principi, procesi i praksa

BIOLOŠKE VODOGRADNJEP1

EKOLOŠKO UREĐENJE I OBNOVA VODOTOKA

Doc.dr.sc. Duška Kunštek

1. Predavanje

Izvedbeni plan kolegija:

1. Satnica izvođenja nastave 30 + 30

4. Oblici nastave predavanja, vježbe, seminar

6. Ispitni termini prema planu ispitnih rokova

5. Način polaganja ispita pismeni (seminar) i usmeni

7. Konzultacije utorkom i srijedom od 11 do 12 sati h, u kabinetu D.Kunštek

2. Opterećenje 4 + 2 (6 ECTS boda)

3. Praćenje nastave i obavijesti na web-u: http://www.grad.unizg.hr/predmet/biovod_b

Operativni plan nastave kolegija i obaveze studenata:

1. Sve obavijesti o predmetu pratite tijekom semestra na web-u:

http://www.grad.unizg.hr/predmet/biovod_b

2. PREDAVANJA: Predavanja se održavaju - utorkom od 12 do 14 sati u dvorani QU2- srijedom od 12 do 14 sati u dvorani QU2

Pohađanje predavanja je obavezno prema Statutu (minimalno 75% predavanja). Vodit će se evidencija pohađanja nastave.Popis studenata određen je u studentskoj referadi.Materijali za praćenje nastave (koncepcija predavanja i pitanja za lakše svladavanje gradiva) objavljeni su na web-stranici predmeta.

Operativni plan nastave kolegija i obaveze studenata:2. PREDAVANJA: - Plan i program –

Redni broj predavanja Nastavna jedinica Opaska

1. Značaj bioloških vodogradnji: definicija, svrha i značaj bioloških vodogradnji.

Podaci o strukturi kolegija, ispita, radionica i seminara.

2. Podloge za planiranje i projektiranje bioloških vodogradnji

3.Utjecaj vodnog bilja na vodni režim: krivulja trajanja vodostaja. Vodni režim i vegetacijski period na otvorenim vodotocima i umjetnim jezerima. Obalno vegetacijski profili.

4. Hidraulički efekti ekološkog reguliranja vodotoka.

5. Utjecaj vegetacije na stabilnost korita vodotoka. Efekti protuerozijske zaštite biljem.

6. Usporedba bioloških i masivnih vodogradnji.

7. Najvažnije vodeno, obalno i zaobalno bilje - uzgoj i priprema bilja za biološke vodogradnje.

8. Primjena bilja u vodogradnjama: bilje kao konstitutivni dio regulacijskih građevina.

9. Primjena trske u zaštiti obala – primjeri rješenja.10. Primjena vrba i živih pletera u zaštiti obala - primjeri rješenja.

11. Primjena grmolikog bilja i stabala mekog drveta u zaštiti obala - primjer rješenja.

12.Uređenje okoliša: uređenje inundacija i riječnih otoka, uzgoj i održavanje šumskih kompleksa u priobalju vodotoka i umjetnih jezera.

13. Parkovi i pejsažna arhitektura u priobalju vodotoka i umjetnih jezera.

14. Renaturalizacija reguliranih vodotoka. - primjeri rješenja.15. Utjecaj bioloških vodogradnji na očuvanje i zaštitu vodotoka.

Operativni plan nastave kolegija i obaveze studenata:

3. VJEŽBE

Koncipirane su kao aktivne radionice, gdje svaki student na početku semestra odabire temu seminarskog rada iz ponuđenih 5 tema, i po određenom principu razrađuje, te na svakim vježbama obrazlaže i brani svoju tezu.

- Uvjeti za uspješnu izradu i obranu vježbi:Vježbe se održavaju - utorkom od 14 do 16 sati –u dvorani QU2- srijedom od 14 do 16 sati –u dvorani QU2Pohađanje vježbi je obavezno u potpunosti, prema Statutu Fakulteta. Vodit će se evidencija pohađanja nastave.Cilj VJEŽBI: Uspješna izrada i obrana seminara

Popis studenata određen je u studentskoj referadi.

Operativni plan nastave kolegija i obaveze studenata:3. VJEŽBE: - Plan i program –

Redni broj vježbi

Auditorne,konstruktivne,laboratorijske,projektantske....

Nastavna jedinica Opaska

1.-2. auditorne Odabir teme seminarskog radaOpis 5 ponuđenih tema:1Utjecaj vodnog bilja na vodni režim: krivulja trajanja vodostaja. Vodni režim i vegetacijski period na otvorenim vodotocima i umjetnim jezerima. Obalno vegetacijski profili,2Hidraulički efekti ekološkog reguliranja vodotoka3Usporedba bioloških i masivnih vodogradnji4Renaturalizacija reguliranih vodotoka -primjeri rješenja5Utjecaj bioloških vodogradnji na očuvanje i zaštitu vodotoka - primjeri rješenja

1. sat bloka auditorne vježbe, ostali sati su

aktivna konstruktivna radionica

3-5. auditorne i konstruktivne Postavljanje teze, pregled literature I dostupnih publikacija

konstruktivna radionica

6-7. auditorne i konstruktivne Stanje znanja, prikupljanje podataka. konstruktivna radionica8.-9. auditorne i konstruktivne Sistematizacija podataka, razrada I analiza

područjakonstruktivna radionica

10-12. auditorne i konstruktivne Kritički osvrt i zaključna razmatranja konstruktivna radionica13-14 konstruktivne Radionica za izradu završnih seminara aktivna konstruktivna

radionica15. konstruktivne Prezentacija studentskih seminara

Nastava i ocjenjivanje (nast.)• Pravo na potpis:

– nazočnost na najmanje 75% predavanja i na 100% vježbi

– izraditi individualni seminarski rad

• Izostanci uzrokovani bolešću, student može opravdati isključivo potvrdom Službe za školsku i sveučilišnu medicinu ne kasnije od dva tjedna nakon povratka na nastavu.

• Usmeni dio ispita obavljati će se u terminu zadnjih vježbi i paralelno sa obranom seminarskog rada.

The care of the rivers is not a question of the rivers but of the human heart...

Tanaka Shozo

• Obnova (Restoration) je ponovno uspostavljanje strukture i funkcije ekosustava ( NationalResearch Council , 1992) . Obnova okoliša je proces povratka ekosustava što je moguće bližeda prvotnim uvjetima i funkcijama. To implicitno znači da su ekosustavi prirodnodinamični, i da ekosustav nije moguće stvoriti upravo onakav kakao je izvorno bio. Proces obnove ponovno uspostavlja opću strukturu , funkciju te dinamično ali samoodrživo ponašanje ekosustava.

• Rehabilitacija (Rehabilitation) je stvaranje zemljišta opet eko- korisnim nakon poremećaja . To uključuje oporavak funkcija i procesa ekosustava u degradiranom staništu ( Dunster i Dunster 1996.) Rehabilitacija ne mora nužno uspostaviti prethodno neporemećeno stanje , ali uključuje uspostavljanje geološki i hidrološki stabilne krajolike koji odražavaju mozaik prirodnog ekosustava.

• Popravljanje (Reclamation) je niz aktivnosti koje namjeravaju promijeniti biofizički kapacitet ekosustava . Dobiveni ekosustav, pri tome, se razlikuje od postojećeg (poremećenog) ekosustava ( Dunster i Dunster 1996) . Tu se implicira proces prilagodbe prirodnih resursa ljudskoj svrsi , kao što su pretvaranje priobalnih ili močvarnih ekosustava u poljoprivredne , industrijske ili urbane sredine.Obnova se razlikuje od rehabilitacije i popravka u tome što je to holistički proces, i ne postiže sekroz izolirane manipulacije pojedinih elemenata ekosustava. Dok obnova ima za cilj da se vrati ekosustav u bivšoe prirodno stanje (koliko je god to moguće), rehabilitacije i popravak podrazumijevaju dovođenje krajolika u novi ili izmijenjeni oblik kako bi djelomično služio i određenoj ljudskoj svrsi ( National Research Council 1992 ) .

Hidrološke i topografske karakteristike plavljene zone korita 

Obnova vodotoka može biti primjenjiva u oba slučaja: u urbanim i ruralnim sredinama. Bez obzira na postavke, vegetaciju i tlo, obilježja u vodotoku mogu se izrazito razlikovati od okolnih vizura.

Potoci imaju sposobnost samoobnovi!Moramo biti u stanju prepoznati takove situacije.

Ekosustav na više razina ‐mjerila. Obnova vodotoka može  se pojaviti u bilo kojoj razmjeri (mjerilu), od regionalnih mjerila do mikro zahvata u koritu .

Vodotok je ekosustav koji se obično  sastoji od tri glavna elementa: Korito vodotokaPoplavno  područjePrijelazno brdovito područjeZajedno oni funkcioniraju kao dinamični i izrazito vrijedni  ‘’putokazi’’ u krajoliku.

PITANJE MJEREILA PROBLEMA:

REGIJA

KRAJOLIK

POJAS VODOTOKA

DIONICA VODOTOKA

Zone na potoku i /ili rijeci uključuju: Brzaci i bazeni Komade drvećaPovršine prekrivene vodenim biljkama Otoci i točkaste prepreke

Koridori mogu uključivati: Zaštićena područja ispod nadvišenih obala. Talveg, "kanala unutar kanala"koji osigurava tok vode 

u uvjetima malog protoka. Dužine potoka definirane fizičkim,  kemijskim i biološkim sličnostima ili različitostima. Dužine potoka definirane administrativnim granicama 

vlasništva.

RIFFLE PATCH: uzburkan potez

POOL: bazen

THALWEG: “linija navećih dubina”

Tri glavne komponente vodotoka u različitim zonama okomito na tok

Korito vodotoka

Prijelazna padina

Poplavno područje

A cross section of a river corridorm Poprečni profil rijeke uključuje sve elemente suhih (prirodni nasip –

natural leveem, otok – island, strma obala – bluff..) i poplavnih zona kao što su poplavna šuma (floodplain forest), novonastala plitka močvara (shallow marsh), vlažne livade (wet meadow) i dr…

Strma obala

Poplavno jezero Prirodninasip

Rukavac(glib)

otok

poplavno područjeglavno korito poplavno područje

Jezero u depresiji

Strma obala

CHANNEL EQUILIBRIUM ‐ ravnoteža prirodnog korita

Sediment discharge Qs

Sediment particle size - D50

Streamflow Qw Stream slope - S

Hidrološke i topografske karakteristike plavljene zone korita 

Reljef i položaj plavljene zone vodotoka

pobočnojezero

močvara

pobočna depresija

prirodninasip

meandarskaspirala

pobočni rukavac

brzakglineni čep

Schematic of the flood ‐ pulse concept

Shema poplavnog ciklusa Lijevi stupac opisuje kretanje hranjivih tvari.Vertikalni stupac opisuje ciklus života ribe. Izvor: Bayley, biomedicine, vol. 45, p.154, ožujak 1995. ©1995 Američki institut biološkoj znanosti.

Sustav zaštite od poplava Srednje Posavlje

Park prirode Lonjsko polje

Park prirode Lonjsko polje

Tri zone uzdužnog profil rijeke od izvorišta do ušća. Izvor: Miller (1990). © 1990 Wadsworth Publishing Co

Planinski brzotoci teku brzo niz strme padine i urezuju se duboko u tlo u obliku slova V. Strmine i slapovi su uobičajeni.

Srednje do niže zone rijeke tvore dijelove višeg reda, spajaju se u veće vodotoke umjerenih pokosa. Dolina se širi a rijeka meandrira

U nizinskom dijelu rijeka vijuga i meandrira polako preko široke i gotovo ravne doline. U ušću se moguće dijeli na puno manjih rječica koje paralelno tvore deltu – ušće rijeke u more.

Headwaters

Transfer Zone

Depositional Zone

Obilježja vodotoka koji se mijenjaju uzduž toka:Protok,Veličina kanala i Sediment

Primjeri loše/dobre prakse i principa

Ogoljelo tlo na obali rijeke može biti posljedica: • uređenje novih obala ili drugih inženjering radnji u okolici i na pokosu rijeke; • ispaša ili krivolov; • klizišta; • prirodne erozije riječne obale uz rijeku.

Uspostavljanje / stvaranje raslinjaLoša praksa: ogoljelo tlo, kao rezultat radova prevencije od poplava

U određenim slučajevima, može se koristiti "tvrda" inženjerska tehnologija kao što je postavljanje gabiona, gromada ili betona za stabiliziranjepokosa. Korištenje ovih materijala često isključuje priobalno stanište koje je vrlo važno za biljke i životinje, a njegov izostanak stvara dodatni problem erozije na drugim mjestima na rijeci. Najbolji održivi pristup može biti da se uspostavi vegetacija za stabiliziranje riječnog pokosa.

• Ponekad raslinje treba umjetno zasaditi na obalu rijeke da bi povećali stabilnost pokosa rijeke. Uporaba " meke " ili zelene inženjerske tehnike, kao što su biorazgradivi geotekstil i kokosove role, može biti prikladna.

• Ciljevi ‘" mekog inženjeringa" : • zadržati strmost pokosa obala (do 45°) bez klizanja; • spriječiti eroziju; • osigurati supstrat za uspostavu vegetacije; • osigurati prirodno stanište.

• Gdje se koristi: • gdje erozija od poplava nije pretjerana; • korištenje vrbe nije prikladno na vrlo uskim vodotocima.

• Kako koristiti: • postaviti tijekom razdoblja niskih protoka na pokos obale; • osigurati kolcima; • daljnje upravljanje može biti potrebno, kao što je rezanje raslinja i održavanje.

" Meke " ili zelene inženjerske tehnike

• Preporučuje se uspostaviti vegetaciju što je prije moguće nakon stvaranja ogoljelog tla na obali rijeke. Radovi kojima se stvara ogoljelo tlo u blizini vodotoka, često se provode u proljeće / rano ljeto, tako da posađena / zasijana vegetacija iza tih radova ima značajan dio sezone rasta kako bi se zaštitna funkcija uspostavila.

• Transplantacija ogoljelog korijena:Grmolike vrste kao što su mat-trava, čupava kosa-trava i mekani rogoz, ili puzajuće vrste kao što su savijena trava, mogu biti iskopane i istrgnute da se dobije veliki broj fragmenata korijena za transplantaciju.Transplantacija ima visoku stopu preživljavanja pod uvjetom da se ne osuši.

Sjetva i sadnja na ogoljelom tlu

Dobra praksa: transplantirani mekani rogoz uz vodotok

• " Tampon pojas " je izraz koji se obično koristi za opisivanje vegetacijske površine zemljišta u priobalnoj zoni između vodotoka i poljoprivrednog zemljišta ili zemljišta neke druge namjene. Tampon pojas ima potencijal očuvati, unaprijediti i zaštititi okoliš vode.

• Ograde mogu biti potrebne za sprečavanje pristupa stoci, gdje uzrokuju prekomjernu eroziju pokosa obale (krivolov) ili gdje sprečavaju uspostavu obalne vegetacije. Bilo bi idealno da se ograda nalazi što je moguće dalje od vodotoka.

• Tip ograde ovisi o situaciji. Ograda od žice je često najbolja uz rijeku jer nezaustavlja previšekrhotina tijekom poplava. Potrebno je postaviti vrata na ogradi tampon pojasa, za jednostavno oslobađanje stoke koja ostane zarobljena iza linije ograde.

Stvaranje tampon pojasa

Dobra praksa: ograđen dio vodotoka

• Da bi se stoci omogućio pristup vodi, treba razmotriti korištenje " off-stream "korita ili pumpe (omogućavaju korištenje vode iz vodotoka, bez izravnog pristupa vodotoku), ili alternativno stvoriti jednu ili dvije pristupne točke za stoku.

Dobra praksa: pumpa za stoku

Dobra praksa: neograđeni tampon pojas uz poljoprivredno zemljište

• Priobalne šume imaju ključnu ulogu u održavanju zdravlja i produktivnosti rijeke i potoka, one štite obale rijeka, kontroliraju eroziju, hvataju i recikliraju hranjive tvari, povećavaju biološku raznolikost i filtriraju zagađenje.

• Sjena od drveća utječe na rast morskih biljaka, slatkovodnih algi i zemljanih biljaka. S druge strane, to može utjecati na skup beskralježnjaka i riba. Prema tome, odabir odgovarajuće vrste i određivanje položaja i gustoće sadnje zahtijevaju pomno razmatranje. Ako se ispravno planira, poboljšanje staništa sadnjom stabala može zasjenjivanjem smanjiti potrebu za korovom i upravljanjem algi u nizvodnim rijekama i morskim zaljevima.

• Manipulacija sjenom uključuje korištenje zasjenjenih i nezasjenjenih dijelova obala rijeke za: • sniženje ili eliminiranje rasta vodenih biljaka u zasjenjenim dijelovima; • poticanje rasta biljaka u nezasjenjenim dijelovima.

Sadnja drveća i grmlja

Dobra praksa: strane pogodne za sadnju

Dobra praksa: prikladno zasjenjivanje u riječnim kanalima

• Granična vegetacija se odnosi na bilje koje raste uz rub obale s zakorijevanjem u vodi. Granična vegetacija može pružiti vrijedno stanište za biljni i životinjski svijet i zaštititi obalu od erozije.

• Najlakši način, da se odluči koju vrstu biljke je potrebno zasaditi, je da se provede brzi pregled vodene vegetacije koja je već prisutna u vodotoku.

Granična vegetacija

Dobra praksa: granična vegetacija prirodno uspostavljena u kanalu nakon dvije godine

• Vodene biljke mogu se nabaviti iz sljedećih izvora:

• pojedinačne biljke uzete iz prirode, koja obiluje tom vrstom te za koju postoji dopuštenje za transplataciju;

• biljke dobivene iz odobrenog uzgoja (presadnice);

• sjemenke prikupljene iz prirode, koja obiluje tom vrstom.

• U urbanim područjima, riječni koridori su važni za ugodnost, rekreaciju i očuvanje prirode te imaju važnu ulogu u poboljšanju kvalitete urbanog života.

• Umjetno ispravljene i proširene rijeke u nizinama mogu biti poboljšane ugradnjom vodenih stepenica a sve u cilju djelomične kanalizacije vodotoka. Ove stepenice pomažu u kontroli stabilnosti nožice obale, stvaraju poželjno stanište i poboljšavaju vizualnu identitet. One također mogu sužavaju normalan protočni profil kanala raznim varijacijama brzine duž toka.

• Proširene rijeke mogu imati koristi od smanjenja protočnosti profila. Uski, više prirodni kanali stvaraju veće brzine vode, što smanjuje taloženje i rast korova. Umjetno obrasle "berme" mogu biti izgrađene u kanalu da ponovno stvore meandre. Ako su "berme" izgrađene na različitim razinama, mogu biti uspostavljene u rasponu od priobalnih zajednica - iz močvare do suhih travnjaka, pa čak i šumskog zemljišta.

Urbani vodotoci

Dobra praksa: shematski prikaz izgradnje berme Dobra praksa: izgradnja berma na desnoj obali kanala i berma dvije godine poslije

• Gdje vodotok teče kroz parkove ili vrtove, a uzduž vodotoka je uspostavljen plovni put, vizualna ugodnost i sigurnost plovidbe su najveći problemi pri uspostavi vegetacije - iako to ne znači da sadnja ne bi trebala biti planirana ..

Dobra praksa: primjer parka u Angus – u, vodotok s blago kosim obalama, polu-prirodnim rubom i vizualno ugodno zasađenim stablima; dopušteno je da se park poplavi u razdobljima visokih voda

Gdje je to prikladno, grade se ponovno strme obale, uz razmatranje instalacije ‘’dvozonskih’’ kanala sa gredom od trstike a sve u cilju da je vodna linija vidljiva . Ako nema mjesta za takove reprofilacije, ograda se može postaviti na vrhu obale, ili se jednostavno zasadi kleka koja također onemogućuje ristup pristup.

• Travnate obale rijeka su općenito u manjoj mogućnosti da se odupru eroziji nego šumovite obale. No, u određenim situacijama (npr. na nasipu za obranu od poplava), zasađeni travnjaci će štititi obale od neželjenih efekata visokih voda, jer je hidraulična hrapavost je smanjena.

• Gospodarenje travnjacima može imati različite oblike: • ispaša; • košnja i rezanje; • korištenje herbicida.

• Korištenje odgovarajućih životinja za ispašu može biti jeftinije i praktičnije u određenim situacijama u usporedbi sa rezanjem strojevima ili rukom - osobito na mokrim mjestima.

• Koristeći ispašu životinja može se ostvariti fina ravnoteža. Međutim, mjesta se mogu oštetiti: • ispašom u krivo doba godine; • ispašom u predugo ili previše kratkom vremenskom razdoblju; • korištenjem pogrešne vrste životinja.

• "Krivolov" obala rijeke ispašom životinja (pretjerana ispaša) može stvoriti značajne erozijske probleme, smanjuje stabilnost obala i dopušta razvijanje korova, ali i dopušta unos hranjivih tvari u rijeku.

Upravljanje travom i biljem

Loša praksa: primjer "krivolova" obale rijeke

• Priobalne šume se uvelike razlikuju sastavom prisutnih vrsta drveća i zemljanih biljaka, što odražava širok raspon područja koje zauzimaju. Aluvijalni nanosi, izvori, izložene stijene, poplavljena tla i pomicanje riječnih kanala, svaki od njih podržava različite vrste vegetacije. Rezultat je mozaik različitih šumskih tipova koji podržavaju raznolikost biljnog i životinjskog svijeta.

• Prirodna priobalna šuma je važna i vrijedno je stanište za organizme koji izravno ovise o njemu, ali i za mnoge vodene organizme koji imaju neizravnu korist iz njezine prisutnosti.

Upravljanje priobalnim šumskim stablima

Dobra praksa: dobro razvijena priobalna šuma

• Općenito: • uklanjanje četinjača s obala vodotoka bi trebao biti cilj upravljanja; • u idealnom slučaju, potrebno ih je ukloniti sa čitavog poplavnog područja;• u situacijama u kojima potpuno uklanjanje nije moguće, potrebno je provesti djelomičnu sječu; • priobalna i poplavna područja mogu biti osjetljiva staništa; korištenje teških strojeva može dovesti do znatnog oštećenja, te zagađenja te svi napori trebaju biti kako bi se smanjile štete i sprečavanje onečišćenja (uključujući zaslanjivanje vodotoka); • gdje još postoji ostatak priobalnog šumskog zemljišta, to može biti izvor sjemena za prirodnu obnovu;• potrebno je zaštititi poželjne vrste, a nepoticati razvoj nepoželjnih vrsta;• selektivna sječa će pomoći raznolikosti šume.

Upravljanje stabala - nasadi četinjača

Loša praksa: nedostatak tampon pojasa između nasada četinjača i vodotoka

• Vodene biljke su glavni izvor hrane u svim rijekama. Raznolikija struktura i sastav takve biljne zajednice, to je onda veća podrška raznolikosti drugih životinja. Međutim, u nekim slučajevima vodene biljke mogu postati toliko dominantne da potiskuju rast drugih vrsta.

• Glavni pokretači za nadzor vodnog bilja su: • ometanje protoka; • upravljanje poplavama; • nasipavanje; • opasnost za ljude i stoku; • blokiranje pumpe i ustave; • kvaliteta vode (neke alge ispuštaju toksine u vodu); • javno zdravstvo (razne vodene štetočine i bolesti

• ovise o vodnim biljkama); • de-oksigenacija; • invazivne tuđinske vrste.

• Kontrola korova može se provesti pomoću • mehaničke ili kemijske metode.

Granična vegetacija

Dobra praksa: primjer selektivnog odstranjivanja vodenih biljaka za dopuštenje rekolonizacije