Woda dla Brandenburgii
Naukowcy z Centrum Badań nad Krajobrazem Rolniczym im. Leibniza (ZALF) zbadali, w jaki sposób można celowo magazynować wodę ze strumieni w glebie w okresach wilgotnych. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie naukowym „Journal of Hydrology: Regional Studies”. Na przykładzie obszaru w dolnym dorzeczu Szprewy w Brandenburgii zespół wykazał za pomocą modelu komputerowego, że naturalnie występujące niewielkie zagłębienia w krajobrazie mogą przyjmować nadmiar wody z potoków, dzięki czemu powoli wsiąka ona w glebę, a następnie stabilizuje poziom wód gruntowych i stan potoków. W obliczeniach poziom wód gruntowych wzrósł dzięki temu lokalnie nawet o 2 metry. Odpływ wody w połączonych strumieniach udało się zwiększyć nawet o 15 procent.
Celowe zatrzymywanie wody w krajobrazie
Brandenburgię zalicza się do suchych regionów Niemiec. Długotrwałe okresy suszy i ulewne deszcze utrudniają zapewnienie równomiernej dostępności wody w ciągu całego roku. Wiele obszarów w północno-wschodnich Niemczech zostało w przeszłości przekształconych poprzez wykopanie rowów i systemów drenażowych w taki sposób, że woda szybko spływa. Chociaż często pomaga to w użytkowaniu pól, w latach suszy może stać się problemem.
Naukowcy zbadali zatem metodę, którą w języku niemieckim nazywa się mniej więcej „kontrolowanym zasilaniem wód gruntowych”. Chodzi o to, że woda, która w okresach wilgotnych jest tymczasowo dostępna w dodatkowej ilości w ciekach wodnych, nie jest natychmiast odprowadzana, lecz kierowana do odpowiednich płytkich zagłębień. Tam powoli wsiąka – podobnie jak woda deszczowa w glebie ogrodowej, tyle że w sposób celowo zaplanowany i kontrolowany.
„Nasze wyniki pokazują, że małe naturalne zagłębienia w krajobrazie mogą pomóc w dłuższym zatrzymywaniu wody w regionie. Jest to szczególnie ważne, gdy suche lata stają się coraz częstsze” – mówi Jan Stautzebach, pierwszy autor badania i naukowiec z ZALF.
Model komputerowy i dane z 30 lat
W ramach badania zespół wykorzystał model, który wspólnie odwzorowuje zarówno wody powierzchniowe, jak i gruntowe. Jest to istotne, ponieważ strumień i wody gruntowe funkcjonują jak dwie powiązane części jednego systemu: gdy poziom wód gruntowych opada, strumień może otrzymywać mniej wody. Jeśli poziom ten wzrośnie, przepływ strumienia może zostać wzmocniony w okresach suszy.
Naukowcy przeanalizowali obszar o powierzchni około 4,5 kilometra kwadratowego w zlewni Demnitzer Mühlenfließ. Na obszarze tym znajdują się lasy, pola uprawne i użytki zielone. Do obliczeń zespół wykorzystał dane pogodowe i krajobrazowe z okresu od 1991 do 2020 roku. W różnych scenariuszach sprawdzono, ile wody ze strumienia można by skierować do pobliskich zagłębień nadających się do infiltracji oraz jak zareagują na to gleba, wody gruntowe i strumień.
Nowością w tym badaniu jest to, że nie ograniczono się jedynie do obliczenia, czy woda wsiąka w glebę. Zespół zbadał również, jak woda ta wpływa później na połączone strumienie. Okazało się, że dodatkowa woda przemieszcza się powoli przez podłoże i może wywierać wpływ nawet na odległość kilkuset metrów. W obliczeniach wpływ na poziom wód gruntowych sięgał ponad 900 metrów.
Nadzieje i obawy
Wyniki pokazują, że metoda ta może być sensowna przede wszystkim wtedy, gdy jest stosowana w sposób zdecentralizowany: czyli nie przy użyciu wielkich zapór lub potężnych pomp, ale poprzez wiele mniejszych miejsc, w których woda może wsiąkać. Naukowcy piszą, że duże instalacje o wysokim zapotrzebowaniu na energię raczej nie byłyby odpowiednie dla tego regionu, ponieważ podczas dłuższych okresów suszy prawdopodobnie nie będzie wystarczającej ilości nadmiarowej wody.
Jednocześnie badanie jasno wskazuje, że metoda ta musi być starannie zaplanowana. Jeśli wprowadzona zostanie zbyt duża ilość wody, niżej położone tereny mogą zostać zalane. Może to być pożądane na torfowiskach lub terenach podmokłych, ale w pobliżu budynków lub wrażliwych terenów użytkowych może powodować problemy. Również rośliny mogą ulec uszkodzeniu, jeśli ich korzenie zbyt długo pozostają w wilgotnej glebie.
Wyniki opierają się na obliczeniach modelowych. Pokazują one zatem, co byłoby możliwe przy wybranych założeniach. W celu zastosowania w praktyce należałoby zbadać konkretne lokalizacje na miejscu: jak dobrze wchłania się woda? Jakie obszary mogłyby zostać objęte tym procesem? Jakie rurociągi lub rowy byłyby konieczne? Kto będzie eksploatował i finansował te instalacje? Artykuł nie podaje jeszcze konkretnych kosztów w tym zakresie.
Dzięki nowej wiedzy władze, związki wodne i użytkownicy gruntów mogliby w przyszłości lepiej oceniać, gdzie w krajobrazie można zatrzymywać wodę. Kolejnym krokiem byłoby dokładniejsze zbadanie takich lokalizacji i zaplanowanie mniejszych prób praktycznych. Należałoby przy tym sprawdzić, ile wody można pobrać ze strumienia, nie wywierając negatywnego wpływu na zwierzęta, rośliny i inne formy użytkowania.
Schematyczne przedstawienie typów MAR występujących w otoczeniu hydrogeologicznym badanego obszaru. © Jan Stautzebach
Więcej informacji można znaleźć pod linkiem DOI do oryginalnej publikacji: https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2026.103533
Praca ta została zrealizowana w ramach projektu SpreeWasser:N i sfinansowana przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF) pod numerem grantu 02WEE1633B. Centrum Leibniza ds. Badań nad Krajobrazem Rolniczym (ZALF) w w Münchebergu, jest partnerem projektu.
O Centrum Badań nad Krajobrazem Rolniczym im. Leibniza (ZALF) e. V. w Münchebergu, placówce należącej do Wspólnoty Leibniza:
Aby przyczynić się do sprostania globalnym wyzwaniom społecznym, takim jak zmiana klimatu, bezpieczeństwo żywnościowe, ochrona różnorodności biologicznej i niedobór zasobów, opracowujemy i projektujemy systemy upraw w kontekście krajobrazowym, które łączą zapotrzebowanie na produkcję roślinną z zasadami zrównoważonego rozwoju. W tym celu łączymy złożone dane krajobrazowe z unikalnym zestawem metod eksperymentalnych, nowych technologii, modeli komputerowych oraz podejść społeczno-ekonomicznych. Badania ZALF to badania systemowe: od procesów zachodzących w glebie, roślinach i wodzie, poprzez zależności na poziomie pola i krajobrazu, aż po globalne skutki oraz uwzględnienie złożonych interakcji między krajobrazem, społeczeństwem i gospodarką. www.zalf.de