Charakterystyka obszaru

Optymalizacja istniejących, zdegradowanych stref ekotonowych w obrębie zatoki zbiornika narażonej na zanieczyszczenia obszarowe pochodzące z terenów użytkowanych rolniczo oraz zabudowy całorocznej.

Ryc. Źródło: geoportal.gov.pl

Charakterystyka ogólna

Poligon demonstracyjny w Barkowicach zlokalizowano w obrębie wyerodowanej równiny sandrowej (wodnolodowcowej).
W chwili obecnej głównym elementem rzeźbotwórczym są: fluwialne procesy wód Pilicy (wraz z sezonowymi i związanymi z obsługą stopnia wodnego - wahaniami poziomu wody). Istotnym czynnikiem rzeźbotwórczym jest także działalność człowieka polegająca na powiększaniu tzw. strefy zalewu (plaży) – rozkopywanie skarp a w innych miejscach podnoszenie terenu (ograniczanie powierzchni zalewu – plaży), tj. zwiększanie powierzchni, potencjalnie przydatnych pod inwestycje.

Budowa geologiczna

W rejonie poligonu demonstracyjnego Barkowice, Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski, arkusz Sulejów, skala 1 : 50 000, dokumentuje występowanie piasków i żwirów wodnolodowcowych dolnych ze zlodowacenia środkowopolskiego.
W trakcie instalacji sieci piezometrów dokonano uszczegółowienia danych dotyczących budowy geologicznej obszaru (Zał.1. Mapa lokalizacji sieci piezometrów). Poligon demonstracyjny Barkowice zbudowany jest w przeważającej części z plejstoceńskich piasków różnej granulacji i żwirów wodnolodowcowych dolnych pochodzących z interglacjału mazowieckiego. Niewielkie powierzchnie zajmują najmłodsze osady związane z działalnością akumulacyjną Pilicy – tj. namuły. Stwierdzono je wyłącznie w pkt. B7 (Barkowice Łąka).
W miejscach położonych morfologicznie, wyżej (tj. w pkt. B1, B5), w górnych partiach profili, pod poziomami akumulacyjnymi gleb (poziomy organiczno-mineralne), występują mało miąższe (0,5-0,6 m) piaski gliniaste lub piaski pylaste, które są poziomami genetycznymi wykształconych tam gleb.

Warunki hydrogeologiczne

W obrębie poligonu demonstracyjnego Barkowice pierwsze zwierciadło wód podziemnych stwierdzono na głębokości 0,35-1,60 m p.p.t. (tj. 166,12 – 166,27 m n.p.m.). Stwierdzone zwierciadło wody jest zwierciadłem swobodnym. Warstwę wodonośną tworzą piaski różnej granulacji (drobne, średnie, grube). Analizowane wody podziemne są w pełnej więzi hydraulicznej z wodami Zbiornika Sulejowskiego. Wykonana mapa hydroizohips oraz przekroje hydrogeologiczne (C-C’, D-D’ i E-E’) wskazuje, że kierunek przepływu wód jest z kierunku zachodniego w kierunku wschodnim. Bazą drenażu jest tutaj Zbiornik Sulejowski. Jak wynika z opracowanego przekroju hydrogeologicznego D-D’  lokalnie pomiędzy piezometrami może dochodzić do minimalnych korekt kierunku przepływu wód – generalnie jednak bez zaburzenia głównego wschodniego kierunku przepływu. Warstwa wodonośna jest głównie zasilana meteorycznie, a wahania zwierciadła wody są uzależnione od wielkości opadów (zarówno deszczowych jak śnieżnych), oraz stanu piętrzenia w Zbiorniku Sulejowskim. Z zestawionych materiałów wynika, że wahania poziomu wód w zbiorniku będą oddziaływały na poziom pierwszego zwierciadła wód podziemnych.
Na podstawie przeprowadzonych laboratoryjnych badań wielkości współczynnika filtracji wynika, że zafiltrowane poziomy wodonośne charakteryzują się dobrymi parametrami filtracyjnymi.

 

Diagnoza zagrożeń

Charakterystyka chemiczna wód pierwszej warstwy wodonośnej

W obrębie poligonu demonstracyjnego Barkowice Zatoka odnotowano zanieczyszczenie wód podziemnych związkami azotu. Najwyższe wartości azotanów obserwowano w pkt. B4 i wahały się od 194 - 237 mg NO3/l. W pozostałych punktach pomiarowych położonych w pierwszej linii pod uskokiem skarpy (tj. B1, B5) odnotowano niższe stężenia jednakże również powyżej 100 mg NO3/l. W punktach tych odnotowano także podwyższone wartości fosforanów w wodach podziemnych, wahające się  od 0,17 – 0,52 mg PO4/l. Źródeł zanieczyszczeń związkami azotu należy się dopatrywać w nielegalnych zrzutach ścieków bytowych bezpośrednio do gleby lub też poprzez nieszczelne szamba.
W punktach pomiarowych (w piezometrach B15, B14) zlokalizowanych w drugiej linii od uskoku skarpy, w strefach ekotonowych, odnotowano redukcję stężenia zarówno azotanów jak i fosforanów w trakcie trwania sezonu wegetacyjnego. Po wystąpieniu zmarznięcia gruntu odnotowano niewielką różnicę pomiędzy piezometrami w poszczególnych transektach prostopadłych do linii brzegowej zbiornika.

Charakterystyka wód powierzchniowych zatoki Zbiornika Sulejowskiego

Zatoka położona w obrębie poligonu demonstracyjnego Barkowice Zatoka jest płytką zatoką o głębokości uzależnionej od poziomu piętrzenia zbiornika. Średnia głębokość zatoki to ok. 0,5 metra przy stanie 166,60 m npm.
Wody zatoki wykazywały parametry zbliżone do wód w pelagialu zbiornika Sulejowskiego. Stężenie fosforanów wahało się od 0,02 do 0,16 mg PO4/l zaś stężenie azotanów: od 1,9 do 9,3 mg NO3/l.

Zbiorowiska roślinne

Charakterystyczne zbiorowiska roślinne występujące w obrębie poligonu demonstracyjnego Barkowice Zatoka to: szuwar mannowy, szuwar mozgowy, szuwar trzcinowy oraz wierzbowska.

Charakterystyka gleby i osadów dennych

Analiza wyników odczynu gleby pozwala zaklasyfikować próbki gleby pobrane przy pomoście nr 2 jako obojętne (7,14 – 7,17 ) w okresie wiosennym i lekko kwaśne (6,31) w okresie lata. W przypadku stanowisk zlokalizowanych w pobliżu piezometrów stwierdzono silne zakwaszenie gleby przy pkt. B5 – 4,23 i B4 – 5,69 oraz alkaliczny charakter próbki gleby pobranej przy pkt. B3 – 7,36.
Oceniając zasobność gleb w fosfor przyswajalny (0,011 mg/kg s.m.) i potas (28,59 mg/kg s.m.) glebę charakteryzuje bardzo niska zasobność  (V klasa zasobności). Podobnie jest w przypadku azotu (N-NO3: 3,69 mg/kg s.m.; N-NH4: 8,61 mg/kg s.m.), którego ilość wskazuje na gleby ubogie.
Osady denne pobrane w zatoce wykazują charakter mineralny. Najwyższą zawartość materii organicznej obserwuje się w okresie późnej jesieni (3,73%), natomiast najmniejszą zawartość materii organicznej w lipcu (0,67%). W próbkach wiosennych zawartość materii organicznej wynosiła 1,32%. Taki czasowy rozkład może być spowodowany akumulacją obumarłej roślinności jesienią, następnie powolną jej dekompozycją wiosną i całkowity rozkład na formy mineralne latem. Odczyn osadów dennych pobranych z zatoki wskazuje na ich zasadowość (7,52 – 7,69).

Zaproponowane rozwiązania

Proponowane rozwiązania projektowe

Ze względu na bardzo wysokie stężenia azotanów w wodach podziemnych konieczne jest podjęcie działań mających na celu ich redukcję. Proponuje się uzupełnienie roślinnej strefy ekotonowej w ścianę denitryfikacyjną. Ściany denitryfikacyjne służą do zintensyfikowania procesów denitryfikacji, który jest naturalnym procesem zachodzącym w ekotonach nadbrzeżnych. Denitryfikacja jest kluczowym mikrobiologicznym etapem w krążeniu azotu, zachodzącym głównie w osadach, z wydzieleniem azotu gazowego do atmosfery, co w istotny sposób usuwa azot z ekosystemu. Funkcjonowanie takich ścian polega na wypełnieniu rowu, przez które przechodzi zwierciadło zanieczyszczonej azotanami wody gruntowej, wolno degradującym się źródłem cząsteczkowego węgla organicznego (najczęściej w postaci trocin), który zapewnia źródło węgla dla heterotroficznych bakterii denitryfikujących.
W części roślinnej strefy ekotonowej proponuje się usunięcie roślinności istniejącej wraz z warstwą gleby i osadu a następnie nasadzenia wzorowane na istniejących zbiorowiskach. Rośliny utrzymujące się w fazie klimaksu proponuje się zastąpić roślinami w początkowej fazie sukcesji. Jest to istotne, gdyż okresy uwalniania i kumulowania substancji biogennych mogą być związane z etapami rozwoju sukcesyjnego (Pinay I IN.,1990). Początkowa zdolność retencjonowania materii ulega po pewnym czasie stabilizacji, a następnie przechodzi w stan równowagi pomiędzy kumulowaniem, a uwalnianiem (faza klimaksu) (Zimka 1989). Następnie, na skutek wysycenia materią, może następować jej uwalnianie. Najwyższą zdolność retencjonowania materii wykazują ekotony we wczesnych stadiach sukcesji (Zalewski, 1994).

Planowane urządzenia wodne

W obrębie poligonu demonstracyjnego Barkowice Zatoka budowa urządzeń wodnych zostanie przeprowadzona dwuetapowo:

• w pierwszym etapie zostaną rozebrane 3 istniejące znajdujące się w złym stanie  technicznym pomosty
• w drugim etapie zostaną wykonane 3 pomosty cumownicze. Dwa pomosty zbudowane będą w formie prostokątnej platformy o wym. 1,5 x 15,0m. Pomost trzeci wykonany będzie w kształcie litery T, o wym. pokładu głównego 1,5 x 12,0m i głowicy 1,5 x 3,0m

Wykonanie pomostów służyć będą zabezpieczeniu strefy  ekotonowej z nasadzeniami specjalnie wyselekcjonowanej roślinnością.  Budowle pomostowe połączone z brzegiem,  będą pełnić funkcję falochronu chroniąc ekoton przed zjawiskiem abrazji i niszczeniem roślinności jak też będą pełnić funkcję rekreacyjno-widokową stanowiąc przystań dla osób uprawiających sporty wodne takie jak surfing, kajakarstwo, żeglarstwo czy wędkarstwo.
Pomosty składać się będą konstrukcji nośnej w postaci słupów drewnianych o wym. 10 x 10cm zakotwionych w dnie zbiornika, belki nośnej o wym. 10 x 10cm  oraz z pokładu wykonanego z desek z drewna twardego o gr. 32mm. Jednostki pływające cumować będą do belek konstrukcji nośnej pomostów.

Wdrożenia

Wdrożenie zaproponowanych rozwiązań

Głównym założeniem działań w ramach poligonu demonstracyjnego Barkowice Zatoka jest redukcja zanieczyszczeń obszarowych dopływających do zbiornika z krajobrazu rolniczego oraz intensywnej zabudowy zagrodowej w sołectwie Barkowice połączona z optymalizacją stref ekotonowych narażonych na silną presję turystów. Główne prace ziemne trwały od kwietnia do maja 2012r. Zakres wykonanych prac:

1. wybudowano ścianę denitryfikacyjną dla wzmocnienia roślinnej strefy buforowej. Ściana denitryfikacyjna została skonstruowana poprzez wykonanie rowu w ziemi o szerokości ok. 1 m i długości ok.100 m i głębokości 1,5-1,7 m, prostopadle do kierunku przepływu wód gruntowych. Ściana została zbudowana w osi istniejącego ciągu komunikacyjnego wzdłuż linii brzegowej zatoki i po zakończeniu prac konstrukcja jest niewidoczna. Ziemię z rowu wymieszano z trocinami sosnowymi, które ulegając stopniowemu rozkładowi dostarczą bakteriom denitryfikacyjnym organicznego źródła węgla. Azotany zawarte w wodzie przepływającej przez ścianę będą ulegały denitryfikacji do form gazowych.
2. w obszarach szczególnie zanieczyszczonych usunięto część osadu dennego i warstwę gleby. Następnie wykonano nasadzenia wzorowane na istniejących zbiorowiskach, dla podtrzymania ukształtowanego przez proces sukcesji doboru gatunków i bioróżnorodności. Nasadzenia roślinne obejmowały odpowiednio gatunki szuwaru: mozgowego, mannowego, trzcinowego oraz pałkowego a także sztobrów wierzby.
3. w części roślinnej strefy ekotonowej wykonano zabiegi pielęgnacyjne polegające na wykoszeniu obumarłych części roślinności nadbrzeżnej.
4. zabezpieczono strefę przed wydeptywaniem poprzez instalację barierek ochronnych
5. zainstalowano tablicę edukacyjno-informacyjną
6. jesienią 2011 roku skonstruowano 3 pomosty wędkarsko-widokowe w celu ograniczenia bezpośredniej presji przez turystów i wędkarzy
7. jesienią 2012 roku wykonano zabieg pielęgnacyjny w postaci wykoszenia i wywozu roślin ze strefy ekotonowej.

 

Tablica informacyjno – edukacyjna Barkowice Zatoka