Rzeki zawsze dzieliły się tym, co miały najlepszego: dawały pożywienie, picie, ochłodę i odpoczynek, ułatwiały transport, użyźniały ziemię, były też źródłem natchnienia i metafizycznym medium. A myśmy z tego chętnie korzystali. Niemal od zawsze głowiliśmy się jak zaprząc rzekę do pracy. I do czasu wymyślenia silnika elektrycznego i spalinowego rzeki były podstawowym źródłem napędu różnych urządzeń. Najpierw były to norie, czyli koła z zawieszonymi na obwodzie wiadrami czy dzbanami, które czerpały wodę i wylewały wodę do małego akweduktu lub studni.
To był świat napędzany wodą
Potem pojawiły się koła wodne. Od średniowiecza napędzały one nie tylko młyny, ale i folusze produkujące sukno, kuźnie oraz inne maszyny np. kowalskie i tartaczne. Na początku wszystko było bardzo proste – wręcz prymitywne. Pierwsze koła były podsiębierne – najprostsze z możliwych. Były to, zawieszone na osi, koła z łopatkami zanurzone częściowo w wodzie. Woda płynąc obracała je i napędzała tym samym żarna lub inne maszyny. Ich sprawność była niewielka, bo wykorzystywały tylko 20% energii, ale w sumie nie przeszkadzały one ani rzece, ani rybom.
Gorzej już było z wymyślonymi później kołami nasiębiernymi – te obracała woda spadająca na koło z góry. Ich sprawność była znacznie wyższa, bo dochodziła do 70%, ale trzeba było wodę doprowadzić nad koło i zadbać, by regularnie napływała. To wymagało bardziej specjalistycznych działań i wiedzy na temat budowy takich elementów, jak: przegrody na rzece, młynówki doprowadzające wodę, stawy wyrównujące przepływy, wzmocnienia brzegów poniżej itd. Rzeka w okolicach młyna czy tartaku, czy kuźni została ujęta w karby, czyli podpiętrzona i częściowo uregulowana. Podobnych działań wymagały młyny z kołami śródsiębiernymi, których sprawność była jeszcze wyższa.
Koła napędzały maszyny służące do różnych celów – mąka to był jeden z wielu produktów uzyskiwanych dzięki takim urządzeniom. Koła przekładały energię wody na maszyny produkujące kaszę, tnące deski, wykorzystywano je do produkcji papieru, do ubijania sukna, w hutnictwie, do pompowania wody w wodociągach i przy wielu innych pracach. W konsekwencji pracujących dla człowieka kół wodnych było całkiem sporo. Nie mamy dokładnych liczb, ale szacuje się, że na terenie Polski u schyłku XVIII wieku samych młynów mielących mąkę było kilkanaście tysięcy, a w Europie koło pół miliona.
Czy ta powszechność kół wodnych i związanych z nimi prac inżynieryjnych miała wpływ na wędrówkę ryb? Choć wiele z opisywanych wcześniej rozwiązań wygląda na niezbyt inwazyjne dla środowiska naturalnego w porównaniu do obecnych, to jednak miały one wpływ na wędrówkę ryb. Z badań przeprowadzonych kilka lat temu nad historycznym rybołówstwem, działaniem rynków, podatkami oraz wynikami wykopalisk na terenie północno-zachodniej Europy wynika, że w okresie między wczesnym średniowieczem (lata 450 – 900), a czasami nowożytnymi (po 1600 roku) populacja łososia na tym obszarze zmalała o 90%[1]. Zbiegło się to z ekspansją koła wodnego, jako napędu i jego geograficznym rozprzestrzenieniem się w Europie.
Z perspektywy lat to były romantyczne czasy
Zapory na rzekach budowano od dawna, nie tylko do napędzania maszyn, ale też do nawadniania terenów rolniczych oraz zmniejszenia wysokich przepływów, czyli ochrony przed powodziami.
Najstarsza zapora na świecie, która nadal jest użytkowana znajduje się w Syrii, nazywa się Quatinah i ma 6 metrów wysokości, 2 km długości i gromadzi 90 mln m3 wody. Jeszcze do niedawna uważano, że została zbudowana 1300 lat przed naszą era, ale ostatnie analizy wskazują, że jest to rzymska zapora zbudowana za czasów Dioklecjana w 284 roku naszej ery.
Równie stara jest Proserpina – zapora użytkowana nadal w Hiszpanii kilka kilometrów od miejscowości Merida. Podobnie jak poprzednią zbudowali ją Rzymianie, prawdopodobnie z początkiem pierwszego wieku naszej ery, dla zaopatrzenia w wodę miasta Augusta Emerita, w którym osiedlali się weterani rzymskiej armii. Zapora jest długa na 430 metrów, a w najwyższym miejscu wysoka na metrów 12. Od zbiornika do miasta woda dostarczana była akweduktem, z którego dzisiaj nic nie zostało, ale zbiornik działa dalej. Zapora została wpisana na listę dziedzictwa kulturowego UNESCO.
W Polsce najstarszy sztuczny zbiornik wodny – niewielki, bo ma 300 ha powierzchni – znajduje się niedaleko Knyszyna (Podlaskie) i został wykonany w 1559 roku za czasów Zygmunta Augusta przez spiętrzenie rzeki Nereśli dla… hodowli ryb. Pomimo, że zbiornik był niewielki, to na owe czasy przedsięwzięcie było widać tak niezwykłe, że natychmiast obrosło legendami. Sto lat później Piotr Michałowski w opisie Tykocina z roku 1684 zapisał: „Chodzi wieść u ludu miejscowego, iż Twardowski, ażeby królowa Barbara miała na czym pływać zrobił diabłami groblę 200 kroków mającą, na stawie do 1,5 mili; a wiadomo, że z 12000 niewolnika, co było w Tykocinie las wycięli i rzekę płynącą od Jasionówki mocną zamknęli groblą.”[ii]
Przemysłowa „produkcja zapór”
Ale największa fala ingerencji w ciągłość rzek pojawiła się całkiem niedawno, a jej powody były inne niż wykorzystanie energii rzeki do napędzania maszyn. Zainteresowanie napędem maszyn w oparciu o ruch wody osłabło z chwilą wynalezienia maszyny parowej w połowie XVIII w, a później silnika elektrycznego i spalinowego pod koniec XIX wieku. Człowiek uniezależnił się od rzeki. Z drugiej strony, siła nowych maszyn, rozwój wiedzy i doświadczenia w wielu dziedzinach i wzrost liczby ludności spowodowało, że stało się możliwe regulowanie rzek, budowa większych niż dotąd zapór oraz ochrona przed powodziami.
W konsekwencji stare i romantyczne czasy młynów, foluszy i tartaków napędzanych przez rzeki minęły i rozpoczęła się w XIX w niemal przemysłowa „produkcja” małych, dużych i wielkich przegród na rzekach. Jej szczyt miał miejsce w Europie drugiej połowie wieku XX. Ale Europa była jak zwykle zapóźniona – w Ameryce Północnej (USA, Kanada) ten szczyt przypadł na lata 1920-1940, w Azji południowo-wschodniej (Chiny, Indie, Wietnam, Japonia) w latach 1940-1960, a w Europie w latach 1960-1980[i]. Obrazuje to wykres poniżej.
Trudno określić ile jest różnego rodzaju zapór na świecie. Jest wiele źródeł gromadzących takie dane, ale operują one odmiennymi kryteriami, więc podawane liczby różnią się od siebie. Wiele źródeł szacuje, że dość dużych zapór jest na świcie około miliona. Wg danych sprzed 10 lat udostępnianych na stronach międzynarodowej organizacji „International Rivers”[i] wśród tych zapór 40 000 to duże zapory, a 30 największe. Definicja tych ostatnich nie jest prosta, ale biorąc pod uwagę tylko wysokość obiektu największą jest zapora Nurek w Tadżykistanie na rzece Jangcy (trzecia w rankingu długości rzeka na świcie). Ta ziemna zapora ma 300 metrów wysokości, jest długa na 700 metrów i tworzy zbiornik o długości 70 km. Zbudowano ją kiedy Tadżykistan był jeszcze częścią Związku Sowieckiego (lata 1961-1971). Jej głównym zadaniem jest produkcja energii elektrycznej, a przy okazji nawadnia 700 km2 pól uprawnych.
W Polsce najwyższą zaporą jest Solina – zapora na Sanie wysoka na 82, a długa na 664 metry. Powierzchnia zbiornika to 24 km2. Produkuje energię elektryczną, ale bodaj więcej korzyści region ma z turystyki, jaka rozkwita nad tym jeziorem.
Zapory są wykorzystywane do różnych celów. Z danych Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa wynika, że zapory w Europie są najczęściej wykorzystywane do nawodnień, rekreacji i produkcji energii. Ale widać wyraźne różnice między kontynentami. W Ameryce na pierwszym miejscu jest rekreacja, potem produkcja energii, a później zaopatrzenie w wodę. W Azji rekreacja jest na dalszych miejscach, a najważniejsze są nawodnienia rolnicze, potem zaopatrzenie w wodę i ochrona przed powodzią.
A z punktu widzenia ryb? Większość tych dużych zapór nie ma przepławek dla ryb. A nawet jeśli je mają, to badania przeprowadzone w USA dla dużych zapór pokazują, że tylko 3% populacji ryb, które przeszły przez pierwszą przepławkę mają szanse dotrzeć do miejsc rozrodu. Istniejące przepławki są mało skuteczne lub nieskuteczne dla wielu gatunków ryb.
Małe nie zawsze jest piękne
To, o czym była mowa powyżej dotyczy względnie dużych zapór – przekraczających 7-8 metrów wysokości. Szacuje się, że jest ich na świecie, wg różnych źródeł, milion lub więcej. Ale są też zapory mniejsze, wysokie na pół metra, czy metr, które realizowały małe zadania: nawadniały okoliczne pola, kierowały wodę na koło wodne lub na turbinę małej elektrowni wodnej (MEW), służyły do ustabilizowania poziomu wody na powierzchniowym ujęciu wody, tworzyły mały zalew dla celów rekreacyjnych itd. Tych małych zapór nikt praktycznie nie liczy i nie wiemy ile ich jest. Nie tylko w Polsce. Amerykańskie służby geologiczne szacują liczbę małych stopni na rzekach w USA od 2 milionów do 2,4 miliona.
W Polsce szacuje się, że takich zapór jest 20-30 tys., ale wydaje się, że są to wartości niedoszacowane. Z danych jakie opublikowano w latach 2004-2005 w ramach wojewódzkich programów udrażniania rzek wynika, że tylko kilka procent z nich ma przepławki dla ryb. W dodatku część z nich jest nieskuteczna.
Roman Konieczny
[1] Damming Statistics, International Rivers, https://www.intern w Tadżykistanie( ationalrivers.org/damming-statistics
[i] Dane Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa, Geo-referenced Database on Dams, http://www.fao.org/aquastat/en/databases/dams
[i] Józef Maroszek, Dolina Nereśli w przeszłości, Białostocczyzna 2/1997, Białostockie Towarzystwo Naukowe, https://repozytorium.uwb.edu.pl/jspui/bitstream/11320/738/1/Dolina%20Neresli%20w%20przeszlosci%20%281997-2%29.pdf
[i] H. J. R. Lenders, T. P. M. Chamuleau, A. J. Hendriks, R. C. G. M. Lauwerier, R. S. E. W. Leuven and W. C. E. P. Verberk, Historical rise of waterpower initiated the collapse of salmon stocks, Scientific Reports, 2016, 6, 29269 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4951639/)
Wisłoka bez barier 
