Pojedyncze izolowane zagłębienia bezodpływowe to obiekty hydrograficzne, w obrębie których istnieją specyficzne warunki obiegu wody. Definiowane są jako obniżenia terenu, które posiadają zlewnię pozbawioną odpływu powierzchniowego. W tego typu formach terenu procesem dominującym w obiegu wody jest proces wsiąkania (zagłębienia bezodpływowe chłonne) lub parowania (zagłębienia bezodpływowe ewapotranspiracyjne). Zagłębienia tego samego typu, leżące w bliskim sąsiedztwie, mogą łączyć się w większe jednostki tj. obszary bezodpływowe chłonne lub obszary bezodpływowe ewapotranspiracyjne. Mogą one być zarówno pochodzenia naturalnego, jak również antropogenicznego. Głównym ich zadaniem w przestrzeni geograficznej jest możliwość retencjonowania wody opadowej w zlewni. Tylko w wyjątkowych sytuacjach (ekstremalne opady atmosferyczne) mogą być one włączone do głównego systemu hydrograficznego (następuje z nich odpływ powierzchniowy). Włączenie to jest jednak krótkotrwałe i w zasadzie po kilku godzinach (obszary miejskie), ewentualnie kilku dniach (obszary wiejskie) następuje powrót do sytuacji pierwotnej. W związku z tym, że mają one duże zdolności retencyjne i wpływają na obieg wody w zlewni mogłyby być włączone do systemu zabezpieczenia przeciwpowodziowego. Niestety do dnia dzisiejszego bardzo rzadko spotyka się miejsca, gdzie byłaby chęć wykorzystania ich jako naturalnych zbiorników retencyjnych, zastępujących w części te zbudowane przez człowieka. W niniejszym artykule przedstawione zostaną najważniejsze informacje na temat obszarów bezodpływowych i możliwości ich wykorzystania w systemie zabezpieczenia przeciwpowodziowego.
Cechy hydrologiczne zagłębień bezodpływowych
Obszary bezodpływowe występują najczęściej na obszarach młodoglacjalnych tj. tych gdzie formy pozostawione przez lądolód są świeże i czytelne w terenie. W Polsce są to obszary pojezierne, a w szczególności strefy krawędziowe wysoczyzn morenowych. Jak już wcześniej wspomniano obszary bezodpływowe mają znaczący wpływ na charakter obiegu wody w zlewni, ponieważ są naturalną formą retencji wody deszczowej. Mogą one retencjonować do 50-60% wody w zlewni młodoglacjalnej. Wartość ta jest znaczna i poprawia w pewnym sensie sytuację zbyt szybkiego odpływu wody z terenu Polski do Morza Bałtyckiego. Wydaje się, że ta rola będzie nabierać coraz większego znaczenia, ponieważ oczekuje się wzrostu opadów atmosferycznych w tych szerokościach geograficznych, wynikających ze zmiany klimatu, przy jednoczesnym nierównomiernym ich rozkładzie w czasie i przestrzeni. Co ważne, już w tej chwili mogą one stanowić potencjalny rezerwuar wód, które można byłoby wykorzystać do celów gospodarczych i socjalno-bytowych, a także do włączenia ich do systemu zabezpieczenia przeciwpowodziowego. Dodatkowo obiekty te mają zdolność do magazynowania i wymiany węgla, co jest istotne w kontekście emisji gazów cieplarnianych. Mogą one również działać jako siedlisko i pomagać w ochronie różnorodności biologicznej. Z kolei zmiany jakościowe w tych obiektach związane są przede wszystkim z wymianą pionową, tj. opadami atmosferycznymi i parowaniem, choć mogą być one także zasilane poprzez spływ powierzchniowy ze zlewni, w tym spływy z obszarów rolnych. W konsekwencji stanowić mogą one „pułapkę” dla dostających się do nich zanieczyszczeń (szczególnie biogenów), co z jednej strony wpływa na poprawę stanu jakościowego sieci hydrograficznej w danej zlewni, z drugiej zaś jest niekorzystne dla tych obiektów.
Lokalizacja i wielkość
Obszary młodoglacjane obejmują swym zasięgiem znaczną część północnej Europy (od północno-wschodniej części Niemiec przez północną część Polski po kraje bałtyckie, Białoruś i Rosję), Azji oraz Ameryki Północnej. Charakterystycznym elementem zlewni terenów młodoglacjalnych są przede wszystkim obszary bezodpływowe ewapotranspiracyjne, w dnach których znajdują się zbiorniki wodne – oczka (w Polsce obiekty o powierzchni mniejszej lub równej 1 ha). W warunkach środowiska przyrodniczego wysoczyzn morenowych istnieją naturalne predyspozycje do tworzenia się lokalnych systemów bezodpływowych. Prowadzone badania naukowe wykazują, że obszary bezodpływowe zajmują znaczne powierzchnię zlewni rzek obszarów młodoglacjalnych na terenie północnej Polski. Ich procentowy udział w powierzchni całkowitej zlewni waha się od około 23% do około 53%, średnio obszary bezodpływowe zajmują około 40% powierzchni zlewni rzeki pojeziernej. Występowanie obszarów bezodpływowych powierzchniowo powoduje, że część materii (w tym wody) krążącej w zlewni nie dostaje się bezpośrednio do systemu rzecznego, lecz jest deponowana, bądź czasowo zatrzymywana w zagłębieniach bezodpływowych. Większość oczek znajdujących się w północnej Polsce i północno-wschodnich Niemczech nie jest połączona z siecią rzek. Są one zatem podatne na zmiany poziomów magazynowania wody w odpowiednich zlewniach (cykle mokro-suche). Zmienność czasowa tychże dostaw jest uzależniona przede wszystkim od przebiegu warunków pogodowych.
Retencja wody
Retencja to zdolność dorzecza do zatrzymywania wody opadowej. Jest ona niezwykle istotna dla gospodarki wodnej w zlewni, która z kolei jest jednym z najważniejszych czynników jej rozwoju. Zasoby wodne Polski na tle innych europejskich krajów są stosunkowo niewielkie i ilość wody, którą możemy dysponować, w dużym stopniu zależy od opadów. Ratunkiem jest zatem retencja wodna, czyli zatrzymanie, przy zastosowaniu rozmaitych zabiegów, jak największej ilości wody w jej powierzchniowym i przypowierzchniowym obiegu. Różne zabiegi techniczne jak i nietechniczne prowadzą do spowolnienia lub powstrzymania odpływu wody. Jednakże, aby móc stosować prawidłowo różne formy retencji, należy najpierw ustalić uwarunkowania, które będą wpływać na wielkość retencji w zlewni. Poprawa stanu obiegu wód na obszarze zlewni może być związana choćby z wykorzystaniem naturalnych zagłębień bezodpływowych do retencjonowania wód opadowych z terenów zabudowanych. Do tej pory nie wykorzystywano tej możliwości uznając, że powierzchnia i objętość takich obiektów jest niewielka i lepszym rozwiązaniem jest budowa średnich i dużych zbiorników retencyjnych (szczególnie na terenach miejskich). Niestety nie można zgodzić się do końca z takim podejściem. Wydaje się, że lepszym rozwiązaniem (tam gdzie jest to możliwe) jest „zaprzęgnięcie” do ochrony przeciwpowodziowej obszarów bezodpływowych, co wiąże się z jednej strony z niewielkimi kosztami finansowymi, a z drugiej z niewielką ingerencją w środowisko naturalne. Faktem jest, że pojedyncze zagłębienie bezodpływowe ma niewielką objętość, przez co i niewielką zdolność retencyjną. Jednakże, gdy jest ich kilkanaście, kilkadziesiąt lub kilkaset na danym terenie da to znaczną wartość retencji porównywalną z tą, którą zapewnia sztuczny zbiornik retencyjny. Co istotne, wykorzystanie naturalnych zagłębień bezodpływowych nie oznacza wcale, że powinniśmy odejść od budowy zbiorników retencyjnych. Obie formy mogą bowiem bardzo dobrze uzupełniać się, przez co zwiększać zdolności retencyjne danego terenu.
Retencjonowanie wód opadowych za pośrednictwem naturalnych zagłębień bezodpływowych
Jedną ze zlewni, gdzie możliwe byłoby wykorzystanie zagłębień bezodpływowych do systemu zabezpieczenia przeciwpowodziowego jest zlewnia Potoku Oliwskiego, znajdującego się na terenie miasta Gdańska. Zatem w tej części praktycznie omówione zostaną jego zdolności retencyjne. W zależności od intensywności deszczu w ciągu jednej godziny na określonej powierzchni mogą pojawiać się różne ilości wody. Alternatywny sposób zagospodarowania tak oszacowanych opadów należy oprzeć o zdolności utworów powierzchniowych do przepuszczalności, a w konsekwencji do infiltracji wody, z wykorzystaniem różnych etapów retencji: od powierzchniowej do podziemnej. Biorąc pod uwagę zagłębienia chłonne i ewapotranspiracyjne, do których odprowadzanoby wody opadowe, założono dobry lub średni charakter przepuszczalności utworów, jakie je budują. Po sprawdzeniu objętościowego natężenia przepływu filtracyjnego, a tym samym zdolności infiltracji wód w zagłębieniach, ustalono potrzebną powierzchnię zagłębień, która infiltrowałaby deszcz o różnym natężeniu. Wahała się ona od ponad 1000 m2 do blisko 30 000 m2. Aby sprawdzić skuteczność retencji w zagłębieniach w przebiegu 24-godzinnej infiltracji wybrano trzy zagłębienia o łącznej powierzchni 21 700 m2 i objętości 7230 m3. Dla deszczu zwykłego ilość wody, jaka w wyniku opadu gromadziła się w zagłębieniach w ciągu tego okresu, podlegała ona infiltracji bez opóźnienia. Wielkość infiltracji równała się wielkości opadu. Osiągnięte w tym dniu wielkości infiltracji stanowiły zaledwie 4,8% możliwej zdolności retencyjnej. Podobnie dla deszczu silnego, wartości infiltracji pokrywały się z ilością gromadzącej się w zagłębieniach wody i nie zbliżyły się nawet do wartości maksymalnej. Stanowiły one zaledwie 11,6% możliwości retencyjnej tych zagłębień. Ostatnim wybranym do analizy dniem był ten ze szczególnie wysokim natężeniem opadu (deszcze nawalne), który stał się przyczyną powodzi w okolicach Gdańska. Analiza wielkości infiltracji i objętości wody gromadzącej się w zagłębieniach wykazała, że w tym dniu maksymalna wielkość infiltracji została osiągnięta trzy razy i trwała przez 1,5 godziny, a w pozostałym okresie była niższa (łącznie zinfiltrowanych zostało wtedy około 40 000 m3 wody). Ilość wody, jaka nie zdołała infiltrować wyniosła dla badanego obszaru łącznie około 18 000 m3. Jednak już w pół godziny po wystąpieniu tych nadwyżek zostały one w całości infiltrowane. Zatem przy niewielkich korektach możliwe byłoby zinfiltrowanie w 100% wód opadowych nawet w sytuacjach ekstremalnych, jakimi są opady nawalne.
Wnioski
Na podstawie uzyskanych informacji można stwierdzić, że zagłębienia bezodpływowe są do dnia dzisiejszego niedoceniane. Już w tej chwili przy niewielkich nakładach finansowych możliwe byłoby wykorzystanie ich w zabezpieczeniu przeciwpowodziowym wielu miast, zlokalizowanych w Polsce północnej. Wymiernym efektem byłoby nie tylko ograniczenie zjawiska podtopienia lub powodzi, ale także spowolnienie odpływu powierzchniowego wód. Również możliwe byłoby wykorzystanie ich przy występującym zjawisku suszy, choćby do okresowych nawodnień. Niestety w chwili obecnej zamiast zabezpieczać je i chronić prowadzi się grabieżczą gospodarkę, polegającą m.in. na zabudowywaniu tych obszarów. Wiele nowych osiedli mieszkaniowych lub wielkopowierzchniowych centrów handlowych budowanych jest właśnie na tego typu obszarach. Dotyczy to szczególnie stref krawędziowych wysoczyzn. A przecież ograniczenie zdolności retencyjnych przez ich zabudowę spowoduje gwałtowny wzrost odpływu powierzchniowego. Konsekwencją tego jest możliwość wystąpienia podtopienia lub powodzi nie tylko w miejscach gdzie je zabudowano, ale także w miejscach leżących wiele kilometrów od zniszczonych zagłębień bezodpływowych. I nie jest możliwe zastąpienie ich w 100% przez budowane przez człowieka sztuczne zbiorniki retencyjne. Nie należy także zapominać, że w przyszłości wody zgromadzone w zagłębieniach bezodpływowych mogłyby być wykorzystane w gospodarce i życiu codziennym człowieka. Reasumując, już w tej chwili należy zacząć chronić tego typu obiekty, gdyż potem może być na to już za późno, a konsekwencje ich zniszczenia będą bardzo negatywne.