Strategiczny projekt badawczy „Zintegrowany system

Od Koordynatorów
Strategiczny projekt badawczy „Zintegrowany system
wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego”
(ZiZOZap) – wypracowane rozwiązania
E
uropejskie standardy zarządzania zbiornikami retencyjnymi wymagają: zachowania dobrego potencjału ekologicznego zasobów
wodnych i związanych z nimi ekosystemów, wykorzystania wód zbiorników zgodnie z ich funkcją gospodarczą, a także zapewnienia
bezpieczeństwa budowli piętrzących w warunkach zagrożeń naturalnych i technologicznych. Podczas wieloletniego użytkowania zbiorników zaporowych ich stan techniczny uległ zmianom. Zmieniły się również, wskutek naturalnych procesów biologicznych, warunki
przyrodnicze w ich środowisku. Przemiany gospodarcze i społeczne powodują, że obecnie zbiorniki pełnią więcej funkcji niż zakładano
podczas ich budowy. Wieloaspektowe podejście do zarządzania zasobami wodnymi i zbiornikami zaporowymi wymusza uwzględnienie
relacji pomiędzy efektywnością gospodarczą, ochroną przed zagrożeniami naturalnymi i antropogenicznymi oraz wartościami środowiska przyrodniczego.
Rozwiązywanie problemów związanych z użytkowaniem i zarządzaniem wielofunkcyjnymi zbiornikami zaporowymi wymaga wiedzy
i rozwagi. Konsekwencje nietrafnych decyzji mogą prowadzić do degradacji środowiska przyrodniczego, a odwrócenie ich skutków
może być trudne i czasochłonne.
Jak zatem nauka może wspomóc zarządzanie zbiornikami zaporowymi?
Interdyscyplinarny zespół badawczy Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach (koordynator), Politechniki Krakowskiej, Instytutu Ekologii
Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach i Instytutu Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu podjął próbę stworzenia naukowych podstaw zarządzania zbiornikami w ramach Projektu „Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego” (ZiZOZap). Wykonanie zadań projektu byłoby niemożliwe bez zainteresowania i wsparcia partnerów strategicznych – Górnośląskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów SA w Katowicach oraz Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Gliwicach. W pracach
projektu uczestniczyli także: Instytut Ochrony Przyrody PAN w Krakowie, NILU Polska sp. z o.o., Zakłady Ichtiobiologii i Gospodarki
Rybackiej oraz Gospodarki Stawowej PAN w Gołyszu, a także Ecoclima Serwis SJ z Katowic.
Współczesne zarządzanie takimi obiektami jak zbiorniki zaporowe musi bazować na informacjach oraz scenariuszach działania.
Scenariusze muszą wynikać bezpośrednio z instrukcji gospodarowania zbiornikiem lub być z tym dokumentem zbieżne. Zarządzanie
wymaga ciągłego ustalania hierarchii ważności funkcji i zakresu możliwych kompromisów, niezbędnych w ich realizacji. W projekcie ZiZOZap problem ten rozwiązaliśmy kompleksowo, odpowiadając na pytania, o których piszą w kolejnych artykułach wykonawcy projektu.
Jak gromadzić niezbędne dane? Jak je weryfikować i archiwizować? Jakich narzędzi użyć do wspomagania przetwarzania i interpretacji
uzyskiwanych wyników? Jakich modeli cyfrowych użyć do efektywnego przewidywania zdarzeń? Jak dostosowywać system zarządzania do bieżących lub przewidywanych w dalszym okresie zmian?
Modelem w naszych badaniach był czwarty pod względem powierzchni i piąty pod względem pojemności zbiornik w Polsce – wielofunkcyjny zbiornik goczałkowicki. W ramach projektu naukowcy testowali innowacyjne metody monitoringu wód, pozwalające śledzić online w 15minutowych przedziałach jak zmieniają się właściwości wody. Elementami automatycznego monitoringu hydrologicznego, hydrochemicznego i meteorologicznego są na przykład użyte przez nas zdalne, wieloparametrowe sondy hydrologiczne, analizujące 11 podstawowych
wskaźników hydrochemicznych w wodach zbiornika oraz po 7 wskaźników na dopływie i wypływie. Monitoring w ramach projektu to również
monitoring zlewni, jako uzupełnienie istniejącego systemu prowadzonego przez IMGW PIB oraz Ecoclima Serwis SJ (Siudy i wsp.).
Stosowano także nowoczesne metody molekularne pozwalające na ocenę zagrożeń toksykologicznych w wodzie i osadach, jak również monitorowania mikroorganizmów w wodzie prowadzące do oceny jakości środowiska (Łaszczyca i wsp.).
Gromadzenie niezbędnych informacji o stanie szeroko rozumianego środowiska wymusiło opracowanie narzędzi weryfikacji, gromadzenia, przetwarzania i udostępniania danych, potrzebnych do uzyskania niezbędnej wiedzy do zarządzania zbiornikiem (Długosz i wsp.).
Dzięki tym informacjom możliwe było m.in. opracowanie modeli hydrodynamicznych (Hachaj i wsp.), a także ocena pojemności, stopnia
zalądowania i miąższości osadów dennych zbiornika (Bojarski i wsp.). Na bazie tych informacji były również tworzone unikatowe, nie tylko
w skali kraju, wieloaspektowe modele pracy zbiornika, obrazujące i prognozujące przebieg zachodzących w nim procesów oraz sekwencje stanów hydrologicznych i ekologicznych. Modele umożliwiają określenie konsekwencji zmian i pozwalają na tworzenie, a także wybór
scenariuszy zarządzania (Bojarski, Nachlik i wsp.). Zaawansowane trójwymiarowe modelowanie obejmuje również zjawiska przyrodnicze
zachodzące w ekosystemie zbiornika, mające wpływ na jakość wód i jakość środowiska przyrodniczego (Kliś i wsp.). Przygotowaliśmy
także nowe narzędzia wspomagające gospodarkę rybacką, w tym nieinwazyjne metody oceny liczebności ryb oparte na komputerowej
automatycznej analizie obrazów sonarowych (Łozowski i wsp.). Nowatorskie metody badawcze i kompleksowe analizy wdrożone w projekcie zaowocowały wypracowaniem narzędzi oraz dobrych praktyk, które pomagają zracjonalizować zarządzanie zbiornikiem. Narzędzia
te służą do ustalenia zasad pracy, oceny planów operacyjnych, opracowania strategii zarządzania, opartych na systemie scenariuszy.
Hierarchia scenariuszy odpowiada gradacji problemów według zasady: co musi być zrobione, co może być zrobione i co jest rekomendowane do realizacji w określonej sytuacji, np. podczas wezbrań, suszy i w normalnych warunkach eksploatacji zbiornika.
Treści tego zeszytu „Gospodarki Wodnej” wypełniają, z konieczności zwięzłe, artykuły dotyczące zasygnalizowanych wyżej zagadnień
– autorzy starali się w nich przybliżyć niektóre z wypracowanych w Projekcie ZiZOZap narzędzi wspomagających zarządzanie zbiornikiem.
Prace zrealizowano w ramach projektu Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego
sfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego
w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na podstawie umowy POIG 01.01.02-24-078/09
Nadal śledzimy zmiany zachodzące w zbiorniku i uzupełniamy bazy danych. Jednocześnie
przygotowywane są wdrożenia i prowadzone
konsultacje z potencjalnymi partnerami zainteresowanymi wynikami naszych badań i proponowanymi rozwiązaniami zarządczymi. Zdobyte na zbiorniku goczałkowickim doświadczenia
pozwolą nam zaadaptować wypracowane narzędzia do wspomagania zarządzania innymi
zbiornikami zaporowymi w Polsce.
Paweł Migula, Piotr Łaszczyca, Andrzej Woźnica
Gospodarka Wodna nr 8/2014
279