formed in the mountain tributaries, then in the upper Vistula (górna Wisła) when moving down, cause a risk over the entire length of the Vistula (Wisła), up to its estuary on the Baltic Sea.General characteristics of risks • the upper Vistula (górna Wisła) basin Water in the upper Vistula (górna Wisła) poses the highest risk during freshets caused by precipitation. Freshets caused by thaw occur rarely, mainly due to specific meteorological conditions prevailing in the mountains and in the foothills in the late winter and spring. Water from snow melting freezes at night because of positive air temperatures in the daytime and negative tempera-tures at night. The 0 isotherm is gradually reaching higher and higher parts of mountain basins, so the area of snow melt is increasing, thus extending the duration of flow of meltwater. The entire snow melt process is slow and gradual.Rainfalls in the southern part of Poland are usually associated with depressions in Southern Europe, fed by air flowing from over the Adriatic or the Black Sea region. It is characteristic that the precipitations causing the highest flood waves in the region are usually the second or third precipitation series. They are preceded by less intense precipitation, usually associated with a cool front and polar maritime air. Particularly high precipitation occurs in the foothills, in the upper Vistula (górna Wisła) basin, which is associated with the orographic effect caused by the Carpathians.

The vast majority of rivers in South-Eastern Poland have their sources in the mountains (the Carpathians and the Świętokrzyskie Mountains). Those are the rivers of mountain or foothill regime, characterised by a strong current, numerous shoals over the entire width of the river, gorges and relatively shallow depths. River gradients are significant and the flow is dynamic, at high rates. A vary rapid increase in water level can be observed during freshets. The duration of flood waves is short, from several to a dozen or so hours, and depends on the duration of preci-pitation. High dynamics of flood flows results in considerable damage caused by rivers.• the middle Vistula (środkowa Wisła) basin Freshets caused by both precipitation and thaw may occur in the middle Vistula (środkowa Wisła) basin. Intense rainfall in the upland areas may be associated with depressions coming from above the Atlantic and accompanying fronts or depressions from over South-Eastern Europe, saturated with moisture from the Mediterranean or the Black Sea. They reach as far as Eastern Poland, Belarus and Western Ukraine. In addition, the upland character of the ground is conducive to convective movements, thus leading to intense rainfalls.The rivers with sources at, or flowing through the Krakowsko-Częstochowska Upland, Kielecko-Sandomierska Upland and Lublin Upland are rivers of foothill regime, i.e. the water level and river valley are characterised by substantial gradient, high flow rate and low depth. The time from the occurrence of preci-pitation to formation of a flood wave is not very long, approx. several dozen hours. Waves of freshet caused by precipitation are dynamic, with significant increases in their level.Snow cover in the uplands of Eastern Poland lasts for a long period and is usually characterised by considerable thickness. It disappears quite quickly and often suddenly during the thaw, which is affected by inflow of warm air masses and rainfalls, even if they are not very intense. At these times, the rivers in the region are fed with a large amount of water, and their nature is favo-urable to sudden freshets.• the lower Vistula (dolna Wisła) basin The lowland strip in Northern Poland is mainly at risk of flooding caused by thaw or thaw and precipitation. Large floods caused by precipitation, which would cover the whole region, are very rare. However, there are many local floods caused by torrential rains.

Tab. 1. Basic hydrological characteristics of the analysed stations

Station km of the river course

Zero elevation [Kr] Alarm level Warning

level Absolute

maximumAbsolute

maximum date

Water level obse-rved during the

flood of 2010

Date of maximum during the

flood of 2010

Absolute minimum

Absolute minimum date

Gdańsk Świbno 938.7 –5.083 680 600 767 16/03/1956 615 11/06/2010 413 10/02/1897

Tczew 907.9 –0.559 820 700 1 210 20/03/1816 1 040 25/05/2010 166 16/06/1930

Toruń 734.7 31.96 650 530 979 1/03/1871 848 23/05/2010 110 1/12/1892

Kępa Polska/Płock 606.5 57.25 450 420 670 18–19/03/1979/

10/01/1982 740 23/05/2010 134 1/09/1992

Warsaw 513.3 76.08 650 600 787 31/06/1960 780 22/05/2010 68 3/09/1992

Warsaw Nadwilanówka 504.1 76.68 800 750 917 23/06/1970 947 22/05/2010 168 5/08/2007


120

Usually, more snow lingers in the area of the lower Vistula (dolna Wisła) basin, where frosts are also stronger. During the thaw period, with an inflow of warm air from the south and even the occurrence of low precipitation, snow melts very intensively, and meltwater feeds the rivers. A particularly dangerous situation may occur in the lower sections of the Vistula (Wisła) and the Bug, where the water flowing from the upper part of the basin often encounters obstacles in the form of ice jamming (heat advection over the southern parts of the basin accelerates melting, while there may still be negative temperatures in the northern areas). As a result, the water level increases and bursts the banks.Precipitation in the lower Vistula (dolna Wisła) basin is generally associated with a developing depression over the Atlantic Ocean and the movement of its fronts to the eastern part of Europe. This results in frontal precipitation of various durations.Large floods caused by precipitation are very rare. Smaller floods occur within one or a few adjacent basins, but also not often. Local floods caused by torrential rains are much more frequent. The strip from the area of Toruń to the eastern border is particu-larly vulnerable to such floods.The rivers of the lower Vistula (dolna Wisła) basin are characte-rised by a lowland regime. They are generally characterised by very low gradients; they flow slowly in wide, well-developed valleys, and wash out banks to a small extent. They are fed with plenty of water in the spring, when the snow is melting. Freshets in lowland rivers may last for a long period, while freshets caused by precipitation, melting or melting and precipitation last for several days and weeks, respectively.Ice phenomena and their impact on water levelsVarious forms of ice appear in rivers in the winter, when there are significant drops in air temperature – initially sludge and stranded ice, then permanent ice cover. The time of freezing of rivers and the duration of ice phenomena depend on the geographical location of the basin and the winter’s character. However, rivers in the south-eastern (mountain tributaries of the Vistula (Wisła)), north-western and western parts of Poland usually freeze early, in November and December. Ice phenomena last approx. 90 days and 40 days a year on average in the lower Vistula (dolna Wisła) basin and the middle Vistula (środkowa Wisła) basin, respecti-vely. Ice phenomena disappear usually in March, but may be prolonged to April in the north-east. Formation of ice phenomena is generally accompanied by incre-ases in water level; there are also local sludge jams. Freshets and local increases occur also in the periods of formation of ice cover, often above the warning and alarm levels. Disappearance of ice phenomena, mainly stranded ice and ice cover, results in the forming of an ice floe, which is often stopped on obstacles when flowing along the river banks and causes increases in water level. There are local ice jams and accompa-nying fluctuations and increases in water level.Analysis of maximum annual flow rates The primary parameter characterising the hydrological river regime is its flow rate. The greatest flood risk occurring in one year is represented by the value of the maximum annual flow rate.

Fig. 1 shows the maximum annual flow rates at stations located above the reservoir in Włocławek: in Warsaw and Kępa Polska/Płock, as well as below the reservoir, in Toruń and Tczew. In the years 1951–2010 the maximum annual water flow rates in Warsaw were in the range of 1080 m3/s in 1990 to 5940 m3/s in 2010. Flow rates in Kępa Polska varied from 1680 m3/s in 1990 to 6980 m3/s in 2010. In accordance with the above, it can be seen that in both stations the lowest values of annual maximums and absolute maximums occurred in 1990 and 2010, respectively. The maximum annual flow rates at stations in Toruń and Tczew, below the reservoir in Włocławek, were also correlated in time and were 6650 m3/s for Toruń in 2010 and 6490 m3/s for Tczew, also in 2010. The lowest maximum annual flow rates in Toruń and Tczew were recorded in 1984 and were 1500 m3/s and 1600 m3/s, respectively.The highest flow rate in the lower Vistula (dolna Wisła) was obse-rved at the station in Kępa Polska – 6980 m3/s. Analysis of maximum monthly flow rates Another parameter which characterises flood in rivers is the values of maximum monthly flow rates.Fig. 2 shows the maximum monthly water flow rates at the four stations mentioned above in 1950–2010, divided into the years

Fig. 1. Maximum annual flow rates at the following stations: Warsaw, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)

Fig. 2. Maximum monthly flow rates at the following stations: Warsaw, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)


121

1951–1967 and 1968–2010. The analysed flow rates show a large variation in the 12-month period at each station.The maximum monthly flow rate between 1951 and 2010 occurred in May in Warsaw, and in June in other stations. The lowest maximum monthly flow rates were observed at the following stations: Warsaw, Toruń and Tczew in December, Kępa Polska in October.

In most of the stations, the maximum monthly flow rates from 1951–1967 were observed in June, with the exception of Warsaw (July). The lowest of the maximum monthly flow rates at stations in Warsaw, Toruń and Tczew were reported in October, and in November at the station in Kępa Polska/Płock (Fig. 3).

From 1968–2010 the maximum monthly water levels at all stations occurred in May, while the lowest of the maximum monthly flow rates at stations in Warsaw, Toruń, Tczew, and Kępa Polska were observed in December (Fig. 4). Occurrence of the maximum annual flow rates in Warsaw and Kępa Polska coincides with the period of the disastrous flood in spring 2010. However, it should be noted that during this flood, the absolute maximums in Warsaw and Kępa Polska were clearly not accompanied by absolute maximums at the stations located below the reservoir in Włocławek. Flow rates

observed in Toruń and Tczew were very high, but still lower than in 1962.Flood of 2010Many years of experience of forecasters and hydrologists of IMGW-PIB indicate the impact of the cascade in Włocławek on flood wave hydrographs observed at stations located below the cascade. In order to check whether that claim is true, we have analyzed the changes in water levels at stations in Warsaw, Toruń and Tczew during the flood of 2010 (Fig. 5). The flood of 2010 was caused by heavy rainfall in the upper Vistula (górna Wisła) basin. A detailed description of the flood is included in the monograph [3].

During the flood in May–June 2010, the absolute maximums of water levels in the 20th century were exceeded at stations in Warsaw Nadwilanówka, Kępa Polska, Toruń and Tczew (Tab. 1). Tab. 2 shows the values of peak flood waves with the time of occurrence. The durations of levels above the alarm level during the first peak were 72 hours in Warsaw, 249 hours in Toruń and 279 hours in Tczew. Those durations were much shorter in the case of the second peak: 96 hours in Warsaw, 180 hours in Toruń and 138 hours in Tczew. This comparison and the analysis of the peak wave (Fig. 5) indicate that, after passing through the reservoir and cascade in Włocławek, the value of absolute increase in water

Fig. 5. Changes in water levels recorded at IMGW-PIB stations located along the lower Vistula during the flood of 2010

Tab. 2. The values of peak flood waves with the time of occurrence in the lower Vistula during the flood of 2010



First peak Second peak

Station Value Time of occurrence Station Value Time of

occurrence

Warsaw 780 22/05/2010, 10.00 a.m. Warsaw 743 8/06/2010,

11.00 p.m.

Kępa Polska 739 23/05/2010, 2.00 a.m. Kępa Polska 660 10/06/2010,

12.00 a.m.

Toruń 848 23/05/2010, 6.00 p.m. Toruń 790 10/06/2010,

1.00 p.m.

Tczew 1042 25/05/2010, 10.00 a.m. Tczew 986 12/06/2010,

7.00 a.m.


122

levels is reduced, and the duration of water levels above the alarm levels is increased. The increase rate for water levels during the first peak was 7 cm/h in Warsaw (counting from 4 UTC on 20 May to the peak), while the fastest increase rate for levels (to 8 UTC on 21 May) exceeded 12 cm/h. In Toruń those values were 6 cm/h and 7.6 cm/h, respectively. The increase values recorded in Tczew were similar to those observed in Toruń: 5.5 cm/h and 8.4 cm/h. The increase rates for water levels before reaching the peak were calculated during the second peak; they were as follows: 3.3 cm/h in Warsaw, 2.3 cm/h in Toruń and 2.4 cm/h in Tczew. During both peaks the increase in water levels before reaching the peak was higher for the station located above Włocławek than for the stations situated below it. Values in Tczew, slightly higher in comparison with Toruń, are an effect of the distance to the sea. To sum up, based on the analysis of the flood of 2010 it can be concluded that the shape of flood waves below Włocławek differs from the shape of waves above, where the increase rate and the absolute increase value of water levels are higher. However, the period of risk, measured by the duration of water levels above the alarm levels is definitely longer in the stations located below the cascade. This means that the flood wave is flattened and extended while passing through the reservoir and cascade in Włocławek. This phenomenon is favourable from the point of view of flood actions.

Droughts from the hydrological point of view it is very important to analyse low levels of water, hydrological low-water periods, which are caused by atmospheric and soil drought due to the absence or deficiency of precipitation in the basin. In Poland droughts occur usually where there is not enough precipitation during the growing season, and very warm and dry air flows in to the country. If the preceding period was characterised by deficiency of precipitation, we call this an atmospheric drought. The result of a long-lasting atmospheric drought is a soil and hydrological drought. During a soil drought the top soil layer dries out and plants cease to grow or even wither away. The result of a hydrological drought is a hydrological low-water period. At this time, rivers are no longer fed with water from precipitation and the level of surface water is reduced, often below the level adopted as the minimum to maintain riverine ecosystems. A long duration of low water level and flow rate (below the adopted limit value, e.g. average low flow rate, SNQ) is called a hydrological low-water period. Two types of low-water periods are distinguished in Poland: summer low-water periods, often extending to the autumn period, then called summer and autumn low-water periods, and winter low-water periods. Summer low--water periods, preceded by atmospheric and soil drought, begin when the rivers are fed solely or almost solely by groundwater. Occurrence of winter low-water periods is associated with the appearance of ice phenomena on rivers and longer periods of a negative air temperature, when runoff is stopped, and the flow of groundwater is very limited.Duration of low-water is very diverse and ranges from 20 days (the period adopted as the minimum in the definition) to 200

days, which is rather rare. Low-water levels of 3–4 months have occurred many times.Low-water levels typically appear in the summer period (June–July), sometimes extending to the autumn (September–October). Early winter and winter low-water levels are primarily typical for mountain rivers. However, there are some exceptions, e.g. a long-term winter low-water period in 1954, which covered almost the entire country, did not affect the mountain tributaries of the Vistula (Wisła) and some mountain tributaries of the Oder.The end of a summer low-water period is associated with substantial precipitation. Precipitation at medium level or slightly exceeding the norm causes a short-term increase of water level in the rivers, but they do not restore the water resources in the basin. Only large and long-term precipitation, particularly in the autumn and winter period, can compensate for water shortages. The end of winter low-water period is usually rapid, as a result of an increase in the air temperature and runoff of meltwater.General characteristics of the most serious droughtsRecently, the first half of the 1990s and the years 2003 and 2006 were very dry. The drought of 1992 was in particular severe, disa-strous in many areas. It was characterised by many weeks of heat, shortage of precipitation, dried up soil (reduced yields, no feed, resulting in increase in food prices), an increase in the number of fires (tens of thousands of hectares of forest were burnt). The hydrological effects of the drought of 1992 were extremely low flow rate and water level in rivers (at many stations the water level fell below the previously observed values), a very low level of groundwater (in the south the level of groundwater dropped by 100 and more centimetres below the average), insufficient amount of water in farm wells. There was a real risk of complete emptying of the Sulejów Reservoir in Pilica, which supplies water to Lódź and Tomaszów Mazowiecki.Analysis of minimum annual flow ratesThe paper analyses the variability in the minimum annual flow rates at stations located above the reservoir in Włocławek: in Warsaw and Kępa Polska/Płock and below the reservoir, in Toruń and Tczew (Fig. 6). In the examined period (1951–2010) the minimum annual water flow rates in Warsaw were in the range of 108 m3/s in 1960 to 333 m3/s in 1981. Minimum annual flow rates in Kępa Polska

Fig. 6. Minimum annual flow rates at the following stations: Warsaw, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)


123

varied from 162 m3/s in 1962 to 552 m3/s in 1981. It should be noted that in both stations the maximum values of the annual minimums occurred in the same year – 1981. The minimum annual flow rates at stations in Toruń and Tczew, below the rese-rvoir in Włocławek, were from 218 m3/s in 1992 to 662 m3/s in 1981 for Toruń, and from 264 m3/s in 1960 to 754 m3/s in 1981 for Tczew. In the section of the Vistula (Wisła) under discussion, the lowest flow rate was observed at the station in Warsaw; it was equal to 108 m3/s (1960). 1981 was characterised by the occurrence of the highest of the minimum annual flow rates at all four stations. The occurrence of the minimum annual flow rates in Kępa Polska in 1962 and in Toruń in 1992 emphasizes the reduction of water resources during the drought observed in those years.Analysis of minimum monthly flow rates The minimum monthly rates show a large variation in the 12-month period at each station. Fig. 7 shows the minimum monthly water flow rates at the four above-mentioned stations in 1950–2010, divided into the years 1951–1967 and 1968–2010.In 1951–2010 the absolute minimum flow rates at 3 examined stations were recorded in December, and were as follows: 108 m3/s for Warsaw, 162 m3/s for Kępa Polska and 264 m3/s for Tczew. The absolute monthly minimum of 218 m3/s in Toruń was recorded in September. The following highest values in those sets were recorded: 260 m3/s for Warsaw in May, 420 m3/s for Kępa Polska, also in May, 464 m3/s for Toruń in April and 504 m3/s for Tczew in May.

Fig. 8 shows the minimum monthly flow rates at the following stations: Warsaw, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–1967). At all the examined stations the minimum flow rates occurred in December, and were as follows: 108 m3/s in Warsaw, 162 m3/s in Kępa Polska, 234 m3/s in Toruń and 264 m3/s in Tczew. The highest of the minimum annual flow rates occurred in April, and were as follows: 314 m3/s in Warsaw, 638 m3/s in Kępa Polska, 709 m3/s in Toruń and 720 m3/s in Tczew.Fig. 9 shows the minimum monthly flow rates at the following stations: Warsaw, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1968–2010). At two stations the minimum monthly flow rates occurred in September and were as follows: 238 m3/s in Kępa Polska, 218 m3/s in Toruń, 266 m3/s in Tczew. The minimum monthly

flow rate of 147 m3/s in Warsaw was recorded in January. The highest of the minimum monthly flow rates occurred in May (Warsaw and Kępa Polska), in April (Toruń) and in January (Tczew). Those flow rates were as follows: 271 m3/s in Warsaw, 420 m3/s in Kępa Polska, 464 m3/s in Toruń and 566 m3/s in Tczew.

SummaryIn this work we have shown the causes of floods and droughts on the lower Vistula (dolna Wisła). We have analysed variation in the maximum and minimum monthly and annual flow rates in the years 1951–2010. The occurrence of the maximum annual flow rates in Warsaw and Kępa Polska coincides with the period of the disastrous flood of spring 2010. In this flood, the absolute maximums in Warsaw and Kępa Polska were not accompanied by absolute maximums at the stations located below the rese-rvoir in Włocławek. Flow rates observed in Toruń and Tczew were very high, but still lower than in 1962 (before construction of the cascade in Włocławek).Comparison of hydrographs observed in May and June 2010 at stations in Warsaw, Toruń and Tczew shows the impact of the reservoir in Włocłwek on the flood wave shape. The shape of the flood wave below Włocławek differs from the wave shape above the cascade, where the increase rate and the absolute increase value of water levels are higher. However, the period of risk, measured by the duration of water levels above the alarm levels is definitely longer in the stations located below the cascade. The flood wave is flattened and extended while passing through the reservoir and cascade

Fig. 7. Minimum monthly flow rates at the following stations: Warsaw, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)




124

in Włocławek. This phenomenon is favourable from the point of view of flood actions.A typical season for the appearance of low-water levels is the summer period (June–July), sometimes extended to the autumn (September–October).The duration of low-water is very diverse and ranges from 20 days (the period adopted as the minimum in the definition) to 200 days, which is rather rare. Low-water levels of 3–4 months have occurred many times. Analysis of the frequency of occurrence of the minimum annual flow rates shows that most flow rates in Warsaw are in the range of 200–300 m 3/s (46.67%), while at the stations in Kępa Polska, Toruń and Tczew the minimum annual flow rates are usually in the range of 300–400 m 3/s: 50%, 45% and 38.3%, respectively.

REFERENCES

1. Reports of the National Hydrological – Meteorological Department (PSHM), reports of the Institute of Meteorology and Water Management – National Research Institute (IMGW-PIB).

2. Sasim M., Walijewski G., Sytuacja hydrologiczno-meteorolog-iczna i przebieg powodzi w zlewni środkowej i dolnej Wisły [Hydrological and meteorological situation and the course of the

floods in the Middle and lower Vistula basin] [in:] Dorzecze Wisły – monografia powodzi maj–czerwiec 2010 [Vistula basin – mono-graph of the flood in May – June 2010], ed. M. Maciejewski, M. Ostojski, T. Walczykiewicz, Warsaw 2011.

3. Sztobryn M., Krzysztofik K., Sytuacja hydrologiczno-meteorologic-zna w ujściowym odcinku Wisły [Hydrological and meteorological situation in the mouth section of the Vistula] [in:] Dorzecze Wisły – monografia powodzi maj–czerwiec 2010 [Vistula basin – mono-graph of the flood in May–June 2010], ed. M. Maciejewski, M. Ostojski, T. Walczykiewicz, Warsaw 2011.

4. Sztobryn M. i in., Wpływ morza na odpływ wielkich wód Wisły w czerwcu 2010 roku, Powódź 2010 – Forum NT [Influence of the sea on the outflow of high waters of the Vistula in June 2010, Flood of 2010, Forum NT], Warsaw 2010, pp. 35–50

AcknowledgementsThe authors want to thank the Chief Executive of IMGW-PIB, Mieczysław Ostojski, PhD. Eng. for creating the conditions for inclusion in this valuable publication. In addition, we would like to thank the employees of the Hydrological Forecasts Office at IMGW-PIB in Gdynia, especially Alicja Kańska, M.Sc., and Magda Mielke, M.Sc., for technical assistance in the preparation of the study.

Marzenna SztobrynInstitute of Meteorology and Water Management – National Research Institute


A graduate of the Faculty of Hydraulic Engineering at Gdańsk University of Technology. She is a Doctor of Technical Sciences at the Institute of Hydroengineering of the

Polish Academy of Sciences. Senior forecaster and hydrologist, and a long-time head of the Hydrological Forecasts Office of the Maritime Branch in Gdynia, Institute of

Meteorology and Water Management – National Research Institute. President of the Baltic Ice Department (since 2010). The head of many national and international

projects, including framework programs of the European Union, SELF, ESEAS, THESEUS. Co-author of numerous reports and publications in the field of coastal hydro-

logy, sea icing, and climate changes. Lecturer in the Gdynia Maritime school. She is a member of many associations, including the Association of Water and Drainage

Engineers and Technicians, the Polish Geophysical Society, the Gdańsk Scientific Society and the American Meteorological Society.

Marianna SasimInstitute of Meteorology and Water Management – National Research Institute


She graduated from Warsaw University of Technology in the Faculty of Sanitary and Hydraulic Engineering, Department of Water Engineering (1968). She completed

postgraduate studies in the field of water management at Warsaw University of Technology (1971). A long-time employee of the Institute of Meteorology and Water

Management – National Research Institute in Warsaw (since 1967) – senior forecaster and hydrologist. Head of the Central Hydrological Forecasts Office in Warsaw

(1999–2009). Head of the Operational Control Centre at the National Hydrological and Meteorological Department since 2009.

Teacher in the School of Water Management in Dębno (1989–1991). Co-author of many publications and monographs on floods. Has participated in many projects

and seminars in the field of hydrology. Author of cyclical articles to the journal Obserwator (1968–2005). Member of many associations, including the Association of

Water and Drainage Engineers and Technicians, the Polish Geophysical Society, and the Polish Association of Hydrologists.

Beata KowalskaInstitute of Meteorology and Water Management – National Research Institute


A graduate of the Faculty of Hydraulic Engineering at Gdańsk University of Technology. A long-time employee of the Hydrological Forecasts Office of the Maritime

Branch in Gdynia, the Institute of Meteorology and Water Management – National Research Institute. Co-author of numerous reports and publications in the field

of hydrology (especially changes in the average and maximum sea level and flood risks in coastal areas). Participant of international research projects in the field of

climate changes, protection of coasts and risks of extreme hydrological phenomena, including framework programs of the European Union: SELF, ESEAS, THESEUS.

She is responsible for hydrological calculations for Northern Poland in the framework of the project ISOK – Computerized Information System of Country Protection.

Member of the Polish Geophysical Society.


125

Powodzie i susze na dolnej Wiśle

AutorkiMarzenna SztobrynMarianna SasimBeata Kowalska

Słowa kluczowedolna Wisła, powodzie, susze, stany wody

StreszczenieW pracy przeanalizowano powodzie i susze na dolnej Wiśle na podstawie danych (stany wody i przepływy) zanotowanych na stacjach IMGW-PIB Warszawa, Kępa Polska, Toruń i Tczew. Przedstawiono przyczyny powstawania powodzi i suszy na dolnej Wiśle, wraz z charakterystyką hydrologiczną z lat 1951–2010. Przeanalizowano również dla tego okresu zmienność maksymalnych i mini-malnych przepływów rocznych i miesięcznych. Ponadto przeprowadzono badanie zmiany kształtu fali wezbraniowej po przejściu przez zbiornik i stopień we Włocławku, na podstawie hydrogramów z maja i czerwca 2010 roku. Stwierdzono, że fala wezbraniowa wypłaszcza się i wydłuża. Jest to zjawisko korzystne z punktu widzenia prowadzenia akcji przeciwpowodziowej.

WprowadzenieNa dolnej Wiśle można wydzielić trzy charakterystyczne części: powyżej zbiornika we Włocławku (reprezentowane przez stacje Warszawa oraz Płock/Kępa Polska) poniżej zbiornika we Włocławku (Toruń i Tczew) oraz poniżej Tczewa, części pozostające pod silnym wpływem morza (Świbno). Wisła poniżej Tczewa składa się z odcinka rzeki oraz sztucznego kanału zwanego Przekopem Wisły (poniżej Przegaliny). Na Przekopie Wisły głównymi zagrożeniami są powodzie zatorowe oraz sztormowe. Fale powodziowe, powstałe w górnych odcinkach rzeki, powo-dują wzrost poziomów wody, jednakże praw-dziwe zagrożenie może powstać dopiero w przypadku jednoczesnego nałożenia się fali powodziowej i wezbrania sztormowego bądź zatoru lodowego. Również zjawiska suszy i tzw. niżówek hydrologicznych, powstałych na skutek zjawisk meteorolo-gicznych w dorzeczu górnej i środkowej Wisły, choć powodują obniżenie poziomów wody w ujściowym odcinku rzeki, nie powo-dują aż tak wielkiego zagrożenia jak powo-dzie. Charakterystyka hydrologiczna rzeki pomiędzy Warszawą a Tczewem wykazuje podobieństwa pomiędzy poszczególnymi przekrojami; jedynie podczas przechodzenia fali powodziowej przez zbiornik i stopień we Włocławku można zauważyć modyfi-kację kształtu fali powodziowej.

Charakterystyka danychW pracy wykorzystano wieloletnie obser-wacje (przepływy i stan wody), pochodzące ze stacji wodowskazowych IMGW-PIB (1951–2010). Obserwacje i pomiary – pomimo zmian w technice obserwacji, jak i częstości ich wykonywania – charakteryzują się jednorodnością oraz posiadaniem certy-fikatu ISO. W tak długim okresie zmiany były jednak nieuniknione, wymuszone przez zjawiska naturalne, np. zniszczenie wodowskazu podczas powodzi, jak i czyn-niki zewnętrzne, np. przebudowę hydro-techniczną czy rozwój miast. Dotyczyły one głównie wodowskazów w Warszawie (dodatkowy Warszawa Nadwilanówka) oraz w Płocku (przeniesiony do Kępy Polskiej). W celu zachowania jednorodności serii pomiarowej lub możliwości porównań na stacjach tych były prowadzone równo-ległe pomiary przez okres minimum 2 lat. W tab. 1 przedstawiono podstawową charak-terystykę hydrologiczną, dotyczącą stanów wody zanotowanych na analizowanych stacjach wraz z informacją o rzędnych zer wodowskazów oraz wysokościami stanów alarmowych i ostrzegawczych. Ponadto zamieszczono maksymalne stany zanoto-wane na analizowanych stacjach podczas powodzi w 2010 roku.Na stacjach Warszawa Nadwilanówka i Kępa Polska stany osiągnięte podczas powodzi

w 2010 roku były najwyższymi kiedykolwiek zanotowanymi (tzw. absolutne maksimum), a na stacji Warszawa stan wody zanotowany w 2010 roku był jedynie o 7 cm niższy niż z 1960 roku. Natomiast w Toruniu i Tczewie były to najwyższe zaobserwowane stany w XX wieku (absolutne maksima zano-towane na tych stacjach pochodzą z XIX wieku, a więc przed wykonaniem Przekopu Wisły). Jedynie w Świbnie – ze względu na wpływ morza – nie tylko nie zostały prze-kroczone absolutne maksima z XX wieku, ale nawet stan alarmowy. Opis wpływu morza na odpływ fali powodziowej znajduje się w oddzielnej publikacji [4].W dalszej części pracy przeanalizowano maksymalne i minimalne przepływy roczne oraz miesięczne dla trzech okresów: przed zbudowaniem stopnia we Włocławku (1951–1967), po zbudowaniu (1968–2010) oraz dla całego rozpatrywanego okresu (1951–2010).

Zagrożenie powodziowe w dorzeczu WisłyPrzyczyną zagrożenia powodziowego w dorzeczu Wisły mogą być intensywne opady deszczu, topniejąca pokrywa śnieżna, zatory śryżowe i lodowe, piętrzenia sztor-mowe w ujściowym odcinku Wisły. Rzadko zdarza się sytuacja, aby wezbraniem objęte było całe dorzecze. Często występowały

PL


Stacja km biegu rzeki

Rzędna zera [Kr]

Stan alarmowy

Stan ostrze-gawczy

Absolutne maksimum

Data absolutnego maksimum

Stan wody zaobser-wowany podczas powodzi

w 2010 roku

Data maksimum

w czasie powodzi

w 2010 roku

Absolutne minimum

Data absolutnego mininimum

Gdańsk Świbno 938,7 –5,083 680 600 767 16.03.1956 615 11.06.2010 413 10.02.1897

Tczew 907,9 –0,559 820 700 1210 20.03.1816 1040 25.05.2010 166 16.06.1930

Toruń 734,7 31,96 650 530 979 1.03.1871 848 23.05.2010 110 1.12.1892

Kępa Polska/Płock 606,5 57,25 450 420 670 18–19.03.1979,

10.01.1982 740 23.05.2010 134 1.09.1992

Warszawa 513,3 76,08 650 600 787 31.06.1960 780 22.05.2010 68 3.09.1992

WarszawaNadwilanówka 504,1 76,68 800 750 917 23.06.1970 947 22.05.2010 168 5.08.2007

Tab. 1. Podstawowa charakterystyka hydrologiczna analizowanych stacji

M. Sztobryn et al. | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 118–124

126

natomiast wezbrania obejmujące znaczne obszary dorzecza, rzędu kilku, a nawet kilku-nastu tysięcy kilometrów kwadratowych. Należy zauważyć, że zagrożenie powodziowe na środkowej i dolnej Wiśle może być powo-dowane nie tylko przez zjawiska zachodzące w środkowej i dolnej części dorzecza [2]. Groźne mogą być również powodzie wystę-pujące w dorzeczu górnej Wisły, wywołane intensywnymi opadami w południowej i południowo-wschodniej Polsce. Fale ufor-mowane na górskich dopływach, a następnie na górnej Wiśle, przemieszczając się w dół, powodują zagrożenie na całej długości Wisły, aż do jej ujścia do Bałtyku. Ogólna charakterystyka zagrożeń Dorzecze górnej Wisły Rzeki dorzecza górnej Wisły stwarzają największe zagrożenie podczas wezbrań opadowych. Wezbrania roztopowe wystę-pują tu rzadko, głównie za sprawą szczegól-nych warunków meteorologicznych, panu-jących w górach i na pogórzu na przełomie zimy i wiosny. Dodatnia temperatura powie-trza w dzień i ujemna w nocy sprawiają, że woda z topniejącej w ciągu dnia pokrywy śnieżnej zamarza nocą. Izoterma „0” obej-muje stopniowo coraz to wyższe partie zlewni górskich, przez co obszar topnienia pokrywy śnieżnej powiększa się, wydłuża się również czas spływu wód roztopowych. Cały proces topnienia śniegu jest powolny i stopniowy.Opady deszczu na południu Polski są najczęściej związane z niżami południowo-europejskimi, zasilanymi masami powietrza napływającymi znad Adriatyku lub rejonu Morza Czarnego. Charakterystyczne jest to, że opady, które powodują największe fale powodziowe w tym rejonie, są zwykle drugim lub trzecim epizodem opadowym. Poprzedzone są one opadami o mniejszym natężeniu, związanymi zazwyczaj z frontem chłodnym i powietrzem polarno-morskim. Na przedgórzu, w dorzeczu górnej Wisły, występują opady wyjątkowo wysokie, co jest związane z tzw. efektem orograficznym powodowanym przez Karpaty.Rzeki południowo-wschodniej Polski mają swoje źródła w przeważającej więk-szości w górach (w Karpatach, w Górach Świętokrzyskich). Są to rzeki o reżimie górskim i podgórskim, charakteryzujące się bystrym nurtem, licznymi płyciznami na całej szerokości rzeki i przełomami oraz stosunkowo małymi głębokościami. Spadki są znaczne, a przepływ dynamiczny, z dużymi prędkościami. Podczas wezbrań następuje bardzo gwałtowny przybór wody. Czas trwania fal wezbraniowych jest krótki, rzędu kilku lub kilkunastu godzin, i jest zależny od czasu trwania opadów. Duża dynamika przepływów wezbraniowych jest przyczyną znacznych zniszczeń powodowa-nych przez rzeki.Dorzecze środkowej Wisły W dorzeczu środkowej Wisły mogą wystę-pować wezbrania zarówno opadowe, jak i roztopowe. Intensywne opady w rejonie wyżyn mogą być związane z wędrującymi znad Atlantyku niżami i towarzyszącymi im frontami atmosferycznymi bądź z niżami znad południowo-wschodniej Europy, nasyconymi wilgocią śródziemnomorską lub czarnomorską. Sięgają one nad obszar wschodniej Polski, Białorusi i zachodniej Ukrainy. Dodatkowo wyżynny charakter podłoża sprzyja ruchom konwekcyjnym,

co w efekcie prowadzi do intensywnych opadów deszczu.Rzeki mające swe źródła lub przepływające przez wyżyny: Krakowsko-Częstochowską, Kielecko-Sandomierską i Lubelską są rzekami o reżimie podgórskim, tzn. zwierciadło wody i dolina rzeki mają znaczne spadki, dużą prędkość przepływu i niewielkie głębokości. Czas od wystąpienia opadu do utworzenia się fali wezbraniowej nie jest zbyt długi, rzędu kilkudziesięciu godzin. Fale wezbrań opadowych są dyna-miczne, ze znacznymi wzrostami stanu.Na wyżynach wschodniej Polski pokrywa śnieżna utrzymuje się długo i ma zwykle znaczną grubość. Podczas roztopów zanika dość szybko i często gwałtownie, do czego przyczynia się napływ ciepłych mas powie-trza i opady deszczu, nawet niezbyt inten-sywne. Zasilanie rzek tego regionu jest wówczas znaczne, a charakter rzek sprzyja gwałtowności wezbrań.Dorzecze dolnej Wisły Pas nizin północnej Polski zagrożony jest głównie powodziami roztopowymi i roztopowo-opadowymi. Duże powodzie opadowe, obejmujące cały region, zdarzają się bardzo rzadko. Występują natomiast lokalne powodzie opadowe z intensywnych opadów nawalnych.Na obszarze dorzecza dolnej Wisły zwykle zalega więcej śniegu, silniejsze też są mrozy. W okresie roztopowym, przy napływie ciepłego powietrza z południa i występo-waniu nawet niewielkich opadów, śnieg topi się intensywnie, a woda roztopowa zasila rzeki. Szczególnie niebezpieczna sytuacja może wystąpić w dolnych odcinkach Wisły i Bugu, gdzie woda spływająca z górnej części zlewni często napotyka na przeszkody w postaci zatorów lodowych (adwekcja ciepła nad południowe części zlewni przy-spiesza topnienie, podczas gdy w partiach północnych nadal mogą się utrzymywać temperatury ujemne). W efekcie następuje spiętrzenie i wystąpienie wody z brzegów.Opady na obszarze dorzecza dolnej Wisły związane są przeważnie z rozwojem niżu nad Atlantykiem i przemieszczaniem się jego frontów na wschód Europy. Występują wówczas opady frontalne, o zróżnicowanym czasie trwania.Duże powodzie opadowe są bardzo rzadkie. Mniejsze, w skali jednej lub sąsiadujących ze sobą zlewni, występują, lecz również niezbyt często. Zdecydowanie większą częstotliwość mają powodzie lokalne, wywołane opadami nawalnymi. Szczególnie zagrożony jest pas ciągnący się od okolic Torunia do granicy wschodniej kraju.Rzeki dorzecza dolnej Wisły charakteryzują się reżimem nizinnym. Mają na ogół bardzo małe spadki, płyną wolno w szeroko, dobrze wykształconych dolinach, w małym stopniu rozmywają brzegi. Zasilane są obficie wodą na wiosnę, podczas roztopów. Wezbrania na rzekach nizinnych mogą trwać przez dłuższy czas, podczas gdy wezbrania opadowe kilka dni, a roztopowe lub rozto-powo-opadowe przez kilka tygodni.

Zjawiska lodowe i ich wpływ na przebieg stanów wodyW okresie zimowym, gdy następują znaczne spadki temperatury powietrza, w rzekach pojawiają się różne formy lodu, począt-kowo śryż i lód brzegowy, następnie stała pokrywa lodowa. Terminy zamarzania rzek

oraz czas utrzymywania się zjawisk lodo-wych zależą od położenia geograficznego zlewni i charakteru zimy. Przeciętnie jednak najwcześniej, już w listopadzie i grudniu, zamarzają rzeki na południowym wschodzie (górskie dopływy Wisły), na północnym wschodzie i wschodzie Polski. W dorzeczu dolnej Wisły zjawiska lodowe utrzymują się ok. 90 dni, a w dorzeczu środkowej Wisły przeciętnie 40 dni w roku. Zjawiska zanikają zwykle w marcu, a na północnym wschodzie mogą przeciągnąć się do kwietnia. Powstawaniu zjawisk lodowych towarzyszą na ogół wzrosty stanu wody, a lokalnie tworzą się zatory śryżowe. Również w okre-sach powstawania pokrywy lodowej nastę-puje piętrzenie wody i lokalne wzrosty, często powyżej stanów ostrzegawczych i alarmowych. W okresie zanikania zjawisk lodowych, głównie lodu brzegowego i ciągłej pokrywy lodowej, tworzy się kra, która spływając z biegiem rzek często zatrzymuje się na prze-szkodach i powoduje piętrzenie wody. Występują lokalne zatory lodowe oraz towa-rzyszące im wahania i wzrosty stanu wody.

Analiza rocznych przepływów maksymalnych Podstawowym parametrem charaktery-zującym reżim hydrologiczny rzeki jest wartość przepływu. Największe zagro-żenie powodziowe, jakie wystąpiło podczas pojedynczego roku, jest reprezentowane przez wartość maksymalnego rocznego przepływu.Na rys. 1 przedstawiono przebiegi maksymalnych rocznych przepływów na stacjach usytuowanych powyżej zbior-nika we Włocławku: w Warszawie i Kępie Polskiej/Płocku oraz poniżej zbiornika, w Toruniu i Tczewie. W latach 1951–2010 maksymalne roczne przepływy wody w Warszawie utrzymywały się w przedziale od 1080 m3/s w 1990 roku, do 5940 m3/s w 2010 roku. Przepływy na stacji Kępa Polska były zróżnicowane: od 1680 m3/s w 1990 roku do 6980 m3/s w 2010 roku. Zgodnie z powyższym można zauważyć, że na obu stacjach najniższe wartości z maksimów rocznych oraz absolutne maksima wystą-piły odpowiednio w 1990 oraz 2010 roku. Natomiast maksymalne roczne przepływy na stacjach w Toruniu i Tczewie, poniżej zbiornika we Włocławku, również były skorelowane w czasie i wynosiły odpo-wiednio dla Torunia 6650 m3/s w 2010 roku, a dla Tczewa 6490 m3/s również w 2010 roku. Najniższy z maksymalnych rocznych prze-pływów w Toruniu zanotowano w 1984 roku i wyniósł 1500 m3/s, natomiast w Tczewie 1600 m3/s, również w 1984 roku.Najwyższy przepływ na dolnej Wiśle zaob-serwowano na stacji Kępa Polska jako równy 6980 m3/s.

Analiza miesięcznych przepływów maksymalnych Kolejnym parametrem charakteryzującym powodziowość rzeki są wartości maksymal-nych miesięcznych przepływów.Na rys. 2 przedstawiono rozkłady maksy-malnych miesięcznych przepływów wody na czterech ww. stacjach w latach 1950–2010 oraz z podziałem na lata 1951–1967 oraz 1968–2010. Na każdej stacji analizowane przepływy wykazują duże zróżnicowanie w cyklu 12-miesięcznym.


127

W Warszawie maksymalny roczny przepływ w okresie 1951–2010 wystąpił w maju, nato-miast na pozostałych stacjach w czerwcu. Przepływy najmniejsze z maksymalnych miesięcznych zaobserwowano na posterun-kach: Warszawa, Toruń i Tczew w grudniu, natomiast w Kępie Polskiej w październiku.W latach 1951–1967 na większości stacji, z wyjątkiem Warszawy, maksymalne miesięczne przepływy zaobserwowano w czerwcu, natomiast w Warszawie w lipcu. Przepływy najniższe zaś z maksymalnych miesięcznych zanotowano w październiku na stacjach Warszawa, Toruń, Tczew oraz w listopadzie na stacji Kępa Polska/Płock (rys. 3).W latach 1968–2010 maksymalne miesięczne stany wody na wszystkich stacjach wystę-powały w maju, natomiast przepływy najniższe z maksymalnych miesięcznych na stacjach Warszawa, Toruń, Tczew i Kępa Polska zaobserwowano w grudniu (rys. 4).Występowanie maksymalnych rocz-nych przepływów w Warszawie i Kępie Polskiej pokrywa się z terminem katastro-falnej powodzi wiosną 2010 roku. Należy jednak zwrócić uwagę, że w przypadku tej właśnie powodzi absolutnym maksimom w Warszawie i Kępie Polskiej zdecydo-wanie nie towarzyszyły absolutne maksima na stacjach usytuowanych poniżej zbiornika we Włocławku. Zaobserwowane przepływy w Toruniu i Tczewie były bardzo wysokie, ale jednak niższe niż w 1962 roku.

Powódź 2010Wieloletnie doświadczenia synop-tyków hydrologów IMGW-PIB wskazują na oddziaływanie stopnia we Włocławku na hydrogramy fali powodziowej, zaobser-wowane na stacjach położonych poniżej stopnia. W celu oceny poprawności tego stwierdzenia przeanalizowano zmiany stanów wody na stacjach Warszawa, Toruń i Tczew podczas powodzi 2010 roku (rys. 5). Powódź w 2010 roku została wywołana przez obfite opady w dorzeczu górnej Wisły. Szczegółowy opis powodzi znajduje się w monografii [3].Podczas powodzi w maju–czerwcu 2010 roku zostały przekroczone abso-lutne maksima stanów wody z XX wieku na stacjach Warszawa Nadwilanówka, Kępa Polska, Toruń i Tczew (tab. 1). W tab. 2 podano wartości kulminacji fali powo-dziowej wraz z godziną ich wystąpienia. Czas utrzymywania się stanów powyżej stanów alarmowych wynosił podczas pierw-szej kulminacji 72 godz. w Warszawie, 249 godz. w Toruniu i aż 279 godz. w Tczewie. Podczas drugiej kulminacji czasy te były dużo niższe: w Warszawie 96 godzin, w Toruniu 180 godzin i 138 godzin w Tczewie. Porównanie to, wraz z analizą kulminacji fali (rys. 5), wskazuje, że po przej-ściu przez zbiornik i stopień we Włocławku relatywnie obniża się wartość bezwzględ-nego wzrostu stanów wody oraz wydłuża czas utrzymywania się stanów wody powyżej stanów alarmowych. Szybkość wzrostu stanów wody podczas pierwszej kulminacji wyniósł w Warszawie aż 7 cm/godz. (licząc od 4 UTC dnia 20 maja do osią-gnięcia kulminacji), podczas gdy najszybsze tempo wzrostu poziomów (do 8 UTC dnia 21 maja) przekroczyło 12 cm/godz. W Toruniu wartości te wyniosły odpo-wiednio 6 cm/godz. oraz 7,6 cm/godz.

Rys. 1. Maksymalne roczne przepływy na stacjach: Warszawa, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)

Rys. 2. Maksymalne miesięczne przepływy na stacjach: Warszawa, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)

Pierwsza kulminacja Druga kulminacja

Stacja Wartość Czas wystąpienia Stacja Wartość Czas wystąpienia

Warszawa 780 22.05.2010, godz. 10.00 Warszawa 743 8.06.2010, godz. 23.00

Kępa Polska 739 23.05.2010, godz. 2.00 Kępa Polska 660 10.06.2010, godz. 0.00

Toruń 848 23.05.2010, godz. 18.00 Toruń 790 10.06.2010, godz. 13.00

Tczew 1042 25.05.2010, godz. 10.00 Tczew 986 12.06.2010, godz. 7.00

Tab. 2 . Wartości kulminacji fali powodziowej wraz z godziną wystąpienia na dolnej Wiśle podczas powodzi w 2010 roku



128

W Tczewie zanotowane wartości wzrostów były zbliżone do toruńskich: 5,5 cm/godz. oraz 8,4 cm/godz. Podczas drugiej kulmi-nacji obliczono szybkość wzrostu poziomów wody przed osiągnięciem wartości kulmi-nacji, wyniosły one dla Warszawy 3,3 cm/godz., Torunia 2,3 cm/godz. oraz Tczewa 2,4 cm/godz. Podczas obu kulminacji wzrost stanów wody przed osiągnięciem kulminacji był wyższy dla stacji położonej powyżej Włocławka niż dla położonych poniżej. Nieco wyższe wartości obliczone dla Tczewa w porównaniu z Toruniem są skutkiem bliskości morza. Reasumując, na podstawie analizy powodzi z 2010 roku można stwierdzić, że kształt fali powodziowej poniżej Włocławka różni się od kształtu fali powyżej, gdzie szybkość wzrostu, jak i bezwzględna wartość wzrostu stanów wody są wyższe. Natomiast czas trwania zagrożenia, mierzony czasem utrzy-mywania się poziomów powyżej stanów alar-mowych, jest zdecydowanie dłuższy dla stacji położonych poniżej stopnia. Oznacza to, że podczas przechodzenia fali powodziowej przez zbiornik i stopień we Włocławku fala powodziowa wypłaszcza się i wydłuża. Jest to zjawisko korzystne z punktu widzenia prowadzenia akcji przeciwpowodziowej.

Susze Z hydrologicznego punktu widzenia bardzo ważną informacją jest analiza niskich stanów wody, tzw. niżówek hydrologicz-nych, które są następstwem suszy atmosfe-rycznej i glebowej, spowodowane brakiem bądź niedoborem opadów w dorzeczu.

W Polsce susze występują najczęściej wtedy, gdy w okresie wegetacyjnym wystę-puje brak dostatecznej ilości opadów oraz napływa bardzo ciepłe i suche powietrze. Jeśli w okresie poprzedzającym występował niedobór opadów, możemy mówić o tzw. suszy atmosferycznej. Następstwem utrzy-mującej się przez dłuższy czas suszy atmos-ferycznej jest susza glebowa i hydrologiczna. Podczas suszy glebowej wysycha wierzchnia warstwa gleby, ustaje wzrost roślin lub wręcz rośliny usychają. Efektem suszy hydrologicznej jest niżówka hydrologiczna. Ustaje wówczas zasilanie rzek wodą z opadów atmosferycznych, obniża się zwierciadło wód powierzchnio-wych, często poniżej poziomu przyjmowa-nego za graniczny dla utrzymania ekosys-temów rzecznych. Długotrwałe utrzymywanie się niskiego stanu i przepływu (poniżej przyjętego stanu granicznego, np. średniego niskiego prze-pływu, SNQ) nazywamy niżówką hydrolo-giczną. W Polsce wyróżnia się dwa rodzaje niżówek: niżówki letnie, przeciągające się często na okres jesienny i zwane wówczas niżówkami letnio-jesiennymi i niżówki zimowe. Niżówki letnie, poprzedzone suszą atmosferyczną i glebową, rozpoczynają się wówczas, gdy rzeki zasilane są wyłącznie lub prawie wyłącznie przez wody podziemne. Występowanie niżówek zimowych jest zwią-zane z pojawieniem się zjawisk lodowych na rzekach i dłuższymi okresami ujemnej temperatury powietrza, kiedy zatrzymany zostaje spływ powierzchniowy, a dopływ wód podziemnych jest mocno ograniczony.

Czas trwania niżówek jest bardzo zróżni-cowany i waha się od 20 dni (okres przyjęty z definicji jako minimalny) do ponad 200 dni, co zdarza się raczej rzadko. Wielokrotnie występowały niżówki 3–4 miesiące.Typową porą pojawiania się niżówek jest okres letni (czerwiec–lipiec), niekiedy przedłużający się na jesień (wrzesień–październik). Niżówki wczesnozimowe i zimowe są charakterystyczne przede wszystkim dla rzek górskich. Jednak zdarzają się wyjątki, np. długotrwała niżówka zimowa w 1954 roku, która objęła niemal cały kraj, nie pojawiła się na górskich dopływach Wisły i niektórych górskich dopływach Odry.Zakończenie niżówki letniej związane jest z wystąpieniem znacznych opadów atmosfe-rycznych. Opady przeciętne lub nieznacznie przewyższające normy powodują krótko-trwałe podniesienie stanu wody w rzekach, lecz nie odbudowują zasobów wodnych zlewni. Dopiero znaczne i długotrwałe opady, szczególnie w okresie jesienno--zimowym, są w stanie uzupełnić niedobory wody. Koniec niżówki zimowej następuje gwałtownie w wyniku wzrostu temperatury powietrza i spływu wód roztopowych.

Ogólna charakterystyka najgroźniejszych suszW ostatnich latach bardzo sucha była pierwsza połowa lat 90. oraz rok 2003 i 2006. Szczególnie dotkliwa, a na wielu obsza-rach katastrofalna była susza w 1992 roku. Charakteryzowały ją wielotygodniowe upały, niedobór opadów, wyschnięta gleba (spadek plonów, brak pasz i w konsekwencji wzrost cen żywności), wzrost liczby pożarów (spłonęły dziesiątki tysięcy hektarów lasów). Skutkami hydrologicznymi suszy w 1992 roku były m.in. wyjątkowo niski przepływ i stan wody w rzekach (na wielu poste-runkach stan wody spadł poniżej wartości dotychczas obserwowanych), bardzo niski poziom wód podziemnych (na południu zwierciadło wód podziemnych spadło 100 i więcej centymetrów poniżej wartości średnich), niedostateczne zasilanie studni gospodarskich. Wystąpiła realna groźba całkowitego opróżnienia zbiornika Sulejów na Pilicy, zaopatrującego w wodę Łódź i Tomaszów Mazowiecki.

Analiza rocznych przepływów minimalnychW pracy przeanalizowano zmienność minimalnych rocznych przepływów na stacjach usytuowanych powyżej zbior-nika we Włocławku: w Warszawie i Kępie Polskiej/Płocku oraz poniżej zbiornika, w Toruniu i Tczewie (rys. 6). W rozważanym okresie (1951–2010) mini-malne roczne przepływy wody w Warszawie zawierały się w przedziale od 108 m3/s w 1960 roku do 333 m3/s w 1981 roku. Minimalne roczne przepływy na stacji Kępa Polska były zróżnicowane od 162 m3/s w 1962 roku do 552 m3/s w 1981 roku. Można zauważyć, że na obu stacjach maksymalne wartości minimów rocz-nych wystąpiły w tym samym roku – 1981. Natomiast maksymalne roczne przepływy na stacjach w Toruniu i Tczewie, poniżej zbiornika we Włocławku, wynosiły odpo-wiednio dla Torunia od 218 m3/s w 1992 roku do 662 m3/s w 1981 roku, a dla Tczewa od 264 m3/s w 1960 roku do 754 m3/s w 1981


Rys. 5. Zmiany stanów wody zanotowane na stacjach IMGW-PIB położonych wzdłuż dolnej Wisły podczas powodzi w 2010 roku


129

roku. Na omawianym odcinku rzeki Wisły najniższy przepływ zaobserwowano na stacji Warszawa i był on równy 108 m3/s (1960). Rok 1981 charakteryzował się występowa-niem na wszystkich czterech stacjach prze-pływów najwyższych z minimalnych rocz-nych. Występowanie minimalnych rocznych przepływów w Kępie Polskiej w 1962 roku oraz w Toruniu w 1992 roku podkreśla zmniejszenie zasobów wodnych podczas susz zaobserwowanych w tych latach.

Analiza miesięcznych przepływów minimalnych Na każdej stacji miesięczne minimalne przepływy wykazują duże zróżnicowanie w cyklu 12-miesięcznym. Na rys. 7 przed-stawiono rozkłady minimalnych miesięcz-nych przepływów wody na czterech stacjach w latach 1950–2010 oraz z podziałem na lata 1951–1967 oraz 1968–2010.W latach 1951–2010 na trzech rozpatrywa-nych stacjach absolutne przepływy mini-malne zostały odnotowane w grudniu, wynosiły odpowiednio: dla Warszawy 108 m3/s, dla Kępy Polskiej 162 m3/s oraz dla Tczewa 264 m3/s. Natomiast w Toruniu absolutne minimum miesięczne zanoto-wano we wrześniu i wynosiło ono 218 m3/s. Najwyższe wartości w tych zbiorach odno-towano: dla Warszawy 260 m3/s w maju, dla Kępy Polskiej 420 m3/s również w maju, dla Torunia 464 m3/s w kwietniu oraz w Tczewie 504 m3/s w maju.Na rys. 8 przedstawiono przebieg minimal-nych miesięcznych przepływów na stacjach: Warszawa, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–1967). Na wszystkich rozważanych stacjach minimalne przepływy wystąpiły w grudniu i wynosiły: w Warszawie 108 m3/s, w Kępie Polskiej 162 m3/s, w Toruniu 234 m3/s oraz w Tczewie 264 m3/s. Natomiast najwyższe z minimalnych rocznych prze-pływów wystąpiły w kwietniu i wyno-siły odpowiednio: w Warszawie 314 m3/s, w Kępie Polskiej 638 m3/s, w Toruniu 709 m3/s oraz w Tczewie 720 m3/s.Na rys. 9 przedstawiono przebieg minimal-nych miesięcznych przepływów na stacjach: Warszawa, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1968–2010). Na dwóch stacjach minimalne miesięczne przepływy wystąpiły we wrześniu i wynosiły: w Kępie Polskiej 238 m3/s, w Toruniu 218 m3/s, w Tczewie 266 m3/s. Natomiast w Warszawie mini-malny miesięczny przepływ odnotowano w styczniu i wyniósł on 147 m3/s. Najwyższe z minimalnych miesięcznych przepływy wystąpiły w maju (Warszawa i Kępa Polska) oraz w kwietniu (Toruń) i w styczniu (Tczew). Przepływy te wynosiły odpo-wiednio: w Warszawie 271 m3/s, w Kępie Polskiej 420 m3/s, w Toruniu 464 m3/s oraz 566 m3/s w Tczewie.

PodsumowanieW pracy przedstawiono przyczyny powsta-wania powodzi i suszy na dolnej Wiśle. Przeanalizowano zmienność maksymal-nych i minimalnych przepływów miesięcz-nych i rocznych w latach 1951–2010. Występowanie maksymalnych rocz-nych przepływów w Warszawie i Kępie Polskiej pokrywa się z terminem katastro-falnej powodzi wiosną 2010 roku. W tej

Rys. 6. Minimalne roczne przepływy na stacjach: Warszawa, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951– 2010)

Rys. 7. Minimalne miesięczne przepływy na stacjach: Warszawa, Kępa Polska/Płock, Toruń, Tczew (1951–2010)




130

właśnie powodzi absolutnym maksimom w Warszawie i Kępie Polskiej nie towarzy-szyły absolutne maksima na stacjach usytu-owanych poniżej zbiornika we Włocławku. Zaobserwowane przepływy w Toruniu i Tczewie były bardzo wysokie, ale jednak niższe niż w 1962 roku (a więc przed wybu-dowaniem stopnia we Włocławku).Porównanie hydrogramów zaobserwowa-nych w maju i czerwcu 2010 roku na stacjach Warszawa, Toruń i Tczew wykazało wpływ zbiornika i stopnia we Włocławku na kształt fali powodziowej. Kształt fali powodziowej poniżej Włocławka różni się od kształtu fali powyżej stopnia, gdzie szybkość wzrostu, jak i bezwzględna wartość wzrostu stanów wody są wyższe. Natomiast czas trwania zagrożenia, mierzony czasem utrzymy-wania się stanów powyżej stanów alarmo-wych jest zdecydowanie dłuższy dla stacji położonych poniżej stopnia. Podczas prze-chodzenia fali powodziowej przez zbiornik i stopień we Włocławku fala powodziowa wypłaszcza się i wydłuża. Jest to zjawisko korzystne z punktu widzenia prowadzenia akcji przeciwpowodziowej.Typową porą pojawiania się niżówek

jest okres letni (czerwiec–lipiec), niekiedy przedłużający się na jesień (wrzesień–październik).Czas trwania niżówek jest bardzo zróżni-cowany i waha się od 20 dni (okres przyjęty z definicji jako minimalny) do ponad 200 dni, co zdarza się raczej rzadko. Wielokrotnie występowały niżówki 3–4 miesiące. Analiza częstości występowania minimalnych rocz-nych przepływów w przedziałach wartości wykazała, że w Warszawie najczęściej prze-pływy zawierają się w przedziale 200–300 m3/s (46,67%), natomiast na stacjach Kępa Polska, Toruń, Tczew minimalne roczne przepływy najczęściej występują przedzia-łach 300–400 m3/s, odpowiednio: 50%, 45% oraz 38,3%.

PodziękowaniaAutorki dziękują dyrektorowi naczelnemu IMGW-PIB dr. hab. inż. Mieczysławowi Ostojskiemu za stworzenie warunków umożliwiających włączenie się do tej cennej publikacji. Ponadto dziękują serdecznie pracownikom Biura Prognoz Hydrologicznych IMGW-PIB w Gdyni, a w szczególności p. mgr Alicji Kańskiej

i mgr Magdzie Mielke za pomoc techniczną w przygotowaniu pracy.

Bibliografia 1. Raporty PSHM, raporty IMGW-PIB.2. Sasim M., Walijewski G., Sytuacja hydro-

logiczno-meteorologiczna i przebieg powodzi w zlewni środkowej i dolnej Wisły [w:] Dorzecze Wisły – mono-grafia powodzi maj–czerwiec 2010, red. M. Maciejewski, M. Ostojski, T. Walczykiewicz, Warszawa 2011.

3. Sztobryn M., Krzysztofik K., Sytuacja hyd rol o g i c z no - me te orol o g i c z na w ujściowym odcinku Wisły [w:] Dorzecze Wisły – monografia powodzi maj–czerwiec 2010, red. M. Maciejewski, M. Ostojski, T. Walczykiewicz, Warszawa 2011.

4. Sztobryn M. i in., Wpływ morza na odpływ wielkich wód Wisły w czerwcu 2010 roku, Powódź 2010 – Forum NT, Warszawa 2010, s. 35–50

Marzenna Sztobryndr inżInstytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczye-mail: [email protected] Wydziału Hydrotechniki Politechniki Gdańskiej. Doktorat z nauk technicznych obroniła w Instytucie Budownictwa Wodnego Polskiej Akademii Nauk. Starszy synoptyk hydrolog i wieloletni kierownik Biura Prognoz Hydrologicznych Oddziału Morskiego w Gdyni, Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowego Instytutu Badawczego. Przewodnicząca Bałtyckich Służb Lodowych (od 2010). Kierowniczka wielu krajowych i międzynarodowych projektów, w tym programów ramowych Unii Europejskiej SELF, ESEAS, THESEUS. Współautorka licznych raportów i publikacji z zakresu hydrologii brze-gowej, zlodzenia morza oraz zmian klimatu. Wykładowczyni w Szkole Morskiej w Gdyni. Członkini wielu stowarzyszeń, m.in. Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Wodnych i Melioracyjnych, Polskiego Towarzystwa Geofizycznego, Gdańskiego Towarzystwa Naukowego i American Meteorological Society.

Marianna Sasimmgr inż.Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczye-mail: [email protected] Politechniki Warszawskiej na Wydziale Inżynierii Sanitarnej i Wodnej, Oddział Budownictwa Wodnego (1968). Studia podyplomowe z zakresu gospodarki wodnej odbyła na Politechnice Warszawskiej (1971). Długoletnia pracownica IMGW-PIB w Warszawie (od 1967) – starszy synoptyk hydrolog. Kierowniczka Centralnego Biura Prognoz Hydrologicznych w Warszawie (1999–2009). Od 2009 roku kierowniczka Centrum Nadzoru Operacyjnego Państwowej Służby Hydrologiczno-Meteorologicznej.Pedagog w Technikum Gospodarki Wodnej w Dębem (1989–1991). Współautorka wielu opracowań i monografii powodziowych. Uczestniczka wielu projektów i seminariów z zakresu hydrologii. Autorka cyklicznych artykułów do gazety „Obserwator” (1968–2005). Członkini wielu stowarzyszeń, m.in. Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Wodnych i Melioracyjnych, Polskiego Towarzystwa Geofizycznego, Stowarzyszenia Hydrologów Polskich.

Beata Kowalskamgr inż.Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczye-mail: [email protected] Wydziału Hydrotechniki Politechniki Gdańskiej. Wieloletnia pracownica Biura Prognoz Hydrologicznych Oddziału Morskiego w Gdyni, Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowego Instytutu Badawczego. Współautorka licznych raportów i publikacji z zakresu hydrologii (zwłaszcza zmian średniego i maksymalnego poziomu morza oraz zagrożeń powodziowych terenów nadmorskich). Uczestniczka międzynarodowych projektów badawczych z dziedziny zmian klimatycznych, ochrony brzegów i zagrożeń ekstremalnymi zjawiskami hydrologicznymi, w tym programów ramo-wych Unii Europejskiej SELF, ESEAS, THESEUS. Odpowiedzialna za obliczenia hydrologiczne dla północnej Polski w ramach projektu ISOK – Informatyczny System Osłony Kraju. Członkini Polskiego Towarzystwa Geofizycznego.


131

The Vistula River and water management in agriculture

AuthorJanusz Szablowski

Keywords The Vistula River, agriculture, drought, retention, irrigation

AbstractThis article attempts to show how much in agriculture depends on appropriate water resources. The Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is exposed to a significant deficiency of water resources. In addition, it experiences severe droughts, repeating in the period 1951–2006 on average every two years. The Vistula River flowing across the Voivodeship creates great chances for improved management conditions. These opportunities have been discussed on the example of invest-ments, developed concepts of surface water management, agricultural irrigation programme and the opportunity of using the water resources of a planned second reservoir on the Vistula River below Włocławek.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013210

IntroductionThe Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is situated in central Poland, within the sub-province of coastal lakes of the Baltic Sea. It is situated in the intersection of two important valley sequences: the meridian Vistula River (Wisła) valley and the parallel valley of the Drwęca, Brda and Noteć Rivers is the most characteristic feature of this Voivodeship. In the extensive Toruń Valley, formed in the intersection of these valleys, all larger rivers connect: Vistula, Drwęca, Noteć and Brda (Fig. 1).

These valley sequences divide the Voivodeship into four areas with diverse environment and economy. The following areas are located in the north: Krajna region, Bory Tucholskie and Chełm land, while in the south there are Kujawy and Dobrzyń region [3]. Moraine uplands divided by the system of extensive and deep river valleys and ice-marginal valleys dominate the landscape. These are areas of fertile soils with low afforestation rate and defective air-water relations due to an impermeable base requ-iring water and meliorative investments. The Voivodeship has an area of 17,970 km2 (1,797,000 ha) and is divided administratively into 144 communes, including: 17 urban, 34 mixed urban and rural and 93 rural communes. Communes form 19 land poviats and 4 city poviats.The population of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is equal to 2,101,700d persons, including 796,200 persons residing in villages, which constitutes 37.9% of the total Voivodeship popu-lation. The working population in villages comes only to approx. 360,000, while the unemployment rate is approx. 17% [6].Therefore, development of meliorative investments constitutes a great opportunity for increasing the employment rate of villa-gers and vocational activation of the unemployed.Agricultural land (AL) in the Voivodeship covers 1,161,000 ha, which constitutes 64.5% of the total area. The tendency is decli-ning. The most AL is present in the following poviats: Włocławek (approx. 103,000 ha), Inowrocław (approx. 93,000 ha), Świecie (approx. 77,500 ha). The least AL is present in Aleksandrów poviat (approx. 39,000 ha), Wąbrzeźno and Rypin (approx. 41,000 ha).The AL structure is dominated by arable land (GO) with 1,011,000 ha, which constitutes 56.3% of general surface of the Voivodeship and 86.6% of AL surface.

Fig. 1. Land relief of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship; source: Report on the Environmental Condition of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, Bydgoszcz 1999

J. Szablowski | Acta Energetica 2/15 (2013) | 131–139

132

The structure of crops is dominated by cereals, which toge-ther with cereal mixtures constitute approx. 71% of crops by area. Root crops occupy 11%, including sugar beet 5.6% and potatoes 4.7% [6].The average crop from one ha, as well as livestock breeding, is moderate. This is determined mainly by the situation on the economic market and the climatic conditions determining production choices of the agricultural habitat (including soil hydrology). Starting from the 1980s, a significant decrease of chemical and mineral fertilisation has been observed, which makes it impos-sible to maintain harvest on a permanently high level. Assuming that this tendency will continue in the following years or that it will not exceed 150 kg pure fertilising component per 1 ha, water factor becomes the basic element (next to solar energy, air temperature and humidity) allowing for maximum use of nutrition in soil by plants. Therefore, the need of carrying out drainage-irrigation meliorative investments, including small water retention, becomes highly important [8].

Agroclimatic basis and needs of reasonable water management with particular consid-eration of irrigationThe Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is characterised by mode-rate climate, where oceanic and continental air masses collide. Such a climate is characterised with high weather changeability. The southwestern part of the Voivodeship is warmer and drier; precipitation there is among the lowest in the country, while water deficiency in agriculture is the highest. The southeastern part is colder and more humid.If we divide the Voivodeship into two parts along the parallel running through Bydgoszcz, in the northern part the amount of precipitation comes to 500–600 mm, while in the southern part it is 450–500 mm (Fig. 2). In the vegetative period, these amounts come to 350–400 mm and 300–350 mm respectively [7]. Average annual air temperature varies from 7.0–7.5oC in the northern and northeastern part of the Voivodeship to 8.0–8.3oC in the southern and southeastern part. Based on precipitation climatic deficiency, water deficiency for agriculture and the need of arable plants and green agricultural land (GAL) can be estimated. In the vegetative period (April – September), the most probable (p = 50%) precipitation defi-ciency comes to 200–300 mm, while in very dry years (p = 10%) it is 360–380 mm [4]. The Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is situated within two main Polish basins. The southern and western part (approx. 30%) discharges waters to the Oder River (Odra) via the Noteć and Wełna Rivers, while the remainder of the Voivodeship discharges waters to the Vistula River (Wisła). The main tributaries of the Vistula River (Wisła) within the Voivodeship limits include the Drwęca, Brda, Wda, Osa, and smaller rivers: Zgłowiączka, Tążyna, Struga Toruńska and others (Fig. 3). In addition, canals and a network of drainage ditches are situated next to natural watercourses. The Bydgoszcz Canal, constructed in the years

1772–1774 and connecting the river systems of the Vistula River (Wisła) and Oder River (Odra), is the largest canal. The Voivodeship area is covered by 1,002 lakes with surface larger than 1 ha, occupying altogether 25,051.9 ha, which constitutes 1.4% of its territory. The water resources of lakes come to approx.

Fig. 2. Precipitation contour lines – average annual amount (mm), source: Agricultural irrigation programme in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, Bydgoszcz 2007

Fig. 3. Hydrographical network, source: Report on the Environmental Condition of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, Bydgoszcz 1991 and the Water Management Study, 1986


133

1,217 mln m3, which constitutes approx. 6.2% of lake water reso-urces in the country.In addition, there occur artificial water reservoirs constructed due to partitioning valleys of the Vistula (Wisła), Brda and Wda Rivers. The Włocławek reservoir is the largest one – its water volume comes to 408 mln m3. Three artificial reservoirs were formed on the Brda River, of which Koronów reservoir – with a capacity of 81.5 mln m3 – is the largest, while others are in Tryszczyn and Smukała.Four aquifers occur in the Voivodeship: quaternary, tertiary, cretaceous and Jurassic. Quaternary reservoirs have the highest utility significance and the largest resources. Their recorded reso-urces come to 131,706 m3/h and constitute approx. 80% of all underground water resources present in the Voivodeship. These waters constitute a basic source of supply for many individual and collective recipients (municipal intakes, village waterworks, backyard wells and irrigation). Apart from climatic and hydrological conditions, soil types with specific granulometric composition and content of organic parts constitute the basic factor conditioning agricultural production. Soil type is extremely diverse. Basic types include: spodic soils near forests, brown soils (Kujawy Upland, Chełm Lake Region and part of the Krajna Lake Region), black earth (Inowrocław Plain, Krajna Lake Region and Chełm-Dobrzyń Lake Region), alluvial soil (floodplains of the Vistula, Drwęca, Fryba, Osa and Zgłowiączka Rivers), as well as hydrogenic soils (the lowest places in river valleys and depressions with no natural drainage). The average valuation class for GO is IVa, for GAL – V. In the Voivodeship, nine complexes of agricultural usability are indi-cated within GO and three complexes of GAL. The following complexes dominate: rye very good – 27.8%, rye poor – 20% and wheat good – 20.7%. GAL is dominated by average agricultural land complex – 52.8%. The most fertile soils appear in the region of Kujawy, Pałuki, Krajna and the Chełm-Dobrzyń Lake Region. Fig. 4 presents agricultural usability of soils.As was mentioned, water determines crop yield in plant produc-tion. Deficiency needs to be supplemented by various technical forms of irrigation, which in Poland usually include permeating irrigation, sprinkler irrigation and drip irrigation. Each plant has a different water demand, according to plant properties, size of crop yield and external factors, of which the most important include: amount and distribution of precipita-tion, precipitation deficiency in relation to evapotranspiration, air humidity and temperature, as well as solar radiation power. The water demand of plants depends also on the duration of the vegetative period of a given plant and on the intensity of fertili-sation. Tab. 1 presents exemplary water demand and deficiency of various plants.Current water consumption in production of four basic crops is estimated as 1,432 mln m3 in the whole Voivodeship. If we assume that water consumption should be increased by 20% for other crops, the amount of water necessary for plant production would come to 1,700 mln m3 [4].It should be stated that intensive agriculture characterised by high yield of arable crops and permanent GAL is impossible

Fig. 4. Agricultural usability of soils in Poland, source: Report on the Environmental Condition of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship in 1999, Bydgoszcz 2000

Tab. 1. Water demand and deficiency in the vegetative period of selected plants of field crop and green agricultural lands, source: Agricultural irrigation programme in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, Bydgoszcz 2007

Plant Vegetative period Water demand (mm)

Water deficiency (mm)

Rye April – July 250–280 20–40

Winter wheat April – July 270–300 60–80

Spring barley April – August 360–370 50–70

Oats April – July 290–340 30–50

Early potatoes April – July 280–330 50–100

Late potatoes April – September 430–480 100–150

Field pastures April – September 450–530 90–120

Corn for seed April – September 450–480 50–70

Rape April – July 350–400 20–30

Alfalfa April – September 450–500 80–100

Sugar beet April – September 500–550 50–100

Fodder beet April – September 450–540 80–100

Carrot May – September 480–530 150–200

Early vegetables May – July 250–400 50–200

Late vegetables May – September 500–600 200–300

Berry plants and shrubs Diverse 500–600 170–250

Orchards Diverse 600–800 200– 400

3-cut meadows April – September 450–500 50–150


134

without irrigation, which requires extensive capital expendi-ture. This is also true of developing ecological and integrated agriculture.

Droughts in the kujawsko-pomorskie regionDroughts occurring in the region in the years 1951–2006 were characterised by various duration and period of occurrence. In that time, 30 atmospheric droughts were noted, with total duration of 200 months, i.e. 30% of the analysed period. The longest droughts occurred in the following periods: 1951–1952 (9 months), 1954 (9 months), 1959 (10 months), 1982 (11 months), 1983 (7 months) and 1989 (7 months). In the vegetative period, months with drought constitute 40% of the whole summer period [1]. In two very dry years 1982–1983, the average decline in cereal crops in various Voivodeship regions came to 5–30%, while for potatoes it was 10–40% in relation to yield from average years.Other results of drought include, in 1992 very low water level and very small flows in rivers, significant decline of groundwater table, low filling of retention reservoirs, increased concentration of contaminants in rivers and oxygen deficit, increased costs of obta-ining and purifying water, more fires in forest and peat bogs, etc.Droughts in 2005–2006 caused significant losses in agriculture. Spring cereals, corn, potatoes, sugar beets and GAL suffered the most. The measures applied to counteract drought effects include the following:• increase of natural water resources in the agricultural produc-

tion zone• increased use of available water resources• reduced demand of arable crops for water• reduced water losses.Among these methods, the following are the most efficient:• soil crops increasing its humidity• selection of appropriate drought-resistant plant species and

varieties• appropriate fertilisation• collecting water in the period of its excess through construc-

tion of retention reservoirs• irrigationIt should be mentioned that drainage performs a great role in alleviation of drought results for plant crops. A draining system lowers the gravitational groundwater table in the spring period, thereby enabling early commencement of field works, and consequently plant vegetation begins earlier. Moreover, plants develop deeper roots to collect water.Technologies limiting water evaporation from soil surface should be applied in cultivation – they keep water in the soil profile and limit surface flow.

The voivodeship regions with the highest water demandIn the southern part of the Voivodeship, included by the authors of “Agricultural Irrigation Programme in the Kujawsko-Pomorskie

Voivodeship” (2007) [4] in zone I with the highest potential irriga-tion demand (marked in red), conditions are especially unfavo-urable and indicate the need for reasonable water use by agricul-ture. In this zone, the total average precipitation in the vegetative period comes to 250–350 mm. Zone II with average potential irri-gation demand includes parallel areas on the south of Bydgoszcz to the line Grudziądz – Świekatowo, with average precipitation 375 mm (dark blue). Zone III includes areas with moderate irri-gation demand in the part of the Voivodeship that is the most distant on the south from the line Grudziądz – Świekatowo, where the average sum of precipitation in the vegetative period exceeds 375 mm (light blue) (Fig. 5).

Irrigation as a factor counteracting drought results, forming crop yield and stabilityAs experiences from researches on the efficiency of meliorative works indicate, thanks to soil drainage, increased crop yield from 5 to 15 cereal units is obtained, depending on the type of soil and drainage level. Irrigation enables crop increase by approx. 10–15 cereal units. Currently, irrigation in Poland is applied only on approx. 0.5% of AL surface. In dry years, sprinkler irrigation is a condition of obtaining average crop yield. When thermal and radiation conditions are favourable, cropping increases in relation to average years. Permeating irrigation on permanent GAL and in river valleys is applied using drainage-irrigation systems.The lack of water caused by low water flow in rivers during drought and reduced usable volume of water in lakes and

Fig. 5. Zones of potential irrigation demand, source: Agricultural irriga-tion programme in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, Bydgoszcz 2007


135

retention reservoirs constitutes a frequent factor making irriga-tion impossible.To sum up, four basic irrigation purposes should be distinguished:• alleviation of drought effects in agriculture• provision of good quality crop stability• increased effectiveness of plant production• increased competitiveness of farmsThere are two basic irrigation methods: gravity and pressure. Gravity irrigation methods include flood irrigation, furrow irri-gation, irrigation with use of sewage, permeating irrigation and water drainage engineering. Pressure irrigation methods include sprinkler irrigation and micro-irrigation.The crop increase that can be obtained with sprinkler irrigation of particular plant species varies. Next to environmental condi-tions, also sprinkler irrigation methods, adopted terms and amount of used water are important. The highest absolute incre-ases are obtained through sprinkler irrigation of root and fodder vegetables, while the lowest are gained in the case of cereals and leguminous vegetables. Tab. 2 presents example initial crops and their increases under the influence of sprinkler irrigation.

Investments securing water demand of agriculture in the kujawsko-pomorskie voivodeshipThe Voivodeship includes 468,535 ha meliorated AL, which is approx. 67% of demand. Of this, 393,021 ha of GO and 75,514 ha GAL have been meliorated.On meliorated GO, an area of 4,221 ha has been irrigated, while on GAL – 8,018 ha.The Voivodeship includes 16,606 ditches, as well as other water and meliorative installations related to water management. The Kujawsko-Pomorski Land Reclamation and Water Installations

Authority in Włocławek administers them as an organisational unit of the marshal of the Voivodeship.They include:• 3,256 km of natural watercourses• 25 km of canals• 179 km of levees (on the Vistula River (Wisła)) • 40,028 ha protected by levees• drainage pumping stations: 29 units• 41,596 ha drained by pumping stations• 9 water reservoirs with water capacity of 13,534,000 m3

• 525 other hydrotechnical structuresThe area of irrigation installations described above constitutes 2.5% in relation to the meliorated area. It forms individual facili-ties and structures grouped in water-economic systems.As of the end of 2012, the following structures had been constructed in the Voivodeship:• weirs on watercourses: 51 units with retention increase of

15,295,000 m• lake rise: 116 units with retention increase of 24,608,000 m3

• artificial water reservoirs: four units with retention increase of 120,000 m3.

By 2015, the agricultural irrigation programme [4] expects the following:• weirs on watercourses: 83 units with retention increase of

15,295,000 m3

• lake rises: 70 units with retention increase of 7,864,000 m3.These investments will contribute to improvement of water management in many AL areas in the Voivodeship. Further operations aimed at water retention and irrigation will depend on future financial and material plans, as well as on state agricul-tural politics.Levees, pumping stations and hydrotechnical structures perform

Functional groupand plant species

Initial crop Crop increase

t.ha–1 t.ha–1 c.un.ha–1 %

Weighted average Extreme values Weighted average Extreme values Weighted

average Extreme values Weighted average Extreme values

Winter wheat 5.06 4.63–5.47 0.47 0.30–0.60 4.7 3.0–6.0 9 6–12

Spring barley 4.32 3.90–4.52 0.36 0.20–0.40 3.6 2.0–4.0 8 5–9

Corn 5.82 5.00–6.50 0.66 0.50–0.80 6.6 5.0–8.0 11 8–14

Sugar beet 41.7 33.5–48.5 8.45 4.00–10.5 21.1 10.00–26.3 20 10–25

Pea 2.43 2.20–3.00 0.30 0.20–0.50 3.60 2.40–6.00 12 8–21

Green agricultural land 7.20 5.00–9.20 1.75 0.50–2.60 7.00 2.00–10.4 24 7–36

Cauliflower 13.5 11.0–18.0 4.97 2.00–9.50 12.4 5.00–24.0 37 15–70

White cabbage 58.4 40.0–72.0 17.8 4.50–21.3 26.7 6.75–31.9 30 8–36

Red beet 28.9 22.5–36.0 7.15 3.00–12.0 10.7 4.50–18.0 25 10–42

Carrot 34.6 26.0–38.0 7.55 2.00–9.00 11.3 3.00–13.5 22 6.26

Onion 28.9 22.0–37.5 6.20 2.00–10.5 15.5 5.00–26.3 21 7.36

Cucumber 25.5 20.0–32.0 5.20 2.00–10.8 13.0 5.00–27.0 20 8.42

Parsley 23.6 19.0–29.0 3.90 1.50–5.50 5.85 2.25–8.25 17 6.23

Tab. 2. The author’s research [9] on the impact of permeating irrigation obtained as a result of investment in increasing existing water reservoirs in the period 1992–1996 in the south-eastern part of the Voivodeship (former Włocławek Voivodeship) indicated increased crop yield, on average by 15.7% for cereals, 16.1% for root vegetables, 29.5% for rape and 17.9% for hay


136

a significant role in reasonable management of water and its resources. Their share in the regulation of surface and under-ground water levels is important.Apart from planned investments in of water retention and irri-gation, in the future possible transfer of water will become signi-ficant. It will take place from areas experiencing water excesses in lakes and artificial reservoirs to areas with poor water supply. The lack of local resources makes it impossible to collect water supplies for agriculture, food processing, municipal needs, etc. Already in 1986–1987, at the request of the then Voivodeship Office in Włocławek, the Central Office of Civil Engineering Studies and Designs HYDROPROJECT Branch in Włocławek deve-loped “Concept of Surface Water Management... “, including the use of water resources of Włocławek reservoir.That concept expected use of water for agriculture, tourism and leisure, power, etc. through enlarging many lakes and construc-tion of dam reservoirs. In order to secure an appropriate amount of water for these needs, the study indicated and developed the possibilities of water transfer among particular reservoirs, inclu-ding Włocławek reservoir.In the northern part of the former Voivodeship, 74 lakes with a total surface area of 2,915 ha were to be used, while in the southern part – 106 lakes with total surface area of 2,915 ha.Within the scope of forming water management processes, it was assumed as follows:• protection and improvement of existing ground and water

conditions through bi-directional operation of meliorative installations (drainage and irrigation)

• qualitative protection of surface water resources• creation of conditions for better use of natural surface water

resources to satisfy water management needsWater transfers from Włocławek reservoir were to be directed to the areas in the south-western part of the Voivodeship with the lowest precipitation rate, where its average sum came to 450–500 mm (300–350 mm in the vegetative period). The plan was to supply that water to Borzykowskie Lake in Choceń Commune, in the form of a planned reservoir on the Lubieńka River, as well as Kromszewickie Lake in Chodecz Commune, with simultaneous water supply to a second planned dam reservoir on the Lubieńka River (Fig. 3).Currently, design of the construction of the second barrage on the Vistula River (Wisła) below Włocławek by Siarzewo is in progress. This will make it possible to use some of the resources of the new water reservoir to solve problems of significant water deficit, at least in the south-western part of the Voivodeship. This would be very important for sustainable development of the region and would significantly limit the effects of cyclical hydro-logical droughts. The author knows that study works on the possibilities of future supply to areas experiencing water deficit with waters from the second reservoir on the Vistula River (Wisła) are in progress. Let us hope that this time – if the second barrage and water reservoir come into being – the possibilities of using water at least for agricultural needs will be realised.

Summaryin this article, the author has tried to demonstrate important problems of water management in agriculture resulting from its deficiency in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship.Investments within the scope of collecting water (water reten-tion), especially using the water resources of the Vistula River (Wisła) collected in dam reservoirs in Włocławek and possibly in Siarzewo, constitute an important factor that can minimise the problem of small water resources.Due to these reservoirs, water transfers to areas of significant deficiency can be implemented, with their use for agricultural irrigation and alleviation of drought effects.Delivery of the appropriate amount of water to irrigation systems causes an improvement of water cleanness through dilution of components and chemical compounds in fertilisers, and their better use. This is important with regard to Natura 2000 protected areas located in the Voivodeship, especially along the valleys of the main rivers. This Voivodeship has potential capability for agricultural deve-lopment in plant cultivation, livestock breeding, food processing and fisheries. As has been indicated, the Kujawsko-Pomorski region has fertile soils, well-developed agricultural and industrial infrastructure, as well as traditions spanning many generations, which are equally important.Acquisition of specialist knowledge by persons eager to work in agriculture and in institutions working for the benefit of agricul-ture is provided by existing agricultural education at secondary and higher level, as well as by the Institute for Technology and Environment.

REFERENCES

1. Kaczorowska Z., Opady w Polsce w przekroju wieloletnim [Precipitation in Poland in Multiyear Section], Prace Geograficzne [Geographical Studies] 1962, issue 33, IG PAN.

2. Concept of Surface Water Management; Northern and Southern Part of the Włocławek Voivodeship, Voivodeship Office in Włocławek, 1986, 1987.

3. Kondracki J., Fizyczno geograficzna regionalizacja ziem polskich na tle podziału Europy [Physical and Geographical Regionalisation of Polish Lands in the Background of European Division], Warszawa 1997.

4. Agricultural Irrigation Programme in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, Kujawsko-Pomorski Land Reclamation and Water Installations Authority in Włocławek, 2207.

5. Report on the Environmental Condition of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, VIEP Bydgoszcz 1999.

6. CSO Statistical Yearbook, Warszawa 2010.7. Roguski et al., Warunki termiczne i opadowe w Bydgoszczy w latach

1945–1994 na tle lat 1848–1930 [Thermal and Precipitation Conditions in Bydgoszcz in Years 1945–1994 in the Background of Years 1848–1930], Wiadomości IMUZ [IMUZ News] 1996, Vol. XIX, pp. 7–10.

8. Szablowski J., Wyniki badań nad wpływem melioracji wodnych na środowisko przyrodnicze i gospodarkę wodną województwa


137

włocławskiego [Results of Research on the Impact of Meliorations on the Environment and Water Management of the Włocławek Voivodeship], Zeszyty Naukowe WSHE [Scientific Sheets WSHE] 1998, Nauki Ekonomiczne [Economic Studies], Vol. II, pp. 137–146.

9. Szablowski J., Wpływ małej retencji wodnej na warunki siedlis-kowe kształtujące produkcję rolniczą w regionie włocławskim

na Kujawach [Impact of Small Water Retention on Habitual Conditions Forming Agricultural Production in the Włocławek Region in Kujawy], Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie [Meliorative and Meadow News] 2004, issue 1, pp. 11–17.

Janusz SzablowskiKujawsko-Pomorski Land Reclamation and Water Installations Authority in Włocławek

e-mail: janusz.szabł[email protected]

Graduate of Poznan Academy of Agriculture, Water Melioration Faculty (1978). He has worked in the Regional Melioration Enterprise in Włocławek (1978–1982), then

in the Kujawsko-Pomorski Land Reclamation and Water Installations Authority in Włocławek (legal successor of the Voivodeship Authority of Agricultural Investments),

where he is still employed. Author of many scientific publications.


138

Wisła a gospodarka wodna w rolnictwie

AutorJanusz Szablowski

Słowa kluczoweWisła, rolnictwo, susza, retencja, nawodnienia

StreszczenieW artykule starano się ukazać, jak wiele w rolnictwie zależy od odpowiednich zasobów wodnych. Na spore ich niedobory narażone jest województwo kujawsko-pomorskie, dodatkowo odczuwające głębokie susze, powtarzające się w latach 1951–2006 średnio co dwa lata. Duże szanse na poprawę warunków gospodarowania stwarza przepływająca przez województwo rzeka Wisła. Omówiono te możliwości, uwzględniając przykładowe inwestycje, opracowane koncepcje gospodarowania wodami powierzchniowymi, program nawodnień rolniczych oraz sposobów wykorzystania zasobów wodnych za pomocą projektowanego drugiego zbiornika na Wiśle poniżej Włocławka.

WstępWojewództwo kujawsko-pomorskie leży w centralnej części Polski, w obrębie podpro-wincji Pojezierzy Południowobałtyckich. Najbardziej charakterystyczną cechą obszaru województwa jest położenie w miejscu krzyżowania się dwóch ważnych ciągów dolinnych: południkowej doliny Wisły i równoleżnikowej Drwęcy, Brdy i Noteci. W miejscu przecinania się tych dolin powstała rozległa Kotlina Toruńska, w której zbiegają się wszystkie większe rzeki: Wisła, Drwęca, Noteć i Brda (rys. 1).Wyróżnione ciągi dolinne dzielą woje-wództwo na cztery obszary o zróżnico-wanym środowisku przyrodniczym i gospo-darce. Na północy leżą: ziemia krajeńska i Bory Tucholskie oraz ziemia chełmińska, a na południu Kujawy i ziemia dobrzyńska [3]. W krajobrazie dominują wysoczyzny morenowe, które rozcina system rozległych i głębokich dolin rzecznych i pradolinnych. To obszary żyznych gleb o małej lesistości i wadliwych stosunkach powietrzno--wodnych z powodu nieprzepuszczal-nego podłoża, wymagającego inwestycji wodno-melioracyjnych.

Powierzchnia województwa wynosi 17 970 km2 (1 797 000 ha) i pod względem administracyjnym dzieli się na 144 gminy, w tym: 17 miejskich, 34 miejsko-gminne i 93 wiejskie. Gminy tworzą 19 powiatów ziem-skich i 4 grodzkie.Ludność województwa kujawsko-pomor-skiego wynosi 2 101,7 tys., z czego na wsi zamieszkuje 796,2 tys, co stanowi 37,9% ogółu ludności województwa. Ludności aktywnej zawodowo na wsi jest zaledwie ok. 360 tys., a stopa bezrobocia wynosi ok. 17% [6].W tym stanie rzeczy rozwój inwestycji melioracyjnych jest dużą szansą na wzrost liczby zatrudnienia mieszkańców wsi i uaktywnienia zawodowo bezrobotnych.Użytki rolne (UR) w województwie zajmują 1 161 tys. ha, co stanowi 64,5% ogólnej powierzchni i mają tendencję spadkową. Najwięcej UR znajduje się w powiatach: włocławskim (ok. 103 tys. ha), inowrocław-skim (ok. 93 tys. ha) i świeckim (ok. 77,5 tys. ha). Natomiast najmniej w aleksandrowskim (ok. 39 tys. ha), wąbrzeskim i rypińskim (ok. 41 tys. ha).

W strukturze UR dominują grunty orne (GO) o powierzchni 1 011 tys. ha, co stanowi 56,3% powierzchni ogólnej województwa i 86,6% powierzchni UR.W strukturze zasiewów dominują zboża, które łącznie z mieszankami zbożowymi stanowią ok. 71% powierzchni zasiewów, okopowe zajmują 11%, z czego buraki cukrowe 5,6%, a ziemniaki 4,7% [6].Średnie plony uzyskane z 1 ha, jak również hodowla zwierząt gospodarskich, należą do przeciętnych. Decydują o tym głównie: sytuacja na rynku ekonomicznym oraz warunki klimatyczne decydujące o wybo-rach produkcyjnych siedliska rolniczego (w tym hydrologia gleb). Począwszy od lat 80. XX wieku, obserwuje się znaczny spadek nawożenia chemicznego i mineralnego, co uniemożliwia utrzymanie plonów na stałym wysokim poziomie. Zakładając, że tendencja ta będzie się utrzymywać w latach następnych lub też, że nie przekroczy 150 kg czystego skład-nika nawozowego na 1 ha, czynnik wody stanie się podstawowym, obok energii słonecznej, temperatury powietrza i wilgot-ności, elementem pozwalającym na maksy-malne wykorzystanie przez rośliny środków pokarmowych zawartych w glebie. Zatem potrzeba prowadzenia inwestycji melio-racyjnych odwadniająco-nawadniających, w tym małej retencji wodnej, staje się ważna i konieczna [8].

Agroklimatyczne podstawy i potrzeby racjonalnego gospodarowania wodą ze szczególnym uwzględnieniem nawodnieńObszar województwa kujawsko-pomorskiego charakteryzuje się klimatem umiarkowanym, w którym ścierają się wpływy mas powie-trza oceanicznego i kontynentalnego. Cechą takiego klimatu jest duża zmienność pogody. Część południowo-zachodnia województwa jest cieplejsza i suchsza, o opadach należących do najniższych w kraju i najwyższych niedo-borach wody w rolnictwie, część południowo--wschodnia jest chłodniejsza i bardziej wilgotna.Dzieląc województwo na dwie części wzdłuż równoleżnika przebiegającego przez Bydgoszcz, to na północ średnia suma opadów wynosi 500–600 mm, a na połu-dnie 450–500 mm (rys. 2). W okresie wege-tacyjnym sumy te wynoszą odpowiednio 350–400 mm oraz 300–350 mm [7].

PL


Rys. 1. Ukształtowanie terenu województwa kujawsko-pomorskiego, źródło: Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego, Bydgoszcz 1999

J. Szablowski | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 131–139

139

Średnia roczna temperatura powietrza zmienia się od 7,0–7,5oC w północnej i północno-wschodniej części województwa do 8,0–8,3oC w południowej i południowo--wschodniej części. Na podstawie niedoborów klimatycznych opadów można oszacować niedobory wody dla rolnictwa i potrzebę nawodnień roślin uprawnych i użytków zielonych

(UZ). W okresie wegetacyjnym (kwiecień–wrzesień) najbardziej prawdopodobne (p = 50%) niedobory opadów wynoszą od 200 do 230 mm, a w okresie lat bardzo suchych (p = 10%) od 360 do 380 mm [4]. Województwo kujawsko-pomorskie położone jest w obrębie dwóch głów-nych dorzeczy Polski. Część południowa i zachodnia (ok. 30%) odprowadza wody

do Odry za pośrednictwem rzek Noteci i Wełny, a pozostała część województwa do Wisły. Głównymi dopływami Wisły w granicach województwa są: Drwęca, Brda, Wda, Osa, i mniejsze, jak: Zgłowiączka, Tążyna, Struga Toruńska i inne (rys. 3). Oprócz naturalnych cieków występują również kanały i sieć rowów melioracyjnych. Największym kanałem jest Kanał Bydgoski, wybudowany w latach 1772–1774, łączący systemy rzeczne Wisły i Odry. Na obszarze województwa występują 1002 jeziora o powierzchni większej od 1 ha i zajmują łącznie 25 051,9 ha co stanowi 1,4% jego obszaru. Zasoby wodne jezior wynoszą ok. 1 217 mln m3 i jest to ok. 6,2% zasobów wód jeziornych kraju.Występują także sztuczne zbiorniki wodne utworzone na skutek przegrodzenia dolin rzecznych Wisły, Brdy i Wdy. Do najwięk-szych należy zbiornik włocławski o objętości wody 408 mln m3. Na Brdzie powstały trzy sztuczne zbiorniki, z których koronowski – o pojemności 81,5 mln m3 – jest największy, a pozostałe znajdują się w Tryszczynie i w Smukale.Na terenie województwa występują cztery poziomy wodonośne: czwartorzędowy, trze-ciorzędowy, kredowy i jurajski. Największe znaczenie użytkowe i największe zasoby mają zbiorniki czwartorzędowe. Ich udoku-mentowane zasoby wynoszą 131 706 m3/h i stanowią ok. 80% wszystkich zasobów wód podziemnych występujących na terenie województwa. Wody te stanowią podsta-wowe źródło zaopatrzenia wielu odbiorców indywidualnych i zbiorowych (ujęcia komu-nalne, wodociągi wiejskie, studnie przyza-grodowe i nawodnienia). Oprócz warunków klimatycznych i hydrolo-gicznych podstawowym czynnikiem warun-kującym produkcję rolniczą są rodzaje gleb, o określonym składzie granulometrycznym i zawartości części organicznych. Rodzaj gleb jest bardzo zróżnicowany, a do podstawo-wych typów zaliczyć należy: gleby bielicowe pod lasami, gleby brunatne (Wysoczyzna Kujawska, Pojezierze Chełmińskie i część Pojezierza Krajeńskiego), czarne ziemie (Równina Inowrocławska, Pojezierze Krajeńskie i Chełmińsko-Dobrzyńskie), mady rzeczne (tarasy zalewowe Wisły, Drwęcy, Fryby, Osy i Zgłowiączki) oraz gleby hydrogeniczne (najniższe miejsca w dolinach rzecznych i bezodpływowych zagłębieniach terenu). Średnia klasa bonitacyjna dla GO to IVa, a dla UZ – V. Na terenie województwa wydzielonych jest dziewięć kompleksów przydatności rolniczej w obrębie GO i trzy kompleksy UZ. Dominują kompleksy: żytni bardzo dobry – 27,8%, żytni słaby – 20% oraz pszenny dobry – 20,7%. Na UZ domi-nuje kompleks użytków średnich – 52,8%. Najżyźniejsze gleby występują w rejonie Kujaw, Pałuk, Krajny oraz Pojezierza Chełmińsko-Dobrzyńskiego. Przydatność rolniczą gleb ilustruje rys. 4.O wysokości plonów w produkcji roślinnej, jak już wcześniej wspomniano, decyduje woda. Niedobory muszą być uzupełniane poprzez różne techniczne formy nawodnień, do których najczęściej należą w warunkach Polski nawodnienia podsiąkowe, deszczo-wanie i nawodnienia kropelkowe. Każda roślina ma inne zapotrzebowanie na wodę, zależne od właściwości rośliny, wiel-kości plonu końcowego oraz od czynników

Rys. 2. Izolinie opadów – suma średnia roczna (mm), źródło: Program nawodnień rolniczych w województwie kujawsko-pomorskim, Bydgoszcz 2007

Rys. 3. Sieć hydrograficzna, źródło: Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego, Bydgoszcz 1991 i Studium gospodarowania wodami, 1986


140

zewnętrznych, z których najważniejszymi są: ilość i rozkład opadów atmosferycz-nych, niedobory opadów w stosunku do ewapotranspiracji, wilgotność i tempe-ratura powietrza oraz energia promienio-wania słonecznego. Zapotrzebowanie roślin na wodę zależy także od długości okresu wegetacyjnego danej rośliny, jak i wielkości

nawożenia. Przykładowe potrzeby i niedo-bory wodne różnych roślin przedstawia tab. 1.Aktualne zużycie wody na produkcję 4 podstawowych upraw jest oszacowane na 1 432 mln m3 w całym województwie. Jeśli przyjmiemy, że na pozostałe uprawy należy zwiększyć zużycie wody o 20%, to ilość wody

niezbędnej do produkcji roślinnej wyniesie 1 700 mln m3 [4]. Należy stwierdzić, że intensywne rolnictwo, charakteryzujące się wysokimi plonami roślin uprawnych i trwałych UZ, nie jest możliwe bez nawodnień, które wymagają sporych nakładów inwestycyjnych. Dotyczy to także rozwijającego się rolnictwa ekolo-gicznego i integrowanego.

Susze w regionie kujawsko-pomorskimSusze, jakie wystąpiły w regionie w latach 1951–2006, charakteryzowały się różnym czasem trwania i okresami występowania. W tym czasie stwierdzono 30 susz atmos-ferycznych, o łącznym czasie trwania 200 miesięcy, co stanowi 30% analizowanego okresu. Najdłużej trwające susze wystą-piły w latach: 1951–1952 (9 mies.), 1954 (9 mies.), 1959 (10 mies.), 1982 (11 mies.), 1983 (7 mies.) i 1989 (7 mies.). W okresie wegetacyjnym miesiące z suszą stanowią 40% całego okresu letniego [1]. W dwóch bardzo suchych latach 1982–1983 średni spadek plonów zbóż wynosił w różnych regionach województwa 5–30%, a ziem-niaków 10–40% w stosunku do plonów z lat średnich.Inne skutki suszy to np. w 1992 roku bardzo niskie stany wody i bardzo małe przepływy w rzekach, znaczne obniżenie zwierciadła wody gruntowej, małe napełnienie zbior-ników retencyjnych, zwiększenie stężenia zanieczyszczeń w rzekach i deficytu tlenu, zwiększenie kosztów pozyskiwania i uzdat-niania wody, wzrost pożarów lasów, torfo-wisk, itp.Susze w latach 2005–2006 spowodowały znaczne straty w rolnictwie, najbardziej ucierpiały zboża jare, kukurydza, ziemniaki, buraki cukrowe oraz UZ.W celu przeciwdziałania skutkom suszy stosuje się m.in.:• zwiększenie naturalnych zasobów wody

w strefie produkcyjnej rolnictwa• zwiększenie wykorzystania dostępnych

zasobów wody• zmniejszenie zapotrzebowania upraw

roślinnych na wodę• zmniejszenie strat wody.Spośród tych metod do najbardziej efektyw-nych możemy zaliczyć:• uprawy gleby zwiększające jej wilgotność• dobór odpowiednich gatunków i odmian

roślin odpornych na suszę• odpowiednie nawożenie• gromadzenie wody w okresie jej nadmiaru

poprzez budowę zbiorników retencyjnych• nawodnienia.Należy nadmienić, że dużą rolę w łago-dzeniu skutków suszy dla plonowania roślin odgrywa drenowanie. System drenarski obniża zwierciadło wody gruntowej grawita-cyjnej w okresie wiosennym, przez co umoż-liwia wczesne rozpoczęcie prac polowych, a w konsekwencji wcześniej rozpoczyna się wegetacja roślin. Ponadto rośliny głębiej się ukorzeniają w celu pobierania wody.W zakresie uprawy należy stosować tech-nologie ograniczające parowanie wody z powierzchni gleby – zatrzymują one wodę w profilu glebowym i ograniczają spływ powierzchniowy.

Roślina Okres wegetacji Potrzeby wodne (mm)

Niedobory wodne (mm)

żyto kwiecień – lipiec 250–280 20–40

pszenica ozima kwiecień – lipiec 270–300 60–80

jęczmień jary kwiecień – sierpień 360–370 50–70

owies kwiecień – lipiec 290–340 30–50

ziemniaki wczesne kwiecień – lipiec 280–330 50–100

ziemniaki późne kwiecień – wrzesień 430–480 100–150

pastwiska polowe kwiecień – wrzesień 450–530 90–120

kukurydza na ziarno kwiecień – wrzesień 450–480 50–70

rzepak kwiecień – lipiec 350–400 20–30

lucerna kwiecień – wrzesień 450–500 80–100

buraki cukrowe kwiecień – wrzesień 500–550 50–100

buraki pastewne kwiecień – wrzesień 450–540 80–100

marchew maj – wrzesień 480–530 150–200

warzywa wczesne maj – lipiec 250–400 50–200

warzywa późne maj – wrzesień 500–600 200–300

rośliny i krzewy jagodowe zróżnicowany 500–600 170–250

sady zróżnicowany 600–800 200–400

łąki 3-kośne kwiecień – wrzesień 450–500 50–150

Tab. 1. Potrzeby i niedobory wodne w okresie wegetacji wybranych roślin uprawy polowej i użytków zielonych, źródło: Program nawodnień rolniczych w województwie kujawsko-pomorskim, Bydgoszcz 2007

Rys. 4. Przydatność rolnicza gleb na obszarze Polski, źródło: Raport o stanie środowiska województwa kujawsko-pomorskiego w 1999 roku, Bydgoszcz 2000


141

Rejony województwa o największych potrzebach wodnychSzczególnie niekorzystne warunki, wska-zujące na potrzebę racjonalnego wyko-rzystania wody przez rolnictwo, panują w południowej części województwa, którą autorzy „Programu nawodnień rolniczych w województwie kujawsko-pomorskim” (2007) [4] zaliczyli do I strefy o największych

potencjalnych potrzebach nawodnień (kolor czerwony). W strefie tej suma średnich opadów w okresie wegetacyjnym wynosi 250–350 mm. Do II strefy o średnich poten-cjalnych potrzebach nawodnień należą tereny równoleżnikowo leżące na północ od Bydgoszczy do linii Grudziądz – Świekatowo, o średnich opadach do 375 mm (kolor ciemnoniebieski), natomiast III strefę

stanowią tereny o umiarkowanych potrze-bach nawodnień w najbardziej na północ wysuniętej części województwa od linii Grudziądz – Świekatowo, gdzie średnia suma opadów w okresie wegetacyjnym jest większa od 375 mm (kolor jasnoniebieski) (rys. 5).

Nawodnienia jako czynnik przeciwdziałania skutkom susz kształtujący wysokość i stabilność plonówDoświadczenia z badań nad efektywnością działania prac melioracyjnych wykazują, że w wyniku drenowania gleb uzyskuje się wzrost plonowania roślin od 5 do 15 jednostek zbożowych, w zależności od rodzaju gleby i stopnia odwodnienia, natomiast nawad-nianie daje możliwość uzyskania zwyżki plonów o ok. 10 do 15 jednostek zbożowych. Obecnie nawodnienia w Polsce są stosowane zaledwie na ok. 0,5% powierzchni UR. W latach suchych deszczowanie jest warun-kiem uzyskania plonu roślin na średnim poziomie, a przy korzystnych warunkach termicznych i radiacyjnych następuje nawet zwiększenie plonowania w stosunku do lat średnich. Na trwałych UZ i w dolinach rzecz-ny c h s t o s u j e s i ę nawo dnien i a podsiąkowe za pomocą systemów odwadniająco-nawadniających. Częstym czynnikiem uniemożliwiającym prowadzenie nawodnień jest brak wody właśnie spowodowany występowaniem w okresie suszy niskich przepływów wód w rzekach i zmniejszeniem pojemności użytecznej wody w jeziorach i zbiornikach retencyjnych. Podsumowując, należy wyróżnić 4 zasad-nicze cele nawodnień:• łagodzenie skutków susz w rolnictwie• zapewnienie stabilności plonów o dobrej

jakości• podnoszenie wydajności produkcji

roślinnej• podnoszenie konkurencyjności gospodarstw.

Grupa użytkowai gatunek rośliny

Plon wyjściowy Przyrost plonu

t.ha–1 t.ha–1 j.zb.ha–1 %

średni ważony wartości skrajne średni ważony wartości

skrajne średni ważony wartości skrajne średni ważony wartości

skrajne

pszenica ozima 5,06 4,63–5,47 0,47 0,30–0,60 4,7 3,0–6,0 9 6–12

jęczmień jary 4,32 3,90–4,52 0,36 0,20–0,40 3,6 2,0–4,0 8 5–9

kukurydza 5,82 5,00–6,50 0,66 0,50–0,80 6,6 5,0–8,0 11 8–14

burak cukrowy 41,7 33,5–48,5 8,45 4,00–10,5 21,1 10,00–26,3 20 10–25

groch 2,43 2,20–3,00 0,30 0,20–0,50 3,60 2,40–6,00 12 8–21

użytek zielony 7,20 5,00–9,20 1,75 0,50–2,60 7,00 2,00–10,4 24 7–36

kalafior 13,5 11,0–18,0 4,97 2,00–9,50 12,4 5,00–24,0 37 15–70

kapusta biała 58,4 40,0–72,0 17,8 4,50–21,3 26,7 6,75–31,9 30 8–36

burak ćwikłowy 28,9 22,5–36,0 7,15 3,00–12,0 10,7 4,50–18,0 25 10–42

marchew 34,6 26,0–38,0 7,55 2,00–9,00 11,3 3,00–13,5 22 6,26

cebula 28,9 22,0–37,5 6,20 2,00–10,5 15,5 5,00–26,3 21 7,36

ogórek 25,5 20,0–32,0 5,20 2,00–10,8 13,0 5,00–27,0 20 8,42

pietruszka 23,6 19,0–29,0 3,90 1,50–5,50 5,85 2,25–8,25 17 6,23

Tab. 2. Badania autora [9] nad wpływem nawodnień podsiąkowych uzyskanych w wyniku realizacji inwestycji podpiętrzania istniejących zbiorników wodnych w latach 1992–1996, w południowo-wschodniej części województwa (byłego województwa włocławskiego), wykazały wzrost plonów roślin średnio dla zbóż o 15,7%, okopowych o 16,1%, rzepaku o 29,5% i siana o 17,9%

Rys. 5. Strefy potencjalnych potrzeb nawodnień, źródło: Program nawodnień rolniczych w województwiekujawsko-pomorskim, Bydgoszcz 2007


142

Istnieją dwie zasadnicze metody nawod-nień: grawitacyjne i ciśnieniowe. Do grawi-tacyjnych zaliczamy: zalewowe, bruzdowe, smużne, podsiąkowe i regulowanie odpływu wód. Do ciśnieniowych zaliczamy: deszczo-wanie i mikronawadnianie.Przyrosty plonów, jakie można uzyskać w wyniku deszczowania poszczególnych gatunków roślin, są zróżnicowane. Obok warunków przyrodniczych decydują także techniki deszczowania, przyjęte terminy i ilości użytej wody. Największe bezwzględne przyrosty uzyskuje się w wyniku deszczo-wania warzyw, okopowych i pastewnych, a najmniejsze w przypadku zbóż i strącz-kowych. Przykładowe plony wyjściowe i ich przyrosty pod wpływem deszczowania przedstawia tab. 2.

Inwestycje zabezpieczające potrzeby wodne rolnictwa w województwie kujawsko-pomorskimW województwie zmeliorowanych UR jest 468 535 ha, stanowi to ok. 67% potrzeb. Z tego GO zmeliorowano na pow. 393 021, a UZ na pow. 75 514 ha.Na zmeliorowanych GO nawodnieniami objęto obszar 4 221, a na UZ 8 018 ha.W województwie mamy 16 606 km rowów, ponadto inne urządzenia wodne i melio-racyjne związane z gospodarką wodną, administrowane przez Kujawsko-Pomorski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławku, jako jednostkę organiza-cyjną marszałka województwa.Do nich m.in. należą:• cieki naturalne o długości 3256 km• kanały o długości 25 km• wały przeciwpowodziowe (wiślane)

o długości 179 km• obszar chroniony wałami o pow. 40 028 ha• odwadniające stacje pomp: 29 sztuk• obszar odwadniany stacjami pomp o pow.

41 596 ha,• zbiorniki wodne: 9 sztuk o pojemności

wody 13 534 tys m3

• inne obiekty hydrotechniczne: 525 sztuk.Opisany wyżej obszar urządzeń nawad-niających stanowi 2,5% w stosunku do p owierzchni zmel iorowane j . Występują one w formie pojedynczych obiektów i zgrupowanych w systemach wodno-gospodarczych.Do końca 2012 roku wykonano w woje-wództwie następujące obiekty:• budowle piętrzące na ciekach wodnych:

51 sztuk o przyroście retencji 15 295 tys. m• podpiętrzenie jezior: 116 sztuk o przyro-

ście retencji 24 608 tys. m3

• zbiorniki sztuczne: 4 sztuki o pojemności retencyjnej 120 tys. m3.

Program nawodnień rolniczych [4] przewi-duje do 2015 roku wykonanie:• budowli piętrzących na ciekach

wodnych: 83 sztuki o pojemności retencji 15 295 tys. m3

• podpiętrzeń jezior: 70 sztuk o przyroście retencji 7 864 tys. m3.

Inwestycje te przyczynią się do poprawy gospodarki wodnej na wielu obszarach UR województwa, a dalsza działalność ukierun-kowana na retencjonowanie wody i nawad-nianie uzależniona będzie od przyszłych planów finansowo-rzeczowych i polityki rolnej kraju.Dużą rolę w racjonalnym gospodarowaniu wodą i jej zasobami mają także wały prze-ciwpowodziowe, stacje pomp i obiekty

hydrotechniczne, których udział w regulacji poziomów wód, tak powierzchniowych, jak i podziemnych, jest istotny.Oprócz planowanych inwestycji w zakresie retencjonowania wód i nawodnień istotne znaczenie w przyszłości będą miały możliwe przerzuty wody z terenów, na których znaj-dują się oraz będą się znajdować nadwyżki wody w jeziorach i sztucznych zbiornikach, do obszarów ubogich w wodę. Brak miej-scowych zasobów uniemożliwia bowiem gromadzenie zapasów wody dla rolnictwa, przetwórstwa rolno-spożywczego, jak i na potrzeby komunalne i inne.Już w latach 1986–1987 na zlecenie ówczesnego Urzędu Wojewódzkiego we Włocławku Centralne Biuro Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego HYDROPROJEKT oddział we Włocławku, opracował „Koncepcję gospodarki wodami powierzchniowymi…”, z wykorzysta-niem m.in. zasobów wodnych zbiornika włocławskiego.Koncepcja ta przewidywała wykorzystanie wody dla rolnictwa, na cele turystyczno--rekreacyjne, energetyczne i inne poprzez wykonanie wielu piętrzeń na jeziorach i budowę zbiorników zaporowych. W celu umożliwienia zabezpieczenia odpowiednich ilości wody na wspomniane potrzeby wska-zano i opracowano w studium możliwości przerzutów wody między poszczególnymi zbiornikami z wykorzystaniem również zbiornika włocławskiego.Wykorzystane miały być, w części północnej byłego województwa, 74 jeziora o łącznej powierzchni 2915 ha, natomiast w części południowej 106 jezior o powierzchni łącznej 2915 ha.W zakresie kształtowania procesów gospo-darki wodnej zakładano:• ochronę i poprawę istniejących warunków

gruntowo-wodnych poprzez dwukierun-kowe działanie urządzeń melioracyjnych (odwodnienie i nawodnienie)

• ochronę jakościową zasobów wód powierzchniowych

• tworzenie warunków do lepszego wyko-rzystania naturalnych zasobów wód powierzchniowych w celu realizacji potrzeb w zakresie gospodarki wodnej.

Przerzuty wody ze zbiornika włocławskiego miały być kierowane na obszary położone na południowym zachodzie województwa o najniższych opadach atmosferycznych, gdzie średnia ich suma wynosi 450–500 mm, a w okresie wegetacyjnym 300–350 mm. Wodą tą planowano zasilać Jeziora Borzykowskie w gminie Choceń, z zasila-niem po drodze projektowanego zbiornika na rzece Lubieńce, i Jezioro Kromszewickie w gminie Chodecz, z równoczesnym dostar-czaniem wody do drugiego projektowanego zbiornika zaporowego na rzece Lubieńce (rys 3).Obecnie trwają prace projektowe budowy drugiego stopnia wodnego na Wiśle poniżej Włocławka na wysokości miejscowości Siarzewo. Stwarza to możliwości wykorzy-stania części zasobów nowego zbiornika wodnego do rozwiązania problemów znacz-nego deficytu wody przynajmniej w części południowo-zachodniej województwa. Miałoby to ogromne znaczenie dla zrów-noważonego rozwoju regionu i znacznie wpłynęło na ograniczenie skutków cyklicznie pojawiających się susz hydro-logicznych. Autorowi wiadomo, że trwają

prace studialne nad możliwościami zasilania w przyszłości wodami z drugiego zbiornika na Wiśle terenów deficytowych w wodę. Oby tym razem – jeśli powstanie drugi stopień i zbiornik wodny – możliwości wykorzy-stania wody na potrzeby choćby rolnictwa nie pozostały na papierze.

PodsumowanieW artykule starano się wykazać istotne problemy gospodarowania wodą w rolnic-twie, wynikające z występujących na terenie województwa kujawsko-pomorskiego jej niedoborów.Istotnym czynnikiem mogącym minimali-zować małe zasoby wody mogą być inwe-stycje w zakresie gromadzenia wody (retencji wodnej), szczególnie z wykorzystaniem zasobów wodnych Wisły, gromadzonych w zbiornikach zaporowych we Włocławku i możliwym w Siarzewie.Dzięki tym zbiornikom można realizować przerzuty wody na obszary o znacznych jej niedoborach, z wykorzystaniem do nawod-nień rolniczych i łagodzenia skutków susz.Dostarczanie odpowiedniej ilości wody do systemów nawodnieniowych powoduje poprawę czystości wody poprzez rozcień-czenie składników i związków chemicznych zawartych w nawozach i lepsze ich wykorzy-stanie. Jest to o tyle istotne, że na obszarze województwa, zwłaszcza wzdłuż dolin głów-nych rzek, zlokalizowane są obszary chro-nione Natura 2000. Województwo ma potencjalne możliwości do rozwoju rolnictwa zarówno w zakresie uprawy roślin, hodowli bydła i trzody chlewnej, a także przetwórstwa rolno--spożywczego i gospodarki rybackiej. Region kujawsko-pomorski, jak wyka-zano, ma żyzne gleby, dobrze rozwiniętą infrastrukturę rolno-przemysłową i, co jest również ważne, wielopokoleniowe tradycje.Istniejące szkolnictwo rolnicze na dydak-tycznym poziomie średnim i wyższym oraz Instytut Technologiczno-Przyrodniczy zapewniają zdobywanie wiedzy fachowej przez chętnych do pracy w rolnictwie i insty-tucjach pracujących na rzecz rolnictwa.

Bibliografia 1. Kaczorowska Z., Opady w Polsce w prze-

kroju wieloletnim, Prace Geograficzne 1962, nr 33, IG PAN.

2. Koncepcja gospodarki wodami powierzchniowymi; część północna i południowa województwa włocław-skiego, Urząd Wojewódzki we Włocławku, 1986, 1987.

3. Kondracki J., Fizyczno-geograficzna regionalizacja ziem polskich na tle podziału Europy, Warszawa 1997.

4. Program nawodnień rolniczych w woje-wództwie kujawsko-pomorskim, Kujawsko-Pomorski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławku, 2007.

5. Raport o stanie środowiska woje-wództwa kujawsko-pomorskiego, WIOŚ Bydgoszcz, 1999.

6. Rocznik statystyczny GUS, Warszawa 2010.

7. Roguski i in., Warunki termiczne i opadowe w Bydgoszczy w latach 1945–1994 na tle lat 1848–1930, Wiadomości IMUZ 1996, t. XIX, s. 7–10.


143

8. Szablowski J., Wyniki badań nad wpływem melioracji wodnych na środowisko przyrodnicze i gospodarkę wodną woje-wództwa włocławskiego, Zeszyty Naukowe WSHE 1998, Nauki Ekonomiczne, t. II, s. 137–146.

9. Szablowski J., Wpływ małej retencji wodnej na warunki siedliskowe kształ-tujące produkcję rolniczą w regionie włocławskim na Kujawach, Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie 2004, nr 1, s. 11–17.

Janusz Szablowskidr inż.Kujawsko-Pomorski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławkue-mail: [email protected] Akademii Rolniczej w Poznaniu, Wydział Melioracji Wodnych (1978). Pracował w Rejonowym Przedsiębiorstwie Melioracyjnym we Włocławku (1978–1982), następnie w Kujawsko-Pomorskim Zarządzie Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławku (następca prawny Wojewódzkiego Zarządu Inwestycji Rolnych), gdzie zatrudniony jest do dziś. Autor wielu publikacji naukowych.


144

The Vistula River as a factor of development of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship

AuthorsZbigniew Brenda

Keywords the Vistula River, multifunctional area, values, dangers, regional politics, barrage, developmental effects

AbstractThe Vistula River constitutes a very important environmental and spatial element of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship. Its functioning and previous use cause many serious problems. Consequently, river development and full use of its values have become one of the most important aims of regional politics of the Voivodeship government. Construction of another barrage on the Vistula River below Włocławek is the priority. It should bring many measurable bene fits in the social and economic sphere, as well as the environment. Ultimately, full river exploitation is assumed through construction of subsequent barrages and asso-ciated infrastructure, enabling the use of the waterway, tourism and use of water resources for agriculture.

DOI: DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013211

1. IntroductionThe Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is situated in the northern-central part of Poland. Its surface area is 17,970 km2, while the population exceeds 2,101,000 residents. According to

the physical and geographical division of Poland, the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is located within five macroregions [3]. It demonstrates landscape diversification of the region, whose genesis is connected with Scandinavian glaciers and further post--glacial processes. The prevalent land relief includes rolling and flat moraine uplands, made mainly of clays and multifractional sands. The relief is interspersed by sub-glacial pipes, partially filled with lake waters, sequences of moraine hills and river valleys. The river valleys are characterised by extensions called bedpans and river terraces, on the surface of which numerous dunes formed in the Holocene. The Vistula River (Wisła) valley, separated with clear boundaries from the surrounding uplands, is especially noticeable in the Voivodeship landscape. Hydrographically, the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship is situ-ated in the area of two basins of the Vistula (Wisła) and Oder (Odra) Rivers. The Vistula River (Wisła) basin covers approx. 70% of the Voivodeship surface, while the Oder River (Odra) basin covers 30%. The most important right-bank tributaries of the Vistula River (Wisła) include the Skrwa, Mień, Drwęca, Struga Toruńska and Osa. Left-bank tributaries include the Zgłowiączka, Tążyna, Brda and Wda. The Noteć and Wełna are the most impor-tant rivers of the Oder River (Odra) basin.

2. General hydrological characteristics of the Vistula River in the Kujawsko-Pomorskie VoivodeshipThe hydrographical axis of the Voivodeship is constituted by the Vistula River (Wisła), flowing on the length of approx. 205 km through its central area and creating (with its valley) an interesting

Fig. 1. Situation of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship in relation to the country, source: Kujawsko-Pomorskie Office of Spatial and Regional Planning in Włocławek

Z. Brenda | Acta Energetica 2/15 (2013) | 144–148

145

environmental complex. It performs the most important role in the formation of hydrological relations and water resources of the Voivodeship. Due to its transitive character, it is also the indicator of hydro-meteorological phenomena occurring near its upper and middle basins. This is manifested in high variability of flow on the whole section through the Voivodeship. In extreme cases, these values in the Włocławek section fluctuate from 300 m3/s to 8,970 m3/s (computational flow with probability of 1%). The average flow amounts to approx. 890 m3/s [2]. Various envi-ronmental and economic effects are connected with these fluc-tuations. However, flood risks related to high flows are the most important. Serious danger appears at flow values of 4,000 m3/s.

3. The Vistula River valley as a complex multifunctional areaThe Vistula River (Wisła) valley constitutes a very important economic area inhabited by almost half of all the region’s resi-dents. Here the most important towns of the Voivodeship are located: Bydgoszcz, Toruń, Włocławek and Grudziądz. Numerous smaller towns and villages supplement a dense settlement network. Locally, agriculture uses the fertile soils (alluvial soils), and forest management makes use of the large forest complexes growing on the higher river terraces. Due to exceptional environ-mental values, significant fragments of the valley and numerous sections of the river are covered by various forms of conserva-tion, including Natura 2000. Systematically improving quality of water in the Vistula River (Wisła), especially on the section from the border with the Masovian Voivodeship to Toruń, provides the river and valley with potential significance for development of tourism. Tourism has developed to a small extent near Włocławek reservoir.The Vistula River (Wisła) certainly has the largest energy resources in the area of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship. They consti-tute more than 90% of the resources of the whole Voivodeship and come to approx. 2,900 GWh. This is important power – rene-wable and clean for the environment.Currently, the hydroelectric power station in Włocławek, which produces 160 MW, makes only partial use of the energy resources of the Vistula River (Wisła).

4. Main problems and dangersThe main factors of existing and potential problems and dangers include complex functional and spatial structure and land deve-lopment, great environmental values and hydrological features of the Vistula River (Wisła). The following are the most important:• Włocławek barrage

Commissioned in 1970, Włocławek barrage was constructed as an element of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC) designed at that time. This fact is very important, as the facility cannot operate on its own, but only in the sequ-ence of a compact cascade. The lack of another barrage below Włocławek causes serious operational problems and dangers, connected with the process of severe erosion of the Vistula River (Wisła) bed below the dam. This process causes:1. lowering of the riverbed and water table in the river and in

the zone of underground waters near the riverbed

2. formation of two accumulative zones: parallel to the lower bed in the form of a new floodplain and below the head of the erosive zone as a braided (aggradational) section of the river [1]

3. serious danger to the stability of the dam4. danger of sewage and ice jam and flood for the town of

Ciechocinek and its vicinity 5. danger for natural gas transport pipelines (Jamal – Europe

pipeline), and ethylene and petroleum pipelines near Włocławek under the river bed.

Further progress of erosion may lead to a severe construction disaster connected with a huge flood in the river valley below Włocławek. The social dimension calculated by human death, huge material and ecological losses, cannot be even estimated.

• Flood risk of the Vistula River (Wisła) valley below Włocławek barrageThese dangers are related to the river’s normal hydrological cycle and unusual hydro-meteorological phenomena. The biggest problems and flood risk concern Ciechocinek and Toruń. In the case of severe breakdown of the water dam in Włocławek, some regions of Włocławek and Bydgoszcz would also be at risk.

• Serious difficulties for navigationAs a result of the above-mentioned intensive process of water erosion below the existing Włocławek barrage, as well as of many years of negligence in performing engineering works and maintenance of existing hydrological installations and struc-tures, the condition of the Vistula River (Wisła) on the section below Włocławek makes it practically impossible to navigate at low and medium water level. It should be emphasised that the Vistula River (Wisła) on the whole section through the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship forms part of international waterway E40, connecting with international waterway E70 near Bydgoszcz.

• Difficulties for road and rail transportThe Vistula River (Wisła) is large, therefore it constitutes a serious communication obstacle. Over the section of more than 200 km river length in the Voivodeship, there are only seven road crossings and three railway crossings. This is insuf-ficient for full spatial integration of the region enabling conve-nient connections between its eastern and western parts.

5. The Vistula River as an element of region-al politicsThe Kujawsko-Pomorskie Voivodeship local government has shown great interest in the Vistula River (Wisła) development problems since the very moment of forming the new region on 1 January 1999. The first resolution of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship Assembly adopted in January 1999 concerned construction of another barrage on the Vistula River (Wisła) below Włocławek, in order to protect the existing Włocławek barrage. So far the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship Assembly has taken a position on construction of another barrage on the Vistula River (Wisła) below Włocławek 13 times. That document unam-biguously emphasised also the role and significance of the river for the functioning and development of the whole Voivodeship. Then it became an important element of regional politics. This was reflected in basic strategic documents, such as “Spatial


146

Development Plan of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship (adopted by resolution no. XI/135/03 of 26 June 2003)” and “Development Strategy of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship for 2007–2020” (adopted by resolution no. XLI/586/05 of 12 December 2005). Problems of the Vistula River (Wisła) and its development are also strongly emphasised in updates of the above-mentioned documents.

Construction of another barrage on the Vistula River (Wisła) below Włocławek constitutes the priority task for regional government. It will probably be built near Ciechocinek in the town of Siarzewo. As the investor assures, it will be a modern facility, excellently corresponding with the environment and enriching its values, as well as bringing many benefits, inclu-ding economic. In light of the above, expected results related to this investment are as follows:• Permanent protection of Włocławek barrage The probability of construction catastrophe of a frontal dam

will be reduced to a minimum through permanent support of tailwater and its stabilisation at a level consistent with the previously adopted design assumption.

• Irrigation of the Kujawy farmlandsThe Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, especially the agricul-tural region of Kujawy, suffers from severe deficiency of preci-pitation for the purposes of plant production. In the vegetative period, it receives as little as 200 mm precipitation. Frequent atmospheric droughts are an additional factor worsening this situation. According to the author’s calculations, the deficit expressed as a total amount of water comes to approx. 144 mln m3. Among many theoretical possibilities of solving this problem, the proposal of delivering water from an external source in the continuous supply system seems to be the most realistic. The Vistula River (Wisła) can serve as the source of water, specifically the planned barrage and reservoir near Ciechocinek (Siarzewo). This facility will guarantee supply of a sufficient amount of water for irrigation in the whole vegeta-tive period, without simultaneous interference with the hydro-logical balance of the Vistula River (Wisła). It is assumed that this whole undertaking will bring many measurable benefits, of which the most important are:1. general increase of plant production by approx. 40%2. development of local food processing3. favourable conditions for specialisation in agricultural

production4. direct incomes for approx. 30,000 farms will increase. It

is estimated that they may come to approx. PLN 250 mln (according to applicable prices)

5. increase of production volume and purchasing power of Kujawy residents, which will generate new jobs on the local and regional market

6. strengthening of the agricultural function of the region, which may be one of its recognisable brands.

• Implementation of the irrigation system is also an opportu-nity for the environment. Revitalisation of many elements of the hydrographical network of Kujawy will be possible, including especially the so-far numerous ponds and small mid-field lakes. The additional ecological effect obtained in this way will contribute to enrichment of the whole environ-mental resources of this area and a significant improvement of its functioning.

• Improvement of navigational conditions on the section of the Vistula River (Wisła) below WłocławekAn inventory of international waterways has classified the lower Vistula River (dolna Wisła) section as a missing link. This means that currently the waterway practically does not exist, but it constitutes a potential element of a future waterway network of international significance. This is determined by the minimal technical class which this waterway needs to have. Currently, class IV is defined as the minimum for inter-national waterways, while class Va is desired. Therefore, use of the Vistula River (Wisła) as a class IV waterway depends on serious investment measures. An increase in river waters is the only real possibility to achieve the parameters of waterways of international significance. This needs to be connected with construction of subsequent barrages, of which Siarzewo barrage will be the first. The reservoir formed because of this will provide navigational conditions meeting parameters of a waterway of minimum class IV1. Due to this investment, a class IV waterway more than 50 km long will come into being on the section of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship. By proper control of the utility retention reso-urces of two reservoirs, in specific situations it will be possible to provide convenient, though short-term, navigational conditions for larger vessels sailing from Siarzewo down the Vistula River (Wisła).

• Increase of flood safety on the Vistula River (Wisła)The existing reservoir formed through raising the waters of the Vistula River by Włocławek barrage has a flow character. It has relatively small useful volume in the layer of daily fluc-tuations, allowing for engineering of a tributary to the hydro-electric power station. In the flood period, the advantage of the barrage consists in provision of small fluctuations in relation to the natural river over a section of approx. 30 km above the dam. The reservoir planned in conjunction with Siarzewo barrage, together with the present reservoir, will better regulate the levels of floodwater flow and more effi-ciently (over a section of approx. 60 km) secure neighbo-uring areas against natural disaster. In addition, any flood wave below the new barrage will be lowered by as much as 0.8–1.0 m around Toruń.

• Fuller use of hydropower Benefits within this scope include:

1. maintenance of electric power production in Włocławek Hydroelectric Power Station

1 According to Polish regulations on classification of inland waterways, a sluice on a new barrage should have class V parameters, while the waterway – at least class IV.


147

2. provision of interventional and/or peak operation of the power station on Włocławek barrage without increasing the erosion process below the barrage

3. reduction of maintenance costs of Włocławek Hydroelectric Power Station resulting from the necessity of temporary barrage security

4. formation of an additional stable systemic power source of regional significance and power of 80 MW.

• Improvement of the potential of water ecosystems and water--dependent ecosystemsConstruction of the barrage near Ciechocinek (Siarzewo) also has specific benefits for the environment, including especially:1. provision of ecological safety through permanent protec-

tion against barrage disaster and consequently against the possibility of sediment flow from Włocławek reservoir

2. possibility of restoring river continuity for migration of organisms – mainly migratory fishes – a fish ladder through the existing barrage will be installed

3. creation of conditions for increased biodiversity4. obtaining environmentally advantageous level of the

groundwater table below Włocławek barrage5. increased protection of the Baltic Sea against waters inclu-

ding biogenic and chemical substances• Increase of the attractiveness of this area for tourism and acti-

vation of business activitiesDue to numerous natural values occurring near the new barrage, the planned investment gives the opportunity to create an attractive tourist complex. Creation of a whole programme for the benefit of tourism development in this region may bring positive effects also for the environment, through concentration of tourist traffic in places that do not degrade the environment, thereby protecting valuable areas.

Comprehensive land development will beneficially affect the spatial order and economic development. The planned facility and the existing Włocławek reservoir can form a large tourist complex of national importance.

• Development of the road networkConstruction of a bridge on the Włocławek – Toruń section in the form of an isolated structure would not be economically reasonable. However, if it constitutes part of a larger under-taking, such as construction of a dam, the cost incurred for its building will be justified. Construction of a new crossing at a dam will provide an addi-tional emergency road connection between motorway A1 and dual carriageway S10. It will also create new possibilities of social and economic development for this part of the Kujawsko-Pomorski region. This should result in the creation of new jobs both in services and in production.

• Protection of pipelines under the Vistula River (Wisła) bedStabilisation of the water table level in the river and limitation of the bed erosion process will enable efficient protection of pipelines near Włocławek against severe breakdown. This task is exceptionally important from the point of view of environ-mental protection and functioning of the gas supply system for significant areas of Poland and Western Europe.Fig. 2 presents schematically all spatial aspects of use of the Vistula River (Wisła) resources.

6. SummaryIn view of the above considerations, it seems that serious discus-sion about the use and development of the river has to consider the construction of subsequent barrages (cascade). Two struc-tures are taken into account: Solec Kujawski and Chełmno. Only such a solution guarantees formation of a waterway with appropriate navigational parameters. If such an undertaking was carried out also on the section of the Vistula River (Wisła) within the Pomorskie Voivodeship, a waterway of minimum class IV connecting the Bydgoszcz Floodway System with the Port of Gdańsk would come into being. Therefore, it would be possible to create a large multimodal complex near Bydgoszcz – Solec Kujawski, serving the flow of commodities from the Tri-city to the country. Implementation of another two barrages will additio-nally allow for full use of the energy potential of the Vistula River (Wisła) in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship. This potential is very important from the point of view of efficient operation of the state power system. Moreover, construction of two new rese-rvoirs will enable additional water retention for economic and tourism-development purposes.However, in all these considerations, one should bear in mind that the Vistula River (Wisła) and the valley below Włocławek barrage constitute a Natura 2000 area.

REFERENCES

1. Babiński Z., Procesy erozyjno-akumulacyjne poniżej stopnia wod-nego Włocławek, ich konsekwencje i wpływ na morfodynamikę planowanego zbiornika Nieszawa [Erosive and Accumulative

Fig. 2. Directions of development of the Vistula River in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, source: Kujawsko-Pomorskie Office of Spatial and Regional Planning in Włocławek


148

Processes Below Włocławek Barrage, Their Results and Impact on Morphodynamics of Planned Nieszawa Reservoir], Toruń 1997.

2. Branicki A., Stopień wodny Włocławek-podstawowe cele i dane techniczne stopnia [Włocławek Barrage – Basic Purposes and Technical Data of the Barrage] [in:] Stopień wodny Ciechocinek na dolnej Wiśle – konieczność, główne uwarunkowania i sposób realizacji [Ciechocinek Barrage on the Lower Vistula River – Necessity, Main Considerations and the Method of Implementation], Włocławek 1997.

3. Kondracki J., Geografia Polski – mezoregiony fizczno-geograficzne [Geography of Poland – Physical and Geographical Mesoregions], PWN, Warszawa 1994.

4. Initial materials for update of the spatial development plan of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship and other studies owned by the Kujawsko-Pomorskie Spatial and Regional Planning Office in Włocławek.

Zbigniew Brenda Kujawsko-Pomorskie Office of Spatial and Regional Planning in Włocławek


Graduate in Geography at Nicolaus Copernicus University in Toruń. For many years occupied with spatial planning services. His professional output includes numerous

study and design compilations within the scope of spatial planning and protection, as well as environmental management and planning. He works in the Kujawsko-

Pomorskie Office for Spatial and Regional Planning in Włocławek, where he is concerned with regional planning. For many years, he has been an academic teacher in

the University of Humanities and Economics in Włocławek on Environmental Protection studies. His scientific output consists of more than a dozen publications, many

papers and lectures given at scientific conferences and seminars. A member of the Włocławek Scientific Association, where he is active in the spatial planning section.


149

Wisła jako czynnik rozwoju województwa kujawsko-pomorskiego

AutorZbigniew Brenda

Słowa kluczoweWisła, obszar wielofunkcyjny, walory, zagrożenia, polityka regionalna, stopień wodny, efekty rozwojowe

StreszczenieRzeka Wisła stanowi bardzo ważny element przyrodniczo-przestrzenny województwa kujawsko-pomorskiego. Jej funkcjonowanie i dotychczasowe wykorzystanie stwarza wiele poważnych problemów. W związku z tym zagospodarowanie rzeki i pełne wykorzy-stanie jej walorów stały się jednym z najważniejszych celów polityki regionalnej samorządu województwa. Priorytetem jest budowa kolejnego stopnia wodnego na Wiśle poniżej Włocławka. Realizacja tego obiektu ma przynieść wiele wymiernych korzyści. Dotyczy to szeroko rozumianej sfery społeczno-gospodarczej, jak i środowiska przyrodniczego. Docelowo przyjmuje się pełne wykorzy-stanie rzeki poprzez budowę kolejnych stopni wodnych i związanej z nimi infrastruktury, umożliwiającej uruchomienie drogi wodnej, turystyki, a także wykorzystanie zasobów wody dla rolnictwa.

1. WprowadzenieWojewództwo kujawsko-pomorskie poło-żone jest w środkowo-północnej części Polski. Zajmuje powierzchnię 17 970 km2 i zamieszkiwane jest przez ponad 2101 tys. mieszkańców. Według podziału fizyczno--geograficznego Polski województwo kujawsko-pomorskie znajduje się w obrębie pięciu makroregionów [3]. Świadczy to o zróżnicowaniu krajobrazowym regionu, którego geneza związana jest z działal-nością lądolodu skandynawskiego oraz późniejszych procesów postglacjalnych. Dominującymi formami rzeźby powierzchni są faliste i płaskie wysoczyzny morenowe, zbudowane głównie z glin i różnofrakcyj-nych piasków. Urozmaiceniem rzeźby są rynny subglacjalne, częściowo wypełnione wodami jezior, ciągi pagórków moreno-wych, a także doliny rzeczne. W dolinach rzecznych charakterystyczne są rozsze-rzenia zwane basenami oraz terasy rzeczne, na których powierzchni uformowały się w holocenie liczne wydmy. Szczególnie czytelna w krajobrazie województwa jest dolina Wisły, oddzielona od otaczających wysoczyzn wyraźnymi krawędziami.

Pod względem hydrograficznym woje-wództwo kujawsko-pomorskie położone jest na obszarze dwóch dorzeczy, Wisły i Odry. Dorzecze Wisły obejmuje ok. 70% obszaru województwa, a dorzecze Odry odpo-wiednio 30%. Do najważniejszych prawo-brzeżnych dopływów Wisły należą: Skrwa, Mień, Drwęca, Struga Toruńska, Osa. Do lewobrzeżnych: Zgłowiączka, Tążyna, Brda i Wda. Najważniejszymi rzekami dorzecza Odry są Noteć oraz Wełna.

2. Ogólna charakterystyka hydrologiczna Wisły na obszarze województwa kujawsko-pomorskiegoOsią hydrograficzną województwa jest Wisła, która przepływa na długości ok. 205 km przez jego centralny obszar, tworząc wraz z doliną interesujący kompleks przy-rodniczy. Pełni ona najważniejszą rolę w kształtowaniu stosunków hydrologicz-nych i zasobów wodnych województwa. Jej tranzytowy charakter powoduje, że jest ona jednocześnie indykatorem zjawisk hydrometeorologicznych, jakie zachodzą na obszarze górnego i środkowego dorzecza tej rzeki. Przejawia się to dużą zmienno-ścią przepływu na całym odcinku przez

województwo. W skrajnych przypadkach wielkości te w przekroju Włocławek wahają się od 300 m3/s do 8970 m3/s (woda obli-czeniowa o prawdopodobieństwie 1%). Natomiast średni przepływ wynosi ok. 890 m3/s [2]. Efektem tych wahań są różno-rodne skutki przyrodnicze i gospodarcze. Najważniejsze są jednak zagrożenia powo-dziowe, związane z wysokimi przepły-waniami. Poważne zagrożenia pojawiają się już przy wartościach przepływu rzędu 4000 m3/s.

3. Dolina Wisły jako złożony obszar wielofunkcyjnyDolina Wisły stanowi bardzo ważny obszar gospodarczy, zamieszkany prawie przez połowę mieszkańców regionu. Tutaj znaj-dują się największe miasta województwa, takie jak: Bydgoszcz, Toruń, Włocławek i Grudziądz. Gęstą sieć osadniczą uzupeł-niają liczne mniejsze miasta i wsie. Funkcjonuje tutaj rolnictwo wykorzystujące żyzne gleby (mady), a także gospodarka leśna wykorzystująca duże kompleksy lasów pora-stających wyższe terasy rzeczne. Znaczne fragmenty doliny oraz liczne odcinki rzeki, z uwagi na ich wyjątkowe walory przyrod-nicze, objęte są różnymi formami ochrony, w tym Natura 2000. Poprawiająca się syste-matycznie jakość wody w Wiśle, a zwłaszcza na odcinku od granicy z województwem mazowieckim do Torunia, sprawia, że rzeka i dolina posiadają potencjalnie duże znaczenie dla rozwoju funkcji turystycznej. Funkcja ta częściowo rozwija się w rejonie zbiornika włocławskiego.Na obszarze województwa kujawsko--pomorskiego zdecydowanie największe zasoby energetyczne posiada Wisła. Stanowią one ponad 90% zasobów całego województwa i wynoszą ok. 2900 GWh. Jest to energia ważna, bo odnawialna i czysta dla środowiska.Aktualnie zasoby energetyczne Wisły są wykorzystywane tylko częściowo, przez funkcjonującą we Włocławku elektrownię wodną o mocy 160 MW.

4. Główne problemy i zagrożeniaZłożona struktura funkcjonalno-prze-strzenna i zagospodarowanie terenu, bogate walory przyrodnicze oraz cechy hydrolo-giczne Wisły to główne czynniki istniejących

PL


Rys. 1. Położenie województwa kujawsko-pomorskiego na tle kraju, źródło: Kujawsko-Pomorskie Biuro Planowania Przestrzennego i Regionalnego we Wrocławku

Z. Brenda | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 144–148

150

i potencjalnych problemów oraz zagrożeń. Do najważniejszych z nich można zaliczyć:• Stopień wodny Włocławek Oddany do użytku w 1970 roku stopień

wodny we Włocławku został zreali-zowany jako element projektowanej wówczas Kaskady Dolnej Wisły. Ten fakt ma ogromne znaczenie, ponieważ wspomniany obiekt nie jest dostosowany do samodzielnej pracy, lecz w układzie zwartej kaskady. Brak kolejnego stopnia poniżej Włocławka skutkuje poważnymi problemami eksploatacyjnymi i zagroże-niami. Wiążą się one z procesem silnej erozji dna Wisły poniżej zapory. Proces ten powoduje m.in.:

1. tworzenie się strefy obniżonego dna koryta i zwierciadła wody w rzece i w strefie przykorytowej wód podziemnych

2. tworzenie się dwóch stref akumulacyj-nych: równoległej do obniżonego dna w postaci nowej równiny zalewowej oraz poniżej czoła strefy erozyjnej jako odcinka roztokowego (agradacyjnego) rzeki [1]

3. poważne zagrożenie dla stateczności zapory

4. zagrożenie zatorami śryżowo-lodowymi i powodzią dla miasta Ciechocinka i jego okolic

5. zagrożenie dla przebiegających w rejonie Włocławka pod dnem rzeki rurociągów transportowych gazu ziemnego (gazociąg Jamał – Europa), etylenu i ropy naftowej.

Dalszy rozwój erozji może doprowadzić do nieobliczalnej w skutkach katastrofy budowlanej, połączonej z ogromną powo-dzią w dolinie rzeki poniżej Włocławka. Wymiar społeczny, liczony śmiercią ludzi, ogromnymi stratami materialnymi i ekologicznymi jest nie do oszacowania.

• Zagrożenie powodziowe doliny Wisły poniżej stopnia wodnego Włocławek

Zagrożenia związane są z normalnym cyklem hydrologicznym rzeki oraz nadzwyczajnymi zjawiskami hydro-meteorologicznymi. Największe problemy i zagrożenia powodziami dotyczą Ciechocinka i Torunia. W przy-padku poważnej awarii zapory wodnej we Włocławku zagrożone też będą niektóre rejony Włocławka i Bydgoszczy.

• Poważne utrudnienia dla żeglugi Na skutek wspomnianego już inten-

sywnego procesu erozji wodnej poniżej istniejącego stopnia we Włocławku, a także wieloletnich zaniedbań w prowa-dzeniu prac regulacyjnych i konserwacji istniejących urządzeń i budowli wodnych, stan koryta Wisły na odcinku poniżej Włocławka praktycznie uniemożliwia żeglugę przy niskich i średnich stanach wody. Należy nadmienić, że Wisła na całym odcinku przebiegu przez woje-wództwo kujawsko-pomorskie stanowi fragment międzynarodowej drogi wodnej E40, łączącej się w rejonie Bydgoszczy z międzynarodową drogą wodną E70.

• Utrudnienia dla transportu drogowego i kolejowego

Wisła, jako duża rzeka, stanowi poważną przeszkodę komunikacyjną. Na odcinku ponad 200 km biegu rzeki przez woje-wództwo znajduje się tylko siedem prze-praw drogowych i trzy kolejowe. Jest to niewystarczające dla pełnej integracji

przestrzennej regionu, zapewniającej dogodne powiązania między jego częścią wschodnią i zachodnią.

5. Wisła jako element polityki regionalnejSamorząd województwa kujawsko-pomor-skiego, już od momentu utworzenia nowego regionu 1 stycznia 1999 roku, wykazywał ogromne zainteresowanie problema-tyką zagospodarowania Wisły. Pierwsza uchwała Sejmiku Województwa Kujawsko-Pomorskiego, podjęta w styczniu 1999 roku, poświęcona była budowie kolej-nego stopnia wodnego na Wiśle poniżej Włocławka, w celu zabezpieczenia istnieją-cego stopnia Włocławek. Do tej pory Sejmik Województwa Kujawsko-Pomorskiego zajmował trzynastokrotnie stanowisko w sprawie budowy kolejnego stopnia wodnego na Wiśle poniżej Włocławka. Dokument ten jednoznacznie podkreślał również rolę i znaczenie rzeki dla funkcjo-nowania i rozwoju całego województwa. Stała się ona w tym momencie ważnym elementem polityki regionalnej. Znalazło to odbicie w podstawowych dokumentach strategicznych, takich jak „Plan zagospo-darowania przestrzennego województwa kujawsko-pomorskiego” (przyjęty uchwałą nr XI/135/03 z 26 czerwca 2003 roku) oraz „Strategia rozwoju województwa kujawsko--pomorskiego na lata 2007–2020” (przyjęta uchwałą nr XLI/586/05 z 12 grudnia 2005 roku). Problematyka Wisły i jej zagospo-darowania jest również silnie akcentowana w prowadzonych aktualizacjach wymienio-nych dokumentów.Priorytetowym zadaniem dla samorządo-wych władz regionalnych jest budowa kolej-nego stopnia wodnego na Wiśle poniżej Włocławka. Powstanie on prawdopodobnie w okolicach Ciechocinka w miejscowości Siarzewo. Według zapewnień inwestora będzie to obiekt nowoczesny, doskonale wpisujący się w środowisko naturalne i wzbogacający jego walory, a także przy-noszący wiele innych korzyści, w tym gospodarcze. W świetle powyższego, ocze-kiwane efekty związane z tą inwestycją są następujące:• Trwałe zabezpieczenie stopnia wodnego

Włocławek Ograniczona zostanie do minimum

możliwość katastrofy budowlanej zapory czołowej poprzez trwałe podparcia wody dolnej i ustabilizowanie jej na poziomie zgodnym z przyjętymi wcześniej założe-niami projektowymi.

• Nawodnienie terenów rolnych na Kujawach

Województwo kujawsko-pomorskie, a w szczególności region rolniczy Kujaw, cierpią na poważny niedobór wód opado-wych na potrzeby produkcji roślinnej. Sięga on w okresie wegetacyjnym nawet do 200 mm opadu. Dodatkowym czynni-kiem pogarszającym te sytuacje są licznie występujące susze atmosferyczne. Według obliczeń autora deficyt wyrażony ogólną ilością wody wynosi ok. 144 mln m3. Spośród wielu teoretycznych możliwości rozwiązania tego problemu najbardziej realna wydaje się propozycja dostarczenia wody z układu zewnętrznego, w systemie ciągłego zasilania. Źródłem wody może

być Wisła, a konkretnie projektowany stopień i zbiornik w rejonie Ciechocinka (Siarzewo). Wspomniany obiekt gwaran-tuje dostawę wystarczającej ilości wody do nawodnień w całym okresie wege-tacyjnym, nie naruszając jednocze-śnie równowagi hydrologicznej Wisły. Przyjmuje się, że całe to przedsięwzięcie przyniesie wiele wymiernych korzyści, z których najważniejsze to:

1. ogólny wzrost produkcji roślinnej o ok. 40%

2. rozwój lokalnego przetwórstwa rolno-spożywczego

3. korzystne warunki do specjalizacji w produkcji rolnej

4. zwiększenie dochodów bezpośrednich dla 30 tys. gospodarstw rolnych, szacuje się, że może on wynieść (wg. poziomu aktual-nych cen) ok. 250 mln zł

5. wzrost wielkości produkcji i siły nabyw-czej mieszkańców Kujaw, co będzie gene-rowało nowe miejsca pracy na rynku lokalnym i regionalnym

6. wzmocnienie funkcji rolniczej regionu, która może być jedną z jego rozpoznawal-nych marek.

Realizacja systemu nawadniającego to również szansa dla środowiska przy-rodniczego. Możliwa będzie rewitalizacja wielu elementów sieci hydrograficznej Kujaw, w tym zwłaszcza licznych jeszcze do niedawna oczek wodnych i niewielkich jeziorek śródpolnych. Uzyskany w ten sposób dodatkowy efekt ekologiczny przyczyni się do wzbogacenia zasobów całego środowiska tego obszaru i zdecy-dowanej poprawy jego funkcjonowania.

• Poprawa warunków dla żeglugi na odcinku Wisły poniżej Włocławka

Przeprowadzona inwentaryzacja między-narodowych dróg wodnych sklasyfi-kowała odcinek dolnej Wisły jako tzw. brakujące ogniwo, co oznacza, że droga wodna obecnie praktycznie nie istnieje, natomiast stanowi potencjalny element przyszłej sieci dróg międzynarodowego znaczenia. Determinowane jest to mini-malną klasą techniczną, jaką musi mieć taka droga. Obecnie jako minimum dla dróg międzynarodowych definiuje się klasę IV, natomiast pożądaną jest klasa Va. W związku z powyższym wykorzystanie Wisły jako drogi wodnej IV klasy uzależ-nione jest od poważnych działań inwesty-cyjnych. Spiętrzenie wód rzeki jest jedyną realną możliwością osiągnięcia parame-trów dróg wodnych o znaczeniu między-narodowym. Wiązać się to musi z budową kolejnych stopni wodnych. Pierwszym z nich będzie stopień wodny Siarzewo. Powstały dzięki niemu zbiornik zapewni warunki nawigacyjne spełniające para-metry drogi wodnej minimum IV klasy1. Dzięki tej inwestycji powstanie na odcinku województwa kujawsko-pomorskiego droga wodna IV klasy o długości ponad 50 km. Sterując odpowiednio zasobami retencji użytkowej dwóch zbiorników, będzie można zapewnić w określonych sytuacjach dogodne, choć krótkotrwałe, warunki nawigacyjne dla większych jednostek spływających od Siarzewa w dół Wisły.

1 Zgodnie z polskimi przepisami w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych śluza na nowym stopniu wodnym powinna mieć parametry klasy V, natomiast droga wodna klasę co najmniej IV.


151

• Zwiększenie bezpieczeństwa powodzio-wego na Wiśle

Istniejący zbiornik, powstały poprzez spiętrzenie wód Wisły stopniem Włocławek, ma charakter przepływowy. Posiada on stosunkowo niewielką pojem-ność użytkową w warstwie wahań dobo-wych, pozwalającą na regulację dopływu do elektrowni wodnej. Natomiast atutem stopnia w okresie powodzi jest zapew-nienie małych wahań, w stosunku do rzeki naturalnej, na odcinku ok. 30 km powyżej zapory. Planowany zbiornik związany ze stopniem wodnym Siarzewo, w połączeniu z już istniejącym będzie lepiej regulował stany przepływu wody powodziowej i skuteczniej (na odcinku ok. 60 km) zabezpieczy pobliskie obszary przed klęską żywiołową. Obniżona zostanie również fala powodziowa poniżej nowego stopnia, teoretycznie nawet o 0,8–1,0 m w przekroju Toruń.

• Pełniejsze wykorzystanie energii wodnej Korzyści w tym zakresie to:1. utrzymanie produkcji energii elektrycznej

w Elektrowni Wodnej Włocławek2. umożliwienie interwencyjnej lub/i szczy-

towej pracy elektrowni na stopniu Włocławek bez pogłębiania procesu erozji poniżej stopnia

3. redukcja kosztów utrzymania Elektrowni Wodnej Włocławek, wynikających z konieczności tymczasowego zabezpie-czenia stopnia

4. powstanie dodatkowego stabilnego syste-mowego źródła energii o znaczeniu regio-nalnym o mocy rzędu 80 MW.

• Poprawa potencjału ekosystemów wodnych i od wód zależnych

Budowa stopnia wodnego w rejonie Ciechocinka (Siarzewo) to również okre-ślone korzyści dla środowiska przyrodni-czego, w tym zwłaszcza:

1. zapewnienie bezpieczeństwa ekologicz-nego poprzez trwałe zabezpieczenie przed katastrofą stopnia, a co za tym idzie przed możliwością spływu osadów ze zbiornika włocławskiego

2. możliwość przywrócenia ciągłości rzeki dla migracji organizmów – przede wszystkim w zakresie ryb wędrownych – przez istniejący stopień, zacznie bowiem funkcjonować zawieszona przepławka dla ryb

3. stworzenie warunków do wzrostu bioróżnorodności

4. uzyskanie korzystnego z punktu widzenia środowiska poziomu zwierciadła wód gruntowych, poniżej stopnia wodnego we Włocławku

5. zwiększenie ochrony Morza Bałtyckiego przed dopływem wód zawierających substancje biogenne i chemiczne.

• Wzrost atrakcyjności obszaru dla turystyki i aktywizacja działalności gospodarczej

Ze względu na występujące w rejonie lokalizacji nowego stopnia wodnego liczne walory przyrodnicze, planowana inwestycja daje szansę na utworzenie atrakcyjnego kompleksu turystycznego. Stworzenie całościowego programu na rzecz rozwoju turystyki w tym regionie może przynieść skutki pozytywne również dla środowiska, poprzez koncen-trowanie ruchu turystycznego w miej-scach, które nie degraduje środowiska

naturalnego, chroniąc w ten sposób cenne rejony. Kompleksowe zagospodarowanie obszaru będzie miało korzystny wpływ na ład przestrzenny i rozwój gospodarczy. Planowany obiekt wraz z istniejącym zbiornikiem włocławskim mogą stworzyć wielki kompleks turystyczny o randze ogólnokrajowej.

• Rozwój sieci drogowej Budowa przeprawy mostowej na odcinku

Włocławek – Toruń, w formie wyizolowa-nego obiektu, nie byłaby racjonalna pod względem ekonomicznym. Jeżeli jednak stanowić będzie część większego przed-sięwzięcia, jakim jest budowa zapory, koszt poniesiony na jej powstanie będzie uzasadniony.

Budowa nowej przeprawy przy zaporze umożliwi dodatkowe, awaryjne połą-czenie drogowe pomiędzy autostradą A1 a drogą szybkiego ruchu S10. Otworzy również nowe możliwości rozwoju społeczno-gospodarczego dla tej części regionu kujawsko-pomorskiego. Powinno to skutkować powstawaniem nowych miejsc pracy zarówno w sferze szeroko rozumianych usług, jak i produkcji.

• Zabezpieczenie przebiegających pod dnem Wisły rurociągów

Ustabilizowanie poziomu zwierciadła wody w rzece i ograniczenie procesu erozji dna umożliwi skuteczne zabezpie-czenie przed poważną awarią rurociągów przebiegających w rejonie Włocławka. To zadanie niezwykle istotne z punktu widzenia ochrony środowiska oraz funk-cjonowania systemu zaopatrzenia w gaz znacznych obszarów Polski i Europy Zachodniej.

Wszystkie aspekty przestrzenne wyko-rzystania zasobów Wisły przedstawiono schematycznie na rys. 2.

6. PodsumowanieW świetle powyższych rozważań wydaje się, że poważna dyskusja na temat wykorzystania i zagospodarowania rzeki musi uwzględ-niać budowę kolejnych stopni wodnych (kaskady). Wchodzą tutaj w rachubę dwa obiekty, Solec Kujawski i Chełmno. Tylko bowiem takie rozwiązanie gwarantuje

powstanie drogi wodnej o odpowiednich parametrach nawigacyjnych. Gdyby udało się zrealizować takie przedsięwzięcie również na odcinku Wisły w obrębie województwa pomorskiego, powstałaby droga wodna minimum IV klasy, łącząca Bydgoski Węzeł Wodny z portem gdańskim. Dzięki temu pojawiłaby się możliwość utworzenia wiel-kiego kompleksu multimodalnego w rejonie Bydgoszcz – Solec Kujawski, obsługującego przepływ towarów z portów Trójmiasta w głąb kraju. Realizacja kolejnych dwóch stopni wodnych zapewni dodatkowo pełne wykorzystanie potencjału energetycznego Wisły na odcinku województwa kujawsko--pomorskiego. Potencjału bardzo ważnego z punktu widzenia sprawnego funkcjo-nowania systemu energetycznego kraju. Ponadto budowa dwóch nowych zbior-ników umożliwi dodatkową retencję wody do celów gospodarczych i rozwoju turystyki.Należy jednak w tych wszystkich rozwa-żaniach brać pod uwagę fakt, że Wisła wraz z doliną poniżej stopnia wodnego we Włocławku wchodzi w skład obszaru Natura 2000.

Bibliografia 1. Babiński Z., Procesy erozyjno-akumu-

lacyjne poniżej stopnia wodnego Włocławek, ich konsekwencje i wpływ na morfodynamikę planowanego zbior-nika Nieszawa, Toruń 1997.

2. Branicki A., Stopień wodny Włocławek – podstawowe cele i dane techniczne stopnia [w:] Stopień wodny Ciechocinek na dolnej Wiśle – konieczność, główne uwarunkowania i sposób realizacji, Włocławek 1997.

3. Kondracki J., Geografia Polski – mezo-regiony fizyczno-geograficzne, PWN, Warszawa 1994.

4. Materiały wejściowe do aktualizacji planu zagospodarowania przestrzennego województwa kujawsko-pomorskiego oraz inne opracowania znajdujące się w posiadaniu Kujawsko-Pomorskiego Biura Planowania Przestrzennego i Regionalnego we Włocławku.

Rys. 2. Kierunki zagospodarowania Wisły na obszarze województwa kujawsko-pomorskiego, źródło: Kujawsko-Pomorskie Biuro Planowania Przestrzennego i Regionalnego we Wrocławku


152

Zbigniew Brenda drKujawsko-Pomorskie Biuro Planowania Przestrzennego i Regionalnego we Włocławku e-mail: [email protected] geografii na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu. Od wielu lat związany jest ze służbami planowania przestrzennego. W swoim dorobku zawodowym ma bardzo liczne opracowania studialne i projektowe z zakresu planowania przestrzennego oraz ochrony i kształtowania środowiska przyrodni-czego. Pracuje w Kujawsko-Pomorskim Biurze Planowania Przestrzennego i Regionalnego we Włocławku, gdzie zajmuje się planowaniem regionalnym. Przez wiele lat był nauczycielem akademickim w Wyższej Szkole Humanistyczno-Ekonomicznej we Włocławku na kierunku ochrona środowiska. Jego dorobek naukowy stanowi kilkadziesiąt publikacji oraz wiele referatów i wykładów wygłoszonych na konferencjach naukowych i seminariach. Członek Włocławskiego Towarzystwa Naukowego, gdzie działa w sekcji planowania przestrzennego.


153

The lower Vistula in the aspect of the E40 and E70 international shipping routes

AuthorŻaneta Marciniak

Keywords shipping route, waterways, inland navigation, E40 international waterway, E70 international waterway

AbstractThroughout the history of Europe and the world, shipping routes have determined the develop-ment of many civilisations, since it was along them that settlements and commerce developed, goods and people were transported, and later, industry was located. Currently, shipping routes are an important element in inland transport corridors. The European Union puts particular emphasis on the development of inland and rail transport to balance road transport, which is drastically expanding. Development of inland waterway transport routes in Poland has allies in intensely developing sea ports. The allies of the lower Vistula (dolna Wisła) are the ports in Gdańsk and Gdynia, for which construction of inland ports up-country is an opportunity to increase the trans-shipment capacity. Poland uses the potential of international inland waterways poorly when compared to other European Union countries, which results for instance from the bad technical condition of river engineering structures and from years of neglect in water management. The situation is further amplified by the lack of consistent laws regarding inland navigation and water management, as the responsibility for those issues is shared by several ministries, the institutions they are in charge of and local governments. Governments of the voivodeships situated along the planned international waterways E40 between Warsaw and Gdańsk (Mazowieckie, Kujawsko-Pomorskie, Pomorskie voivodeships) and E70 (Lubuskie, Wielkopolskie, Kujawsko-Pomorskie, Warmińsko-Mazurskie, Pomorskie voivode-ships) can see both the transport and the tourism potential of Polish waterways. They have been working for many years to restore the rightful role of rivers and to bring about economic develop-ment using the advantages they offer.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013212

Waterways and their multiple functionsLet the article begin with the words of Professor Tadeusz Tillinger [3], defining river maximisation: “Waterways are on the one hand a part of the overall economy, and on the other hand, being an element of the transportation system, they are a part of the vascular system of the state body. It is the task of water management to channel the water falling from the sky onto the land to the sea in a way that makes it possible to minimise its harmful effects as an element and to maxi-mise its useful properties as a matter indispensible to the lives of humans, animals and plants, as a material for transporta-tion routes and as mass, i.e. a body with certain energy”. This statement was published in one of the first Polish post-war textbooks for contemporary water management employees, which was developed at the request of the Ministry of Transportation.

The publication introduced the term “transport maximisation”, which meant “to provide the carriage necessary in the country in such a way that every type of freight is transported in the most favourable and suitable way and that the costs and other liabi-lities of carriage (waste of time, risk, discomfort) are minimised and that the advantages (increased value of the load caused by the change of place) are maximised” [3]. This statement can be nowadays referred to as optimisation of transport processes. Using that textbook [3], the assumptions of which seem to be valid to this day, I will present the issue of waterways and the E40 and E70 routes as part of a water management system in a broad sense.Waterways have a multifaceted significance in the context of water management. Water may be a dangerous element, posing a danger to human life and causing material damage through disastrous floods. We can prevent this hydrological phenomenon

Ż. Marciniak | Acta Energetica 2/15 (2013) | 153–161

154

by applying organisational and technical forms of protection, for instance by afforesting slopes, building reservoirs, surrounding areas at risk of floods with embankments, reinforcing the eroding banks, draining marshy areas, and properly implementing spatial management tasks. According to the post-war textbook, such acti-vities have to be consistent with river engineering for navigation purposes. This assumption is still valid and it ought to be applied to the present flood protection programmes. If those documents take into account river engineering infrastructural activities, it will be possible to drain flood waters faster and at the same time to improve the transport conditions by water.Utility water, i.e. freshwater, is the basis for all organic life, and in some cases it is an indispensable living environment. Water is also a necessary element of certain branches of industry, and as such it needs to be supplied via appropriate devices for which transporta-tion conditions ought to be determined. Water discharge sites and intakes for industry and for people are important in this context.Water is also a source of energy, in this case potential energy, which may be captured in river and stream gradients, and then processed into electricity.Furthermore, a river provides transport development opportuni-ties. Water has lower resistance, and a body floating on the water, if it does not sink, can travel easily. As to the transport function of waterways, an important role is played by the fleet and the staff [3]. A waterway is also an excellent stimulator for the development of tourism, which is becoming an increasingly important industry, generating considerable revenue for the country.As can be seen, a waterway has many functions (Fig. 1). The objec-tive of the article is to present the lower Vistula (dolna Wisła) in the aspect of the E40 and E70 inland shipping routes.

Determinants of the development of inland waterways in PolandDeterminants of the development of waterways in Poland can be found both in the water resources which feed them and in the historical factors which gave them their current shape.Poland is a country with relatively small water resources when compared to its area and population, which is an outcome of its geographic location and the related climate conditions, as well as of its population size and economic development. To make matters worse, those resources vary in time and space in a way which fails to meet the needs of the users.Water resources are defined by the water availability indicator, measured as the value of mean annual water runoff by rivers to the sea from a particular area divided by the size of the popula-tion inhabiting that area. Average runoff from the area of Poland is 62 km3 (billion m3), with a population of about 38.5 million, which gives an indicator of 1,600 m3/inhabitant/year. For Europe, this indicator is about 4,500 m3, which means that Poland’s mean surface runoff is three times lower than the European average. To make matters worse, surface waters are characterised by temporal variability dictated by dry and wet years, and by the presence of dry cycles in wet seasons [12].The Vistula (Wisła) represents a depression regime – central European, typical of the transitional climate between oceanic and continental climate. Such rivers are fed in a snow-rain system, which results in a shortage of water. This is caused by lower preci-pitation than in the west and by greater evaporation [10].As shown by the foregoing, water resources in Poland are not conducive to development of inland shipping routes. For such routes to be able to exist, alternative solutions must be sought to increase the resources, for instance through construction of a cascade on the Vistula (Wisła).The network of inland waterways in Poland has been affected by historical determinants, in particular those connected with the period of the Partitions of Poland. The longitudinal course of Poland’s two main rivers is the outcome of natural conditions and of history – due to the latter, the rivers formed two separate systems. The 18th century was the age of intensive development of waterway transport systems in Europe. Under partition, Poland particularly witnessed the impact of the political situation on the development of waterways. Many river engineering works were performed on the Vistula (Wisła) under Prussian rule, especially at the mouth of the river. At the beginning of the 20th century, river engineering was completed and embankments were erected on the lower reaches of the Vistula (Wisła). It took two years to build the Bydgoski Canal (1772–1774) but the Prussian government had started preparations for the project as early as before the first partition. Construction of the Bydgoski Canal was a political act against Gdańsk and the Republic of Poland, aimed at redi-recting the lower Vistula’s (Wisła) transport of goods to Szczecin by the Warta River and by the Oder River (Odra), at the expense of Prussia’s adversary, Gdańsk. The tsarist government was not interested in engineering the Vistula (Wisła), which is why no major river engineering works were undertaken in the part of the Vistula (Wisła) under Russian rule until the end of the 19th

WATERWAY AND ITS FUNCTIONS

WATER FOR INDUSTRY

AND PEOPLEPOWER INDUSTRY

TRANSPORT

WATER FOR AGRICULTURE WATER TOURISM

FLOOD PROTECTION

Fig. 1. Correlations between various functions of a waterway


155

century [10]. The European network of inland waterways rema-ined divided for a long time, only to be connected on comple-tion of the German inland canal (Mittellandkanal) in 1937. At this point, it is a good idea to compare cargo transport on the lower Vistula (dolna Wisła) in the 19th and 20th century (Tab. 1).

The following conclusions can be drawn from the above compa-rison: in 1875, cargo transport on the lower Vistula (dolna Wisła) was twice the size of cargo transport on the lower Oder (Odra) and the Elbe (Łaba), and it constituted 60% of the transport on the Rhine (Ren), while in 1934 the transport on the Oder (Odra) was six, on the Elbe (Łaba) twelve and on the Rhine (Ren) forty times the volume of cargo transport on the lower Vistula (dolna Wisła). Such a situation resulted from strong development of German inland waterways after the 1870–1871 war and from the simultaneous stagnation in the hydro-construction market in the former Congress Poland [3]. These were the prime determinants of the present condition and shape of the waterway on the lower Vistula (dolna Wisła). After World War II, during damage removal, several investment works were completed, which was followed by about 60 years of stagnation. The first of the planned Vistula (Wisła) cascades, the barrage in Włocławek, was opened for use in 1970 and it has been operating alone to this day. The prospect of building further barrages keeps the hopes of making the lower Vistula (dolna Wisła) navigable alive. The further story of the waterway at the section in question focuses on research and projects involving creation of cascades and revitalisation of the planned E40 and E70 international waterways, both discussed in detail in the next section of the article.

Waterways in Poland as part of the transpor-tation network in contemporary EuropeWaterways are a part of the overall transportation network which consists also of road, railway, sea and aviation routes. Inland waterways are considered particularly competitive when compared to the other modes of transport in the case of bulk cargo which is sent and received near waterways. This applies mostly to sea ports, mines, large agglomerations and industrial plants, and to transport of large, heavy and vibration-sensitive cargoes.According to Article 9(1)(18) of the Water Law Act of 18 July 2001, Polish legislation defines “inland waterways” as “inland surface

waters by which, owing to the hydrological conditions and the existing water devices, inland waterway ships can transport people and cargo”. In connection with the foregoing, waterways are navigable when certain parameters are met which permit effective and safe navigation. Those parameters are defined by the Regulation of the Council of Ministers on classification of inland waterways of 7 May 2002 (Journal of Laws of 2002, No. 77, item 695). They are presented in more detail in Tab. 2.

Waterways of international importance play a significant role in European countries. In the European Union countries, there are over 35,000 km of rivers and canals linking urban agglo-merations and industrial areas. Due to the existing and develo-ping ports and to policy supporting the most environmentally--friendly transport, inland navigation has been systematically growing. Fig. 2 shows Polish waterways against a map of Europe’s inland waterways. A document was prepared to standardise the guidelines regarding international waterways and the develop-ment of international transport using their potential. It is the European Agreement on Main Inland Waterways of International Importance, referred to as the AGN, made in Geneva on 19 January 1996 by the United Nations Economic Commission for Europe. The agreement defines the system and parameters of European rivers and canals important for navigation. The parties signing the document declare that they adopt its provisions as a coordi-nated plan for the development and construction of a network of inland waterways, referred to as the “network of inland water-ways of international importance” or the “E waterway network”, which they intend to undertake within the framework of their

Tab. 1. Cargo transport of Polish fleet as compared to western European fleet in selected years (in thousand tonnes), source: [3]

* Width of waterway at the level of the bottom of a ship with acceptable capacity and full draught** Minimum gap 5.25 m for two layers of containers, and 7.0 m for three layers

Tab. 2. Classification of waterways in Poland and their selected para-meters, source: Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, część 2. Propozycja wieloletniego programu rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce [Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport in Poland, part 2: Proposed Long-Term Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport in Poland] (2011) [6]

River section 1875 1910 1934

Lower Vistula (dolna Wisła) 1.175 820 537

Oder (Odra) near Wrocław 130 3.900 3.100

Oder (Odra) near Szczecin 514 3.325 3.700

Lower Elbe (Łaba) 600 10.000 6.100

Upper Elbe (Łaba) – Dresden 300 3.640 1.500

Rhine (Ren) near Cologne 2.030 19.000 23.200

Minimum para-meters [m]

Waterway class

Ia Ib II III IV Va Vb

Waterway width* [m] 15 20 30 40 40 50 50

Minimum waterway depth for safe navigation [m]

1.2 1.6 1.8 1.8 2.8 2.8 2.8

Radius of waterway axis curve [m] 100 200 300 500 650 650 800

Minimum headroom under bridges above the highest navigable water [m]

3 3 3 4 5.25 or 7.00**

5.25 or 7.00**

5.25 or 7.00**

Lock width [m] 3.3 5.0 9.6 9.6 12 12 12

Lock length [m] 25 42 65 72 120 120 187

Depth at the lower step of the lock [m] 1.5 2.0 2.2 2.5 3.5 4 4


156

relevant programmes. According to Article 1(2), the “Contracting Parties shall take necessary measures with a view to effectively protect the envisaged route of the portions of E waterways, with due regard to their future parameters, which do not exist at present but which are included in relevant infrastructure deve-lopment programmes until the date when the decision on their construction is taken”. In view of the foregoing, the countries signing the agreement undertake to develop national action plans and/or bilateral or multilateral arrangements (international treaties, guidelines, letters of intent, joint research or other similar arrangements) to eliminate the existing bottlenecks and complete the missing links in the network of E waterways running across the territories of the countries concerned.According to Annex 3 to the agreement, the network of inland waterways of international importance ought to meet the minimum standards of classes IV (minimum dimensions of vessels 80 m x 9.5 m) to VII. As a minimum, new E waterways should meet the requirements of class Vb, and modernised sections should meet the requirements of class Va. Ratification of the agreement plays a major part in the development of inland navigation in every country of the European Union. Tab. 3 shows the list of inland waterways of international importance which run across the territory of Poland.As seen in Fig. 2, Poland is the only country in this part of Europe which has not adopted the agreement, which makes it a blank page on the map of Europe, hindering its neighbours in the development of international navigation. The countries that have signed or ratified the AGN are marked on the map in brown.Another European-level document, in addition to the AGN, is White Paper 2011. Roadmap to a Single European Transport Area

– Towards a competitive and resource-efficient transport system, which clearly expresses support for the development of inland waterways. The document emphasises that the potential of inland waterways has not been utilised, and that they must play a bigger role, especially through transport of goods up-country and through creation of connections with European seas.

The White Paper on efficient and sustainable inland water transport in Europe, Economic Commission for Europe, Inland Transport Committee (UNECE White Paper) describes activities addressed directly to Poland. The condition of waterways in Poland poses problems for the development of the E70 route, and the document stresses our country’s role as the liaison between the waterway system of Western Europe and that of Russia. Poland is also a bottleneck for the E40 waterway, which makes the development of inland transport of Belarus more difficult. The current situation of international waterways in Europe arising from the UNECE White Paper of 2011 is shown in Fig. 3, with marked missing links, including those in Poland, within the E40 and E70.The Inventory of Main Standards and Parameters of the E Waterway Network “Blue Book” First Revised Edition, Economic Commission For Europe (UNICE Blue Book) determines the failures to meet the parameters expected of international water-ways of international importance and defines them as “bottle-necks”, found in the following locations in Poland:• The Vistula (Wisła) from Biała Góra to Włocławek and from

Płock to Warsaw (E40)• The Żerański Canal (E40)• The Vistula (Wisła) from Bydgoszcz to Biała Góra (E70).The UN White Paper of 2011 stresses the actual need to improve the navigability of waterways in Poland, especially the waterway between the Oder (Odra) and the Vistula (Wisła), and the need for Poland to ratify the AGN. Considering the European Union’s waterway guidelines discussed above, the routes in Poland which could be a part of a uniform network of waterways of international importance (Fig. 4) run in the country as follows:

Fig. 2. Map of Polish waterways against the European transport system with countries that have signed the AGN, source: Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, część 1. Analiza funkcjonowania transportu wodnego śródlądowego oraz tury-styki wodnej w Polsce [Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport in Poland, part 1: Analysis of the Functioning of Inland Waterway Transport and Water Tourism in Poland] (2011) [6]

Tab. 3. List of inland waterways of international importance which run across the territory of Poland, source: European Agreement on Main Inland Waterways of International Importance (AGN) [4]

E waterway number Route description

E30Świnoujście – Szczecin – the Oder (Odra) from Szczecin through Wrocław to Koźle [connection between the Oder (Odra) and the Danube (Dunaj)]

E40 [The Vistula (Wisła) from Gdańsk to Warszawa-Brześć] – The Pina River Dnieper (Dniepr) through Kiev to Kherson

E70

From Europoort/Rotterdam to Arnhem through Lek and Benedenrijn – Zutphen – Enschede [the Twente-Mittelland canal] – Bergeshövede – Minden – Magdeburg – Berlin Hohensaaten – Kostrzyn – Bydgoszcz – Elbląg – the Vistula Lagoon – Kaliningrad – the Pregolya (Pregoła) and the Deyma (Dejma) rivers – Kurshskiy Zaliv – Klaipeda


157

• E30 – along the Oder Waterway (Odrzańska Droga Wodna) through Szczecin and Wrocław to the border with the Czech Republic

• E40 – along the Vistula (Wisła) from Gdańsk through Toruń to Warsaw, and then along the Narew and the Bug Rivers to Brześć, where it joins the waterway running to the Dnieper River (Dniepr)

• E70 – in Poland it runs from the Hohensaaten lock along the Oder (Odra) to Kostrzyn, and then along the connection between the Oder (Odra) and the Vistula (Wisła) running along the Warta River, the Noteć River, the Bydgoski Canal, and the Brda River, up to the Vistula (Wisła) in the Bydgoszcz Water Junction (Bydgoski Węzeł Wodny), and then along the Vistula (Wisła), the Nogat River, the Vistula Lagoon up to the border with Russia.

Annex 2 to the AGN lists the ports located at the route of interna-tional waterways. The following ports are indicated for Poland at the sections of the planned international waterways:• E30 – Świnoujście (the Baltic Sea – the mouth of the Oder (Odra)),

Szczecin (the Oder (Odra), 741.0 km), Kostrzyn (the Oder (Odra), 617.0 km), Wrocław (the Oder (Odra), 255.0 km), Koźle (the Oder (Odra), 96.0 km), Gliwice (the Gliwicki Canal 41.0 km)

• E40 – Gdańsk (the Baltic Sea – the mouth of the Vistula (Wisła)) and Bydgoszcz (the Vistula (Wisła), 772.3 km and the Brda River, 2.0 km)

• E70 – Elbląg (the Vistula Lagoon).The E30 waterway planned in Poland is connected with the Polish section of the planned E70 waterway. This waterway is described in Tab. 4, which shows that the best parameters are achieved on the lower Oder (Odra) (from Ognica to Lake Dąbie and to the line of sea waters), which may be potentially impor-tant for transport development on the E70 waterway. The middle

section of the Oder (Odra) is usually a class II waterway, with the poorest transit parameters from Brzeg Dolny to Nysa Łużycka. On the Oder Waterway (Odrzańska Droga Wodna), there are important industrial centres, responsible for a considerable part of national production. The as yet non-existent canal between the Oder (Odra) and the Danube (Dunaj), running also across the Czech Republic and Slovakia, is an important element of the E30 waterway. Construction of the canal would provide a waterway connection with Southern Europe (Programme Strategy for the E70 International Waterway).

Another waterway planned in Poland is the E40, connecting two economically important centres of Central Europe and Eastern Europe. The route runs along the Vistula (Wisła) from Gdańsk to Warsaw, and then along the Bug River to Brześć, along the Pripyat River (Prypeć) through Kiev to the Dnieper (Dniepr), and then to the Black Sea. The parameters of the Polish section of the E40 are described in Tab. 5, which shows that the Bug waterway is practically unclassified and non-navigable. The parameters defined in the AGN are met only by the Vistula (Wisła) at the section from Płock to Włocławek and at the Martwa Wisła River section (Programme Strategy for the E70 International Waterway).In terms of navigation parameters, the E70 waterway in Poland can be considered a class II waterway, except for the section of the Noteć River from the mouth of the Drawa River to the Bydgoski Canal, which falls into class Ib. The E70 waterway is a route engineered with 22 barrages, with the most recent one provided for use in 1999 (the Czersko Polskie lock in Bydgoszcz), and the other 21 being non-electrified locks from the 19th and the 20th century. The width of the waterway ranges from 16 to 25 m, minimum curve radiuses are 200–250 m, minimum headroom under bridges is 3.5–4 m, the guaranteed depth is 1.2–1.5 m, while the permitted threshold speed of ships is 8 km/h. This

Fig. 3. Overview of the international network of inland waterways in Europe with the missing links in its structure, source: White paper on efficient and sustainable inland water transport in Europe, Economic Commission for Europe

Fig. 4. Map of Polish waterways against the background of Europe, source: Rewitalizacja drogi wodnej Wisła – Odra szansą dla gospodarki regionu, [Revitalisation of the Vistula-Oder waterway as an opportunity for the region’s economy] ed. Z. Babiński, Bydgoszcz 2008 [8]


158

means that the E70 waterway does not meet the requirements of the AGN at any section. Classes of the E70 waterway at individual sections are shown in Tab. 6.Improving the navigability of the E70 waterway would make it possible to connect the country with highly industrialised regions of Europe, such as Germany, Belgium and the Netherlands, with strong inland waterway transport policies, as evidenced by the volumes of inland waterway transport. For instance, the volume of inland waterway transport in 2006 from and to the EU coun-tries was 165,855,000 tonnes for Belgium, 243,495,000 tonnes for Germany, and 317,853,000 tonnes for the Netherlands (Programme Strategy for the E70 International Waterway).

The lower Vistula against the background of the European waterway networkThe length of inland waterways in Poland in 2010 was 3,660 km, with about 91% (3,347 km) utilised to a varied degree, depending on the navigation class, as we can read in the diagnosis adopted by the Council of Ministers on 22 January 2013 in the Transport Development Strategy Until 2020 (with forecast to 2030). The network is diverse, it does not form a uniform transportation system but consists of separate shipping routes differing in terms of quality. In practice, such a situation makes it useless for transport purposes. The lower Vistula (dolna Wisła) should be adapted to transporta-tion needs, which is connected for instance with the considerable growth in trans-shipment capacity of the sea ports in Gdańsk and Gdynia, as well as with the European Union’s policy supporting

Name of the inland waterway Length (km) Waterway class

The Gliwicki Canal

From Gliwice to Kędzierzyn Koźle 41.2 II

The Oder River (Odra)

From Kędzierzyn Koźle to Brzeg Dolny 187.1 III

From Brzeg Dolny to the mouth of the Warta River 335.0 II

From the mouth of the Warta River to Ognica 79.4 III

From Ognica to Widuchowa 7.1 Vb

The East Oder River (Odra Wschodnia)

From Widuchowa to the cut from Klucz to Ustowo 26.4 Vb

The Regalica River

From the cut from Klucz to Ustowo to Lake Dąbie 11.1 Vb

The West Oder River (Odra Zachodnia)

From Widuchowa to the line of internal sea waters 36.6 Vb

Tab. 4. Description of the E30 waterway, source: Programme Strategy for the E70 International Waterway, Annex 1 to the Regulation of the Council of Ministers on the classification of inland waterways of 7 May 2002 [in:] K. Woś, Kierunki aktywizacji działalności żeglugi śródlądowej w rejonie Odry w warunkach integracji Polski z Unią Europejską [Directions for Inland Navigation Development at the Oder under the Conditions of Poland’s Integration with the European Union], Warsaw 2005, p. 51

Tab. 5. Description of the Polish section of the planned E40 interna-tional waterway, source: Programme Strategy for the E70 International Waterway, Annex 1 to the Regulation of the Council of Ministers on the classification of inland waterways of 7 May 2002 [in:] K. Woś, Kierunki aktywizacji działalności żeglugi śródlądowej w rejonie Odry w warun-kach integracji Polski z Unią Europejską [Directions for Inland Navigation Development at the Oder under the Conditions of Poland’s Integration with the European Union], Warsaw 2005, p. 51

Tab. 6. Qualitative description of the waterways forming part of the E70 waterway planned in Poland, source: Programme Strategy for the E70 International Waterway, Regulation of the Council of Ministers on the classification of inland waterways of 7 May 2002 (Journal of Laws of 2002, No. 77, item 695 of 18 June 2002)

Name of the inland waterway Length (km) Waterway class

The Bug River

From the Zegrze Reservoir (Polish: Zalew Zegrzyński) to the Polish border

224 + 363 (the border section –

The Zegrze Reservoir – –

The Żerański Canal

From the Vistula (Wisła) to the Zegrze Reservoir 17.2 II

The Vistula (Wisła)

From Zakroczym to Płock 74 Ib

From Płock to the Włocławek barrage 55 Va

From the barrage to the mouth of the Tążyna River 43 Ib

From the Tążyna to Tczew 190 II

From Tczew to the line of internal sea waters 32.7 III

The Martwa Wisła River

From the Vistula (Wisła) to the line of internal sea waters 11.5 Vb

No. Name of the inland waterway Length in km

Waterway class

1The Brda River(from the connection with the Bydgoski Canal in Bydgoszcz to the mouth of the Vistula (Wisła)

14. 4 II

2 The Bydgoski Canal 24. 5 II

4the Nogat River(from the Vistula (Wisła) to where it flows to the Vistula Lagoon)

62. 0 II

5

The Noteć Rivera) lower (from the connection with the Bydgoski Canal to the mouth of the Drawa River)b) lower (from the mouth of the Drawa River to where it flows to the Warta River)

138.348.9

IbII

6The Oder River (Odra)(from the mouth of the Warta to Ognica – to the Schwedt canal)

79.4 III

7The Szkarpawa River(from the Vistula (Wisła) to where it flows to the Vistula Lagoon)

25.4 II

8The Warta River(from the mouth of the Noteć River to the where it flows to the Oder (Odra))

68.2 II

9The Vistula River (Wisła)a) from the mouth of the Tążyna River to Tczewb) from Tczew to the line of internal sea waters

190.532.7

IIIII

10The Martwa Wisła Riverfrom the Vistula (Wisła) in Przegalina to the line of internal sea waters

11.5 Vb


159

transition to less energy-consuming, cleaner and safer forms of transport. Inland navigation comes to mind as the most obvious solution, playing an important role in implementation of these objectives, which has been addressed by the “NAIADES” Integrated European Action Programme for Inland Waterway Transport. “Inland waterway transport is one of the cheapest and the most environmentally-friendly transport modes” – this state-ment is the introduction to the issue of waterborne transport in the Transport Development Strategy Until 2020 (with forecast to 2030) adopted by the Council of Ministers on 22 January 2013.The lower Vistula (dolna Wisła) covers sections of two interna-tional waterways, i.e. a part of the E40 waterway from the mouth of the Narew River to Gdańsk, and E70 – from Bydgoszcz to the mouth of the Nogat River in Biała Góra (Fig. 5). The water level and the transit parameters of the Vistula (Wisła) form an important barrier to development of navigation on the lower Vistula (dolna Wisła). In connection with the limited dred-ging works on the lower Vistula (dolna Wisła), the river is becoming overgrown and the channel is filling with silt, which reduces its depth and renders transport impossible. The situation is similar when it comes to river bank and engineering reinforcements, the construction and repair of which is insufficient. The final issue is lack of such infrastructure as ports and trans-shipment wharves which could form a base for inland waterway transport. In the long run, the Transport Development Strategy adopted this year provides for use of the Vistula (Wisła) for transportation purposes, and in particular for redistribution of goods brought to sea ports. The measures to be implemented by 2020 include development of the lower Vistula (dolna Wisła), especially due to the urgent need to secure the barrage in Włocławek. By 2030, operational parameters are to be restored on waterways with a transport function, and the Polish section of the E70 interna-tional waterway is to be adapted to class II parameters.

The lower Vistula in revitalisation concepts for the E40 and E70 international waterwaysTaking note of the potential of the E70 international waterway, of which a section of the lower Vistula (dolna Wisła) is a part, resulted in a concept of revitalising the E70 waterway in Poland. It assumes sustainable development of the waterway with simul-taneous use of the transport capacity and tourism. The initiative is an outcome of joint efforts of the regions situated on the E70 route, i.e. the following voivodeships: Lubuskie, Wielkopolskie, Kujawsko-Pomorskie, Warmińsko-Mazurskie and Pomorskie. The “Programme Spatial Concept for Revitalisation of the West-East Inland Waterway Consisting of the Waterways: the Oder River (Odra) – the Warta River – the Noteć River – the Bydgoski Canal – the Vistula (Wisła) – the Nogat River – the Szkarpawa River and the Vistula Lagoon (the planned E70 waterway in Poland)” was developed for that purpose in those voivodeships. The concept includes the following documents:• Programme and Spatial Concept• Programme Strategy• Environmental Analysis.

“Analysis of the demand for cargo and passenger transport on the E70 waterway” and “Socioeconomic analysis for the revi-talisation of the E70 international waterway in Poland” were prepared for those documents.All the documents stress the potential of waterways in Poland, especially of the E70, as a factor stimulating economic deve-lopment within the range of impact of the E70 international waterway by boosting tourism, and by restoring boating of all types as well as waterway cargo transport.The strategic objective of the Concept is to integrate the Polish section of the E70 international waterway into the European waterway network. Many infrastructural projects have been planned for the lower Vistula (dolna Wisła) in the E70 waterway revitalisation concept. The proposed investments regarding the development of waterway cargo transport are shown in Tab. 7. Aside from the development of cargo transport on the Vistula (Wisła) as indicated in the “Programme and spatial concept...”,

Fig. 5. Map of international waterways in Poland, source: www.wikipedia.org

Fig. 6. The planned E70 waterway in Poland – the final plan, source: Programme Spatial Concept for Revitalisation of the West-East Inland Waterway Consisting of the Waterways: the Oder River (Odra), the Warta, the Noteć River, the Bydgoski Canal, the Vistula (Wisła), the Nogat River, the Szkarpawa River and the Vistula Lagoon (the planned E70 waterway in Poland)


160

possible undertakings regarding construction and expansion of the tourism infrastructure have been specified, including construction and modernisation of base ports, tourism harbours, marinas for yachts and motorboats, and alteration and moderni-sation of locks. The lower Vistula (dolna Wisła) revitalisation concept also includes the projected building of cascades. The concept involves creating a set of barrages from Warsaw to Gdańsk in the following places: Wyszogród, Płock, Włocławek, Nieszawa (or Ciechocinek), Solec Kujawski, Chełmno, Opalenie and Tczew. A power plant complex (reservoir with a dam and a power plant) was erected in Włocławek between 1963 and 1970 as one of the first elements of the concept. Afterwards, efforts were made to build the other barrages but the economic problems Poland faced in the late 1970s forced the authorities to abandon the idea. After 1987, the issue of their construction re-emerged, especially in connection with investigation results which revealed that the barrage was at risk of collapsing unless supporting barrages were built. Failure to solve this issue may lead to an ecological disaster on the lower Vistula (dolna Wisła). Those who support the continuation of the construction maintain that building a Ciechocinek-Nieszawa barrage is the best permanent solution to the problem, which additionally permits taking advantage of renewable energy sources. Opponents of the idea point to the fact that Western countries have ceased building dams on lowland rivers, and emphasise that the Vistula (Wisła) is one of the last wild rivers in Europe. Construction of other barrages would destroy naturally valuable areas, reserves, and Natura 2000 sites of conservation.

ConclusionsThree inland waterways included in the AGN run across Poland: E30, E40 and E70. Unfortunately, none of them meets the required parameters. Making waterways in Poland navigable and integrating them with the international network would lead to dynamic development of the Polish economy, streng-then multimodal transport by incorporating rivers, increase electricity production from renewable energy sources, help develop water tourism, and bring many other benefits. Waterways in Poland are strategic due to the need to connect Western Europe with Eastern Europe, and they can take over some of the cargo handled by international road transport. Signing the AGN by the Polish government is the key to the development of Polish rivers. The lower Vistula (dolna Wisła) currently does not form an element of the E40 and E70 international waterways, which results both from environmental conditions related to small water resources and from historical determinants which considerably shaped its present appearance. However, the issue of revitalising the lower Vistula (dolna Wisła) and all the efforts in this respect, although still in the realm of concepts and designs, make the river a valid subject of interest, as evidenced by the ideas for its use.Three most important reasons to utilise the lower reaches of the Vistula (Wisła) need to be listed. The first one applies to the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship and is connected with securing the barrage in Włocławek. The second one is the dynamic cargo growth in sea ports – it would be reasonable to transfer some of the transport to inland navigation and build an inland port base. The third one is sociological, and it is connected with a change in the mentality of people, who are gradually returning to riversides. Turning to rivers is nowa-days expressed in the development of water tourism, but increasing publicity is given to large infrastructural projects, such as construction of barrages or multimodal platforms using inland navigation.In connection with a realistic need to use rivers for commer-cial purposes as well as with the conditions for their develop-ment, an integrated programme for waterway management in Poland ought to be developed, supported by an action plan which would ensure its systemic implementation. Such an integrated programme ought to include all possible ways of using the river’s potential, from transport through power generation and flood protection (which helps secure water for farming purposes) to tourism and recreation.

REFERENCES

1. White Paper, Brussels, 28 March 2011.2. UNECE White Paper, Inland Transport Committee, New York and

Geneva, 2011.3. Drogi wodne [Waterways], compilation edited by T. Tillinger, Volume

1, No. 8, Warsaw 1948.4. European Agreement on Main Inland Waterways of International

Importance (AGN), Geneva, 2008.

No. Location and planned investmentRiver kilo-

metre of the Vistula (Wisła)

1 BYDGOSZCZ FORDONPlanned reconstruction of the silo trans-shipment wharf 772.30

2BYDGOSZCZPlanned inland commercial port – multimodal container terminal along with a logistics and distribution centre

768.00–769.00

3 GŁOGÓWKO KRÓLEWSKIEPlanned construction of a public trans-shipment facility 806.80

4CZERNIEWICE – BRZOZAPlanned inland commercial port – multimodal container terminal along with a logistics and distribution centre

723.500–724.300

5

TORUŃDevelopment and modernisation of the existing infrastructure of the renovation and shipyard base in the Winter Port (Polish: Port Zimowy)

736.259

6 SOLEC KUJAWSKIConstruction of commercial port infrastructure 762.70

7LESZKOWYPlanned marina for motor yachts and wharf (public trans-ship-ment facility)

925.470

8GÓRKI ZACHODNIERestructuring, modernisation and development of the existing commercial port and shipyard

The Wisła Śmiała River

Tab. 7. Location of the planned investments on the lower Vistula (dolna Wisła) for the development of waterway cargo transport proposed within the Programme and Spatial Concept for Revitalisation of the Planned E70 International Waterway in Poland, source: Programme and Spatial Concept for Revitalisation of the E70 International Waterway Planned in Poland


161

5. Koncepcja programowo-przestrzenna rewitalizacji śródlądowej drogi wodnej relacji wschód-zachód obejmującej drogi wodne: Odra, Warta, Noteć, Kanał Bydgoski, Wisła, Nogat, Szkarpawa oraz Zalew Wiślany (planowana droga wodna E70 na terenie Polski) [Programme Spatial Concept for Revitalisation of the West-East Inland Waterway Consisting of the Waterways: the Oder River (Odra), the Warta River, the Noteć River, the Bydgoski Canal, the Vistula (Wisła), the Nogat River, the Szkarpawa River and the Vistula Lagoon (the planned E70 waterway in Poland)], compilation prepared by a team consisting of: M. Czasnojść, K. Jędrzychowski, I. Kotowska et al., Made by the Redan company, Strategia programowa MDW E70 [Programme Strategy for the E70 International Waterway], Vol. 1, Szczecin, December 2009.

6. Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, cz. 1. [Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport and Water Tourism in Poland, Part 1: Analysis of the Functioning of Inland Waterway Transport and Water Tourism in Poland], Ministry of Transport, 2011.

7. Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, cz. 2. Propozycja wieloletniego programu rozwoju infra-struktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce [Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport and Water Tourism in Poland, part 2: Proposed long-Term Infrastructure Development Programme for Inland Waterway Transport in Poland], Ministry of Infrastructure, Warsaw, Rotterdam, July 2011.

8. Rewitalizacja drogi wodnej Wisła – Odra szansą dla gospodarki regionu [Revitalisation of the Vistula-the Oder Waterway as an Opportunity for the Region’s Economy], Z. Babiński, ed., Bydgoszcz 2008.

9. The transport development strategy by 2020 (with perspective by 2030)] adopted by the Council Ministers, the Ministry of Transport, Construction and Maritime Economy, 22 January 2013.

10. Wisła. Monografia rzeki [The Vistula. The River Monograph], Warsaw 1982.

11. Wojewódzka-Król K., Rolbiecki R., Mapa śródlądowych dróg wod-nych. Diagnoza stanu i możliwości wykorzystania śródlądowego transportu wodnego w Polsce [Map of Inland Waterways. Diagnosis of the Condition and Possibility of Using Inland Waterway Transport in Poland], Sopot 2008.

12. Woś K., Żegluga śródlądowa – szanse rozwoju [Inland Navigation – Development Opportunities], Szczecin 2010.

Żaneta MarciniakKazimierz Wielki University in Bydgoszcz


Holder of a master’s degree from Nicolaus Copernicus University in Toruń, Faculty of Biology, and of a bachelor’s degree in German Philology from the Higher Vocational

State School in Włocławek.

Employed in the Marshal’s Office of the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship since 2009, where she is responsible for issues related to revitalisation of waterways, inclu-

ding supraregional collaboration with governments of the voivodeships which lie along the route of the E70 and E40 international waterways planned in Poland on

the lower Vistula (dolna Wisła), collaboration with the marshal’s advisory team for revitalisation of waterways in the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship and with the

editing team of the website of Kujawsko-Pomorskie Water Forum (www.forumwodne.kujawsko-pomorskie.pl).

Since 2013, scientist and teacher at Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Institute of Geography, Chair of Waterways Revitalisation.


162

Dolna Wisła w aspekcie międzynarodowych szlaków żeglugowych E40 i E70

AutorŻaneta Marciniak

Słowa kluczoweszlaki żeglugowe, drogi wodne, żegluga śródlądowa, MDW E40, MDW E70

StreszczenieW historii Europy i świata szlaki żeglugowe stanowiły o rozwoju wielu cywilizacji, gdyż to właśnie wzdłuż nich rozwijało się osad-nictwo i handel, prowadzono transport towarów i osób, a następnie lokalizowano przemysł. Obecnie szlaki żeglugowe stanowią ważny element w śródlądowych korytarzach transportowych. Unia Europejska kładzie znaczny nacisk na rozwój transportu śród-lądowego i kolejowego jako form równoważenia drastycznie rosnącego transportu drogowego. Sprzymierzeńcem rozwoju śród-lądowych szlaków transportowych w Polsce są silnie rozwijające się porty morskie, a w przypadku dolnej Wisły porty w Gdańsku i Gdyni, dla których szansą na zwiększenie możliwości przeładunkowych jest budowa śródlądowych portów w głębi kraju. Polska na tle krajów Unii Europejskiej w zakresie wykorzystania potencjału międzynarodowych śródlądowych szlaków żeglugo-wych klasyfikuje się nisko, czego powodem są m.in. zły stan techniczny budowli regulacyjnych i wieloletnie zaniedbania w gospo-darce wodnej. Ponadto sytuację tę potęguje brak spójnego prawa w zakresie żeglugi śródlądowej i gospodarki wodnej, których kompetencje są umiejscowione w kilku ministerstwach, podległych im urzędach oraz w samorządach. Samorządy województw zlokalizowanych wzdłuż projektowanych międzynarodowych dróg wodnych E40 na odcinku Warszawa – Gdańsk (województwa: mazowieckie, kujawsko-pomorskie, pomorskie) oraz E70 (lubuskie, wielkopolskie, kujawsko-pomorskie, warmińsko-mazurskie, pomorskie), dostrzegają potencjał zarówno transportowy, jak i turystyczny polskich dróg wodnych. Od wielu lat współpracują na rzecz przywrócenia rzekom ich właściwej roli i doprowadzenia do aktywizacji gospodarczej z wykorzy-staniem ich atutów.

Drogi wodne i ich wielofunkcyjnośćNiech słowem wstępu do artykułu będzie sformułowanie prof. Tadeusza Tillingera [3], określające definicję maksymalizacji rzek: „Drogi wodne z jednej strony stanowią część ogólnej gospodarki, z drugiej zaś strony, wchodząc do całokształtu sieci komunika-cyjnej, stanowią część systemu krwiono-śnego organizmu państwowego. Zadaniem gospodarki wodnej jest takie odprowadzenie do morza spadającej z nieba na ląd wody, żeby były ograniczone do minimum jej dzia-łania szkodliwe jako żywiołu, a wyzyskane do maksimum jej właściwości użyteczne jako materii niezbędnej do życia ludzi, zwierząt i roślin, jako materiału dla toru dróg komunikacji i jako masy, czyli ciała o pewnej energii”. Stwierdzenie to ukazało się na łamach jednego z pierwszych polskich, powojennych podręczników dla ówczesnych pracowników zajmujących się gospodarką wodną, który został opracowany na pole-cenie Ministerstwa Komunikacji. Publikacja ta wprowadziła również pojęcie „maksymalizacji transportu”, którą stano-wiło „wykonanie niezbędnych w kraju przewozów w taki sposób, by każdy rodzaj ładunku był przewieziony w najkorzyst-niejszy i najodpowiedniejszy sposób, tak by koszty i inne pasywa przewozu (strata czasu, ryzyko, niewygody) były sprowadzone do minimum, a korzyści (wzrost wartości ładunku spowodowany zmianą miejsca) – do maksimum” [3]. Sformułowanie to można współcześnie nazwać optymali-zacją procesów transportowych. Posługując się niniejszym podręcznikiem [3], którego założenia wydają się aktu-alne do dziś, wprowadzę w zagadnienie dróg wodnych i pojęcia szlaków E40 i E70 jako części szeroko rozumianego elementu gospodarki wodnej.Drogi wodne na tle gospodarki wodnej mają wieloaspektowe znaczenie. Woda może być

niebezpiecznym żywiołem, który powoduje zagrożenie dla życia ludzkiego i generuje straty materialne z powodu katastrofal-nych powodzi. W celu zapobieżenia temu hydrologicznemu zjawisku należy stosować organizacyjne i techniczne formy ochrony, w tym m.in. zalesianie stoków, budowę zbiorników, obwałowanie zagrożonych zalaniem nizin, umacnianie podmywa-nych brzegów, odwadnianie zabagnionych terenów, właściwe prowadzenie gospo-darki przestrzennej. Jak podaje powojenny przewodnik, zabiegi takie powinny być uzgadniane z regulacją rzek do celów żeglu-gowych. Założenie to nie straciło na aktu-alności i powinno mieć zastosowanie przy opracowywanych współcześnie programach ochrony przed powodzią. Uwzględnienie w powyższych dokumentach działań infra-strukturalnych, mających na celu regu-lację rzek, pozwoli na szybszy odpływ wód powodziowych, a jednocześnie poprawi ich kondycję transportową.Woda użytkowa, tj. woda słodka, stanowi podstawę życia organicznego, a w pewnych przypadkach jest nieodzownym środowi-skiem życia. Woda jest również niezbędnym elementem niektórych gałęzi przemysłu, co implikuje konieczność doprowadzenia jej za pomocą odpowiednich urządzeń, z którymi powinny być uzgadniane uwarunkowania komunikacyjne. Ważne są tutaj zrzuty i ujęcia wody dla przemysłu i ludności.Woda to również źródło energii, w tym przy-padku energii potencjalnej, którą można ująć na spadkach rzek i potoków, a następnie przetworzyć w energię elektryczną. Rzeka to również możliwość rozwoju transportu. Woda ma mniejszy opór, dzięki czemu ciało leżące na niej, jeżeli nie tonie, może się z łatwością przemiesz-czać. W przypadku funkcji transportowej szlaków wodnych istotną rolę odgrywa tabor i personel [3].

Droga wodna to również doskonały stymu-lator rozwoju turystyki, która stanowi coraz ważniejszą gałąź gospodarki, generującą znaczący dla kraju przychód.Jak wynika z powyższych przesłanek, droga wodna ma wiele funkcji (rys. 1). Celem artykułu jest przedstawienie dolnej Wisły w aspekcie zagadnienia śródlądowych szlaków żeglugowych E40 i E70.

Uwarunkowania rozwoju śródlądowych dróg wodnych w PolsceDeterminant rozwoju dróg wodnych w Polsce znajduje się zarówno w zaso-bach wodnych je zasilających, jak również w uwarunkowaniach historycznych, które nadały im obecny charakter.Polska jest krajem o stosunkowo małych zasobach wodnych w przeliczeniu na powierzchnię kraju i liczbę miesz-kańców, co jest skutkiem zarówno poło-żenia geograficznego i wynikających z niego warunków klimatycznych, jak i zaludnienia

PL


Rys. 1. Współzależności zachodzące pomiędzy różnymi funkcjami drogi wodnej

Ż. Marciniak | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 153–161

163

oraz rozwoju gospodarczego. Sytuację tę pogarsza niedostosowana do potrzeb użyt-kowników zmienność tych zasobów w czasie i przestrzeni.Zasoby wodne określane są tzw. wskaź-nikiem dostępności wody, mierzonym jako wartość średniego rocznego odpływu rzekami do morza z danego terenu, podzie-lona przez liczbę ludności zamieszkującej ten teren. Średni odpływ z terenu Polski wynosi 62 km3 (mld m3), przy ok. 38,5 milio-nach ludności, daje to wskaźnik ok. 1600 m3/mieszkańca/rok. Wskaźnik ten dla Europy wynosi ok. 4500 m3, co oznacza, że Polska ma trzykrotnie niższą wartość wskaźnika średniego odpływu powierzchniowego niż średnia europejska. Okoliczność tę pogarsza zmienność czasowa wód powierzchniowych podyktowana latami suchymi i mokrymi, jak również występowaniem cyklów suchych w mokrych porach roku [12].Wisła należy do reżimu niżowego – środ-kowoeuropejskiego, typowego dla klimatu przejściowego pomiędzy oceanicznym a kontynentalnym. Rzeki takie charakte-ryzuje śnieżno-deszczowy ustrój zasilania, którego efektem jest ubóstwo wody. Jego przyczynami są niższe niż na zachodzie sumy opadów oraz większe parowanie [10].Z powyższego wynika, że zasoby wodne w Polsce nie sprzyjają rozwojowi śródlą-dowych szlaków żeglugowych, żeby takie mogły zaistnieć, należy szukać alternatyw-nych rozwiązań na ich zwiększenie, w tym m.in. poprzez budowę kaskady na Wiśle.Na układ śródlądowych dróg wodnych w Polsce miały wpływ uwarunkowania histo-ryczne, szczególnie te związane z zaborami. Południkowy przebieg dwóch głównych rzek w Polsce to wynik nie tylko uwarunkowań naturalnych, ale również historii, z powodu której rzeki tworzyły dwa odrębne systemy. Wiek XVIII to okres silnego rozwoju systemów żeglugowych w Europie. Polska, będąc pod zaborami, szczególnie doświad-czyła wpływu sytuacji politycznej na rozwój dróg wodnych. Na Wiśle w zaborze pruskim dokonano wielu prac regulacyjnych, w tym szczególnie w odcinku ujściowym. Na początku XX wieku zakończono regulację i obwałowanie dolnego biegu Wisły. Kanał Bydgoski zbudowano na przestrzeni dwóch lat (1772–1774), a przygotowania do jego budowy rząd pruski czynił jeszcze przed I rozbiorem. Budowa Kanału Bydgoskiego była aktem politycznym, wymierzonym przeciwko Gdańskowi i Rzeczypospolitej, by transport towarów z dolnej Wisły skie-rować Wartą i Odrą do Szczecina, ze szkodą dla nieprzychylnego Prusom Gdańska. Rząd carski nie był natomiast zainteresowany regulacją Wisły, dlatego do końca XIX wieku w części Wisły znajdującej się w zaborze rosyjskim nie prowadzono większych prac regulacyjnych [10]. Europejska sieć śródlą-dowych dróg wodnych długo była rozczłon-kowana, dopiero po ukończeniu w 1937 roku budowy niemieckiego kanału śródlądowego (Mittellandkanal), doprowadzono do jej połączenia. Na uwagę w tej części artykułu zasługuje porównanie przewozu ładunków na dolnej Wiśle w XIX i XX wieku (tab. 1).Z powyższego zestawienia wynikają nastę-pujące wnioski: w 1875 roku przewóz ładunków na dolnej Wiśle był dwa razy większy niż na dolnej Odrze i Łabie i wynosił 60% przewozu na Renie, natomiast w 1934 roku przewóz na Odrze był sześciokrotnie,

na Łabie dwunastokrotnie, a na Renie czter-dziestokrotnie wyższy niż na dolnej Wiśle. Taki stan rzeczy uwarunkowany był silnym rozwojem niemieckich śródlądowych dróg wodnych po wojnie 1870–1871 i jedno-czesnym zastojem budownictwa wodnego w byłym Królestwie Kongresowym [3]. Powyższe uwarunkowania miały decydujący wpływ na stan i kształt obecnej drogi wodnej na odcinku dolnej Wisły. Po II wojnie świa-towej podczas usuwania zniszczeń wyko-nano jeszcze kilka prac inwestycyjnych, po czym nastąpił zastój na ok. 60 lat. W 1970 roku oddano do użytku stopień wodny we Włocławku, który jako pierwszy z plano-wanej kaskady Wisły pracuje w osamot-nieniu do dziś. Perspektywa budowy kolejnych stopni nadal rozbudza nadzieje na użeglownienie dolnej Wisły. Dalsza historia drogi wodnej na omawianym odcinku skoncentrowana jest na prowa-dzeniu badań i projektów zarówno w dzie-dzinie kaskadyzacji, jak i rewitalizacji plano-wanych w Polsce MDW E40 i E70, o których szczegółowo mówi kolejny rozdział artykułu.

Drogi wodne w Polsce jako część sieci komunikacyjnej we współczesnej EuropieDrogi wodne stanowią część ogólnej sieci komunikacyjnej, w której obrębie występują również szlaki drogowe, kolejowe, morskie i lotnicze. Konkurencyjność szlaków żeglugi śródlądowej w stosunku do pozostałych gałęzi transportu podkreślana jest przede wszystkim w przypadku przewozu ładunków masowych, dla których miejsca nadania i odbioru zlokalizowane są w pobliżu dróg wodnych, zatem pretendowane są tutaj

porty morskie, kopalnie, duże aglome-racje i zakłady przemysłowe oraz przewóz ładunków wielkogabarytowych, ciężkich i wrażliwych na wstrząsy [11].Polskie prawodawstwo – zgodnie z art. 9 ust. 1, pkt. 18 ustawy z dnia 18 lipca 2001 roku Prawo wodne – pod pojęciem „śród-lądowych dróg wodnych” definiuje: „śród-lądowe wody powierzchniowe, na których, z uwagi na warunki hydrologiczne oraz istniejące urządzenia wodne, możliwy jest przewóz osób i towarów statkami żeglugi śródlądowej”. W związku z powyższym szlaki wodne są żeglowne wtedy, gdy zostają spełnione określone parametry, które pozwa-lają na prowadzenie efektywnej i bezpiecznej żeglugi. Parametry te określa Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych (Dz.U. 2002, nr 77, poz. 695). Ich uszczegółowienie stanowi tab. 2.Drogi wodne o znaczeniu międzynaro-dowym odgrywają istotną rolę w państwach europejskich. W krajach Unii Europejskiej istnieje ponad 35 000 km rzek i kanałów łączących aglomeracje miejskie i obszary przemysłowe. Dzięki istniejącym i rozwija-jącym się portom oraz polityce ukierunko-wanej na wspieranie transportu jak najmniej szkodzącego środowisku żegluga śródlą-dowa ulega systematycznemu wzrostowi. Na rys. 2 przedstawiono polskie drogi wodne na tle mapy śródlądowych dróg wodnych Europy.

W celu ustandaryzowania wytycz-nych w zakresie międzynarodowych dróg wodnych i rozwoju transportu

Odcinek rzeki 1875 rok 1910 rok 1934 rok

Dolna Wisła 1175 820 537

Odra k. Wrocławia 130 3900 3100

Odra k. Szczecina 514 3325 3700

Dolna Łaba 600 10 000 6100

Górna Łaba (Drezno) 300 3640 1500

Ren k. Kolonii 2030 19 000 23200

Minimalne parametry [m]Klasy drogi wodnej

Ia Ib II III IV Va Vb

Szerokość szlaku żeglownego* [m] 15 20 30 40 40 50 50

Głębokość tranzytowa [m] 1,2 1,6 1,8 1,8 2,8 2,8 2,8

Promień łuku osi szlaku [m] 100 200 300 500 650 650 800

Minimalny prześwit pod mostami ponad najwyższą wodę żeglowną [m]

3 3 3 45,25 lub

7,00**

5,25 lub

7,00**

5,25 lub

7,00**

Szerokość śluzy [m] 3,3 5,0 9,6 9,6 12 12 12

Długość śluzy [m] 25 42 65 72 120 120 187

Głębokość na progu dolnym śluzy [m] 1,5 2,0 2,2 2,5 3,5 4 4

Tab. 1. Przewóz ładunków polskiej żeglugi w zestawieniu z żeglugą zachodnioeuropejską w wybranych latach (w tysiącach ton), źródło: [3]

* Szerokość szlaku żeglownego na poziomie dna statku o dopuszczalnej ładowności przy pełnym zanurzeniu** Minimalny prześwit 5,25 m dla dwóch warstw kontenerów, a 7,0 m dla trzech warstwTab. 2. Klasyfikacja dróg wodnych w Polsce i ich wybrane parametry, źródło: Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, część 2. Propozycja wieloletniego programu rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce (2011) [6]


164

międzynarodowego wykorzystującego ich potencjał został opracowany dokument regulujący te kwestie. Jest nim „Europejskie porozumienie o głównych śródlądowych drogach wodnych o znaczeniu między-narodowym”, zwane Konwencją AGN (ang. European Agreement on Main Inland Waterways of International Importance), sporządzone w Genewie 19 stycznia 1996 roku przez Europejską Komisję Gospodarczą Organizacji Narodów Zjednoczonych. Dokument definiuje sieć i parametry euro-pejskich rzek i kanałów o znaczeniu żeglu-gowym. Strony podpisujące powyższe porozumienie deklarują, że przyjmują jego postanowienia jako skoordynowany plan rozwoju i budowy sieci śródlądowych dróg wodnych, zwanych „siecią śródlądo-wych dróg wodnych o znaczeniu między-narodowym” lub „siecią dróg wodnych E”, i zamierzają je zrealizować w ramach swoich odpowiednich programów. Art. 1 § 2 mówi o tym, że „Umawiające się Strony podejmą niezbędne kroki w celu skutecznej ochrony planowanego szlaku części dróg wodnych E z należytym uwzględnieniem ich przyszłych parametrów, które nie istnieją w chwili

obecnej, ale które są zawarte w odpowied-nich programach rozwoju infrastruktury do momentu, gdy decyzja o ich budowie zostanie podjęta”. W związku z powyższym kraje podpisujące porozumienie zobowiązują się do opraco-wania krajowych planów działania i/lub porozumień dwustronnych lub wielostron-nych (traktaty międzynarodowe, wytyczne, listy intencyjne, wspólne badania lub inne porozumienia o podobnym charakterze), których celem będzie wyeliminowanie istniejących zwężeń i ukończenie braku-jących połączeń w sieci dróg wodnych E przechodzących przez terytoria zaintereso-wanych państw.Sieć śródlądowych dróg wodnych o znaczeniu międzynarodowym, zgodnie z załącznikiem nr 3 do porozumienia, powinna odpowiadać standardom mini-malnym od IV (minimalne wymiary statku 80 m i 9,5 m szerokości) do VII klasy. Nowo budowane odcinki powinny spełniać co najmniej klasę Vb, a odcinki modernizo-wane Va. Ratyfikowanie konwencji odgrywa kluczową rolę w rozwoju żeglugi śródlą-dowej w każdym z krajów Unii Europejskiej.

Zestawienie śródlądowych dróg wodnych o znaczeniu międzynarodowym, których przebieg obejmuje terytorium Polski, obra-zuje tab. 3.Jak widać na rys. 2 Polska jest jedynym krajem w tej części Europy, która nie przy-jęła konwencji, co czyni nasz kraj białą plamą na mapie Europy i utrudnia rozwój międzynarodowej żeglugi krajom sąsiadu-jącym. Kraje, które podpisały lub ratyfiko-wały Konwencję AGN, na mapie zaznaczone są kolorem brunatnym.Kolejnym po Konwencji AGN dokumentem poziomu europejskiego jest „Biała księga 2011” (ang. White Paper 2011. Roadmap to a Single European Transport Area – Towards a competitive and resource efficient transport system), który w jednoznaczny sposób wyraża poparcie dla rozwoju śródlą-dowych dróg wodnych. W dokumencie tym podkreślono, że w przypadku śródlądowych dróg wodnych istnieje niewykorzystany potencjał, zatem muszą one odegrać większą rolę, w szczególności poprzez transport towarów w głąb lądu i stworzenie połączenia z morzami europejskimi.W „Białej księdze EKG ONZ 2011” (ang. White Paper on efficient and sustainable inland water transport in Europe, Economic Commission For Europe, Inland Transport Committee) opisane zostały działania adre-sowane bezpośrednio do Polski. Stan dróg wodnych w Polsce jest obszarem proble-mowym dla rozwoju szlaku E70, przy czym podkreśla się rolę naszego kraju jako łącz-nika pomiędzy systemem dróg wodnych Europy Zachodniej z Rosją. Polska stanowi również wąskie gardło dla rozwoju drogi wodnej E40, co utrudnia rozwój między-narodowego transportu śródlądowego Białorusi. Stan rozwoju międzynarodowych dróg wodnych w Europie, w ramach „Białej księgi EKG ONZ” z 2011 roku, przedstawiono na rys. 3, na którym schematycznie zazna-czono wąskie gardła, w tym na terytorium Polski w obrębie E40 i E70.„Niebieska księga EKG ONZ” z 2006 roku (ang. Inventory of Main Standards and Parameters of the E Waterway Network „Blue Book” First Revised Edition, Economic Commission For Europe) określa niedo-stosowania do parametrów oczekiwanych dla międzynarodowych dróg wodnych znaczenia międzynarodowego i określa je jako „wąskie gardła”, które na terenie Polski w obszarze dolnej Wisły mają następujące lokalizacje:• Wisła od Białej Góry do Włocławka

i od Płocka do Warszawy (E40)• Kanał Żerański (E40)• Wisła od Bydgoszczy do Białej Góry

(E70).

„Biała księga ONZ” z 2011 roku podkreśla realną potrzebę zapewnienia poprawy żeglowności dróg wodnych w Polsce, a w szczególności drogi wodnej Odra – Wisła, oraz konieczność ratyfikacji przez Polskę Konwencji AGN. Mając na uwadze omówione wcześniej wytyczne Unii Europejskiej w zakresie szlaków wodnych, drogi wodne w Polsce, które potencjalnie mogłyby stanowić elementy jednolitej sieci dróg wodnych o znaczeniu międzynarodowym (rys. 4), mają na terytorium kraju następujący przebieg:

Rys. 2. Mapa polskich szlaków wodnych na tle europejskiej sieci transportowej z zaznaczeniem państw, które podpi-sały umowę AGN, źródło: Program rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, część 1. Analiza funkcjonowania transportu wodnego śródlądowego oraz turystyki wodnej w Polsce (2011) [6]

Tab. 3. Wykaz śródlądowych dróg wodnych o znaczeniu międzynarodowym, które przebiegają przez terytorium Polski, źródło: Europejskie porozumienie o głównych śródlądowych drogach wodnych o znaczeniu międzynaro-dowym (AGN) [4]

Numer drogi wodnej E Opis szlaku

E30 Świnoujście – Szczecin – Odra ze Szczecina przez Wrocław do Koźla [połączenie Odra – Dunaj]

E40 [Wisła z Gdańska do Warszawy-Brześcia] – Pinskriver Dnipro przez Kijów do Chersonia

E70

Z Europoort/Rotterdam do Arnhem przez Lek i Benedenrijn – Zutphen – Enschede [kanał Twente-Mittelland] – Bergeshövede – Minden – Magdeburg – Berlin Hohensaaten – Kostrzyn – Bydgoszcz – Elbląg – Zalew Wiślany – Kaliningrad – rzeki Pregolia i Dayma – Kurshskiy Zaliv – Klaipeda


165

• E30 – biegnie Odrzańską Drogą Wodną od Świnoujścia poprzez Szczecin i Wrocław do granicy z Czechami

• E40 – prowadzi Wisłą z Gdańska przez Toruń do Warszawy, następnie Narwią i Bugiem do Brześcia, gdzie łączy się z drogą wodną prowadzącą do Dniepru

• E70 – biegnie w Polsce od śluzy Hohensaaten przez Odrę do Kostrzyna, następnie połączeniem Odra – Wisła, prowadzącym Wartą, Notecią, Kanałem Bydgoskim i Brdą, aż do styku z Wisłą w Bydgoskim Węźle Wodnym, następnie Wisłą, Nogatem i Zalewem Wiślanym do granicy z Rosją.

W załączniku nr 2 do Konwencji AGN wskazano na porty zlokalizowane na szlaku śródlądowych dróg wodnych mających charakter międzynarodowy. Dla Polski na poszczególnych odcinkach planowanych międzynarodowych dróg wodnych wska-zano następujące porty:• E30 – Świnoujście (Morze Bałtyckie –

ujście Odry), Szczecin (Odra, 741,0 km), Kostrzyn (Odra, 617,0 km), Wrocław (Odra, 255,0 km), Koźle (Odra, 96,0 km), Gliwice (Kanał Gliwicki, 41,0 km)

• E40 – Gdańsk (Morze Bałtyckie – ujście Wisły) i Bydgoszcz (Wisła, 772,3 km i Brda, 2,0 km),

• E70 – Elbląg (Zalew Wiślany).

Planowana w Polsce droga wodna E30 łączy się z polskim odcinkiem planowanej drogi wodnej E70. Charakterystykę tej drogi przedstawiono w tab. 4, z której wynika, że najlepsze parametry osiąga w dolnym odcinku Odry (od Ognicy do jeziora Dąbie oraz do granicy z wodami morskimi), co może mieć potencjalnie istotny wpływ na aktywizację transportową na drodze wodnej E70. Środkowy odcinek Odry posiada zazwyczaj II klasę żeglowności, z najsłabszymi parametrami tranzytowymi na odcinku od Brzegu Dolnego do Nysy Łużyckiej. W obszarze Odrzańskiej Drogi Wodnej znajdują się ważne ośrodki prze-mysłowe, generujące znaczą część produkcji krajowej. Istotnym elementem drogi wodnej E30 jest nieistniejący do tej pory kanał Odra – Dunaj, przebiegający również przez Czechy i Słowację. Budowa kanału pozwoliłaby na wodne połączenie z Europą Południową (Strategia programowa MDW E70).Kolejną z projektowanych w Polsce między-narodowych dróg wodnych jest E40, łącząca ważne gospodarczo ośrodki Europy Środkowej i Wschodniej. Droga ta biegnie Wisłą z Gdańska do Warszawy, następnie Bugiem do Brześcia, Prypecią przez Kijów do Dniepru, a następnie dalej do Morza Czarnego. Parametry polskiego odcinka E40 charakteryzuje tab. 5, z której wynika, że droga wodna Bugu jest praktycznie pozaklasowa i nieżeglowna. Parametry określone w umowie AGN spełnia jedynie Wisła na odcinku z Płocka do Włocławka i na odcinku Martwej Wisły (Strategia programowa MDW E70).Pod względem parametrów żeglugo-wych drogę wodną E70 na terytorium Polski można zaliczyć do II klasy żeglow-ności, z wyłączeniem odcinka Noteci od ujścia Drawy do połączenia z Kanałem Bydgoskim, gdzie osiągnięta jest klasa Ib. Droga wodna E70 jest szlakiem skanali-zowanym za pomocą 22 stopni wodnych, z których jeden, najnowszy, został oddany do użytku w 1999 roku (śluza Czersko Polskie w Bydgoszczy), pozostałe 21 stopni to niezelektryfikowane śluzy z XIX i XX wieku. Szerokość szlaku wodnego waha się w przedziale 16–25 m, minimalne promienie łuków wynoszą 200–250 m, a minimalne prześwity pod mostami 3,5–4 m, gwarantowana głębokość tej trasy wynosi 1,2–1,5 m, a graniczna dozwo-lona prędkość statków to 8 km/h. To oznacza, że droga wodna E70 na żadnym z odcinków nie spełnia wymogów okre-ślonych w Konwencji AGN. Klasy drogi wodnej E70 na poszczególnych odcinkach określa tab. 6.Udrożnienie w Polsce drogi wodnej E70 umożliwiłoby połączenie kraju z silnie uprzemysłowionymi regionami Europy, takimi jak Niemcy, Belgia czy Holandia, w których polityka korzystania z wodnego transportu śródlądowego jest znacząca, o czym świadczą wielkości przewozów żeglugą śródlądową. Dla przykładu w 2006 roku przewozy żeglugą śródlądową w rela-cjach z krajami UE w Belgii wyniosły 165 855 tys. t, Niemczech – 243 495 tys. t, Holandii – 317 853 tys. t (Strategia progra-mowa MDW E70).

Rys. 3. Schematyczne zobrazowanie międzynarodowej sieci śródlądowych dróg wodnych w Europie z zaznaczonymi „wąskimi gardłami” w jej strukturze, źródło: White paper on efficient and sustainable inland water transport in Europe, Economic Commission For Europe

Rys. 4. Mapa polskich dróg wodnych na tle Europy, źródło: Rewitalizacja drogi wodnej Wisła – Odra szansą dla gospodarki regionu, pod red. Z. Babińskiego, Bydgoszcz 2008 [8]


166

Dolna Wisła na tle europejskiej sieci dróg wodnychDługość śródlądowych szlaków wodnych w Polsce w 2010 roku wynosiła 3660 km, z czego – jak czytamy w diagnozie przy-jętej przez Radę Ministrów 22 stycznia 2013 roku w „Strategii rozwoju transportu do 2020 roku (z perspektywą do 2030 roku)” – eksploatowanych było ok. 91% całkowitej ich długości (3 347 km) w stopniu zróżnico-wanym w zależności od klasy żeglowności. Sieć ta jest zróżnicowana, nie tworzy jedno-litego systemu komunikacyjnego, a jedynie zbiór odrębnych i różnych jakościowo szlaków żeglugowych. Taki stan rzeczy w praktyce uniemożliwia jej transportowe wykorzystanie. Potrzeba transportowego

zagospodarowania dolnej Wisły istnieje i podyktowana jest m.in. znaczącym wzro-stem możliwości przeładunkowych portów morskich w Gdańsku i Gdyni, jak również polityką Unii Europejskiej na rzecz przej-ścia na mniej energochłonne, czystsze oraz bezpieczniejsze formy transportu. Żegluga śródlądowa nasuwa się jako najbardziej oczywiste rozwiązanie, które może odegrać ważną rolę w realizacji tych celów, o czym mówi m.in. Zintegrowany Europejski Program Działań na rzecz Żeglugi Śródlądowej „NAIADES”. „Transport wodny śródlądowy jest jednym z najtańszych, a jednocześnie najbar-dziej przyjaznych dla środowiska gałęzi transportu” – stwierdzenie to stanowi

wprowadzenie do zagadnienia transportu wodnego w przyjętej przez Radę Ministrów 22 stycznia 2013 roku „Strategii rozwoju transportu do 2020 roku (z perspektywą do 2030 roku)”.Dolna Wisła obejmuje fragment dwóch międzynarodowych dróg wodnych, a mianowicie fragment drogi wodnej E40 na odcinku od ujścia Narwi do Gdańska, i E70 na obszarze od Bydgoszczy do ujścia Nogatu w miejscowości Biała Góra (rys. 5). Ważną barierę dla rozwoju żeglugi na dolnej Wiśle stanowi stan rzeki i jej parametry tranzytowe. W związku z ograniczonym prowadzeniem na dolnej Wiśle prac bagrowniczych rzeka zarasta, a koryto ulega zamuleniu, co powoduje zmniej-szenie głębokości i uniemożliwia transport. Podobnie sytuacja przedstawia się w przy-padku umocnień brzegowych i regulacyj-nych, które w niewystarczającym stopniu są budowane i naprawiane. Ostatnią kwestią jest brak infrastruktury, takiej jak porty i nabrzeża przeładunkowe, które stanowi-łyby zaplecze dla śródlądowego transportu wodnego. Przyjęta w tym roku „Strategia rozwoju transportu…” przewiduje w dłuższej perspektywie transportowe wykorzystanie dolnej Wisły, szczególnie do redystry-bucji towarów przybywających do portów morskich. W przyjętych działaniach do 2020 roku przewiduje się rozpoczęcie zagospodarowania dolnej Wisły, szczególnie ze względu na pilną potrzebę zabezpieczenia stopnia wodnego we Włocławku. Do 2030 roku planowane jest również przywrócenie parametrów eksploatacyjnych na drogach wodnych pełniących funkcję transportową i przystosowanie do parametrów II klasy polskiego odcinka MDW E70.

Dolna Wisła w koncepcjach rewitalizacji międzynarodowych dróg wodnych E40 i E70Dostrzegając potencjał Międzynarodowej Drogi Wodnej E70, której składową jest fragment dolnej Wisły, opracowana została koncepcja rewitalizacji drogi wodnej E70 w Polsce. Zakłada ona dążenie do zrów-noważonego rozwoju drogi wodnej, przy równoczesnym wykorzystaniu możliwości transportowych i walorów turystycznych. Inicjatywa ta jest rezultatem solidarnej współpracy regionów znajdujących się na szlaku E70, tj. województw: lubuskiego, wielkopolskiego, kujawsko-pomorskiego, warmińsko-mazurskiego i pomorskiego. W tym celu opracowano „Koncepcję progra-mowo-przestrzenną rewitalizacji śródlą-dowej drogi wodnej relacji zachód-wschód obejmującej drogi wodne: Odra – Warta – Noteć – Kanał Bydgoski – Wisła – Nogat – Szkarpawa oraz Zalew Wiślany (plano-wana droga wodna E70 na terenie Polski)” na terenie ww. województw. Koncepcja obejmuje następujące dokumenty:■ Koncepcja programowo-przestrzenna■ Strategia programowa■ Analiza środowiskowa.Do powyższych dokumentów opracowano „Analizę popytu na przewozy ładunków i pasażerów drogą wodną E70” oraz „Analizę społeczno-ekonomiczną dla przedsięwzięcia rewitalizacji planowanej w Polsce MDW E70”.

Nazwa śródlądowej drogi wodnej Długość (km) Klasa drogi wodnej

Kanał Gliwicki

Od Gliwic do Kędzierzyna-Koźla 41,2 II

Rzeka Odra

Od Kędzierzyna-Koźla do Brzegu Dolnego 187,1 III

Od Brzegu Dolnego do ujścia Warty 335,0 II

Od ujścia Warty do Ognicy 79,4 III

Od Ognicy do Widuchowej 7,1 Vb

Rzeka Odra Wschodnia

Od Widuchowej do przekopu Klucz – Ustowo 26,4 Vb

Rzeka Regalica

Od przekopu Klucz – Ustowo do jeziora Dąbie 11,1 Vb

Rzeka Odra Zachodnia

Od Widuchowej do granicy z morskimi wodami wewnętrznymi 36,6 Vb

Tab. 4. Charakterystyka drogi wodnej E30, źródło: Strategia programowa MDW E70, Załącznik nr 1 do Rozporządzenia Rady Ministrów z 7 maja 2002 r. w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych [w:] K. Woś, Kierunki aktywizacji działalności żeglugi śródlądowej w rejonie Odry w warunkach integracji Polski z Unią Europejską, Warszawa 2005, s. 51

Tab. 5. Charakterystyka polskiego odcinka projektowanej międzynarodowej drogi wodnej E40, źródło: Strategia programowa MDW E70, Załącznik nr 1 do Rozporządzenia Rady Ministrów z 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfi-kacji śródlądowych dróg wodnych [w:] K. Woś, Kierunki aktywizacji działalności żeglugi śródlądowej w rejonie Odry w warunkach integracji Polski z Unią Europejską, Warszawa 2005, s. 51

Nazwa śródlądowej drogi wodnej Długość (km) Klasa drogi wodnej

Rzeka Bug

Od Zalewu Zegrzyńskiego do granicy Polski 224 + 363 (odcinek graniczny –

Zalew Zegrzyński – –

Kanał Żerański

Od rzeki Wisły do Zalewu Zegrzyńskiego 17,2 II

Rzeka Wisła

od Zakroczymia do Płocka 74 Ib

od Płocka do stopnia wodnego Włocławek 55 Va

od stopnia wodnego do ujścia Tążyny 43 Ib

od ujścia Tążyny do Tczewa 190 II

od Tczewa do granicy z morskimi wodami wewnętrznymi 32,7 III

Rzeka Martwa Wisła

Od Wisły do granicy z morskimi wodami wewnętrznymi 11,5 Vb


167

Wszystkie dokumenty podkreślają potencjał dróg wodnych w Polsce, a szczególnie E70 poprzez stymulowanie rozwoju gospodarki turystycznej wraz z przywróceniem żeglugi turystycznej (we wszystkich rodzajach) jako czynnika aktywizacji gospodarczej regionów w strefie oddziaływania MDW E70 oraz przywrócenie żeglugi towarowej.Celem strategicznym koncepcji jest włączenie polskiego odcinka planowanej w Polsce MDW E70 do europejskiej sieci dróg wodnych. Dla odcinka dolnej Wisły zaplano-wano w koncepcji rewitalizacji drogi wodnej E70 wiele przedsięwzięć infrastrukturalnych. Propozycje inwestycji w zakresie rozwoju żeglugi towarowej przedstawiono tab. 7.

Poza rozwojem funkcji transportu towa-rowego na Wiśle określonej w „Koncepcji programowo-przestrzennej…” zinwentary-zowano również możliwe przedsięwzięcia w zakresie budowy i rozbudowy infrastruk-tury turystycznej, w tym m.in. budowę i modernizację portów bazowych, przy-stani turystycznych, miejsc postojowych dla jachtów, łodzi motorowych, jak również przebudowę i modernizację śluz. Koncepcja rewitalizacji dolnej Wisły obejmuje również projekt jej kaskady-zacji. Koncepcja zakłada budowę zespołu od Warszawy do Gdańska w następują-cych lokalizacjach: Wyszogród, Płock, Włocławek, Nieszawa (lub Ciechocinek), Solec Kujawski, Chełmno, Opalenie i Tczew.

W latach 1963–1970 powstał kompleks elektrowni we Włocławku (zbiornik wraz z zaporą i elektrownią), który był jednym z pierwszych w zakładanej koncepcji. Następnie podjęto zabiegi zmierzające do budowy pozostałych stopni wodnych, jednak problemy gospodarcze, jakie dotknęły Polskę pod koniec lat 70., zmusiły władze do zaprzestania realizacji tej idei. Po 1989 roku problematyka budowy była ponownie poruszana, szczególnie w związku z wynikami badań, które ujawniły zagrożenie zawalenia stopnia wodnego, jeżeli możliwie szybko nie zostaną pobudowane stopnie podpierające. Nierozwiązanie tego problemu może spowodować katastrofę ekologiczną na dolnej Wiśle. Zwolennicy kontynuowania budowy utrzymują, że konstrukcja kolejnego stopnia Ciechocinek-Nieszawa to najlepsze trwałe rozwiązanie problemu, przy jedno-czesnym wykorzystaniu potencjału odna-wialnych źródeł energii. Przeciwnicy wska-zują, że w krajach zachodnich zaprzestano budowy zapór na rzekach nizinnych, stojąc jednocześnie na stanowisku, że Wisła jest jedną z ostatnich dzikich rzek w Europie. W związku z powyższym budowa kolej-nych stopni wodnych zniszczyłaby rejony wartościowe przyrodniczo, rezerwaty oraz obszary objęte ochroną Natura 2000.

PodsumowaniePrzez terytorium Polski przebiegają trzy śródlądowe drogi wodne objęte umową AGN: E30, E40 i E70. Niestety, żadna z tych dróg wodnych nie spełnia wymaganych parametrów. Użeglownienie dróg wodnych w Polsce i włączenie ich do sieci międzyna-rodowej pozwoliłoby na dynamiczny rozwój polskiej gospodarki, wzmocnienie trans-portu multimodalnego z włączeniem funkcji transportowej rzek, wzrost produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, rozwój turystyki wodnej i wiele innych korzyści. Drogi wodne w Polsce są strategiczne ze względu na konieczność połączenia Europy Zachodniej z Europą Wschodnią, dając możliwość przejęcia części ładunków obsługiwanych transportem drogowym w relacjach międzynarodowych. Kluczową determinantą zaktywizowania polskich rzek jest podpisanie przez rząd RP umowy AGN. Dolna Wisła jako element międzynarodo-wych dróg wodnych E40 i E70 obecnie nie istnieje, a przyczyn takiego stanu rzeczy należy upatrywać zarówno w uwarun-kowaniach środowiskowych związanych z małymi zasobami wód, jak i historycznych, które miały znaczący wpływ na jej obecny wygląd. Jednak problematyka rewitalizacji dolnej Wisły i próby, niestety nadal koncep-cyjne i projektowe, sprawiają, że rzeka jest tematem aktualnym i znajduje zaintereso-wanie, czego dowodem są m.in. koncepcje jej zagospodarowania.Przywołać trzeba trzy najistotniejsze prze-słanki do zajęcia się dolnym biegiem Wisły. Pierwsza dotyczy regionu województwa kujawsko-pomorskiego i zabezpieczenia stopnia wodnego we Włocławku. Druga to dynamiczny wzrost ładunków w portach morskich, dla których sensownym rozwią-zaniem byłoby przeniesienie części trans-portu na żeglugę śródlądową i zbudowanie zaplecza portowego w głębi lądu. Trzecia ma charakter socjologiczny i jest zwią-zana ze zmianą mentalności ludzi, którzy

Tab. 6. Charakterystyka jakościowa dróg wodnych zaliczanych do trasy projektowanej w Polsce międzynarodowej drogi wodnej E70, źródło: Strategia programowa MDW E70, Rozporządzenie Rady Ministrów z 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych (Dz.U. 02. 77. 695 z 18 czerwca 2002 roku)

Rys. 5. Mapa międzynarodowych dróg wodnych w Polsce, źródło: www.wikipedia.org

Lp. Nazwa śródlądowej drogi wodnej Długość w km Klasa drogi wodnej

1Rzeka Brda(od połączenia z Kanałem Bydgoskim w miejscowości Bydgoszcz do ujścia do Wisły)

14, 4 II

2 Kanał Bydgoski 24, 5 II

4 Rzeka Nogat (od Wisły do ujścia do Zalewu Wiślanego) 62, 0 II

5Rzeka Noteća) dolna (od połączenia z Kanałem Bydgoskim do ujścia Drawy)b) dolna (od ujścia Drawy do ujścia do Warty)

138,348,9

IbII

6 Rzeka Odra (od ujścia Warty do miejscowości Ognica – do kanału Schwedt) 79,4 III

7 Rzeka Szkarpawa (od Wisły do ujścia do Zalewu Wiślanego) 25,4 II

8 Rzeka Warta(od ujścia Noteci do ujścia do Odry) 68,2 II

9

Rzeka Wisłaa) od ujścia Tążyny do miejscowości Tczewb) od miejscowości Tczew do granicy z morskimi wodami wewnętrznymi

190,532,7

IIIII

10Rzeka Martwa Wisłaod Wisły w miejscowości Przegalina do granicy z morskimi wodami wewnętrznymi

11,5 Vb


168

stopniowo ponownie powracają nad rzeki. Obecnie zwracanie się ku rzece wyraża się w postaci rozwoju turystyki wodnej, ale coraz większego rozgłosu zaczynają nabierać duże projekty infrastrukturalne, takie jak budowa stopni wodnych czy platform

multimodalnych wykorzystujących żeglugę śródlądową.W związku z realną potrzebą aktywizacji gospodarczej rzek, jak również uwarun-kowaniami do ich rozwoju, konieczne jest opracowanie zintegrowanego programu

zagospodarowania dróg wodnych w Polsce i przygotowania planu działań do jego wdra-żania w sposób systemowy. Zintegrowany program winien obejmować wszystkie możliwe formy wykorzystania potencjału rzeki, począwszy od funkcji transportowej, poprzez energetyczną, przeciwpowodziową, umożliwiającą zabezpieczenie wody dla rolnictwa, a na funkcji turystyczno-rekre-acyjnej kończąc.

Bibliografia 1. Biała księga, Bruksela, 28 marca 2011.2. Biała księga EKG ONZ, Inland Transport

Committee, New York and Geneva, 2011.3. Drogi wodne, oprac. zbiorowe pod red.

T. Tillinger, tom 1, nr 8, Warszawa 1948.4. Europejskie porozumienie o głów-

nych śródlądowych drogach wodnych o znaczeniu międzynarodowym (AGN), Genewa 2008.

5. Koncepcja programowo-przestrzenna rewitalizacji śródlądowej drogi wodnej relacji wschód-zachód obejmującej drogi wodne: Odra, Warta, Noteć, Kanał Bydgoski, Wisła, Nogat, Szkarpawa oraz Zalew Wiślany (planowana droga wodna E70 na terenie Polski), opracowanie wykonał zespół autorski: M. Czasnojść, K. Jędrzychowski, I. Kotowska i in., Wyk. Firma Redan, Strategia programowa MDW E70, t. 1, Szczecin, grudzień 2009.

6. Program rozwoju infrastruktury trans-portu wodnego śródlądowego w Polsce, cz. 1. Analiza funkcjonowania trans-portu wodnego śródlądowego oraz tury-styki wodnej w Polsce, Ministerstwo Transportu, 2011.

7. Program rozwoju infrastruktury trans-portu wodnego śródlądowego w Polsce, cz. 2. Propozycja wieloletniego programu rozwoju infrastruktury transportu wodnego śródlądowego w Polsce, Ministerstwo Infrastruktury, Warszawa, Rotterdam, lipiec 2011.

8. Rewitalizacja drogi wodnej Wisła – Odra szansą dla gospodarki regionu, pod. red. Z. Babińskiego, Bydgoszcz 2008.

9. Strategia rozwoju transportu do 2020 roku (z perspektywą do 2030 roku) przy-jęta przez Radę Ministrów, Ministerstwo Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej, 22 stycznia 2013.

10. Wisła. Monografia rzeki, Warszawa 1982.11. Wojewódzka-Król K., Rolbiecki R., Mapa

śródlądowych dróg wodnych. Diagnoza stanu i możliwości wykorzystania śród-lądowego transportu wodnego w Polsce, Sopot 2008.

12. Woś K., Żegluga śródlądowa – szanse rozwoju, Szczecin 2010.

Rys. 6. Planowana droga wodna E70 na terenie Polski – stan docelowy, źródło: Koncepcja programowo-przestrzenna rewitalizacji śródlądowej drogi wodnej relacji wschód-zachód obejmującej drogi wodne: Odra, Warta, Noteć, Kanał Bydgoski, Wisła, Nogat, Szkarpawa oraz Zalew Wiślany (planowana droga wodna E70 na terenie Polski)

Tab. 7. Lokalizacja planowanych inwestycji na dolnej Wiśle w zakresie rozwoju żeglugi towarowej, proponowana w ramach Koncepcji programowo-przestrzennej rewitalizacji planowanej MDW E70 na terenie Polski, źródło: Koncepcja programowo-przestrzenna dla przedsięwzięcia rewitalizacji planowanej w Polsce MDW E70

Lp. Lokalizacja i planowana inwestycja km Wisły

1 BYDGOSZCZ FORDONProjektowana odbudowa nabrzeża przeładunkowego elewatora 772,30

2BYDGOSZCZProjektowany śródlądowy port handlowy – multimodalny terminal kontene-rowy wraz z centrum logistyczno-dystrybucyjnym

768,00–769,00

3 GŁOGÓWKO KRÓLEWSKIEProjektowana budowa przeładowni publicznej 806,80

4CZERNIEWICE – BRZOZAProjektowany śródlądowy port handlowy – multimodalny terminal kontene-rowy wraz z centrum logistyczno-dystrybucyjnym

723,500–724,300

5TORUŃRozbudowa i modernizacja istniejącej infrastruktury zaplecza remontowo--stoczniowego w Porcie Zimowym

736,259

6 SOLEC KUJAWSKIBudowa infrastruktury portu handlowego 762,70

7LESZKOWYProjektowane miejsce postoju jachtów motorowych oraz nabrzeże (przeła-downia publiczna)

925,470

8GÓRKI ZACHODNIEIstniejący port handlowy i stocznia do restrukturyzacji, modernizacji i rozbudowy

Wisła Śmiała

Żaneta MarciniakmgrUniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczye-mail: [email protected] studiów magisterskich na Wydziale Biologii Uniwersytetu Mikołaja Kopernia w Toruniu oraz studiów licencjackich na kierunku filologia germańska Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej we Włocławku.Od 2009 roku zatrudniona w Urzędzie Marszałkowskim Województwa Kujawsko-Pomorskiego, gdzie odpowiada za problematykę rewitalizacji dróg wodnych, w tym m.in. za ponadregionalną współpracę z samorządami województw zlokalizowanych na szlaku projektowanej w Polsce MDW E70 i MDW E40 na odcinku dolnej Wisły, współpracę z zespołem doradczym marszałka ds. rewitalizacji dróg wodnych w województwie kujawsko-pomorskim i redakcją portalu internetowego Kujawsko-Pomorskiego Forum Wodnego (www.forumwodne.kujawsko-pomorskie.pl). Od 2013 roku pracownik naukowo-dydaktyczny Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy, Instytut Geografii, Katedra Rewitalizacji Dróg Wodnych.


169

Flood control of the lower Vistula

AuthorJędrzej Kosiński

Keywords flood risk, flood control, flood risk reduction by the Włocławek reservoir, flood risk reduction by the Lower Vistula Cascade reservoirs

AbstractSo far it has been considered that the Włocławek reservoir is of little importance for flood protec-tion of the downstream areas. The article shows the fallacy of this opinion. The Włocławek rese-rvoir’s potential for flood water retention is herein determined. The impact of the Lower Vistula Cascade engineering on flood risk reduction is also analysed.

DOI: 10.12736/issn.2300-3022.2013213

The high water level which appeared in the Vistula River (Wisła) in May 2010 causing a flood, and with it billions of PLN of losses in private property as well as technical, municipal and state infrastructure, has given rise to the question: whether it must be so? This question inspired an analysis of the lower Vistula (dolna Wisła) flood flows over 41 years (1971–2011) and an initial indi-cation of the potential flood control opportunities offered by the Włocławek reservoir [3]. In the second part of this article, reference is made to the flood control opportunities that would result from additional stages of the Lower Vistula Cascade (Kaskada Dolnej Wisły, LVC). In order to conduct such analyses it is first necessary to identify the causes (flood flows) of the flood risks, and then their reduction opportunities offered by the existing reservoir in Włocławek and other (potentially feasible) reservoirs of the LVC. Lastly, the rules should be determined for the use of these opportunities. The assumptions, calculations results, and conclusions are described below.

Flood wave definitionTo analyze the Włocławek reservoir flood control options, first it was necessary to define the term “flood wave”. For this purpose, the allowable flow volume was used as defined in “Instrukcja gospodarowania wodą na stopniu wodnym Włocławek” [“Instructions for water management at the Włocławek barrage”] issued in 2006 [1]. Based on analysis of maps of the flood plains in the area of Toruń, the Civil Protection Department of the Toruń City Office has determined that the maximum flow that does not cause flood damage is at the rate of Q = 2400 m3/s. This flow was therefore defined as the maximum allowable flow (water discharge) for the Włocławek barrage. It was assumed on this basis that the flood wave is a spate of average daily flow rate greater than the allowed flow. At the same time, in order

to eliminate instantaneous excessive flows from the analysis, a time criterion has been imposed. Ultimately, therefore, the flood wave concept has been applied to a cumulative spate in excess of the allowable flow and lasting for at least two days.

Analysis of flood waves at the Włocławek barrageOn the basis of operating records of the Włocławek hydropower plant [2] from 1971 until 2011 (41 years) all the spates were selected that occurred at the Włocławek barrage, peaked at over 2400 m3/s and lasted for at least two days. All such waves and their characteristic parameters are listed in Tab. 1.Wave parameters (daily average peak flow, whole wave average flow, wave volume and length) are shown in the graphs (Fig. 1–5). The waves in the figures are numbered consistently with the chronology of their occurrence given in Tab. 1.Based on the data presented above, it can be concluded that over the last 41 years 50 flood waves occurred, at frequency from 0 to 5 in a year, duration from 2 to 36 days (average 7.1 days) and flow rates from 2,420 m3/s to 4,403 m3/s (average 2,989 m3/s), with daily average peak flow rates from 2,435 m3/s to 5,972 m3/s (average 3,528 m3/s) and total volume from 0.418 bln m3 to 13.695 bln m3 (average 2.017 bln m3).As shown in the graphs (Fig. 3–5), only three of the waves clearly differ from the typical waveform. These are wave No. 5 (Oct 1974), wave No. 8 (March 1979), and wave No. 45 (May 2010). The other waveforms are typical of the average spate. It is worth noting that waves No. 8 (March 1979) and No. 45 (May 2010), hailed by the media “the waves of the Millennium”, were not so big at all. Statistically, they correspond to the wave which may occur about once every ten years. Wave No. 45 (May 2010) was the third longest and the second in terms of

J. Kosiński | Acta Energetica 2/15 (2013) | 169–177

170

Wave No. Year Wave duration Time Qmax Qav Wave volume

– – from until days m3/s m3/s mln m3

11971

31 Jan 4 Feb 5 3,812 3,222 1,391.90

2 20 March 31 March 12 3,103 2,668 2,765.84

3 1972 28 Aug 30 Aug 3 3,333 2,999 777.43

41974

18 June 21 June 4 3,738 3,161 1,092.36

5 20 Oct 15 Nov 27 4,074 3,238 7,553.17

6 1975 2 Jan 14 Jan 13 2,534 2,461 2,764.37

7 1977 1 March 15 March 15 3,371 2,829 3,665.87

8 1979 14 March 18 Apr 36 5,972 4,403 13,695.18

9

1980

29 July 9 Aug 12 5,469 3,868 4,010.52

10 16 Oct 26 Oct 11 4,949 3,403 3,234.64

11 17 Dec 21 Dec 5 3,256 2,758 1,191.37

12 1981 15 March 23 March 9 3,826 2,879 2,238.54

13 1982 5 Jan 9 Jan 5 3,878 3,293 1,422.40

14 1983 14 March 15 March 2 2,528 2,488 429.84

151987

4 Apr 5 Apr 2 2,697 2,673 461.81

16 28 May 30 May 3 3,706 3,180 824.34

17 1989 8 May 9 May 2 2,883 2,706 467.60

18 1993 24 March 26 March 3 2,637 2,519 652.84

19 1994 8 Apr 17 Apr 10 3,519 3,052 2,637.19

20

1996

12 Apr 15 Apr 4 2,611 2,547 880.24

21 16 Sept 17 Sept 2 2,606 2,522 435.80

22 23 Sept 24 Sept 2 2,606 2,451 423.45

23

1997

15 July 19 July 5 3,904 3,290 1,421.28

24 28 July 29 July 2 2,947 2,543 439.34

25 1 Aug 3 Aug 3 2,738 2,628 681.26

261998

20 Feb 23 Feb 4 2,973 2,787 963.19

27 26 Apr 30 Apr 5 4,951 3,842 1,659.92

28

1999

8 March 16 March 9 3,564 2,977 2,314.74

29 25 Apr 29 Apr 5 2,974 2,729 1,179.01

30 29 June 2 July 4 3,058 2,743 947.81

31

2000

11 Feb 15 Feb 5 2,978 2,752 1,188.95

32 15 March 18 March 4 3,340 2,968 1,025.57

33 11 Apr 16 Apr 6 4,570 3,593 1,862.78

34 6 Aug 7 Aug 2 2,541 2,475 427.68

352001

29 Apr 3 May 5 3,311 2,901 1,253.40

36 31 July 6 Aug 7 4,798 3,799 2,297.38

37 2002 29 Jan 7 Feb 10 3,292 2,952 2,550.53

38 2003 17 March 18 March 2 2,763 2,628 454.03

39 2004 5 Aug 6 Aug 2 2,944 2,793 482.54

40 2005 22 March 30 March 9 5,292 3,415 2,655.33

41 2006 31 March 12 Apr 13 5,653 3,679 4,132.17

42 2009 5 Apr 6 Apr 2 2,435 2,420 418.18

43

2010

3 March 10 March 8 3,624 3,052 2,109.72

44 26 March 28 March 3 2,575 2,526 654.65

45 21 May 15 June 26 5,842 4,203 9,441.19

46 3 Aug 5 Aug 3 3,066 2,774 718.93

47 7 Sept 13 Sept 7 4,331 3,488 2,109.37

48

2011

16 Jan 26 Jan 11 3,556 3,052 2,900.97

49 10 Feb 13 Feb 4 2,665 2,557 883.53

50 5 Aug 7 Aug 3 2,594 2,549 660.61

AVERAGE: 7.1 3,527.7 2,988.6 2,017.0

Tab. 1. Flood waves in Włocławek in 1971–2011 (flood wave = Q inflow > 2400 m3/s, duration > 2 days)


171

volume, average flow rate, and culmination flow rate. It lasted 26 days, its average flow rate was 4,203 m3/s, daily average peak rate 5,842 m3/s, and total volume a „mere” 9.45 bln m3.In the graph (Fig. 5) the waveforms are shown as defined on the basis of average daily flows at the Włocławek barrage. The waves are plotted in such a way that the moment of the excess over the allowable flow rate, which is the beginning of the flood wave, approximately corresponds to t = 0.

Based on the data presented above, it can be concluded that over the last 41 years 50 flood waves occurred, at frequency from 0 to 5 in a year, duration from 2 to 36 days (average 7.1 days) and flow rates from 2,420 m3/s to 4,403 m3/s (average 2,989 m3/s), with daily average peak flow rates from 2,435 m3/s to 5,972 m3/s (average 3,528 m3/s) and total volume from 0.418 bln m3 to 13.695 bln m3 (average 2.017 bln m3).As shown in the graphs (Fig. 3–5), only three of the waves clearly differ from the typical waveform. These are wave No. 5 (Oct 1974), wave No. 8 (March 1979), and wave No. 45 (May 2010). The other waveforms are typical of the average spate. It is worth noting that waves No. 8 (March 1979) and No. 45 (May 2010), hailed by the media „the waves of the Millennium”, were not so big at all. Statistically, they correspond to the wave which may occur about once every ten years. Wave No. 45 (May 2010) was the third longest and the second in terms of volume, average flow rate, and culmination flow rate. It lasted 26 days, its average flow rate was 4,203 m3/s, daily average peak rate 5,842 m3/s, and total volume a „mere” 9.45 bln m3.

Basic details of the Włocławek reservoirFor the purpose of flood protection downstream of Włocławek there is only one reservoir now available, formed by the barrage

Fig. 1. Daily average peak flows in the Vistula at flood spates (1971–2011)

Fig. 2. Average flows at flood spates (1971–2011)Fig. 4. The Vistula River’s spate durations in Włocławek (1971–2011)

Fig. 3. The Vistula River’s spate wave volumes in Włocławek (1971–2010) Fig. 5. Flood wave forms at the Włocławek barrage (1971–2011)


172

set across the Vistula (Wisła) in Włocławek, at kilometre 674.850. This is the first of eight barrages of the LVC – and so far the only one completed (in 1970). In accordance with the provisions of the „Instructions for water management ....” [1], practically no flood control use of its capacity is provided for. In the light of the following analyses, it appears that such a position can be justified only by the technical condition of the dams. But there are no contraindications, after the reservo-ir’s upgrade, to its use for flood protection in the full range of its capabilities. The Włocławek reservoir’s characteristic damming heights are:• regular storage level: NPP = 57.30 m a.s.l. NN• maximum storage level: NPP = 58.50 m a.s.l. NN• minimum storage level: NPP = 56.50 m a.s.l. NNOn the basis of the „Instructions for water management...” [1], the graph (Fig. 6) presents the dependence of the reservoir’s static capacity as a function of the water table, with specific values superimposed.

It can be read from the graph that the reservoir’s functional capacity (between the NPP and MinPP levels) is 53 mln m3. In theory, the reservoir has a permanent flood reserve (volume of the layer between MaxPP and NPP) with capacity of 84 mln m3. However, this capacity has not been used yet, because of the technical condition of the reservoir and its associated hydraulic structures. In accordance with the instructions in effect until recently, only a portion of the permanent flood reserve could be used, i.e. the 0.2 m layer above the NPP level, with capa-city of 14 mln m3 (currently, however, this possibility is not being used). In the reservoir a forced flood reserve can be accumulated of at least 31 mln m3, by emptying the reservoir to elevation 56.00 m a.s.l. NN (0.5 m below MinPP). As can be seen, in theory, the reservoir portion with static capacity up to 168 mln m3 could be utilised for flood control. In addition, the reservoir’s dynamic capacity quite significantly increases that capacity [1]. For example, at flow rate 3810 m3/s with the reservoir dammed up to the NPP elevation, the tank capacity

increases by 42 mln m3. At present, while flood waves are passing, as a rule only the useful capacity (53 mln m3) is used, and occasionally (twice since the reservoir entered operation) the forced reserve of 31 mln m3 is also used. This means that out of the entire static capacity theoretically available for flood control, only 30% is utilised regularly, and 50% occasionally. Of course, in order to increase the possible use of the reservoir’s capacity, it should be first upgraded. Such an effort is worth undertaking, as the analysis results presented below show.For the purpose of further considerations it was assumed that a water layer of 137 mln m3 might be used for flood control without specifying its elevation. This means that the aggregate volume of the useful layer and the permanent flood reserve can be used for flood control, or the aggregate volume of the forced reserve, useful layer, and a portion of the permanent flood reserve up to elevation 57.60 m a.s.l. NN, or an interme-diate variant.

Rules of the reservoir’s utilisationThe analysis of the flood waves so far [3] in terms of flood control shows that this reservoir can, and even should, be used for flood control. This would allow many losses to be avoided. For this purpose, after the reservoir’s upgrade, the water mana-gement rules should be so adjusted as to make the most of its capabilities to reduce flood wave peaks downstream of the reservoir. This consists in retaining some water in the reservoir during the wave’s peak. In this way, the flow downstream will be smaller than the inflow to the reservoir, and the difference will be accumulated in the reservoir. Only after the inflow has lowered, the accumulated water can be discharged from the reservoir in a volume below the allowable flow. The sketches show the rules of flood waves’ passage through the reservoir, i.e. water discharge control (Fig. 7) and the process of filling the reservoir (Fig. 8). In these drawings, against the background of a hypothetical flood wave highlighted in blue, the rules of water management (discharges from the reservoir and rese-rvoir levels) are shown in red. The value Qrange highlighted in the Fig. 7 means the level of water discharge at which, at the time when inflows exceed the discharge, the volume of water retained in the reservoir will fill up its flood capacity.

Fig. 6. Statistical capacity of the Wloclawek reservoir, as per “Instructions for water management...” of 2006

Fig. 7. Rules of flood wave passage, inflows and outflows


173

Easily seen in the graph (Fig. 7) is that the use of the reservoir capacity for flood control enables flood wave flattening. This reduction in flow culmination downstream of the reservoir directly translates into reduction of flood losses in these areas. The main difficulty is, of course, the precise forecast of the waveform and its parameters, but more accurate forecasting methods and better and faster calculations tools significantly minimize this problem.

Evaluation of the impact of water management on flood riskIn order to objectively assess the impact of the Włocławek reservoir on the available flood risk reduction options, for each wave indicated in Tab. 1, a risk reduction factor „r” was calcu-lated [3]. This factor was determined by two methods. In the first – simplified – method the calculations are based on the average flows and discharges for a particular flood wave. In the second method the calculations are based on the actual daily average flows. The first method may be used for barrage opera-tions planning, while the second one verifies the calculations by the simplified method, because the input for the calcula-tions can be determined only after the wave’s passage.

The flood risk reduction factor „r” is determined by the follo-wing formula:

where: Qdischarge – in the simplified method – discharge from the rese-rvoir averaged for the entire wave, in the detailed method – the maximum discharge from reservoirQav – in the simplified method – inflow to the reservoir averaged for the entire wave, in the detailed method – the maximum daily inflow to the reservoirQallowed – for both methods – allowable flow Qallowed = 2400 m3/s, safe for the areas downstream of reservoir.

This factor, equal to the ratio of the discharged flow’s surplus over the safe flow (2400 m3/s) to the surplus that would occur if there was no reservoir, defines the flood risk reduction. The higher the factor, the better. A factor of 100% means complete elimination of the flood downstream of Włocławek. The results of flood risk reduction factor calculations for each wave (Tab. 2) refer to the assumption that in order to protect against flooding a 137 mln m3 volume of the reservoir will be used. Comparison of the results of the two calculation methods shows that the simplified method as a rule produces lower reduction factors than the detailed method (Fig. 9). An advantage of this methodology is the ease of computation, and the fact that no exact waveform (determined only after the wave’s passage) need be known, such as in the detailed method.

It follows from the analysis of all the waves in the analysed period of 41 years that the average flood risk reduction factor calculated by the simplified method is over 62%, whereas calculated by the detailed method it is over 69%. This means that utilising 137 mln m3 of the reservoir capacity can comple-tely eliminate at least 20 floods (40% of cases), and to a greater or lesser extent reduce the other floods. In the “ΔQ” column of Tab. 2 the difference is specified between the maximum daily average flood wave flow and the maximum water discharge from the reservoir with adjusted water management and using the 137 mln m3 reservoir capacity. It is easily seen that the peak wave reduction, i.e. flood wave flattening, achieved through appropriate water management depending on the wave, ranges from 156 m3/s to 1,128 m3/s (average 643 m3/s), which is equivalent (according to the consumption curve of the water gauge in Torun derived from the „instructions for water management at the Włocławek barrage” of 2006) to a reduction in water levels at the water gauge in Torun from ca. 15 to ca. 125 cm (average 70–80 cm). It is therefore worth fighting for.

At the conclusion of this analysis, Fig. 10 shows the flood risk reduction factors in order (wave numbering in the graph is not

Fig. 8. Rules of flood wave passage, water levels in the reservoir (using forced reserve)

Fig. 9. Reservoir impact on flood risk reduction downstream of Włocławek (1971–2011)


174

Wave No. Year Qśr wave

Qmax wave

Qśr of wave discharge Qmax of discharge DQ Reduction factor by

simplified methodReduction factor by

detailed method

– – m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s % %

11971

3,222 3,812 2,905 2,997 815 38.6 57.7

2 2,668 3,103 2,536 2,612 491 49.4 69.8

3 1972 2,999 3,333 2,471 2,480 853 88.2 91.4

41974

3,161 3,738 2,764 2,800 938 52.1 70.1

5 3,238 4,074 3,179 3,472 602 7.0 35.9

6 1975 2,461 2,534 2,339 2,315 219 100.0 100.0

7 1977 2,829 3,371 2,723 3,215 156 24.7 16.1

8 1979 4,403 5,972 4,359 5,471 501 2.2 14.0

9

1980

3,868 5,469 3,736 4,708 761 9.0 24.8

10 3,403 4,949 3,259 3,858 1,091 14.4 42.8

11 2,758 3,256 2,441 2,516 740 88.6 86.4

12 1981 2,879 3,826 2,703 3,071 755 36.8 53.0

13 1982 3,293 3,878 2,975 3,046 832 35.5 56.3

14 1983 2,488 2,528 1,695 1,877 651 100.0 100.0

151987

2,673 2,697 1,880 2,170 527 100.0 100.0

16 3,180 3,706 2,652 2,652 1,054 67.7 80.7

17 1989 2,706 2,883 1,913 1,984 899 100.0 100.0

18 1993 2,519 2,637 1,990 1,991 646 100.0 100.0

19 1994 3,052 3,519 2,894 3,183 336 24.3 30.0

20

1996

2,547 2,611 2,151 2,199 412 100.0 100.0

21 2,522 2,606 1,729 2,104 502 100.0 100.0

22 2,451 2,606 1,658 1,901 705 100.0 100.0

23

1997

3,290 3,904 2,973 3,157 747 35.6 49.7

24 2,543 2,947 1,750 2,291 656 100.0 100.0

25 2,628 2,738 2,100 2,213 525 100.0 100.0

261998

2,787 2,973 2,391 2,411 562 100.0 98.0

27 3,842 4,951 3,525 3,940 1,011 22.0 39.6

28

1999

2,977 3,564 2,801 2,958 606 30.5 52.1

29 2,729 2,974 2,412 2,451 523 96.3 91.1

30 2,743 3,058 2,346 2,392 666 100.0 100.0

31

2000

2,752 2,978 2,435 2,451 527 90.0 91.2

32 2,968 3,340 2,571 2,778 562 69.9 59.8

33 3,593 4,570 3,329 3,729 841 22.1 38.7

34 2,475 2,541 1,682 1,784 757 100.0 100.0

352001

2,901 3,311 2,584 2,778 533 63.2 58.5

36 3,799 4,798 3,572 4,167 631 16.2 26.3

37 2002 2,952 3,292 2,793 2,841 451 28.7 50.6

38 2003 2,628 2,763 1,835 2,104 659 100.0 100.0

39 2004 2,793 2,944 2,000 2,186 758 100.0 100.0

40 2005 3,415 5,292 3,239 4,630 662 17.4 22.9

41 2006 3,679 5,653 3,557 4,919 734 9.5 22.6

42 2009 2,420 2,435 1,627 1,881 554 100.0 100.0

43

2010

3,052 3,624 2,854 3,027 597 30.4 48.8

44 2,526 2,575 1,997 2,186 389 100.0 100.0

45 4,203 5,842 4,142 5,291 551 3.4 16.0

46 2,774 3,066 2,245 1,938 1,128 100.0 100.0

47 3,488 4,331 3,261 3,472 859 20.8 44.5

48

2011

3,052 3,556 2,908 3,307 249 22.1 21.5

49 2,557 2,665 2,160 2,186 479 100.0 100.0

50 2,549 2,594 2,020 2,149 445 100.0 100.0

AVERAGE: 2,989 3,528 2,601 2,885 643 62.3 69.2

Tab. 2. Results of flood risk reduction factor calculations (flood wave = Qinflow > 2400 m3/s, duration > 2 days) for a reservoir with flood capacity 137 mln m3


175

consistent with that in Tab. 1) with the uses of the Włocławek reservoir’s other capacities (only the useful layer is 53 mln m3, aggregate capacity 137 mln m3 and the maximum reservoir flood capacity 168 mln m3).

It is clear from the graph that with appropriate water manage-ment of the Włocławek reservoir, using only the useful layer’s capacity, only 13 floods (26% of cases) could be completely eliminated, and the average flood risk reduction factor would be 44.3%. The use of 137 mln m3 capacity would make it possible to completely eliminate 20 floods (40% of cases) and achieve an average flood risk reduction factor of 62.3%. The maximum use of the reservoir capacity, i.e. 168 mln m3, could eliminate as many as 24 floods (48% of cases) and achieve an average flood risk reduction factor of 66.5%. In other cases, when floods were not completely eliminated, the average flood risk reduction factor would oscillate in the range of 25% to 37% depending on the reservoir flood capacity utilisation.

Potential impact of the Lower Vistula Cascade on flood risk reductionSummarising the results of the above flow analysis, it should be noted that there is no real possibility to completely eliminate the risk of flooding. This explains the graph (Fig. 11), which shows the flood capacity of a reservoir (or reservoirs) needed to reduce subsequent flood waves to the allowable flow. As can be easily calculated, in order to reduce, for example, flood wave No. 8 to allowable flow Q = 2400 m3/s, flood capa-city 6.2 bln m3 is required, which equals 37 times the capa-city of Włocławek reservoir when fully used for flood control (168 mln m3) or of 117 Włocławek reservoirs, when only its useful layer (53 mln m3) is used. Whereas, according to the concept of the LVC engineering [4], only eight reservoirs with capaci-ties close to that of the Włocławek reservoir can be realistically considered. But the likelihood of such a wave’s occurrence is only ca. p = 10% (once every 10 years). This means that the flood risk, as well as the floods themselves, will always be present. Nevertheless, in the vast majority of flood freshets the losses can be significantly reduced.

Flood risk can be reduced in two ways. The first way is to provide greater capacities to capture excess water (construction of other reservoirs, increases in their capacities, construction of polders), and the second way is to increase the allowable flow (construction of river embankments, reinforcement of river banks and the entire infrastructure, etc.). This analysis has consi-dered only the first method and was meant to show how much of the flood risk reduction could be realistically expected from increasing the reservoir’s flood capacity.A similar effect on the flood risk reduction will be brought about by the other reservoirs of the LVC. The reservoir para-meters provided for in the concept of the lower Vistula (dolna Wisła) Cascade engineering [4] are shown in Tab. 3. In addition to the existing Włocławek Cascade, it was assumed that for the purposes of flood control a 1.5 m water layer would be used. In Włocławek, subject to certain damming levels, the depth of this layer (between MinPP and MaxPP) is 2.0 m.The total flood capacity of all LVC reservoirs so calculated is almost 580 mln m3. Each downstream reservoir will have to

Fig. 10. Flood risk reductions available downstream of Włocławek as a function of the utilised reservoir capacity (1971–2011)

Tab. 3. Design parameters of the lower Vistula (dolna Wisła) Cascade reservoirs, source: Energoprojekt study (1990)function of the utilised reservoir capacity (1971–2011)

Fig. 11. Reservoir capacities required for safe passage of the Vistula River’s (Wisła) freshet waves in Włocławek (1971–2011)

Barrage River km reservoir length

reservoir area

normal storage

level

layer thickness

flood capacity

– km km km2 m a. s. l. m mln m3

Wyszogród 586.00 41.5 45.60 72.00 1.50 68.40

Płock 626.00 34.0 49.50 64.00 1.50 74.25

Włocławek 674.85 57.0 68.50 57.30 2.00 137.00

Ciechocinek 711.00 33.0 31.30 46.00 1.50 46.95

Solec Kujawski 757.80 49.0 36.54 37.50 1.50 54.81

Chełmno 801.75 44.7 38.64 30.00 1.50 57.96

Opalenie 864.00 62.2 53.96 22.00 1.50 80.94

Tczew 904.65 40.6 37.51 12.00 1.50 56.27

TOTAL: 576.58


176

cope with a wave reduced by the upstream reservoir, whereas the most upstream reservoir will have to cope with the Vistula’s (Wisła) natural flow. Therefore a process will occur of multiple reductions of the flood wave peaks passing through succes-sive reservoirs (each reservoir will reduce the wave culmination reduced by the upstream reservoir). Such a mechanism is shown schematically in Fig. 12.

Simplifying the analysis by omitting location related aspects (relatively small changes in flood flows along the length of the river, slightly different allowable flows), it can be assumed that in theory one big reservoir could be created with flood capacity equal to the total flood capacity of all LVC reservoirs. In order to assess the cascade’s impact on the flood risk reduction, it was therefore assumed that such a reservoir had been deve-loped in Włocławek. It was also assumed that the allowable flow downstream of the reservoir was equal to the flow allowed in Włocławek, i.e. Qallowed = 2400 m3/s. On the basis of the analyzed waves and the simplified method (which gives worse results), the average flood risk reduction factor was determined as a function of the total capacity used for flood control. This depen-dency is shown in the graph (Fig. 13).

This flood risk reduction potential not only cannot be ignored, but its utilisation should be pursued, the more so as this is not the only benefit that the LVC might bring about. This will translate (besides other benefits) into a significant reduction in damage to property and a reduction in the environmental and other costs incurred by both the local community and the state. Therefore appropriate efforts should be taken as soon as possible to modernize the Włocławek reservoir, as well as to resume the indefinitely postponed execution of the LVC.

Conclusions1. Contrary to provisions of official documents, the Włocławek

reservoir can have a very significant impact on the flood safety of the downstream areas.

2. Due to the technical condition of the Włocławek reservoir facilities, only limited reduction of flood risks is feasible. The result of this is that for these purposes only the reservoir’s energy layer of 53 mln m3 is used (ca. 30% of the reservoir’s entire flood capacity).

3. As regards the waves that occurred in the last 41 years, the Włocławek reservoir alone, if only its useful layer (53 mln m3) was used, could eliminate 13 floods (26% of cases), whereas if 137 mln m3 of its capacity was used, it could prevent as many as 20 floods (40% of cases). Full utilisation of the rese-rvoir’s potential (168 mln m3) could completely eliminate 24 floods (48% of cases).

Also very important in other cases is the flood risk reduction (reduction of an excess over Qallowed = 2400 m3/s), because it reduces both the effects and the territorial range of flooding.

4. The average reduction factor of the flood risks in the last 41 years, if only the Włocławek reservoir was used, calculated by the simplified method (which gives worse results), is 44.3%, and could be almost 67%.

5. Potential operation of the eight LVC stages in the analyzed period could completely eliminate 38 floods (76% of all cases), and obtain an average flood risk reduction factor of over 90%.

Fig. 12. Flood wave peak reduction and waveform change at a cascade of reservoirs

Fig. 14. Potential for reducing flood risk across all Lower Vistula Cascade reservoirs (1971–2011)

Fig. 13. Dependence of average flood risk reduction factor as a function of the total capacity of reservoirs used for flood control


177

6. The great economic benefits and the ability to significantly reduce flood risks, and thus potential losses associated with floods, which could be achieved by full utilisation of the Włocławek reservoir capacity, and even more of the capacity of all LVC reservoirs, should as soon as possible prompt efforts to modernize the existing facility and to resume implementa-tion of the LVC engineering project.

REFERENCES

1. Instrukcja gospodarowania wodą na stopniu wodnym Włocławek [Instructions for water management at the Włocławek barrage], Usługi Projektowe Studialne i Badawcze, Anna Śliwińska, Msc. Eng., 2006.

2. Dokumentacja ruchowa elektrowni wodnej we Włocławku [Operating documentation of the hydroelectric plant in Włocławek] (1971–2011).

3. Kosiński J., Ochrona przeciwpowodziowa – co mógłby Włocławek [Flood control – how Włocławek could contribute], Gospodarka Wodna 2013, issue 11.

4. Malinowski R., Założenia techniczno-ekonomiczne rozwoju polskiej hydroenergetyki do 2020 roku [Technical and economic assumptions for development of the Polish hydropower sector by 2020], BSiPE Energoprojekt, Warsaw 1990.

Jędrzej Kosiński The Włocławek Hydroelectric Power Plant / ENERGA SA


Civil engineer, specializing in water engineering. Chief hydroengineering specialist at the Włocławek Hydroelectric Power Plant, where he has been employed since

2000. Also a technical adviser at ENERGA SA for the construction of a new barrage downstream of Włocławek.

He graduated from Wrocław University of Technology (1976) where he started his career. In 1979 he joined the Hydraulic Engineering R&D Centre “Hydroprojekt” in

Włocławek. Since 1993 he has been employed at the Regional Office of Spatial Planning in Włocławek. Certified builder in hydraulic engineering. Honorary member

of the Polish Association for Small Hydropower Development.


178

Ochrona przeciwpowodziowa na dolnej Wiśle

AutorJędrzej Kosiński

Słowa kluczowezagrożenia powodziowe, ochrona przeciwpowodziowa, redukcja zagrożeń powodziowych przez zbiornik włocławski, redukcja zagrożeń powodziowych poprzez zbiorniki Kaskady Dolnej Wisły

StreszczenieDotychczas uznawano, że zbiornik włocławski ma znikome znaczenie dla ochrony przed powodzią terenów położonych poniżej. W artykule wykazano nieprawdziwość tej opinii. Określono możliwości zbiornika włocławskiego, jeśli wykorzysta się jego potencjał retencjonowania wód powodziowych. Przeanalizowano również wpływ kaskadowej zabudowy dolnej Wisły na redukcję zagrożeń powodziowych.

Wielka woda, która pojawiła się w Wiśle w maju 2010 roku, spowodowała powódź, a wraz z nią liczone w miliardach zł straty zarówno w mieniu prywatnym ludności, jak również w infrastrukturze technicznej, komunalnej i państwowej, zrodziły pytanie: czy tak być musi? Pytanie to zainspirowało do przeprowadzenia analizy przepływów powodziowych dolnej Wisły na przestrzeni 41 lat (1971–2011) oraz wskazanie w pierw-szej kolejności potencjalnych możliwości, jakie daje zbiornik we Włocławku dla ochrony przed powodziami [3]. W drugiej części artykułu odniesiono się do możli-wości ochrony przeciwpowodziowej, jakie by zaistniały, gdyby funkcjonowały pozo-stałe stopnie Kaskady Dolnej Wisły. W celu przeprowadzenia takich analiz trzeba najpierw określić przyczyny (przepływy powodziowe), a następnie możliwości redukcji zagrożeń powodziowych, jakie daje istniejący zbiornik we Włocławku oraz inne (potencjalnie możliwe do realizacji) zbior-niki Kaskady Dolnej Wisły. Należy wreszcie określić zasady wykorzystywania tych możliwości. Poniżej opisane zostały zało-żenia, wyniki obliczeń oraz wnioski.

Definicja pojęcia „fala powodziowa”Do przeprowadzenia analizy możliwości ochrony przeciwpowodziowej zbiornika we Włocławku w pierwszej kolejności potrzebne było zdefiniowanie pojęcia „fali powodziowej”. W tym celu posłużono się wielkością przepływu dozwolonego, okre-ślonego w „Instrukcji gospodarowania wodą na stopniu wodnym Włocławek” z 2006 roku [1]. Na podstawie analizy map terenów zale-wowych w rejonie Torunia Wydział Ochrony Ludności Urzędu Miasta w Toruniu określił, że maksymalny przepływ, który nie powo-duje szkód powodziowych, wynosi Q = 2400 m3/s. Przepływ ten został zatem okre-ślony jako maksymalny dozwolony prze-pływ (zrzut wody) dla stopnia wodnego we Włocławku. Na tej podstawie przy-jęto, że fala powodziowa jest to wezbranie o średnim dobowym przepływie większym od przepływu dozwolonego. Jednocześnie, w celu wyeliminowania z analizy chwilo-wych przekroczeń tego przepływu, narzu-cone zostało kryterium czasowe. Ostatecznie zatem pojęciem fali powodziowej nazwane zostały wezbrania o kulminacji przekracza-jącej przepływ dozwolony i trwające przy-najmniej dwie doby.

Analiza fal powodziowych w przekroju WłocławkaNa podstawie dokumentacji ruchowej elek-trowni wodnej we Włocławku [2] od 1971 roku do 2011 roku (41 lat) zostały wybrane wszystkie wezbrania, jakie wystąpiły w prze-kroju stopnia wodnego we Włocławku, o kulminacji powyżej 2400 m3/s oraz

o długości nie mniejszej niż dwie doby. Zestawienie wszystkich fal oraz ich charak-terystycznych parametrów zawarto w tab. 1. Parametry fal (przepływy średniodobowe maksymalne, średnie przepływy całej fali, objętości fal oraz ich długości) poka-zane zostały na wykresach (rys. 1–5). Na rysunkach tych numeracja fal jest zgodna

PL


Rys. 1. Maksymalne przepływy średniodobowe w Wiśle w czasie wezbrań powodziowych (1971–2011)

Rys. 2. Średnie przepływy w czasie wezbrań (1971–2011)

J. Kosiński | Acta Energetica 2/15 (2013) | translation 169–177

179

z chronologią ich występowania podaną w tab. 1.Na wykresie (rys. 5) pokazano kształty fal określone na podstawie wielkości średnich dobowych przepływów w przekroju stopnia we Włocławku. Fale zostały naniesione w taki sposób, żeby moment przekroczenia przepływu dozwolonego, czyli początek fali powodziowej, w przybliżeniu odpowiadał chwili t = 0.Na podstawie powyżej przedstawionych danych można stwierdzić, że na przestrzeni ostatnich 41 lat wystąpiło 50 fal powo-dziowych, o częstotliwości występowania od 0 do 5 w roku, o czasach trwania od 2 do 36 dób (średnio 7,1 doby) i przepły-wach od 2420 m3/s do 4403 m3/s (średnio 2989 m3/s), o maksymalnych średnio-dobowych przepływach od 2435 m3/s do 5972 m3/s (średnio 3528 m3/s) i o całkowitej objętości od 0,418 mld m3 do 13,695 mld m3 (średnio 2,017 mld m3).Jak widać na wykresach (rys. 3–5), jedynie trzy spośród wszystkich fal wyraźnie odbie-gają od typowego przebiegu. Są to fala nr 5 (październik 1974), fala nr 8 (marzec 1979) oraz fala nr 45 (maj 2010). Kształt pozo-stałych fal jest typowy dla przeciętnego wezbrania. Warto przy tej okazji zwrócić uwagę, że fale nr 8 (marzec 1979) oraz nr 45 (maj 2010), okrzyknięte w mediach „falami 1000-lecia”, nie były wcale takie duże. Statystycznie odpowiadają one fali, która może pojawić się jeden raz na ok. 10 lat. Fala nr 45 (maj 2010) była trzecią w kolejności pod względem długości, a drugą pod względem objętości, średniego przepływu i przepływu kulmina-cyjnego. Trwała 26 dni, jej średni przepływ wynosił 4203 m3/s, maksymalny średnio-dobowy 5842 m3/s, a całkowita objętość fali wynosiła „zaledwie” 9,45 mld m3.

Podstawowe dane zbiornika we WłocławkuDo ochrony przeciwpowodziowej terenów poniżej Włocławka mamy obecnie do dyspozycji jedynie zbiornik powstały po przegrodzeniu rzeki stopniem wodnym we Włocławku, zlokalizowanym w 674,850 km Wisły. Jest to pierwszy z ośmiu i jak do tej pory jedyny zrealizowany w 1970 roku, stopień wodny Kaskady Dolnej Wisły. Zgodnie z zapisami w „Instrukcji gospodarowania wodą…” [1] praktycznie nie przewiduje się wykorzystywania jego pojemności do ochrony przed powodziami. W świetle przeprowadzonych niżej analiz wydaje się, że takie stanowisko można uzasadniać jedynie stanem technicznym budowli piętrzących. Nie ma jednak prze-ciwwskazań, po przeprowadzeniu moder-nizacji, do wykorzystywania tego zbior-nika w celu ochrony przeciwpowodziowej w pełnym zakresie jego możliwości. Charakterystyczne poziomy piętrzenia zbiornika we Włocławku to:• normalny poziom piętrzenia: NPP =

57,30 m n.p.m. NN• maksymalny poziom piętrzenia: MaxPP =

58,50 m n.p.m. NN• minimalny poziom piętrzenia: MinPP =

56,50 m n.p.m. NN.Na podstawie „Instrukcji gospodarowania wodą…” [1], na wykresie (rys. 6) pokazano zależność pojemności statycznej zbiornika w funkcji poziomu zwierciadła wody oraz

Nr fali Rok Czas trwania fali Czas Qmax fali Qśr fali Objętość fali

– – od do doba m3/s m3/s mln m3

11971

31 stycznia 4 lutego 5 3 812 3 222 1 391,90

2 20 marca 31 marca 12 3 103 2 668 2 765,84

3 1972 28 sierpnia 30 sierpnia 3 3 333 2 999 777,43

41974

18 czerwca 21 czerwca 4 3 738 3 161 1 092,36

5 20 października 15 listopada 27 4 074 3 238 7 553,17

6 1975 2 stycznia 14 stycznia 13 2 534 2 461 2 764,37

7 1977 1 marca 15 marca 15 3 371 2 829 3 665,87

8 1979 14 marca 18 kwietnia 36 5 972 4 403 13 695,18

9

1980

29 lipca 9 sierpnia 12 5 469 3 868 4 010,52

10 16 października 26 października 11 4 949 3 403 3 234,64

11 17 grudnia 21 grudnia 5 3 256 2 758 1 191,37

12 1981 15 marca 23 marca 9 3 826 2 879 2 238,54

13 1982 5 stycznia 9 stycznia 5 3 878 3 293 1 422,40

14 1983 14 marca 15 marca 2 2 528 2 488 429,84

151987

4 kwietnia 5 kwietnia 2 2 697 2 673 461,81

16 28 maja 30 maja 3 3 706 3 180 824,34

17 1989 8 maja 9 maja 2 2 883 2 706 467,60

18 1993 24 marca 26 marca 3 2 637 2 519 652,84

19 1994 8 kwietnia 17 kwietnia 10 3 519 3 052 2 637,19

20

1996

12 kwietnia 15 kwietnia 4 2 611 2 547 880,24

21 16 września 17 września 2 2 606 2 522 435,80

22 23 września 24 września 2 2 606 2 451 423,45

23

1997

15 lipca 19 lipca 5 3 904 3 290 1 421,28

24 28 lipca 29 lipca 2 2 947 2 543 439,34

25 1 sierpnia 3 sierpnia 3 2 738 2 628 681,26

261998

20 lutego 23 lutego 4 2 973 2 787 963,19

27 26 kwietnia 30 kwietnia 5 4 951 3 842 1 659,92

28

1999

8 marca 16 marca 9 3 564 2 977 2 314,74


30 29 czerwca 2 lipca 4 3 058 2 743 947,81

31

2000

11 lutego 15 lutego 5 2 978 2 752 1 188,95

32 15 marca 18 marca 4 3 340 2 968 1 025,57



352001

29 kwietnia 3 maja 5 3 311 2 901 1 253,40

36 31lipca 6 sierpnia 7 4 798 3 799 2 297,38

37 2002 29 stycznia 7 lutego 10 3 292 2 952 2 550,53

38 2003 17 marca 18 marca 2 2 763 2 628 454,03

39 2004 5 sierpnia 6 sierpnia 2 2 944 2 793 482,54

40 2005 22 marca 30 marca 9 5 292 3 415 2 655,33

41 2006 31 marca 12 kwietnia 13 5 653 3 679 4 132,17

42 2009 5 kwietnia 6 kwietnia 2 2 435 2 420 418,18

43

2010

3 marca 10 marca 8 3 624 3 052 2 109,72

44 26 marca 28 marca 3 2 575 2 526 654,65

45 21 maja 15 czerwca 26 5 842 4 203 9 441,19


47 7 września 13 września 7 4 331 3 488 2 109,37

48

2011

16 stycznia 26 stycznia 11 3 556 3 052 2 900,97

49 10 lutego 13 lutego 4 2 665 2 557 883,53


ŚREDNIO: 7,1 3 527,7 2 988,6 2 017,0

Tab.1. Wykaz fal powodziowych we Włocławku w latach 1971–2011 (fala powodziowa = Qdopł > 2400 m3/s, czas trwania > 2 doby)


180

naniesiono charakterystyczne wielkości. Z wykresu można odczytać, że pojemność użytkowa zbiornika (pomiędzy pozio-mami NPP i MinPP) wynosi 53 mln m3.

Teoretycznie zbiornik posiada stałą rezerwę powodziową (objętość warstwy pomiędzy MaxPP i NPP) o pojemności 84 mln m3. Pojemność ta jednak dotychczas nie jest

wykorzystywana z powodu technicz-nego stanu zbiornika i towarzyszących mu budowli wodnych. Zgodnie z obowiązującą do niedawna instrukcją można było wyko-rzystać jedynie część stałej rezerwy powo-dziowej – warstwę o grubości 0,2 m nad NPP o pojemności 14 mln m3 (obecnie jednak odchodzi się od tej możliwości). W zbior-niku można uzyskać rezerwę powodziową wymuszoną o objętości przynajmniej 31 mln m3, poprzez opróżnienie zbiornika do rzędnej 56,00 m n.p.m. NN (0,5 m poniżej MinPP). Jak zatem widać, teoretycznie do ochrony przeciwpowodziowej można by wykorzystać część zbiornika o pojemności statycznej dochodzącej do 168 mln m3. Dodatkowo pojemność dynamiczna zbior-nika dość istotnie zwiększa tę pojemność [1]. Dla przykładu, przy przepływie 3810 m3/s i piętrzeniu w zbiorniku na rzędnej NPP pojemność zbiornika wzrasta o 42 mln m3. Obecnie, w czasie przechodzenia fal powo-dziowych, z reguły wykorzystuje się jedynie pojemność użyteczną (53 mln m3), a spora-dycznie (dwa razy od początku funkcjono-wania zbiornika) również rezerwę wymu-szoną o pojemności 31 mln m3. Oznacza to, że z całej statycznej pojemności, teore-tycznie możliwej do wykorzystania w celu ochrony przeciwpowodziowej, wykorzy-stuje się jedynie 30%, sporadycznie ok. 50%. Oczywiście, żeby zwiększyć możli-wości wykorzystania pojemności zbiornika należałoby wcześniej przeprowadzić prace modernizacyjne. Warto podjąć taki wysiłek, co uzasadniają wyniki analizy przedsta-wione poniżej.Na potrzeby dalszych rozważań założono, że w celu ochrony przeciwpowodziowej będzie można wykorzystać warstwę wody o pojemności 137 mln m3 bez określania jej rzędnych. Oznacza to, że dla ochrony przed powodzią można wykorzystywać suma-ryczną objętość warstwy użytecznej i stałej rezerwy powodziowej lub sumaryczną objętość rezerwy wymuszonej, warstwy użytecznej i część stałej rezerwy powo-dziowej do rzędnej 57,60 m n.p.m. NN lub jakiś wariant pośredni.

Zasady wykorzystywania zbiornikaAnaliza dotychczasowych fal powodziowych [3] w aspekcie ochrony przeciwpowodziowej dowodzi, że zbiornik ten można, a nawet trzeba wykorzystywać do ochrony przeciw-powodziowej. Pozwoliłoby to uniknąć wielu strat. W tym celu, po dokonaniu moderni-zacji zbiornika, należałoby odpowiednio skorygować zasady gospodarki wodą w taki sposób, żeby w maksymalnym stopniu wykorzystać jego możliwości do zmniej-szenia kulminacji fali powodziowej poniżej zbiornika. Polega to na tym, żeby w czasie kulminacji fali zatrzymywać w zbiorniku część wody. W ten sposób przepływ poniżej będzie mniejszy niż dopływ do zbiornika, a różnica będzie gromadzona w zbiorniku. Dopiero po obniżeniu się dopływu zgroma-dzona woda może zostać zrzucona ze zbior-nika w ilościach nie większych niż przepływ dozwolony. Na szkicach przedstawione zostały zasady przepuszczania fal powodzio-wych przez zbiornik, tj. sterowanie zrzu-tami wody (rys. 7) oraz proces napełniania zbiornika (rys. 8). Na rysunkach tych, na tle hipotetycznej fali powodziowej zaznaczonej kolorem niebieskim, pokazano kolorem

Rys. 3. Objętości fal wezbraniowych Wisły we Włocławku (1971–2011)

Rys. 4. Czas trwania wezbrań Wisły we Włocławku (1971–2011)

Rys. 5. Kształty fal powodziowych w przekroju Włocławka (1971–2011)


181

czerwonym zasady prowadzenia gospo-darki wodą (zrzuty ze zbiornika i poziomy w zbiorniku). Zaznaczone na rys. 7 Qgraniczne oznacza taki zrzut wody, przy którym, w czasie gdy dopływy są większe niż ten

zrzut, objętość wody zatrzymana w zbior-niku wypełni jego pojemność powodziową.

Na wykresie (rys. 7) łatwo zauważyć, że wykorzystanie pojemności zbiornika

w celu ochrony przeciwpowodziowej umoż-liwia tzw. spłaszczenie fali powodziowej. To obniżenie kulminacji przepływu poniżej zbiornika wprost przekłada się na ograni-czenie strat powodziowych na tych tere-nach. Zasadniczą trudność stanowi oczy-wiście precyzja prognozy przebiegu fali i jej parametrów, jednakże coraz dokładniejsze metody prognozowania oraz coraz lepsze i szybsze narzędzia do prowadzenia obliczeń istotnie minimalizują ten problem.

Ocena wpływu gospodarki wodnej na zagrożenia powodzioweW celu dokonania obiektywnej oceny wpływu zbiornika włocławskiego na możli-wości redukcji zagrożenia powodziowego, dla każdej fali wskazanej w tab. 1, obliczono współczynnik redukcji zagrożenia „r” [3]. Współczynnik ten określono dwoma meto-dami. W metodzie pierwszej – uproszczonej – obliczenia oparte zostały na przepływach i zrzutach średnich dla określonej fali powo-dziowej. W metodzie drugiej za podstawę posłużyły rzeczywiste przepływy średnie dobowe. Metoda pierwsza może służyć do planowania pracy stopnia wodnego, natomiast metoda druga weryfikuje obli-czenia metody uproszczonej, ponieważ wiel-kości do obliczeń można określić dopiero po przejściu fali.

Współczynnik redukcji zagrożenia powo-dziowego „r” określony został wzorem:

gdzie:Qzrz – w metodzie uproszczonej – średni dla

całej fali zrzut ze zbiornika, w meto-dzie szczegółowej – maksymalny zrzut ze zbiornika;

Qśr – w metodzie uproszczonej – średni przepływ całej fali powodziowej dopły-wający do zbiornika, w metodzie szcze-gółowej – maksymalny dobowy dopływ do zbiornika;

Qdozw – dla obu metod – przepływ dozwo-lony Qdozw = 2400 m3/s, bezpieczny dla terenów poniżej zbiornika.

Współczynnik ten, wyrażający stosunek nadwyżki przepływu zrzucanego nad przepływem bezpiecznym (2400 m3/s) do nadwyżki, jaka pojawiłaby się w przy-padku braku zbiornika, określa wielkość redukcji zagrożenia powodziowego. Im ten współczynnik jest wyższy, tym lepiej. Współczynnik równy 100% oznacza całko-wite wyeliminowanie powodzi poniżej Włocławka. Wyniki obliczeń współczynnika redukcji zagrożenia powodziowego dla każdej fali (tab. 2) dotyczą założenia, że w celu ochrony przed powodzią zostanie wykorzystana część zbiornika o pojemności 137 mln m3. Porównując wyniki obliczeń obiema meto-dami, można stwierdzić, że metoda uprosz-czona daje z reguły niższe wartości współ-czynnika redukcji od metody szczegółowej (rys. 9). Zaletą tej metody jest jednak łatwość obliczeń oraz fakt, że nie musi być znany dokładny kształt fali (określony dopiero po przejściu fali), tak jak ma to miejsce w meto-dzie szczegółowej.

Rys. 6. Krzywa pojemności statystycznej zbiornika we Włocławku, wg „Instrukcji gospodarowania wodą…” z 2006 roku

Rys. 7. Zasady przepuszczania fali powodziowej, dopływy i odpływy

Rys. 8. Zasady przepuszczania fali powodziowej, stany wody w zbiorniku (z wykorzystaniem rezerwy wymuszonej)


182

Z analizy wszystkich fal w badanym okresie 41 lat wynika, że średni współczynnik redukcji zagrożenia powodziowego liczony metodą uproszczoną wynosi ponad 62%, natomiast liczony metodą szczegółową ponad 69%. Oznacza to, że wykorzystując pojemność 137 mln m3 zbiornika, można było całkowicie wyeliminować przynajmniej 20 powodzi (40% przypadków), a pozo-stałe w większym lub mniejszym stopniu ograniczyć. W kolumnie oznaczonej „DQ” w tab. 2 podana została różnica pomiędzy maksymalnym średniodobowym prze-pływem fali powodziowej a maksymalnym zrzutem wody ze zbiornika przy skorygo-wanej gospodarce wodnej i wykorzystaniu pojemności zbiornika równej 137 mln m3. Łatwo zauważyć, że obniżenie kulminacji, tzw. spłaszczenie fali powodziowej, uzyskane dzięki odpowiedniej gospodarce wodą, zależnie od fali waha się w przedziale 156 m3/s – 1128 m3/s (średnio 643 m3/s), co odpo-wiada (wg krzywej konsumcyjnej wodo-wskazu w Toruniu pochodzącej z „Instrukcji gospodarowania wodą na stopniu wodnym Włocławek” z 2006 roku) obniżeniu stanów wody na wodowskazie w Toruniu od ok. 15 do ok. 125 cm (średnio 70–80 cm). Jest zatem o co walczyć.

Na zakończenie tej analizy na rys. 10 poka-zano uporządkowane wartości współczyn-nika redukcji zagrożeń powodziowych (na wykresie tym numery fal nie odpo-wiadają numerom fal podanych w tab. 1) przy wykorzystaniu innych pojemności zbiornika we Włocławku (jedynie warstwa użyteczna – 53 mln m3, sumaryczna pojem-ność równa 137 mln m3 oraz maksymalna pojemność przeciwpowodziowa zbiornika – 168 mln m3). Z wykresu jasno wynika, że stosując gospo-darkę wodną na zbiorniku we Włocławku, przy wykorzystaniu jedynie pojemności warstwy użytecznej, można było całko-wicie wyeliminować jedynie 13 powodzi (26% przypadków), a średni współczynnik redukcji zagrożenia powodziowego wynosi 44,3%. Wykorzystywanie objętości 137 mln m3 zapewniłoby możliwość całko-witego wyeliminowania 20 powodzi (40% przypadków) oraz średni współczynnik redukcji zagrożenia powodziowego wyno-szący 62,3%. Wykorzystując pojemność zbiornika maksymalnie, tj. 168 mln m3 – można by wyeliminować nawet 24 powo-dzie (48% przypadków) i uzyskać średni współczynnik redukcji zagrożenia powo-dziowego na poziomie 66,5%. W pozosta-łych przypadkach, w których nie wystąpiło całkowite wyeliminowanie powodzi, średni współczynnik redukcji zagrożeń powodzio-wych oscylowałby w granicach 25% do 37% w zależności od wykorzystywanej pojem-ności powodziowej zbiornika.

Potencjalny wpływ Kaskady Dolnej Wisły na redukcję zagrożeń powodziowychPodsumowując wyniki przeprowadzo-nych wyżej analiz przepływów, należy zauważyć, że nie ma realnych możliwości, żeby całkowicie wyeliminować zagrożenia powodziowe. Wyjaśnia to wykres (rys. 11), na którym pokazano, jaką objętość powo-dziową powinien posiadać zbiornik (lub zbiorniki), żeby zredukować kolejne fale powodziowe do przepływu dozwolonego.

Nr fali Rok Qśr fali

Qmax fali

Qśr zrzutu fali

Qmax zrzutu DQ

Współczynnik redukcji metoda

uproszczona

Współczynnik redukcji metoda

szczegółowa

– – m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s % %

11971

3 222 3 812 2 905 2 997 815 38,6 57,7

2 2 668 3 103 2 536 2 612 491 49,4 69,8

3 1972 2 999 3 333 2 471 2 480 853 88,2 91,4

41974

3 161 3 738 2 764 2 800 938 52,1 70,1

5 3 238 4 074 3 179 3 472 602 7,0 35,9

6 1975 2 461 2 534 2 339 2 315 219 100,0 100,0

7 1977 2 829 3 371 2 723 3 215 156 24,7 16,1

8 1979 4 403 5 972 4 359 5 471 501 2,2 14,0

9

1980

3 868 5 469 3 736 4 708 761 9,0 24,8

10 3 403 4 949 3 259 3 858 1 091 14,4 42,8

11 2 758 3 256 2 441 2 516 740 88,6 86,4

12 1981 2 879 3 826 2 703 3 071 755 36,8 53,0

13 1982 3 293 3 878 2 975 3 046 832 35,5 56,3

14 1983 2 488 2 528 1 695 1 877 651 100,0 100,0

151987

2 673 2 697 1 880 2 170 527 100,0 100,0

16 3 180 3 706 2 652 2 652 1 054 67,7 80,7

17 1989 2 706 2 883 1 913 1 984 899 100,0 100,0

18 1993 2 519 2 637 1 990 1 991 646 100,0 100,0

19 1994 3 052 3 519 2 894 3 183 336 24,3 30,0

20

1996

2 547 2 611 2 151 2 199 412 100,0 100,0

21 2 522 2 606 1 729 2 104 502 100,0 100,0

22 2 451 2 606 1 658 1 901 705 100,0 100,0

23

1997

3 290 3 904 2 973 3 157 747 35,6 49,7

24 2 543 2 947 1 750 2 291 656 100,0 100,0

25 2 628 2 738 2 100 2 213 525 100,0 100,0

261998

2 787 2 973 2 391 2 411 562 100,0 98,0

27 3 842 4 951 3 525 3 940 1 011 22,0 39,6

28

1999

2 977 3 564 2 801 2 958 606 30,5 52,1

29 2 729 2 974 2 412 2 451 523 96,3 91,1

30 2 743 3 058 2 346 2 392 666 100,0 100,0

31

2000

2 752 2 978 2 435 2 451 527 90,0 91,2

32 2 968 3 340 2 571 2 778 562 69,9 59,8

33 3 593 4 570 3 329 3 729 841 22,1 38,7

34 2 475 2 541 1 682 1 784 757 100,0 100,0

352001

2 901 3 311 2 584 2 778 533 63,2 58,5

36 3 799 4 798 3 572 4 167 631 16,2 26,3

37 2002 2 952 3 292 2 793 2 841 451 28,7 50,6

38 2003 2 628 2 763 1 835 2 104 659 100,0 100,0

39 2004 2 793 2 944 2 000 2 186 758 100,0 100,0

40 2005 3 415 5 292 3 239 4 630 662 17,4 22,9

41 2006 3 679 5 653 3 557 4 919 734 9,5 22,6

42 2009 2 420 2 435 1 627 1 881 554 100,0 100,0

43

2010

3 052 3 624 2 854 3 027 597 30,4 48,8

44 2 526 2 575 1 997 2 186 389 100,0 100,0

45 4 203 5 842 4 142 5 291 551 3,4 16,0

46 2 774 3 066 2 245 1 938 1 128 100,0 100,0

47 3 488 4 331 3 261 3 472 859 20,8 44,5

48

2011

3 052 3 556 2 908 3 307 249 22,1 21,5

49 2 557 2 665 2 160 2 186 479 100,0 100,0

50 2 549 2 594 2 020 2 149 445 100,0 100,0

ŚREDNIO: 2 989 3 528 2 601 2 885 643 62,3 69,2

Tab. 2. Wyniki obliczeń współczynnika redukcji zagrożenia powodziowego (fala powodziowa = Qdopł > 2400 m3/s, czas trwania > 2 doby), obliczenia przeprowadzono dla zbiornika o pojemności powodziowej 137 mln m3


183

Jak łatwo wyliczyć, żeby zredukować np. falę powodziową nr 8 do przepływu dozwolo-nego Q = 2400 m3/s, należałoby dysponować pojemnością powodziową rzędu 6,2 mld m3, co odpowiada objętości 37 zbiorników, wielkości zbiornika we Włocławku, przy

jego pełnym wykorzystaniu w celach prze-ciwpowodziowych (168 mln m3) lub 117 zbiorników przy wykorzystaniu jedynie jego warstwy użytecznej (53 mln m3). Tymczasem, zgodnie z koncepcją kaska-dowej zabudowy dolnej Wisły [4], realnie

można rozważać zaledwie osiem zbiorników o pojemnościach zbliżonych do pojem-ności zbiornika włocławskiego. A przecież prawdopodobieństwo wystąpienia takiej fali to zaledwie ok. p = 10% (raz na 10 lat). Oznacza to, że zagrożenia powodziowe, podobnie jak same powodzie, zawsze będą występowały. Niemniej, w przeważającej liczbie wezbrań powodziowych straty można istotnie ograniczyć. Zmniejszenie zagrożeń powodziowych można prowadzić w dwojaki sposób. Pierwszy – polega na zapewnieniu więk-szych pojemności do przechwycenia nadmiaru wody (budowa kolejnych zbiorników, zwiększanie ich pojemności, budowa polderów zalewowych), a drugi – na zwiększeniu przepływu dozwolo-nego (wykonanie obwałowań rzeki, ubez-pieczeń brzegów oraz całej infrastruktury itp.). Przeprowadzona analiza rozważała jedynie sposób pierwszy, który miał na celu wykazanie, w jakim stopniu można realnie liczyć na redukcję zagrożeń powodziowych poprzez zwiększenie pojemności powo-dziowej zbiornika. Podobne oddziaływania na redukcję zagrożeń powodziowych będą miały pozo-stałe zbiorniki Kaskady Dolnej Wisły. Parametry zbiorników, zgodnie z koncepcją kaskadowej zabudowy dolnej Wisły [4], pokazano w tab. 3. Poza istniejącym stop-niem we Włocławku przyjęto, że dla celów ochrony przeciwpowodziowej będzie wykorzystywana warstwa wody o grubości 1,5 m. We Włocławku, zgodnie z określo-nymi poziomami piętrzenia, grubość takiej warstwy (między MinPP i MaxPP) wynosi 2,0 m.Tak wyliczona łączna pojemność powo-dziowa wszystkich zbiorników Kaskady Dolnej Wisły wynosi prawie 580 mln m3. Każdy zbiornik poniżej będzie musiał zmie-rzyć się z falą zredukowaną przez zbiornik leżący powyżej, natomiast zbiornik leżący najwyżej – z naturalnym przepływem w Wiśle. Nastąpi zatem proces wielokrot-nego redukowania kulminacji fali powo-dziowej przepływającej przez kolejne zbior-niki (kolejny zbiornik będzie redukował kulminację fali zredukowanej wcześniej przez zbiornik położony wyżej). Mechanizm taki pokazano schematycznie na rys. 12.Upraszczając analizę poprzez pominięcie aspektów związanych z lokalizacjami (stosunkowo niewielkie zmiany przepływów powodziowych na długości rzeki, nieco inne przepływy dozwolone), można założyć, że teoretycznie mógłby powstać jeden wielki zbiornik o objętości powodziowej równej sumarycznej objętości powodziowej wszyst-kich zbiorników Kaskady Dolnej Wisły. W celu przeprowadzenia oceny oddziały-wania kaskady na redukcję zagrożeń powo-dziowych założono zatem, że zbiornik taki powstał we Włocławku. Przyjęto również, że przepływ dozwolony poniżej tego zbior-nika równy jest przepływowi dozwolonemu dla Włocławka, czyli Qdozw = 2400 m3/s. Na podstawie analizowanych fal i metody uproszczonej (dającej gorsze wyniki), wyznaczono zależność średniego współ-czynnika redukcji zagrożeń powodziowych w funkcji sumarycznej pojemności, wyko-rzystywanej dla ochrony przed powodzią. Zależność ta pokazana została na wykresie (rys. 13).

Rys. 9. Wpływ zbiornika na zmniejszenie zagrożenia powodziowego poniżej Włocławka (1971–2011)

Rys. 10. Możliwości redukcji zagrożenia powodziowego dla obszarów poniżej Włocławka w funkcji wykorzystywanej pojemności zbiornika (1971–2011)

Rys. 11. Wymagane objętości zbiornika umożliwiające bezpieczny przepływ fal zebraniowych Wisły we Włocławku (1971–2011)


184

Widać, że przy wykorzystywaniu dla ochrony przeciwpowodziowej jedynie pojemności warstwy użytecznej zbior-nika włocławskiego (53 mln m3) można było uzyskać średni współczynnik redukcji na poziomie nieco poniżej 45%. Maksymalne wykorzystanie pojemności tego zbiornika mogło spowodować wzrost średniego współczynnika redukcji zagro-żenia powodziowego do ok. 67%. Z wykresu

można również odczytać, jaki wpływ na stopień redukcji zagrożeń powodzio-wych w analizowanym okresie mogły mieć kolejne zbiorniki Kaskady Dolnej Wisły dla terenów leżących poniżej najniższego zbiornika. W tym celu współczynnik ten należałoby odczytać z powyższego wykresu dla sumarycznej pojemności powodziowej części lub wszystkich zrealizowanych zbior-ników na dolnej Wiśle. Gdyby w tym czasie

mogła funkcjonować cała Kaskada Dolnej Wisły, której zbiorniki miałyby sumaryczną pojemność powodziową równą 580 mln m3, średni współczynnik redukcji zagrożeń powodziowych mógłby wynosić 90,1% (liczony metodą uproszczoną), co zgodnie z wykresem pokazanym na rys. 14 oznacza, że wszystkie zbiorniki kaskady mogły całkowicie wyeliminować 38 powodzi (76% wszystkich przypadków), jakie miały miejsce w latach 1970–2011.Tych możliwości ograniczenia zagrożeń powodziowych nie tylko nie można igno-rować, ale wręcz należy dążyć do ich wyko-rzystania, tym bardziej że nie są to jedyne korzyści, jakie może przynieść kaska-dowa zabudowa dolnej Wisły. Przełoży się to bowiem (poza innymi korzyściami) na istotne zmniejszenie szkód material-nych, środowiskowych i innych, ponoszo-nych zarówno przez społeczność lokalną, jak i przez państwo. Należałoby zatem jak najszybciej podjąć odpowiednie wysiłki i zmodernizować zbiornik włocławski oraz wznowić realizację odkładanej w nieskoń-czoność Kaskady Dolnej Wisły.

Wnioski1. Wbrew zapisom oficjalnych dokumentów

zbiornik włocławski może mieć bardzo znaczący wpływ na bezpieczeństwo powodziowe terenów położonych poniżej.

2. Stan techniczny obiektów zbiornika włocławskiego umożliwia zaledwie niewielką redukcję zagrożeń powodzio-wych. Skutkuje to wykorzystywaniem do tych celów jedynie warstwy energe-tycznej zbiornika o pojemności 53 mln m3 (ok. 30% całej pojemności powodziowej zbiornika).

3. W przypadkach fal, jakie miały miejsce w ostatnich 41 latach, sam zbiornik włocławski, przy wykorzystaniu jedynie swojej warstwy użytecznej (53 mln m3), mógł wyeliminować 13 powodzi (26% przypadków), a przy wykorzystaniu pojemności 137 mln m3 mógłby zapo-biec nawet 20 powodziom (40% przy-padków). Przy pełnym wykorzystaniu możliwości zbiornika (168 mln m3) można było całkowicie wyeliminować 24 powodzie (48% przypadków). Również bardzo istotna w pozostałych przypadkach jest redukcja zagrożenia powodziowego (zmniejszenie przekro-czenia Qdozw = 2400 m3/s), ponieważ ogranicza zarówno skutki powodzi, jak i jej zasięg w terenie.

4. Średni współczynnik redukcji zagro-żenia powodziowego z ostatnich 41 lat, przy wykorzystywaniu jedynie zbiornika włocławskiego, obliczony metodą uprosz-czoną (dającą gorsze wyniki), wynosi 44,3%, a mógłby wynosić prawie 67%.

5. Potencjalne funkcjonowanie ośmiu stopni Kaskady Dolnej Wisły, w analizowanym okresie, umożliwiłoby całkowite wyeli-minowanie 38 powodzi (76% wszystkich przypadków) oraz osiągnięcie średniego współczynnika redukcji zagrożenia powo-dziowego na poziomie ponad 90%.

6. Wielkie korzyści gospodarcze oraz możli-wość istotnego ograniczenia zagrożeń powodziowych, a tym samym potencjal-nych strat związanych z powodziami, jakie mogłyby być uzyskane poprzez pełne wykorzystanie pojemności zbior-nika włocławskiego, a tym bardziej

Tab. 3. Parametry projektowane zbiorników Kaskady Dolnej Wisły, źródło: opracowanie Energoprojektu (1990)

Rys. 12. Redukcja kumulacji i zmiana kształtu fali powodziowej na kaskadzie zbiorników

Rys. 13. Zależność średniego współczynnika redukcji zagrożenia powodziowego w funkcji sumarycznej pojemności zbiorników, wykorzystywanej dla ochrony przed powodzią

Nazwa stopnia km rzeki długość zbiornika

powierzchnia zbiornika

normalny poziom

piętrzenia

grubość warstwy

pojemność powodziowa

– km km km2 m n.p.m. m mln m3

Wyszogród 586,00 41,5 45,60 72,00 1,50 68,40

Płock 626,00 34,0 49,50 64,00 1,50 74,25

Włocławek 674,85 57,0 68,50 57,30 2,00 137,00

Ciechocinek 711,00 33,0 31,30 46,00 1,50 46,95

Solec Kujawski 757,80 49,0 36,54 37,50 1,50 54,81

Chełmno 801,75 44,7 38,64 30,00 1,50 57,96

Opalenie 864,00 62,2 53,96 22,00 1,50 80,94

Tczew 904,65 40,6 37,51 12,00 1,50 56,27

RAZEM: 576,58


185

wszystkich zbiorników Kaskady Dolnej Wisły, powinny skłonić do jak najszyb-szego podjęcia wysiłku modernizacji istniejącego obiektu oraz wznowienia realizacji kaskadowej zabudowy dolnej Wisły.

Bibliografia 1. Instrukcja gospodarowania wodą

na stopniu wodnym Włocławek, Usługi Projektowe Studialne i Badawcze mgr inż. Anna Śliwińska, 2006.

2. Dokumentacja ruchowa elektrowni wodnej we Włocławku (1971–2011).

3. Kosiński J., Ochrona przeciwpowodziowa – co mógłby Włocławek, Gospodarka Wodna 2013, nr 11.

4. Malinowski R., Założenia techniczno--ekonomiczne rozwoju polskiej hydro-energetyki do 2020 roku, BSiPE Energoprojekt, Warszawa 1990.

Rys. 14. Potencjalne możliwości redukcji zagrożenia powodziowego poprzez wszystkie zbiorniki Kaskady Dolnej Wisły (1971–2011)

Jędrzej Kosiński dr inż.Elektrownia Wodna we Włocławku / ENERGA SAe-mail: [email protected]żynier budownictwa, specjalność inżynieria wodna. Główny specjalista hydrotechnik w elektrowni wodnej we Włocławku, gdzie pracuje od 2000 roku. Zatrudniony również jako doradca techniczny ENERGA SA do spraw budowy nowego stopnia na Wiśle poniżej Włocławka. Absolwent Politechniki Wrocławskiej (1976). Pracę rozpoczął na swojej macierzystej uczelni. W 1979 roku podjął pracę w Centralnym Biurze Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego „Hydroprojekt” we Włocławku. Od 1993 roku zatrudniony w Wojewódzkim Biurze Planowania Przestrzennego we Włocławku. Posiada uprawnienia budowlane w zakresie budownictwa hydrotechnicznego. Jest członkiem honorowym Towarzystwa Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych.


186

Summary and conclusions

Volume 1 (14 articles) was devoted to a general description of the Vistula as a whole, and in particular the lower Vistula with explicit focus on the proposed Siarzewo barrage downstream of the Włocławek barrage. The first two articles (W. Majewski, T. Duchnowski) provide introductory information about the general character-istics of the Vistula and its basin, as well as the use of the Vistula from earliest times to World War II.The other articles in Volume 1 comprehensively cover economic, social and natural topics, i.e. the issues related to sustainable development. The articles were written by experts in various fields, and present problems of the Vistula in terms of its present condition and use, current EU priorities for inland waterways and renewable energy sources, as well as future social, economic and natural conditionalities.It is worth recalling that the EU’s current priorities include the maximum use of inland waterways for freight transport, increase in electricity generation from renewable sources, improvement of water quality and ecological values of rivers, flood risk reduction, and mitigation of the effects of drought and rainfall shortage. A very important problem in the region is the safety of the Włocławek barrage. All these aspects are presented in the articles forming Volume 1.

The use of inland waterways for freight transport in Poland is negligible and does not exceed 1% (A. Bolt and P. Jerzyło, K. Wojewódzka-Król and R. Rolbiecki, Ż. Marciniak). This is mainly because of the lack of shipping routes with appro-priate parameters. Three international shipping routes (E30, E40 and E70) have been designated across Poland, of which two (E40 and E70) run in the lower Vistula . They have local and international significance. Only Class IV or higher inland waterways qualify as international shipping routes. There are opportunities to designate other inter-national routes in Poland. It is vital, however, to take necessary action. In the Włocławek stretch of the lower Vistula there is already a 50 km long Class Va waterway. The construction of the Siarzewo barrage will extend the waterway by a further 30 km. At a later stage this will enable the development of a waterway between central Poland and many major urban and industrial centres, including the port of Gdańsk.Hydroelectricity generation in Poland does not exceed 2% of the total electricity output. 50% of Poland’s hydropower potential is concentrated in the lower Vistula (J. Kosiński and W. Zdulski). Only a dozen or so percent of the potential is utilised by the hydro-power plant in Włoclawek. The Siarzewo barrage project will significantly increase the electricity generation from renewable sources.The lower Vistula poses a major risk of flooding, in winter and summer alike (M. Sztobryn, M. Sasim and B. Kowalska, J. Kosiński). The existing Włocławek reservoir already contributes to the mitigation of flood risk, and the construction of another barrage will result in a significant reduction of the threat. Both reservoirs will accumulate a sizeable water volume, which can be used for agricultural irrigation in cases of drought or rainfall shortage during the vegetation season (J. Szabłowski), as well as for water supply for municipal and industrial use.It should also be noted that the existing Włocławek reservoir has contributed to the improvement of the Vistula water quality downstream of the barrage, as well as its increased biodiversity in comparison to the free-flowing river (A. Kentzer and A. Giziński). This is an extremely important issue commonly contradicted by naturalists, despite the fact that these claims arise from long-term studies of the Włocławek reservoir.The hydromorphological (Z. Babiński and M. Habel) and natural (J. Żelazo) conditionalities related to the lower Vistula’s future management are presented in two separate articles. These are very significant river engineering problems. The relevance of the Vistula is particularly important for the Kujawsko-Pomorskie Voivodeship, and therefore this issue is addressed in one of the articles (Z. Brenda). The second volume of Acta Energetica in the special series The Vistula River in Poland’s nature and economy will be published under the title “Hydropower in Poland and Europe”.

The editors of Acta Energetica and the authors of the articles published in Volume 1 hope that the comprehensive information on the Vistula , and the lower Vistula in particular, and on the prospects of its social and economic development, presented here, will contribute to a better understanding of this issue, very important not only for the region but also for the whole country.

Prof. Dr. Hab. Eng. Wojciech MajewskiIssue Editor

Institute of Meteorology and Water Management National Research Institute, WarsawCommittee on Water Resources Management of the Polish Academy of Sciences

187

Zeszyt 1 (14 artykułów) został poświęcony ogólnej charakterystyce Wisły jako całości, a w szczególności dolnej Wisły z wyraźnym uwzględnieniem proponowanego stopnia wodnego Siarzewo, poniżej stopnia wodnego Włocławek. Dwa pierwsze artykuły (W. Majewski, T. Duchnowski) przedstawiają wprowadzające informacje dotyczące ogólnej charakterystyki Wisły i jej dorzecza, jak również wykorzystanie Wisły od najdawniejszych czasów do II wojny światowej.Pozostałe artykuły Zeszytu 1 obejmują wszechstronnie problematykę gospodarczą, społeczną i przyrodniczą, a więc te zagadnienia, które dotyczą zrównoważonego rozwoju. Artykuły zostały napisane przez specjalistów z różnych dziedzin, przedstawiają problema-tykę Wisły w aspekcie jej obecnego stanu i wykorzystania, aktualnych priorytetów UE dotyczących żeglugi śródlądowej i odnawial-nych źródeł energii, jak również przyszłościowych uwarunkowań społecznych, gospodarczych i przyrodniczych. Warto przypomnieć, że istotnymi priorytetami UE jest obecnie maksymalne wykorzystanie żeglugi śródlądowej w transporcie towarów, zwiększenie wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, poprawa jakości wód i wartości ekologicznych rzek, zmniejszenie zagrożenia powodziowego oraz łagodzenie skutków suszy i niedoborów opadów. Niezwykle ważnym problemem w skali regionu jest bezpieczeństwo stopnia wodnego Włocławek. Wszystkie te aspekty zostały przedstawione w artykułach Zeszytu 1.

Wykorzystanie żeglugi śródlądowej do transportu towarów jest w Polsce znikome i nie przekracza 1% (A. Bolt i P. Jerzyło, K. Wojewódzka-Król i R. Rolbiecki, Ż. Marciniak). Wynika to głównie z braku szlaków żeglugowych o odpowiednich parametrach. Przez Polskę wytyczono trzy międzynarodowe szlaki żeglugowe (E30, E40 i E70), z czego dwa (E40 i E70) przebiegają dolną Wisłą. Mają one zarówno znaczenie lokalne, jak i dla połączeń międzynarodowych. Żeby szlak spełniał kryteria drogi wodnej międzyna-rodowej, musi posiadać co najmniej klasę IV. Takie możliwości na wyznaczonych szlakach międzynarodowych w Polsce istnieją. Konieczne jest jednak podjęcie niezbędnych działań. Na dolnej Wiśle, na odcinku zbiornika Włocławek, mamy już drogę wodną klasy Va długości 50 km. Budowa stopnia wodnego Siarzewo przedłuży ten szlak o dalsze 30 km. Pozwoli to w dalszym etapie na stworzenie drogi wodnej łączącej centrum Polski i wielu ważnych ośrodków miejskich i przemysłowych z portem w Gdańsku.

Produkcja energii elektrycznej w elektrowniach wodnych nie przekracza 2% całej wytwarzanej energii elektrycznej w Polsce. 50% potencjału hydroenergetycznego Polski skupia się na dolnej Wiśle (J. Kosiński i W. Zdulski). Jedynie kilkanaście procent tego potencjału wykorzystuje elektrownia wodna we Włocławku. Budowa stopnia Siarzewo w znacznym stopniu zwiększy produkcję energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Dolna Wisła stanowi poważne zagrożenie powodziami zarówno zimowymi, jak i letnimi (M. Sztobryn, M. Sasim i B. Kowalska, J. Kosiński). Istniejący zbiornik Włocławek przyczynia się już do zmniejszenia zagrożenia powodziowego, a budowa następnego stopnia spowoduje dalszą znaczną redukcję tego zagrożenia. Oba zbiorniki wodne zgromadzą poważną pojemność wody, która może być wykorzystana do nawodnień rolniczych w przypad-kach suszy lub niedoborów opadów w okresie wegetacyjnym (J. Szablowski), jak również do zaopatrzenia w wodę do celów komu-nalnych i przemysłowych.Warto również podkreślić, że istniejący zbiornik Włocławek przyczynił się do poprawy jakości wód Wisły poniżej stopnia, jak również zwiększenia różnorodności biologicznej w stosunku do rzeki swobodnie płynącej (A. Kentzer i A. Giziński). Jest to niezwykle istotny problem powszechnie negowany przez środowiska przyrodnicze, mimo że wnioski te wypływają z długolet-nich badań zbiornika Włocławek.Uwarunkowania hydromorfologiczne (Z. Babiński i M. Habel) i przyrodnicze (J. Żelazo), związane z przyszłościowym zagospo-darowaniem dolnej Wisły, przedstawiono w dwóch odrębnych artykułach. To niezwykle istotne problemy przy zagospodaro-waniu rzek. Znaczenie Wisły jest szczególnie istotne dla województwa kujawsko-pomorskiego i dlatego temu problemowi poświęcono jeden z artykułów (Z. Brenda).Drugi zeszyt Acta Energetica ze specjalnej serii „Wisła w przyrodzie i gospodarce Polski” ukaże się pod tytułem „Energetyka wodna w Polsce i Europie”. Redakcja Acta Energetica oraz autorzy artykułów opublikowanych w Zeszycie 1 mają nadzieję, że przedstawione wszechstronne informacje o Wiśle, a w szczególności o Wiśle dolnej oraz perspektywach jej społecznego i gospodarczego rozwoju, przyczynią się do lepszego zrozumienia tego bardzo istotnego problemu w skali nie tylko regionu, ale i całego kraju.

prof. dr hab. inż. Wojciech Majewskiredaktor wydania

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy WarszawaKomitet Gospodarki Wodnej Polskiej Akademii Nauk

Podsumowanie i wnioski

189

Energa-212x297+3mm-Acta-wisla.indd 1 25.10.2013 09:32

Publisher ENERGA SA

Patronage Politechnika Gdańska ENERGA SA

Academic Consultants Janusz Białek | Mieczysław Brdyś | Mirosław Czapiewski | Antoni Dmowski Michał Dudziak | Istvan Erlich | Andrzej Graczyk | Piotr Kacejko Tadeusz Kaczorek | Marian Kazimierowski| Jan Kiciński | Kwang Y. Lee Zbigniew Lubośny | Jan Machowski | Jan Majewski | Om Malik Jovica Milanovic | Jan Popczyk | Zbigniew Szczerba | Marcin Szpak

G. Kumar Venayagamoorthy | Jacek Wańkowicz | Henryk Woźniak

Reviewers Stanisław Czapp | Andrzej Graczyk | Piotr Kacejko | Jan KicińskiZbigniew Lubośny | Jan Machowski | Józef Paska | Jan Popczyk Desire Dauphin Rasolomampionona | Sylwester Robak | Marian Sobierajski Paweł Sowa | Zbigniew Szczerba | Artur Wilczyński | Ryszard Zajczyk

Editor-in-Chief Zbigniew Lubośny

Vice Editor-in-Chief Rafał Hyrzyński

Issue Editor Wojciech Majewski

Scientific consultation Romuald Szymkiewicz

Copy Editors Katarzyna Żelazek | Bernard Jackson

Topic Editors Janusz Granatowicz | Michał Karcz | Jacek Klucznik | Marcin Lemański Karol Lewandowski | Paweł Szawłowski

Statistical Editor Sebastian Nojek

Editorial assistant Jakub Skonieczny

Proofreading Mirosław Wójcik

Graphic design and Typesetting Art Design Maciej Blachowski

Translation Skrivanek Sp. z o.o.

Print Grafix Centrum Poligrafii

Dispatch preparation ENERGA Obsługa i Sprzedaż Sp. z o.o.

Editorial Staff Office Acta Energetica al. Grunwaldzka 472, 80-309 Gdańsk, POLAND tel.: +48 58 77 88 466, fax: +48 58 77 88 399 e-mail: [email protected] www.actaenergetica.org

Electronic Media Anna Fibak (Copy Editor) Paweł Banaszak (Technical Editor)

Information aboutthe oryginal version

Information for authors published on the website: www.actaenergetica.org

Electronic edition of Acta Energetica is the original version of the journal, which is available on the website www.actaenergetica.orgThe journal is also available in hard copy.The journal is indexed in Polish Technical Journal Contents BazTech http://baztech.icm.edu.pl and also in Scientific journal database – the IC Journal Master List http://jml2012.indexcopernicus.com/masterlist.php

190

Power EngineeringQuarterly

YEAR 52/15 (June 2013) ISSN 2300-3022

2/15

(20

13)

Act

a E

nerg

etic

a

The Vistula River in Poland’s nature and economyVolume 1. General characteristics of the Vistula River

Acta Energetica Power Engineering Quarterly 2/15 (June 2013)

Documents

Transcript of Acta Energetica Power Engineering Quarterly 2/15 (June 2013)