czyszczenie i odtwarzanie tarlisk ryb lososiowatych

czyszczenie i odtwarzanie tarlisk ryb lososiowatych

Stream Habitat Restoration Guidelines
September 2004
Washington Department of Fish and Wildlife
US Fish and Wildlife Service
Washington Department of Ecology
(http://wdfw.wa.gov/hab/ahg/shrg/)
SALMONID SPAWNING GRAVEL CLEANING AND PLACEMENT
Tłum. Łukasz Drążewski (opis do rysunku i wnioski końcowe: Łukasz Drażewski)
Czyszczenie i odtwarzanie tarlisk ryb łososiowatych
1 Wstęp
Naturalny rozwój i rozmnażanie się ryb łososiowatych jest bezpośrednio związany z ilością i
jakością miejsc tarłowych. Ilość i jakość tarlisk wpływa na wielkość złożonej ikry, jednocześnie
12345
regulując liczebność populacji w następnych pokoleniach.
. Najlepsze miejsca tarliskowe
występują zazwyczaj w górze strumieni często powyżej różnego rodzaju przeszkód (np. progów
6
skalnych). Według Schuett-Hames i Pleus , jakość tarlisk ryb łososiowatych zależy od wielu
czynników np. wielkości, przepuszczalności, i kompakcji ziaren osadu rzecznego; prędkości,
głębokości i kierunku przepływu wody, a także zawartości tlenu w wodzie oraz od położenia
tarliska w całym systemie rzecznym. Każdy z tych czynników uzależniony jest od wielu zjawisk
zarówno pochodzenia naturalnego jak i antropogenicznego. Dlatego także, techniki i metody
przywracania odpowiednich warunków do rozmnażania się ryb łososiowatych będą dla każdego
cieku inne.
Artykuł ten poświęcony jest jedynie przedstawieniu możliwości poprawy jakości żwiru oraz
zwiększeniu jego ilości na tarliskach ryb łososiowatych. W celu wykorzystania technik poprawy
naturalnych warunków tarłowych, włączając w to kontrolę erozji rzecznej, zarządzanie wodami, i
przywracanie naturalnych warunków sortowania żwiru rzecznego, polecam rozdział 4.5.7,
zatytułowany Restoring Salmonid Spawning Habitat (http://wdfw.wa.gov/hab/ahg/shrg/04shrg_developing_restoration_strategy.pdf). Działalność człowieka, ale także naturalne gwałtowne
zjawiska mogą wpływać na tarliska poprzez zmianę ilości osadów płynących w rzece i
osiadających na żwirze. Ilość żwiru na tarlisku może zmniejszyć się z powodu chociażby
działalności człowieka, który wydobywa naturalny żwir rzeczny. Umacnianie i stabilizacja
brzegów, a także odcięcie strumienia od jego górskich odcinków poprzez budowę różnego
rodzaju tam, ograniczają możliwości dostarczania nowych pokładów żwiru.
Zwiększenie się ilości żwiru może być spowodowane zmianami w użyciu gruntów w pobliżu
cieku (np. rolnictwo, urbanizacja, wycinka drzew). Może to doprowadzić do rozluźnienia się
gruntu oraz zwiększenia prędkości spływu wody. Zjawiska te mogą znacznie przyspieszyć erozję
gleby a także przyczynić się do powstawania zjawisk gwałtownych jak osuwiska. W efekcie
przyczynia się to także do zwiększenia przepływu wody, gdzie gwałtowna erozja przemieszcza
większe kamienie, podcina brzegi, zmniejsza sedymentację. Jednocześnie zwiększa się
możliwość osadzania osadów rzecznych w dolnych partiach rzek. Podobnie dzieje się, gdy
strumienie zostają wyprostowane i sprowadzone do roli kanałów, umocnionych i zwężonych.
Drobne osady są naturalnym i niezbędnym elementem żwiru rzecznego. Większe ilości takich
osadów mogą jednak całkowicie zasypać żwir na tarliskach przez co wykluczają możliwość ich
9
wykorzystania przez ryby a także powodują scementowanie osadu, co z kolei utrudnia kopanie
gniazd przez samice ryb łososiowatych. Osady drobnoziarniste przyczyniają się także do
pogorszenia się skuteczności takiego tarliska gdyż silnie wypełniają przestrzenie między
ziarnowe w żwirze. Nadmierna obecność drobnego osadu (o średnicy <0.8 mm) wewnątrz gniazd
przyczynia się do zmniejszenia przeżywalności ikry z powodu ograniczenia przepływu wody
pomiędzy ziarnami żwiru. Mniejszy przepływ wody to mniejsza ilość tlenu dochodząca do ikry,
10 11
ale także mniejsza możliwość wypływania z gniazda produktów metabolizmu ikry oraz larw
.
12 13 14 15
, ale również
Większa ilość piasku skutecznie utrudnia wydostanie się wylęgu z gniazda
ogranicza ilość wodnych bezkręgowców – podstawowego pokarmu wylęgu łososiowatych. Wiele
przeprowadzonych badań udowodniło, że gwałtowny spadek przeżywalności ikry występuję w
16
momencie, gdy drobny osad (<1.0. mm) w żwirze przekracza 12 - 14% objętości. .
Od blisko 70-ciu lat stosuje się techniki pozwalające łagodzić skutki degradacji naturalnych
tarlisk ryb łososiowatych 17. Na początku lat siedemdziesiątych gwałtowny spadek populacji
kilkunastu gatunków ryb łososiowatych zamieszkujących Pacyfik zainspirował rozpoczęcie
tworzenia nowych miejsc tarłowych oraz odbudowy starych zniszczonych tarlisk poprzez
dostarczanie dużych ilości żwiru oraz zwiększanie jego stabilności w korycie rzecznym. Podjęto
także próby poprawy warunków na tarliskach poprzez ograniczenie dopływu osadów
drobnoziarnistych, wzmacniając naturalne procesy sortowania i czyszczenia żwiru.
Czyszczenie żwiru
Czyszczenie żwiru polega na mechanicznym usunięciu drobnoziarnistego materiału (piasek i ił) z
pokładów żwiru w celu zwiększenia przepływu między poszczególnymi jego ziarnami a co za
tym idzie w celu poprawy jakości tarliska. Mechaniczne czyszczenie żwiru (zobacz zdjęcia na
końcu) może przynieść zwiększenie się ilości wylęgu w stosunku do złożonej ikry. Działanie
takie często bywa jednak nieefektywne i krótkotrwałe, szczególnie, jeśli nie wykryje się i nie
ograniczy źródeł materiału drobnoziarnistego.
Struktura ułatwiająca
naturalne procesy
sortowania żwiru
Sztuczne tarlisko
Sztuczne tarliska
Sztuczne tarliska
początek garbu
Na rysunku powyżej widać trzy możliwości tworzenia warunków tarłowych dla ryb
łososiowatych. Rysunek pierwszy z lewej pokazuje konstrukcję sztucznego tarliska z
wykorzystaniem struktury progowej, na której umieszczono jedną łachę żwiru. Poniżej
struktury został wymyty dołek, na końcu którego także umieszczono żwir. Przepływ wody w tym
miejscu jest wyraźnie skierowany od dna do powierzchni, co sprzyja zachowaniu go w dobrym
stanie. Na rysunku środkowym pokazano wykorzystanie struktury zwężającej koryto rzeczne.
Struktura ta zwiększa przepływ wody w tym miejscu i jednocześnie ułatwia naturalne procesy
sortowania żwiru. Rysunek trzeci (z prawej) odnosi się do cieków zasilanych głównie przez
wody gruntowe, nie niosących żadnych osadów. W takim przypadku dodatkowe konstrukcje nie
są wymagane.
Długotrwałą redukcję drobnego osadu na dnie rzecznym można osiągnąć jedynie poprzez
kontrolę nad osadami dostającymi się do wody z brzegu, nasadzenia drzew i ogólne zarządzanie
wodami. Kontrola nad transportem osadów drobnoziarnistych wymaga odbudowy meandrów
oraz elementów zaburzających przepływ wody (takie jak: głazy, powalone drzewa itp.), które
przyczyniają się do powstania zmian w prędkości przepływu wody i naturalnie sortują i czyszczą
żwir rzeczny. Jeżeli jest to możliwe powinno się także odtwarzać historyczne połączenia rzeki z
terenami gdzie w naturalny sposób następowała sedymentacja (np. tereny zalewowe, mokradła i
bagna itp.)
Dostarczanie żwiru na tarliska
W niektórych przypadkach żwir można dostarczyć do rzeki w celu zrekompensowania
stwierdzonego braku naturalnie występującego żwiru poprzez konstrukcję tzw. sztucznych tarlisk
oraz poprzez zwykłe uzupełnienie żwiru na całej długości cieku. W zależności od warunków
(przepływ, gradient, osady denne) może okazać się, że obie te techniki będzie trzeba powtarzać.
Budowa sztucznych tarlisk jest prostą próbą stworzenia warunków tarłowych. Sztuczne tarliska
budowane są głównie poprzez zwężenie koryta rzecznego bądź umieszczenia struktur w poprzek
koryta. Struktury te muszą być tak zaprojektowane, aby utrzymywały w dobrym stanie żwir
umieszczony w tym miejscu, albo przechwytywały naturalny żwir występujący w rzece a
przemieszczający się w dół strumienia podczas wyższych przepływów. Za wyjątkiem potoków
wypływających bezpośrednio ze źródeł i wywierzysk, korzyści wynikające z tego typu działań
mogą się okazać krótkotrwałe. Wynika to często z powodu wymywania i przemieszczania się
żwiru z czasem w dół rzeki.
Należy rozróżnić metodę budowy sztucznych tarlisk od prostego dosypywania żwiru w celu
stworzenia dobrych warunków tarłowych. Dosypywanie żwiru o odpowiedniej wielkości ziaren
polega na wykorzystaniu naturalnych procesów hydrologicznych prowadzących w pewnym
czasie do rozprowadzenia materiału w dół rzeki. Z powodu losowego występowania wysokich
przepływów zdolnych przemieszczać cięższy materiał rzeczny, ostateczny sukces (czyli
powstanie tarlisk) może znacznie rozciągnąć się w czasie. Trwałość w taki sposób utworzonych
tarlisk zależy oczywiście od warunków panujących w danej rzece. W celu uzyskania
długotrwałych rezultatów dosypywanie żwiru powinno być wielokrotnie okresowo powtarzane.
2. Skutki fizyczne i biologiczne
2.1 Czyszczenie żwiru
Skuteczne czyszczenie żwiru może ograniczyć ilość drobnego materiału zalegającego na
tarliskach powiększając jednocześnie: przepływ wody między ziarnami żwiru, przestrzeń
życiową dla drobnych organizmów wodnych oraz stosunek wylęgu do złożonej ikry przez ryby
łososiowate. Trzeba jednak zaznaczyć, że czyszczenie żwiru jest metodą wywierającą duży
wpływ na całe środowisko wodne szczególnie, jeżeli używa się w tym celu ciężkiego sprzętu.
Czyszczenie żwiru (mechaniczne oraz hydrauliczne) może przyczynić się do zmiany głębokości i
prędkości przepływu wody oraz niszczyć siedliska drobnych organizmów wodnych. Przyczynia
się także do pogorszenia jakości wody poniżej czyszczonego odcinka oraz powoduje osadzanie
się wymytego osadu w dole rzeki.
2.2 Umieszczanie żwiru na tarliskach ryb łososiowatych
Żwir umieszczony w odpowiedni sposób i spełniający określone parametry może zdecydowanie
poprawić warunki na tarliskach ryb łososiowatych. Rozważmy na przykład strumień
wypływający bezpośrednio ze źródeł, który zasilany jest wodą o bardzo dobrej jakości i
charakteryzuje się stałymi rocznymi przepływami. Są to idealne warunki dla rozwoju ikry
pstrąga. Często jednak ów brak wyższych przepływów (stały roczny przepływ) powoduje, że
naturalne procesy sortowania i przemieszczania naturalnie występującego żwiru są bardzo słabo
zauważalne. Może to prowadzić do sytuacji, w której dominującym osadem pozostanie osad
drobnoziarnisty. W tej sytuacji umieszczenie już niewielkich ilości żwiru w postaci „placków”
oraz kontrola całej struktury może prowadzić do gwałtownego wzrostu złożonej ikry oraz
wypływającego wylęgu (szacuje się, że taki wzrost może wynosić od 30 do 60%).
Konstrukcja sztucznych tarlisk polegająca tylko na umieszczeniu odpowiedniego żwiru na
odcinkach o szybkim nurcie (bez instalowania dodatkowych stabilizujących konstrukcji),
jednakże w wodach nizinnych pozbawionych naturalnie występującego żwiru, może
doprowadzić do skutecznego zwabienia ryb w celu odbycia tarła. W takich jednak miejscach
istnieje wielkie prawdopodobieństwo, że przy wysokich przepływach (np. po roztopach) żwir
zostanie całkowicie wypłukany. Dostarczając żwir do każdego cieku należy liczyć się ze zmianą
hydrauliki i rozkładu energii w korycie rzecznym. Zmiany te powinny być odpowiednio
wcześniej przewidziane a projekt tak zaplanowany, aby ograniczyć wpływ erozji bocznej oraz
sedymentacji osadów dennych.
3. Zastosowanie metod
Pierwszym krokiem jaki należy wykonać jest określenie najlepszych miejsc do przeprowadzenia
przedsięwzięć renaturalizacyjnych a następnie wykonanie projektu, który pomoże osiągnąć
najlepsze rezultaty. Stosowania omawianych technik należy zdecydowanie unikać w ciekach o
niestabilnym dnie a także w rzekach, które niosą duże ilości zawiesiny i drobnych osadów.
Najkorzystniej jest odtwarzać tarliska w miejscach gdzie woda w naturalny sposób przepływa w
kierunku „do góry” od dna koryta (mogą być to np. wywierzyska, ale także miejsca gdzie dno
nagle się podnosi).
3.1 Czyszczenie żwiru
Mechaniczne metody czyszczenia żwiru powinny być stosowane jedynie w dwóch przypadkach:
a) w sytuacji gdy jednorazowe zdarzenie przyczyniło się do gwałtownego wzrostu osadów
na dnie tarliska,
b) w sytuacji gdy zidentyfikowano źródło zawiesiny dostającej się do rzeki i usunięto
skutecznie działanie tego źródła.
Strumienie o ciągłym i nie-punktowym dopływie zawiesiny oraz osadów drobnoziarnistych
zdecydowanie nie nadają się do czyszczenia żwiru ze względu na krótkotrwałe rezultaty takich
czynności. Czyszczenie żwiru jest przedsięwzięciem najczęściej ograniczonym do niewielkich
powierzchni ze względu na utrudnienia logistyczne i finansowe. Zdecydowanie skuteczniejszymi
metodami przyczyniającymi się do oczyszczenia tarlisk z zalegającego piasku i iłu są próby
wyeliminowania źródeł zanieczyszczeń a także renaturalizacja cieków wodnych.
3.2 Umieszczanie żwiru
Uzupełnianie żwiru w rzece i konstrukcja sztucznych tarlisk jest najlepszym rozwiązaniem w
ciekach gdzie naturalnie występuje żwir rzeczny jednak jego ilość została znacznie zmniejszona a
zasilanie nowymi partiami silnie ograniczone (np. poprzez regulację). W rzekach całkowicie
pozbawionych naturalnego żwiru metody jego uzupełniania są także wskazane. Należy tu
zwrócić uwagę, że dosypywanie żwiru, bez budowy dodatkowych konstrukcji, szczególnie w
rzekach o szybkim nurcie, jest przedsięwzięciem zwykle nie przynoszącym oczekiwanych
skutków ze względu na jego krótkotrwałość. Dno w miejscach o szybkim nurcie jest zazwyczaj
zdominowane przez występujące tutaj wielkie kamienie i głazy bądź pozbawione jest całkowicie
osadów rzecznych i występuje jako odsłonięta lita skała. Bardzo możliwe, że miejsca takie
stanowiły w przeszłości bardzo dobre tarliska ryb łososiowatych jednakże takie procesy jak:
wymywanie, erozja czy działalność człowieka mogły doprowadzić znacznego uszczuplenia
naturalnych zasobów żwiru. W takiej sytuacji dosypywanie żwiru musi być poprzedzone
właściwymi pomiarami, dzięki którym będziemy w stanie określić ilość żwiru, którą dane
miejsce jest w stanie pomieścić .
Najlepsze miejsca do budowy sztucznych tarlisk znajdą się w wodach o w miarę stabilnych
rocznych przepływach jednakże wystarczająco zmiennych, aby zapewnić skuteczne
występowanie takich procesów jak sortowanie i powolne przemieszczanie się żwiru.
Sztuczne tarliska można umiejscawiać także w ciekach, gdzie osady denne złożone są z piasków,
iły czy materiału pochodzenia organicznego pod warunkiem jednak, że nie istnieją już źródła
tych osadów. Jako że sytuacje takie są zazwyczaj rzadkie a drobne osady ciągle niesione są w
wodzie, należy stosować „urządzenia”, które przyczynią się do wymywania osadów i czyszczenia
żwiru. Oczywiście sztucznych tarlisk nie należy instalować w miejscach o zbyt wolnym
przepływie wody oraz innych miejscach gdzie występują naturalne procesy sedymentacyjne (np.
łuki meandrów).
Uzupełnianie żwiru obejmuje umieszczenie odpowiedniej jego frakcji wzdłuż koryta w taki
sposób, aby mógł on być naturalnie przemieszczany w dół rzeki. Dlatego więc powinno wybierać
się miejsca o wyraźnym przepływie. Samo uzupełnianie żwiru (bez umieszczania dodatkowych
konstrukcji w postaci tamek, progów czy większych głazów) jest niewystarczającą metodą w
ciekach zdominowanych przez osady ilaste i piaszczyste. Uzupełnianie żwiru powinno
wykonywać się na dużą skalę, w wielu miejscach jednego cieku.
4. Ryzyko
4.1 Zagrożenia dla środowiska
Niektóre z zagrożeń dla środowiska zostały już opisane w punkcie 2 („Skutki fizyczne i
biologiczne”). Oprócz tego nadmienić należy, że zarówno czyszczenie żwiru jak i dosypywanie
żwiru może przyczynić się do okresowego przemieszczenia się i rozproszenia ryb a także innych
zwierząt wodnych. Działanie takie pogarszają oczywiście chwilowo jakość wody poniżej miejsca
pracy. Warto również rozważyć czy celowe jest konstruowanie tarlisk w miejscach licznego
występowania innych gatunków ryb, dla których tego typu konstrukcje mogą być akurat
szkodliwe.
4.2 Zagrożenia dla infrastruktury
Czyszczenie i dodawanie żwiru stwarza minimalne ryzyko dla istniejącej infrastruktury.
Największe zagrożenie wynikające ze stosowania tych technik to przede wszystkim zwiększona
akumulacja a także, w przypadku dodania zbyt dużej ilości żwiru, przemieszczanie się go w
miejsca niepożądane. W zależności od stosowanej metody, procesy czyszczenia żwiru mogą
chwilowo pogorszyć jakość wody a co za tym idzie wyrządzić szkody jej odbiorcom.
4.3 Wątpliwości
Określenie skuteczności opisanych metod nie jest jednoznaczne. Zależy ono bowiem od bardzo
wielu złożonych czynników i parametrów. Przed rozpoczęciem każdego rodzaju prac
niezbędnym będzie wykonanie szeregu obliczeń oraz obserwacji, dzięki którym będziemy mogli
lepiej poznać procesy zachodzące w danym miejscu cieku. Wszystko to po to, aby utworzone
bądź zrekonstruowane tarliska były jak najbardziej trwałe i jednocześnie nie stanowiły
zagrożenia dla środowiska.
Rezultaty czyszczenia żwiru są różnie oceniane. Badania wskazują, że choć czyszczenie może
znacznie ograniczyć ilość materiału drobnoziarnistego w żwirze rzecznym, to nie zawsze
gwarantuje to sukces odbytego tarła.
5. Metody
Skład osadów tworzących dno koryta rzecznego jest wynikiem lokalnych i regionalnych
warunków geologicznych, geomorfologicznych oraz hydrologicznych. Tam gdzie naturalnie
występują tarliska ryb łososiowatych warunki te współgrają ze sobą odpowiednio, utrzymując
właściwą ilość i jakość żwiru. Jeżeli miejsca takie zostały zniszczone i pozbawione żwiru, w
pierwszej kolejności należy przywrócić odpowiednie warunki przepływu wody, jakie powinny
panować na tarlisku (np. renaturalizacja cieku oraz brzegów rzeki, umocnienie brzegów).
5.1 Zbieranie niezbędnych danych
Przed stworzeniem projektu budowy bądź odtworzenia warunków tarłowych ważne jest, aby
zrozumieć, jakie wymagania takowe miejsce musi spełniać oraz poznać czynniki wpływające na
procesy takie jak np. przemieszczanie się żwiru czy akumulacja osadów. Przykładowo przed
rozpoczęciem oczyszczania żwiru należy dokładnie określić procentową zawartość osadu,
którego chcemy się z tarliska pozbyć.
Pytania, jakie należy sobie zadać przed oczyszczaniem żwiru:
- czy osad jest wynikiem jednorazowego zdarzenia (np. jednorazowego zanieczyszczenia rzeki,
albo obsunięcia się brzegu) czy jest wynikiem stałego i niepunktowego dostarczania materiałów
drobnoziarnistych do rzeki?
- czy dostarczanie do rzeki osadów jest wynikiem wzmożonego użytkowania ziemi na terenie
zlewni?
- jeżeli tak, to czy można w jakiś sposób ograniczyć dostawanie się osadów do rzeki?
Podobne pytania należy sobie zadać przed rozpoczęciem dodawania żwiru do strumienia:
- czy brak naturalnego żwiru w rzece wynika z powodów geologicznych czy może występuje
problem z jego transportem z górnych partii strumieni (np. obecność zbiorników zaporowych,
regulacje itp.)
- czy warunki panujące w rzece sprzyjają wypłukiwaniu i przemieszczaniu się żwiru (bardzo
szybki nurt, uregulowane koryto itp.) czy sprzyjają osadzaniu się drobnoziarnistych osadów?
- jakie jest pochodzenie określonych warunków (naturalne czy antropogeniczne)?
- jeżeli naturalne, to czy warunki te powinny zostać zmienione (należy rozpatrzyć zagrożenia
związane ze zmianą panujących naturalnie warunków, np. dla innych organizmów wodnych)?
Potrzebne obliczenia zależeć będą od natury projektu, charakteru cieku oraz innych elementów.
Zebrane dane muszą pozwolić szczegółowo przewidzieć ewentualne zdarzenia i efekty. Dane te
powinny obejmować:
- ograniczenia i warunki panujące w danym miejscu,
- informacje na temat istniejących tarlisk, ich cechy,
- występowanie gatunków ryb oraz innych organizmów żywych, wartość siedliska,
- oszacowanie biologicznych potrzeb ryb, dla których planowane jest tarlisko,
- inne dane niezbędne do ciągłego monitoringu.
Należy także dobrze określić hydrologię, procesy przepływu wody oraz transportu osadów:
- charakterystyka dennego materiału skalnego, źródła osadów oraz żwiru,
- charakterystyka wysokich przepływów (sposób wylewania się wody z koryta podczas powodzi)
oraz warunki hydrologiczne,
- prędkość wody, procesy erozyjne,
- opis dynamiki transportu osadów.
Charakterystyka tarlisk ryb łososiowatych:
Tarliska ryb łososiowatych różnią się od siebie znacznie, jeśli rozpatrzymy różne poszczególne
gatunki. Czynniki takie jak głębokość i prędkość wody ograniczone są do zdolności utworzenia
gniazda przez samicę danego gatunku. Wielkość ciała i siła ryby określają wielkość ziaren żwiru,
które mogą być poruszone, zdolność do „pracy” w szybkim nurcie oraz łatwość manewrowania
na wodzie płytkiej. (…) Badania pokazują, że istnieje relatywnie szeroki zakres wskazanych
parametrów dla większości gatunków.
Wybór właściwej frakcji żwiru jest najważniejszym aspektem decydującym o przyszłym sukcesie
przedsięwzięcia. Oczywiście warto tutaj podkreślić, że bardzo wskazane są domieszki żwiru o
innej wielkości w celu stabilizacji konstruowanego tarliska oraz zróżnicowania przepływu wody
między poszczególnymi ziarnami żwiru. Szczególnie korzystne jest dodanie większych głazów i
kamieni. Żwir kanciasty i potrzaskany, oraz pospółka zawierająca drobne osady (piasek i ił), nie
powinny być użyte przy konstruowaniu tarlisk. Preferowany jest żwir rzeczny, o okrągłych
kształtach.
5.2 Czyszczenie żwiru
Czyszczenie żwiru rzecznego sprowadza się najczęściej do oddzielenia osadu od podłoża poprzez
mechaniczne wywoływane wstrząsy i zaburzenia dna w połączeniu z odsiewaniem żwiru od
cząstek drobniejszych lub poprzez wypłukiwanie osadu z dna za pomocą urządzeń
ciśnieniowych.
5.2.1 Mechaniczne usuwanie osadów drobnoziarnistych
Czyszczenie żwiru rzecznego na tarliskach wiązało się zazwyczaj z pracami na małym obszarze
w konkretnych miejscach strumienia. Najprostsze metody mechanicznego usuwania osadu ze
żwiru używane w przeszłości wymagały wykorzystania ciężkiego sprzętu np. buldożerów.
(…)
I tu zaczyna się opis wszystkich tych dziwnych urządzeń do czyszczenia żwiru używanych kiedyś
na terenie Ameryki Północnej. Najlepsze z nich potrafiły oczyścić żwir do głębokości ponad 25
cm. Zainteresowanych szczegółami zapraszam do oryginalnej wersji.
Mechaniczne metody czyszczenia żwiru rzecznego najlepiej sprawdzają się w czasie wysokich
stanów wód, gdyż ułatwiają wymywanie osadu.
5.2.2 Hydrauliczne usuwanie osadów drobnoziarnistych
Innym sposobem czyszczenia żwiru na tarliskach jest użycie sił hydraulicznych w celu
wypłukania osadu z dna a następnie jego zbierania. Pierwszym urządzeniem tego typu był tzw.
„Riffle Sifter” (Karabin sitkowy) utworzony w 1963 przez Amerykańskie Służby Leśne. (…) Był
on w stanie usunąć do 65% ziaren o wielkości mniejszej niż 0,4mm.
(…)
Tutaj mamy opis urządzeń ciśnieniowych. W skrócie można powiedzieć, że ich skuteczność była
znacznie mniejsza od czyszczenia mechanicznego.
5.3 Umieszczanie żwiru na tarliskach ryb łososiowatych
5.3.1 Uzupełnianie żwiru
Technika ta wymaga rozważnego umieszczania żwiru w strumieniu w takich miejscach, aby
wysoka woda była w stanie przemieszczać go i osadzać niżej. Jednocześnie: frakcja żwiru, jego
ilość oraz wybór miejsca wsypania musi uwzględniać procesy transportu osadów rzecznych i
zamierzone cele projektu. Żwir powinien być umieszczany w korycie rzecznym wzdłuż łach
meandrowych (wewnętrzne strony meandrów), umocnień brzegowych oraz na końcach garbów
położonych w górnych odcinkach strumieni.
Wielkość żwiru powinna być tak dobrana, aby co najmniej połowa jego objętości była w stanie
swobodnie przemieszczać się w momencie podwyższonych stanów wód, charakterystycznych i
cyklicznie powtarzających się (np. po roztopach) dla danego cieku. Wielkości te można obliczyć,
korzystając z gotowych modeli.
(…)
Transport osadów rzecznych jest uzależniony od bardzo wielu czynników m.in.: głębokości,
zmian w przepływie, przeszkód oraz morfologii koryta. Szacowanie transportu osadów rzecznych
jest złożoną nauką wymagającą wielu pomierzonych i zebranych danych.
Częstotliwość uzupełniania nowymi partiami żwiru nie może być skutecznie obliczona przed
umieszczeniem pierwszej, jako że transport osadów rzecznych uzależniony jest także od zjawisk
nieprzewidywalnych i losowo występujących. Dlatego więc, wyznaczenie takiej częstotliwości
wymaga ciągłego, całorocznego monitoringu rzeki.
5.3.2 Sztuczne tarliska
Sztuczne tarliska wykonuje się zazwyczaj w miejscach gdzie przepływ wody jest stabilny w
ciągu całego roku, np. na strumieniach zasilanych w głównej mierze wodami gruntowymi. W
ciekach o wolnych przepływach, gdzie warunki sprzyjają osadzaniu się drobnego osadu (ił,
piasek), sztuczne tarliska mogą być lokowane poniżej różnego rodzaju przeszkód i przewężeń
koryta bądź progów wodnych. Struktury te powodują zwiększenie się gradientu przepływu wody
na krótkich odcinkach, co sprzyja wypłukiwaniu drobnych osadów. W miejscach o szybszym
nurcie, poniżej tarlisk, można umieścić struktury takie jak tamki z głazów bądź pni drzew lub
drewnianych pali w celu stabilizacji konstrukcji i spowolnienia „uciekania” żwiru. Przewężenia
koryta oraz struktury progowe mogą przyczynić się także do powstania prądów wstecznych
(powyżej) oraz rozlewisk i garbów (poniżej) gdzie może gromadzić się żwir. Umieszczanie żwiru
może być tak zaplanowane i zaprojektowane, aby miejsca poniżej (garb poniżej przegłębienia)
były także nim uzupełniane. W przeszłości częściej stosowane były struktury progowe, obecnie
uważa się, że przewężenia koryta oraz przeszkody zaburzające są lepsze, ponieważ bardziej
urozmaicają przepływ wody a także poprawiają przepływ międzyziarnowy w żwirze. Są one
także bardziej „przyjazne” dla ryb, gdyż ułatwiają im wędrówkę w górę rzeki. Najbardziej
interesujące konstrukcje to: głazowiska (luźno porozrzucane w korycie wielkie głazy), niewielkie
kamienne „porowate” tamki i progi oraz powalone pnie drzew.
Głazowisko.
Próg utworzony z luźno narzuconych kamieni nie stanowi większej przeszkody dla ryb.
Konstrukcje wykorzystujące powalone drzewa.
Struktura progowa (może ograniczyć przepływ ryb, przepływ mniej urozmaicony).
Sztuczne tarliska mogą się okazać niezbędne w miejscach gdzie usunięto powalone do wody
drzewa i nie istnieją żadne inne struktury zdolne do utrzymania naturalnego żwiru w dobrym
stanie.
W małych ciekach wodnych, o stałych niskich przepływach, gdzie rzadko dochodzi do
gwałtownych wezbrań, sztuczne tarliska mogą zostać zanieczyszczone przez osady i materię
organiczną. W takim przypadku niezbędne będzie utworzenie struktur zwężających i
zaburzających przepływ wody w celu zwiększenia przepływu oraz wypłukiwania osadów ze
żwiru. Można tu wykorzystać większe głazy i pnie drzew.
Odległości pomiędzy poszczególnymi strukturami dopasowane powinny być indywidualnie do
danego cieku i zależą one od zróżnicowania przepływu wody oraz od oczekiwanego
spowolnienia nurtu i występowania prądów wstecznych. Częstym błędem jest umieszczanie tego
typu przeszkód zbyt blisko siebie, co w rezultacie powoduje zwiększenie się prądów wstecznych
oraz zmniejszenie się prędkości przepływu (mniejsza efektywność wymywania osadów). Projekt
określający wielkość i odległość pomiędzy strukturami powinien być utworzony z
wykorzystaniem istniejących modeli hydraulicznych bądź zwykłą metodą prób i błędów w
terenie.
Struktury progowe, rzadsze w użyciu, wykonywane są zarówno z drewna (pnie drzew, deski) jak
i z głazów, lecz inne materiały także spotyka się w tego typu konstrukcjach. (…) Należy zwrócić
uwagę, że umieszczanie struktur progowych w cieku powinno być monitorowane przez dłuższy
okres czasu w celu określenia czy nie stanowią one przeszkód dla ryb.
(…)
Opuszczone zostały rozdziały dotyczące kosztów i pozwoleń.
9. Monitoring
Monitoring biologiczny jest jedynym sposobem określenia skuteczności projektu. Coroczna
inwentaryzacja tarlaków oraz gniazd tarłowych dostarcza nam informacji na temat używalności
tarliska, jednak niekoniecznie określa skuteczność odbytego tam tarła (ilość wylęgu w stosunku
do złożonej ikry). Inne badania obejmujące: pułapki gniazdowe, pułapki na narybek spływający,
obserwacje wzrokowe oraz nurkowanie mogą dostarczyć bardziej dokładnych informacji na
temat skuteczności tarła.
Monitoring właściwości fizycznych w miejscu wykonania projektu jest także istotny. Pomiar
czystości, rozkładu i ilości żwiru, wielkości poszczególnych frakcji żwiru oraz ilości osadów jest
istotnym elementem całego planu monitoringu. Monitoring powinien być prowadzony zaraz po
zakończonych pracach i powinien obejmować zarówno tarlisko jak i elementy składkowe tarliska
takie jak np. powalone drzewa. Szczególnie dokładne obserwacje powinno prowadzić się zaraz
po wystąpieniu jakiś gwałtownych zjawisk, np. powodzi.
(…) Monitoring biologiczny oraz właściwości fizycznych muszą być prowadzone corocznie w
celu określenie potrzeby czyszczenia bądź uzupełnienia żwiru.
10. Konserwacja
Czyszczenie żwiru powinno wykonywać się jedynie w przypadkach, które omówiono już
wcześniej wielokrotnie, a więc:
- gdy nastąpiło gwałtowne zdarzenie, powodujące silne zanieczyszczeni żwiru (np. obsunięcie
się dużej ilości ziemi do rzeki),
- jeżeli główne źródło osadów zostało zidentyfikowane i wyeliminowane.
Ponieważ wrzucony do rzeki żwir będzie przemieszczał się z czasem w dół cieku należy
regularnie monitorować stopień jego przemieszczania a następnie zaplanować jego uzupełnianie
w taki sposób, aby otrzymać długotrwałe pozytywne rezultaty.
W przypadku sztucznych tarlisk należy zwrócić uwagę na struktury towarzyszące, takie jak
struktury progowe czy ograniczające przepływ np. powalone pnie drzew. Jako że struktury te,
zaplanowane i skonstruowane jako trwałe w dłuższym okresie czasu i przy stałym średnim
przepływie wody, dlatego ich konserwacja nie jest wymagana.
11. Przykłady
Zapraszam do oryginału ☺
WNIOSKI:
Opisane metody poprawy warunków tarłowych można podzielić z grubsza na dwie: czyszczenie i
dosypywanie żwiru (patrz diagram poniżej).
Autorzy opracowania zdecydowanie podkreślają wyższość metod związanych z dosypywaniem
żwiru niż jego czyszczeniem. Wydaje się, że w naszych warunkach (górna Biała Przemsza,
dopływy) gdzie dominują niewielkie cieki o stabilnych i niskich przepływach, pozbawione
natomiast prawie całkowicie żwiru, najlepszą metodą będzie budowa niewielkich sztucznych
tarlisk. Tarliska takie wymagać będą na pewno umieszczenia dodatkowych struktur
urozmaicających przepływ wody takich jak: nieregularnie porozrzucane większe kamienie,
niewielkie „porowate” progi (w miejscach o szybszym nurcie), powalone pnie drzew, czy
deflektory zwężające przepływ wody w korycie. Najkorzystniej byłoby tworzyć sztuczne tarliska
z wykorzystaniem wszystkich tych struktur.
Bardzo istotny w całym przedsięwzięciu jest długotrwały monitoring. Pozwala on lepiej poznać
zjawiska sedymentacyjne i erozyjne w danym cieku a także określić wpływ na biologiczną
kondycję rzeki. Dobry monitoring przyczyni się do wyeliminowania błędów konstrukcyjnych w
przyszłości.
POPRAWA WARUNKÓW
TARŁOWYCH RYB
ŁOSOSIOWATYCH
Czyszczenie żwiru
Mechaniczne
Dodawanie żwiru
Hydrauliczne
Tworzenie sztucznych tarlisk
Z użyciem struktur progowych
Z użyciem struktur zwężających
koryto i zaburzających przepływ
W wybrane miejsca rzeki
Uzupełnianie braków
naturalnie występującego
żwiru rzecznego
Inne miejsca w rzece –
powstanie z czasem
nowych tarlisk (transport)
Literatura:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1 McNeil, W. J. and W. H. Ahnell. 1964. Success of pink salmon spawning relative to
size of spawning bed materials. USFWS Spec. Rpt. Fisheries No. 469.
2 Allen, K. R. 1969. Limitations on the protection of salmonid populations in streams.
Pages 3-20 IN: T.G. Northcote (editor). Salmon and trout in streams. H. R. MacMillan
lectures in fisheries. Univ. British Columbia. Vancouver.
3 McFadden, J. T. 1969. Dynamics and regulation of salmonid populations in streams.
Pages 313-328 In: T. G. Northcote (editor). Symposium on salmon and trout in streams.
Univ. British Columbia. Vancouver, B.C.
4 Schroder, S. L. 1973. Effects of density on spawning success of chum salmon
(Oncorhynchus keta) in an artificial spawning channel. MS Thesis. Univ. of Wash.
Seattle.
5 Semenchenko, N.N. 1989. Mechanisms of innate population control in sockeye salmon.
Jour. Ichthyology 28(3): 149-157.
6 Schett-Hames, Dave and Allen Pleus. 1996. TFW Ambient Monitoring Program
Literature Review and Monitoring Recommendations for Salmonid Spawning Habitat
Availability. Prepared for the Washington State Department of Natural Resources under
the Timber, Fish and Wildlife Agreement. TFW-AM 9-96-002. DNR #83. 32 pp.
7 Collins, B. D. and T. Dunne. 1990. Fluvial geomorphology and river-gravel mining.
Spec. Pub. 98, Division of Mines and Geology, California Department of Conservation,
29 p.
8 Kondolf, G. M., and Swanson, M.L. 1993. Channel adjustments to reservoir
construction and instream gravel mining, Stony Creek, California. Environmental
Geology and Water Science, 21:256-269.
9 Platts, W. S. and W. F. Megahan. 1975. Time trends in riverbed sediment composition
in salmon and steelhead spawning areas: South Fork Salmon River, Idaho. Pages 229-239
In: Transactions of the 40th North American Wildlife Conference. Wildlife Mngt. Inst.
10 Peters, J. C. 1962. The effects of stream sedimentation on trout embryo survival. Pages
272-279 In C.M. Tarzwell, editor. Transactions of the third seminar on biological
problems in water pollution.
11 Turnpenny, A.W., and R. Williams. 1980. Effects of sedimentation on the gravesl of
an industrial river system. Journal of Fish Biology 17:681-693.
12 Cooper, A.C. 1965. The effect of transported stream sediment on the survival of
sockeye and pink salmon eggs and alevin. Bulletin 18. International Pacific Salmon
Fisheries Commission, New Westminster, British Columbia.
13 Phillips, R. W., R. L. Lentz, E. W. Claire, and J. R. Moring. 1975. Some effects of
gravel mixtures on emergence of coho salmon and stellhead trout fry. Transactions of the
American Fisheries Society 104: 461-466.
14 Hausle, D. A., and D. W. Coble. 1976. Influence of sand in redds on survival and
emergence of brook trout (Salvelinus fontinalis). Transactions of the American Fisheries
Society 105:57-63.
15 Platts, W. S., M. A. Shirazi, and D. H. Lewis. 1979. Sediment particle size used by
salmon for spawning and methods for evaluation. Ecological Research Series EPA-600/3-
•
•
79-043. U.S. Environmental Protection Agency, Corvalis Environmental Research
Laboratory, Corvallis, Oregon.
16 Cederholm, C. J. and E. O. Salo. 1979. The effects of logging and landslide siltation on
the salmon and trout spawning gravels of Stequaleho Creek and the Clearwater basin,
Jefferson County, Washington, 1972-1978. University of Washington, Fisheries.
17 Hall, J. D., and R. O. Baker. 1982. Rehabilitating and enhancing stream habitat: 1.
Review and evaluation. General Technical Report PNW-138. U.S. Forest Service