Cały świat stoi obecnie przed poważnymi ograniczeniami rozwoju. Są to: woda, energia oraz żywność. Każde z tych ograniczeń ma swoją specyfikę. Jednak trzeba uzmysłowić sobie, że woda jest niezbędna nie tylko do życia wszystkich organizmów i roślin, ale także konieczna przy wytwarzaniu żywności i w wielu procesach energetycznych. W różnych krajach i w różnych regionach naszego globu problemy te występują z różnym nasileniem.

DOKĄD ZMIERZA POLSKA GOSPODARKA WODNA; STAN OBECNY I WYZWANIA PRZYSZŁOŚCI

WPROWADZENIE

Cały świat stoi obecnie przed poważnymi ograniczeniami rozwoju. Są to: woda, energia oraz żywność. Każde z tych ograniczeń ma swoją specyfikę. Jednak trzeba uzmysłowić sobie, że woda jest niezbędna nie tylko do życia wszystkich organizmów i roślin, ale także konieczna przy wytwarzaniu żywności i w wielu procesach energetycznych. W różnych krajach i w różnych regionach naszego globu problemy te występują z różnym nasileniem. Są kraje, w których ten problem w ogóle nie istnieje, ale w wielu krajach brak wody wiąże się z trudnością wytwarzania żywności i głodem.

Problemom wody poświęcona będzie zasadnicza część tego artykułu, ale warto choćby w skrócie zasygnalizować pozostałe problemy związane z żywnością i energią.

Żywność

Obecnie, jak podają statystyki, z ponad 7 miliardów osób zamieszkujących kulę ziemską około 1 miliard ludzi jest niedożywionych lub przymiera głodem [3]. Jednocześnie około półtora miliarda ludzi jest przejedzonych (overeaten) i posiada znaczną nadwagę, co stwarza istotny problem zdrowotny. Około 30% wytworzonej żywności jest zmarnowane. Tak więc obecnie a nawet w perspektywie 2030 r. (8 miliardów ludzi) wyżywienie całej ludności nie powinno stanowić problemu pod warunkiem racjonalnej gospodarki żywnościowej.

Energia

Ludzkość w coraz to większym stopniu zdaje sobie sprawę z wyczerpywania się niektórych źródeł energii pierwotnej (węgiel, ropa, węgiel brunatny, gaz) i intensywnie poszukuje się nowych źródeł w postaci energii z wiatru, falowania na morzach, pływów, biomasy, słońca czy geotermii. Wykorzystanie tych źródeł jest bardzo kosztowne, jeżeli chodzi o instalację odpowiednich urządzeń, a ponadto charakteryzują się one obecnie niską sprawnością nie przekraczającą kilkunastu procent.

Ilość produkowanej i zużywanej energii na świecie, mimo stosowania oszczędnych technologi stale wzrasta. Znamienny jest fakt, że coraz popularniejszym nośnikiem energii jest elektryczność, bez której nie potrafimy funkcjonować. Nawet kilkugodzinne przerwy w dostawie energii elektrycznej powodują dziś kompletny paraliż społeczny i gospodarczy.

Drugi bardzo istotny fakt, to że do tej pory nie umiemy energii magazynować. Zasadnicza część energii elektrycznej wytwarzana jest w elektrowniach cieplnych, jądrowych i wodnych. Energetyka jądrowa, która w ostatnich latach rozwijała się pomyślnie, stanęła ostatnio przed bardzo poważnym problemem akceptacji społecznej po katastrofie elektrowni jądrowej w Japonii. Podobny problem stanowiła przed laty katastrofa elektrowni w Czernobylu. Energetyka wodna jest dziś niezwykle zaawansowaną technologią i w skali światowej produkcja energii elektrycznej w elektrowniach wodnych utrzymuje się stale na poziomie 17 - 18 % całej wytwarzanej energii elektrycznej. Przy stale rosnących ilościach wytwarzanej energii elektrycznej oznacza to wzrost w wartościach bezwzględnych. Warto przypomnieć, że elektrownie wodne w skali światowej produkują podobną ilość energii elektrycznej, co elektrownie jądrowe.

Szybko rozwija się energetyka wiatrowa, fotowoltaika i wykorzystanie energii falowania. Wszystkie rodzaje elektrowni posiadają jednak pewne mankamenty oraz zagrożenia, co często powoduje opór społeczny.

Energia pochodząca z elektrowni wodnych jest odnawialna i ekologiczna. Niestety energetyka wodna została postawiona obecnie zupełnie na marginesie i stała się wręcz tematem tabu, głównie ze względów ekologicznych. W wielu krajach europejskich energetyka wodna jest poważnym źródłem energii elektrycznej (Norwegia 100% zaopatrzenia w energię elektryczną), a w wielu krajach istotnym źródłem uzupełniającym (Austria, Turcja, Hiszpania). Co więcej, kraje te potrafią pogodzić problem funkcjonowania elektrowni wodnych z wymaganiami ekologicznymi. Polska posiada skromne zasoby energii wodnej. Energetyka wodna, nawet dająca jedynie kilka procent energii do systemu powinna być traktowana poważnie, bowiem jest to energia odnawialna i nie zanieczyszczająca środowiska. Ponadto obiekty hydroenergetyczne są powiązane z innymi obiektami hydrotechnicznymi służącymi szeroko pojętej gospodarce wodnej.

Woda

Woda jest naturalnym surowcem, który w przeciwieństwie do energii nie ma żadnego substytutu. Woda jest niezbędna do życia wszelkich istot żywych oraz roślin. Odgrywa również bardzo istotną rolę w gospodarce i życiu społecznym. Jak podają statystyki około 1 miliarda ludzi nie ma dostępu do zdrowej wody do picia, a 2,5 miliarda nie ma dostępu do odpowiednich urządzeń sanitarnych, co wiąże się z poważnym problemem wody.

Społeczeństwo dzieli się zasadniczo na dwie grupy, jeżeli chodzi o wodę. Są to konsumenci i użytkownicy. Konsumenci to ci, którzy zużywają wodę, a więc gospodarka komunalna, rolnictwo i częściowo przemysł. Użytkownicy, którzy z wody tylko korzystają, to energetyka wodna i cieplna, żegluga oraz rekreacja. Problemy gospodarki wodnej możemy rozpatrywać w skali globalnej, w skali regionalnej (Europa) oraz w skali lokalnej - Polska. Takie spojrzenia mogą być bardzo różne.

Brak i nadmiar wody (susze i powodzie) może powodować poważne problemy ekonomiczne, społeczne i ekologiczne. Susze przebiegają powoli i są często mało widoczne. Są zawsze powiązane z wysokimi temperaturami powietrza, które dodatkowo powodują wiele problemów ekonomicznych, ekologicznych i społecznych (zdrowie). Powodzie natomiast występują bardzo gwałtownie i ze względu na swą spektakularność są często nagłaśniane przez media. Dziś szacuje się, że powodzie powodują 37% strat ekonomicznych wywołanych wszystkimi naturalnymi kataklizmami. Poważnym problemem wykorzystania wody jest jej zanieczyszczenie, które powoduje, że woda nadmiernie zanieczyszczona nie nadaje się do niczego. Oczyszczanie wody jest możliwe, ale bardzo kosztowne.

Wiele podręczników gospodarki wodnej zaczyna się obecnie od zacytowania następującego hasła: water: too much, too little, too dirty (woda: za dużo, za mało, zbyt zanieczyszczona). Ilość wody w światowym cyklu hydrologicznym jest stała i mogą występować jedynie drobne przesunięcia jej ilości między poszczególnymi obszarami jej występowania takimi jak hydrosfera, atmosfera, litosfera czy woda zawarta w lodowcach. Woda słodka to zaledwie 2,5% całej wody znajdującej się na kuli ziemskiej. Ilość dostępnej wody słodkiej (wody powierzchniowe i podziemne) przypadająca na jednego mieszkańca naszego globu stale maleje ze względu na rosnącą liczbę ludności. Co więcej, dyspozycyjne zasoby wody maleją ze względu na ich zanieczyszczenie jak również ograniczenia ekologiczne w postaci tzw. przepływu nienaruszalnego (biologicznego). Obecnie wskaźnik dostępności wody dla całej kuli ziemskiej wynosi około 6,0 tys. m³ na mieszkańca rocznie. Jest to stosunek objętości wody odpływającej rzekami do mórz i liczby ludności. Wartość tego wskaźnika wynika z obecnej liczby ludności 7,2 mld. mieszkańców oraz średniego rocznego odpływu rzekami do mórz wynoszącego 44 km³ (Rys.1). Jest to ilość wody, która byłaby wystarczająca do pokrycia wszystkich potrzeb społecznych, gospodarczych i ekologicznych. Niestety rozkład przestrzenny i czasowy zasobów wodnych na kuli ziemskiej jest bardzo nierównomierny, co powoduje, że niektórzy mają nadmiar wody a inni jej brak.

Woda na kuli ziemskiej jest w ciągłym ruchu w tzw. cyklu hydrologicznym przedstawionym na Rys.1. Dostępne dla nas zasoby wodne to głównie woda płynąca w rzekach oraz wody podziemne. Nadmierny pobór wody z jednego czy drugiego źródła może spowodować zaburzenie naturalnego cyklu hydrologicznego.

Rys.1. Cykl hydrologiczny
Cykl hydrologiczny funkcjonuje dzięki energii słonecznej, która powoduje parowanie wody z mórz i oceanów. Część tej pary wodnej przenosi się nad lądy i po skropleniu spływa rzekami i wodami gruntowymi z powrotem do mórz i oceanów zamykając tym samym obieg wody w cyklu hydrologicznym. Warto dodać, że cykl hydrologiczny spełnia jeszcze funkcję oczyszczania wody, bowiem woda, która paruje jest pozbawiona zanieczyszczeń i domieszek chemicznych. W ostatnich latach, w związku z gospodarowaniem coraz to skromniejszymi zasobami wody słodkiej i jej brakiem w wielu miejscach na kuli ziemskiej, pojawiają się nowe określenia dotyczące wody.

Woda niebieska i zielona

Woda niebieska to woda tradycyjna, która znajduje się w rzekach, jeziorach i zbiornikach wodnych. Nazwa pochodzi od odbicia się nieba w wodzie nadająca jej kolor niebieski. Woda zielona natomiast to ta, która znajduje się w strefie nienasyconej gleby i jest przekazywana do atmosfery za pośrednictwem transpiracji przez rośliny. Trzeba zwrócić uwagę, że zwiększenie ilości wody zielonej kosztem zasobów wody niebieskiej może spowodować zmiany w cyklu hydrologicznym, bowiem woda ta będzie wyparowana przez rośliny i nie wróci do mórz i oceanów a do atmosfery. Woda niebieska i zielona pokazana jest schematycznie na Rys.2.

Rys.2. Woda niebieska i zielona

Woda wirtualna

Określenie to pojawiła się dopiero przed kilku laty i oznacza ilość wody potrzebną do wytworzenia określonego produktu. Aby uzmysłowić skalę tego problemu podam jedynie kilka przykładów ilości wody wirtualnej związanych z wytwarzaniem żywności.
- Filiżanka kawy 140 l
- Kromka chleba 40 l
- Kilogram zboża 1 500 l
- Kilogram sera 5 000 l
- Kilogram wołowiny 15 000 l
Obecnie można utożsamiać eksport żywności z eksportem wody.

GOSPODARKA WODNA I JEJ ROLA SPO ŁECZNA ORAZ GOSPODARCZA

Gospodarka wodna od zarania dziejów ludzkości była bardzo istotną dziedziną gospodarki. W zależności od czasu oraz kraju czy regionu miała ona różne priorytety. Generalnie możemy wymienić następujące cele gospodarki wodnej:

- zaopatrzenie w wodę ludności, przemysłu i rolnictwa,
- umożliwienie żeglugowego i energetycznego wykorzystania wód,
- zapewnienie dobrego stanu ekologicznego i geomorfologicznego wód,
- zapewnienie przepływów nienaruszalnych i możliwości ujęcia wód dla różnych celów,
- zapewnienie warunków dla sportów wodnych oraz rekreacji i turystyki wodnej,
- przeciwdziałanie skutkom powodzi i susz oraz łagodzenie tych skutków.

W starożytnym Rzymie problemem było zaopatrzenie ludności w wodę dobrej jakości (słynne akwedukty). W Mezopotamii priorytetem było zapewnienie wody do nawodnień rolniczych. W XVII i XVIII wieku istotnym celem była żegluga śródlądowa, bo nie było jeszcze dobrych dróg kołowych ani linii kolejowych i transport wodny był bardzo korzystny, bo nad rzekami leżały duże ośrodki miejskie i przemysłowe. W początkach XX wieku elektrownie wodne były w stanie wyprodukować wystarczające ilości energii elektrycznej na ówczesne potrzeby. Dziś skala potrzeb jest dużo większa, niemniej jednak elektrownie wodne spełniają nadal istotną rolę w systemie energetycznym.

ZMIANA PRIORYTETÓW GOSPODARKI WODNEJ

Z biegiem czasu priorytety gospodarki wodnej zmieniały się dosyć istotnie. Na początku XX wieku priorytetami była żegluga śródlądowa i energetyka wodna. Pod koniec tego wieku i na początku XXI wieku w Unii Europejskiej zasadniczym problemem stała się jakość wód i stan ekosystemów wodnych (Ramowa Dyrektywa Wodna, Program NATURA 2000) [6], [10], bo cała infrastruktura hydrotechniczna była w tych krajach już dobrze rozwinięta. Ostatnio wobec pojawiających się zmian klimatycznych [11] objawiających się coraz częstszymi sytuacjami ekstremalnymi i wyższymi wartościami tych ekstremów, a w szczególności suszami i powodziami UE wysunęła jako priorytet ochronę przeciwpowodziową (Dyrektywa Powodziowa) [1]. Niezwykle ważnym celem gospodarki wodnej jest obecnie zaopatrzenie w wodę ludności, przemysłu i rolnictwa. Problem ten jest coraz trudniejszy ze względu na rosnące zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podziemnych jak również ograniczenia ekologiczne.

Dużo kontrowersji występuje między ekologami a specjalistami gospodarki wodnej. Ekolodzy chcieliby widzieć rzeki płynące w sposób naturalny, bez obwałowań przeciwpowodziowych i regulacji koryta rzeki [4]. Takie warunki trudno sobie wyobrazić w dolinach rzecznych zabudowanych infrastrukturą gospodarczą z ośrodkami miejskimi i obszarami wykorzystywanymi rolniczo. Trzeba zdawać sobie sprawę z faktu, że zmiany klimatyczne powodują i będą powodować coraz częstsze występowanie sytuacji ekstremalnych w postaci powodzi susz. Jednym ze sposobów zaradczych jest budowa zbiorników retencyjnych na rzekach magazynujących wodę w czasie jej nadmiaru i wykorzystywanie jej podczas niedoborów. Takie podejście pozwala również na wykorzystanie rzek dla celów żeglugi i energetyki wodnej [9]. Na tym polega zrównoważony rozwój. Dziś ekolodzy mówią, że Wisła jest jedyną w Europie naturalną i dziką rzeką. Specjaliści gospodarki wodnej uważają natomiast, że Wisła jest rzeką zdziczałą i jedyną tej wielkości rzeką w Europie nie przynoszącą korzyści gospodarczych. Znalezienie rozwiązania jest bardzo trudne i wymaga dialogu, kompromisów oraz rzeczowej dyskusji.

Energetyka wodna

Na początku XX wieku energetyka wodna dostarczała wystarczających ilości energii dla ówczesnych potrzeb. Warto przypomnieć, że w Polsce kaskada elektrowni wodnych rzeki Raduni o łącznej mocy około 14,2 MW, wybudowana na początku XX wieku przez Senat Wolnego Miasta Gdańska zapewniała wystarczającą ilość energii elektrycznej na ówczesne potrzeby miasta.

Elektrownie wodne Gródek (1923 r. 5,6 MW) i Żur (1930 r. 12 MW) na Wdzie wybudowane również na początku XX wieku przez znanego hydrotechnika inż. A. Hoffmanna dostarczały energię elektryczna na budowę portu Gdynia i dla społeczności lokalnych. Warto przypomnieć, że inż. Hoffmann, aby zwiększyć popyt na energię elektryczną stworzył przy jednej z tych elektrowni zakład produkujący elektryczne żelazka, czajniki i garnki. Rozpoczęta budowa w 1935 r. na Dunajcu zapory i elektrowni wodnej Rożnów o mocy 50 MW miała na celu zaopatrzenie w energię elektryczną planowanego Centralnego Okręgu Przemysłowego (COP). Zapora miała również utworzyć duży zbiornik przeciwpowodziowy.

Z biegiem czasu zapotrzebowanie na energię elektryczną, szczególnie przemysłu, wzrastało bardzo szybko i w wielu przypadkach możliwości energetyki wodnej stały się niewystarczające. Jedynie nieliczne kraje opierają swoje zaopatrzenie w energię elektryczną na elektrowniach wodnych w całości lub w znacznym stopniu (Norwegia, Austria, Turcja). W wielu krajach europejskich, gdzie elektrownie wodne pokrywają całkowite zapotrzebowanie na energię elektryczna, lub jedynie w kilku lub kilkunastu procentach, elektrownie te funkcjonują i są stale modernizowane i rozbudowywane. Wynika to z faktu, że są to odnawialne źródła energii (OZE) i spełniają bardzo ważną rolę w systemie energetycznym. Istotne jest, że jest to energia odnawialna i nie powodująca zanieczyszczenia środowiska.

Polskie elektrownie wodne wytwarzają obecnie około 1,5% elektryczności. Warto dodać, że elektrownie szczytowo-pompowe, które są pewnego rodzaju akumulatorami energii, stanowią bardzo ważny element systemu energetycznego.

Żegluga śródlądowa

W XVIII, XIX i początkach XX wieku żegluga śródlądowa odgrywała poważną rolę w Europie w transporcie towarów. Był to tani środek transportowy a ponadto nie było jeszcze wystarczającej sieci dróg i autostrad ani linii kolejowych. Warto przypomnieć, że w XVIII wieku przed rozbiorami Wisłą transportowano, bardzo prymitywnymi środkami, prawie ćwierć miliona ton towarów i surowców do i z portu gdańskiego, który był naszym oknem na świat.

Z biegiem czasu jednak możliwości transportowe żeglugi śródlądowej traciły swoje znaczenie na korzyść dróg i linii kolejowych. W wielu krajach europejskich pozostały jednak ważnym lub uzupełniającym środkiem transportu (Holandia, Niemcy, Francja, Belgia, Dania). Warto jednak zwrócić uwagę na fakt, że obecnie UE przykłada duże znaczenie do żeglugi śródlądowej. Wynika to z faktu zatłoczenia dróg i autostrad. UE uważa, że 1/3 transportu powinna odbywać się drogami kołowymi, 1/3 liniami kolejowymi, natomiast 1/3 żeglugą śródlądową. Transport wodny jest dużo mniej energochłonny niż transport drogowy czy nawet kolejowy, a ponadto nie powoduje zanieczyszczenia środowiska. Kiedyś problemem był przeładunek towarów i dostarczenie go w miejsce ostatecznego przeznaczenia. Dziś w dobie kontenerów problem ten praktycznie przestał istnieć.

Obecnie w wielu krajach UE żegluga towarowa odgrywa poważną rolę w systemie transportowym. W Holandii około 40% masy towarowej transportowane jest żeglugą śródlądową. Żegluga odgrywa również bardzo istotną rolę w dziedzinie turystyki i rekreacji, przynosząc poważne zyski ekonomiczne. Mimo, że przez Polskę przebiegają 3 międzynarodowe szlaki żeglugowe, to żegluga towarowa stanowi zupełny margines w systemie transportowym kraju.

Ochrona przeciwpowodziowa

Powodzie powodowały zawsze wielkie straty ekonomiczne społeczne i ekologiczne. Ochrona przeciwpowodziowa przeszła wiele przeobrażeń. Początkowo dominowały środki techniczne w postaci wałów przeciwpowodziowych, zbiorników retencyjnych, polderów itp. Później zaczęto z powodzeniem stosować środki nietechniczne w postaci doskonalenia prognoz, przygotowania odpowiedniego zaplecza i dróg ewakuacji. Zaczęto stosować zarządzanie powodzią (flood management), aż do zintegrowanego zarządzania i nauczenia się żyć z powodzią. Warto zwrócić uwagę na to, że zarówno środki techniczne jak i nietechniczne nie mogą zabezpieczyć nas całkowicie przed skutkami powodzi. Mogą jednak złagodzić ich skutki. W 2007 r. weszła w życie dyrektywa powodziowa UE wprowadzająca pojęcie ryzyka powodziowego. Zmienia to całkowicie sposób podejścia do powodzi. Nasze Prawo Wodne zostało znowelizowane w 2011 r. w celu dostosowania go do Dyrektywy Powodziowej UE.

Największym problemem gospodarki wodnej w Polsce jest ochrona przeciwpowodziowa. Dyrektywa Powodziowa UE nakłada na nas szereg obowiązków aż do 2015 r., które musimy spełnić. Pojawiające się ostatnio prawie każdego roku powodzie powodują ogromne straty społeczne, ekologiczne i ekonomiczne. Nieraz okazuje się, że zniszczenia poprzedniej powodzi nie zostały naprawione przed nadejściem następnej. Podjęcie wielu inicjatyw w postaci nowych budowli hydrotechnicznych napotyka niestety sprzeciwy ekologów. Przy okazji każdej większej powodzi (1997 r. i 2010 r.) straty powodziowe sięgnęły kilkunastu miliardów złotych. Dostępne środki w gospodarce wodnej nie zawsze wystarczały na naprawę zniszczeń w infrastrukturze przeciwpowodziowej.

Obecnie podjęto szeroki wieloletni program ochrony przeciwpowodziowej obszaru górnej Wisły. Istnieje jednak wiele problemów lokalnych, w innych częściach Polski, wymagających szybkiego działania. Musimy zdawać sobie sprawę, że prognozowane zmiany klimatyczne zwiększą zagrożenia powodziowe w naszym kraju.

Zaopatrzenie w wodę

Bardzo istotnym elementem gospodarki wodnej jest zaopatrzenie w wodę ludności, rolnictwa i przemysłu. Zaopatrzenie w wodę miast staje się obecnie poważnym problemem, bowiem coraz więcej ludzi zamieszkuje w aglomeracjach miejskich. Problemy wodne w miastach to nie tylko dostarczanie wody o odpowiedniej jakości, ale również oczyszczanie ścieków oraz przeciwdziałanie podtopieniom występującym w czasie gwałtownych deszczy nawalnych. W 2012 r. ludność zamieszkująca w miastach przekroczyła 50%. W Polsce procent ludności zamieszkujących w miastach jest znacznie większy.
W niektórych krajach pobory wody przez rolnictwo do nawodnień stanowią nawet 80% pobieranej wody. Pobór takich ilości wody czy to z wód powierzchniowych czy podziemnych staje się poważnym zagrożeniem dla cyklu hydrologicznego.

Stan ekologiczny wód śródlądowych i jakość wód

Zdecydowana większość krajów europejskich posiada w pełni rozwiniętą infrastrukturę hydrotechniczną i hydroenergetyczną. Dlatego jakość wód i problemy ekologiczne stały się u nich priorytetem, co znalazło swoje odbicie w Ramowej Dyrektywie Wodnej (RDW), która weszła w życie w 2000 r. Polska infrastruktura hydrotechniczna jest bardzo skromna i zaniedbana. Wymaga ona modernizacji i rozbudowy. Wchodząc do UE i przyjmując RDW byliśmy zmuszeni poświęcić całą uwagę na jakość wód i problemy ekologiczne. Powstało wiele nowych oczyszczalni ścieków, co pochłonęło większość dostępnych środków. Jakość wód uległa poprawie, ale infrastruktura hydrotechniczna pozostała prawie bez zmian. W Polsce nastąpił znaczący rozwój instytucji stojących na straży problemów ekologicznych. Niedawno powstała Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska i jej odpowiedniki regionalne. Większość odcinków rzek zostało włączonych do europejskiego programu NATURA 2000 [10], co znacznie utrudnia jakiekolwiek inwestycje hydrotechniczne na tych obszarach.

ZASOBY WODNE I STAN GOSPODARKI WODNEJ POLSKI

Zasoby wodne są określane wskaźnikiem dostępności wody, który jest stosunkiem średniego rocznego z wielolecia odpływu rzekami do morza z danego terenu i aktualnej liczby ludności zamieszkującej ten teren. Średni roczny odpływ z terenu Polski określany jest na 62 km³ natomiast obecna liczba ludności to 38,3 mln mieszkańców. Daje to wskaźnik około 1,6 tys m³ na mieszkańca rocznie. W gospodarce wodnej jest to uważane jako wartość bardzo niska. Ten wskaźnik dla całej Europy wynosi około 4,5 tys. m³ natomiast dla całego świata około 6,0 tys. m³. Warto podkreślić, że zarówno na terenie Europy jak i Polski istnieje bardzo duże zróżnicowanie tego wskaźnika. Polska w Europie pod tym względem zajmuje jedno z ostatnich miejsc. Nieco niższy wskaźnik ma jedynie Belgia a trochę większy Niemcy [7].

Niski wskaźnik dostępności wody w Polsce wynika z naszego położenia geograficznego dającego z jednej strony z niskie opady (średni roczny opad z wielolecia dla całego kraju to 610 mm) a z drugiej strony wysokie parowanie. W wyniku otrzymujemy niski odpływ rzek do morza.

Europejska Agencja Środowiska (European Environmental Agency EEA) przedstawia nowe podejście do wielkości zasobów wodnych. Wyraża to wskaźnikiem wykorzystania wody (water exploitation index WEI). Jest to stosunek całkowitego poboru wody na danym terenie i objętości średniego rocznego odpływu. Cały pobór wody w Polsce (rolnictwo, gospodarka komunalna, przemysł, energetyka cieplna) wynosi obecnie około 11,2 km³. Przy średnim rocznym odpływie 62 km³ otrzymujemy WEI równy 18%. WEI w granicach 10 – 20% określany jest jako nisko groźny (low stress). WEI powyżej 20% uważany jest jako stan niebezpieczny. Polska z pośród wymienionych 31 krajów europejskich znajduje się na 18 miejscu tuż poniżej Francji a powyżej Niemiec i Republiki Czeskiej. EEA bierze dodatkowo pod uwagę pobór wody przez energetykę cieplną. Ta pobrana woda jest zaraz odprowadzana w tej samej ilości, jedynie o podwyższonej temperaturze około 10 ⁰C do odbiornika z którego została pobrana. Ma to oczywiście wpływ na jakość wody, ale nie zmienia bilansu wody. W Polsce roczny pobór wody bez uwzględnienia energetyki cieplnej wynosi około 4,4 km³ (przemysł, gospodarka komunalna, rolnictwo), co daje WEI równy 7,1 %. EEA rozpatruje pobory wody w krajach o różnych klimatach. W krajach położonych na południu dominuje pobór wody dla celów rolniczych osiągając nawet 70 % całego poboru. Warto zwrócić uwagę, że pobór wody dla celów rolniczych jest poborem bezzwrotnym w przeciwieństwie do energetyki cieplnej.

Rys.3. Wskaźnik eksploatacji wody (WEI)
W Polsce pobór wody dla celów rolniczych nie przekracza obecnie 10 %. Nasze rolnictwo bazuje głównie na wodzie pochodzącej z opadów atmosferycznych. Są prognozy, że ilość wody pobieranej przez rolnictwo może się zwiększyć, gdy nasze rolnictwo będzie starało się być bardziej konkurencyjne w stosunku do innych krajów UE. Warto zwrócić tu uwagę na pewne niebezpieczeństwo związane z wykorzystaniem biomasy. Wiadomo, że rośliny zużywają dużo wody do wegetacji nie mówiąc, że duże ilości wody z gleby przekazywane są do atmosfery w formie ewapotranspiracji. Zwiększenie ilości upraw dla biomasy może spowodować zachwianie naszego bilansu wodnego.

Prognozy opadów w dalszych okresach XXI wieku wskazują, że regiony o niskich opadach będą miały w przyszłości opady jeszcze mniejsze. Natomiast w regionach o dużych opadach opady jeszcze wzrosną. Dotyczy to w dużej mierze takich krajów jak Norwegia, Szwecja czy Finlandia. W tych krajach badania idą w kierunku doskonalenia prognoz hydrologicznych, co jest konieczne dla należytego funkcjonowania energetyki wodnej i optymalnego wykorzystania pojemności zbiorników retencyjnych.

W Polsce rozkład opadów jest bardzo nierównomierny zarówno w czasie jak i przestrzeni. Groźne są bardzo intensywne opady występujące na małych obszarach powodujące tzw. powodzie natychmiastowe (flash floods) [2].

Należyte gospodarowanie zasobami wodnymi jest oparte na odpowiedniej pojemności zbiorników retencyjnych. W Polsce zbiorniki te są z reguły wielofunkcyjne, co wymaga dobrej współpracy wszystkich użytkowników zbiornika. Pojemność zbiorników retencyjnych w Polsce wynosi około 4 km³, co stanowi około 6,5 % średniego rocznego odpływu z terenu Polski. Wszystkie sąsiadujące z nami kraje mają ten wskaźnik powyżej 10%. W projekcie Polityki Wodnej Państwa do 2030 r. [5] przedstawionym przez KZGW mówi się o osiągnięciu retencjonowania wód do 10% odpływu rocznego w 2030 r. i 15% odpływu rocznego w 2050 r. Jest to niezwykle ambitne zadanie, z którego wynika, że do 2030 r. będziemy musieli zwiększać pojemność retencyjną co roku o około 100 hm³. Zwiększenie pojemności zbiorników retencyjnych jest postulowane również w Polityce Ekologicznej Państwa w latach 2009-2012 z Perspektywą do roku 2016 [4] oraz w Projekcie Przestrzennego Zagospodarowania Kraju do 2030 r.

Zarządzanie i ranga gospodarki wodnej w Polsce

Bardzo istotnym problemem w Polsce jest bardzo niska ranga gospodarki wodnej [5]. Wynika to z faktu podporządkowania gospodarki wodnej Ministerstwu Środowiska, gdzie podstawowymi priorytetami jest przyroda i ochrona środowiska, natomiast gospodarka wodna ma bardziej charakter gospodarczy i techniczny. Wynika to również z faktu zaniedbania i niedoinwestowania infrastruktury hydrotechnicznej w ciągu minionych lat. Brak jest nowych inwestycji w gospodarce wodnej, a problematyka badawcza w tej dziedzinie odstaje coraz bardziej od poziomu światowego. Dużą winę za taki stan ponosi jednak samo środowisko gospodarki wodnej nie potrafiące mówić jednym zdecydowanym głosem. Wyraźną oznaką takiej sytuacji był chociażby brak kierunku studiów poświęconych inżynierii i gospodarce wodnej. Dominowały problemy inżynierii środowiska i ochrony środowiska. Dopiero w 2010 r. z inicjatywy Komitetu Gospodarki Wodnej PAN oraz dwóch pozostałych komitetów PAN związanych z wodą Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego zatwierdził kierunek studiów Inżynieria i Gospodarka Wodna. Uczelnie mogą teraz otwierać studia o takim kierunku. Okazuje się, że w Polsce coraz bardziej odczuwa się brak specjalistów z dziedziny budownictwa hydrotechnicznego i gospodarki wodnej.

Warto również zwrócić uwagę na fakt złego zarządzania gospodarką wodną, co wielokrotnie podkreślano na konferencji zorganizowanej w Senacie RP w dniu 2 czerwca 2011 r. nt. Stan gospodarki wodnej w Polsce [7]. Poruszono tam wiele problemów gospodarki wodnej a w szczególności zarządzania, żeglugi i ochrony przeciwpowodziowej. Prawo Wodne z 2001 r. było już wielokrotnie nowelizowane i nadal nie jest kompatybilne z Dyrektywami UE a w szczególności z Ramową Dyrektywą Wodną, która weszła w życie już w 2000 r. [8]. Sprawy organizacji gospodarki wodnej i Prawa Wodnego wymagają decyzji politycznych, na które niestety środowiska inżynierskie i naukowe nie mają wpływu, a co więcej głosu tych środowisk niestety nikt nie chce słuchać.

W Polsce transport śródlądowy nie przekracza 1% całej transportowanej masy towarowej. Przez Polskę przebiegają trzy międzynarodowe szlaki żeglugowe E70, E30 i E40. Obecnie dzięki funduszom UE istnieje możliwość modernizacji pomorskiego odcinka Wisły: Gdańsk - Bydgoszcz - Toruń stanowiącego fragment międzynarodowej drogi wodnej E70. W sierpniu tego roku GUS przedstawił Raport: Katastrofalny stan żeglugi śródlądowej w Polsce.

W Polsce obecnie jedynie około 1,5% energii elektrycznej wytwarzane jest w elektrowniach wodnych. Polska ma stosunkowo skromne zasoby hydroenergetyczne w stosunku do innych krajów Europejskich. Przy wykorzystaniu wszystkich potencjalnych lokalizacji elektrowni wodnych ilość ta mogłaby wzrosnąć do około 10%. Udział pozostałych OZE w Polsce jest obecnie niewielki w porównaniu z hydroenergetyką.

Dziś i w najbliższej przyszłości w Polsce zaopatrzenie w wodę ludności, przemysłu czy rolnictwa nie stanowi i nie będzie stanowić poważnego problemu. Jedynie w przypadku wystąpienia lat suchych w niektórych regionach mogą wystąpić niedobory wody.
Jak wykazała ostatnia powódź w 2010 r. do takich kataklizmów nie jesteśmy przygotowani. Trudno sobie wyobrazić, że środkami technicznymi będziemy w stanie całkowicie przeciwdziałać powodziom. Na pewno jednak będziemy mogli łagodzić skutki powodzi, co będzie już poważnym osiągnięciem.

CO DALEJ W POLSKIEJ GOSPODARCE WODNEJ ?

Jesteśmy świadkami zmian klimatycznych [11]. Trwają zażarte dyskusje czy klimat się ociepla czy nie. Jest jednak faktem, że coraz częściej pojawiają się sytuacje ekstremalne (powodzie, susze, gwałtowne opady, gradobicia, wysokie i niskie temperatury, osuwiska itp.). Co więcej pojawiające się ekstrema są większe w stosunku do tych z poprzednich lat. Chciałbym zacytować tu bardzo znamienne stwierdzenie jakie pojawiło się ostatnio w Holandii, kraju bardzo mocno związanego z wodą i poważnymi zagrożeniami powodziami:

Nie możemy po prostu czekać i patrzeć, co zmiany klimatyczne nam przyniosą.

Holandia jest krajem, który już w przeszłości podejmował wiele istotnych i znaczących rozwiązań inżynierskich, takich jak na przykład Plan Delta. Dziś Holandia podejmuje bardzo duży wieloletni eksperyment ochrony swoich brzegów morskich w postaci namywania rumowiska na przedpolu istniejących wydm brzegowych. Jest to dalekosiężne przedsięwzięcie skierowane przeciw pojawianiu się bardziej intensywnych sztormów oraz podnoszenia się poziomu morza.

Jest oczywistym, że nie mamy i nie będziemy mieli wpływu na zmiany klimatyczne. Istotne jest abyśmy jednak potrafili możliwie dokładnie prognozować te zmiany i znaleźć sposoby zaadaptowania się do nich. Nie jesteśmy bowiem w stanie przeciwdziałać ani nawet łagodzić pojawiających się sytuacji ekstremalnych.

Świat, społeczeństwo i gospodarka stale się rozwijają i zmieniają nasze środowisko. Rozwój ten musi spełniać następujące uwarunkowania:

- bezpieczeństwo ludzi i gospodarki,
- zapewnienie zrównoważonego rozwoju,
- rozwój społeczny i gospodarczy.

Każda nowa budowla lub modernizacja już istniejącej ingeruje w mniejszym lub większym stopniu w środowisko. Obecne prawo wymaga w tych sytuacjach szczegółowej OOŚ oraz kompensacji przyrodniczej. Ten ostatni postulat jest uzasadniony, jeżeli chcemy zachować zrównoważony rozwój. Jeżeli jednak nowa budowla jest uzasadniona z punktu widzenia bezpieczeństwa społecznego i jest uzasadniona z punktu widzenia rozwoju gospodarczego to rolą ekologów powinno być wskazanie optymalnego rozwiązania z punktu widzenia przyrodniczego a nie kompletne jej negowanie.

Osiągnięcie tego celu jest możliwe w oparciu o rzeczową dyskusję wszystkich uczestników procesu inwestycyjnego tj. projektantów, inwestorów, ekonomistów, naukowców, ekologów i socjologów. Osiągnięcie celu jest możliwe jedynie na zasadzie kompromisu, bowiem pełne spełnienie warunków wszystkich stron nie jest możliwe.

Problemy gospodarki wodnej na najbliższe lata

Tocząca się od dłuższego czasu dyskusja na temat zmian klimatycznych przesunęła się od podejścia polegającego na złagodzeniu tych zmian, w kierunku możliwości zaadaptowania społeczeństwa do negatywnych efektów tych zmian. Stwierdzono, że nasze możliwości ograniczenia emisji gazów cieplarnianych są stosunkowo znikome i dlatego całą uwagę należy skupić na jak najlepszym dostosowaniu naszego społeczeństwa i środowiska do stresów i niedogodności, jakie będą związane ze zmianami klimatycznymi.

Podstawowe uwarunkowania gospodarki wodnej będą dotyczyć cyklu hydrologicznego a więc sytuacji, gdzie będziemy mieli za dużo lub za mało wody. To znaczy powodzie i susze powodujące bardzo istotne straty ekonomiczne, ekologiczne i społeczne. Jest kilka krajów, których na szczęście te problemy nie dotyczą, bo mają one właściwy rozkład wody w ciągu całego roku. Zdecydowana jednak większość krajów i regionów będzie musiała sprostać tym nierównomiernym rozkładom zasobów wodnych. Jest to problem jak zwiększyć korzyści i jak zredukować ryzyko.

W tym kontekście możemy powiedzieć, że nie jest to nic nowego i będziemy mieli „jedynie nieco więcej tego samego”. Tak więc powodzie i powodzie szybkie (flash floods) [2] będą coraz intensywniejsze i częstsze a susze dłuższe i bardziej surowe. Z reguły mamy wiedzę i doświadczenie jak postępować w sytuacjach lokalnych czy jednostkowych, brak jest natomiast często wiedzy jak postępować, aby uzyskać długookresowe dostosowanie się do prognozowanych zmian na dużych obszarach.

Następnym problemem dużo bardziej złożonym jest oddziaływanie zmian klimatycznych w postaci powodzi i susz na inne dziedziny gospodarki czy na nasze życie. Jak te zmiany wpłyną na rolnictwo, żeglugę, zaopatrzenie w wodę czy energetykę? Czy powstaną konflikty między tymi dziedzinami? Jak te zmiany wpłyną na stan zdrowotny społeczeństwa? Czy potrzebne będą specjalne programy edukacyjne społeczeństwa? Odpowiedzi na te pytania nie są proste i wymagają wielodyscyplinarnego podejścia.

Następujące problemy stoją przed gospodarką wodną w Polsce w najbliższych latach. Wynikają one z potrzeb przedstawionych w polskich dokumentach planistycznych jak również w dyrektywach Unii Europejskiej. Można tu wymienić następujące działania.

- Budowa nowych zbiorników retencyjnych.
- Przystosowanie polskich rzek do żeglugi śródlądowej.
- Gospodarka wodna na terenach zurbanizowanych.
- Ochrona przeciwpowodziowa w myśl Dyrektywy Powodziowej UE.
- Wdrażanie Ramowej Dyrektywy Wodnej ze szczególnym uwzględnieniem jakości wód powierzchniowych i podziemnych.

Polska w dużej części jest krajem nizinnym i możliwości lokalizacji na tych obszarach nowych zbiorników retencyjnych są ograniczone. Z konieczności będą to musiały być zbiorniki wielofunkcyjne i znalezienie właściwych form eksploatacji będzie wymagało kompromisów między użytkownikami. Nie można oczekiwać, aby te zbiorniki zapewniły pełne zabezpieczenie przeciwpowodziowe czy wystarczającą alimentację w okresie susz. Z pewnością jednak przyczynią się do złagodzenia nadmiarów czy braków wody. Będzie również możliwość ich wykorzystania energetycznego czy rekreacyjnego.

Problemy, jakie tu wystąpią to wyposażenie budowli piętrzących w odpowiedniej wielkości urządzenia przelewowe i upustowe, odpowiednia eksploatacja zapewniająca minimalizację ich sedymentacji i odpowiednie przepławki dla ryb wędrownych. Rozwiązanie tych problemów wymaga dziś bardzo specjalistycznej wiedzy inżynierskiej przy projektowaniu i eksploatacji takich obiektów.

Transport wodny śródlądowy w Polsce jest obecnie bardzo ograniczony. Pomyślnie rozwija się natomiast rekreacja i turystyka wodna nie wymagające dużych głębokości rzek i kanałów. Przez Polskę przebiegają trzy międzynarodowe szlaki wodne. Unia Europejska biorąc pod uwagę kongestię istniejących dróg i autostrad postuluje zwiększenie transportu wodnego śródlądowego i zamierza finansowo wspierać takie przedsięwzięcia. Warto tu zaznaczyć, iż powstanie żeglugi rekreacyjnej i turystycznej przyczyni się znacznie do rozwoju gospodarczego miejscowości wzdłuż tych szlaków wodnych w postaci budowy przystani, punktów zaopatrzenia czy restauracji.

Gospodarka wodna na terenach zurbanizowanych nabiera szczególnego znaczenia w związku ze stale rosnącymi aglomeracjami miejskimi. Problemami są: zaopatrzenie w wodę dobrej jakości, odprowadzenie i oczyszczanie ścieków oraz powodzie miejskie i lokalne podtopienia.

Ochrona przeciwpowodziowa wymaga zupełnie nowego podejścia. Jest ono narzucone w postaci Dyrektywy Powodziowej UE. Jest to sprawa przyjęcia ryzyka powodziowego, które jest kombinacją prawdopodobieństwa powodzi i wrażliwości terenu objętego powodzią na zniszczenie i wszelkiego rodzaju negatywne oddziaływanie powodzi. Możemy wyróżnić trzy różne etapy podejścia do powodzi. Są to:

- prewncja powodzi (flood prevention),
- ochrona przed powodzią (protection)
- łagodzenie skutków powodzi (mitigation),
- adaptacja do powodzi (adaptation).

Pod pojęciem prewencji rozumiemy wszelkie działania na terenie zlewni lub dorzecza mające na celu przeciwdziałanie pojawienia się powodzi w postaci odpowiedniego zagospodarowania terenu, zwiększenia wszelkiej możliwej pojemności retencyjnej oraz spowolnienia odpływów powodziowych. Tego rodzaju działania wymagają dokładnego rozpoznania terenu i podjęcia długookresowych działań.

Ochrona przeciwpowodziowa ogranicza się głównie do środków technicznych oraz nietechnicznych. Bardzo istotnym elementem ochrony jest sprawne działanie wszystkich istniejących budowli hydrotechnicznych takich jak wały przeciwpowodziowe czy urządzenia przelewowe. W ochronie bardzo ważnym elementem jest dokładna prognoza powodzi tak w sensie czasowym jak i obszarowym.

Łagodzenie skutków powodzi to należyte przygotowanie budynków i infrastruktury do normalnego funkcjonowania nawet w czasie zalania terenu. Nasuwa się tu refleksja dotycząca występujących u nas coraz częściej podtopień w wyniku gwałtownych opadów deszczu. Trudno wymagać, aby burzowa sieć kanalizacyjna była w stanie odprowadzić szybko wodę z opadu deszczu przekraczającego miesięczną normę w ciągu jednego dnia lub nawet kilku godzin. Największe straty występują w indywidualnych budynkach, w których zalane zostają piwnice, garaże lub pomieszczenia na parterze. Straż pożarna jest wzywana do wypompowywania wody. Jednakże sami mieszkańcy nie zrobili wcześniej nic lub niewiele, aby zabezpieczyć budynek przed wodą nie przekraczającą nawet 1 m głębokości.

Adaptacja do wystąpienia powodzi jest rzeczą niezbędną. Musimy zdawać sobie sprawę, że powódź może wystąpić i będziemy znali w przybliżeniu jej parametry (głębokość wody, prędkości przepływu, czas trwania takiego stanu itp.) i musimy przygotować się do w miarę normalnego funkcjonowania przy wystąpieniu takiego stanu.

Przy okazji tych rozważań warto również wspomnieć o możliwych scenariuszach rozwoju gospodarczego i społecznego, które będą generować takie lub inne możliwości powstawania powodzi [11]. Dziś w Polsce oraz w Europie najczęściej rozpatrywane są następujące scenariusze:

- A1B Rynkowy zakładający, że rozwój będzie odbywać się w oparciu o kryteria ekonomiczne; że będzie to rozwój globalny ze zrównoważonym wykorzystaniem różnych źródeł energii;
- A2 Regionalny zakładający rozwój na określonych specyficznych obszarach w oparciu o kryteria ekonomiczne;
- B1 Zrównoważony zakładający rozwój globalny, ale rozwój zrównoważony.

PODSUMOWANIE

W najbliższej przyszłości o rozwoju społecznym i gospodarczym decydować będą trzy podstawowe czynniki tj. żywność, energia i woda. Ten ostatni ma dominujące znaczenie. Zmiany klimatyczne, jakie nas czekają mogą mieć ogromny wpływ na te podstawowe czynniki a w szczególności na zasoby wodne. Nie możemy czekać, co nam przyszłe lata przyniosą, lecz już obecnie starać się prognozować zmiany i szukać sposobów do zaadaptowania się do nich.

Jesteśmy w UE, ale nie możemy również bezkrytycznie patrzyć na to, czego Bruksela będzie od nas wymagać. Jesteśmy dużym państwem i w wielu aspektach różnimy się od innych krajów zachodnich oraz mamy swoje specyficzne uwarunkowania, których nie mają inni i powinniśmy potrafić należycie te racje wyartykułować i ich bronić.

Nieodzowne są również wszelkie działania zmierzające do podniesienia rangi szeroko pojętej gospodarki wodnej w Polsce. Duża część społeczeństwa nie zdaje sobie sprawy z tego jak wygląda nasza gospodarka wodna i czym może grozić brak poprawy w tej dziedzinie.

Zrównoważona gospodarka wodna nie może stawiać jako priorytety ochronę przyrody i ekosystemów wodnych pozostawiając człowieka i względy gospodarcze oraz społeczne na zupełnym marginesie.

System gospodarowania zasobami wodnymi w Polsce budzi poważne zastrzeżenia wśród specjalistów. Trudno jednak oczekiwać w najbliższym czasie zmian organizacyjnych w zarządzaniu gospodarką wodną, bo to zależy od woli politycznej partii sprawującej władzę. Trzeba jednak nasze wnioski i postulaty prezentować wszędzie tam, gdzie tylko będzie to możliwe, tak aby w przyszłości przy wystąpieniu sytuacji krytycznych, nikt nie powiedział, że we właściwym czasie specjaliści od gospodarki wodnej nie zgłaszali swoich postulatów.

---

BIBLIOGRAFIA

[1] Dyrektywa Powodziowa UE, 2007
[2] Majewski W., Powódź w Gdańsku w lipcu 2001 r., IMGW PIB Warszawa 2010
[3] Majewski W., Światowy Dzień Wody 2012, Gospodarka Wodna
[4] Polityka Ekologiczna Państwa, Ministerstwo Środowiska Warszawa 2008
[5] Polityka Wodna Państwa do Roku 2030, z uwzględnieniem etapu 2016 (projekt), KZGW 2010
[6] Ramowa Dyrektywa Wodna, 2000
[7] Stan Gospodarki Wodnej w Polsce, Materiały Konferencji, Kancelaria Senatu RP, Warszawa 2011
[8] Ustawa Prawo Wodne, 2001
[9] WIS ŁA Monografia rzeki, Wydawnictw Komunikacji i Łączności, Warszawa 1982
[10] Zasady gospodarowania na obszarach NATURA 2000 w dolinach rzek, WWF Polska, Globalne Partnerstwo dla Wody, Warszawa 2005
[11] Zrównoważone gospodarowanie zasobami wodnymi oraz infrastruktura hydrotechniczną w świetle prognozowanych zmian klimatycznych (Tom 4), IMGW PIB Warszawa 2012