W ramach prac prowadzonych przy opracowaniu dokumentacji pt. „Koncepcja ubezpieczenia erodowanej skarpy brzegowej rz. Wisły w m. Tarnów – rozwiązania techniczne”, wykonaliśmy między innymi analizę historyczną zmian położenia brzegów rzeki na wskazanym odcinku jej biegu. Doszło tam do znacznego wyerodowania prawego brzegu rzeki, w wyniku czego może dojść do uszkodzenia infrastruktury drogowej i przesyłowej. Sytuację tę obrazuje załączone poniżej zdjęcie.
W celu ustalenia tempa i czynników wpływających na zmianę charakteru morfologicznego rzeki na tym odcinku dokonano między innymi analizy opartej o porównanie tworzonych form morfologicznych koryta zarejestrowanych na zdjęciach fotogrametrycznych powstałych z nalotów lotniczych w wieloleciu 1959 – 2021.
W tabeli poniżej, zestawiono daty wykonania fotografii lotniczych tego terenu (wykorzystanych w analizie porównawczej) oraz dla zobrazowania warunków hydraulicznych kształtujących przepływ w czasie wykonywania zdjęcia podano wielkość przepływu na wodowskazie w Dęblinie. Wodowskaz w Dęblinie położony jest w odległości 51 km w górę rzeki Wisły w stosunku do przedmiotowego odcinka rzeki.
| Nr fotografii | Data wykonania fotografii | Przepływ w m3/s | Uwagi |
|---|---|---|---|
| 1 | 13.09.1959 | 134 | Przepływ powyżej NNQ – 114. Strefa przepływów bardzo niskich |
| 2 | 13.10.1964 | 162 | Przepływ powyżej NNQ – 114. Strefa przepływów bardzo niskich |
| 3 | 22.03.1975 | 549 | Przepływ powyżej SSQ – 503. Strefa przepływów średnich. |
| 4 | 27.10.1981 | 386 | Przepływ powyżej SNQ – 193. Strefa przepływów średnich niskich. |
| 5 | 31.10.1984 | 234 | Przepływ powyżej SNQ – 193. Strefa przepływów średnich niskich. |
| 6 | 18.10.1990 | 355 | Przepływ powyżej SNQ – 193. Strefa przepływów średnich niskich. |
| 7 | 8.09.2005 | 292 | Przepływ powyżej SNQ – 193. Strefa przepływów średnich niskich. |
| 8 | 11.12.2010 | 385 | Przepływ powyżej SNQ – 193. Strefa przepływów średnich niskich. |
| 9 | 5.10.2021 | 511 | Przepływ powyżej SNQ – 193. Strefa przepływów średnich niskich. |
Na załączonych poniżej fotografiach zaznaczono: kolorem pomarańczowym – trasę obwałowania na lewym brzegu, na prawym brzegu lokalną oś brzegu wraz z hektometrami, kilometraż według ISOK i RZGW oraz przekroje wytypowane do analizy – linia biała przerywana. W poszczególnych latach różnymi kolorami zaznaczono granice stałego porostu kęp – wysp.
Zmiany w zakresie wielkości oraz lokalizacji tej formy struktury korytowej, stanowi podstawę wykonanej analizy. Wychodząc z zależności Lane’a opisanej przybliżeniem :
Qb x J ~ Qr x d50
gdzie: Qb – natężenie przepływu przy maksymalnie napełnionym korycie –przepływ brzegowy, J – spadek podłużny dna koryta, Qr – natężenie transportu rumowiska, d50 – przeciętna średnica uziarnienia materiału korytowego;
można na podstawie tendencji w zmianie ukształtowania koryta (np. zmiana położenia oraz powierzchnia kęp) ustalić, wywołujące te zmiany parametry hydrauliczne (np. zmiany przekroju poprzecznego, współczynnika szorstkości, prędkości, spadku i innych) a co za tym idzie ustalić charakter procesów fluwialnych rzeki wywołujących zmianę właściwości morfologicznych w korycie. W analizie oparto się o założenie, że porośnięte roślinnością wysoką kępy, mają najbardziej trwały charakter w opisie układu poziomego koryta rzeki i w najmniejszym stopniu podatne są na wpływ oddziaływania przepływów wysokich, jednocześnie w istotny sposób wpływając na podniesienie stanów przy tych przepływach. Ustalenie tendencji oraz wielkości zmian tej formy struktury koryta na przestrzeni obserwacji wieloletnich może wskazywać jakie procesy fluwialne oraz jakie działania lub ich brak ze strony człowieka są dominujące w zmianie właściwości morfologicznych badanego odcinka rzeki, wywołujących odpowiednie zmiany parametrów hydraulicznych opisanych wyżej.
W tabeli poniższej zestawiono wyniki pomiarów długości odcinków porośniętych kęp w przekrojach pomiarowych w kolejnych latach wykonania zdjęć fotogrametrycznych.
Otrzymane wynik pokazują zwiększanie się powierzchni obszarów tworzących zwartą porośniętą roślinnością strukturę morfologiczną zwaną jako kępa lub wyspa. W okresie 62 lat długość odcinków kęp zwiększyła się średnio o 147.5 m w profilach obliczeniowych. Zjawisko to powoduje, że zmniejsza się fizycznie przekrój koryta „czystej wody”. Efektem tego procesu jest zwiększenie prędkości przepływu oraz naprężeń ścinających w przekroju lustra wody. Zwiększenie tych parametrów hydraulicznych skutkuje wzrostem intensywności erozji brzegowej i dennej na prawym brzegu rzeki. Zwiększenie długości porostu kęp spowodowane jest głównie ograniczeniem użytkowania rolniczego na lewym brzegu międzywala oraz brakiem ingerencji w rozwój roślinności na kępach. Rozwój roślinności powoduje również zwiększoną akumulację rumowiska na powierzchni kęp oraz w korycie jednej z odnóg rzeki. Z dokumentacji fotograficznej wynika, że proces ten rozpoczął się dość intensywnie od początku lat osiemdziesiątych ubiegłego stulecia. Ciekawych informacji dostarcza również porównanie występowania maksymalnych rocznych przepływów w rzece Wiśle ze zmianą średniej długości zarośniętych odcinków na obszarze kęp w przekrojach obliczeniowych, wyznaczonej według metodologii wskazanej powyżej. Na wykresie tym zaznaczono również okres funkcjonowania ostróg korytowych zlokalizowanych na prawym brzegu rzeki. Budowle te pojawiają się na zdjęciach z 1964 r., następnie na zdjęciu z 1975 r., widać już uszkodzenia w ich ciągłości, natomiast na zdjęciu 1981 i 1984 r., widoczne są już bardzo niewielkie fragmenty budowli, zlokalizowane w sąsiedztwie brzegu. Na zdjęciu wykonanym w 1990 r., brak jest jakichkolwiek śladów po tych budowlach regulacyjnych.
Z wykresu wynika, że w okresie funkcjonowania ostróg doszło do stabilizacji koryta, przyrost obszarów zadrzewionych był niewielki, a odnoga koryta przemieszczając się w kierunku lewego brzegu doliny była drożna. W okresie tym na zdjęciach widać również ślady użytkowania terenów międzywala. Najprawdopodobniej do uszkodzenia budowli doszło po przejściu wysokiej fali wezbraniowej w 1971 r. W następnych latach dochodzi do rozrostu trwałych zadrzewień na kępach w miedzywalu. Okres lat 80-tych i 90-tych ubiegłego wieku cechuje się niskimi wartościami przepływów wysokich. Na przedmiotowym odcinku rzeki Wisły dochodzi do stopniowego pomniejszania się przekroju „czystej wody”. Zawężenie przekroju skutkuje miedzy innymi znaczną erozją prawego brzegu oraz zmianą kierunku nurtu rzeki. Po powodzi w 2010 roku, doszło do znacznego zawężenia koryta „czystej wody”. Jest to miedzy innymi efekt prawie całkowitego zarośnięcia odnogi rzeki na lewej stronie miedzywala, spowodowanego znacznym odłożeniem się w tym korycie rumowiska.
Na wykresie wyznaczono również linię trendu rozwoju zarastania kęp opisaną funkcją y=2.4876x+350.35, gdzie y – długość średniego odcinka porostu kęp [m], x – lata. Z przedstawionych danych wynika, że na analizowanym odcinku rzeki nastąpił całkowity brak ingerencji w utrzymanie rozwoju roślinności wysokiej i niskiej na kępach. Skutkuje to przekształcaniem się koryta rzeki z formy roztokowej do formy meandrującej. Brak tych działań to również nie wypełnianie zaleceń wynikających z aktów prawnych powołujących ten teren jako obszar Natura 2000. np. Zarządzeń Regionalnego Dyrektora Ochrony Środowiska w Warszawie i Lublinie ustanawiających plany zadań ochronnych dla obszaru Natura 2000 Dolina Środkowej Wisły PLB140004. W efekcie dochodzi również do sytuacji wymagających zdecydowanych działań technicznych dla utrzymania zagrożonej infrastruktury technicznej zlokalizowanej w sąsiedztwie podmywanego brzegu rzeki Wisły. Udostepnienie zdjęć fotogrametrycznych to również szansa na analizowanie zjawisk środowiskowych w dłuższych okresach czasowych.
