Urządzenia melioracyjne – ocena stanu oraz warunki odbudowy i remontów

Obok susz w ostatnich latach pojawiają się też coraz częściej ekstremalne zjawiska pogodowe polegające na krótkich, niezwykle intensywnych opadach atmosferycznych, dochodzących niekiedy do kilkudziesięciu milimetrów w ciągu doby. Wraz z suszami stanowią one wielkie zagrożenia dla utrzymania dobrych plonów w rolnictwie, co wymaga podjęcia szybkich działań, w tym tzw. adaptacyjnych. Powinny one polegać przede wszystkim na sposobach najmniej kosztochłonnych, także z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury wodnomelioracyjnej, przy zachowaniu niezwykle ważnych wymogów ochrony środowiska przyrodniczego.

Zmiany stosunków powietrzno-wodnych w glebie można dokonywać za pomocą różnego rodzaju urządzeń melioracji wodnych (odwadniających, nawadniających, odwadniająco-nawadniających), w tym: drenowania (systemu zbieraczy i sączków ułożonych w glebie wraz z budowlami) rowów odwadniająco-nawadniających wraz z budowlami piętrzącymi (nawodnienia grawitacyjne) czy urządzeń ciśnieniowych (deszczownie, systemy kroplujące).

Urządzenia melioracyjne stanowią w Polsce znaczny majątek narodowy, niestety stan techniczny wielu z nich nie zapewnia obecnie zakładanej skuteczności funkcjonowania i uzyskiwania założonych celów ich eksploatacji. Chociaż na niektórych obiektach sprawnie funkcjonują urządzenia pochodzące z końca XIX w., jednak powszechnie, przy braku nowych inwestycji, urządzenia na znacznej powierzchni kraju uległy dekapitalizacji i wymagają odbudowy/remontów lub modernizacji [1].

>>> Urządzenia melioracji wodnych i zmeliorowane grunty – ewidencja, przepisy

>>> Melioracje wodne szczegółowe – z pozwoleniem czy bez?

>>> Urządzenia wodno-melioracyjne i drenaże. Kompendium

Fot. stock.adobe/Ruud Morijn

Urządzenia melioracyjne – kanały i rowy melioracyjne

Kanały i rowy melioracyjne pełnią w systemach melioracyjnych, zarówno odwadniających, jak i nawadniających, kluczowe funkcje, a ich stan techniczny warunkuje niezawodność funkcjonowania całych systemów [2]. Już na etapie projektowania rowów, do zapewnienia prawidłowej skuteczności funkcjonowania systemu melioracyjnego, niezbędne jest określenie podstawowych parametrów − przepływu (jako funkcji prędkości i stanu napełnienia) oraz wysokości piętrzenia. Przekroczenie lub nieosiągnięcie tych parametrów w fazie eksploatacji powoduje gwałtowne pogorszenie sprawności lub całkowitą niesprawność urządzenia. Do podstawowych parametrów oceny stanu technicznego rowów można zaliczyć:

• głębokość (odchyłka od wartości projektowanej),
• zamulenie,
• wysokość porostu w dnie i skarpach.

Oszacowanie wartości granicznych (dopuszczalnych) dla wszystkich obiektów liniowych (rowów) zależy od wielu czynników i jest niezwykle trudne. W tabl. 1 zestawiono wartości tych parametrów na podstawie analizy literatury [2], [6] i [12].

Tabl. 1. Warunki utraty stanu sprawności rowów melioracyjnych

Przekroczenie przez rów melioracyjny jednego z wymienionych parametrów pozwala na zakwalifikowanie urządzenia do stanu niesprawności.

Żeby zachować właściwe parametry w procesie eksploatacji, rowy i kanały melioracyjne powinny być poddawane zabiegom utrzymaniowym w odpowiednim zakresie i częstości [2], [7]. Utrzymanie urządzeń melioracyjnych w stanie sprawności technicznej jest jednak zadaniem trudnym i kosztownym głównie z powodu ich rozmieszczenia w znacznych odległościach. Urządzenia wskutek erozyjnego działania wody, wiatru i niskich temperatur często ulegają uszkodzeniu, a ich naprawa wymaga zwykle ręcznej i ciężkiej pracy w trudnych warunkach terenowych [11].

Obecnie obowiązująca ustawa – Prawo wodne [13] wymienia osiem kategorii prac utrzymaniowych, do których należą (art. 227 ust. 3):

• wykaszanie roślin z dna oraz brzegów śródlądowych wód powierzchniowych;
• usuwanie roślin pływających i korzeniących się w dnie śródlądowych wód powierzchniowych;
• usuwanie drzew i krzewów porastających dno oraz brzegi śródlądowych wód powierzchniowych;
• usuwanie ze śródlądowych wód powierzchniowych przeszkód naturalnych i wynikających z działalności człowieka;
• zabudowa biologiczna oraz zasypywanie wyrw w brzegach i dnie śródlądowych wód powierzchniowych;
• udrażnianie śródlądowych wód powierzchniowych przez usuwanie zatorów utrudniających swobodny przepływ wód oraz usuwanie namułów i rumoszu;
• remont lub konserwacja stanowiących własność właściciela wody: budowli regulacyjnych oraz ubezpieczeń w obrębie tych budowli i urządzeń wodnych;
• rozbiórka lub modyfikacja tam bobrowych oraz zasypywanie nor bobrów w brzegach śródlądowych wódx.

Niezwykle ważne zalecenia ekologiczne prowadzenia robót utrzymaniowych można znaleźć m.in. w [10].

Sieć drenarska – odwadniająco-nawadniająca

Sieć drenarską tworzą zbieracze (o średnicy od 7,5 do 20 cm), sączki (o średnicy 5 cm) oraz budowle drenarskie (wyloty, studzienki drenarskie). Do wykonania sieci drenarskiej stosowano w Polsce rurki ceramiczne (sączki i zbieracze) oraz (od 1973 r.) rury drenarskie karbowane z nieplastyfikowanego PVC, również owinięte materiałem filtracyjnym (słoma, włóknina melioracyjna, włókno kokosowe). O ile w przypadku zbieraczy rurociągi układano rowkowo (rowek wykopany ręcznie lub mechanicznie), o tyle w przypadku sączków stosowano dwa sposoby ułożenia sączków:

• rowkowy − rowek wykonany ręcznie lub mechanicznie, przy użyciu pługów drenarskich, koparek jedno- i wielonaczyniowych (np. ETC 202);
• bezrowkowy (od 1972 ) – przy użyciu specjalistycznych maszyn do drenowania bezrowkowego [4].

Podstawowymi oznakami mogącymi świadczyć o niewłaściwym funkcjonowaniu systemu drenarskiego jest powolne obsychanie gleby po roztopach zimowych, stagnowanie wody na polu po deszczach o dużym natężeniu, miejscowe nadmierne uwilgotnienie gleby czy pojawienie się pewnych gatunków roślin. Oznaki te umożliwiają znalezienie miejsc, w których nastąpiło uszkodzenie sieci drenarskiej, jej zamulenie lub zarośnięcie korzeniami. Odkrywki sieci w tych miejscach pozwolą na ocenę stanu technicznego i podjęcie decyzji dotyczącej czyszczenia wybranych odcinków sieci drenarskiej lub jej renowacji. W ostatnich latach spotykamy się też stosunkowo często z problemem podtopienia nowych osiedli mieszkaniowych, zlokalizowanych na byłych terenach rolniczych, wskutek przerwania i nieodtworzenia istniejących tam drenowań. Do planowania, projektowania i wykonawstwa renowacji systemów drenarskich opracowano stosowną instrukcję [8].

Przy stwierdzeniu zarośnięcia rurociągów korzeniami roślin lub znacznego ich zamulenia zbieracze i sączki można oczyścić za pomocą drutu. Czyszczenie rurociągów drenarskich wymaga następujących robót:

• wykonania na rurociągu odkrywek roboczych co 5–10 m,
• wyjęcia 2−3 rurek z odkrywek i oczyszczenia ich z namułu,
• oczyszczenia rurociągu między odkrywkami przez kilkukrotne przeciągnięcie drutu,
• oczyszczenia dna w odkrywkach i ułożenia uprzednio wyjętych rurek,
• zabezpieczenia rurek w odkrywce, przysypania ziemią urodzajną i zasypania

Do czyszczenia zalecane jest użycie drutu gładkiego o średnicy 5–6 mm.

Przy lokalizacji rurociągów w terenie należy mieć na względzie, że dokładność wykonania drenowania wynosiła:

• odchyłka trasy zbieracza: 1,0 m,
• odchyłka trasy sączka przy rozstawie < 12 m: 0,5 m,
• odchyłka trasy sączka przy rozstawie 12−18 m: 0,7 m,
• odchyłka trasy sączka przy rozstawie > 18 m: 0,9 m,
• odchyłka długości sączka: 2,0 m,
• odchyłka przykrycia sączków: 0,1 m.

Budowle melioracyjne

Na sieci drenarskiej znajdują się wyloty drenarskie − zlokalizowane w ujściu zbieracza do rowu oraz studzienki drenarskie (zbiorcze, kontrolne) − zlokalizowane na zbieraczach, zgodnie z zasadami zawartymi m.in. w podanych dalej wytycznych drenowania (z 1967 r. i 1988 r.). Budowle drenarskie wykonano ówcześnie zgodnie z katalogami projektów typowych studzienek drenarskich i wylotów drenarskich, wydanymi przez CBS i PWM w Warszawie. Do wykonania budowli drenarskich zwykle stosowano następujące materiały:

• studzienki na powierzchni lub kryte − kręgi betonowe zwykle Ø 100 cm, pokrywy żelbetowe, klamry włazowe, cement portlandzki, piasek, pospółka lub żwir, papa izolacyjna;
• wyloty − prefabrykaty betonowe na wyloty W-1, korytka betonowe, kratki do wylotów.

Obecnie w przypadku studzienek stosowane są w również elementy prefabrykowane z tworzyw sztucznych. Ocena ich stanu technicznego polega na stwierdzeniu jakości betonu kręgów i pokrywy studni. W przypadku zamulenia osadnika studzienkę drenarską należy oczyścić z namułów.

Do najważniejszych budowli zlokalizowanych na kanałach i rowach melioracyjnych zaliczamy urządzenia piętrzące oraz przepusty. W tabl. 2 i 3 zestawiono wartości parametrów do oceny ich stanu technicznego według [6].

Tabl. 2. Parametry oceny stanu technicznego urządzeń piętrzących

Obecnie parametry wielu urządzeń osiągają wartości dopuszczalne, a niekiedy przekraczają wartości graniczne, co powinno klasyfikować urządzenia do remontów lub odbudowy.

Lokalizacja urządzeń melioracyjnych

Lokalizacja urządzeń melioracyjnych, w tym budowli naziemnych, nie nastręcza większych trudności, podobnie jak w przypadku rurociągów drenarskich, jeżeli posiada się odpowiednio dokładne, powykonawcze plany sytuacyjno-wysokościowe. Przy ich braku, co ma niestety często miejsce w przypadku starych urządzeń, należy przeprowadzić bezpośrednio poszukiwania rurociągów drenarskich w terenie. Poszukiwania rurociągów należy zacząć od wylotu drenarskiego w rowie. Niestety, czasami wskutek wieloletnich zaniedbań w utrzymaniu rowów wyloty mogą być w znacznym stopniu zamulone, a nawet znajdować się poniżej obecnego dna rowu. Trasę początkowego odcinka zbieracza ustala się przez wizualną ocenę kąta wpadania wylotu do rowu. Dalszych odcinków zbieracza należy się spodziewać w zagłębieniach terenu, gdyż właśnie nimi, zgodnie z zasadami projektowania, najczęściej prowadzono zbieracz. Rurociągi najlepiej lokalizować wiosną, gdy profil glebowy jest nasiąknięty wodą. W okresie wegetacji rośliny są częstokroć bardziej rozwinięte wzdłuż prawidłowo działających rurociągów oraz mają wyraźniejszą barwę. Natomiast wzdłuż niesprawnych rurociągów, niezależnie od tego czy to sączki czy zbieracze, porastają rośliny charakterystyczne dla miejsc o nadmiernym uwilgotnieniu (np. skrzypy, oset, szczaw). Widoczny jest również spowolniony rozwój zbóż. Po wykonaniu orki i bronowaniu można zauważyć niekiedy liniowe jaśniejsze przebarwienia gleby, co jest skutkiem niewymieszania się warstwy orno-próchnicznej z urobkiem wydobytym w czasie robót. Z biegiem czasu jest to widoczne, jednak w kolejnych latach coraz rzadziej.

Trasę przebiegu rurociągów (zbieraczy) wskazują też studzienki drenarskie. Po zdjęciu pokrywy studni można zweryfikować, z której strony zbieracz wpada do studni, i określić kierunek jego przebiegu. Kontrola studzienek drenarskich pozwala też na ocenę sprawności funkcjonowania rurociągów. Spiętrzenie wody w studzience może wskazywać na niedrożność rurociągu poniżej studzienki. Brak wody wpadającej do studni, przy działających normalnie pozostałych zbieraczach, wskazuje z kolei na uszkodzenie rurociągu powyżej.

Zlokalizowanie sączków jest znacznie trudniejsze. Z zasady przyjmuje się, że biegną one równolegle do dróg czy rowów, jednak nie zawsze się to sprawdza. W przypadku dużych trudności ze zlokalizowaniem sączków należy usunąć warstwę gleby o miąższości 30−40 cm minimum na szerokości projektowanej rozstawy sączków i za pomocą sondy (szpilki zaostrzonego drutu o średnicy ok. 10 mm oraz długości 120−150 cm) należy zbadać podglebie. W miejscach, gdzie opór podczas wciskania sondy będzie mniejszy w porównaniu z pozostałymi miejscami, z dużym prawdopodobieństwem znajduje się trasa rurociągu. Czasami po wyciągnięciu szpilki widoczny jest na zaostrzonym końcu ślad w kolorze glinianej cegły (sączek ceramiczny). Niestety większy problem jest w przypadku rurociągów z PVC. Do lokalizacji rurociągów drenarskich mogą mieć też zastosowanie naloty dronów, szczególnie wykonywane wczesną wiosną podczas obsychania pól.

W prowadzeniu robót remontowych na urządzeniach melioracyjnych należy mieć na względzie podstawowe normy i wytyczne stosowane w poprzednich latach w ich wykonawstwie:

• PN-76/B-12040 Ceramiczne rurki drenarskie;
• BN-78/6354-12 Rury drenarskie karbowane z nieplastyfikowanego polichlorku winylu;
• PN-93/B-12043 Drenowanie. Wykonawstwo. Roboty przygotowawcze;
• BN-88/9191-16/20 Drenowanie. Układanie sączków Wymagania i badania przy odbiorze;
• BN-78/9191-14 Bezrowkowe układanie rurociągów Wymagania i badania przy odbiorze;
• BN-88/9191-16/07 Projektowanie. Zabezpieczenie rurociągów drenarskich;
• BN-62/6738-07 Beton hydrotechniczny. Wymagania techniczne;
• PN-82/H-93215 Walcówka i pręty stalowe do zbrojenia betonu;
• PN-75/D-96000 Tarcica iglasta ogólnego przeznaczenia;
• BN-79/6751-01 Materiały izolacyjne. Papa asfaltowa;
• BN-67/6744-08 Rury betonowe;
• PN-88/B-30000 Cement portlandzki;
• PN-86/B-06712 Kruszywa mineralne do betonu;
• PN-89/B-27617 Papa asfaltowa;
• Warunki techniczne wykonania i odbioru – Roboty drenarskie cz. I – Drenowanie gruntów ornych, Ministerstwo Rolnictwa, Warszawa 1980;
• Wytyczne mechanizacji i organizacji robót drenarskich, Biuletyn Informacyjny Melioracje Rolne, 1972;
• Wytyczne drenowania gruntów ornych, Wyd. IMUZ Falenty 1988, Materiały instruktażowe nr 65 zatwierdzone do stosowania przez Ministerstwo Rolnictwa, Leśnictwa i Gospodarki Żywnościowej, Departament Gospodarowania Ziemią i Melioracji, 8 października 1988 r.;
• Wytyczne w sprawie drenowania użytków rolnych, Ministerstwo Rolnictwa, 1967 r.;
• Instrukcja renowacji systemów drenarskich. Materiały instruktażowe, IMUZ Falenty, 1990 r.

W ślad za odbudową (remontami) urządzeń melioracyjnych (stan ilościowy) powinien następować oparty na wiedzy rozwój jakościowy melioracji, polegający na wprowadzaniu innowacji produktowych, procesowych, strukturalnych oraz innowacji w dziedzinie organizacji i zarządzania melioracjami [5]. Przykładem tego jest realizacja projektu „Innowacje technologiczne oraz system monitoringu, prognozowania i operacyjnego planowania działań melioracyjnych dla precyzyjnego gospodarowania wodą w skali obiektu melioracyjnego (INOMEL)”.

	prof. UPP dr hab. Jerzy Bykowski Wydział Inżynierii Środowiska i Inżynierii Mechanicznej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Katedra Melioracji, Kształtowania Środowiska i Gospodarki Przestrzennej
	dr inż. Anna Szymczak-Graczyk Katedra Budownictwa i Geoinżynierii Wydział Inżynierii Środowiska i Inżynierii Mechanicznej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Literatura
1. J. Bykowski, Cz. Przybyła, Kanały i rowy melioracyjne – aktualne problemy utrzymania, „Inżynier Budownictwa” nr 7−8/2012.
2. W. Bala, J. Kwapisz, F. Wróbel, Planowanie zabiegów konserwacyjnych rowów w odwaniających systemach melioracyjnych,  Informator Regionalny Zakładu Upowszechniania Postępu AR w Krakowie, 272, 1988.
3. W. Bala, J. Kwapisz, F. Wróbel, Wyznaczanie normatywów obsługiwania rowów melioracyjnych na podstawie badań eksploatacyjnych, Zeszyty Naukowe AR w Krakowie, ser. Sesja Naukowa, 28, 1990.
4. J. Bykowski, Bezrowkowa technologia drenowania w Polsce z perspektywy 40 lat badań i doświadczeń, „Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie” nr 1/2014.

5. E. Kaca (red. nauk.), Operacyjne sterowanie procesem nawodnień podsiąkowych i odwodnień – komputerowy system wspomagania decyzji wraz z przykładami zastosowania, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, 186, 2020.
6. E. Kaca, A. Interewicz, Metodyka oceny stanu technicznego urządzeń melioracyjnych w systemach nawodnień podsiąkowych, materiały konferencji Postęp w projektowaniu i eksploatacji systemów nawodnień podsiąkowych, Wyd. SGGW, Warszawa 1991.
7. A. Kosturkiewicz, J. Bykowski, Konserwacja i sprawność działania urządzeń drenarskich, Roczniki AR w Poznaniu, 224, 1991.
8. A. Kosturkiewicz, Cz. Szafrański, Obsługa systemów melioracyjnych – utrzymanie. Instrukcja renowacji systemów drenarskich, IMUZ, Falenty 1990.
9. F. Pałys, Z. Smoręda, Poradnik technika melioranta, PWRiL, Warszawa 1982.
10. P. Prus, Z. Popek, P. Pawlaczyk, Dobre praktyki utrzymania rzek, Wydawnictwo WWF, 2017.

11. Z. Stapel, Podstawy sterowania jakością użytkową urządzeń melioracji szczegółowych, Zeszyty Naukowe AR we Wrocławiu, 266, 1995.
12. Z. Stapel, M. Gołaszewski, Instrukcja przeglądów okresowych stanu technicznego budowli melioracyjnych, IMUZ, Falenty, maszynopis, 1986.
13. Ustawa − Prawo wodne (Dz.U. z 2017 r. poz. 1566).