Liczby, liczby wszędzie liczby. Do tego jeszcze statystyka i już czujemy się jak w matriksie. Wiele różnych tekstów trafiających do szerokiego grona obiorców podaje pewne dane liczbowe. Niestety bardzo często są one dobierane pod główną tezę danego artykułu i równie często zdarzają się zestawienia dwóch lub więcej informacji liczbowych, pomiędzy którymi istnieją niewyjaśnione w tych tekstach zależności, przez co odbiór całości jest zupełnie inny niż rzeczywistość. Jednym z takich przykładów jest porównanie Polski i Egiptu, o czym pisałem wcześniej – Fakty i Mity: Czy Polska ma tyle wody co Egipt?.

Tym razem tematem przewodnim będzie jedno z ostatnich miejsc jakie zajmuje nasz kraj w Europie pod względem ilości całkowitych odnawialnych zasobów wody na osobę na rok. Wyjaśniam w nim m.in. czemu nie powinniśmy porównywać się do Hiszpanii i błędne moim zdaniem dążenie do 15% retencji. 

Zacznijmy od samego pojęcia całkowite odnawialne zasoby wody, bo właściwe zrozumienie tego terminu to kluczowy element w dalszym odczytywaniu liczb związanych z tym terminem. 

Całkowite odnawialne zasoby wody – to ilość wody, która rzekami opuszcza granice naszego kraju. 

Wartość ta nie uwzględnia:

  • Zasobów wód podziemnych
  • Bilansu opad-parowanie
  • Ilości wody opadowej zretencjonowanej w krajobrazie i wykorzystanej na różne cele od odtwarzania zasobów wód podziemnych, przez nawodnienia rolnicze, po wykorzystanie w przemyśle. 
  • Ilości wody dopływającej rzekami z innych krajów

Ale te aspekty również mają swój udział w rocznym odpływie, bo jak możemy przeczytać w opracowaniu GUSu Ochrona Środowiska 2020:

Wielkość odpływu zależy od czynników naturalnych (ukształtowania terenu, opadów, parowania) i antropogenicznych (zapotrzebowanie na wodę do celów komunalnych, przemysłu i rolnictwa). Dużą rolę odgrywa również ukształtowanie koryt rzecznych, które w naturze meandrują, spowalniając tym samym przepływ wody. Prostowanie koryt, usuwanie nadbrzeżnej roślinności, czy betonowanie brzegów powodują, że infiltracja (wsiąkanie) zachodzi jedynie w ograniczonym stopniu, natomiast zostaje przyspieszony spływ wody.”

Jak widzimy na wielkość tego odpływu wpływ ma wiele czynników, co powoduje, że wielkość odpływu w danym roku nie jest zależna 1 do 1 od opadów – widać to też na poniższym wykresie z opracowania GUSu – chociaż pewne zależności przy skrajnie suchych lub mokrych latach widać. Szczególnie widoczna jest różnica pomiędzy powodziowym 2010 rokiem, gdy były niewielkie szanse zretencjonowania opadów w krajobrazie, a mokrym 2017, gdzie więcej wody zostało w krajobrazie, co przełożyło się na mniejszą wartość odpływu w porównaniu do 2010, pomimo zbliżonej rocznej sumie opadów. 

Rysunek 1 Zmienność opadów i całkowitego odpływu w poszczególnych latach okresu 2000-2019 (GUS, Ochrona Środowiska, 2020)

Mam nadzieję, że teraz pojęcie całkowitych rocznych odnawialnych zasobów wód jest dla Was jaśniejsze, jeśli nie dajcie znać w komentarzach co jest jeszcze niejasne, aby mógł odpowiednio rozszerzyć opis. 

Wróćmy teraz do naszego miejsca w Europie pod względem całkowitych odnawianych zasobów wody na osobę na rok. Gdy spojrzymy tylko na wartość tego wskaźnika to rzeczywiście jesteśmy na szarym końcu w Europie – poniższym wykresie nie ma Islandii i Norwegii, bo oni mają tyle tej wody, że słupki pozostałych państw były słabo widoczne 😉. 

Rysunek 2 Całkowite odnawialne zasoby wód na osobę na rok w krajach Europy (źródło: dane Aquastat)

Dane wynikające z tego wykresu są często podawane przy wszystkich tekstach i opracowaniach związanych z suszą, że mamy tak mało wody, ale przecież inne kraje z tego wykresu też mają problem z suszą. Do analizy weźmy dwa kraje, które są wyżej w rankingu od nas: Niemcy (1863 m3/osobę/rok) i Holandię (5346 m3/osobę/rok). Jak widać na poniższej mapie susza dotyka oba kraje. Na marginesie wspomnę, że Finlandia, która jest w TOP3 tego rankingu też ma problemy z suszą (więcej w linku na końcu artykułu).

Rysunek 3 Susza w Niemczech (po lewej – dane z dnia 2021-09-26 – wskaźnik wilgotności gleby w warstwie 0-180 cm) i w Holandii (po prawej – deficyt opadów w okresie 1.04-29.09.2020) (źródła: Niemcy – https://www.ufz.de/, Holandia – https://www.un-igrac.org/)

Jak to jest zatem możliwe, że kraje znajdujące się w wyżej w rankingu również mają problemy z niedoborami wody i suszą? Jak zwykle diabeł tkwi w szczegółach, a tym przypadku w liczbach. Niemcy i Holandię wybrałem nieprzypadkowo – przez oba kraje przepływa Ren. Aby poznać sekret ich wyższej pozycji wystarczy sięgnąć po dane o jeden poziom bardziej szczegółowe, a mianowicie wewnętrzne i zewnętrzne całkowite odnawialne zasoby wody. Już po nazwie można się domyśleć w czym rzecz. Zacznijmy więc od źródeł Renu, które znajdują się w Szwajcarskich Alpach. Następnie płynie granicą szwajcarsko-niemiecką i niemiecko-francuską, aby później z terenu Niemiec wpłynąć do Holandii, a później do Morza Północnego. Na swojej drodze Ren zbiera jeszcze wodę z Austrii, Lichtensteinu i Belgii. Gdy spojrzymy na podział wewnętrznych i zewnętrznych zasobów wody poszczególnych państw leżących nad Renem (mapa zlewni poniżej) to:

  • wewnętrzne zasoby Austrii stają się zewnętrznymi zasobami Szwajcarii
  • wewnętrzne zasoby Szwajcarii stają się zewnętrznymi zasobami Niemiec
  • wewnętrzne zasoby Niemiec stają się zewnętrznymi zasobami Holandii
  • wewnętrzne zasoby Francji stają się zewnętrznymi zasobami Niemiec, Holandii i Belgii
Rysunek 4 Zlewnia Renu (zaznaczona jaśniejszym kolorem). Niebieską strzałką zaznaczono przepływ wód przez granicę, gdzie zasoby wewnętrzne jednego kraju stają się zasobami zewnętrznymi innego. (źródło: Autorstwa WWasser – Praca własna, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24474560)

Co wynika z tych danych? Po prostu mamy pecha, że nie wpływa do nas jakaś duża rzeka z innego kraju, która pozwoliłaby nam podciągnąć się w rankingu całkowitych odnawialnych zasobów na osobę na rok. Ale jak spojrzymy na wewnętrzne zasoby wody to mamy awans aż o siedem pozycji, wyprzedzając m.in. Holandię i Niemcy. Niestety, taki dopływ wód rzeką z innego kraju jest korzyścią jedynie dla najbliższego otoczenia rzeki. Jak widzieliście na wcześniejszej mapie największa susza glebowa (rolnicza) w Niemczech dotyczy obszarów położonych bliżej naszego kraju i daleko od Renu. I raczej nie należy się spodziewać, że woda do nawadniania tych terenów będzie transportowana z Renu do wschodniej części Niemiec, tak samo jak u nas w kraju woda z Wisły i Odry nie będzie przesyłana w głąb centralnej polski.  

Ciekawym przypadkiem jest też Holandia, niby wody mają całkiem sporo, bo przecież dopływa z zagranicy, a opady w skali roku też nie są małe. Problemem jest dostępność wody w odpowiednim miejscu i czasie. Płaski i depresyjny teren Holandii uniemożliwia retencję wody i opadów nie tylko w postaci zbiorników powierzchniowych, ale także i w wierzchniej warstwie gleby. Typowa retencja krajobrazowa czy też glebowa nie jest w tym kraju możliwa, bo zamieni się w jedno wielkie bagno, dlatego szukają innych rozwiązań (o czym więcej w linku na końcu). 

Rysunek 5 Całkowite odnawialne zasoby wody na osobę na rok z podziałem na wewnętrzne i zewnętrzne zasoby wody. Kraje uporządkowane od największych wewnętrznych zasobów wody (źródło: opracowanie własne na podstawie danych Aquastat)

Wróćmy teraz do Polski. Jak wielokrotnie powtarzam zaletą naszej sytuacji jest to, że nie jesteśmy zależni od wody dopływającej od sąsiadów, więc międzynarodowe wojny o wodę raczej nam nie grożą, tak jak to ma miejsce w innych regionach Afryki czy Azji. Przy naszej wodnej sytuacji często jesteśmy porównywani do Hiszpanii, bo oni retencjonują znacznie większy % całkowitych odnawialnych rocznych zasobów wody. I owszem, jeśli weźmiemy pod uwagę takie porównanie to jesteśmy daleko w tyle za Hiszpanią, która w sztucznych zbiornikach retencjonuje 1153 m3/osobę/rok, podczas gdy w Polsce jest to 77 m3/osobę/rok, co daje wielokrotnie przytaczane 6% retencji wody w odniesieniu do całkowitych odnawialnych zasobów wody (na podstawie danych Aquastat), podczas gdy dla Hiszpanii jest to prawie 50%. Ale trzeba pamiętać, że jest to retencja sztuczna. Nie liczy się w tym naturalna retencja, retencja w rowach melioracyjnych, bagnach, torfowiskach, starorzeczach czy innych wodnych obszarach. O tym czym jest ten mityczny % retencji możemy przeczytać w opracowaniu GUS: 

Zbiorniki retencyjne charakteryzują się małą pojemnością, która łącznie nie przekracza 6% objętości odpływu rocznego wód z obszaru kraju. Efektem tego jest występowanie trudności w zaopatrzeniu w wodę w niektórych rejonach kraju. W szczególności na południu Polski wodochłonny przemysł i rozwój procesów demograficznych oraz specyficzne warunki geograficzne i hydrograficzne, powodują występowanie deficytów wody. Również w południowych obszarach kraju występuje znaczna zmienność przepływu wód w rzekach w czasie silnych opadów deszczu oraz przemieszczanie się zmasowanych ilości wód powodziowych stanowiących m.in. spływy z terenów górskich.”

Jednak kawałek dalej w tym samym opracowaniu czytamy: 

„Duża część odpływu rzekami do Bałtyku pochodzi z zasilania wodami podziemnymi.”

Zatem kluczem powinna być retencja wód opadowych i zapewnienie ich wsiąkania w głąb gruntu, aby te zasoby odtwarzać – mamy wtedy przeciwdziałanie suszy i powodzi u źródła problemu, czyli w miejscu gdzie opad spada na ziemię, a nie na końcu rury czyli poprzez sztuczną retencją na rzekach. Tym bardziej, że w bilansie wodnym Polski po stronie rozchodu dominuje parowanie (60%), a pozostałe 30% to odpływ rzekami do morza (więcej w jednym z pierwszych blogowych tekstów Polskie wody – ile i jakiej wody powierzchniowej mamy?). Woda, której zapewniamy wsiąkanie do gruntu (infiltrację) jest chroniona przed parowaniem, a jednocześnie jest dostępna dla systemu korzeniowego roślin i powoli przesiąka do wód powierzchniowych – odtwarzając zasoby wód podziemnych, wilgoci glebowej oraz stabilizując przepływy na rzekach w okresach bezopadowych. 

Skąd się bierze woda w kranie? | Przystanek nauka
Rysunek 6 Czas odtwarzania się podziemnych zasobów wody w zależności od poziomu wodonośnego (Źródło: przystaneknauka.us.edu.pl)

Niestety taka retencja krajobrazowa nie wlicza się w ten % retencji, który jest wielokrotnie przytaczany. Nie wiem, czy to celowy zabieg instytucji i osób odpowiedzialnych za retencję, ale patrząc jak ten % jest liczony to docelowe 15% osiągniemy tylko przez sztuczną retencją w zbiornikach… inne działania jak retencja wody w rowach melioracyjnych, oczkach śródpolnych czy retencja deszczówki w obszarach miejskich (beczki, oczka, ogrody deszczowe itp.) niestety nie będzie miała znaczenia w dążeniu do tych 15%. A jak wynika z szacunków, które zrobiłem wzrost z 6 do 15% to zatrzymanie dodatkowych 16 litrów (mm opadu) na każdym metrze kwadratowym kraju, o czym informowałem Was w cyklu #101Retencji. Wynika z tego, że wyznaczony cel 15% rocznego odpływu (wiecie czemu 15% a nie np. 10 lub 20%?, bo ja nie znalazłem źródła) można przy tak definiowanym wskaźniku osiągnąć tylko przez sztuczną retencję.

Z Hiszpanią mamy kilka podobnych wodnych charakterystyk, ale przy gospodarce wodnej, nie można wybierać sobie pojedynczy danych. Trzeba wziąć pod uwagę szereg zmiennych dla danego regionu i w oparciu o nie planować właściwą gospodarkę wodną. Czemu nie powinniśmy iść śladami Hiszpanii? Powodów jest kilka, a głównym są różnice w zmienności opadów. Dzięki wieloletnim pomiarom wskaźników meteorologicznych, mamy bazy danych, które pozwalają nam wyliczyć różne wskaźniki charakteryzujące dany region. I tak w oparciu o sumy opadów możemy wyznaczyć ich zmienność roczną i sezonową. 

Pierwszy z wskaźników dostępnych w bazie Aquastat to międzyroczna zmienność odnawialnych zasobów wody (Interannual variability – WRI). W skrócie im mniejsza wartość tego wskaźnika tym wahania w odnawialnych zasobów rok do roku są mniejsze. Im większa wartość tym większa szansa na duże zmiany całkowitych odnawialnych zasobów w następujących latach. Opisując to na przykładzie wykresu GUS, który pokazywałem wcześniej. Mniejsza wartość tego wskaźnika  odznacza, że zielone słupki z tego wykresu będą podobnej wielkości (mniejsze różnice pomiędzy nimi) – takie łagodne pagórkowate zmiany. Im większa wartość wskaźnika WRI tym te słupki będą raz mniejsze raz większe, a różnice pomiędzy wysokością słupka następujących po sobie latach mogą być znaczące – takie przepaście pod klifami. Wskaźnik średniorocznej zmienności dla Polski wynosi 1,2. Hiszpania i Portugalia są na ostatnich miejsca z najbardziej niekorzystną w Europie wartością tego wskaźnika wynoszącą 2,3. 

Rysunek 7 Wartości wskaźnika WRI dla średniorocznej zmienności odnawialnych zasobów wody (źródło: opracowanie własne na podstawie danych Aquastat).

Drugi wskaźnik to sezonowa zmienność opadów (seasonal variability) – czyli jak zmieniają się zasoby wody w poszczególnych miesiącach roku. Im wyższa wartość tym wyraźniejszy podział na porę suchą i mokrą – kilka miesięcy pada, a kilka miesięcy nie pada. I hurra, znaleźliśmy wskaźnik, który daje nam podium, a dokładniej pierwsze miejsce ex aequo ze Słowacją, Węgrami i Czechami. Sezonowa zmienność opadów wynosi dla tych czterech państw 0,6. A Hiszpania? Znów na szarym końcu, a dokładnie czwarta od końca z wartością wskaźnika wynoszącą 2,1. Coś Wam to przypomina? Tak, to ta sama pozycja jaką zajmuje Polska we wskaźniku całkowitych odnawialnych zasobów wody na osobę na rok.  

Rysunek 8 Wartości wskaźnika WRI dla sezonowej (miesięcznej) zmienności odnawialnych zasobów wody (źródło: opracowanie własne na podstawie danych Aquastat).

Oczywiście do tej zmienności opadów trzeba jeszcze odnieść wielkość opadów. Przeliczyłem dane z Aquastat, aby podać Wam objętość opadu na osobę na rok. Dla Polski jest to 4943 m3 na osobę na rok. Jak widzicie, średniorocznie z nieba spada nam więcej wody, niż odpływa rzekami do morza lub poza granice naszego kraju. Co dzieje się z tą wodą? W większości paruje, część zasila wody podziemne, część odbudowuje zasoby wód powierzchniowych – napełniają się jeziora, bagna, starorzecza i inne, a reszta, czyli ok. 1500 m3 na osobę na rok opuszcza rzekami granice naszego kraju – czyli około 30% opadu.

W przypadku Hiszpanii opady dają im 6898 m3 na osobę na rok, a rzekami odpływa 2390 m3 na osobę na rok – czyli około 35% opadów. 

Rysunek 9 Objętość średniorocznych opadów na osobę na rok (źródło: opracowanie własne na podstawie danych Aquastat)

Jedną z informacji, która umyka wskaźnikowi całkowitych odnawialnych zasobów wody jest też ilość wody powierzchniowej zgromadzonej w naturalnych zbiornikach powierzchniowych. Z danych, które udało mi się znaleźć mamy w Polsce 1032 jeziora o powierzchni większej od 50 ha jest, a ich łączna objętość to 17 km3 (link na końcu). Dla porównania te 1500 m3/osobę/rok całkowitych odnawialnych zasobów wody to ok. 60 km3 (GUS, 2020), zatem pojemność tych największych jezior to 28,3% całkowitych odnawialnych zasobów wody. Ile jest w Hiszpanii? Jeszcze nie dokopałem się źródła takich danych, jak coś wiecie to możecie podesłać wtedy edytuję tekst, ale jak możemy przeczytać na stronie Europejskiej Agencji Środowiska:

W Hiszpanii jest tylko kilka dużych naturalnych jezior i niewielka liczba małych jezior alpejskich w Pirenejach i innych pasmach górskich. Na większej części terenu brakuje naturalnych jezior”

Przeglądając mapy hydrologiczne obu krajów widać te różnice w naturalnych zbiorniach. A przecież w Polsce mamy jeszcze tysiące mniejszych zbiorników, poniżej tych 50 ha. W Hiszpanii takim mały zbiornikom nie jest łatwo ze względu na wyższe parowanie (wyższa średnia temperatura – dla Hiszpanii średnia roczna temperatura wynosi 19℃, a dla Polski średnia roczna temperatura waha się od ponad 9 °C w okolicach Wrocławia, Legnicy i Zielonej Góry do około 6 °C na Suwalszczyźnie) oraz wspomniana wcześniej zmienność sezonowa i coroczna opadów. To jest jeden z powodów, dla którego Hiszpanie zbudowali tak dużo sztucznych zbiorników wodnych, a i tak do nawadniania upraw wykorzystują podczyszczane oczyszczone ścieki – o czym pisałem Relacja z międzynarodowych warsztatów odzysku wody (projekt AQUARES).

EDIT 23.11.2021 r. – uzupełnienie treści

Przypomniało mi się opracowanie „Wyznaczenie kluczowych stref dla poprawy retencji wody w polskiej części zlewni rzeki Odry Analiza możliwości retencji wody w systemach melioracyjnych i ich potencjalna rola w łagodzeniu niskich przepływów zimowych rzeki Odry.” Grygoruk i in., 2018 (link na końcu tekstu), w którym możemy przeczytać m.in., że w rowach melioracyjnych zlewni Odry daje średnią retencją na poziomie 165 mln m3 wody – co daje około 5% średniego rocznego odpływu – ale to nie jest liczone przez GUS… tymczasem przegradzanie rzek i tworzenie na nich barier migracyjnych dało w ramach retencji korytowej 32,5 mln m3 wody, poprawiając zdolność krajowej retencji aż o 1% (o czym wielokrotnie informowali pracownicy Wód Polskich). Widzicie w czym problem – potencjał retencji w samych rowach melioracyjnych jest bardzo duży i pewnie samymi zastawkami na rowach jesteśmy wstanie osiągnąć te 15% retencji (zlewnia Wisły jest przecież znacznie większa od Odry), ale to nie jest nigdzie liczone i uwzględnianie. A GUS widzi tylko sztuczną retencję…

Powyżej skupiłem się na prezentacji różnych danych. Teraz wyrażę swoją opinie i wnioski na podstawie przedstawionego materiału. Dla osób, śledzących moją działalność nie będzie nowością, że kluczem do retencji w Polsce powinno być zapewnienie retencji opadu w miejscu gdzie spada na powierzchnie, spowolnienie jego odpływu i zapewnienie infiltracji (wsiąkania) do głębszych warstw gleby. Wszystko to zgodnie z zasadą 3S, o której opisałem w przykładzie z Portugalii – Krajobraz retencyjny w portugalskiej Tamerze. Czy potrzebujemy zatem sztucznych zbiorników? Pewnie są regiony, szczególnie w regionach górskich i podgórskich, gdzie są one potrzebne, aby zapewnić rezerwę wody pitnej. Dodatkowo na południu mamy znacznie większe opady i większe spadki, a skaliste podłoże utrudnia wsiąkanie wody w głąb gruntu. Na pewno ważną rolę pełnią w tych obszarach w pełni wykształcone lasy, które w górach powinny pełnić rolę gąbki, czy pełnią? To temat na osobny tekst. Natomiast w pozostałych obszarach, jeśli zbiornik jest potrzebny to nie powinien być tworzony poprzez przegrodzenie rzeki.  Tak jak udało się to zaproponować w Łasku, gdzie ze wstępnej koncepcji budowy zbiornika polegające na jej przegrodzeniu i zalaniu naturalnie meandrującej rzeki, udało się zmienić koncepcję na utworzenie zbiornika na lewym brzegu rzeki i pozostawieniu jej obecnego koryta na prawie całym odcinku. 

Rysunek 10. Po lewej pierwotna koncepcja utworzenia zbiornika poprzez przegrodzenie rzeki i zalanie jej obecnego koryta. Po prawej nowa koncepcja utworzenia zbiornika na lewym brzegu rzeki z zachowaniem jej obecnego koryta na prawie całym odcinku (abstrakt z publikacji Kiedrzyńska i in., 2021).

Podobał się Wam tekst? Chcecie więcej takich rozbudowanych treści? Możecie dołączyć do Patronów i wspierać rozwój bloga. Wesprzyj naszą działalność darowizną. Dziękujemy wszystkim, którzy wspierają naszą pracę. tutaj więcej informacji

Więcej informacji i linki źródłowe:

Opracowanie GUS – Ochrona Środowiska 2020

https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2020,1,21.html

O suszy w Holandii

https://www.un-igrac.org/stories/drought-netherlands-and-its-impact-groundwater-resources

O suszy w Finlandii

https://www.mdpi.com/2071-1050/11/8/2450

O pojemności jezior w Polsce http://orka.sejm.gov.pl/druki4ka.nsf/($vAllByUnid)/A0C171F9B88533F1C1256DC60044F9C9/$file/2115_07.pdf

Dane Aquastat

http://www.fao.org/aquastat/statistics/query/results.html

O wodnej sytuacji w Hiszpani na stronach EEA

https://www.eea.europa.eu/publications/92-9167-001-4/page017.html

Publikacja naukowa dotycząca Łasku

Kiedrzyńska i in., 2021. The enhancement of valley water retentiveness in climate change conditions

Opracowanie Wyznaczenie kluczowych stref dla poprawy retencji wody w polskiej części zlewni rzeki Odry Analiza możliwości retencji wody w systemach melioracyjnych i ich potencjalna rola w łagodzeniu niskich przepływów zimowych rzeki Odry.” Grygoruk i in., 2018 – link bezpośrednio do pliku pdf tutaj