Diagnoza

Woda determinuje rozwój społeczno-gospodarczy regionów i krajów, a ilość zasobów wodnych w danym obszarze, w określonej jakości, w ciągu danego okresu dostępnych dla potrzeb środowiska, ludności i gospodarki wynika przede wszystkim z naturalnych zasobów związanych z obiegiem wody w przyrodzie.

Zasoby wodne to wody powierzchniowe w jeziorach, stawach, zbiornikach i wody płynące w rzekach, wody podziemne, tzn. wody znajdujące się pod powierzchnią ziemi, w strefie nasycenia i bezpośredniego kontaktu z podłożem i podglebiem oraz izolowane od nich wody głębinowe nasycone rozmaitymi związkami chemicznymi. 

Polska zaliczana jest do krajów o ubogich zasobach wodnych. Dla Polski najbardziej dotkliwa jest zmienność w czasie występowania zasobów, która nie jest w sposób wystarczający rekompensowana przez możliwości retencyjne. Niski stopień retencjonowania zasobów wód powierzchniowych, szacowny na 6% średniego rocznego odpływu, ogranicza możliwość reagowania na występujące nadmiary wód w okresach powodziowych, jak i deficyty w okresach suszy (KLIMAT 2012). 

Rysunek 1 Rozkład przestrzenny średniej rocznej sumy opadów atmosferycznych w podziale na zlewnie bilansowe.

Podstawę do oceny zasobów wodnych stanowi odpływ rzeczny w ciągu roku reprezentujący zasoby dynamiczne kraju. Na całkowitą wartość odpływu składa się zasób własny oraz dopływ spoza granic kraju (Rys. 2). Średni odpływ roczny z obszaru Polski, z wielolecia 1951-2015 wyniósł 61 km³. W ostatnich latach najwyższą wartość całkowitego odpływu rzek Polski odnotowano w roku 2010 – blisko 87 km³, najniższą w roku 2015 - 41 km³. Wartość ta zbliżyła się do krytycznego poziomu zasobów wodnych. Również w roku 2016 i 2019 poziom zasobów nie przekroczył wartości 42 km³/rok.(Rys.3). Korzystny dla gospodarowania dostępnymi zasobami wodnymi poziom zasobów dyspozycyjnych zapewniający wymaganą gwarancję dla użytkowników oszacowano na wartość 35 km³/rok, w tym 15 km3 zasobów nienaruszalnych, 10 km³ zasobów dyspozycyjnych oraz 10 km³ rezerwy do retencyjnego zagospodarowania [Gutry-Korycka i in.,2014]. 

Zasoby zwykłych wód podziemnych (zasoby statyczne) na obszarze Polski stanowią objętość wód podziemnych zmagazynowanych w użytkowych poziomach wodonośnych głównie czwartorzędowych (62%). Ich wartość szacuje się na 6 tys.km³. Jednak z uwagi na ich niską odnawialność, zasoby eksploatacyjne wód podziemnych wynoszą ok. 1600 km³/rok. Według danych opublikowanych przez Państwową Służbę Hydrogeologiczną (PIG, 2019) w Polsce około 70% wody przeznaczonej do spożycia pochodzi z ujęć wód podziemnych. Wielkość  ustalonych zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych wynosi blisko 34 mln m³/dobę (dane na dzień 31.12.2019 r.).

Wskaźnik dostępności wody dla ludności i gospodarki narodowej, wyrażony ilorazem średniego rocznego odpływu do liczby mieszkańców, wynosi w Polsce ok. 1600 m³/ rok na mieszkańca wobec ok. 4500 m³/ rok na mieszkańca w Europie. W latach suchych (np. 2015, 2016 oraz 2019) wskaźnik zasobów w relacji do rocznego odpływu rzek polskich spada do 1100 m³/rok na mieszkańca, a w latach mokrych sięga 2600 m³/rok na mieszkańca (2252 m³/rok na mieszkańca w roku 2010), Rys.6. 

Rysunek 6 Zmienność czasowa zasobów wód płynących w przeliczeniu na 1 mieszkańca oraz procentowy poziom zużycia wody na mieszkańca.

W podziale rocznego poboru wód powierzchniowych na różne cele gospodarki narodowej, dominują zasoby wykorzystywane w przemyśle (średnio 75%). W ostatnich latach obserwowana jest jednak stała spadkowa tendencja zużycia wody, a średni pobór w wieloleciu 2005-2019 wyniósł 7479 mln m³, (Rys.7). Jednocześnie, w tym okresie, wyrównany jest pobór wód poziemnych na potrzeby przemysłu kształtujący się na poziomie nieco ponad 200 mln m³. Podział wielkości poborów wody pomiędzy pozostałymi działami gospodarki narodowej nie ulega w ostatnim wieloleciu zasadniczym zmianom i kształtuje się na poziomie  15% na potrzeby gospodarki komunalnej, w tym 12 % na gospodarstwa domowe oraz 10 % na rolnictwo i leśnictwo. 

Rysunek 7 Przebieg zmienności czasowej struktury poboru i zużycia wody W Polsce w wieloleciu 2005-2019

Zintegrowaną miarą zużycia wody jest wskaźnik WEI+, którego wartość, w Polsce, w 2017 r. wyniosła 6.9% (EEA, 2019b). Jeśli wartości wskaźnika jest wyższa niż 20% to oznacza, że zasoby wodne danego narażone na stres wodny. Przewyższenie wartości 40% oznacza poważny niedobór wody. W wieloleciu 1990-2017, wartość wskaźnika WEI+ nie przewyższyła 20% (Rys. 8). Najwyższe wartości wystąpiły w latach 1990-1992, odpowiednio 13.3%, 11.5%, 10.6% oraz w 2016 r. - 10.2%.

Rysunek 8 Zmienność wartości wskaźnika WEI+ dla Polski w latach 1990-2017. Źródło: Opracowanie własne na podstawie (EEA,2019b

Mała dostępność zasobów wodnych w połączeniu z niewłaściwym zarządzaniem zapotrzebowaniem na wodę, prowadzi do niedoborów wody w czasie i przestrzeni (Veldkamp i in. 2015). Ma to istotne znaczenie podczas trwania suszy lub powodzi. Zarządzanie zasobami wodnymi wiąże się z efektywnym i zrównoważonym wykorzystaniem zasobów wodnych przy uwzględnieniu aspektów ochrony środowiska (Loucks, 2009). W praktyce proces zrównoważonego zarządzania zasobami wodnymi obejmuje szereg działań, w tym: monitoring zasobów, operacyjne gospodarowanie istniejącymi zasobami, planowanie i projektowanie infrastruktury towarzyszącej, a także ostrzeganie o zagrożeniach hydrologicznych oraz ograniczanie ich skutków w procesie zarządzania ryzykiem.

Sektorowa segmentacja w zarządzaniu ryzykiem może prowadzić do nieefektywności i nieadekwatności podejmowanych działań ograniczających wystąpienie niekorzystnych zdarzeń (Rees 2002). Konieczność kompleksowego i wielowymiarowego podejścia jest istotna w procesie ograniczania ryzyka przy podejmowaniu właściwych decyzji operacyjnych i planistycznych. W tym celu niezbędne są informacje o zasobach wodnych i ryzyku związanym z zagrożeniami w dążeniu do wiarygodnej diagnozy stanu istniejącego i minimalizacji niepewności w prognozowaniu zmian. 

Cele dotyczące oceny zasobów wodnych

Zintegrowane podejście uwzględniające uwarunkowania lokalne prezentuje polityka wodna Unii Europejskiej, która uwzględnia ideę zrównoważonego rozwoju, określoną w Traktacie Amsterdamskim i integruje działania polityczne, gospodarcze i społeczne, z zachowaniem równowagi przyrodniczej, celem zagwarantowania możliwości zaspokajania podstawowych potrzeb poszczególnych społeczności lub obywateli. Europejska polityka wodna koncentruje się na ochronie wspólnych środowisk wodnych i morskich, zasobów i ekosystemów Europy przed zanieczyszczeniem, nadmiernym poborem i zmianami strukturalnymi. Ramowa Dyrektywa Wodna zapewnia ramy dla ochrony wód i gospodarowania nimi w UE. 

WMO jest kluczową organizacją w strukturach ONZ zajmującą się zasobami wodnymi. W zakresie działań WMO (WMO 2019), wśród ośmiu długoterminowych ambicji, znajdują się 3 związane z zasobami wodnymi, tj.: (i) posiadanie gruntownej wiedzy o zasobach wodnych naszego świata; (ii) wspieranie zrównoważonego rozwoju informacjami hydrologicznymi oraz (iii) posiadanie informacji o jakości wody.

Według ONZ woda ma kluczowe znaczenie dla rozwoju i została uznana za jeden z celów zrównoważonego rozwoju, tj. cel 6: Czysta woda i urządzenia sanitarne. Jednak w rozwiązaniu innych celów zrównoważonego rozwoju, w szczególności w zakresie bezpieczeństwa żywnościowego (cel 2: Zero głodu), zdrowia publicznego (cel 3: zdrowie i dobrobyt na świecie) oraz ograniczania ubóstwa (Cel 1: Bez ubóstwa) zasoby wodne i zarządzanie nimi są istotnym czynnikiem (Gray i Sadoff, 2007). 

Zintegrowane zarządzanie zasobami wodnymi obejmuje gospodarowanie naturalnymi zasobami wód powierzchniowych i podziemnych, które są niezbędne dla życia ludności oraz funkcjonowania gospodarki. 

Rozwiązania

Zintegrowane zarządzanie gospodarką wodną składa się z wielu wzajemnie oddziaływujących na siebie elementów, takich jak układ instytucjonalny, system finansowania, reguły gospodarowania zasobami wodnymi i mieniem materialnym sektora gospodarki wodnej, wydawanie decyzji administracyjnych dla użytkowników wód, zasady rozstrzygania konfliktów dotyczących użytkowania wody, uwarunkowania międzynarodowe gospodarowania wodami oraz obligatoryjne przepisy wyznaczające politykę wodną. Tak złożony układ uwarunkowań wymaga zintegrowanego podejścia do zarządzania zasobami wodnymi aby można było pogodzić wszystkie elementy i osiągnąć zamierzone cele. Zatem dobre zintegrowane zarządzanie zasobami musi uwzględniać wszystkie aspekty począwszy od procesu kształcenia wysoko wykwalifikowanych kadr zarządzających, stworzenia spójnego systemu organizacyjno-finansowego, współpracy międzynarodowej w szczególności na wodach granicznych, posiadania specjalistów mających wiedzę z zakresu szeroko pojętej hydrologii i meteorologii, a skończywszy na świadomym problematyki wodnej społeczeństwie, w szczególności świadomości, że woda jest dziedzictwem i dobrem narodowym, a nie tylko surowcem i towarem. (Alert wodny nr 9 , UE w Krakowie https://oees.pl/gospodarownie-woda-wyzwania-dla-polski/).

Osiągnięcie bezpieczeństwa wodnego i zwiększonej odporności na ekstremalne warunki hydrologiczne wymaga dobrego zrozumienia dynamiki zasobów wodnych w skali dorzecza. Konieczność wiedzy w zakresie zmienności czasowej i przestrzennej elementów hydrologicznych, z uwzględnieniem ich ekstremów, składających się na cykl hydrologiczny stanowi podstawę optymalnego i wydajnego gospodarowania wodą pod względem gospodarczym i społecznym, a także z uwzględnieniem wpływu na środowisko i pozostałych interesariuszy (García i in. 2016; Hering 2014; Walker 2000). Różne użytkowania wód analizować należy równolegle z uwzględnieniem ich wzajemnych relacji i przy poszanowaniu zasad zrównoważonego rozwoju. 

W okresach suszy potrzebne są informacje na temat stanu zasobów wodnych (np. wód powierzchniowych: rzek, zbiorników wodnych, pokrywy śnieżnej oraz wód podziemnych płytkiego krążenia: wilgotność gleby, wody strefy aeracji), a także stan roślinności i upraw. W przypadku powodzi do oceny skutków niezbędne są dane dotyczące przepływów rzecznych i obszarów zalewanych. Do oceny zasobów wodnych niezbędną są wieloletnie szeregi czasowe pozyskiwane z obserwacji naziemnych. Zarządzanie zasobami wodnymi na rzecz zrównoważonego rozwoju wiąże się z wieloma wyzwaniami, zwłaszcza w obszarach z ograniczonymi możliwościami monitorowania in situ. Ciągły wzrost ilości informacji pozyskiwanych z satelitów stwarza możliwość wspierania zarządzania zasobami wodnymi zwłaszcza w odniesieniu do obszarów niekontrolowanych.

Ograniczenia związane z możliwościami monitorowania in situ istotnie ograniczają również informację o jakości wód jako jedną z kluczowych dla zarządzania zasobami wodnymi. Rozwiązaniem mogą być zaawansowane modele środowiskowe, które pozwalają skutecznie symulować transport zanieczyszczeń na obszarach  zlewni rzecznych. Cyfrowe odwzorowanie zlewni z wykorzystaniem wciąż rozwijającego się zasobu i dostępnych źródeł danych, pozwala na jej dowolny podział na mniejsze obszary (zlewnie cząstkowe) i w ten sposób na prowadzenie dalszych szczegółowych analiz. W konsekwencji możliwe stają się analizy nawet dla niewielkich i nieopomiarowanych rzek, które w wyniku spływów powierzchniowych, zanieczyszczeń punktowych czy zaburzonych procesów samooczyszczania charakteryzują sią wysokim poziomem zanieczyszczenia. 

Obecnie dynamicznie rozwijającym się źródłem informacji uzupełniającej sieci monitoringu naziemnego jest teledetekcja satelitarna, jako bezpośrednie i pośrednie pomiary elementów cyklu hydrologicznego, tj.: opady, parowanie, poziom jezior i rzek, wody powierzchniowe, wilgotność gleby, śnieg oraz retencja powierzchniowa i podziemna (Lettenmaier i in. 2015; McCabe i in. 2017). Dane satelitarne mogą być źródłem informacji krytycznych wspomagających zarządzanie wodą oraz monitorowania zagrożeń i ich skutków (van Dijk i Renzullo 2011). Rozszerzanie źródeł informacji o dane satelitarne  wykorzystywane do szacowania wielkości parowania, wskaźników roślinności, poziomu wód podziemnych, stopnia uwilgotnienia gleby, zasięgu pokrywy śnieżnej oraz jakości wody w połączeniu z informacjami fizjograficznymi o pokryciu terenu, topografii obszaru, glebach itp. umożliwia ilościowy opis cyklu hydrologicznego w regionie oraz jego interakcji z różnymi sektorami. W szczególności ważne jest precyzyjne określenie istniejących zasobów wodnych w stosunku do aktualnego oraz przyszłego zapotrzebowania, gdzie popyt obejmuje ekosystemy naturalne. 

Dobre praktyki i przykłady

Zalecanym sposobem racjonalnego gospodarowania zasobami wodnymi, wobec ich znacznej zmienności czasowej i przestrzennej, jest retencja która polega na gromadzeniu wody w sytuacji jej nadmiaru i oddawaniu użytkownikom i środowisku w okresach niedoboru. W celu zwiększania stopienia retencjonowania zasobów wód powierzchniowych i ograniczania skutków powodzi i susz przy jednoczesnym zachowaniu zasad ochrony przyrody jest umiejętne gospodarowanie wodami zgromadzonymi w obrębie mokradeł. W myśl Konwencji Ramsarskiej za mokradła uznaje się tereny bagien, błot i torfowisk lub zbiorniki wodne zarówno naturalne jak i sztuczne, stałe i okresowe, o wodach stojących lub płynących, słodkich, słonawych lub słonych (łącznie z wodami morskimi, których głębokość podczas odpływu nie przekracza 6 m). Szeroki zakres tej definicji, wynika przede wszystkim z dużej różnorodności tego typu siedlisk w skali całego świata. 

W warunkach polskich mokradła definiowane są najczęściej jako obszary podmokłe z wodą stagnującą lub płynącą, zajmujące obniżenia terenu ze zgromadzonym w nich materiałem mineralno-organicznym o różnej miąższości lub pokładami szczątków roślinnych. Nazewnictwo związane z typami mokradeł, będzie się znacząco różnić w zależności od tego czy pod uwagę brane będą warunki hydrologiczne, glebowe czy też środowiskowe. 

Przyjmując jednak powyższą definicję za względnie najbardziej uniwersalną, przyjąć można że obszary mokradeł zajmują w Polsce powierzchnię ok. 4,4 mln ha, co stanowi ok. 14,2% powierzchni kraju. 

Głównym kryterium podziału mokradeł jest możliwość zachodzenia procesów torfotwórczych. Są one związane z gromadzeniem martwych szczątków roślinnych, które dzięki obecności wody nie ulegają całkowitemu rozkładowi, ale podlegają akumulacji w postaci warstwy osadów (torfu). Proces ten ma olbrzymie znaczenie w kontekście walki ze skutkami zmian klimatu. Dzieje się tak ponieważ zgromadzone w ten sposób szczątki roślinne, nie podlegają całkowitemu rozkładowi. Pokłady torfu stanowią tym samym magazyn węgla, regulując jednocześnie jego obieg między biosferą a atmosferą. Pewną "wadą" tych zjawisk jest produkcja metanu, który powstaje w konsekwencji procesów beztlenowego rozkładu materii organicznej. Gaz ten wykazuje zdecydowanie bardziej negatywny wpływ na zmiany klimatu, jednak ze względu na niewielką produktywność ekosystemów bagiennych, produkcja metanu jest niewielka i kompensowana jest przez akumulację węgla. 

W Polsce dominują mokradła nietorfowe, które stanowią ok. 70% wszystkich mokradeł. Charakteryzują się one zmiennym zasilaniem w wodę, przez co ich rola w kształtowaniu klimatu w dłuższej perspektywie czasu jest odpowiednio mniejsza. W większym stopniu wpływają one na kształtowanie się lokalnych mikroklimatów. Nie należy zapominać także o walorach przyrodniczych wszelkiego rodzaju mokradeł, niezależnie od tego czy zachodzą na nich procesy torfotwórcze, czy też nie.

Duże ubytki wody w środowisku związane są głównie z osuszaniem torfowisk. Poza stratami objętości wody, dochodzi do zaburzenia w emisji gazów. Następuje wprawdzie ograniczenie emisji metanu, jednak prowadzi to do jednoczesnej intensyfikacji emisji CO2 do atmosfery. Niestety, ponad 80% powierzchni krajowych torfowisk zostało osuszonych na potrzeby rolnictwa - głównie w celu przekształcenia ich w łąki lub pastwiska. 

W celu ograniczenia negatywnych skutków osuszania mokradeł proponuje się różne rozwiązania. Ich dobór zależy głównie od rodzaju torfowiska - od tego czy zasilane są wodami opadowymi (torfowiska ombrotroficzne), zasilane ciągłym, mało zmiennym dopływem wód podziemnych (torfowiska soligeniczne) czy też wodami powierzchniowymi (torfowiska fluwiogeniczne). Działania dotyczą zwykle ograniczenia odpływu z torfowisk celem ochrony lub doprowadzenia do ich regeneracji. W dolinach rzecznych prowadzi się rozwiązania nakierowane na retencję wody, spowolnienie odpływu, zatrzymania w ekosystemie bagiennym biogenów głównie azotu i fosforu oraz ochrony bioróżnorodności.

Bariery strukturalne, finansowe i organizacyjne

Ograniczeniem w efektywnym gospodarowaniu wodami jest przede wszystkim niewłaściwe administrowanie i zarządzanie zasobami wodnymi, często dodatkowo powiązane z niską wiarygodnością diagnozy stanu istniejącego i niepewnością w prognozowaniu zmian. W przypadku występujących niepewności dotyczących danych niezbędnych dla analiz  istotne jest przyjęcie odpowiednich strategii działania. W projekcie New Approaches to Adaptive Water Management under Uncertainty, (NeWater, 2008) rozwinięto ideę Adaptacyjnej Gospodarki Wodnej. Dla każdego z typów niepewności zaproponowano określone strategie przeciwdziałania. 

• określanie progów ufności,
• przedziałów niepewności,
• prowadzenie badań naukowych poszerzające wiedzę na temat konkretnych problemów z wykorzystywaniem modeli matematycznych,
• włączenie zespołów ekspertów,
• poprawę komunikacji i współpracy między prowadzącymi badania i decydentami,
• w przypadku braku możliwości skutecznego przewidywania zjawiska ważną strategią jest akceptacja stanu braku wiedzy i pewności.

• decentralizacji procesu zarządzania i przyjęcia odpowiedniej skali obszarowej. W aktualnych warunkach obszar dorzecza i regionu wodnego jest zbyt duży i konieczne jest przyjęcie zlewni hydrograficznych jako bazy dla implementacji działań,
• zapewnienia powszechnego dostępu do informacji i danych oraz ich sukcesywnego uzupełniania,
• prowadzenia analiz uwzględniających aspekty transgraniczne i wielosektorowe,
• udziału różnych źródeł finansowania – od środków publicznych po prywatne.

Autorzy: Tamara Tokarczyk, Tomasz Walczykiewicz, Wiwiana Szalińska, Magdalena Skonieczna, Bogdan Ozga-Zieliński, Barbara Nowicka, Paweł Wilk, Tomasz Heese, Katarzyna Pikuła - Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - PIB.

Literatura:
Alert wodny nr 9, UE w Krakowie, https://oees.pl/gospodarownie-woda-wyzwania-dla-polski
EEA, 2019b. Use of freshwater resources in Europe. European Environment Agency, Dostęp 25.032021
García L. E., Rodríguez D. J., Wijnen M., Pakulski I. (eds), 2016. Earth observation for water resources management: Current use and future opportunities for the water sector. Washington, DC: World Bank Group. https://doi.org/10.1596/978-1-4648-0475-5
Gutry Korycka M., Sadurski A., Kundzewicz Z.W., Pociask-Karteczka J., Skrzypczyk L., 2014. Zasoby wodne a ich wykorzystanie, NAUKA, 1/2014, 77-98.
Hering J., 2014. A virtual flood of information: Open data for sustainable water management, http://www.futureearth.org/blog/2014-aug27/virtual-flood-information-open-data-sustainable-water-management
KLIMAT, 2012. Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo, TOM 3. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa; 2012.
Lettenmaier D. P., Alsdorf D., Dozier J., Huffman G. J., Pan M., Wood E. F., 2015. Inroads of remote sensing into hydrologic science during the WRR era. Water Resources Research, 51, 7309–7342. https://doi.org/10.1002/2015WR017616
Loucks, P. 2009. Sustainable water resources management. Water International, 25(1), 3–10
Grey D., Sadoff C. W., 2007. Sink or swim? Water security for growth and development. Water Policy, 9, 545–571.
McCabe M. F., Rodell M., Alsdorf D. E., Miralles D. G., Uijlenhoet R., Wagner W., et al., 2017. The future of earth observation in hydrology. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 21, 3879–3914
NeWater, 2008. Results Brochure Pelzverlag, New Approaches to Adaptive Water Management under Uncertainty, Freiburg, https://www.newater.uni-osnabrueck.de/
PIG, 2019. Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Zasoby dyspozycyjne wód podziemnych, https://www.pgi.gov.pl/psh/zadania-psh/8886-zadania-psh-zasoby-wod-podziemnych.html, dostęp on-line 25.03.2021
Rees A.J., 2002. Risk And Integrated Water Management. Global Water Partnership, Technical Committee, Stockholm.
van Dijk A. I. J. M., Renzullo L. J., (2011). Water resource monitoring systems and the role of satellite observations. Hydrology and Earth System Sciences, 15, 39–55. https://doi.org/10.5194/hess-15-39-2011
Veldkamp T. I. E., Wada Y., de Moel H., Kummu M., Eisner S., Aerts J. C. J. H., Ward P. J., 2015. Changing mechanism of global water scarcity events: Impacts of socioeconomic changes and inter-annual hydro-climatic variability. Global Environmental Change, 32, 18–29
Walker, S. 2000. The value of hydrometric information in water resources management and flood control. Meteorological Applications, 7(4), 387–397. https://doi.org/10.1017/S1350482700001626
WMO 2019, World Meteorological Congress, Abridged Final Report of the Eighteenth Congress Session, Geneva, 3-14 June 2019, WMO No.1236