167 MODEL DLA POTRZEB ZRÓWNOWAŻONEGO ZARZĄDZANIA
Transkrypt
167 MODEL DLA POTRZEB ZRÓWNOWAŻONEGO ZARZĄDZANIA
MODEL DLA POTRZEB ZRÓWNOWAŻONEGO ZARZĄDZANIA ZAOPATRZENIEM W WODĘ, ROLNICTWEM I OCHRONĄ ŚRODOWISKA ZLEWNI RZEKI NARWI STRESZCZENIE Niniejsza rozprawa doktorska poświęcona jest opracowaniu narzędzi przydatnych, w szeroko pojętym zarządzaniu środowiskiem. Metody prezentowane w pracy zawierają składowe systemu wspomagania decyzji w gospodarowaniu jakością wody w zlewni rzeki Narwi. Opracowane modele powinny być przydatne w procesie podejmowania decyzji poprzez stworzenie możliwości oceny wpływu zagospodarowania zlewni i infrastruktury technicznej cieków i systemów wodno-gospodarczych na jakość środowiska wodnego. Stworzenie koncepcji zrównoważonego rozwoju jest związane nierozerwalnie z konkretnym obszarem, w związku z czym stworzenie takiej koncepcji wymaga wzięcia pod uwagę specyficznych charakterystyk rozważanego regionu. W obecnym przypadku rozważany obszar obejmuje zlewnię rzeki Narwi, uwzględniając również jej geograficzną bliskość w stosunku do Warszawy. Zlewnia Narwi położona jest w północno-wschodniej Polsce na obszarze znanym jako “Zielone Płuca Polski”. Ta charakterystyczna nazwa doskonale oddaję specyfikę regionu, który z jednej strony charakteryzuje się obfitością lasów, jezior, mokradeł, i czystych cieków wodnych oraz ograniczoną obecnością przemysłu i ekstensywnym rolnictwem z drugiej strony. Mieszanka dobrze zachowanych walorów i krajobrazów kulturowych, rolniczych oraz naturalnych przyczynia się do wysokiej atrakcyjności regionu dla rekreacji. Co więcej, obszar ten nie tylko charakteryzuje się wysokiej jakości warunkami środowiskowymi, biologicznymi i kulturowymi ale także ma potencjał do rozwiązania obecnych problemów związanych z zaopatrzeniem Warszawy w wodę pitną. W chwili obecnej Warszawa pozyskuje wodę pitną ze źródeł (Zalew Zegrzyński, Wisła), które są niskiej jakości. Natomiast Narew prowadzi wystarczające ilości relatywnie wysokiej jakości wody i dlatego potencjalnie może stanowić alternatywę dla rozwiązania problemów jakości wody pitnej w Warszawie. W poruszanym przypadku zrównoważony rozwój oznacza stworzenie wysokiej jakości źródła dla produkcji wody pitnej przy zachowaniu obecnego krajobrazu i stanu środowiska przyrodniczego. Jakość wody w rzekach jest decydującym czynnikiem łączącym użytkowanie ziemi, środowisko naturalne i wodę pitną. Długookresowe perspektywy dotyczące jakości wody opuszczającej zlewnie Narwi zależą w ogromnym stopniu od przyszłych strategii rozwoju użytkowania ziemi w regionie. Możliwe wizje przyszłości rozciągają się pomiędzy zachowaniem obecnego, ekstensywnego rolnictwa i bogactwa środowiskowego regionu, a wprowadzeniem intensywnego rolniczego użytkowania ziemi, o podobnej intensywnosci jak ma to miejsce obecnie w krajach północno-zachodniej Europy. Perspektywa wstąpienia Polski do Unii Europejskiej oznacza początek zmian we wszystkich znaczących społecznych, ekonomicznych i przyrodniczych aspektach rozwoju obszaru zlewni rzeki Narwi. Zarówno perspektywa „europejska” jak i obecność specyficznych lokalnych i regionalnych koncepcji rozwoju przestrzennego podkreślają potrzebę istnienia, podobnych do niniejszego, studiów zintegrowanej gospodarki zasobami wodnymi aby 167 umożliwić planistom i decydentom ocenę efektów przyszłych scenariuszy użytkowania ziemi. System wspomagania decyzji stworzony w ramach niniejszego opracowania składa się ze zintegrowanego modelu, który zawiera istotne elementy łańcucha przyczynowo-skutkowego obejmującego użytkowanie ziemi, przepływ wód powierzchniowych oraz obecność zróżnicowanych ekosystemów wodnych. Stworzenie takiego modelu i ocena jego przydatności w procesie decyzyjnym zostało przeprowadzone w kilku skoordynowanych etapach. Pierwszym krokiem było zgromadzenie odpowiednich danych, pozwalających na ocenę obecnej sytuacji jak i umozliwiajacych proces modelowania oraz stworzenia różnych scenariuszy rozwoju obszaru zlewni. Stworzona baza danych zawiera informacje o charakterystykach dotyczących użytkowania ziemi, jakości i ilości wody oraz roślinności wodnej. Ocena obecnej sytuacji w zlewni pozwoliła na sformułowanie podstawowych problemów gospodarki wodnej. Należą do nich: (i) jakość wód powierzchniowych, która ogólnie relatywnie była dobra, natomiast występowały problemy związane głównie z wysokimi koncentracjami związków biogennych (fosforany i azotany); (ii) kontrola emisji związków biogennych, będąca obecnie stosunkowo niska ale z tendencją wzrostową, ze szczególnym naciskiem położonym na rolnicze rozproszone źródła, które były głównymi źródłami biogenów w wodach powierzchniowych oraz (iii) co najmniej zachowanie obecnego stanu roślinności wodnej, która była dobrze rozwinięta, z charakterystycznymi różnicami pomiędzy górnymi i dolnymi odcinkami rzek i dużą bioróżnorodnością, ale także kilkoma problematycznymi obszarami położonymi poniżej punktowych źródeł zanieczyszczeń. W drugim kroku stworzone zostało zintegrowane narzędzie dla potrzeb zarządzania (ang. Integrated Management Tool, IMT). IMT składa się z trzech hierarchicznie połączonych modułów, które odpowiednio, pozwalają na obliczanie wielkości emitowanego ładunku biogenów do wód powierzchniowych (NULAM), modelowanie związków biogennych w wodach płynących (STREAMPLAN) oraz ocenę reakcji roślin wodnych na zmiany w koncentracjach związków biogennych (INCORS). NULAM pozwala na modelowanie emisji biogenów z obszaru zlewni do wód powierzchniowych przy wykorzystaniu metody współczynników eksportowych. Jest to model typu “czarnej skrzynki”, który oblicza emisje biogenów z każdego typu użytkowania ziemi i od każdego rodzaju chowu zwierząt gospodarczych. Rezultaty modelowania emisji biogenów są jednocześnie danymi wejściowymi do modelu jakości wody. Dla potrzeb pracy dokonano indentyfikacji modelu STREAMPLAN dla warunków rzeki Narwi. Jest to jednowymiarowy, liniowy model statyczny w którym procesy fizyczne opisane są na podstawie bilansu zachowania masy na danym odcinku rzeki. Koncentracje związków biogennych, będące rezultatem modelowania jakości wody, były wykorzystane jako dane wejściowe do empirycznego, statystycznego modelu opisującego reakcje roślin wodnych na zmiany koncentracji biogenów (INCORS). Jest to model logarytmiczno-regresyjny oparty na koncepcji Generalized Linear Models. Wszystkie trzy moduły zostały skalibrowane w zlewni Narwi dla niskich przepływów w okresie wegetacyjnym i połączone na platformie GIS w zintegrowane narzędzie dla potrzeb zarządzania (IMT). Trzecim krokiem było zastosowanie IMT do oceny różnych scenariuszy możliwego rozwoju zlewni. W studium scenariuszowym rozważone zostały strategie 168 przyszłego rozwoju bazujące na obecnych przesłankach, pomysłach i perspektywach. Dla obszaru zlewni rzeki Narwi można zakładać, analizując obecną sytuacje polityczną, dwa rożne schematy rozwoju. Pierwszy zakłada wstąpienie Polski do Unii Europejskiej, co może doprowadzić do gwałtownego wzrostu produkcji rolnej i sytuacji porównywalnej z wysokim zachodnioeuropejskim poziomem produkcji rolnej. Drugi wykorzystuje koncepcję zrównoważonego rozwoju bazującą na istniejących pomysłach zmian w kierunku rolnictwa ekologicznego na obszarach o wysokich walorach przyrodniczych. Najważniejszym wnioskiem płynącym ze studium scenariuszowego jest możliwość ponad dwukrotnego wzrostu, w stosunku do sytuacji obecnej, emisji związków biogennych w przypadku bezpośredniego i bezwarunkowego wprowadzenia obowiązujących w Unii Europejskiej standardów i limitów. W konsekwencji może to prowadzić do znaczącego pogorszenia jakości wód powierzchniowych i ekosystemów rzecznych. Taka sytuacja dyskwalifikowała by wody Narwi jako odpowiednie źródło dla produkcji wody pitnej dla Warszawy. W przypadku tego scenariusza niezwykle istotnym było by uważne i rozsądne wykorzystanie subsydiów pochodzących z funduszy Unii Europejskiej, skupiające się na stymulowaniu stosowania dobrych praktyk rolniczych, rolnictwie ekologicznym oraz podnoszeniu wiedzy wśród rolników, koniecznych w celu uniknięcia znaczących konsekwencji dla środowiska naturalnego. Drugi scenariusz pokazuje iż ekstensywne, z ograniczonym wykorzystaniem nawozów sztucznych, rolnictwo może prowadzić do około 50% redukcji emitowanych związków biogennych, co wpłynie na poprawę jakości wód powierzchniowych i zagwarantuje zachowanie bioróżnorodności roślinności wodnej. Zgodnie z tym scenariuszem woda Narwi była by najlepszym, spośród wszystkich istniejących, źródłem surowego materiału dla produkcji wody pitnej w Warszawie. Poniższa rozprawa pokazuje wartość IMT poprzez przedstawienie rezultatów dwóch całkowicie przeciwnych strategii rozwoju zlewni. Zatem, narzędzie to daje zarówno planistom, lokalnym władzom jak i społeczeństwu możliwość oceny ram w jakich rozwój zlewni może przebiegać i jakie mogą być konsekwencje realizacji poszczególnych strategii. Co więcej, bazująca na GIS metodologia pozwala na opracowanie i przedstawienie przestrzennie zróżnicowanych scenariuszy i ich zależności od obecnych i spodziewanych przestrzennych założeń dotyczących dominujących funkcji użytkowania ziemi. Studium przedstawione w rozprawie jest jednym z niewielu w których został opracowany system wspomagania decyzji dla zlewni o obszarze przekraczającym 25000 km2. Pokazuje ono również, iż zrównoważony rozwój może być zdefiniowany poprzez zmienne operacyjne dla instytucji i osób odpowiedzialnych za gospodarkę wodną oraz planowanie użytkowania ziemi. IMT odpowiada istotnemu standardowi Europejskiej Ramowej Dyrektywy Wodnej, która wymaga od wszystkich państw członkowskich opracowania metod pozwalających na ilościową ocenę efektów zmian w użytkowaniu ziemi oraz gospodarce wodnej na ekosystemy. 169