Identyfikacja oddziaływań zmian poziomów wód podziemnych w obszarze RZGW Szczecin z uwzględnieniem zmian klimatu Państwowy Instytut Geologiczny- Państwowy Instytut Badawczy Zakład Geologii Pomorza w Szczecinie

CEL I ZAKRES PRACY Zebranie danych z monitoringu wód podziemnych w rejonie RZGW Szczecin Analiza statystyczna pozyskanych danych Obliczenia wskaźnika zagrożenia suszą (kn), wskaźnika retencji wód podziemnych (Rr), oraz wyznaczenie kodu zagrożenia suszą Identyfikacja wahań zwierciadła wód podziemnych w granicach RZGW Szczecin Oznaczenie typowych wahań i tendencji zmian położenia zwierciadła wód podziemnych w odniesieniu do jednolitych części wód podziemnych Charakterystyka obszarów, na których stwierdzono zagrożenie suszą hydrogeologiczną i jej wpływ na ekosystemy zależne od wód podziemnych Przedstawienie scenariuszy zmian klimatu; Wykonanie prognozy zmian położenia zwierciadła wód podziemnych, Ocena zagrożeń i tendencji zwierciadła wód podziemnych wywołanych zmianami klimatycznymi.

Do analizy zwierciadła wód podziemnych wykorzystano dane z: Monitoringu Sieci Obserwcyjno-Badawczej Wód Podziemnych, prowadzonej przez Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy Monitoringu Wolińskiego Parku Narodowego Monitoring ZWiK Szczecin na ujęciach w Szcecinie: „Arkonka”, „1 Maja”, „Świerczewo” Monitoring Zakładów Chemicznych w Policach: - składowisko fosfogipsu (2003 – 2011r.) - obserwacje prowadzone są w 9 punktach badawczych, ujmujących poziom wód podziemnych o zwierciadle napiętym - składowisko siarczanu żelaza (2002 – 2011r.) obserwacje prowadzone są w 11 punktach badawczych, ujmujących poziom wód podziemnych o zwierciadle swobodnym. (wiarygodność problematyczna) Analizie poddano 105 punktów, z wiarygodnością co najmniej problematyczną.

Analiza statystyczna Analiza statystyczna obejmowała obliczenia w arkuszu kalkulacyjnym programu Excel następujących parametrów:  SG M – średni miesięczny stan zwierciadła wody w wieloleciu  NG M – minimalny miesięczny stan zwierciadła wody w wieloleciu  WG M – maksymalny miesięczny stan zwierciadła wody podziemnej w wieloleciu  A M – miesięczna amplituda wahań zwierciadła wód podziemnych w wieloleciu  OS M – odchylenie standardowe uśrednionych stanów miesięcznych  SG R – średni roczny stan zwierciadła wody podziemnej  NG R – minimalny roczny stan zwierciadła wody podziemnej  WG R - maksymalny roczny stan zwierciadła wody podziemnej  A R – roczna amplituda wahań zwierciadła wody podziemnej  OS R - odchylenie standardowe uśrednionych stanów rocznych

 SG Z – średni stan zwierciadła wody podziemnej z półrocza zimowego w wieloleciu  SG L - średni stan zwierciadła wody podziemnej z półrocza letniej w wieloleciu  SG W – średni stan zwierciadła wody podziemnej w wieloleciu  NG Z – minimalny stan zwierciadła wody podziemnej z półrocza zimowego w wieloleciu  NG L – minimalny stan zwierciadła wody podziemnej z półrocza letniego w wieloleciu  NG W – minimalny stan zwierciadła wody podziemnej w wieloleciu  WG Z – maksymalny stan zwierciadła wody podziemnej półrocza zimowego w wieloleciu  WG L – maksymalny stan zwierciadła wody podziemnej półrocza letniego w wieloleciu  WG W – maksymalny stan zwierciadła wody podziemnej w wieloleciu  A W - amplituda wieloletnia wahań zwierciadła wód podziemnych  SA W - średnia roczna amplituda wahań zwierciadła wód podziemnych w wieloleciu Na podstawie SAw (amplitudy średnich rocznych stanów), odchylenia standardowego średnich stanów rocznych i odchylenia standardowego średnich stanów miesięcznych określono wieloletnią zmienność stanów wód podziemnych.

Metodyka proponowana przez IMGW - PIB dla oceny zagrożenia niżówką hydrogeologiczną Dla oceny stanu i zagrożenia dla wód o zwierciadle swobodnym posłużył wskaźnik zagrożenia niżówką hydrogeologiczną (kn) – określany jako odniesienie wybranego do oceny poziomu zwierciadła wód gruntowych (G), do średniego niskiego z wielolecia (SNG): kn = 1 – G/SNGW Zasady interpretacji: kn > 0,1 - brak zagrożenia suszą (niżówką) gruntową 0,1 ≥ kn > - 0,1 - zagrożenie pojawienia się niżówki - 0,1 ≥ kn > - 0,3 – wystąpienie płytkiej niżówki kn ≥ - 0,3 - wystąpienie głębokiej niżówki

Metodyka proponowana przez B.Kazimierski dla oceny zagrożenia niżówką hydrogeologiczną opracowana na potrzeby prognoz i komunikatów PSH Kod zagrożenia suszą (Kazimierski i in., 2008) * b - brak zagrożenia niżówką hydrogeologiczną G≥WNG * z - zagrożenie pojawienia się niżówki, WNG > G > SNG * pn - wystąpienie płytkiej niżówki hydrogeologicznej, SNG≥G > ½ (SNG + NNG) * gn - wystąpienie głębokiej niżówki hydrogeologicznej, G≤½ (SNg + NNg) Gdzie: WNG – najwyższe położenie zwierciadła spośród najniższych położeń (tzn. stan najwyższy z niskich, określa górną granicę strefy stanów niskich), SNG – średnie położenie zwierciadła spośród najniższych położeń (tzw. stan średni niski), NNG – najniższe obserwowane (w przyjętym do określania stanów głównych okresie wielolecia) położenie zwierciadła (tzw. stan najniższy z niskich).

Do oceny wahań zwierciadła wód podziemnych o charakterze naporowym i swobodnym wykorzystano wskaźnik zmiany retencji (Rr) – tj. poziomu rezerw odniesionych do najniższego zaobserwowanego w wieloleciu położenia zwierciadła wody (NG), stan rezerw wód podziemnych: Gdzie: NG – najniższa roczna wartość głębokości zwierciadła wody z okresu wielolecia AG – średnia miesięczna wartość głębokości zwierciadła wody, obliczona do okresu oceny SSG – głębokość położenia zwierciadła wody, określona jako średnia z wielolecia bardzo niski stan rezerw Rr 0-0,2 niski stan rezerw Rr 0,2-0,75 wysoki stan rezerw Rr 0, bardzo wysoki stan rezerw Rr <1,5

Analiza tendencji oraz zmian poziomu wód podziemnych o zwierciadle napiętym (wskaźnika retencji, kod zagrożenia suszą) jest możliwa, wyłącznie przy równoczesnej analizie warunków atmosferycznych w danym regionie, warunków geomorfologicznych i hydrogeologicznych. Porównanie zmian retencji wód podziemnych jest możliwe w systemie lokalnym lub w odniesieniu do obszarów GZWP bądź jednostek hydrogeologicznych. Na podstawie obliczeń statystycznych oraz określenia wskaźnika zagrożenia suszą i wskaźnika retencji, została wykonana: - analiza zmian położenie zwierciadła wód podziemnych w wieloleciu w otworach reprezentatywnych - analiza wahań i tendencji zmian w obrębie JCWPd i stref hydrodynamicznych - zostały wyznaczone obszary i poziomy o stwierdzonych w wieloleciu zmianach w położeniu zwierciadła wody - identyfikacja oddziaływania tych zmian na środowisko, zwłaszcza na ekosystemy zależne od wód podziemnych

Lp. Rodzaj monitorin gu Numer punktu Charakter zwierciadła wód podziemny ch Miejscowoś ć JCWPd Strefy hydrodyna miczne Kod zagrożeni a suszą * Zagrożenie suszą wg wskaźnika kn Rezerwy zasobów – wskaźnik zmian retencji Rr Tendencj e linii trendu zwierciad ła Ocena reprezentatywności wykonywanych analiz ze względu na okres obserwacji 1SOBWP II/1091/ 1 Zwierciadło napięte Świnoujście1drenażb- - wiarygodność problematyczna 2SOBWPII/642/1 Zwierciadło swobodne Świnoujście1drenażb brak zagrożenia niżówką wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność dobra 3SOBWPII/643/1 Zwierciadło napięte Świnoujście1alimentacjab- wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność dobra 4SOBWPII/644/1 Zwierciadło napięte Świnoujście1drenażz- bardzo niski stan rezerw spadekwiarygodność dobra 5SOBWP I/1090/ 1 Zwierciadło swobodne Świnoujście1tranzytb brak zagrożenia niżówką wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność problematyczna 6SOBWP I/1090/ 2 Zwierciadło napięte Świnoujście1tranzytb- wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność problematyczna 7SOBWP I/1090/ 3 Zwierciadło napięte Świnoujście1tranzytb- wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność problematyczna 8SOBWP II/1039/ 1 Zwierciadło napięte Świnoujście1drenażb- niski stan rezerw stabilizacj a wiarygodność dostateczna 9SOBWPII/440/1 Zwierciadło napięte Stepnica2drenażb- wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność bardzo dobra 10SOBWP II/1108/ 1 Zwierciadło swobodne Myślibórz Mały 3tranzytb brak zagrożenia niżówką wysoki stan rezerw wzrost wiarygodność problematyczna 11SOBWP II/1092/ 1 Zwierciadło napięte Stolec3tranzytb- wysoki stan rezerw wzrost wiarygodność problematyczna 12SOBWP II/1094/ 1 Zwierciadło napięte Dobra Szczecińska 3alimentacjab- wysoki stan rezerw stabilizacj a wiarygodność problematyczna

Wyniki:

Wyspa Uznam Wyznaczona linia trendu dla większości punktów zlokalizowanych na wyspie Uznam wskazuje na stabilizację lustra wody Kod zagrożenia suszą liczony metodą wg Kaźmierskiego oznaczony jako b – brak zagrożenia wystąpienia niżówki hydrogeologicznej Wartość wskaźnika zagrożenia suszą „kn” wskazuje na brak zagrożenia Stan rezerw zasobów wynosi ponad 0,2, zatem zasoby w odniesieniu do najniższego stanu wód podziemnych z wielolecia wynoszą ponad 20% W 1 punkcie monitoringowy zlokalizowanym w strefie brzegowej (drenaż wód) zanotowano tendencję zwierciadła wody do obniżania się, kod zagrożenia suszą został oznaczony jako „z” tzn. zagrożenie wystąpienia niżówki. Podsumowując, tendencja zwierciadła wody w obrębie JCWPd 1, generalnie wskazuje obecnie na stabilizację w położeniu lustra wody. Należy jednak zaznaczyć, iż na obszarze wyspy Uznam, występuje regionalne obniżenie zwierciadła wody oraz brak rezerw zasobów dyspozycyjnych możliwych do zagospodarowania. Stabilizacja wykazana na wykresach, świadczy o ustabilizowaniu się lustra wody, co nie jest równoznaczne z wypłyceniem leja depresji. Stabilizacja ta jest wynikiem wyłączenia niektórych ujęć z eksploatacji oraz może być również spowodowana dopływem ascensyjnym wód zasolonych z podłoża.

Wyspa Wolin obliczony stan rezerw zasobów jako wskaźnik Rr, wskazał bardzo niski i niski stan rezerw wód podziemnych, w zachodniej części wyspy Wolin. według analizy średnich stanów z wielolecia stwierdzono na obszarze wyspy Wolin tendencję do obniżania się zwierciadła wód podziemnych wynikającą ze skoncentrowanego poboru oraz ze zmniejszonej infiltracji efektywnej spowodowanej głównie przez ewapotranspirację. Ponadto znaczny wpływ na obniżanie poziomu zwierciadła mają odwodnienia prowadzone na wyspie. Na podstawie pomiarów położenia lustra wody w piezometrach, na obszarze Wolińskiego Parku Narodowego, stwierdzono, zagrożenia wystąpienia niżówki hydrogeologicznej, co oznacza, iż obecne położenie zwierciadła wody jest na poziomie średniej niskiej z wielolecia. Wymienione zagrożenia są znaczące w przypadku ekosystemów wodnych i lądowych zależnych od wód podziemnych.

Charakterystyka scenariuszy zmian klimatu Charakterystykę scenariuszy zmian klimatu dla regionu wodnego Dolnej Odry i Przymorza Zachodniego oraz Ücker opracowano na podstawie scenariuszy zmian klimatu wykonanych dla Polski w perspektywie do 2030 roku przedstawionych w Projekcie Klimat wykonanym przez IMGW – PIB. Na podstawie opracowanych przez IPCC scenariuszy rozwoju dla Polski przyjęto trzy scenariusze emisyjne o kodowych nazwach B1, A1B i A2. Scenariusze emisyjne zakładają 3 warianty rozwoju gospodarczego: B1- rozwój zrównoważony globalnie, A1B wysoki wzrost gospodarczy globalnie oraz A2 – regionalny rozwój gospodarczy. Scenariusze zmian klimatu dla obszaru RZGW Szczecin przedstawiono w odniesieniu do warunków termicznych i pluwialnych.

Macierz korelacji położenia zwierciadła wody i opadu *(kolor czerwony oznacza silny związek, przy p<0,05 Silna lub bardzo silna korelacja stanu wód podziemnych i wysokości opadu wskazuje na silną lub bardzo silną wrażliwość i krótki czas reakcji wód podziemnych na zmiany zasilania. W związku z tym prognoza zmian wysokości opadów przekłada się bezpośrednio na prognozę zmian wielkości zasobów wód podziemnych.

Wykorzystując przestawione scenariusze klimatyczne oraz wykonane analizy statystyczne dla 14 punktów monitoringu (12 punktów z silną korelacją, pomiędzy stanem zwierciadła wody, a wielkością opadów i 2 zlokalizowanych w strefie zagrożenia) wykonano prognozę zmian położenia zwierciadła wód podziemnych dla okresu w regionie wodnym Dolnej Odry i Przymorza Zachodniego oraz Ücker.

Punkt o swobodnym zwierciadle wody o głębokości występowania poziomu wodonośnego10-20 m:

Prognoza: Wszystkie analizowane punkty (14) wykazały, że prognozowane zwierciadło wód podziemnych dla okresu będzie się układało powyżej średniego położenia zwierciadła spośród najniższych położeń z wielolecia (SNG) oraz najniższego obserwowanego położenia zwierciadła w wieloleciu (NNG). Prognozowane zwierciadło wód będzie się układało poniżej górnej granicy stanów niskich (WNG).

Prognozowane zmiany klimatu dla zakładanych scenariuszy emisyjnych pokrywają się z określonymi zmianami położenia zwierciadła dla analizowanego wielolecia czyli do 2010 roku, można stwierdzić, że generalnie w regionie wodnym punkty będą charakteryzować się stabilizacją zwierciadła. Obniżenie zwierciadła wód podziemnych będą wykazywać przede wszystkim punkty zlokalizowane na wyspie Wolin.

Dziękuję za uwagę mgr Aneta Bącik Mgr inż. Magdalena Dobies