Przepławki – mokre ścieżki dla ryb

Żeby ryby w rzece mogły się rozmnażać, żyć i dobrze się rozwijać muszą mieć możliwość swobodnej wędrówki wzdłuż całej jej długości. Ryby w poszczególnych sezonach roku i okresach życia przemieszczają się wzdłuż rzeki w poszukiwaniu pokarmu, odpowiednich kryjówek oraz miejsc tarłowych. Przegrodzenie rzeki jazem lub inną sztuczną zaporą zakłóca te normalne procesy życiowe lub nawet całkowicie je uniemożliwia. Głównym sposobem poradzenia sobie z tym problemem jest budowa przepławek.

Przepławka komorowa przy zabytkowym młynie Hude w Bremie
(źródło: Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”, FAO)

Przepławki to obiekty umożliwiające rybom i innym organizmom wodnym wędrówkę w górę i w dół rzeki przez przeszkody takie, jak stopnie wodne i jazy. Budowane są w celu ponownego połączenia ekosystemów wodnych.

Bardzo krótko o historii przepławek

Od dawna wiedziano, że zapory na rzekach mają znaczący wpływ na populacje ryb, które kiedyś stanowiły istotny element pożywienia. W starych kronikach można znaleźć informacje o tym, jak próbowano sobie z tym problemem radzić. Już w XIII w. hrabia Julich wydał zarządzenie dotyczące rzeki Rur (dopływu Mozy w Nadrenii Północnej-Westfalii), nakazujące otwarcie wszystkich jazów w okresie migracji łososia (Tichelbacker, 1986).

Pierwsze zapisane informacje o próbach ułatwienia rybom pokonania przeszkód na rzekach pochodzą z XVII wieku z Francji, gdzie wykorzystano wiązki gałęzi do utworzenia stopni dla ryb w stromych kanałach zbudowanych w celu obejścia przeszkody. W 1837 roku w Kanadzie Richard McFarlan (z Bathurst, New Brunswick) opatentował projekt przejścia dla ryb obok tamy w swoim tartaku. W latach 1852-1854 w hrabstwie Sligo w Irlandii zbudowano przejście dla łososi do rzeki, do której był odcięty dostęp, a która była jego tarliskiem i zasilała pobliskie łowisko. W 1880 r. w Rhode Island w Stanach Zjednoczonych zbudowano pierwszą przepławkę na zaporze Pawtuxet Falls Dam.

Rodzaje przepławek

Przepławki mogą mieć różną postać. Mogą to być budowle hydrotechniczne naśladujące warunki istniejące w naturalnych rzekach, czyli bliskie naturze. Stosuje się je najczęściej w sytuacji, gdy do pokonania jest niewielka różnica poziomów w rzekach. Buduje się też przepławki całkowicie sztuczne – tzw. techniczne. A w szczególnych sytuacjach, gdy do pokonania są duże różnice poziomu przy istniejących budowlach piętrzących, trzeba zastosować jeszcze inne rozwiązania – windy i śluzy dla ryb. Specjalnych rozwiązań wymaga także narybek węgorza, który wędruje z Morza Sargassowego, by w europejskich rzekach osiągnąć wiek dojrzały.

Jednym z trudniejszych wyzwań, jakie stoją przed projektantami przepławek jest zasygnalizowanie rybom, gdzie mają szukać do nich wlotu. Wykorzystuje się w tym celu zdolność ryb do orientowania się w rzekach według kierunku nurtu i prędkości przepływu. Ryby płynące w górę rzeki kierują się w stronę najsilniejszego nurtu. Przepławka, szczególnie na szerokich rzekach musi zostać tak zaprojektowana, by ten nurt kierował je do przepławki. Konstrukcja przepławki powinna uwzględniać też cechy gatunkowe oraz możliwości i potrzeby ryb. Rozmiary przepławek (w tym szczelin) powinno się projektować na największe ryby, a ich parametry hydrauliczne (np. prędkości przepływu, głębokości wody) na najmniejsze/ najsłabsze, jakie żyją w danej rzece. Przy projektowaniu należy uwzględnić też zmienne warunki hydrologiczne (m.in. tzw. niżówki) oraz terminy migracji ryb.

Konstrukcje bliskie naturze

Przepławki bliskie naturze powinny możliwie najlepiej imitować naturalne bystrza rzeczne lub strumienie o większym spadku. Powinny być zbudowane z naturalnych materiałów – głazów, kamieni. Takie budowle stają się potencjalnie nowym siedliskiem dla organizmów wodnych i łatwiej wkomponowują się w krajobraz.

Bystrotoki, bystrotoki kaskadowe (bystrza)

Bystrotoki kaskadowe zbudowane są z materiałów naturalnych: głazów i narzutu kamiennego. Ich konstrukcja składa się z komór poprzedzielanych progami, posiadającymi szczeliny umożliwiające migrację. Progi tworzą kaskadę. Kamienie układane są w sposób wzajemnie klinujący się, na różnych wysokościach, w sposób pozwalający na tworzenie przesmyków i szczelin, potrzebnych do zapewnienia odpowiednich warunków migracji dla ryb. Dno komór jest nieregularne, co pozwala na uzyskanie w poszczególnych basenach różnorodnych prędkości i napełnień umożliwiających wędrówkę ryb i zapewniając miejsca odpoczynku.

Bystrotok kaskadowy w Ropicy Polskiej na Ropie (widok z drona – fot. ZBE)
Bystrze kamienne typu „plaster miodu”

Konstrukcja bystrzy kamiennych typu „plaster miodu” składa się z połączonych basenów o nieregularnych kształtach, których ściany zbudowane są z kamieni i posiadają szczeliny, które umożliwiają przemieszczanie się ryb pomiędzy basenami i wytworzenie prądu wabiącego. W poszczególnych komorach powstaje główny nurt, tworzą się strefy spoczynku, a także dobre warunki bytowania dla makroorganizmów. Rozwiązania te najlepiej sprawdzają się w przypadku większych cieków, umożliwiających zastosowanie konstrukcji o znacznej szerokości.

Bystrze kamienne typu „plaster miodu” w Bobowej na Białej Tarnowskiej
Bystrze kamienne typu „plaster miodu” w Bobowej na Białej Tarnowskiej (widok z drona – fot. ZBE)
Obejścia dla ryb (kanały obiegowe)

Obejścia dla ryb buduje się, gdy nie ma możliwości przebudowania przeszkody, a jest wystarczająco dużo miejsca, by przeszkodę obejść. Kanał obiegowy ma formę naturalnie wyglądającego potoku z warunkami przepływu imitującymi warunki naturalne. Zapewnia warunki migracji dla wszystkich organizmów wodnych.

Projekt przepławki w formie kanału obiegowego w Szczepańcowej na Jasiołce (WTU)
Rampy, pochylnie denne

Rampy i pochylnie to konstrukcje o szorstkiej powierzchni i możliwie małym spadku, rozciągające się na całej szerokości koryta. Łagodnie wyrównują różnicę poziomów zwierciadła wody w cieku na stosunkowo krótkim odcinku. Umożliwiają migrację wszystkim organizmom wodnym w obu kierunkach tj. zarówno w górę, jak i w dół rzeki lub potoku.

Rampy dla ryb (źródło: Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”, FAO)

Konstrukcje techniczne

Przepławki komorowe

Przepławka komorowa ma postać kanału poprzedzielanego ściankami działowymi. W wyniku podziału powstaje szereg „komór” – niewielkich zbiorników ułożonych w charakterystyczne „schody”. W ściankach działowych znajdują się ułożone naprzemianlegle denne otwory przesmykowe oraz powierzchniowe przelewy górne.

Przepławka komorowa (źródło: Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”, FAO)
Przepławka komorowa (fot. arch. RZGW Gdańsk)
Przepławki szczelinowe komorowe

Przepławki szczelinowe są odmianą przepławek komorowych, w których ściany działowe są przerwane pionową szczeliną ciągnącą się przez całą jej wysokość zawsze przy tej samej bocznej ścianie kanału przepławki. Za szczelinami znajdują się pionowe występy (deflektory) kierujące prąd wody do środka komory. Dno urządzeń powinno być wyłożone różnej wielkości kamieniami częściowo zabetonowanymi w dnie, co powoduje zmniejszenie prędkości wody przy dnie przepławki i stwarza możliwość migracji nawet dla bardzo drobnych gatunków ryb. Można je budować zarówno na małych potokach, jak i wielkich rzekach, lecz wówczas należy stosować dwie szczeliny. Jest to najbardziej efektywna przepławka w grupie przepławek technicznych, odporna na duże wahania poziomów wody, odpowiednia dla prawie wszystkich gatunków ryb i bezkręgowców dennych.

Konstrukcje specjalne

Przepławki dla węgorzy

Młode węgorze dorastają w wodach słodkich, a po osiągnięciu dojrzałości płciowej wędrują do Morza Sargassowego na tarło. Rozwojowe stadium węgorzy (narybek szklisty) dociera z Prądem Zatokowym do wybrzeży Europy. Młode węgorze (7-25 cm) są w stanie pokonać niewielkie, szorstkie, spękane lub pełne szczelin przeszkody, dlatego ważne jest, szczególnie w ujściowych odcinkach rzek, by uzupełnić przepławki o urządzenia specjalnie dostosowane do potrzeb młodych węgorzy. Mają one formę małych kanałów z warstwą szczotek wykonanych z gałązek lub tworzywa sztucznego, lub z warstwą żwiru, po których sączy się woda.

Przepławka dla węgorzy (źródło: Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”, FAO)

Windy dla ryb

Windy, to urządzenia mechaniczne do podnoszenia ryb z dolnego do górnego stanowiska przegrody. Na dolnym stanowisku ryby są wabione do klatki łownej wyposażonej w basen transportowy. Stosowane są przy piętrzeniach przekraczających 10 m, np. przy wysokich zaporach wodnych, często jako jedyne rozwiązanie problemu migracji. Odpowiednie dla łososiowatych i słabo pływających gatunków ryb. Mniej przydatne dla małych i przydennych gatunków ryb. Nieodpowiednie dla ryb spływających w dół rzeki i bezkręgowców dennych.

Winda dla ryb (źródło: Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”, FAO)
Śluzy dla ryb

Śluza dla ryb, to podłużna komora ze sterowanymi wrotami zamykającymi się od strony wody górnej i otwierającymi się od strony wody dolnej. Prąd wabiący wytwarza kontrolowane otwarcie wrót śluzy lub przesłanie wody obejściem. Wykorzystywane są przy wysokich piętrzeniach w przypadku braku miejsca lub wówczas, gdy dostępny przepływ wody jest limitowany. Odpowiednie dla dużych i masowo migrujących gatunków ryb. Mniej przydatne dla małych gatunków ryb, stadiów młodocianych oraz gatunków przydennych.

Śluza dla ryb (źródło: „Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”, FAO)

Skuteczność przepławek

Przepławki w pewnym stopniu zmniejszają negatywne oddziaływanie na środowisko przeszkód takich, jak stopnie wodne, jazy czy zapory, ale ich budowa nie eliminuje tych szkód całkowicie. Jaka jest skuteczność, czy też mówiąc bardziej fachowo sprawność opisywanych urządzeń? Nie da się na to łatwo odpowiedzieć. Skuteczność przepławek będzie inna dla różnych gatunków ryb, dla ich różnego wieku, ilości wody w rzece itd. Będzie też uwarunkowana parametrami technicznymi, sposobem wykonania i eksploatacji. Generalnie przyjmuje się, że skuteczność przepławek zależeć będzie od następujących parametrów technicznych [J. Zgrabczyński]:

  • ilości wody przepływającej przez przepławkę dla wytworzenia odpowiedniego prądu wabiącego na dolnym stanowisku, która będzie różna dla poszczególnych gatunków ryb, a minimalna waha się od 0,14 do 1,4 m3/s;
  • prędkości przepływu wody w przepławce pozwalającej na pokonanie przegrody przez różne gatunki ryb i inne organizmy wodne – maksymalne prędkości wody w przepławkach dla poszczególnych grup ryb: a) ryby łososiowate (łosoś, troć, pstrągi, głowacica, lipień) – 2 m/s, b) reofilne ryby karpiowate (boleń, certa, brzana, jaź, kleń, świnka) – 1,5 m/s, c) pozostałe gatunki (ryby małe i młode) – 1 m/s;
  • maksymalnego nachylenia dna przepławki – 1:20;
  • różnicy poziomów wody między komorami przepławki, która nie powinna przekraczać 0,2 m,
  • minimalnej szerokości przesmyków między komorami, których wielkość (w zależności od gatunku ryb) powinna się mieścić w granicach 0,15-0,6 m;
  • długości komór, która dla poszczególnych gatunków ryb waha się 1,9-5 m;
  • szerokości komór, która dla poszczególnych gatunków ryb waha się 1,2-3 m;
  • minimalnej głębokości wody w komorach, nie mniejszej niż 0,5-1,3 m.

Przy projektowaniu zakłada się, że przepławki powinny mieć dużą sprawność – dużą skuteczność. W praktyce jest jednak różnie. Na przykład, z badań przeprowadzonych dla 36 przepławek w regionie Warty wynika, że 50% uzyskało ocenę najniższą (złą), 36% ocenę dobrą, zaś 14% ocenę słabą. Skala ocen została opracowana przez RZGW w Poznaniu:

  • bardzo dobra – 100% ryb pokonuje przeszkodę, opóźnienie trwa kilka godzin;
  • dobra – 95-100% ryb pokonuje przeszkodę, a opóźnienie nie przekracza kilku dni;
  • słaba – 70-95% ryb pokonuje przeszkodę, a opóźnienie jest większe niż kilka dni;
  • zła – mniej niż 70% ryb pokonuje przeszkodę, a opóźnienie jest większe niż kilka dni, trwa nawet miesiąc.

Żadna z analizowanych przepławek nie uzyskała oceny bardzo dobrej. Przy czym, w tym przypadku można uznać, że wiele z nich po latach eksploatacji wymagało poprawy lub modernizacji.

W praktyce jest też tak, że łatwiej uzyskać dobre efekty przy pokonywaniu niewielkich stopni, znacznie trudniej przy pokonywaniu wysokich zapór. Badania przeprowadzone w Brazylii [Paulo dos Santos Pompeu…] na zaporze Santa Clara na rzece Mucuri, wysokiej na 60 m i długiej na 240 m pokazały, że skuteczność windy dla ryb nie jest wielka i wynosi od 0,2% dla niektórych gatunków, do ponad 16% dla innych. Średnia skuteczność przepławki – windy dla ryb wędrownych wynosiła podczas okresu badawczego 7%. Problem komplikuje też fakt, że aby dotrzeć do tarlisk ryby muszą często pokonać nie jeden, a kilka progów – kilka przepławek. Tak jest najczęściej – wystarczy przypomnieć, że w Europie jeden stopień (próg, jaz, zapora) przypada średnio na jeden kilometr rzeki. Trzeba więc bardzo wysokiej, aż 90% efektywności każdej z, na przykład, sześciu przepławek, by ze 100 sztuk ryb startujących do tarlisk do celu dopłynęła niewiele więcej niż połowa. Przy 80% skuteczności do celu dotrze tylko jedna czwarta ryb. Stąd tak ważna jest dbałość o najwyższą jakość tych urządzeń, tak w czasie projektowania, w czasie budowy, jak i później, w czasie normalnej eksploatacji.

ŹRÓDŁA
Definicja i rodzaje przepławek:
Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska, „Uwarunkowania środowiskowe istotne przy realizacji małych elektrowni wodnych. Projekt”, Warszawa, 2012,
„Przepławki dla ryb. Projektowanie, wymiary i monitoring”. Tłumaczenie przez WWF wydawnictwa organizacji Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), 2016)
Historia przepławekWikipedia
Skuteczność przepławek:
Józef Zgrabczyński, „Identyfikacja i ocena sprawności przepławek dla ryb w regionie wodnym Warty”, Nauka Przyroda Technologie 2007, Tom 1 Zeszyt 2 Dział: Melioracje i Inżynieria Środowiska, http://www.npt.up-poznan.net/tom1/zeszyt2/art_35.pdf)
Paulo dos Santos Pompeu and Carlos Barreira Martinez, „Efficiency and selectivity of a trap and truck fish passage system in Brazil”, Neotrop. ichthyol. vol.5 no.2 Porto Alegre 2007.

Autor: Małgorzata Siudak

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s