Współdziałanie procesów stokowych i fluwialnych w odprowadzaniu materiału rozpuszczonego i zawiesiny ze zlewni pogórskiej INSTYTUT GEOGRAFII I GOSPODARKI PRZESTRZENNEJ UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI Przemiany środowiska na Pogórzu karPackim Tom 3 WSPółDZIAłANIE PROcESóW STOKOWYch I FLUWIALNYch W ODPROWADZANIU mATERIAłU ROZPUSZ­cZONEGO I ZAWIESINY ZE ZLEWNI POGóRSKIEJ Jolanta Święchowicz Kraków 2002 Moim Rodzicom Praca wydana ze środków Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ prze­znaczonych na działalność statutową oraz dotowana z Centralnej Rezerwy Badań Własnych UJ Recenzent: prof. dr hab. Adam Kotarba Projekt okładki: Marek Angiel Zdjęcia na okładce i na wkładkach: Jolanta Święchowicz Przygotowano do druku w Pracowni Wydawniczej Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ Komputerowy skład tekstu: Małgorzata Ciemborowicz, Elżbieta Bilska-Wodecka Projekt i komputerowe opracowanie rycin: Jolanta Święchowicz Korekta: dr Krystyna Waligóra, dr Zdzisław Zblewski Tłumaczenie na język angielski: Alicja Waligóra-Zblewska © Copyright by the Institute of Geography and Spatial Management of the Jagiellonian University Kraków 2002 Printed in Poland ISBN 83-88424-18-1 Wydawca: Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego ul. Grodzka 64, 31-044 Kraków, tel. (0-12) 422-47-03, fax. (0-12) 422-55-78 www.geo.uj.edu.pl Druk wykonano z dostarczonych matryc Drukarnia MULTIPRES, ul. Ślusarska 8, 31-709 Kraków, tel. (0-12) 423-65-00 SPIS TREŚcI Przedmowa ....................................................................................................... 11 1. Wstęp ............................................................................................................ 13 1.1. Wprowadzenie.................................................................................................... 13 1.2. Obszar badań ..................................................................................................... 16 1.3. Cel pracy............................................................................................................. 17 1.4. Metoda badań..................................................................................................... 17 2. Naturalne i antropogeniczne uwarunkowania odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny ze zlewni podgórskiej................................... 21 2.1. Zlewnia Starej Rzeki ......................................................................................... 21 2.1.1. Charakterystyka elementów środowiska geograficznego....................... 21 2.1.1.1. Rzeźba ............................................................................................... 21 2.1.1.2. Budowa geologiczna......................................................................... 28 2.1.1.3. Gleby ................................................................................................. 29 2.1.1.4. Struktura użytkowania ziemi i szata roślinna ................................. 30 2.1.1.5. Warunki klimatyczne........................................................................ 31 2.1.2. Uwarunkowania odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny ze zlewni Starej Rzeki........................................................... 31 2.2. Zlewnia Dworskiego Potoku ............................................................................ 38 2.3. Zlewnia Brzeźnickiego Potoku......................................................................... 38 2.4. Zlewnia Brzozowego Lasku.............................................................................. 40 2.5. Zlewnia Pola Dyniowego .................................................................................. 40 2.6. Powierzchnie eksperymentalne........................................................................ 40 2.6.1. Stok pastwiskowy...................................................................................... 40 2.6.2. Stok zalesiony............................................................................................ 41 2.6.3. Poletka eksperymentalne......................................................................... 41 3. charakterystyka hydrometeorologiczna warunków odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny ...................................................... 43 3.1. Opad.................................................................................................................... 43 3.1.1. Ogólna charakterystyka opadów w latach hydrologicznych 1987-1991 43 3.1.2. Charakterystyka opadów od maja do września w latach 1987-1991...... 46 3.1.2.1. Częstość występowania deszczów o różnej sumie opadu, czasie trwania i natężeniu w okresie od maja do września ............ 46 3.1.2.2. Ilość wody dostarczanej przez deszcze o różnej sumie opadów, czasie trwania i natężeniu ................................................................ 48 3.1.2.3. Maksymalne natężenia deszczów.................................................... 50 3.1.3. Pokrywa śnieżna........................................................................................ 50 3.2. Odpływ ............................................................................................................... 52 3.2.1. Stoki ........................................................................................................... 52 3.2.1.1. Poletka eksperymentalne ................................................................ 52 3.2.1.2. Stok eksperymentalny ..................................................................... 54 3.2.2. Zlewnia Starej Rzeki................................................................................. 54 3.2.3. Zlewnia Dworskiego Potoku.................................................................... 61 3.2.4. Odpływ w systemie zlewni różnej wielkości........................................... 65 4. Transport materiału rozpuszczonego i zawiesiny na stokach i w korytach ................................................................................................. 67 4.1. Transport zawiesiny na stokach ....................................................................... 67 4.1.1. Zlewnia Dworskiego Potoku.................................................................... 67 4.1.1.1. Stok eksperymentalny ..................................................................... 67 4.1.1.2. Niecka orna....................................................................................... 74 4.1.2. Zlewnia Brzozowego Lasku – stok leśny ................................................ 74 4.1.3. Zlewnia Brzeźnickiego Potoku ................................................................ 76 4.1.4. Pole Dyniowe ........................................................................................... 76 4.1.5. Poletka eksperymentalne ....................................................................... 77 4.2. Transport materiału rozpuszczonego i zawiesiny w korytach ........................ 79 4.2.1. Stara Rzeka ................................................................................................ 79 4.2.1.1.Transport materiału rozpuszczonego................................................ 79 4.2.1.2. Transport zawiesiny.......................................................................... 88 4.2.2. Dworski Potok........................................................................................... 90 4.2.2.1. Transport materiału rozpuszczonego............................................... 90 4.2.2.2. Transport zawiesiny.......................................................................... 93 5. Dynamika odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny.......... 95 5.1. Dynamika sybsystemu stokowego ................................................................... 95 5.1.1. Stok pastwiskowy...................................................................................... 95 5.1.2. Zadrzewiona krawędź ............................................................................. 101 5.1.3. Poletka pomiarowe – bez darni i zadarnione ........................................ 101 5.2. Dynamika odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny w subsystemie korytowym.............................................................................. 104 5.2.1. Zróżnicowanie i zmienność odprowadzania materiału rozpuszczonego....................................................................... 104 5.2.2. Zróżnicowanie i zmienność odprowadzania zawiesiny ........................ 108 5.2.3. Rola wezbrań w odprowadzaniu materiału rozpuszczonego i zawiesiny................................................................................................ 109 5.3. Współzależność subsystemu stokowego i korytowego ................................. 110 5.4. Wartości progowe opadu istotne dla transformacji rzeźby pogórskiej............................................................................................. 116 6. Wnioski........................................................................................................ 119 Literatura ...................................................................................................................... 123 Linkage of slope and fluvial processes in sediment and solute export from a foothill catchment in the Carpathian Foothills of South Poland (Summary).. 135 Spis rycin....................................................................................................................... 141 Spis tabel ...................................................................................................................... 148 Spis fotografii ................................................................................................................ 150 Przedmowa Zaskakujące nas w ostatnich latach anomalie przyrodnicze – zwłaszcza, gdy natę­żenie zjawisk i procesów osiąga poziom tak wysoki, że obdarzamy je mianem katastrof czy klęsk – pokazują, jak wciąż mało wiemy o działaniu sił i procesów, kształtujących powierzchnię naszej planety. Rozpoznawanie ogólnych mechanizmów ich działania, będące celem badań dyscyplin przyrodniczych, pozwala poznać dynamiczny stan środowiska ziemi i jej geoekosystemów, w znacznym stopniu determinujący rozwój społeczny i ekonomiczny. Poznanie prawidłowości ogólnych, globalnych wymaga jednak badań, czasem bardzo szczegółowych, obejmujących niewielkie zlewnie, kateny, a nawet punkty. O ile niektóre parametry fizyczne, np. klimatyczne, są mierzone i gromadzone w sto­sunkowo łatwy sposób i z wielką częstotliwością tak, że ilość informacji przyrasta w tempie lawinowym, to inne, np. geomorfologiczne wymagają specyficznych, na ogół bardzo żmudnych, nie do końca znormalizowanych metod pomiarowych. Monografia Jolanty Święchowicz jest pierwszym w polskiej literaturze geomorfo­logicznej opracowaniem zawierającym wielostronne, całościowe ujęcie obiegu materiału równocześnie w systemach stokowym i korytowym pogórskiej zlewni w brzeżnej części Karpat. Do tej pory badacze dzielili się na ogół problematyką „stokową” i „korytową” i różnice podejść nie pozwalały na konsekwentne przeprowadzenie według jednego schematu myślowego analizy i syntezy uzyskanych wyników. Zastosowane w pracy podejście jest inne od dotychczasowych. Autorka, koncentrując się na ocenie roli po­szczególnych zdarzeń w przemieszczaniu materiału na stoku, oraz określeniu wpływu cech pojedynczego opadu na częstość zdarzeń i ilość przemieszczanego materiału, mogła na tej podstawie określić wartości progowe opadu inicjującego spływ i spłuki­wanie. Przeanalizowała wszystkie występujące przypadki deszczów z uwzględnieniem wysokości, natężenia, czasu trwania i średniego ich natężenia i powiązała je z efektami morfogenetycznymi. To pozwoliło jej przeanalizować mechanizm i natężenie spłuki­wania i odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny na poletkach i stokach eksperymentalnych, a poprzez analizę przemieszczania materiału w profilach pomia­rowych koryt rzecznych – odprowadzanie tegoż materiału ze zlewni cząstkowej i całej zlewni Starej Rzeki. Pozwoliło też ilościowo udokumentować wiele znanych stwierdzeń, jak chociażby epizodyczność procesu spłukiwania. Monografia odpowiada na szereg podstawowych pytań stawianych przez współczesną geomorfologię, dotyczących roli opadów deszczowych, kształtu stoków i ich użytkowania w modelowaniu rzeźby pogórskiej. Daje nowe spojrzenie na rolę procesów ekstremalnych i sekularnych, a określenie progowych wartości opadów inicjujących spływ i spłukiwanie na stokach jest szczególnie cennym osiągnięciem ba­dawczym. Są one na stoku inne dla poszczególnych odcinków jego profilu, co świadczy o nierównoczesności procesów erozyjnych i odprowadzaniu materiału podczas tego samego zdarzenia opadowo-spływowego. Można wyznaczyć różne wartości graniczne wysokości opadu, natężenia i czasu trwania opadu, po przekroczeniu których niewielka liczba zdarzeń spłukiwania powoduje przemieszczanie dużej ilości materiału. Podczas opadów o różnych cechach następuje bowiem zróżnicowanie zarówno liczby zdarzeń, jak i ilości przemieszczanego materiału. Autorka sugeruje istnienie trzech wartości progowych opadu istotnych dla mor­fodynamiki zlewni. Przekroczenie pierwszej wartości progowej powoduje wystąpienie procesu spłukiwania na niektórych stokach, przy stosunkowo niewielkiej intensywności przemieszczania. Przekroczenie drugiej wartości progowej powoduje lokalne przeobra­żanie stoków w zlewni, zaś przekroczenie trzeciej wartości jest przyczyną powszechnego przemieszczanie materiału na stokach i poza stoki oraz najbardziej skutecznego mode­lowania całego systemu zlewni. Prawdopodobieństwo przekroczenia trzeciej wartości progowej maleje wraz ze wzrostem powierzchni zlewni. Powyższe stwierdzenia stanowią ważny wkład do poznania nie tylko współczesnej dynamiki rzeźby Pogórza Karpackie­go, ale dynamiki rzeźby w ogólności. Wartości progowe opadu zmieniają się w ciągu roku w zależności od stanu podłoża (faza wegetacji, wilgotność gleby, przemarznięcie) w poszczególnych odcinkach profilu stoku. Utrwalony wielowiekową tradycją sposób uprawy pól, tworzących sekwencję różnie użytkowanych działek, pełni rolę ochronną, przyczyniając się do stabilności stoków. Określenie wartości progowej przy pomocy jednej liczby zawsze jest jedynie przybliżeniem rzeczywistych warunków, umożli­wiającym bardzo generalne i uogólnione spojrzenie na procesy spływu i spłukiwania. Równiny deluwialne i płaskie dna dolin stanowią trzeci subsystem zlewni, stano-wiący barierę, oddzielającą słabo ze sobą powiązane subsystemy stokowy i korytowy, i uniemożliwiającą dotarcie większej ilości materiału do koryta potoku. Podczas prze­kroczenia drugiej wartości progowej następuje lokalne sprzężenie subsystemów stoko­wego i korytowego. Podczas przekroczenia trzeciej wartości progowej sprzężenie obu subsystemów zlewni jest powszechne, ale i wówczas większość materiału wynoszonego ze stoków deponowana jest w obrębie podstokowych równin deluwialnych i w płaskich dnach dolin. Równiny deluwialne, wciąż za mało zbadane – jak sądzi Autorka – zawie­rają zapis historii procesów erozyjnych w zlewni, zwłaszcza o największym natężeniu. Monografia jest dziełem szczególnym dlatego, że dotyczy problematyki proce­sów stokowych i korytowych – w geomorfologii bardzo intensywnie eksploatowanej od kilku dekad, do tego w obszarze karpackim, wydawałoby się, bardzo szczegółowo rozpoznanym przez kilka generacji badaczy – a przecież zawiera nowe sformułowania prawidłowości, i to zarówno regionalnych jak i ponadregionalnych – ogólnych. Sam próg Pogórza Karpat nie wydaje się aż tak bardzo geomorfologicznie atrakcyjnym jak inne, wyższe partie Karpat, głównie ze względu na „znikomą” dynamikę, co zresztą badania Autorki wyraźnie potwierdzają, a mimo to „dostarczył” danych naukowo niezwykle interesujących. O. doc. dr hab. Ludwik Kaszow­ski OSPPE 1. WSTĘP 1.1. Wprowadzenie Obieg materiału rozpuszczonego i zawiesiny w zlewni odgrywa kluczową rolę w transformacji rzeźby i jest procesem złożonym, obejmującym nie tylko transport materiału w korytach, ale również na stokach oraz jego dostawę do koryt (Chorley 1969a,b; Gregory, Walling 1973, 1974; Derbyshire, Gregory, Hails 1979; Welc 1972, 1985; Froehlich 1975, 1982; Kostrzewski, Zwoliński 1990, 1992; Maruszczak 1990; Philips 1991; 1995; Biernat, Ciupa 1992; Kostrzewski, Mazurek, Zwoliński 1994; Smolska 1996; Mazurek 1999, 2000; Fryirs, Brierley 2001). Wielu autorów w swoich pracach koncen­truje się na poznaniu mechanizmu dostawy materiału ze stoków do koryt i określeniu stopnia współdziałania tych dwóch podsystemów w odprowadzaniu materiału ze zlewni (Froehlich 1982; 1992; Walling 1983, 1990; Biernat, Ciupa 1985; Coleman, Scatena 1986; Olive, Rieger 1986; Harvey 1991; Philips 1991, 1992, 1995; Smolska 1993; Kostrzewski, Mazurek, Zwoliński 1994; Mazurek 1998; Fryirs, Brierley 1999, 2001). W zlewniach górskich bez dobrze wykształconego systemu teras rzecznych powiązania pomiędzy stokami i korytami są ścisłe, a materiał transportowany na stokach jest bezpośrednio dostarczany do koryta potoku. Wielkość zlewni, jej rzeźba oraz aktywność tektonicz­na w dużej mierze decydują o charakterze tych powiązań (Harvey 1992, 1994, 1996; Brizga, Finlayson 1994; Philips 1995; Fryirs, Brierley 1999). W zlewniach dużych, w których stoki i koryta są oddzielone od siebie szerokimi dnami dolin, systematycznie nadbudowywanymi aluwiami powodziowymi, nie ma bezpośredniej dostawy materiału ze stoków do koryt, gdyż większość materiału deponowana jest w obrębie równin pod­stokowych lub w dnie doliny (Starkel 1972a, 1979a; Gerlach 1976; Harvey 1992, 1994, 1996; Krzemień, Święchowicz 1992; Phillips 1995; Fryirs, Brierley 1999; Święchowicz 1999, 2001, 2002). Dla kontrastu, w zlewniach małych, zwłaszcza w ich odcinkach źródłowych, częściej ma miejsce bezpośrednia dostawa ze stoków do koryt. Rodzaj procesów stokowych i ich efektywność morfologiczna są inne w środowisku naturalnym i antropogenicznym (Reniger 1955; Knox 1972; Gerlach 1976; Gil 1976, 1986, 1999; Phillips 1992; Twardy 1995; Sinkiewicz 1998; Fryirs, Brierley 1999). Gęsta pokrywa roślinna (lasy, łąki) bardzo skutecznie chroni stoki przed erozją (Gerlach 1966, 1976; Gil 1976, 1986, 1999; Twardy 1990; Smolska 1993; Święchowicz 1998, 2002). W wyniku zniszczenia naturalnych zbiorowisk i wprowadzenia na ich miejsce upraw ważnym procesem na stokach użytkowanych rolniczo jest spłukiwanie (erozja gleb) oraz akumulacja u ich podnóży i w dnach dolin (Gerlach 1976; Śnieszko 1985, 1997; Józefa­ciuk, Kern 1988; Maruszczak 1988; Starkel 1988a, c; Teisseyre 1992, 1994; Twardy 1995; Sinkiewicz 1998; Józefaciuk, Józefaciuk 1990; Baran-Zgłobicka, Harasimiuk, Zgłobicki 2001; Cabaj, Ciupa 2001a,b; Gardziel, Rodzik 2001; Smolska 2002). Bazą denudacyjną dla procesów stokowych jest dno doliny, które obniża się dzięki erozji lub podnosi się dzięki akumulacji. Degradujący lub agradujący typ cieku ma wpływ na intensywność procesów stokowych, a także na ilość dostarczanego do koryta materiału rozpuszczonego i zawiesiny, przez co oddziałują na pracę rzeki (Gerlach 1976). Wraz z podnoszeniem się równi zalewowej i zwiększaniem wysokości brzegów podczas kolejnych wezbrań lub w wyniku pogłębiania koryta na skutek np. prac regulacyjnych dochodzi do zmniej­szenia tempa narastania osadów pozakorytowych (Wyżga 1991, 2001). Powiązanie stoków i koryt (dostawa materiału bądź jej brak) nie jest stałym stanem systemu. W zlewni kształtują się progowe warunki uruchamiania zwietrzeliny na sto­kach, jej dostawy do koryt i odprowadzania poza granicę zlewni. Decydują o nich przede wszystkim zmienne warunki meteorologiczne oraz użytkowanie rolnicze, związane z płodozmianem i z sezonem wegetacyjnym, a więc różnym stopniem pokrycia podłoża przez roślinność (Święchowicz 2000a, 2001, 2002). Podstawowym ogniwem obiegu wody w zlewni jest opad. Jednak o roli opadów deszczowych w transformacji rzeźby decyduje nie tylko ich suma, ale także częstość ich występowania, czas trwania i natę­żenie (Starkel 1972b, 1976, 1979b, 1996, 1997, 1998a, b; Kostrzewski, Klimczak, Stach, Zwoliński 1992; Klimczak 1993; Kotarba 1994, 1998; Ciupa 1996; Czyżowska 1997a, b; Gil 1998b; Rodzik, Janicki, Zagórski, Zgłobicki 1998; Zieliński 1998; Święchowicz 2000a, b). Rola procesów morfologicznych w transformacji rzeźby jest nieodłącznie związana z czasem ich działania (Maruszczak 1986; Starkel 1986). L. Starkel (1986) wyróżnia w cyklu rocznym procesy sekularne (cechuje je małe natężenie, ale długi czas trwania) i epizodyczne (zdarzające się rzadko, trwające przez określoną liczbę godzin lub dni, czasem występujące tylko w niektórych latach). Należą do nich przede wszystkim zdarzenia ekstremalne o dużym natężeniu, a małej częstotliwości (maksymalnie raz w roku). Wystąpienie procesów morfogenetycznych określonego typu możliwe jest po przekroczeniu hydrometeorologicznych wartości progowych (Selby 1974; Kotarba 1994, 1998; Starkel 1996). Poznanie tych wartości ułatwia określenie częstotliwości zdarzeń oraz prawdopodobieństwo ich wystąpienia. L. Starkel (1986, 1996, 2002) wy­różnia trzy podstawowe typy opadów, w czasie których w Polskich Karpatach dochodzi do przekroczenia wartości progowych: – krótkotrwałe lokalne ulewy (o natężeniach 1-3 mm/min.), które uruchamiają intensywne spłukiwanie, spływy glebowe, a w Tatrach spływy gruzowe, – opady rozlewne (150-400 mm w ciągu 2-5 dni), które prowadzą do tworzenia osuwisk ziemnych, przekształceń koryt rzecznych i akumulacji mad na równinach zalewowych, – pory deszczowe o opadach miesięcznych 100-500 mm, które powodują nasycenie podłoża i powstawanie głębokich osuwisk. Z kolei A. Kotarba (1994, 1998) podaje wartości krytyczne opadu, konieczne do uruchomienia spływów gruzowych w Tatrach oraz przemieszczania materiału w korytach tatrzańskich. Po przekroczeniu wartości progowych powodujących uruchomienie procesów katastrofalnych dochodzi do zaburzenia równowagi dynamicznej metastabilnej w obrę­bie zlewni. Możliwa jest wtedy transformacja zarówno stoków jak i koryt (Selby 1974; Starkel 1986, 2002; Kotarba 1990; Froehlich, Starkel 1995). Krótkotrwałe procesy kata­strofalne decydują o bezpośredniej transformacji rzeźby, natomiast procesy sekularne zacierają kształty form (Kotarba 1990). Nie ma jednej uniwersalnej wartości progowej decydującej o uruchomieniu procesu. Każdy obszar posiada bowiem swoje uwarunko- wania zarówno klimatyczne jak i terenowe. Efektywność konkretnego opadu uzależ­niona jest od rzeźby terenu, stopnia pokrycia i utrwalenia stoków przez roślinność, typu gleby i jej wilgotności w okresie bezpośrednio poprzedzających wystąpienie procesu (Kotarba 1998; Święchowicz 2000a). Dotychczasowe badania dynamiki odprowadzania materiału rozpuszczonego ze zlewni pogórskich dostarczają danych o ekstremalnych wartościach stężeń materiału rozpuszczonego, zróżnicowaniu mineralizacji wraz ze wzrostem powierzchni zlewni i długości cieku, związkach wielkości transportowanego ładunku materiału rozpuszczo­nego z budową geologiczną i użytkowaniem ziemi (Chełmicki, Kaszowski, Święchowicz 1992; Krzemień 1995a; Krzemień, Sobiecki 1998; Drużkowski 1998). Nieliczne są też badania dotyczące chemizmu wód na Pogórzu (Drużkowski, Szczepanowicz 1988; Krzemień 1995b; Żelazny 1995). W badaniach nad transportem zawiesiny w potokach pogórskich określano eks­tremalne wartości koncentracji zawiesiny (Reniger 1957; Figuła 1966; Woźniak-Strojna 1963; Krzemień, Święchowicz 1992), miesięczne i roczne ładunki zawiesiny wyniesio­nej z poszczególnych zlewni (Lach 1984; Krzemień 1995a, 1996; Krzemień, Sobiecki 1998; Drużkowski 1998; Święchowicz 1999, 2001), denudację jednostkową (Reniger 1957; Figuła 1966; Lach 1984; Krzemień 1995b; Krzemień, Sobiecki 1998; Drużkowski 1998). Niektórzy autorzy zwracali też uwagę, że na ilość zawiesiny transportowanej przez potoki może wpływać niszczenie brzegów koryt, pogłębianie ich den, a także dostawa z dróg polnych (Reniger 1957; Krzemień, Święchowicz 1992; Krzemień 1995b; Krzemień, Sobiecki 1998; Święchowicz 2001). Od 1986 r. na Stacji Naukowej Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Łazach prowadzone są badania stanu i mechanizmu funkcjonowania środowiska przyrodniczego w obrębie Progu Pogórza Karpat (Kaszowski 1991, 1995c). Ich celem jest między innymi zbilansowanie obiegu energii i materii w typowej zlewni pogórskiej (Kaszowski 1991). Wyniki dotychczasowych badań zostały zaprezentowane w zbiorowych opracowaniach Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat (red. L. Kaszowski 1995a), Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego progu Karpat między Rabą a Uszwicą (red. L. Kaszowski 1995b), The Carpathian Foothills Marginal Zone. Man and Environment (red. W. Chełmicki 1998) oraz Przemiany środowiska na Pogórzu Karpackim (red. W. Chełmicki 2001). W wymienionych pracach główny nacisk położony został na an­tropogeniczne uwarunkowania dynamiki środowiska przyrodniczego, ze szczególnym uwzględnieniem obiegu wody, materii mineralnej i organicznej. 1.2. Obszar badań Zlewnia Starej Rzeki położona jest w obrębie progu Karpat – w północnej części Po­górza Wiśnickiego (Starkel 1972a, 1988b; Ziętara 1980; Gilewska, Starkel 1988) (ryc. 1). Na badanym obszarze próg Pogórza Karpackiego jest dwustopniowy. Stopień górny, o wysokości względnej 80-110 m nad dno doliny, założony jest na odpornych warstwach piaskowcowych fliszowej jednostki śląskiej i podśląskiej. Drugi niższy, o wysokości względnej 50-60 m nad dno doliny, pokrywa się z zasięgiem nasunięcia jednostki podśląskiej i sfałdowanych z nią utworów miocenu. Zlewnia Starej Rzeki leży w ob-rębie zarówno górnego jak i dolnego stopnia progu Pogórza na wysokości 212-361 m n.p.m., przy czym tylko 23% jej powierzchni wzniesione jest powyżej 300 m n.p.m. (Święchowicz 1991; fot. 1, 2). Ryc. 1. Położenie obszaru badań (według S. Gilewskiej i L. Starkla 1988; L. Starkla 1988b) Fig. 1. Location of the study area (according to S. Gilewska and L. Starkel 1988; L. Starkel 1988b) 1.3. Cel pracy Celem pracy jest określenie prawidłowości odprowadzania materiału rozpusz­czonego i zawiesiny ze zlewni pogórskiej użytkowanej rolniczo, poprzez poznanie natężenia spłukiwania, mechanizmu dostawy zwietrzelin ze stoków do koryt, dynamiki odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawieszonego w korytach potoków oraz określenia warunków progowych jego obiegu w zlewni. 1.4. Metoda badań Podstawą pracy są wyniki pięcioletnich stacjonarnych badań prowadzonych w zlewni Starej Rzeki w latach hydrologicznych 1987-1991(ryc. 2). Badania przebiegały w kilku etapach i polegały na poznaniu naturalnych i antropogenicznych uwarunkowań dostawy materiału rozpuszczonego i zawiesiny ze stoków do koryt potoków oraz jego odprowa-dzania poza zlewnię. Analizę warunków morfodynamicznych przeprowadzono w 48 zlewniach cząstkowych wyróżnionych ze zlewni Starej Rzeki (Święchowicz 1991, 1992). Charakterystykę warunków klimatycznych opracowano na podstawie – wykona­nych na stacji meteorologicznej w Łazach – codziennych pomiarów sum opadów, stanu powierzchni oraz temperatury gruntu. Szczegółową charakterystykę warunków opado­wych przeprowadzono w oparciu o materiały pluwiograficzne, obejmujące miesiące od maja do września z okresu pięcioletniego 1987-1991. Przy charakterystyce wykorzystano metodę opracowaną przez K. Wit-Jóźwik (1977). Polegała ona na przeanalizowaniu wszystkich występujących w tym okresie przypadków deszczów, z uwzględnieniem sum opadu, czasu trwania oraz średniego natężenia. Analizę warunków odpływu przeprowadzono na podstawie limnigraficznych pomiarów stanów wody, prowadzo­nych w przekrojach hydrometrycznych Stara Rzeka – Stacja i Dworski Potok w latach hydrologicznych 1987-1991. Profile te zamykają zlewnie Starej Rzeki o powierzchni 22,4 km2 oraz zlewnię Dworskiego Potoku o powierzchni 0,3 km2 (ryc. 2a). Stacjonarne badania procesu spłukiwania przeprowadzono przy użyciu rynien Gerlacha (Gerlach 1966), jak również zastosowano Cs-137 jako wskaźnik erozji. Pomiary przeprowadzono w zlewni Starej Rzeki na poletkach oraz w profilu podłużnym dwóch stoków w zlewniach cząstkowych Dworskiego Potoku i Brzozowego Lasku (ryc. 2bc). Poletka różnie użytkowane, o powierzchni 13 m2 każde, zamknięte były ryn­nami o długości 1 m, a materiał spłukiwany gromadzony w zbiornikach z limnigrafami. Badania obejmowały okres trzech lat hydrologicznych 1989-1991 (Święchowicz 1995b). W profilu podłużnym stoku pastwiskowego w zlewni Dworskiego Potoku badania prowadzono na sześciu stanowiskach usytuowanych w odległości odpowiednio: 35, 58, 75, 98, 115 i 127 m od działu wodnego. Stoki doświadczalne nie były ekranowane. Powierzchnie spłukiwania teoretycznie wyznaczał pas stoku, którego szerokość równa była łącznej szerokości łapaczy rynnowych, zainstalowanych na danym stanowisku i który ciągnął się od wierzchowiny do odpowiedniego punktu pomiarowego. Pomiary przeprowadzono każdorazowo po wystąpieniu opadów w okresie od sierpnia 1989 r. do października 1990 r. (ryc. 2c; Święchowicz 1998, 2000a, b). Na tym samym stoku Ryc. 2. (a) Zlewnia Starej Rzeki – rozmieszczenie poboru prób wody: 1 – Stara Rzeka (Stacja Naukowa IGiGP UJ), 2 – Dworski Potok, 3 – Brzeźnicki Potok, 4 – Leśny Potok, 5 – stok pastwiskowy, 6 – stok zalesiony, 7 – zlewnia Pola Dyniowego, 8 – poletka eksperymentalne (b) Lokalizacja stanowisk pomiarowych na stoku zalesionym (c) Lokalizacja stanowisk pomia­rowych na stoku pastwiskowym Fig. 2. (a) The Stara Rzeka catchment – location of sampling sites: 1 – The Stara Rzeka (The Łazy Research Station), 2 – The Dworski Potok, 3 – The Brzeźnicki Potok, 4 – The Leśny Potok, 5 – the pastureland slope, 6 – the forested slope, 7 – The Pampkin Field catchment, 8 – the experimental plots (b) Sampling sites on the forested slope (c) Sampling sites on pa­stureland slope pomierzono również zawartość cezu-137 w glebie na siedmiu stanowiskach położonych w pobliżu zainstalowanych rynien Gerlacha (ryc. 2c). Na każdym z wymienionych sta­nowisk usunięto z powierzchni roślinność, a następnie pobrano próby gleby z kolejnych pięciu jednocentymetrowych warstewek o rozmiarach 30x30 cm. Poboru prób dokonano w płaszczyznach równoległych do powierzchni stoku. W dnie doliny pobrano ponadto próby z głębokości: 10-11, 20-21, 30-31 i 50-51 cm. Próby wysuszono w temperaturze 1050C, usunięto z nich widoczne makroszczątki roślinne, a następnie rozdrobniono w moździerzu i przesiano przez sito o średnicy oczek 1 mm. Poza analizą radiometrycz­ną wykonano badania składu mechanicznego gleby (Chełmicki, Święchowicz 1992; Chełmicki, Święchowicz, Araszkiewicz 1992). Cez-137 oznaczono również w próbkach gleby na stoku zalesionym położonym w zlewni Brzozowego Lasku. Próbki gleby zo­stały pobrane na ośmiu stanowiskach od wododziału do dna doliny (ryc. 2b). Metodyka poboru prób była taka sama jak na stoku pastwiskowym (Chełmicki, Święchowicz, Mietelski, Macharski 1993-1994; Chełmicki, Święchowicz, Mietelski, Klimek 1995). W pracy wykorzystano również wyniki kartowania skutków katastrofalnych opadów w zlewni Brzeźnickiego Potoku oraz na Polu Dyniowym, które miały miejsce w kwiet­niu i w czerwcu 1998 roku oraz w zlewni Dworskiego Potoku w 2002 roku (ryc. 2a). Pomiary wielkości transportu materiału rozpuszczonego i zawiesiny w korytach potoków przeprowadzono w profilach hydrometrycznych Starej Rzeki i Dworskiego Potoku, gdzie pobierane były jednolitrowe próby wody (ryc. 2a). W okresach między­wezbraniowych pobór prób odbywał się co 4 dni, w okresie wezbrań był odpowiednio zagęszczany. Okresowo w celu określenia przestrzennego zróżnicowania dostawy zawiesiny i materiału rozpuszczonego pobierane były próby z dróg oraz rozcięć erozyj­nych – podczas spływów epizodycznych. Stężenie materiału rozpuszczonego określano poprzez odparowanie wody w temperaturze 1050C i wysuszenie w temperaturze 1800C. Ponadto wykorzystano codziennie pomiary przewodności właściwej wody za pomocą konduktometrów typu MP-2 i N-5721 (Chełmicki, Kaszowski, Święchowicz, 1992). Były one podstawą do określenia stężeń w dniach, kiedy pomiaru suchej pozostałości nie wykonywano. Koncentrację zawiesiny określano poprzez odwirowanie prób wody w wirówce typu MPW-6, a następnie suszenie w temperaturze 1050C. Dla dni, kiedy pomiary koncentracji zawiesiny nie były wykonywane, jej wartości były interpolo­wane na podstawie najbliższych czasowo danych pomiarowych. Ładunki materiału rozpuszczonego obliczono jako iloczyn stężeń tego materiału i wielkości odpływu w poszczególnych dniach, miesiącach i latach. Ładunki zawiesiny obliczono z iloczynu jej koncentracji i wielkości odpływu wody osobno dla okresów międzywezbraniowych i wezbraniowych. *** Praca została wykonana w ramach programu badawczego Stacji Naukowej Insty­tutu Geografii UJ w Łazach, w tym okresie kierowanej przez doc. dr. hab. Ludwika Kaszowskiego OSPEE, któremu chciałabym bardzo serdecznie podziękować za ogrom­ną życzliwość i pomoc na wielu etapach realizowania pracy. Za merytoryczne dyskusje dziękuję prof. dr. hab. Kazimierzowi Krzemieniowi oraz prof. dr. hab. Wojciechowi Chełmickiemu. Za cenne uwagi, które w znacznym stopniu wzbogaciły pracę i nadały jej ostateczny kształt dziękuję recenzentowi prof. dr. hab. Adamowi Kotarbie. Dziękuję Pracownikom Stacji Naukowej IGiGP UJ w Łazach za życzliwość i pomoc. Analizy prób wody wykonali mgr Jerzy Dynowski i dr Mirosław Żelazny w Laboratorium Hydrochemicznym IG UJ w Krakowie, a pomiary zawartości cezu w próbkach gleby dr Edward Araszkiewicz w Pracowni Radiologicznej SANEPID-u w Krakowie oraz dr Jerzy W. Mietelski i mgr Piotr Macharski w Pracowni Badań Skażeń Promieniotwór­czych Środowiska Instytutu Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego w Krakowie, którym serdecznie dziękuję. Dziękuję Prorektor UJ prof. dr hab. Marii Nowakowskiej za dofinansowanie publi­kacji z Centralnej Rezerwy Badań Własnych UJ oraz Dyrektorowi Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ prof. dr. hab. Antoniemu Jackowskiemu, bez którego wsparcia i wszechstronnej pomocy praca ta nie zostałaby opublikowana. Za bezinteresowaną pomoc dziękuję moim Najbliższym: Krystynie i Zdzisławowi za korektę i wiele cennych uwag redakcyjnych, Alicji za tłumaczenie na język angielski, a Weronice za wyrozumiałość i cierpliwość. 2. NATURALNE I ANTROPOGENICZNE UWARUNKOWANIA ODPROWADZANIA MATERIAŁU ROZPUSZCZONEGO I ZAWIESINY ZE ZLEWNI POGÓRSKIEJ Elementy środowiska geograficznego takie jak rzeźba, budowa geologiczna, gleby, roślinność, wody oraz klimat warunkują występowanie, przebieg oraz efektywność procesów stokowych i korytowych, a tym samym wpływają na ilość odprowadzanej ze zlewni zawiesiny i soli. 2.1. Zlewnia Starej Rzeki 2.1.1. Charakterystyka elementów środowiska geograficznego 2.1.1.1. Rzeźba Zlewnia Starej Rzeki, o powierzchni 26,8 km2 (do profilu Łazy – 22,4 km2), jest wydłużona w kierunku równoleżnikowym i ma kształt typowy dla zlewni pogórskich (Święchowicz 1991; ryc. 2a; tab.1). Leży w obrębie Przedgórza Brzeskiego i Garbu Oko­cimskiego. Przedgórze Brzeskie stanowi piętro o typie rzeźby pogórzy niskich (Starkel 1972a, 1988b; Gilewska, Starkel 1988; ryc. 1; fot. 1), a więc o powierzchni wierzcho­winowej, położonej 280-300 m n.p.m i rozwiniętej na mniej odpornych skałach. Garb Okocimski, o wysokości 320-340 m n.p.m., stanowi piętro wyższe, charakteryzujące się typem rzeźby pogórzy średnich (Starkel 1972a, 1988b; ryc. 1; fot. 2). Stara Rzeka na znacznej długości swego biegu rozdziela te dwie jednostki od siebie, wykorzystując różnice odporności skał na granicy nasunięć fliszowych jednostek śląskiej i podśląskiej oraz utworów miocenu (ryc. 3). Zlewnia Starej Rzeki jest wyraźnie asymetryczna. Jej lewobrzeżna północna część, o cechach pogórza niskiego, zajmuje 9,2 km2, podczas gdy prawobrzeżna, południowa, w przeważającej części o rzeźbie pogórza średniego aż – 17,2 km2 (Święchowicz 1992a; ryc. 4). Zlewnia charakteryzuje się dojrzałą rzeźbą fluwialno-denudacyjną. Główne doliny oddzielone są od siebie szerokimi garbami o zaokrąglonych i wyrównanych wierzchowinach. W południowej części garby są wyższe o około 40-50 m niż w części północnej (ryc. 5). Zlewnia Starej Rzeki położona jest na wysokości 212,5-361,0 m n.p.m. Wysokość średnia wynosi 286,0 m, zaś wysokości względne, decydujące o lokalnej energii rzeźby, Ryc. 3. (a) Szkic tektoniczny okolic Bochni (według Z. R. Olewicza 1968) (b) Schematyczny przekrój tektoniczny brzegu Karpat w okolicach Bochni, oznaczenia jak w (a) Fig. 3. (a) Tectonic sketch of the Bochnia region (according to Z. R. Olewicz 1968) (b) Schematic drawing of the tectonic section of a marginal part of the Carpathians in the Bochnia region, explanatory notes see (a) osiągają wartości 20-80 m. Maksymalna wysokość względna wynosi 148,5 m (ryc. 6). We-dług klasyfikacji A. Strahlera (1964) dolina Starej Rzeki w ujściowym odcinku jest rzędu V (ryc. 7). Jej obszar źródłowy leży na wysokości 280-360 m n.p.m. i jest rozcięty doli­nami pierwszego rzędu, głównie wciosami i debrzami (ryc. 5). W górnym, stosunkowo krótkim odcinku doliny, o dużym spadku (89 ), gdzie Stara Rzeka rozcina piaskowce istebniańskie płaszczowiny śląskiej, zaznaczają się wyraźne załomy w profilu podłuż­nym. Niżej następuje złagodzenie spadku i dolny odcinek jest długi oraz jednostajnie nachylony. Spadek cieku wynosi 11,6 (ryc. 8). Dno doliny Starej Rzeki, z wyjątkiem odcinka początkowego, jest płaskie, szerokie (50-250 m) i łagodnie przechodzi w zbocza o nachyleniu 3-100 (fot. 3). Zbudowane jest z utworów pylastych, piaszczystych z wtrą­ceniami iłów i nadbudowane utworami podstokowej równiny deluwialnej1 o nachyleniu 1 Termin „deluwialny” w rosyjskiej i polskiej literaturze geologicznej odnosi się do osadów i form stokowych pochodzenia zmywowego (Teisseyre 1992, 1994). M. Klimaszewski (1963a, b; 1978, patrz St-Onge 1968) używa terminu „proluwialny” dla określenia form i osadów będących skutkiem erozyjnej i akumulacyjnej działalności wody okresowo spływającej po stoku (spłukiwanie). Ryc. 4. Zlewnia Starej Rzeki – przyrost powierzchni dorzecza Fig. 4. The Stara Rzeka catchment – an increase in the area of the catchment Tabela 1. Podstawowe parametry fizjograficzne zlewni Starej Rzeki Table 1. Basic physiographic parameters of the Stara Rzeka catchment do 30; lokalnie również materiałem stożków deluwialnych i napływowych, rozciętych do głębokości 1,0 m. Koryto Starej Rzeki, o szerokości do 1 m w górnym odcinku, 3 m – w środkowym i 5 m – w dolnym, rozcina dno doliny do głębokości odpowiednio 1, 3 i 5 m. Wycięte jest w aluwiach i tylko sporadycznie docina się do skał podłoża (fot. 4). Ma ono przebieg nieregularny, a w dolnym odcinku meandrowy. Jego krętość wzrasta z biegiem. Brzegi koryta są podcinane przez rzekę, co powoduje powstanie na nich licznych osuwisk, o powierzchni od kilkunastu do kilkudziesięciu metrów kwa­dratowych. Materiał w korycie pochodzi w większości z niszczenia pokrywy aluwialnej dna doliny (Święchowicz 1991, 1992; ryc. 5). W obrębie przemiałów jest to materiał frakcji żwirowej, a w łachach przybrzeżnych – piaskowej (Angiel, Kaszowski 1992). Stoki w części północnej zlewni zbudowane są z grubej pokrywy pylastych utwo­rów lessopodobnych, okrywających starsze mioceńskie podłoże, a w części południowej z utworów fliszowych, okrytych zwietrzelinami nafliszowymi. Przeważają stoki złożone. Ich profil podłużny jest nieregularny, przeważnie schodowy, z wieloma segmentami wklęsłymi, wypukłymi i prostymi (ryc. 9b; fot. 5). W części południowej zlewni dolne odcinki stoków są częściej wypukłe, a w części północnej wklęsłe lub proste. Nachylenia stoków wykazują duże zróżnicowanie przestrzenne. W części północnej zlewni dominują stoki o nachyleniach 3-100. W profilu podłużnym nachylenia górnych części stoków wynoszą z reguły 3-60, środkowych – 6-100, zaś dolnych 3-60. W części południowej zlewni nachylenia stoków najczęściej wynoszą 10-250, przy czym najbardziej nachylone są ich środkowe odcinki, zaś w dolnych i górnych nachylenia najczęściej wynoszą 3-100 (Święchowicz 1991; ryc. 9). Większość stoków przechodzi w dna dolin łagodnie, bez wyraźnego załomu (fot. 6). Kształt i nachylenia stoków związane są z dużą plastyczno­ścią pokryw i z powszechnie zachodzącymi w ich obrębie ruchami masowymi, głównie spełzywaniem i osuwaniem. Pyłowe pokrywy na stokach ornych są szczególnie podatne Ryc. 5. Zlewnia Starej Rzeki. (a) Mapa geomorfologiczna: 1 – garby szerokie i zaokrąglone, 2 – fragmenty spłaszczeń grzbietowych, poziom najniższy w wysokości 240-260 m n.p.m., 3 – poziom środkowy w wysokości 280-300 m n.p.m., 4 – poziom najwyższy w wysokości 320-340 m n.p.m., 5 – stoki i zbocza dolin, 6 – spłaszczenia akumulacji denudacyjnej (podsto­kowe równiny deluwialne), 7 – koryta rzeczne, 8 – krawędzie erozyjne o wysokości do 5 m, 9 – wciosy, 10 – debrze, 11 – niecki, 12 – niecki o dnach akumulacyjnych, 13 – nisze osuwisk, 14 – jęzory osuwiskowe, powierzchnie złaziskowe, 15 – wcięcia drogowe, 16 – terasy śródpolne, 17 – akumulacyjne dna dolin (b) Krzywa hipsograficzna względna zlewni Starej Rzeki (D) na tle krzywych A. Strahlera (1952). Stadia rozwoju rzeźby: A – stadium młodociane, B – stadium dojrzałe, C – stadium zgrzybiałe (starcze) Fig. 5. The Stara Rzeka catchment. (a) Geomorphological map: 1 – broad and rounded ridges, 2 – fragments of flattened ridges, the lowest level at 240-260 m a.s.l., 3 – the middle level at 280-300 m a.s.l., 4 – the highest level 320-340 m a.s.l., 5 – slopes, 6 – denudation-built (delu­vial and proluvial) plains, 7 – river channels, 8 – scarps of river terraces up to 5 m, 9 – V-shaped valleys, 10 – gullies, 11 – saucer-shaped valleys, 12 – saucer-shaped valleys with accumulati­ve bottoms, 13 – scars of landslides, 14 – landslide tongues, waste creepings, 15 – hollwegs, 16 – scarps, 17 – accumulational valley bottoms (b) Relative hypsographic curve for the Stara Rzeka catchment (D) compared with A. Strahler’s curves. Developmental stages of the relief: A – juvenile, B – mature, C – old age na spłukiwanie. Stoki rozczłonkowane są dolinami nieckowatymi, wciosami, debrzami i parowami. Powszechnie występujące doliny nieckowate są charakterystycznym rysem rzeźby zlewni. Długość niecek wynosi od kilkuset metrów do 2 km i przeważnie składają się one z doliny głównej i systemu mniejszych niecek. Niecki w ujściowych odcinkach są zapłynięte, a u ich wylotu występują stożki deluwialne. Dna niecek są podmokłe, a zbocza złaziskowo-osuwiskowe. Większe doliny nieckowate są rozcięte korytami cieków stałych i okresowych do głębokości 0,5 m, a miejscami do 1,5 i więcej metrów. Doliny tego typu występują głównie w północnej części zlewni. W południowej, w obrębie wyższego stopnia progu Pogórza, niewielkich rozmiarów niecki zachowały się w obrę­ Ryc. 6. Zlewnia Starej Rzeki – mapa wysokości względnych (pomiar na mapie w skali 1: 10 000) Fig. 6. The Stara Rzeka catchment – relative altitudes (measurements on the map on a scale of 1 :10,000) Ryc. 7. Zlewnia Starej Rzeki – rzędy dolin: 1 – I rząd, 2 – II rząd, 3 – III rząd, 4 – IV rząd, 5 – V rząd (pomiar na mapie w skali 1: 10 000) Fig. 7. The Stara Rzeka catchment – valley orders: 1 – first order, 2 – second order, 3 – third order, 4 – fourth order, 5 – fifth order (measurements on the map on a scale of 1 : 10,000) Ryc. 8. Profil podłużny i profile poprzeczne doliny Starej Rzeki Fig. 8. Longitudinal profile and cross sections of the Stara Rzeka valley Ryc. 9. Zlewnia Starej Rzeki – (a) profile stoków (b) mapa nachyleń Fig. 9. The Stara Rzeka catchment – (a) slope profiles (b) inclinations bie gruntów ornych i łąk, a w obszarach leśnych zostały rozcięte wciosami i debrzami, oraz silnie przemodelowane przez osuwanie i spełzywanie (ryc. 5). Głębokość dolin wciosowych dochodzi do 15 metrów i więcej, nachylenia ich zboczy wynoszą 30-450. W obrębie zboczy charakterystyczne jest występowanie jednego, czasami nawet dwóch załomów, świadczących o etapowym rozcinaniu doliny. Powszechne są wciosy lub ich odcinki o dnie akumulacyjnym, zapłyniętym, zbudowanym z materiału dostarczonego ze zboczy, w których obrębie występują czynne osuwiska, stanowiące główne źródło dostawy materiału. Młode doliny erozyjne wycięte są głównie w utworach pokrywowych, a w części południowej docinają się do skał podłoża. Rozczłonkowanie nimi stoków jest nierównomierne. Najwięcej dolin występuje w południowej części, w obszarach zalesionych rozcinają stoki o nachyleniu powyżej 100 (ryc. 5). Stoki są przekształcane przez ruchy masowe. Powszechne są osuwiska i powierzchnie złaziskowe. Dominują osuwiska ziemne i zwietrzelinowe, także skalno-zwietrzelinowe, o maksymalnej po­wierzchni do 2-3 ha. Nisze osuwiskowe są płytkie, a ich krawędzie często złagodzone i słabo zaznaczające się w terenie. Materiał przemieszczany jest w dół stoku szeroką strefą i na niewielką odległość, tworząc powierzchnię koluwialną, pełną nabrzmień i zagłębień. Większość materiału jednak nie dociera do den dolin (Święchowicz 1991; ryc. 5). W strefach silnej degradacji garbów pogórskich przez procesy osuwiskowe nastę­puje znaczne zwężenie powierzchni wierzchowinowej, a granica między wierzchowiną i stokiem ulega wówczas podkreśleniu (Michno 1995). 2.1.1.2. Budowa geologiczna W zlewni Starej Rzeki graniczą ze sobą utwory fliszowe płaszczowinowych jednostek: podśląskiej (jednostka bocheńska) i śląskiej oraz utwory ilaste tortonu, zalegające na fliszu jednostki bocheńskiej, nasuniętej na utwory tortonu paraautochto­nicznego i autochtonicznego (Olewicz 1968, 1973; ryc. 3). Jednostka śląska stanowi jednostajną, nie przefałdowaną pokrywę. Występujące w jej obrębie obniżenia czy wypiętrzenia spowodowane są tektoniką warstw niższej jednostki bocheńskiej oraz nieznacznym spiętrzeniem warstw jednostki śląskiej w czasie jej przesuwania w kierunku północno-wschodnim. Jednostka bocheńska wyprzedza jednostkę śląską w brzeżnej części Karpat, ma skomplikowaną tektonikę i stanowi samodzielną część większej płaszczowinowej jednostki podścielającej jednostkę śląską. Na fliszu jednostki bocheńskiej osadziły się utwory tortonu z poziomem solnym Bochni, przykrytym warstwami chodenickimi i grabowieckimi. Jednostka bocheńska składa się z dwóch dygitacji: wyższej i niższej. Tworzą ją przefałdowane utwory fliszowe z zachowaną pokrywą utworów tortonu (Olewicz 1973; ryc. 3). Skały budujące jednostki fliszowe brzegu Karpat są wieku kredowego i paleogeńskiego (Burtan 1954; Skoczylas- Ciszewska 1952, 1954; Olewicz 1968). Do kredowych kompleksów w obrębie zlewni Starej Rzeki należą górne łupki cieszyńskie, piaskowce grodziskie, warstwy lgockie, warstwy godulskie, warstwy istebniańskie dolne. Flisz paleogeński tworzą: warstwy istebniańskie górne, iły zielone i czerwone, łupki menilitowe, rogowce, warstwy kro­śnieńskie. Utwory mioceńskie reprezentowane są przez warstwy dolnego i górnego tortonu. Warstwy dolnego tortonu wykształcone są w postaci spągowych iłów margli­stych, piaskowców podsolnych i iłów podsolnych, a kończy je seria solna Bochni. Ogólna miąższość osadów dolnego tortonu na fliszu jednostki bocheńskiej wynosi 50-180 m. Warstwy górnego tortonu wykształcone są w postaci warstw chodenickich i grabowiec­kich. Warstwy chodenickie tworzą gruboławicowe iły z wkładkami margli, tufitów i kryształków gipsu. Warstwy chodenickie jednostki bocheńskiej zawierają pięć wy­raźnych ławic tufitów. Warstwy grabowieckie tworzą: warstwy piasku, płyty twardych, drobnoziarnistych piaskowców, przedzielonych cienkimi wstęgami iłów. Powszechnie występują one dopiero w obrębie tortonu autochtonicznego (Olewicz 1968; ryc. 3). Obszar zlewni Starej Rzeki zbudowany jest ze skał o małej odporności na działanie procesów niszczących. Do bardziej odpornych skał należą kompleksy łupkowo-pia­skowcowe kredy górnej i paleocenu (warstwy istebniańskie) oraz warstwy krośnień­skie, jednak te ostatnie łatwiej ulegają niszczeniu niż utwory warstw istebniańskich. Do mniej odpornych należą iły i łupki eocenu i oligocenu oraz utwory dolnego i górnego tortonu (Święchowicz 1991). Podłoże kredowo-trzeciorzędowe okryte jest pokrywami wieku czwartorzędo­wego, zbudowanymi z utworów: zwietrzelinowych, lessopodobnych, deluwialnych, kolu-wialnych i aluwialnych. Z wychodniami warstw starszych (piaskowce istebniańskie i warstwy krośnieńskie) związane jest występowanie glin zwietrzelinowych z domiesz­ką rumoszu. Ich zasięg, a więc i znaczenie morfostrukturalne są niewielkie. Spośród wszystkich utworów pokrywowych w zlewni Starej Rzeki zasadnicze znaczenie mają pyłowe utwory lessopodobne, które występują na całym obszarze zlewni (Święchowicz 1991). Charakteryzują się one niewielką zawartością piasku (do 10%), znaczną zawar­tością frakcji pylastej (50-70%) oraz stosunkowo dużym (20%) udziałem iłu koloidal­nego (Ř< 0,002 mm) wynoszącym od 8-18% (Skiba, Drewnik, Klimek 1995; Klimek 1995). U podnóży stoków oraz w dnach dolin występują pokrywy deluwialne, które są rezul-tatem akumulacji materiału spłukiwanego ze stoków. Budują one podstokowe równiny deluwialne. W obrębie wielu stoków, transformowanych przez ruchy masowe – tak północnej, jak i w południowej części zlewni – występują pokrywy koluwialne. Charakteryzują się dużym udziałem frakcji pylastych i ilastych, rzadziej okruchów i pakietów skalnych. Koluwia miejscami dochodzą do koryta rzecznego oraz budują dna i zbocza niektórych dolin nieckowatych. Dno doliny Starej Rzeki oraz jej głównych dopływów budują głównie pyłowe utwory barwy żółtej z wtrąceniami piasku, żwiru bądź iłu oraz szczątków organicznych. W korycie Starej Rzeki i jej głównych dopływów dominują osady rzeczne frakcji piasz­czysto-pyłowej i żwirowej (Angiel, Kaszowski 1992). 2.1.1.3. Gleby Gleby zlewni, wykształcone na genetycznie jednorodnych pyłowych utworach macierzystych są mało zróżnicowane (Skiba 1992). Są to gleby pyłowe o podobnym składzie mechanicznym. Ich cechą jest zróżnicowanie w profilu glebowym zawartości iłu koloidalnego. Odczyn gleb jest kwaśny w glebach leśnych (pH około 4,0) lub słabo kwaśny w glebach ornych (pH 5,9-6,1). Tak niskie wartości pH są wynikiem znacznego odwapnienia osadów lessopodobnych (Skiba 1992). Zawartość substancji organicznej w poziomach próchnicznych wynosi od 0,5 do 1,6%.Wyraźnie niższy jej udział (0,5%) zaznacza się w glebach wtórnie brunatnych, co świadczy o ich erozyjnym pochodzeniu (Skiba, Drewnik, Klimek 1995). W zlewni Starej Rzeki S. Skiba (1992) wyróżnił i scharakteryzował następujące glebowe jednostki typologiczne: gleby płowe (HaplicLuvisols),płowe opadowo-glejowe (StagnicLuvisols), gleby brunatne (CambicLuvisols), gleby aluwialne i deluwialne oraz gleby glejowe (EutricGleysols). Gleby płowe (HaplicLuvisols) i gleby opadowo-glejo­we (StagnicLuvisols), które zajmują około 80% powierzchni zlewni i towrzą wspólne mozaikowe kompleksy. Charakteryzują się one występowaniem jasnego poziomu Eet (luvic) lub białawego Eetg (albic) o niskiej zawartości iłu koloidalnego. Poziomy te smugowanymi zaciekami przechodzą w rdzawo-brunatny poziom Bt (argillic) boga­ty w ił koloidalny. Taki profil jest wynikiem procesu lessiważu, czyli grawitacyjnego przemieszczania się zdyspersowanych minerałów ilastych w głąb profilu glebowego. Cząsteczki te tworzą zagęszczony i słabo przepuszczalny poziom bogatszy w koloidy glebowe, który ogranicza głębszą infiltrację wody opadowej. Gleby brunatne (CambicLuvisols) występują najczęściej w kompleksach gruntów ornych, na stokach o znacz­nym nachyleniu, w miejscach o największym natężeniu erozji wodnej. Pyłowe utwory lessopodobne są podatne na erozję, dlatego u podnóży erodowanych stoków występują gleby deluwialne. Charakteryzują się miąższym poziomem próchnicznym, powstałym z namycia bogatych w próchnice cząstek glebowych. Lokalnie na spłaszczeniach podstokowych w miejscach wysięków wodnych oraz w sąsiedztwie małych cieków występują gleby gruntowo-glejowe (EutricGleysols).W dnie doliny Starej Rzeki i jej głównych dopływów występują mady brunatne (CambicFluvisols). Wytworzyły się one na żółtobrunatnych i przewarstwionych aluwiach pyłowych, złożonych w pobliżu koryta Starej Rzeki. 2.1.1.4. Struktura użytkowania ziemi i szata roślinna Naturalnym zbiorowiskiem na Pogórzu są lasy liściaste dębowo-grabowe suchsze i wilgotne (Tilio-Carpinetumtypicum,Tilio-Carpinetumstachyetosum), bory mieszane (Pino-Quercetum) oraz w dnach dolin lasy łęgowe (Fraxino-Ulmetum, Circaeo-Alnetum) (Medwecka-Kornaś i wsp. 1988). Jednak Pogórze Karpackie jest regionem silnie prze-obrażonym przez człowieka, a początki osadnictwa sięgają co najmniej pięciu tysięcy lat p.n.e. Jednym z okresów wzmożonej ingerencji człowieka w środowisko było śre­dniowiecze, charakteryzujące się intensywnym wyrębem lasów i trwałym zasiedleniem progu Pogórza. Powstała wtedy, zachowana do dzisiaj sieć osadnicza i komunikacyjna oraz łanowy układ gruntów. Wiek XIX i początek XX w. charakteryzował się równie intensywną ingerencją człowieka, polegającą na wyrębie lasów, dalszym podziale gospodarstw oraz wprowadzeniu upraw okopowych (Kiryk, Ruta 1980; Jodłowski, Skowronek 1980; Mateszew 1980; Pietrzak 1995a, b; Drużkowski 1998). Zlewnia Starej Rzeki charakteryzuje się stosunkowo dużym (41,3%) udziałem lasów w ogólnej powierzchni użytków (ryc. 10a). Lasy występują w postaci zwartych płatów, głównie w wyższej (południowej) części zlewni, zbudowanej z fliszowych utworów płaszczowiny śląskiej (ryc. 10b). Lasy zajmują obszary o największych nachy­leniach i są rozczłonkowane systemami dolin różnego typu (Święchowicz 1991, 1992, 2002). W ich skład wchodzą następujące zbiorowiska leśne: grądy (Tilio-Carpinetumstachyetosum, Tilio-Carpinetumtypicum,TilioCarpinetumcaricetosumpilosae), buczyny (Luzulopilosae-Fagetum,Fagetumcarpaticum), naturalne w dnach dolin łęgi olszowo-jesio­nowe (Circaeo-Alnetum), bory mieszane (Pino-Quercetum), lasy jodłowe (Stachurska 1995). Zbiorowiska półnaturalne (łąki i pastwiska) zajmują 13,5% obszaru zlewni i występują głównie w dnie doliny Starej Rzeki, w dnach dolin większości jej dopływów oraz w obrębie stoków użytkowanych rolniczo (Święchowicz 1992, 2002). W obrębie łąk naj­bardziej rozpowszechniona jest łąka rajgrasowa Arrhenatheretumelatioris. Pastwiska oraz tereny wokół zabudowań zajmuje zbiorowisko życicy i grzebienicy Lolio-Cynosuretum,z gatunkami odpornymi na wypas i wydeptywanie (Stachurska 1995). Grunty orne zajmują 38,2%. Pola uprawne są wąskie i długie, przy czym bok dłuższy jest prostopadły do poziomic, a kierunek orki zgodny ze spadkiem. Rolniczy charakter zlewni, duża liczba wsi i przysiółków, a zwłaszcza duże rozdrobnienie pól decyduje o istnieniu gęstej sieci dróg (w większości polnych), która jest równa sieci dolinnej (6,2 km/km2), natomiast w wielu zlewniach elementarnych znacznie ją prze-wyższa (Święchowicz 1992, 2002; ryc. 11). Liczne miedze i skarpy śródpolne w obrębie obszarów użytkowanych rolniczo porośnięte są zwartymi zaroślami śródpolnymi z rzędu Prunetalia, bogatymi w liczne gatunki krzewów (Stachurska 1995). 2.1.1.5. Warunki klimatyczne Zgodnie z klasyfikacją klimatyczną Polskich Karpat Zachodnich obszar Pogó­rza Wiśnickiego zaliczany jest do piętra umiarkowanie ciepłego (Hess 1965). Piętro to obejmuje swym zasięgiem obszary Karpat od podnóży do około 600 m n.p.m. Cha­rakteryzuje się średnią roczną temperaturą w granicach 8,2-8,30C; średnia temperatura w styczniu wynosi od -3,20C do -4,00C, w lipcu – od 17,50C do 18,20C, a roczna suma opadów wynosi 665 mm (Obrębska-Starkel 1988). Pokrywa śnieżna zalega na tym obszarze średnio około 70 dni w roku. W ciągu roku przeważają wiatry zachodnie oraz południowo i północno-zachodnie (Hess, Leśniak 1988). 2.1.2. Uwarunkowania odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny ze zlewni Starej Rzeki Zlewnia Starej Rzeki złożona jest ze zlewni cząstkowych I-V rzędu w klasyfikacji A. Strahlera (1964). Wśród nich – 31 zlewni cząstkowych odwadnianych jest przez bezpośrednie dopływy Starej Rzeki. Powierzchnia 28 zlewni nie przekracza 1 km2, zaś trzy pozostałe są zlewniami złożonymi, o znacznie większej powierzchni – do 4,9 km2 (ryc. 2a; tab. 2). Są to zlewnie: Spytkowskiego Potoku – 2,8 km2, Leśnego Potoku – 4,9 km2 i Dubielickiego Potoku – 3,5 km2 (Święchowicz 1992). Każda z tych zlewni jest potencjalnym źródłem dostawy materiału rozpuszczonego i zawieszonego do koryta Starej Rzeki, a tym samym może decydować o wielkości ładunku odprowadzanego poza zlewnię (Święchowicz 1992). Elementami i cechami środowiska różnicującymi zlewnie cząstkowe są: budowa geologiczna, rzeźba, rodzaj cieku oraz użytkowanie ziemi. Fig. 10. (a) The Stara Rzeka catchment – land use (b) The area of forests (%) in relation to an increase in the area of the catchment (measu­rements on the map on a scale of 1 : 10,000) Fig. 11. The Stara Rzeka catchment – density of roads (measurements on the map on a scale of 1:10,000) Gleb ani klimatu nie uwzględniono w analizie zmierzającej do wykazania lokalnych zróżnicowań warunków morfodynamicznych w badanym obszarze, gdyż wykazują się one jednorodnością. Wśród analizowanych zlewni elementarnych dominują zlewnie geologicznie jednorodne, przy czym 13 z nich leży w obrębie jednostki śląskiej zbudowanej ze skał o największej odporności względnej (głównie piaskowce istebniańskie). Czternaście zlewni położonych jest w obrębie jednostki bocheńskiej wyższej, zbudowanej również ze skał fliszowych o zróżnicowanej odporności, a 8 zlewni leży w obrębie tych dwóch jednostek równocześnie. Generalnie 27 zlewni fliszowych (SL, BO-II) w większym stopniu niż pozostałe jest podatnych na transformowanie stoków głównie przez ruchy masowe. W zlewniach zbudowanych z miąższych pokryw lessopodobnych panują bardziej sprzyjające warunki do transformowania rzeźby przez spłukiwanie. Za wskaźnikowe cechy pogórskiej rzeźby zlewni Starej Rzeki uznano wysokości względne, dominujące nachylenia stoków oraz rozczłonkowanie dolinami (rozdolinie­nie). W 48 analizowanych zlewniach elementarnych wysokości względne osiągają war­tości 35-117 m. Większość, bo 25 zlewni, charakteryzuje się wysokościami względnymi 50-80 m. Występują one zarówno w obrębie wyższego, jak i niższego stopnia progu. W 12 zlewniach elementarnych wysokości względne przekraczają 80 m. Leżą one w obrębie wyższego (fliszowego) progu. W części północnej przeważają zlewnie o wyso­kościach względnych 35-50 m (ryc. 12a). Zlewnie o dużej energii rzeźby wykazują naj­większą potencjalną podatność na transformowanie przez ruchy masowe i erozję linijną. Są też ważnym potencjalnym źródłem materiału dostarczanego do koryta rzeki głównej. W obrębie zlewni przeważają stoki złożone. Ich profile są nieregularne, często schodko­we, z wieloma segmentami wklęsłymi, wypukłymi i prostymi. W większości przechodzą łagodnie w dna dolin. Większość zlewni elementarnych w części południowej obszaru charakteryzuje się mozaikowym układem stoków o zróżnicowanych nachyleniach, Tabela 2. Charakterystyka zlewni cząstkowych Starej Rzeki, zamkniętych przekrojami hydrometrycznymi Table 2. Characteristics of the Stara Rzeka subcatchments with hydrometric sections najczęściej 10-150. W zlewniach północnej części obszaru występują przeważnie stoki jednorodne, o nachyleniach 3-100 (ryc. 12c). Zlewnie o większych nachyleniach stoków są podatne na transformowanie przez ruchy masowe. Stoki o małych nachyleniach, użytkowane jako grunty orne, podatne są na proces spłukiwania (Gil, Słupik 1972; Gil 1976, 1986, 1999). Gęstość sieci dolinnej w zlewni Starej Rzeki wynosi 6,0 km/km2, zaś w zlewniach elementarnych jest ona zróżnicowana od 3,6 do 16,2 km/km2. Najwięcej, bo 20 zlewni, charakteryzuje się małą gęstością sieci dolinnej (3,6-7,2 km/km2). Wystę­pują one zarówno w obrębie wyższego jak i niższego stopnia progu Pogórza (ryc. 12b). Im większa wartość gęstości sieci dolinnej, tym większe jest potencjalne odprowadza­nie materiału rozpuszczonego i zawiesiny ze zlewni. W przypadku istnienia stałej sieci rzecznej istnieje większe prawdopodobieństwo zaburzenia równowagi stoków wskutek ich podcinania przez rzekę, a tym samym powstawania nowych lub uaktywniania starych osuwisk. W zlewni Starej Rzeki występują cieki stałe, okresowe (wysychające w ciągu roku na 1-2 tygodnie) oraz epizodyczne. Wśród dwóch ostatnich kategorii wyodrębnić można cieki płynące sztucznymi, płytkimi rowami melioracyjnymi, rozcinającymi akumulacyjne dna dolin. Cieki stałe odwadniają zlewnie południowej części obszaru badań. Natomiast w północnej części dominują cieki okresowe i epizodyczne. Jako główne, wskaźnikowe cechy użytkowania ziemi, decydujące o morfodyna­mice zlewni, przyjęto: procentowy udział lasów, gruntów ornych oraz łąk i pastwisk. Dodatkowo wyliczono też wskaźniki gęstości dróg oraz teras śródpolnych. Najliczniejszą (23) jest grupa zlewni bezleśnych i o małym udziale lasów. Równocześnie liczna jest grupa zlewni o dużym udziale lasów (powyżej 60%), przy czym w 10 zlewniach lasy zajmują aż 90% powierzchni (ryc. 13a). Dużym udziałem gruntów ornych w ogólnej powierzchni charakteryzuje się 21 zlewni. Występują one głównie w części północnej. Na stokach użytkowanych rolniczo ważnym procesem jest spłukiwanie. W części po­łudniowej dominują zlewnie o małym lub średnim udziale gruntów ornych (ryc. 13b). Większość, bo aż 23 zlewnie, charakteryzuje się niskim udziałem łąk i pastwisk (poniżej 10%). Tylko w 3 zlewniach stanowią one ponad 50% ich powierzchni (ryc. 13c). Mimo nieznacznego udziału łąk (13,6%) w ogólnej powierzchni użytków w dużym stopniu warunkują one obieg materii. Łąki występują głównie w dnach dolin. Zatrzymywany jest tam materiał zwietrzelinowy spłukany na stokach. Nie ma on większej możliwości dotarcia do koryta rzecznego. Aż 24 zlewnie charakteryzują się gęstością dróg do 5 km/ km2, a 17 zlewni – gęstością od 8,0 do 15,5 km/km2. Najgęstsza sieć dróg występuje głównie w północnej części obszaru. W 24 zlewniach elementarnych gęstość teras śródpolnych jest bardzo mała (poniżej 0,7 km/km2). Zlewni o wysokiej wartości tego wskaźnika (1,6-4,3 km/km2) jest 12. Przeprowadzona analiza jakościowych i ilościowych cech wybranych elementów środowiska geograficznego pozwoliła na wydzielenie morfodynamicznych typów zlewni w nawiązaniu do rzeźby i użytkowania ziemi (Święchowicz 1992, tab. 2; ryc. 12d i 13d). Zlewnie progu Pogórza Karpackiego charakteryzują się na ogół małą dynamiką ich rzeźby. Mimo to w zlewni Starej Rzeki zaznacza się dość duże zróżnicowanie warun­ków morfodynamicznych w zlewniach elementarnych, nawet położonych obok siebie. Zasadnicze zróżnicowanie zlewni elementarnych nawiązuje do jednostek morfologicz­nych. W obrębie pogórzy niskich, o dużej potencjalnej morfodynamice zlewni decyduje użytkowanie ziemi, natomiast w obrębie pogórzy średnich warunki morfologiczne. Odprowadzanie materiału poza zlewnie o dużej potencjalnej morfodynamice, położonych zarówno w obrębie pogórzy średnich, jak i niskich, jest niejednakowe. Zlewnie progu fliszowego jednostki śląskiej dzięki stałemu odwodnieniu i dobrze wykształconym korytom rzecznym są głównymi potencjalnymi źródłami dostawy mate- riału zawieszonego do koryta Starej Rzeki. Zlewnie północnej części obszaru również charakteryzują się dużą potencjalną morfodynamiką. Jednak zwietrzelina prze­mieszczana na stokach użytkowanych rolniczo jest akumulowana u ich podnóży. Mimo to materiał z tych zlewni jest w niewielkim stopniu odprowadzany poza ich granice, co wiąże się z występowaniem szerokich den dolin porośniętych trawą i brakiem dobrze ukształtowanego systemu koryt. 2.2. Zlewnia Dworskiego Potoku Zlewnia Dworskiego Potoku położona jest w obrębie niższej dygitacji jednostki bocheńskiej, zbudowanej z fliszu pokrytego utworami tortonu. Zalegają na nich miąż­sze pokrywy pylastych utworów lessopodobnych. Zajmuje ona powierzchnię 0,3 km2 Fig. 12. Morphological characteristics of the Stara Rzeka subcatchments: (a) Relative altitudes (b) Density of valleys (c) Dominant inclinations Morphodynamic types of subcatchments in relation to relief (d) Morpodynamic types of subcatchments in relation to land use (d) Fig. 13. Percentage of the main land categories in the Stara Rzeka subcatchments: (a) Arable land (b) Forests (c) Meadows and grasslands (ryc. 2a; tab.1), ma kształt niecki o przebiegu W-E i położona jest w wysokości 225,3-272 m n.p.m. W jej obrębie można wyróżnić płaskie aluwialne dno o szeroko­ści 10-100 m, rozcięte korytem do głębokości 0,5-1,0 m.Dno doliny, na całej niemal długości, oddzielone jest od stoków wyraźną krawędzią, która powstała w wyniku rolniczej działalności człowieka (orka, wypas). Profil podłużny Dworskiego Potoku jest wyrównany i składa się z dwóch wyraźnych odcinków o różnym nachyleniu (ryc. 14). Stoki w obrębie zlewni mają kształt wypukło-wklęsły lub prosty, ich nachylenia najczęściej mieszczą się w przedziale 3-60. Pokrywa glebowa zlewni jest mało zróżni­cowana. Występują tu gleby bielicowe oraz gleby brunatne wyługowane i brunatne kwaśne. Podmokłe dno doliny zajmują gleby deluwialne (Klimek 1995). Zlewnia Dworskiego Potoku w okresie badań niemal w całości była użytkowana rolniczo. Większość zajmowały użytki zielone (47%) oraz grunty orne (38%). Lasy zajmowały tylko 2,5%, powierzchni zlewni a nieużytki 11,7%. Nieużytki to podmokłe łąki w dnie doliny, poniżej krawędzi, która stanowi granicę między różnymi formami użytkowania gruntów. Około 2/3 powierzchni zlewni jest zmeliorowane (ryc. 15). Zlewnia jest odwadniana przez Dworski Potok, okresowy ciek, którego długość wynosi 0,74 km. Według klasyfikacji Strahlera jest to ciek rzędu II. Średni spadek potoku wynosi 35,5 . W miejscu, gdzie następuje zmiana spadku koryta, do potoku uchodzi jego jedyny dopływ o długości około 200 m. Gęstość sieci rzecznej zlewni Dworskiego Potoku wynosi 3,26 km/km2. 2.3. Zlewnia Brzeźnickiego Potoku Zlewnia Brzeźnickiego Potoku jest niecką o przebiegu W-E i zajmuje powierzch­nię 1km2 (ryc. 2a; tab. 1). Położona jest na wysokości 225-295 m n.p.m. i charakteryzuje się typem rzeźby pogórzy niskich. Stoki o nachyleniach 3-120 zbudowane są z pyłowych utworów lessopodobnych. Ich profile są nieregularne, często schodkowe, co związane jest z ich rolniczym użytkowaniem. Stoki łagodnie przechodzą podstokowymi równi­nami deluwialnymi w dno doliny (fot. 7). Grunty orne stanowią 65% powierzchni, łąki i pastwiska – 22,4%, lasy – zaledwie 0,4% powierzchni. W zlewni występują wąskie i długie pola, prostopadłe do poziomic, o kierunku orki zgodnym ze spadkiem (fot. 8). Z dużym rozdrobnieniem pól związana jest gęsta sieć polnych dróg dojazdowych wynosząca 3,6 km/km2 (Święchowicz 1992, 2000a; ryc. 16). Zlewnia jest odwadniana przez Brzeźnicki Potok, którego długość wynosi 1,4 km, a średni spadek potoku 50,9‰. Koryto potoku jest wcięte do 0,5 m, z wyjątkiem odcinka ujściowego pogłębianego przez erozję wsteczną. 2.4. Zlewnia Brzozowego Lasku Jest to okresowo odwadniana niecka o przebiegu zachód-wschód, która zajmuje powierzchnię 0,17 km2. Charakteryzuje się typem rzeźby pogórzy niskich. W okresie badań grunty orne stanowiły 69,4%, łąki i pastwiska – 13,4%, a lasy – 16,8% (Świę­chowicz 1992). Fig. 15. The Dworski Potok catchment – land use: 1 – forests, 2 – arable land, 3 – meadows and grasslands, 4 – hydrophilous vegetation, 5 – edges, 6 – examined profile 2.5. Zlewnia Pola Dyniowego Jest to niecka okresowo odwadniana o powierzchni 0,1 km2, położona na wysokości 227,5-242,5 m n.p.m., charakteryzująca się typem rzeźby pogórzy niskich. Nachylenia stoków wynoszą 3-60. Niecka w całości użytkowana była rolniczo. W strukturze upraw przeważała dynia pastewna i ogórki. 2.6. Powierzchnie eksperymentalne 2.6.1. Stok pastwiskowy Stok wznosi się od 231 do 245 m n.p.m. Jest 133 m długi, wypukło-wklęsły i eks­ponowany ku północy. Nachylenie w jego górnej części wynosi 6,50, w dolnej – 4,50. Przechodzi on stromą krawędzią (140) w szerokie (do 35 m) akumulacyjne dno Dwor­skiego Potoku (ryc. 2c). Stok zbudowany jest z pyłowych utworów lessopodobnych. Do 1972 r. stok wykorzystywano jako grunt orny. W okresie badań użytkowany był jako pastwisko. Zadrzewiona krawędź oraz dno doliny nie były w przeszłości orane. 2.6.2. Stok zalesiony Wypukło-wklęsły stok w zlewni Brzozowego Lasku o południowej ekspozycji i długości 60 m wznosi się od 234 do 250 m n.p.m. Zbudowany jest z pyłowych utwo­rów lessopodobnych, na których rozwinęły się gleby płowe opadowo-glejowe (StagnicLuvisols). Porośnięty brzozą stok przechodzi bez wyraźnego załomu w zajęte przez łąkę dno doliny (ryc. 2b). 2.6.3. Poletka eksperymentalne Badania w zlewni Starej Rzeki prowadzone były również w obrębie dwóch po­letek eksperymentalnych. Każde z poletek miało powierzchnię 13 m2, nachylenie 40 i zamknięte było rynną Gerlacha o szerokości 1 m. Poletka nie były ekranowane. Jedno z nich przez cały okres prowadzenia badań pozbawione było pokrywy roślinnej, drugie natomiast porośnięte było trawą. 42 3. CHARAKTERYSTYKA HYDROMETEOROLOGICZNYCH WARUNKÓW ODPROWADZANIA MATERIAŁU ROZPUSZCZONEGO I ZAWIESINY 3.1. Opad Woda jest podstawowym czynnikiem, decydującym o odprowadzaniu materiału ze zlewni. O działalności morfogenetycznej wody płynącej decyduje częstość wystę­po-wania opadów o różnej wielkości, czasie trwania i natężeniu. Od charakteru opadów zależą rozmiary infiltracji i spływu powierzchniowego, a tym samym występowanie, przebieg oraz efektywność procesów geomorfologicznych (Starkel 1972b, 1976, 1979b, 1986, 1996, 2002; Słupik 1973, 1981; Wit-Jóźwik 1977; Gil, Starkel 1979; Starkel, Czyżowska, Rutkowski 1997; Gil 1998b; Rodzik, Janicki, Zagórski, Zgłobicki 1998). 3.1.1. Ogólna charakterystyka opadów w latach hydrologicznych 1987-1991 Średnia roczna suma opadów w pięcioleciu 1987-1991 wynosiła 595,5 mm. Naj­więcej opadów zarejestrowano w roku hydrologicznym 1989 (711,1 mm), a najmniej w latach 1988 (511,6 mm) i 1990 (514,6 mm) (tab. 3, ryc. 17a). Z porównania powyższych danych z danymi z wielolecia 1987-2001 wynika, że rok 1989 był rokiem wilgotnym, gdyż roczna suma opadów była wyższa niż średnia z wielolecia. Lata 1988 i 1990 nale­żały do suchych, a natomiast 1987 i 1991, z roczną sumą opadów zbliżoną do średniej z wielolecia, należały do przeciętnych (Święchowicz 1995, 1999). Najwięcej opadów występowało w półroczach letnich (od maja do października), kiedy to stanowiły średnio od 59,5% (1988) do 70,7% (1989) rocznej sumy opadów (tab. 3). Najwyższe średnie miesięczne sumy opadów występowały w sierpniu i w maju, natomiast najniższe w styczniu i w lutym (tab. 2, ryc. 17b). Średnio w latach hydrolo­gicznych 1987-1991 było 167,4 dni z opadem, przy czym zdecydowanie dominowały dni z opadem bardzo słabym (0-1mm) oraz słabym (1-5 mm): stanowiły one 78,3% wszyst­kich dni z opadem (ryc. 17c). Dni z opadem silnym i bardzo silnym (powyżej 20 mm) stanowiły zaledwie 4,4% wszystkich dni z opadem i miały miejsce przede wszystkim w półroczu letnim, głównie w sierpniu (3,9%) i maju (3,9%) (ryc. 17d). Maksymalne opady dobowe w roku wynosiły od 23,4 mm w 1988 r. do 41,8 mm w 1991 r. (tab. 4). Tabela 3. Miesięczne i roczne sumy opadów w latach hydrologicznych 1987-2001 (Stacja Na­ukowa Instytutu Geografii w Łazach koło Bochni) Table 3. Monthly and annual precipitation totals in hydrological years 1987-2001 (The Institute of Geography’s Field Research Station in Łazy near Bochnia) Tabela 4. Roczne charakterystyki opadów w latach hydrologicznych 1987-1991 Table 4. The characteristics of annual precipitation in hydrological years 1987-1991 (b) Średnie miesięczne sumy opadu atmosferycznego na tle minimalnych i maksymalnych sum opadu (c) Średnia liczba dni z opadem w miesiącu (d) Średnia liczba dni z opadem w miesiącu (%) Fig. 17. Precipitation in hydrological years 1987-1991: (a) Annual totals of precipitation (b) Mean monthly precipitation totals in relation to background of minimum and maximum precipitation totals (c) Average number of days with precipitation a month (d) Average number of days with precipitation a month (%) 3.1.2. Charakterystyka opadów od maja do września w latach 1987-1991 Suma opadów w okresie od maja do września, stanowiła w latach hydrologicznych 1987-1991 od 55% (1988) do 66,4% (1989) rocznej sumy opadów (tab. 3). Najwyższa średnia miesięczna suma opadu wystąpiła w lipcu (87,1 mm), a najniższa we wrześniu (65,2 mm). W poszczególnych latach miesięczny rozkład opadów był bardzo zróżnico­wany (tab. 3). Najbardziej wilgotny był maj (1987, 1991), czerwiec (1989), lipiec (1988) i sierpień (1990, 1991), natomiast najmniej opadów zanotowano w czerwcu (1991), lipcu (1987) i we wrześniu (1988, 1989). 3.1.2.1. Częstość występowania deszczów o różnej sumie opadu, czasie trwania i natężeniu wokresie od maja do września W latach 1987-1991, w okresie od maja do września, miało miejsce 588 przypadków deszczów2 w ciągu 355 dni z deszczem. Średnio w roku od maja do września wystąpiło 71 dni z opadem, a 117,6 przypadków deszczów. W ciągu 5 lat najwięcej przypadków deszczów wystąpiło w maju i w sierpniu, najmniej natomiast w czerwcu i we wrześniu (tab. 5). Najczęściej występowały deszcze o sumie 0,1-5,0 mm. Średnio stanowiły one 81,3% wszystkich przypadków deszczu. Najwięcej deszczów o sumie 0,1-5,0 mm zanotowano w maju i w sierpniu (ryc. 18a, b). Częstość deszczów o sumie powyżej 5 mm wyraźnie się zmniejszała. Deszcze o sumie 5-10 mm (umiarkowane) stanowiły średnio 10,2% wszystkich przypadków i najczęściej miały miejsce we wrześniu i czerwcu. Deszcze Tabela 5. Liczba dni z deszczem i liczba przypadków deszczów w okresie od maja do września w latach hydrologicznych 1987-1991 Table 5. Number of days with rainfall and number of rainfall events from May to September in hydrological years 1987-1991 a – liczba dni z deszczem / number of days with rainfall b – liczba przypadków deszczów / number of rainfall events 2 Liczbę przypadków deszczów obliczono według metody K. Wit-Jóźwik (1977). Fig. 18. Average number of rainfall events of different (a) amount, (c) duration, (e) intensity, and percentage of rainfall events of different (b) amount, (d) duration, (f) intensity in relation to the total number of events from May to September in hydrological years 1987-1991 o sumie 10-15 mm stanowiły 3,7% wszystkich przypadków deszczów i występowały głównie w sierpniu i lipcu. Deszcze o sumie 15-20 mm stanowiły tylko 2,6% wszystkich przypadków i występowały głównie w maju i czerwcu. Deszcze o sumie powyżej 20 mm zdarzały się bardzo rzadko i stanowiły zaledwie 2,2% wszystkich przypadków (ryc. 18b). W ogólnej sumie przypadków największy udział miały deszcze trwające do 3 godzin (84,4%). Wśród nich najwięcej zanotowano deszczów trwających do 1 go­dziny; stanowiły one średnio 63,4% wszystkich przypadków. Deszcze trwające dłużej występowały sporadycznie (ryc. 18c, d). Średnie natężenia deszczów w miesiącach od maja do września mieszczą się w przedziale od 0,001 mm/min. do 0,7 mm/min. Przeważająca liczba deszczów, bo aż 94,6%, miała średnie natężenie poniżej 0,1 mm/ min. (ryc. 18e, f). W tej grupie zdecydowaną większość stanowiły deszcze o średnim natężeniu od 0,001 do 0,05 mm/min. (82,2%). Deszcze o natężeniu powyżej 0,1 mm/ min występowały sporadycznie. Przykładowo deszcz o natężeniu 0,6-0,7 mm/min. miał miejsce tylko raz w ciągu 5 lat. 3.1.2.2. Ilość wody dostarczanej przez deszcze o różnej sumie opadów, czasie trwania i natężeniu Najczęściej zdarzające się deszcze o sumie opadu 0,1-5,0 mm dostarczyły średnio 30,4% sumy opadu za okres od maja do września (ryc. 19a, b). Udział deszczów o sumie 10-15 mm i 15-20 mm był wyraźnie mniejszy, odpowiednio 14% i 11,9% sumy opadu. Najwięcej deszczów o sumie 10-15 mm spadało w lipcu (24,4%) i sierpniu (21,9%), najmniej w maju (0,0%) i czerwcu (3,4%). Deszczów o sumie 15-20 mm najwięcej spadało w czerwcu (25,7%) i maju (18,1%), najmniej natomiast w lipcu (4,2%) i wrze­śniu (8,2%). Deszczów o sumie powyżej 20 mm było niewiele. Średnio stanowiły 3,0% przypadków za okres od maja do września, ale dostarczyły aż 20% sumy opadów za ten okres. Deszcze te miały charakter ulew lub opadów rozlewnych i dostarczały nawet powyżej 50% miesięcznej sumy opadu. W okresie od maja do września 1987-1991 deszcze trwające do 3 godzin dostar­czały 43,7% średniej sumy opadu i stanowiły 84,4% ogólnej liczby przypadków (ryc. 19c, d). Deszczów tych najwięcej było w latach 1989 (51,9%) i 1988 (49,1%). Deszcze trwające powyżej 10 godzin stanowiły 3,3% średniej liczby przypadków i dostarczyły 17,9% sumy opadów za okres od maja do września. W ogólnej sumie opadu od maja do września największy udział miały deszcze o średnim natężeniu do 0,1 mm/min. i średnio dostarczyły one 89,3% wody. W poszcze­gólnych miesiącach udział deszczów o takim natężeniu w ogólnej sumie opadu był naj­większy w maju (94,%), a najmniejszy w lipcu (82,4%) (ryc. 19e, f). Opady o natężeniu 0,1-0,2 mm/min. dostarczyły średnio 5,3% ilości wody i stanowiły 3,2% średniej liczby przypadków. Najwięcej wody z tych deszczów dostarczane było we wrześniu i sierp­niu. Mały był udział deszczów o natężeniach 0,2-0,3 mm/min. (1,5%), choć miały one miejsce we wszystkich miesiącach z wyjątkiem września. Wzrastał natomiast do 4,6% udział deszczów o natężeniu 0,3-0,5 mm/min. (e) intensity and corresponding percent of precipitation totals of different (b) amount, (d) dura­tion, (f) intensity from May to September in hydrological years 1987-1991 Fig. 19. Average amount of water (mm) brought by rainfalls of different (a) amount, (c) duration, 3.1.2.3. Maksymalne natężenia deszczów O występowaniu spływu powierzchniowego i wezbrań, a także zwiększonej możliwości odprowadzania materiału ze zlewni decyduje występowanie deszczów o dużych natężeniach (Słupik 1973; Starkel 1986, 1998b, 2002). Należą do nich krót­kotrwałe ulewy, podczas których w ciągu od kilkudziesięciu minut do kilku godzin spada 40-200 mm, a natężenie opadu osiąga 1-3 mm/min. Skutkiem działania ulew jest spływ powierzchniowy wywołujący intensywne spłukiwanie gleb, erozję linijną i płytkie osuwiska ziemne (Starkel 1997, 1998a, b, 2002). Według E. Gila (1976) duże szkody erozyjne obserwowane były w czasie opadu o natężeniu 0,5-1,0 mm/min. W badanym okresie było bardzo mało deszczów o natężeniu powyżej 0,1 mm/min. Średnio wystąpiły one 5,4 razy w roku. Efektywność morfologiczna opadu zależy nie tylko od jego natężenia, ale również od jego wysokości. W maju i czerwcu dominowały deszcze o małych sumach opadu, krótkim czasie trwania i małych natężeniach. W lipcu i sierpniu wzrastała liczba deszczów silnych oraz ulew, głównie o charakterze deszczów rozlew­nych. We wrześniu natomiast wystąpiło więcej deszczów krótkotrwałych. Większość zarejestrowanych opadów w omawianym okresie charakteryzowała się na ogół małymi wysokościami, czasem trwania do 5 godzin i natężeniem poniżej 0,1 mm/min. Były to więc opady, które miały niewielki wpływ na występowanie spływu powierzchniowego i spłukiwania. W pozostałej grupie występowały najczęściej opady burzowe i rozlewne. W czasie trwania opadów burzowych (krótkotrwałych, ale o dużym natężeniu) może wystąpić spływ powierzchniowy, a tym samym spłukiwanie na stokach i lokalne wezbrania. W czasie trwania opadów rozlewnych, związanych z przejściem lub stagnacją frontów atmosferycznych, najczęściej występuje duży spływ, zarówno śródpokrywowy jak i powierzchniowy, i w konsekwencji dochodzi do wezbrań w dużych zlewniach. Prawdopodobieństwo wystąpienia opadu o dużej wysokości, długim czasie trwania i dużym natężeniu jest bardzo małe. Przykładowo prawdopodobieństwo wy­stąpienia deszczu o wysokości większej niż 10 mm wynosi 0,09, prawdopodobieństwo wystąpienia deszczu o czasie trwania ponad 10 godzin wynosi 0,03, a prawdopodo­bieństwo wystąpienia deszczu o natężeniu powyżej 0,1 mm/min. wynosi 0,05 (ryc. 20). 3.1.3. Pokrywa śnieżna Przebieg spływu powierzchniowego w okresie, w którym zalega pokrywa śnieżna uzależniony jest od termiki powietrza, która warunkuje występowanie odwilży oraz sposób zanikania pokrywy śnieżnej. W latach hydrologicznych 1987-1991 pokrywa śnieżna występowała we wszystkich miesiącach półrocza zimowego. Ogółem, w la­tach 1987-1991, pokrywa śnieżna zalegała 282 dni, przy czym najdłużej, bo aż 84 dni w 1987 r., najkrócej (30 dni) – w 1989 r. Grubość pokrywy śnieżnej mieściła się w granicach do 30 cm (99% wszystkich przypadków), z czego 35,6% stanowiła pokrywa o grubości do 5 cm, 29,3% – o grubości 5-10 cm, 16,8% – o grubości 10-20 cm i 17,3% – o grubości 20-30 cm. W ciągu zimy pokrywa śnieżna zalegała trwale tylko w terenach zalesionych i zacienionych. Na pozostałym obszarze zanikała kilkakrotnie w sezonie zimowym na skutek odwilży śródzimowych, które są typowe dla Karpat fliszowych. (1) number of rainfall events of different (a) amount, (c) intensity, (e) duration and (2) num­ber of slope wash events they produced. Probability of slope wash occurence during rainfalls of different (b) amount, (d) intensity and (f) duration Fig. 20. Thresholds for soil wash from May to September in hydrological years 1989-1991: W okresie półrocza zimowego w ciągu badanego okresu odwilże występowały od 1 (1989) do 4 razy (1988) (Angiel 1995). 3.2. Odpływ 3.2.1. Stoki 3.2.1.1. Poletka eksperymentalne W latach hydrologicznych 1989-1991 spływ powierzchniowy wystąpił 85 razy na poletku pozbawionym roślinności i 89 razy na poletku zadarnionym. Najwięcej spływów zanotowano na obu poletkach w roku hydrologicznym 1989 i 1990, najmniej – w 1991 r. (tab. 6; ryc. 21ab). Większą liczbę spływów w półroczu letnim zanotowano w roku hydrologicznym 1989 i 1991, natomiast w roku hydrologicznym 1990 liczba spływów w półroczu letnim i zimowym była prawie taka sama. W półroczu zimowym najwięcej spływów wystąpiło w grudniu i w styczniu. Spowodowane były one najczę­ściej topnieniem pokrywy śnieżnej, ale i opadami deszczu, występującymi w okresie dłużej trwających odwilży oraz roztopami. Natomiast w listopadzie, marcu i kwietniu Tabela 6. Liczba przypadków spływu powierzchniowego na poletkach eksperymentalnych w latach hydrologicznych 1989-1991 Table 6. Number of overland flow events on experimental plots in hydrological years 1989-1991 a – poletko pozbawione roślinności / plot devoid of grass b – poletko zadarnione / plot covered by grass spływy wywołane były tylko opadami deszczu. W okresie od maja do września najwięcej zdarzeń spływu zanotowano w lipcu, wrześniu i sierpniu, najmniej w czerwcu i maju. Liczba zdarzeń spływu powierzch­niowego w porównaniu z liczbą zdarzeń deszczów w poszczególnych miesiącach jest mała i stanowi od 8,1% – w maju do 20,3% – w lipcu (ryc. 21c). Liczba przypadków spły­wu powierzchniowego w ciągu roku nie zależy od rocznej ani miesięcznej sumy opadów, nie ma też bezpośredniego związku z liczbą dni z opadem. Deszcze o wysokości do 5 mm stanowiły 76,5% wszystkich przypadków deszczów (S) na poletkach eksperymentalnych od maja do września w latach hydrologicznych 1989-1991 Fig. 21. Frequency of slope wash: (a) Number of days with precipitation (O) and number of slope wash events (S) on experimental plots in hydrological years: 1989, 1990 and 1991 (b) Total number of days with precipitation (O) and number of slope wash events (S) on experimental plots in hydrological years 1989-1991 (c) Number of rainfall events (D) and slope wash events (S) on experimental plots from May to September in hydrological years 1989-1991 w okresie od maja do września, a wywołały zaledwie 6,7% przypadków spływu powierzch­niowego. Najwięcej spływów zdarzyło się podczas deszczów o wysokości od 5 do 10 mm (37,8%), w następnej kolejności najwięcej spływów dały opady od 15 do 25 mm (łącznie 31,2%). Co trzeci deszcz o sumie od 10-15 mm wywołał spływ, natomiast powyżej 15 mm prawie każdy (ryc. 20). Aż 95,5% deszczów miało natężenie do 0,1 mm/min. i deszcze te wywo­łały 93,4% spływów. W grupie tej najwięcej spływów dały deszcze o natężeniach od 0,02 do 0,03 mm/min. (22,3% spływów), a w następnej kolejności deszcze o natężeniach od 0,01-0,02 i 0,03-0,04 mm/min.(odpowiednio po 20%). Na uwagę zasługuje fakt, że w przypadku deszczów o dużych natężeniach (powyżej 0,1 mm/min) nie każdy deszcz daje spływ. Na 15 przypadków deszczów spływ wystąpił tylko 3 razy (ryc. 20). W okre­sie od maja do września zanotowano najwięcej przypadków deszczów trwających do 1 godziny (61,1%). Deszcze te wywołały zaledwie 2,2% spływów. Najwięcej spływów dają opady trwające od 6 do 7 godzin (17,8%), a w następnej kolejności opady trwające od 2 do 3 godzin (15,6%). Największa dysproporcja pomiędzy liczbą deszczów a liczbą wywołanych przez nie spływów występuje w przypadku deszczów trwających do 2 go­dzin. Natomiast w przypadku deszczów trwających ponad 6 godzin prawie każdy wywo­łuje spływ (ryc. 20). Częstość występowania spływów w półroczu zimowym związana jest z typem i długością trwania odwilży w okresie śnieżnym oraz występowaniem opadów w okresie bezśnieżnym. W półroczu letnim częstość występowania spływu powierzch­niowego uzależniona jest od natężenia, wysokości i czasu trwania konkretnego opadu. 3.2.1.2. Stok eksperymentalny W badanym okresie na 189 dni z opadem spływy wystąpiły 28 razy. Częstość występowania spływu wzdłuż stoku była zróżnicowana. Najwięcej spływów odnoto­wano na stanowisku 1 (najbliżej działu wodnego) i na stanowisku 5 (najdalej od działu wodnego). Zdecydowanie najmniej spływów odnotowano na stanowisku 2. Spływ we wszystkich rynnach odnotowano 17 razy (ryc. 22). W badanym okresie 35,7% spływów spowodowanych zostało przez opady umiarkowane (5-10 mm), 39,3% spływów przez opady umiarkowanie silne (10-20 mm), a 17,9% spływów przez opady silne i bardzo silne (powyżej 20 mm) (ryc. 22a). Były to zazwyczaj opady krótkie. Najwięcej spływów wywołały opady trwające do 5 godzin, w następnej kolejności od 5 do 10 godzin (25% spływów) i od 10 do 15 godzin (25% spływów) (ryc. 22b). Najwięcej spływów wywołały opady o średnim natężeniu od 0,01 do 0,02 mm/min. (28,6%), w następnej kolejności opady o natężeniu od 0,02 do 0,03 mm/min. (17,9%). Natomiast najwięcej spływów dały opady o maksymalnym natężeniu od 0,04 do 0,05 mm/min. ( 21,4%), w następnej kolejności od 0,03 do 0,04 mm/min. (17,9%) i od 0,07 do 0,08 mm/min. (14,3%) (ryc. 22c). 3.2.2. Zlewnia Starej Rzeki Średni przepływ z wielolecia wynosił 0,144 m3/s, a w poszczególnych latach prze-pływy wahały się od 0,09 m3/s (1990) do 0,22 m3/s (1987). Główną przyczyną zmian przepływów były różnice w ilości opadów. Średni przepływ półrocza zimowego był kilkakrotnie wyższy od średniego przepływu półrocza letniego we wszystkich latach z wyjątkiem wilgotnego roku 1989, kiedy był trzykrotnie niższy. Najniższe średnie Fig. 22. Number of soil wash events at particular sites on the experimental slope from August 1989 to October 1990 produced by rainfalls of different (a) amount, (b) mean intensity and (c) duration (f) Średni miesięczny odpływ jednostkowy (g) Miesięczny współczynnik odpływu (h) Średni miesięczny odpływ gruntowy (c) Daily runoff variability coefficient (Cv) (d) Mean monthly runoff coefficient (Wp) (e) Maxi­mum monthly specific runoff (f) Mean monthly specific runoff coefficient (g) Monthly runoff coefficient (h) Mean monthly underground runoff Fig. 23. Runoff in catchments of different areas with the Stara Rzeka and Dworski Potok as the exam­ple in hydrological years 1987-1991: (a) Maximum monthly discharges (b) Mean monthly discharges Tabela 7. Liczba wezbrań w Starej Rzece w latach hydrologicznych 1987-1991 dla przepływu granicznego (Qg) wyznaczonego według kryterium hydrologicznego* Table 7. Number of flood flows in the Stara Rzeka in hydrological years 1987-1991 above a selected threshold discharge (1, 2, 3) established on the basis of a hydrological criterion* 1) Qg = min (Q max, 5) = 0,7 m3/s 3) Qg = Q max, 50% = 3,7 m3/s * Za M. Ozgą-Zielińską, J. Brzezińskim (1994) / according to M. Ozga-Zielińska, J. Brzeźiński (1994) przepływy występowały w latach suchych (tab. 7). Najwyższe średnie miesięczne maksymalne przepływy występowały w miesiącach zimowych i wiosennych, najniższe zaś przypadły na miesiące letnie (ryc. 23a). W ciągu roku w Starej Rzece wysokie przepływy przypadały na okres od grudnia do maja. W półroczu zimowym wartości współczynnika przepływów miesięcznych (Wp)3 były wysokie (grudzień, luty, kwiecień) i spowodowane występowaniem wezbrań roztopowych i odwilży śródzimowych. W półroczu letnim wartości współczynnika były niskie (minimum w sierpniu) z wyjątkiem maja, w którym wartość współczynnika była bardzo wysoka (ryc. 23d). 3 Wartości współczynnika przepływów miesięcznych obliczono według wzoru: Współczynnik przepływów miesięcznych jest to stosunek średniego miesięcznego przepływu z wielolecia do średniego rocznego przepływu z wielolecia (Dębski 1970). Stara Rzeka charakteryzowała się również dużą zmiennością przepływów dobo­wych. Największą zmiennością odznaczały się lata 1991 i 1989. Wartości współczyn­nika zmienności przepływów dobowych (Cv)4 cechowały się zróżnicowaniem w ciągu roku. Najwyższe wartości występowały w miesiącach półrocza letniego z maksimum w maju, co spowodowane było wystąpieniem największych wezbrań opadowych i w konsekwencji występowaniem przepływów zarówno bardzo wysokich, jak i bar­dzo niskich (fot. 9, 10). W półroczu zimowym przepływy dobowe charakteryzowały się stosunkowo dużą stabilnością, o czym świadczą niskie wartości współczynnika zmienności (ryc. 23c). Liczba wezbrań w zlewni Starej Rzeki, ich przebieg i wielkości są zróżnicowane. W roku wilgotnym (1989) Stara Rzeka charakteryzowała się dużymi wezbraniami w pół­roczu letnim, głównie w miesiącach kwietniu, maju i czerwcu. W półroczu zimowym wez­brania były dużo niższe i występowały głównie w grudniu i kwietniu (ryc. 24; tab. 7). W latach suchych (1988, 1990) stany wody i przepływy były zdecydowanie wyższe w półroczu zimowym. Wezbrania dominowały zarówno w półroczu zimowym (1988) jak i letnim (1990) (ryc. 24).W latach normalnych (1987, 1991) rozkład wezbrań był bardziej równomierny w ciągu roku. Wezbrania występowały zarówno w półroczu zimowym jak i letnim, przy czym najwięcej i największe występowały na wiosnę (ryc. 24). Czas opóźnienia wezbrań wynosił od 1 do 7 godzin. Czas koncentracji wezbrań był bardzo zróżnicowany i wynosił od 3 do 50 godzin. Najkrótszym czasem koncentracji charakteryzowały się wezbrania spowodowane opadem nawalnym, a najdłuższym – wezbrania spowodowane opadami, trwającymi ponad dobę. W ciągu kilku krótkich wez­brań w ciągu roku następuje odprowadzenie ponad połowy odpływu półrocza letniego. Przykładowo podczas największego w badanym pięcioleciu wezbrania w maju 1991 r. odpłynęło ze zlewni prawie 20% odpływu rocznego (Chełmicki 1992; Baścik, Pociask- Karteczka, Wilk 1995; Korska 1998). Roczne sumy odpływu ze zlewni Starej Rzeki odznaczały się dużą zmiennością (ryc. 25). Najwyższym odpływem charakteryzował się rok 1987 (312,2 mm), a najniższym rok 1990 (131,1 mm). Rok 1987 odznaczał się śnieżną zimą i niskimi temperaturami powietrza (Angiel 1995) oraz występowaniem odwilży lutowych i roztopów wiosen­nych. W ich wyniku nastąpiły duże odpływy. Równie wysokie odpływy spowodowane wysokimi opadami miały miejsce w kwietniu i maju. Najniższy odpływ zanotowano w roku 1990. Przyczynę stanowiły stosunkowo niskie opady oraz wysokie temperatury 4 Współczynnik zmienności przepływów dobowych obliczono według wzoru (Dębski 1970): gdzie: xi – przepływy dobowe w danym okresie, x – przepływ średni, n – liczba dni w danym okresie Fig. 24. Mean daily runoff and threshold discharge (1, 2, 3) established on the basis of a hydro­logical criterion for the Stara Rzeka and Dworski Potok (a) w półroczu zimowym i letnim oraz z wyróżnieniem (b) odpływu powierzchniowego i pod­ziemnego Fig. 25. Annual runoff for the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments with (a) runoff in winter and summer and (b) surface and underground runoff powietrza, powodujące znaczne parowanie (Angiel 1995; Święchowicz 1995a). W roku wilgotnym (1989) odpływ półrocza letniego prawie trzykrotnie przewyższał odpływ półrocza zimowego. W latach suchych (1988, 1990) odpływ półrocza letniego był mniejszy niż półrocza zimowego odpowiednio 7 i 2 razy. Średnie z pięciolecia odpływy miesięczne były najwyższe w maju (33,1) i kwietniu (26,5), kiedy stosunkowo niskim temperaturom towarzyszyły stosunkowo wysokie opady (ryc. 26; Święchowicz 1995a). Odpływy najniższe występowały w lipcu (5,3) i w sierpniu (7,5) (ryc. 26). Średni roczny współczynnik odpływu w zlewni Starej Rzeki wynosił 33,4%. Najniższy był w roku 1990 (suchym), a najwyższy w roku normalnym (1987) – 51,3% (ryc. 23e). Najwyższe średnie miesięczne współczynniki odpływu występowały w pół­roczu zimowym z maksimum w lutym. Najniższe w półroczu letnim, z minimum w sierpniu. We wszystkich latach w badanym pięcioleciu najwyższe współczynniki odpływu występowały w miesiącach półrocza zimowego, co spowodowane było udziałem w odpływie powierzchniowym wód roztopowych, zmagazynowanych w poprzednich miesiącach w postaci pokrywy śnieżnej, a uwolnionych podczas odwilży i roztopów. W półroczu letnim współczynniki odpływu były niskie. W miesiącach maju i czerwcu mieściły się w granicach 22-42%, natomiast zdecydowanie najniższe wartości współ­czynnika odpływu wystąpiły w lipcu i sierpniu (ryc. 23e). W tych miesiącach mała ilość odpływającej wody była skutkiem wzmożonego parowania spowodowanego wysokimi temperaturami powietrza i wysoką ewapotranspiracją. Wzrost współczynnika odpływu w miesiącach jesiennych i wczesnozimowych (wrzesień, październik, listopad) związany był z niskim parowaniem. Średni odpływ jednostkowy ze zlewni Starej Rzeki wynosił 6,4 l/s/km2. W poszcze­gólnych latach wahał się od 4,2 l/s/ km2 (1990) do 8,5 l/s/km2 (1989). Średni miesięczny odpływ kształtował się od 2,8 l/s/km2 w lipcu do 12,4 l/s/km2 w maju. Najwyższy odpływ jednostkowy wystąpił w maju 1991 r. – 226,3 l/s/km2. Minimalne odpływy jednostkowe (0,2 l/s/km2) zanotowano w lipcu 1991 r. Średni odpływ gruntowy5 ze zlewni Starej Rzeki w pięcioleciu 1987-1991 wynosił 46,6 mm rocznie, co stanowi 24,3% całości zasilania Starej Rzeki. Odpływ gruntowy osiągał najwyższe wartości w miesiącach półrocza zimowego z maksimum w grudniu i marcu, a najniższe – w półroczu letnim, z minimum w lipcu i sierpniu (ryc. 23h). Najwyższe odpływy gruntowe zanotowano w roku normalnym (1987) i suchym (1988), a najniższe również w roku suchym (1990) i wilgotnym (1989) (ryc. 25b). Stosunko­wo wysokie wartości odpływu gruntowego w latach suchych były wynikiem dużego zmagazynowania wód podziemnych w poprzedzających je latach, zwykle wilgotnych. W pięcioleciu 1987-1991 zdecydowanie przeważał odpływ powierzchniowy nad grun­towym, co świadczy o niskiej retencyjności podłoża w zlewni Starej Rzeki (ryc. 25). 3.2.3. Zlewnia Dworskiego Potoku Średni roczny przepływ wynosił 1,2 l/s. Najwyższe średnie miesięczne przepływy występowały w miesiącach wiosennych i były wynikiem roztopów (luty, marzec) lub intensywnych opadów (kwiecień, maj), a najniższe w miesiącach letnich (lipiec, sier­pień) i jesiennych (wrzesień, listopad) (ryc. 23). W czerwcu, lipcu i sierpniu każdego roku (za wyjątkiem wilgotnego 1989 r.) Dworski Potok okresowo wysychał. Przyczyną wysychania była ewapotranspiracja i niskie opady (ryc. 27). Sześćdziesiąt procent po­wierzchni zlewni Dworskiego Potoku stanowiły w okresie badań łąki i pastwiska. Dno doliny w tym okresie porastała bujna roślinność hydrofilna. We wszystkich latach średni przepływ półrocza zimowego był wyższy od średniego przepływu półrocza letniego 5 Obliczono metodą Wundta (Dynowska, Tlałka 1982) Fig. 27. (a) Number of days a year in which the Dworski Potok was temporarily drained (b) Number of days a month in which the Dworski Potok was temporarily drained o około 40%. Wyjątek stanowił wilgotny rok 1989, w którym przepływ w półroczu let­nim był prawie trzykrotnie wyższy. Wzrost przepływów w zlewni Dworskiego Potoku powodowały głównie opady umiarkowanie silne oraz silne i bardzo silne, natomiast słabe i umiarkowane (do 10 mm) zużywane były na nawilżanie zlewni i ulegały wyparowaniu. W miesiącach zimowych opady śnieżne powodowały znaczne podwyższenie poziomu wody w okresie odwilży i roztopów, a wysokie stany wody trwały do kilku dni. Wzrost przepływu wody po opadach zaznaczał się na potoku w tym samym dniu, a czasami utrzymywał się przez dni następne. W roku wilgotnym (1989) Dworski Potok charak­teryzował się dużymi wezbraniami w półroczu letnim, głównie w maju, czerwcu, lipcu i sierpniu z maksimum w lipcu. W półroczu zimowym wezbrania były niższe i występo­wały jesienią (głównie w listopadzie i grudniu) oraz wiosną (w marcu i kwietniu). W latach suchych (1988, 1990) w półroczu letnim stany wody były dużo niższe niż w zimowym. W czerwcu, lipcu i sierpniu nastąpiło nawet okresowe wysychanie potoku. Wezbrania dominowały głównie w półroczu zimowym. W latach normalnych (1987, 1991) rozkład wezbrań był bardziej równomierny w ciągu roku. Wezbrania występowały zarówno w półroczu zimowym jak i letnim, przy czym najczęściej z początkiem wiosny (ryc. 24; tab. 8). Ryc. 26. Średni miesięczny oraz roczny odpływ ze zlewni Starej Rzeki i Dworskiego Potoku w latach hydrologicznych 1987-1991 Fig. 26. Mean monthly and annual runoff from the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 Wysokie wartości współczynnika przepływów miesięcznych (Wp) miały miejsce głównie w okresie półrocza zimowego (grudzień, luty, kwiecień), a niskie w półroczu letnim z minimum w sierpniu, kiedy potok okresowo wysychał. Wyjątek stanowił maj, w którym wysoka wartość współczynnika była spowodowana wysokimi opadami (ryc. 23c). Największą zmiennością przepływów dobowych odznaczały się lata 1991 i 1989, w których wartości współczynnika (Cv) były najwyższe. W latach 1987-1991 najwyższe wartości tego współczynnika przypadły na miesiące półrocza letniego z maksimum w lipcu, co spowodowane było wystąpieniem największego wezbrania opadowego w tym właśnie miesiącu (1989). Stosunkowo dużą zmiennością przepływów dobowych cha­rakteryzował się w badanym pięcioleciu maj. W półroczu zimowym przepływy dobowe charakteryzowały się stosunkowo dużą stabilnością, o czym świadczą niskie wartości współczynnika zmienności. Roczny odpływ ze zlewni Dworskiego Potoku wynosił średnio 129,5 mm. Średni odpływ półrocza zimowego stanowił 59% średniego odpływu całorocznego, a półrocza letniego 41%. Najwyższym odpływem charakteryzował się rok 1989 (160,2 mm), a naj­niższym rok 1990 (77,3 mm; ryc. 25). Średnie odpływy miesięczne z pięciolecia były najwyższe w grudniu i kwietniu (w obydwu 17,3 mm). Odpływy najniższe występowały w sierpniu (5,6 mm) i w październiku (6,1 mm) (ryc. 26). Odpływ półrocza letniego w roku wilgotnym (1989) prawie trzykrotnie przewyższał odpływ półrocza zimowego. Odpływ półrocza letniego w latach suchych (1988, 1990) był mniejszy niż półrocza zimowego odpowiednio 9 i 3 razy (ryc. 25). Średni roczny współczynnik odpływu w zlewni Dworskiego Potoku wynosił 21,8%. Najniższy przypadał na rok 1990 (suchy) – 15,0%, a najwyższy również na rok suchy (1988) – 25,2%. Z kolei najwyższe średnie miesięczne współczynniki odpływu przypadały na półrocze zimowe, a w półroczu letnim średnie miesięczne współczynniki odpływu były niskie. W kwietniu, maju i czerwcu mieściły się one w granicach 15-25%. Zdecydowanie najniższe miesięczne wartości współczynnika odpływu wystąpiły w lipcu i sierpniu z absolutnym minimum w sierpniu (ryc. 23g). Występujące w lipcu i sierpniu wysokie temperatury i ewapotranspiracja wywołały wzmożone parowanie, które z kolei spowodowało zmniejszenie ilości odpływającej wody. Średni odpływ gruntowy ze zlewni Dworskiego Potoku w pięcioleciu 1987-1991 wynosił 39,5 mm rocznie, co stanowiło 30,5% całości zasilania Dworskiego Potoku. Od-pływ gruntowy osiągał najwyższe wartości w miesiącach półrocza zimowego z maksimum w grudniu, a najniższe w półroczu letnim, z minimum w lipcu. Najwyższy miesięczny odpływ gruntowy zanotowano w roku suchym. Wysokie odpływy gruntowe w półroczu zimowym należy tłumaczyć powiększeniem zasobów wód podziemnych w wyniku roztopów i opadów. Z kolei niskie odpływy gruntowe w półroczu letnim wynikły z wyczerpywania się zapasów i braku ich uzupełniania na skutek wysokiego parowania i ewapotranspiracji. Odpływ gruntowy w półroczu zimowym był średnio o 31,9 mm wyższy niż w półroczu letnim, czyli stanowił 80,8% rocznego odpływu gruntowego. Najwyższe odpływy gruntowe notowano w roku normalnym (1991) i suchym (1988), a najniższe również w roku normalnym (1987) i suchym (1990) (ryc. 25). Stosunkowo duże wartości odpływu gruntowego w latach suchych były wynikiem dużego zmagazynowania wód podziemnych w poprzedzających je latach wilgotnych. W badanym pięcioleciu 1987-1991 odpływ powierzchniowy zdecydowanie przeważał nad gruntowym, co świadczy o niskiej retencyjności podłoża w zlewni Dworskiego Potoku (ryc. 25). Zlewnia Dworskiego Potoku reaguje bardzo szybko na opady. W przypadku deszczu o dużym natężeniu zwiększenie przepływu następuje już po 1-2 godzinach. Zaraz po przejściu kulminacji fala wezbraniowa gwałtownie opada. Osiągnięcie stanu Tabela 8. Liczba wezbrań w Dworskim Potoku w latach hydrologicznych 1987-1991 dla przepływu granicznego (Qg) wyznaczonego według kryterium hydrologicznego* Table 8. Number of flood flows in the Dworski Potok in hydrological years 1987-1991 above a selected threshold discharge (1, 2, 3) established on the basis of a hydrological criterion* * Za M. Ozgą-Zielińską, J. Brzezińskim (1994) / according to M. Ozga-Zielińska, J. Brzeziński (1994) sprzed wezbrania, bądź ustabilizowanie się przepływu na stałym poziomie następuje po około 1 godzinie od czasu kulminacji (Korska 1998). Liczba wezbrań w ciągu roku była zróżnicowana. Najwięcej wezbrań wystąpiło w roku wilgotnym (1989) i w latach normalnych (1987, 1991), najmniej w latach suchych (tab. 8; ryc. 24). 3.2.4. Odpływ w systemie zlewni różnej wielkości Zlewnia Starej Rzeki i Dworskiego Potoku charakteryzuje się ogólnie niskimi wartościami odpływu; są one niższe niż w innych zlewniach pogórskich (por. Chełmicki 1995; Chełmicki, Baścik, Pociask-Karteczka 1995; Korska 1998). Niski udział odpływu gruntowego w odpływie rocznym świadczy o tym, ze zlewnia Starej Rzeki i Dworskiego Potoku cechuje się niewielkimi zdolnościami retencyjnymi. Procentowy udział odpły­wu gruntowego w odpływie rocznym w zlewni Starej Rzeki był niższy niż w zlewni Dworskiego Potoku i wyniósł od 19,7% (1989) do 32,3% (1988), podczas gdy w zlewni Dworskiego Potoku wyniósł od 19,5% (1987) do 40,5% (1991). Wysoką przewagę odpły­wu powierzchniowego nad gruntowym w zlewni Dworskiego Potoku należy tłumaczyć tym, że zlewnia ta położona jest w brzeżnej części progu Pogórza i zbudowana ze sfał­dowanych iłów mioceńskich, pokrytych pyłowymi utworami lessopodobnymi (ryc. 5). Zachodzące w ich obrębie procesy lesiważu, polegające głównie na grawitacyjnym przemieszczaniu frakcji iłu koloidalnego w głąb profilu glebowego, prowadzą do utwo­rzenia słabo przepuszczalnego poziomu iluwialnego Bt. Maksymalne wzbogacenie w ił koloidalny występuje na głębokości 60-80 cm (Skiba, Drewnik, Klimek 1995). Występowanie poziomu Bt wpływa decydująco na obieg wody w glebie, gdyż utrudnia głębszą infiltrację wody, powodując szybsze nasycenie wodą wyższych poziomów gleby lub okresową stagnację wody powyżej poziomu Bt. W zlewni Starej Rzeki uwarunkowania są bardziej złożone, gdyż południowa część zlewni zbudowana jest utworów fliszowych o różnej retencyjności. Na nieznacznie niższy odpływ gruntowy w zlewni Starej Rzeki niż w zlewni Dworskiego Potoku ma być może wpływ także duża gęstość sieci dróg przyśpieszająca obieg wody na stokach. Reżim odpływu Starej Rzeki jest śnieżno-deszczowy z wyraźną przewagą odpływu wiosennego i zimowego nad letnim, co odróżnia zlewnię Starej Rzeki od zlewni be­skidzkich, w których nie zaznacza się odpływ spowodowany odwilżami śródzimowymi (Pociask-Karteczka 1995). Między zlewnią elementarną Dworskiego Potoku i ponad 80 razy większą od niej zlewnią Starej Rzeki zaznacza się podobieństwo rytmów i względnych wartości współ­czynnika odpływającej wody. Podobieństwo to widoczne było zwłaszcza w półroczu zimowym. Natomiast w półroczu letnim następowało wyraźne zróżnicowanie rytmów szczególnie dobrze zaznaczające w czerwcu, lipcu i sierpniu, co świadczy o dużej dy­namice odpływu wody w okresach opadowych. Brak synchroniczności rytmu odpływu w Dworskim Potoku i w Starej Rzece związany był zarówno z lokalnymi zdarzeniami opadowymi jak i sposobem użytkowania zlewni. Zlewnia Dworskiego Potoku cha­rakteryzowała się dużym udziałem łąk i pastwisk (60%) oraz występowaniem bujnej roślinności hydrofilnej w stosunkowo szerokim dnie doliny. W czerwcu, lipcu i sierpniu Dworski Potok okresowo wysychał (ryc. 27). Zlewnia Dworskiego Potoku bardzo szyb­ko reagowała na opady. Wezbrania opadowe w istotny sposób kształtowały dynamikę odpływu wody. Podczas jednego wezbrania następował odpływ wody stanowiący od kilku do kilkunastu procent odpływu rocznego. Zdarza się również, że w ciągu kilku krótkich wezbrań ze zlewni odpływa ponad połowa sumy odpływu półrocza letniego (Korska 1998). 4. TRANSPORT MATERIAŁU ROZPUSZCZONEGO I ZAWIESINY NA STOKACH I W KORYTACH 4.1. Transport zawiesiny na stokach W transformowaniu rzeźby Karpat ważną rolę odgrywa spłukiwanie, zwłaszcza w obszarach użytkowanych rolniczo (Gerlach 1966, 1976; Gil 1976, 1986, 1999; Druż­kowski 1998). Spłukiwanie to proces epizodyczny, a warunkiem koniecznym do jego zaistnienia jest opad. Jednak nie każdy opad wywołuje spływ powierzchniowy i w kon­sekwencji spłukiwanie (Święchowicz 1995b, 1998, 1999, 2000ab, 2001). Wystąpienie spłukiwania na stokach uwarunkowane jest nie tylko czynnikami meteorologicznymi (czyli opadem, częstością jego występowania, wysokością, natężeniem, czasem trwania i termiką powietrza), ale również czynnikami terenowymi (budową geologiczną, rzeźbą terenu, własnościami fizycznymi gleby, rodzajem użytkowania ziemi oraz stanem gruntu, a więc aktualną jego wilgotnością i temperaturą) (Gerlach 1966, 1976; Gil 1976, 1986, 1998a; Słupik 1973, 1981; Froehlich 1979; Święchowicz 1998, 2000a, 2002). 4.1.1. Zlewnia Dworskiego Potoku 4.1.1.1. Stok eksperymentalny Przemieszczanie materiału na stoku jest uzależnione od położenia morfologicznego stanowisk pomiarowych oraz od typu konkretnego opadu (Święchowicz 1998, 2000a, b). Koncentracja zawiesiny w wodzie spływającej po stoku podczas pojedynczego epizodu spływu powierzchniowego wynosiła od kilku do kilkudziesięciu mg/l, spora­dycznie do kilkuset mg/l. Maksymalną koncentrację stwierdzono w dolnym fragmencie wypukłej części stoku (stanowiska 2 i 3). Średnia koncentracja za cały badany okres na poszczególnych stanowiskach (od górnego do dolnego) wynosiła odpowiednio: 45,3; 96,0; 112,4; 53,0; 52,2 i 31,8 mg/l. Zdecydowanie największa średnia koncen­tracja występowała na stanowisku 2 i 3, na pozostałych zaś, w pobliżu spłaszczenia wierzchowinowego i podnóża stoku była do siebie zbliżona (ryc. 28a). Spłukiwanie gleby było zróżnicowane wzdłuż stoku. Najmniej – 24,7 g zanotowano na stanowisku 1, najwięcej – 52,6 g na stanowisku 4. Spłukiwanie wzrastało wraz z długością stoku do stanowiska 4, położonego 98 m od działu wodnego. W dolnej części stoku na stanowisku 5 spłukiwanie zmniejszało się i było prawie takie samo jak na stanowisku 1. Zdecydo­ Fig. 28. (a) Slope wash on the experimental slope from August 1989 to October 1990 (b) Con­centration of slope wash material (c) Experimental slope profile wanie najmniejsze spłukiwanie miało miejsce na stanowisku 6 położonym w obrębie zadrzewionej krawędzi (ryc. 28b). Spłukiwana gleba akumulowana była w obrębie spłaszczenia u podnóża stoku (stanowiska 4 i 5) oraz na granicy pastwiska i zadrzewionej krawędzi. Spłukiwanie na poszczególnych stanowiskach w obrębie części pastwiskowej było większe od spłukiwania w obrębie zadrzewionej krawędzi odpowiednio 34 razy na stanowisku 1, 55 razy na stanowisku 2, 63 razy na stanowisku 3, 73 razy na stanowi­sku 4 i 39 razy na stanowisku 5 (ryc. 29). Spłukiwanie na stoku podczas pojedynczych zdarzeń miało bardziej zróżnicowany przebieg. Mogło zarówno rosnąć jak i zmniejszać się w miarę oddalania się od wododziału, a kształt krzywych transportu wskazuje na skokowe przemieszczanie gleby (ryc. 30). Największa koncentracja cząstek gleby spłukiwanej ze stoków miała miej­sce podczas spływów wywołanych przez opady silne (20-30 mm) i umiarkowanie silne (10-20 mm). Na poszczególnych stanowiskach w obrębie stoku pastwi­skowego odprowadzone zostało podczas opadów silnych od 38,8 (stanowisko 4) do 65,6% (stanowisko 2) całkowitego ładun­ku za badany okres, natomiast podczas opadów umiarkowanie silnych od 18,6% (stanowisko 2) do 44,7% (stanowisko 4). Natomiast w obrębie zdrzewionej krawędzi 71,4% gleby spłukane zostało podczas opadów silnych, a 28,6% pod­czas bardzo silnych (ryc. 31a). Zdecydowanie największe spłukiwanie miało miejsce podczas deszczów trwających 5-10 godzin: odpowiednio od 21,4% (stanowisko 2) do 84,3% (stanowisko 5) całkowitej ilości odprowadzonego materiału. Podczas opadów trwających 10-15 godzin spłukane zostało natomiast odpowiednio od 11,5% (stanowisko 5) do 57,0% (stanowisko 2) gleby. Opady trwające do 15 godzin wywołały blisko 50% wszystkich spływów, podczas których zostało spłukane na wszystkich stanowiskach w obrębie stoku prawie 3/4 całkowitego ładunku gleby. W obrębie zadrzewionej kra-wędzi największe spłukiwanie miało miejsce podczas opadów trwających 5-10 godzin (ryc. 31b). Najwięcej materiału spłukiwane było podczas deszczów o średnim natęże­niu 0,02-0,04 mm/min. Deszcze te spowodowały – w zależności od stanowiska – od 46-58% spływów, podczas których odprowadzone zostało od 34,3% (stanowisko 3) do 68% (stanowisko 2) całkowitego ładunku za badany okres (ryc. 31c). Na stoku pastwiskowym przeprowadzono również pomiary zawartości w glebie cezu-137, który stanowi znacznik pozwalający na ocenę natężenia procesów morfolo­gicznych (Chełmicki, Święchowicz 1992; Chełmicki, Święchowicz, Araszkiewicz 1992). Po opadnięciu na powierzchnię ziemi cez wykazuje dużą zdolność do łączenia się z cząstkami gleby i może być wraz z nimi przemieszczany i ponownie deponowany w innych miejscach. Uważa się, że zasadniczą przyczyną zróżnicowania zawartości cezu w glebie są procesy erozji, transportu i akumulacji materiału glebowego (Ritchie, McHenry 1975; McCallan, O’Leary, Rose 1980; Campbell, Loughran, Elliot 1982; Stach 1988; Walling, Quine 1990; Froehlich, Walling 1992; Chełmicki, Święchowicz, Mietelski, Macharski 1993-1994; Chełmicki, Święchowicz, Mietelski, Klimek 1995; Chełmicki, Klimek, Krzemień 1995; Zgłobicki 2002). Przemieszczanie cezu w głąb profilu glebowego jest znikome, gdyż proces dyfuzji oraz wędrówki izotopu wraz z pe­netrującą glebę wodą jest nieznaczny. W rezultacie w powierzchniowych warstwach gleby stwierdza się największą koncentrację cezu, podczas gdy już na głębokości Fig. 30. (a) Transport of slope material on particular slope segments from August 1989 to October 1990 (b) Transport of slope material on particular slope segments during single slope wash events Fig. 31. Slope wash on the experimental slope from August 1989 to October 1990 in relation to (a) amount, (b) mean intensity and (c) duration of rainfall kilku centymetrów zawartość cezu jest znacznie mniejsza. Określenie obszarów pod­legających procesowi erozji opiera się na założeniu, że w miejscach, gdzie proces ten nie zachodzi, cez powinien koncentrować się w przypowierzchniowej warstwie gleby. W miejscach, gdzie materiał glebowy jest odprowadzany, radioaktywny cez nie powi­nien być wykrywany lub powinien występować w niewielkich ilościach. Natomiast w miejscach, gdzie materiał glebowy jest akumulowany, wierzchnia warstwa gleby jest nadbudowywana bogatym w cez materiałem, doprowadzanym ze stoków, a tym samym miąższość warstwy o podwyższonej zawartości cezu powinna być z czasem coraz większa (Ritchie, McHenry 1975; McCallan, O’Leary, Rose 1980; Campbell, Loughran, Elliot 1982; Morgan 1995; Zgłobicki 2002). Przeprowadzone badania koncentracji cezu-137 w glebie na siedmiu stanowi­skach w obrębie stoku eksperymentalnego wykazały zróżnicowanie jego zawartości w glebie zarówno w profilu podłużnym stoku, jak i w zależności od głębokości poboru prób (ryc. 32). Ponieważ stok w okresie badań użytkowany jako pastwisko – był do 1970 r. gruntem ornym – założono, że koncentracja cezu w glebie była w tym okresie uśredniona w obrębie warstwy ornej, a obserwowane zróżnicowanie zawartości cezu wraz z głębokością było wynikiem opadu radioaktywnego oraz procesów fizycznych, mających miejsce po 1970 r. Założenie to nie dotyczy zalesionej krawędzi (stanowisko 6) oraz dna doliny (stanowisko 7), które nie były orane. W obrębie pastwiska największą koncentracją cezu odznaczała się gleba na wierz­chowinie (stanowisko 1) oraz u podnóża stoku (stanowisko 5). Pomiędzy nimi, na stoku (stanowiska 2-4), koncentracja cezu była wyraźnie mniejsza, zwłaszcza w przypowierzch­niowej warstwie gleby (do głębokości 2 cm). Można zatem przyjąć, że na stoku warstwa przypowierzchniowa zawierająca pierwotnie najwięcej cezu została usunięta przez spłukiwanie, a następnie zdeponowana w obrębie spłaszczenia stokowego. Koncentra­cja cezu w przypowierzchniowej warstwie gleby na wierzchowinie i u podnóża stoku była niemal identyczna, co może wskazywać na to, że depozycja materiału stokowego nie zachodzi w obrębie wąskiego spłaszczenia, lecz w obrębie zadrzewionej krawędzi (stanowisko 6), znajdującej się bezpośrednio poniżej tego spłaszczenia (Chełmicki, Święchowicz 1992; Chełmicki, Święchowicz, Araszkiewicz 1992). Zawartość cezu na tym stanowisku jest wyraźnie większa niż na wszystkich stanowiskach znajdujących się powyżej (1-5). Jest to prawdopodobnie spowodowane większą zdolnością lasu niż innych ekosystemów do wychwytywania opadu radioaktywnego, o czym piszą J. R. McHenry, J. C. Ritchie (1977), B. L. Campbell, R. J. Loughran i G. L. Elliot (1982). W odróżnieniu od gleb stokowych gleby w dnie doliny (stanowisko 7) zawierają dużą ilość cezu nie tylko przy powierzchni, lecz także na głębokości 50 cm. Z jednej strony świadczyć to może o intensywnej akumulacji materiału w dnie doliny, co najmniej 50 cm w ciągu około 40 lat. Deponowany w dnie doliny materiał mógł być dostarczany ze stoków (nie oddzielonych od dna zadrzewionymi krawędziami) oraz podczas wysokich stanów wody z górnej części zlewni. Do 1970 r. cała zlewnia użytkowana była jako grunt orny i spłukiwanie ze stoków było z pewnością większe niż obecnie. Z drugiej strony czynnikiem sprzyjającym akumulacji cezu w utworach dolinnych mogła być także większa zawartość materii organicznej, tworzącej się przy udziale roślinności hydrofilnej. 4.1.1.2. Niecka orna W roku 2002 dominującą uprawą na gruntach ornych w zlewni Dworskiego Potoku były buraki (Beta vulgaris), które wysiewa się siewnikami w rozstawie 40-50 cm w pierwszej lub drugiej dekadzie kwietnia. Wschody buraków następują 7-20 dni od wysiewu. Pierwsze ukazują się dwa liścienie, a 7-10 dni pierwsza para liści. Kiedy roślina osiągnie 4 liście wykonuje się przerywkę, po wykonaniu której odstępy po­między burakami w rzędzie wynoszą od 20-25 cm. Tak więc przez długi okres czasu spulchniona gleba pozbawiona jest ochronnej pokrywy liści. W miesiącu maju suma opadów wynosiła 111 mm, co stanowiło 149% średniej miesięcznej sumy z wielolecia (1987-2001). Dnia 29 maja 2002 roku wystąpił opad o sumie 40,2 mm o średnim natęże­niu wynoszącym prawie 0,04 mm/min. Opady, które miały miejsce w maju spowodowały spłukiwanie powierzchniowe i linijne, którego efektem był między innymi zbieżny system bruzd erozyjnych, które po połączeniu stały się główną drogą odpływu wody i transportu materiału glebowego. U wylotu bruzdy, w obrębie spłaszczenia podsto­kowego powstał rozległy stożek deluwialny. Bruzda erozyjna, funkcjonowała podczas kolejnych większych opadów, niezależnie od stopnia pokrycia obszaru przez roślinność i została pogłębiona podczas opadów, które miały miejsce w czerwcu. W tym miesiącu miesięczna suma opadów wynosiła 159,5 mm i stanowiła 175% średniej miesięcznej sumy opadów z wielolecia (1987-2001). Szczególnie istotne dla transformacji stoku były opady, które miały miejsce 10, 24 i 28 czerwca, kiedy dobowe sumy opadów wy­nosiły odpowiednio 35,6, 30,1 i 29,2 mm. Po opadzie, który miał miejsce 28 czerwca, długość bruzdy erozyjnej wynosiła nieco ponad 30 m, a maksymalna głębokość – 68 cm (fot. 11). Rozmywanie gleby ornej doprowadziło do powstania schodowego profilu podłużnego bruzdy z licznymi wannami i kociołkami eworsyjnymi, a stożek deluwial­ny został nadbudowany (fot. 12). Dnia 16 lipca miała miejsce kolejny opad deszczu o sumie 40,4 mm, którego natężenie w pierwszych 15 minutach trwania wynosiło prawie 1,3 mm/min. Na skutek spłukiwania linijnego nastąpiło pogłębienie bruzdy erozyjnej do maksymalnej głębokości wynoszącej 120 cm oraz wzrost jej szerokości w dół stoku. Nastąpiło również uprzątnięcie pakietów materiału glebowego pochodzącego z obry­wania się brzegów i przesuniecie początku bruzdy erozyjnej w górę stoku (fot. 13). Opisana głęboka bruzda erozyjna była incydentalnym przykładem spłukiwania linijnego na stokach w obrębie zlewni. Jej powstanie było wynikiem obsiania burakami cukrowymi dużej (jak na warunki zlewni) powierzchni oraz wystąpienie w początkowej fazie wzrostu roślin kilku opadów o wysokich sumach i dużym natężeniu. 4.1.2. Zlewnia Brzozowego Lasku – stok leśny Całkowita zawartość cezu-137 w glebie jest zróżnicowana w profilu podłużnym stoku. Na stanowiskach w górnej części stoku oraz na stanowisku w dnie doliny jest ona stosunkowo wysoka, natomiast w środkowej części stoku wyraźnie niższa (ryc. 33). W obrębie zalesionej części stoku zawartość cezu w glebie jest wyraźnie zróżni­cowana w obrębie pierwszych czterech centymetrów, natomiast na głębokości 5 i 10 cm przyjmuje prawie takie same wartości na wszystkich stanowiskach, z wyjątkiem stanowiska w dnie doliny, gdzie jest wyższa niż na stoku. Ta generalna prawidłowość w rozmieszczeniu cezu jest zaburzona przez jego wysoką zawartość w powierzchniowych warstwach gleby na stanowisku 3 i relatywnie niską na głębokości 3 cm na stanowisku 1. Wypukłość centralnej części stoku może być przyczyną intensywniejszego spłukiwania niż w innych jego częściach. Przeprowadzone pomiary składu granulometrycznego, zawartości humusu, zawartości kationów wymiennych oraz ph gleby wskazują na domi­nującą rolę erozji w zróżnicowaniu zawartości cezu w glebie (Chełmicki, Święchowicz, Mietelski, Klimek 1995). 4.1.3. Zlewnia Brzeźnickiego Potoku W dniach 18-21 IV 1998 roku miał miejsce opad o wysokości 96,4 mm, który stanowił 63,6% miesięcznej i 12% rocznej sumy opadów. Opad trwający 87 godzin spowodował wystąpienie spływu i spłukiwania w obrębie całej powierzchni zlewni. Przemieszczanie i odprowadzanie materiału ze stoków zależało głównie od ich użytko­wania, a więc od odporności podłoża na rozmywanie, bardziej lub mniej chronionego, w zależności od rodzaju roślinności oraz od przestrzennej struktury upraw. W zlewni występują wąskie i długie pola, przy czym bok dłuższy jest prostopadły do poziomic, a kierunek orki zgodny ze spadkiem. W obrębie stoków użytkowanych rolniczo prze­mieszczanie gleby następowało w obrębie działek, a jego akumulacja zwykle w ich dolnej części – w obrębie poprzecznej bruzdy lub na początku niższej działki. Gleba odprowadzana z działek bezpośrednio przylegających do dna doliny deponowana była w obrębie podstokowych równin deluwialnych lub w samym dnie. Zasięg akumulacji zależał przede wszystkim od sposobu użytkowania działek przylegających do dna doliny. Największa masa materiału pochodziła z pól zajętych przez rośliny okopowe oraz obsianych zbożami. Spłukiwana gleba była transportowana bruzdami podłużnymi i akumulowana najczęściej na ich przedłużeniu w postaci różnej wielkości stożków deluwialnych (fot. 14). W konsekwencji spłukiwana gleba w większości zatrzymywana była w dnie doliny przez bujną roślinność trawiastą oraz w obrębie licznych mikroform, będących skutkiem nierównomiernej i epizodycznej akumulacji w dnie doliny, a tylko pewna jej0 część dotarła do koryta Brzeźnickiego Potoku (fot. 15). 4.1.4. Pole Dyniowe Dnia 13 VI 1998 roku miała miejsce bardzo silna ulewa trwająca od godziny 1610 do 2010podczas której spadło 43,6 mm deszczu. Największa intensywność opadu wyniosła ponad 1,2 mm/min., kiedy w ciągu 25 minut spadło 31,3 mm wody. Podczas ulewy nastąpiła intensywna transformacja całej powierzchni zlewni. Zadecydował o tym nie tylko sam charakter opadu, ale przede wszystkim użytkowanie ziemi. Dynia posiana została pod koniec maja w rzędach odległych od siebie o 140 cm, natomiast odległości pomiędzy poszczególnymi roślinami wynosiły 80 cm. Tak więc w czasie wystąpienia ulewy brak było zwartej, ochronnej pokrywy liści charakterystycznej dla końcowego okresu wegetacji. Gwałtowna ulewa spowodowała wystąpienie spłukiwania zarówno rozproszonego, linijnego jak i warstwowego w całej niecce (fot. 16). Podczas ulewy nastąpiło rozcięcie doliny nieckowatej w jej osi do maksymalnej głębokości 60 cm. Spłukana gleba została osadzona u jej wylotu w postaci rozległego stożka (fot. 17). Jed­nak ten sam opad, który doprowadził do głębokiej transformacji Pola Dyniowego nie wywołał podobnych skutków w zlewni Dworskiego Potoku oraz Brzeźnickiego Potoku. Nie nastąpiła dostawa gleby ze stoków w postaci stożków deluwialnych, gdyż gęsta pokrywa roślinna skutecznie chroniła stoki przed intensywną erozją. Tak więc skutki tej samej ulewy były zupełnie inne w sąsiadujących ze sobą zlewniach. 4.1.5. Poletka eksperymentalne W latach hydrologicznych 1989-1991 wielkość spłukiwania była zróżnicowana w poszczególnych latach jak i miesiącach oraz zależała od użytkowania poletek. Najwyższe wartości spłukiwania na obu poletkach zanotowano w roku wilgotnym (1989), najniższe w roku suchym (1990). W roku wilgotnym (1989) spłukiwanie na poletku bez roślinności przewyższało 23 razy spłukiwanie na poletku zadarnio­nym (ryc. 34a). Najwyższe wartości na obu poletkach przypadały na miesiące półrocza letniego, przy czym na polet­ku pozbawionym roślinności najwięcej gleby spłukane zostało w lipcu, sierpniu i październiku, natomiast na poletku za­darnionym w maju, lipcu i październiku (ryc. 34b). We wszystkich latach na obu poletkach spłukiwanie w półroczu letnim było większe niż w półroczu zimowym (ryc. 34c). Spłukiwanie zależało również od charakteru opadu. W okresie 1989-1991 na poletku bez roślinności najwięcej gleby zostało spłukane podczas desz­czów silnych (65,6%) i bardzo silnych (18%), a na poletku zadarnionym podczas opadów bardzo silnych (47%), silnych (35%) i umiarkowanie silnych (16,2%). Na poletku bez roślinności najwięcej (c) Spłukiwanie gleby w latach hydrologicz­nych 1989-1991 w półroczu zimowym i letnim Fig. 34. (a) Slope wash on experimental plots in hydrological years 1989-1991 (b) Average monthly slope wash in hydrological years 1989-1991 (c) Slope wash in winter and sum-mer in hydrological years 1989-1991 Fig. 35. Slope wash on the experimental plots in relation to land use (a) In hydrological years 1989-1991(b) In winter (c) In summer gleby spłukane zostało podczas opadów o średnim natężeniu od 0,08 do 0,1 a w na-stępnej kolejności od 0,04 do 0,06 mm/ min. Natomiast na poletku zadarnionym najwięcej gleby spłukane zostało podczas opadów o średnim natężeniu od 0,02 do 0,04 mm/min. a następnie podczas opadów o natężeniu mieszczącym się w przedziale 0,04-0,06 i 0,08-0,1 mm/min. Na poletkach eksperymentalnych spłukiwanie uzależnione było głównie od użytkowania poletka. Spłukiwanie na poletku bez roślinności w poszczególnych latach było od kilku do kilkudziesięciu razy większe niż na poletku zadarnionym, a o całorocznej tendencji decydowało pół­rocze letnie (ryc. 35a, b, c). W poszczegól­nych miesiącach roku spłukiwanie w za-leżności od użytkowania poletka różniło się od kilkunastu (w półroczu zimowym) do nawet kilkuset razy w półroczu letnim. Efektywność morfologiczna opadów o tych samych cechach była różna w za-leżności od użytkowania poletka. W roku wilgotnym deszcze silne i umiarkowanie silne na poletku bez roślinności spłukały kilkadziesiąt razy więcej, a bardzo silne tylko 5 razy więcej materiału niż na za­darnionym. Natomiast w roku suchym deszcze silne spłukały kilkaset razy więcej materiału na poletku bez roślinności, zaś w roku normalnym podczas opadów bardzo silnych tylko 10 razy więcej. Na poletku bez roślinności najwięcej gleby spłukane zostało podczas opadów trwających sto­sunkowo krótko i zdarzeń tych było naj­więcej, natomiast na poletku zadarnionym najwięcej gleby odprowadzone zostało podczas spływów wywołanych opadami trwającymi dłużej. 4.2. Transport materiału rozpuszczonego i zawiesiny w korytach 4.2.1. Stara Rzeka 4.2.1.1.Transport materiału rozpuszczonego Skład chemiczny materiału rozpuszczonego w zlewni Starej Rzeki jest zróżnicowa­ny i nawiązuje do budowy geologicznej. W zlewni Starej Rzeki występują typowe wody infiltracyjne z przewagą jonów wodorowęglanowych i wapniowych (Żelazny 1995). O zróżnicowaniu chemizmu wód w małych zlewniach użytkowanych rolniczo decyduje sposób użytkowania. Wody powierzchniowe i podziemne odwadniające grunty orne charakteryzują się wyższym stężeniem potasu, pochodzącego głównie z nawożenia mineralnego. Równie wysokie są koncentracje jonu chlorkowego (Krzemień 1995b). Wody w obrębie zlewni Starej Rzeki cechują się dużym zróżnicowaniem stężeń materiału rozpuszczonego (12-665 mg/l), które zależy od ich pochodzenia oraz czasu i drogi obiegu. Najmniej zmineralizowane są wody opadowe, najbardziej wody pod­ziemne, natomiast wody pochodzące ze spływu powierzchniowego zajmują pozycję pośrednią (Chełmicki, Kaszowski, Święchowicz 1992). Mineralizacja wód rzecznych w zlewni Starej Rzeki jest również zróżnicowana. Zasadnicze różnice istnieją pomię­dzy ciekiem głównym a jego dopływami. Najmniej zmineralizowane są wody Starej Rzeki (do 420 mg/l), natomiast najbardziej Dworskiego Potoku (do 654 mg/l) (tab. 9), co związane jest przede wszystkim z zasięgiem określonych utworów geologicznych. Górna część Starej Rzeki wraz z Leśnym Potokiem odwadnia głównie czoło progu fliszowego. W obszarze progu potoki zasilane są wodami o mniejszej mineralizacji. Natomiast w niżej położonej części zlewni do Starej Rzeki wpływają wody z dopływów Potoku Brzeźnickiego i Dworskiego, które odwadniają obszar intensywnie użytkowany rolniczo, zbudowany głównie z iłów mioceńskich, pokrytych miąższymi pokrywami lessopodobnymi. Wartości stężeń materiału rozpuszczonego w zlewni Starej Rzeki są podobne do wartości uzyskanych w innych zlewniach pogórskich. Dla pogórskiej zlewni Wierzbanówki (dorzecze Skawinki) podawane w literaturze wartości stężeń dla wody rzecznej od od 362 do 672 mg/l (Drużkowski, Szczepanowicz 1988). Znacznie niższe wartości (60-300 mg/l) uzyskał w Kamienicy Nawojowskiej (Beskidy) W. Froehlich (1975, 1982) oraz w zlewni Bystrzanki (Beskidy-Pogórze Karpackie) A. Welc (1985). Stężenia materiału rozpuszczonego wynosiły średnio od 187 do 351 mg/l. Wyższa mi­neralizacja wód w progowej części Karpat związana jest z występowaniem miąższych utworów lessopodobnych, znacznym przeobrażeniem środowiska przez człowieka po­legającym między innymi na intensywnym nawożeniu gleby oraz zanieczyszczeniem powietrza i opadów związanym z bliskością ośrodków przemysłowych – krakowskiego i tarnowskiego (Kaszowski 1995c). W badanym pięcioleciu maksymalne roczne stężenia materiału rozpuszczonego w zlewni Starej Rzeki mieściły się w przedziale 362,0-420,0 mg/l, minimalne natomiast w przedziale 111,0-196,0 mg/l. We wszystkich latach maksima roczne występowały Tabela 9. Koncentracja materiału rozpuszczonego w Starej Rzece i w Dworskim Potoku w latach hydrologicznych 1987-1991 Table 9. Concentration of dissolved material in the Stara Rzeka and Dworski Potok in hydrological years 1987-1991 w półroczu zimowym, wartości minimalne przeważnie w półroczu letnim (tab. 9; ryc. 36). W latach 1987-1991 średnie roczne stężenie materiału rozpuszczonego nie wykazuje dużego zróżnicowania i mieści się w granicach 292-315 mg/l. Bardziej zróżnicowana jest mineralizacja wód w półroczu zimowym – od 292 do 333 mg/l (ryc. 36). Średnia miesięczna mineralizacja wód w Starej Rzece w latach 1987-1991 mieści się w granicach 289-322 mg/l. Wyraźny wzrost mineralizacji następował w październiku i utrzymywał się w listopadzie, grudniu i styczniu, a wiązał się z przypadającymi na te miesiące niskimi przepływami wody (ryc. 37). Wysokie roztopowe przepływy wiosenne powodowały obniżenie stężeń materiału rozpuszczonego średnio do 290 mg/l. W półroczu letnim wysokie przepływy związane z opadami powodowały spadek stężeń średnio od 289 do 300 mg/l (ryc. 37). Czas trwania poszczególnych wartości stężeń materiału rozpuszczo­nego nie wykazywał jednoznacznego związku z typem hydrologicznym danego roku. Rok suchy (1988) i rok normalny (1987) charakteryzowały się dłuższym czasem trwania Fig. 36. (a) Variability of monthly dissolved material concentration (Cd) in the Stara Rzeka (b) Variability of monthly discharges (Q) in the Stara Rzeka (c) Variability of monthly dissolved material concentration (Cd) in the Dworski Potok (d) Variability of monthly discharges (Q) in the Dworski Potok (e) Monthly totals of rainfall at the Institute of Geography´s Field Research Station in Łazy in hydrological years 1987-1991 Fig. 37. Average monthly and annual concentration of dissolved material (Cd) in the Stara Rzeka and Dworski Potok in hydrological years 1987-1991 wysokich stężeń materiału rozpuszczonego w porównaniu z rokiem wilgotnym (1989). Kolejny suchy rok (1990) i normalny (1991) miały bardzo podobny rozkład częstotliwości występowania stężeń materiału rozpuszczonego jak w roku wilgotnym. Koncentracja materiału rozpuszczonego wykazuje ścisły związek z wahaniami natężenia przepływu wody; przy przepływach niżówkowych jest wyższa niż podczas wezbrań i wiąże się z przewagą zasilania gruntowego i ługowania zlewni podziemnej. W miarę wzrostu przepływu i udziału spływu powierzchniowego w zasilaniu rzeki zmniejsza się stężenie materiału rozpuszczonego. Zmiany stężeń materiału rozpuszczo­nego podczas wezbrań nawiązują do zmian natężenia przepływu rzeki (ryc. 38, 39, 40). Najmniejsze stężenie występuje bezpośrednio przed lub po kulminacji przepływu. Podczas długotrwałych wezbrań następuje zmniejszenie się stężeń materiału rozpusz­czonego po kulminacji wezbrania, co tłumaczy się stopniowym wyczerpywaniem zapasu rozpuszczalnych związków chemicznych. W latach hydrologicznych 1987-1991 ładunki odprowadzanego materiału roz­puszczonego w dużym stopniu były skorelowane z wielkością odpływu ze zlewni Starej Rzeki, a wynoszenie materiału ze zlewni zmieniało się w poszczególnych latach i miesiącach. Roczne ładunki materiału rozpuszczonego wynosiły od 857,8 do 1859,3 ton. Najwięcej materiału rozpuszczonego odprowadzone zostało w roku hydrologicz­nym 1987, zdecydowanie najmniej w latach suchych: 1990 i 1988. W roku wilgotnym i normalnym ilość odprowadzanego materiału była do siebie zbliżona (tab. 10; ryc. 41). Największe ładunki wynoszone były ze zlewni w poszczególnych latach odpowiednio Tabela 10. Roczne ładunki materiału rozpuszczonego i zawiesiny wyniesione ze zlewni Starej Rzeki i Dworskiego Potoku w latach hydrologicznych 1987-1991 Table 10. Annual loads of dissolved and suspended material exported from the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 Fig. 38. Discharge of water (Q) and dissolved and suspended material concentration in the Stara Rzeka during flood flows in June 1989 (A, B, C, D) and relation between water discharge (Q) and suspended material concentration (a, b, c, d) (Q) a koncentracją zawiesiny (a, b, c) Fig. 39. Discharge of water (Q) and dissolved and suspended material concentration in the Stara Rzeka during flood flows in July 1989 (A, B, C) and relation between water discharge (Q) and suspended material concentration (a, b, c) Fig. 40. Discharge of water (Q) and dissolved and suspended material concentration in the Stara Rzeka during flood flows in April 1990 (A), August 1991 (B), May 1991 (C) and relation between water discharge (Q) and suspended material concentration (a, b, c) Fig. 41. Monthly (a, b, c, d, e,) and annual (f) dissolved material totals exported from the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 w lutym (1987), grudniu (1988), czerwcu (1989), kwietniu (1990) i maju (1991). Śred­nio w całym pięcioleciu najwięcej materiału rozpuszczonego odprowadzane było w maju. Najmniejsze ładunki wynoszone były podczas letnich niżówek w lipcu (1987), październiku (1988) i marcu (1989), zaś średnio w całym pięcioleciu w lipcu (ryc. 41). W latach 1987, 1988 i 1990 największe wynoszenie materiału miało miejsce w półroczu zimowym. Udział półrocza zimowego wynosił odpowiednio 70,6, 87,8 i 66,5%. W roku 1991 odprowadzanie w półroczu zimowym przeważało tylko nieznacznie i stanowiło 51,2% rocznego ładunku. Natomiast w roku wilgotnym (1989) nastąpiło odwrócenie proporcji i zdecydowanie najwięcej materiału rozpuszczonego odprowadzone zostało w półroczu letnim – 68,3% (tab. 10). W badanym pięcioleciu w odprowadzaniu mate­riału zaznacza się przewaga półrocza zimowego (63%). Tempo odpływowej denudacji chemicznej w zlewni Starej Rzeki wynosiło od 38,3 (1990) do 83,0 t/km2 (1987). Wartości wskaźnika odpływowej denudacji chemicznej dla Starej Rzeki są porów­nywalne z wartościami podawanymi w literaturze dla zlewni pogórskich (Krzemień 1995; Krzemień, Sobiecki 1998; Drużkowski 1998) i mieszczą się w przedziale od 29,4 ton/ km2/rok (Krzemień 1995) do 86,7 ton/km2/rok (Drużkowski 1998). Najwyższe wartości wskaźnika podawane dla Pogórza są wyższe od najniższych podawanych w Beskidach ale zdecydowanie niższe od wartości najwyższych (Froehlich 1975; Welc 1985). 4.2.1.2. Transport zawiesiny W latach hydrologicznych 1987-1991 wartości koncentracji zawiesiny w zlewni Starej Rzeki były bardzo zróżnicowane. Maksymalne wartości mieściły się w przedziale 2187,4-3843,0 mg/l (tab. 11). W opracowaniach zlewni pogórskich, podawane maksymal­ne wartości wynoszą: 1000-7040 mg/l (Reniger 1957; Woźniak-Strojna 1963; Figuła 1966; Krzemień, Święchowicz 1992; Krzemień 1995). Wartości koncentracji zawiesiny nie odbiegały wyraźnie od wartości w innych zlewniach pogórskich i mieściły się w dolnym przedziale maksymalnych wartości (Krzemień, Święchowicz 1992; Krzemień 1995). Były jednak zdecydowanie niższe niż w zlewniach beskidzkich (Figuła 1966; Froehlich 1982). Koncentracja zawiesiny w zlewni Starej Rzeki w ciągu roku wahała się od 1,0 do 3843,0 mg/l (tab. 11). Wysokie wartości wiązały się z występowaniem wezbrań zarówno deszczowych jak i roztopowych i podobnie jak one mogły wystąpić w każdym miesiącu. W okresach wezbraniowych najwyższe krótkotrwałe maksima koncentracji zawiesiny występowały w roku normalnym 1987 oraz w latach suchych (1988 i 1990), najniższe zaś w roku wilgotnym 1989. We wszystkich latach z wyjątkiem roku 1988 maksymalne wartości wystąpiły wpółroczu letnim. W okresach międzywezbraniowych maksymalne wartości nie przekroczały 90 mg/l i zdecydowanie dominowały w miesiącach półrocza letniego (tab. 11; ryc. 42). Wartości koncentracji materiału zawieszonego w zlewni Starej Rzeki zmieniały się w ciągu roku w bardzo szerokich granicach, od kilku mg/l do kilku tysięcy mg/l i ściśle związane były ze zmianami przepływu wody. Podobnie jak w innych regionach (Welc 1972; Froehlich 1975, 1982; Kostrzewski, Mazurek, Zwoliński 1994; Smolska 1996) znaczący wzrost koncentracji zawiesiny występował podczas wezbrań. Zależności po­między przepływem, a koncentracją zawiesiny podczas wezbrań miały kształt pętli (ryc. 38, 39, 40), a maksymalne wartości były notowane zwykle przed kulminacją przepływu wody lub tuż po niej (Krzemień, Święchowicz 1992). Po kulminacji, w fazie opadania fali wezbraniowej koncentracja zawiesiny równie gwałtownie opadała (ryc. 38, 39, 40). W latach 1987-1991 ze zlewni Starej Rzeki nastąpiło odprowadzenie od 276 (1990) do 1694,9 ton (1987) zawiesiny (tab. 10). Najwięcej materiału transportowane było w roku normalnym 1987, zdecydowanie najmniej w latach suchych. Wielkość odprowa­dzanej zawiesiny była zależna od wielkości odpływu zarówno w poszczególnych latach, jak i miesiącach (ryc. 43). Największe miesięczne ładunki zawiesiny odprowadzane były w maju (1987, 1989, 1991), grudniu (1988) i kwietniu (1990). Zdecydowanie najniższe występowały w listopadzie (1987, 1989), październiku (1988, 1990) oraz w lipcu (1991) (ryc. 43). Większość zawiesiny odprowadzana była podczas wezbrań roztopowych (pół­rocze zimowe) i opadowych (półrocze letnie). Najniższe miesięczne ładunki zawiesiny wynoszone były podczas letnich i jesiennych niżówek (ryc. 43). W latach normalnych i w roku wilgotnym odprowadzenie większości materiału nastąpiło w okresie półrocza letniego (1987, 1989, 1991), którego udział w odprowadzaniu zawiesiny wynosił od 63,9% (1987) do 97,9% (1989). W latach suchych większość zawiesiny odprowadzana była w półroczu zimowym, którego udział wynosił od 59,4% (1990) do 91,9% (1988). Tempo odpływowej denudacji mechanicznej w zlewni Starej Rzeki wynosiło od 12,3 (1990) do 75,6 ton/km2/rok (1987). Podawane w literaturze wartości wskaźnika dla małych zlewni pogórskich mieszczą się w przedziale 3,2 do 43,0 ton/km2/rok (Krzemień, Fig. 42. Mean monthly suspended material concentration (Cs) in the Stara Rzeka and Dworski Potok during (a) periods of flood flows and (b) between them in hydrological years 1987-1991 Sobiecki 1998), a dla zlewni większych od 9,5 (Krzemień 1995) do 100,0 ton/km2/rok (Drużkowski 1998). 4.2.2. Dworski Potok 4.2.2.1. Transport materiału rozpuszczonego W badanym pięcioleciu maksymalne roczne wartości stężeń materiału rozpusz­czonego w zlewni Dworskiego Potoku mieściły się w przedziale 470-654 mg/l, mini­malne natomiast w przedziale 114-283 mg/l. W latach suchych maksymalne wartości występowały w półroczu letnim, w roku wilgotnym w zimowym. Natomiast wartości minimalne występowały w półroczu zimowym w latach suchych, a w półroczu letnim w roku wilgotnym (tab. 9). W latach 1987-1991 średnie roczne stężenie materiału rozpuszczonego nie wykazywało dużego zróżnicowania i mieściło się w granicach 405-437 mg/l. Większym zróżnicowaniem charakteryzowała się mineralizacja wód Fig. 43. Monthly (a, b, c, d, e,) and annual (f) suspended material totals exported from the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 w półroczu zimowym — od 359 do 445 mg/l — przy czym najwyższe wartości wystąpiły w roku wilgotnym 1989 (ryc. 36). Średnia miesięczna mineralizacja wód w Dworskim Potoku w latach 1987-1991 mieściła się w granicach 336-492 mg/l. Wyraźny wzrost mineralizacji następował w lipcu i utrzymywał się do stycznia, co wiązało się z bardzo niskimi przepływami, przypadającymi na miesiące letnie oraz jesienne (ryc. 37). Wysokie roztopowe przepływy wiosenne powodowały obniżenie stężeń materiału rozpuszczone­go średnio do 336 mg/l. Czas trwania poszczególnych stężeń materiału rozpuszczonego nie nawiązuje ściśle do typu hydrologicznego danego roku. W rocznym cyklu obiegu wody zaznaczyły się wahania sezonowe i dobowe stężeń materiału rozpuszczonego. Obniżenie koncentracji następowało podczas wezbrań, podniesienie zaś w okresach międzywezbraniowych. Podczas wezbrań zmienność koncentracji była największa, a poszczególne wezbrania charakteryzowały się indywidualnym rozkładem koncentracji w czasie. Również indywidualne cechy meteorologiczne i hydrologiczne poszczegól­nych sezonów i lat decydowały o rozkładzie okresów z minimalnymi i maksymalnymi wartościami koncentracji materiału rozpuszczonego (ryc. 36). Zmienność mineralizacji w Starej Rzece była wyraźnie mniejsza niż w Dworskim Potoku. W zlewni Dworskiego Potoku roczne ładunki materiału rozpuszczonego wynosiły od 9,1 do 16,9 ton. Najwięcej materiału rozpuszczonego odprowadzone zostało w roku hydrologicznym 1989, zdecydowanie najmniej w roku 1990, zaś w pozostałych latach ilość odprowadzanego materiału była zbliżona (ryc. 41; tab. 10). Największe ładunki Tabela 12. Koncentracja zawiesiny w Dworskim Potoku w latach hydrologicznych 1987-1991 Table 12. Concentration of suspended material in the Dworski Potok in hydrological years 1987-1991 wynoszone były ze zlewni w poszczególnych latach odpowiednio w lutym (1987), grud­niu (1988), lipcu (1989), grudniu (1990) i maju (1991). Średnio w całym pięcioleciu naj­więcej materiału rozpuszczonego odprowadzane było w grudniu. Najmniejsze ładunki wynoszone były podczas letnich niżówek w lipcu (1991), sierpniu (1988), marcu (1989) i czerwcu (1990), zaś średnio w całym pięcioleciu w lipcu (ryc. 41). W latach 1987, 1988, 1990 i 1991 największe wynoszenie materiału miało miejsce w półroczu zimowym. Udział półrocza zimowego wynosił odpowiednio 60,7, 86,5, 73,6 i 59,5%. W roku wilgotnym (1989) nastąpiło odwrócenie proporcji i zdecydowanie najwięcej materiału rozpuszczonego odprowadzane było w półroczu letnim – 69,8% (tab. 10). W badanym pięcioleciu w odprowadzaniu materiału zaznacza się przewaga półrocza zimowego (59%). 4.2.2.2. Transport zawiesiny Maksymalna roczna koncentracja zawiesiny w zlewni Dworskiego Potoku mie­ściła się w przedziale 158,5-778,1 mg/l (tab. 12). W latach hydrologicznych 1987-1991 w zlewni Dworskiego Potoku wahała się od 0,1 do 778,1 mg/l (tab. 12). W okresach wezbraniowych najwyższe krótkotrwałe maksima koncentracji zawiesiny występowały w roku wilgotnym 1989 oraz w latach suchych (1988 i 1990). Wartości te wystąpiły w półroczu letnim (tab. 12; ryc. 42). W okresach międzywezbraniowych maksymalne wartości nie przekroczyły 25,1 mg/l i zdecydowanie dominowały w miesiącach półrocza letniego (tab. 12; ryc. 43). W zlewni Dworskiego Potoku nastąpiło odprowadzenie od 0,582 (1990) do 0,906 ton (1987) zawiesiny (tab. 10). Najwięcej materiału transportowane było w roku nor­malnym 1987, zdecydowanie najmniej w latach suchych. Miesięczne ładunki zawiesiny w badanym pięcioleciu były zróżnicowane. Kulminacja zaznaczała się przede wszyst­kim w grudniu (1988, 1990), kwietniu (1987), maju (1991) i lipcu (1989). Zdecydowa­nie najniższe wartości występowały w sierpniu (1988, 1990), lipcu (1991), wrześniu (1987) i listopadzie (1989). Większość zawiesiny wyniesiona została podczas wezbrań roztopowych (półrocze zimowe) i opadowych (półrocze letnie). Najniższe miesięczne wynoszone ładunki zawiesiny przypadły na letnie i jesienne niżówki (ryc. 43). W latach normalnych (1987, 1991) i suchych (1988, 1990) większość materiału odprowadzona została w półroczu zimowym, którego udział w odprowadzaniu zawie­siny wynosił od 51,5% (1991) do 84,4% (1989). W roku wilgotnym (1989) większość zawiesiny odprowadzona została w półroczu letnim (87,8%). 5. DYNAMIKA ODPROWADZANIA MATERIAŁU ROZPUSZCZONEGO I ZAWIESINY Przemieszczanie i odprowadzanie materiału zawieszonego i rozpuszczonego to zasadnicze składniki dynamiki zlewni pogórskiej. Procesy te prowadzą do transfor­macji zarówno stoków jak i koryt. W zlewni kształtują się progowe warunki tej dyna­miki. Decydują o nich zmieniające się w ciągu roku parametry meteorologiczne oraz użytkowanie rolnicze, związane ze stosowanym w zlewni płodozmianem i z sezonem wegetacyjnym. Natomiast uwarunkowania związane z budową podłoża i rzeźbą terenu są względnie stabilne. 5.1. Dynamika subsystemu stokowego Przemieszczanie zwietrzeliny na stoku zależy od użytkowania, morfologii oraz od parametrów opadów wywołujących spływ (Święchowicz 1995b, 1998, 2000a, b). Mimo że stok eksperymentalny, w obrębie którego prowadzono badania, jest krótki i jednorodny pod względem budowy geologicznej i pokrywy glebowej, to ze względu na cechy morfometryczne i użytkowanie można w jego obrębie wyróżnić dwie różnie funkcjonujące części: górną, dłuższą (120 m), użytkowaną jako pastwisko oraz dolną, krótszą (13 m), bardziej stromą (140) zadrzewioną krawędź (ryc. 44). Stwierdzone ilościowe prawidłowości odprowadzania gleby na stoku eksperymentalnym pozwalają poznać mechanizm transformowania wypukło-wklęsłego stoku pastwiskowego typowe­go dla Pogórza. Dane ilościowe uzyskane w obrębie zadrzewionej krawędzi pozwalają natomiast określić częstość i intensywność modelowania tak użytkowanego stoku. Również dane z poletek (zadarnionego i pozbawionego darni) wskazują na ochronną rolę pokrywy darniowej oraz skalę kontrastów erozyjnych przy różnym użytkowaniu. 5.1.1. Stok pastwiskowy W obrębie stoku pastwiskowego o nachyleniu 2,80-6,50 spłukiwanie zachodziło nawet w odcinkach o bardzo małym nachyleniu (2,80). Ilość przemieszczanej gleby zmieniała się wraz z długością i spadkiem stoku, zależała więc od jego kształtu. Spłu­kiwanie wzrastało wraz z długością stoku – od 24,7 g w segmencie przywierzchowino­wym (stanowisko 1) do 52,6 g na stanowisku 4, położonym 98 m od działu wodnego. Natomiast u podnóża , tuż powyżej leśnej krawędzi (stanowisko 5), spłukiwanie było Fig. 44. Slope wash on the experimental slope from August 1989 to October 1990 (a) Transport and deposition of the soil material on particular slope segments during single wash events (b) Transport and deposition of the soil material on particular slope segments (c) Slope profile prawie dwukrotnie mniejsze niż na odcinku wyżej położonym, o podobnym nachyleniu (stanowisko 4) i prawie takie samo, jak na stanowisku 1 (ryc. 44). W wypukłej części stoku silniej degradowany był dolny odcinek, zaś w części wklęsłej górny, podczas gdy dolny podlegał agradacji. Na odprowadzanie gleby większy wpływ miał kształt stoku niż niewielkie lokalne różnice nachylenia. Na zróżnicowanie ilości przemieszczanej gleby mogło mieć wpływ również lokalne zróżnicowanie pokrywy roślinnej (miejsca­mi dość gęsta, w innych wyskubana lub wydeptana przez pasące się na stoku owce) oraz mikroformy zoogeniczne (pozostałości kretowin, nory kretów i innych gryzoni), z których lokalnie mógł pochodzić luźny materiał wyniesiony na powierzchnię lub też przez systemy nor i korytarzy mogła być przechwytywana woda. Spłukiwanie miało miejsce stosunkowo rzadko. Podczas gdy dni z opadem stanowiły 42,4% badanego okresu, to dni, w których wystąpił spływ powierzchniowy i spłukiwanie – tylko 6,1%. Podczas każdego spływu powierzchniowego zachodził proces spłukiwania, jednak nie zawsze występował on jednocześnie na całej długości stoku (ryc. 44). Tak więc opad o takich samych cechach – nawet w obrębie krótkiego i mało zróżnicowanego pod względem kształtu, rodzaju pokryw i użytkowania stoku – nie wywoływał zawsze takich samych skutków morfologicznych (ryc. 44; Święchowicz 1998; 2000a, b). Na przebieg i intensywność spłukiwania wpływają – obok cech podłoża – wysokość i natężenie oraz czas trwania opadu (Święchowicz 1998, 2000a). Opady o wysokości 0-15 mm we wszystkich odcinkach stoku pastwiskowego wywołały 50-60% wszystkich przypadków spłukiwania, ale spowodowały przemieszczanie niewiele ponad 10% cał­kowitego materiału. Opady o wysokościach 15-25 mm wywołały 20-30% wszystkich zdarzeń, ale przemieściły aż 70% ogółu materiału uruchamianego na stoku. Zdarzenia spłukiwania wywołane przez opady o wysokości powyżej 25 mm stanowiły niewiele ponad 10% zdarzeń, ale uruchomiły 10-20% materiału (ryc. 45.1a). Tak więc największe spłukiwanie miało miejsce podczas spływów wywołanych przez opady o wysokości powyżej 15 mm (ryc. 45a), przy czym ilość spłukanej gleby była zróżnicowana w po­szczególnych odcinkach stoku. Podczas opadów o wysokości 15-20 mm najwięcej gleby przemieszczane było w dolnej części stoku (w odcinku depozycji). Podczas opadów o wysokości 20-25 mm najwięcej gleby przemieszczane było na stanowisku 3 i 5. Na­tomiast w odcinku aktywnej erozji (stanowisko 2) największe przemieszczenie gleby (prawie 53%) powodowały dopiero opady o wysokości 25-30 mm (ryc. 45.1b). Granica wysokości opadu 20 mm wydaje się istotna, ponieważ powyżej niej liczba zdarzeń spłu­kiwania jest taka sama na wszystkich stanowiskach. Podczas opadów poniżej 20 mm występowało zróżnicowanie liczby zdarzeń w zależności od położenia morfologicznego stanowiska, natomiast powyżej 20 mm występowało ich upodobnienie. Najwięcej zdarzeń spłukiwania na całej długości stoku (z wyjątkiem stanowiska 3) wywołały opady o natężeniu od 0,02 do 0,03 mm/min. Natomiast zdecydowanie najwięcej materiału przemieszczane było podczas zdarzeń wywołanych przez opady o natężeniach 0,03-0,04 mm/min. Istotną morfogenetycznie wartością graniczną natężenia opadu była wartość 0,03 mm/min. Opady o natężeniu poniżej 0,03 mm/min. wywołały ponad 50% zdarzeń spłukiwania, ale spowodowały przemieszczenie niewielkiej ilości gleby. Opady o natężeniu powyżej 0,03 mm/min. wywołały małą liczbę zdarzeń, ale spowodowały przemieszczenie dużej ilości gleby (ryc. 45.2a, b). Podczas opadów trwających do 5 godzin liczba przypadków spłukiwania była najbardziej zróżnicowana w profilu stoku. Zdecydowanie najwięcej gleby zostało od­prowadzone podczas deszczów trwających od 5 do 10 godzin. Stanowiło to od 21,4% (stanowisko 2) do 84,3% (stanowisko 5) całkowitej ilości odprowadzonej gleby. W na-stępnej kolejności, podczas opadów trwających od 10 do 15 godzin – odpowiednio od 11,5% (stanowisko 5) do 57,0% (stanowisko 2). Opady o takim czasie trwania wywołały blisko 50% wszystkich zdarzeń spłukiwania. Podczas tych zdarzeń na wszystkich stano­wiskach w obrębie stoku zostało odprowadzone prawie 3/4 całkowitej ilości spłukanej ze stoku gleby (ryc. 45.3a, b). Przemieszczanie gleby na stoku podczas pojedynczych zdarzeń spłukiwania od­bywało się skokowo, a ilość transportowanej gleby zarówno rosła jak i malała w miarę oddalania się od działu wodnego (ryc. 44). Na każdym stanowisku pomiarowym moż­na wyznaczyć graniczną wartość wysokości, natężenia i czasu trwania opadu, poniżej której większa liczba pojedynczych zdarzeń spłukiwania powoduje przemieszczenie stosunkowo niewielkiej ilości gleby. Powyżej tej wartości stosunkowo niewielka liczba zdarzeń spłukiwania powoduje przemieszczanie na wszystkich stanowiskach w obrębie stoku zdecydowanej większości gleby (ryc. 46). W odcinku przywierzchowinowym spłukiwanie jest znikome. Środkowy odcinek stoku pastwiskowego podlega większej degradacji przez spłukiwanie niż pozostałe jego fragmenty. Akumulacja materiału glebowego zachodzi w obrębie spłaszczenia podstokowego oraz w obrębie zadrzewionej krawędzi. W pasie intensywnej erozji (sta­nowisko 2) liczba zdarzeń spłukiwania jest mniejsza, ale ich efektywność morfologiczna jest większa. W tej części stoku potrzebne są wyższe wartości progowe opadu do zaist­nienia procesu. Liczba zdarzeń spłukiwania oraz całkowita ilość gleby przemieszczanej na stanowiskach 1 i 5 są bardzo podobne, natomiast ilość przemieszczanej gleby jest na tych stanowiskach różna podczas zdarzeń wywołanych przez opady o różnych cechach. W okresie badań zdarzenia spłukiwania, które zostały wywołane przez opady o największej częstości, ale o niskich sumach, były najmniej efektywne morfologicz­nie. Z kolei zdarzenia spłukiwania spowodowane przez opady o wysokich sumach, ale zdarzające się incydentalnie, miały niewielki udział całkowitej ilości przemieszczanego materiału. Mimo, iż zdarzenia te cechowała stosunkowo duża efektywność morfolo­giczna, ich rola w odprowadzaniu gleby na stoku była relatywnie mała ze względu na niewielki ich udział w ogólnej liczbie zdarzeń. Najwięcej gleby zostało odprowadzone Ryc. 45. (a) Liczba przypadków (%) spłukiwania oraz (b) wielkość (%) transportowanego ma­teriału na poszczególnych stanowiskach na stoku eksperymentalnym podczas opadów o różnej (1) wysokości, (2) natężeniu i (3) czasie trwania Fig. 45. (a) The number (%) of soil wash events and (b) the amount (%) of slope wash material at particular sites on the experimental slope during rainfalls of different (1) amount, (2) mean intensity and (3) duration Fig. 46. (1) The number (%) of slope wash events and (2) total amount (%) of slope wash material at particular sites on the pastureland slope during rainfalls of different (a) amount, (b) intensity and (c) duration podczas zdarzeń średnich, których było stosunkowo dużo i każde z nich powodowało transport stosunkowo dużej ilości gleby. Duża liczba zdarzeń spłukiwania nie decyduje więc o ich dużej efektywności morfologicznej. Opad o takich samych parametrach nie wywołuje takiej samej liczby zdarzeń spłukiwania na poszczególnych stanowiskach, a efektywność morfologiczna tych zdarzeń jest różna w profilu podłużnym stoku. W górnej części stoku, przechodzącego w spłaszczenie wierzchowinowe, rozmiary spłukiwania były małe. W pewnej odległości od działu wodnego, w środkowej części stoku, intensywność spłukiwania była większa. Podczas pojedynczych zdarzeń materiał glebowy był z tej części stoku odprowadzany i akumulowany u jego podnóża powyżej zadrzewionej krawędzi. Prowadziło to do wydłużania się podnóża stoku pastwiskowe­go. Jednak bardzo niskie wartości natężenia spłukiwania świadczą o dużej stabilności stoków użytkowanych jako pastwisko. 5.1.2. Zadrzewiona krawędź W obrębie zadrzewionej części stoku o nachyleniu 140 spłukiwanie wystąpiło 13 razy, a więc dwukrotnie rzadziej niż na stoku pastwiskowym. Liczba dni, w których spłukiwanie miało miejsce, stanowiła zaledwie 3% badanego okresu. W większości przypadków spłukiwanie wywołane było przez rzadko występujące opady o wysokości powyżej 20 mm (ryc. 45.1a). Aż 86,1% transportowanego materiału odprowadzane było podczas spływów wywołanych przez te opady (ryc. 45.1b). Opady o natężeniu poniżej 0,03 mm/min. wywołały 53,9% zdarzeń spłukiwania, ale przemieściły tylko 26,7% gleby (ryc. 45.2a,b), natomiast opady o natężeniu powyżej 0,03 mm/min. wywołały 46,1% zdarzeń, a przemieściły 73,3% gleby. Zdecydowanie dominowały zdarzenia spłukiwania wywołane przez opady trwające powyżej 5 godzin (ryc. 45.3a). Najwięcej gleby spłukane zostało podczas opadów trwających 5-10 godzin (ryc. 45.3b). Ilość matariału spłukane­go na stoku leśnym była w konsekwencji znikoma i w porównaniu z poszczególnymi segmentami stoku pastwiskowego była mniejsza odpowiednio: 34 (stanowisko 1), 55 (stanowisko 2), 63 (stanowisko 3), 73 (stanowisko 4) i 39 (stanowisko 5) razy. Maksy­malna ilość spłukanej w lesie gleby była 130 razy mniejsza niż maksymalna na stoku pastwiskowym (stanowisko 1). Stoki zalesione i zadrzewione krawędzie śródpolne stanowią barierę, uniemożli­wiającą dostawę materiału do dna doliny i koryta Dworskiego Potoku (ryc. 44). Uzy­skane wyniki wskazują na przeciwerozyjną rolę lasu i wszelkich zadrzewień na stokach, zwłaszcza w odcinkach przydennych. 5.1.3. Poletka pomiarowe – bez darni i zadarnione Stoki nie pokryte roślinnością są najbardziej podatne na degradację. Dane z po­letek pomiarowych bez darni i zadarnionego pozwalają porównać skalę intensywności procesu spłukiwania i w pewnej mierze odnieść uzyskane wyniki do stoków użytko­wanych rolniczo (okopowe, zboża). Deszcze wywołujące spłukiwanie zdarzają się stosunkowo rzadko, przy czym tylko nieliczne z nich wywołują skutki morfologiczne. W okresie od maja do września Fig. 47. (1) The number (%) of rainfall events and (2) the number (%) of slope wash events and total amount (%) of slope wash material (3) at experimental plots from May to October in hy­drological years 1989-1991 during rainfalls of different (a) amount, (b) intensity and (c) duration deszcze o wysokości poniżej 5 mm stanowiły prawie 80% wszystkich deszczów, jednak wywołały one tylko 5% wszystkich zdarzeń spłukiwania, natomiast ich udział w odpro­wadzaniu gleby na obu poletkach był prawie zerowy. Deszcze o wysokości powyżej 20 mm stanowiły niecałe 5% wszystkich przypadków deszczów i wywołały niewiele ponad 30% zdarzeń spłukiwania, podczas których na obu poletkach odprowadzone zostało ponad 80% gleby przemieszczanej w latach 1989-1991 (ryc. 47a). Deszcze o natężeniu poniżej 0,04 mm/min. stanowiły prawie 80% wszystkich przypadków i wywołały niewiele ponad 60% zdarzeń spłukiwania, podczas których przemieszczone zostało na poletku bez darni niecałe 20% gleby, a na zadarnionym pra­wie 50%. Deszcze o natężeniach powyżej 0,04 mm/min. wywołały niecałe 40% zdarzeń spłukiwania, a przemieściły nieco ponad 80% gleby na poletku bez darni i nieco ponad 50% na poletku zadarnionym (ryc. 47b). Deszcze trwające krócej niż 5 godzin stanowiły 90% wszystkich przypadków i wy­wołały nieco ponad 40% zdarzeń spłukiwania, podczas których przemieszczone zostało prawie 70% gleby na poletku bez darni i niecałe 30% na poletku zadarnionym. Desz­cze trwające ponad 10 godzin stanowiły niecałe 5% wszystkich przypadków deszczów i spowodowały 20% zdarzeń spłukiwania, podczas których przemieszczone zostało nieco ponad 20% gleby na poletku bez darni i ponad 60% na poletku zadarnionym (ryc. 47c). Na poletku pozbawionym ochronnej pokrywy darniowej bardziej efektywne były opady o wyższych natężeniach, natomiast na poletku zadarnionym większą rolę w przemieszczaniu gleby odgrywały opady dłużej trwające. W 1990 r. maksymalna ilość gleby spłukanej na poletku bez pokrywy roślinnej była 13 550 razy większa niż na poletku z darnią. Zdarzenia spłukiwania, które wystąpiły w badanym okresie, można podzielić na trzy grupy: 1. Zdarzenia spłukiwania, do wywołania których nie były potrzebne wysokie wartości progowe opadu. Zdarzeń tych było dużo. Każde z tych zdarzeń powodowało przemieszczenie niewielkich ilości gleby, tak więc ich morfologiczna efektywność w transformowaniu stoku była bardzo mała. 2. Zdarzenia spłukiwania, do wywołania których potrzebne były wysokie wartości progowe opadu. Zdarzeń tych było mało. Podczas tych zdarzeń następowało przemiesz­czanie dużej ilości gleby. Jednak ze względu na małą ich liczbę suma przemieszczanego przez nie materiału na stoku była również mała. 3. Zdarzenia spłukiwania, do wywołania których potrzebne były średnie wartości progowe opadu. Zdarzeń tych było dużo. Podczas tych zdarzeń następowało przemiesz­czanie średniej ilości gleby. Ze względu na stosunkowo dużą liczbę tych zdarzeń ich udział w przemieszczaniu materiału na stoku był największy. W badaniu procesu spłukiwania, który jest procesem epizodycznym, należy uwzględniać zarówno liczbę zdarzeń, jak i ich wielkość. Równocześnie należy odróżnić częstość zdarzeń od ich morfologicznej efektywności. Zdarzenia spłukiwania, podczas których następuje przemieszczanie dużej ilości gleby niekoniecznie mają największy udział w całkowitym jej przemieszczaniu na stoku, zwłaszcza jeśli występują incyden­talnie. W obrębie stoku dla poszczególnych jego odcinków można określić graniczne wartości wysokości, natężenia i czasu trwania opadu, warunkujące morfologiczną efektywność spłukiwania. Powyżej wartości granicznej liczba zdarzeń spłukiwania jest niewielka, natomiast ilość przemieszczanej przez nie gleby duża. Poniżej tej wartości zależność między liczbą zdarzeń spłukiwania a ich morfologiczną efektywnością jest odwrotna. Opady wywołują dużą liczbę zdarzeń spłukiwania, ale ilość przemieszczanej gleby jest niewielka. Wartości graniczne dla poszczególnych odcinków podłużnego profilu stoku nie są takie same (ryc. 46; ryc. 47). Całkowita liczba przypadków spłukiwania zależy nie tylko od typu konkretnych opadów, ale także od cech morfologiczno-morfometrycznych stoku i jego użytkowania. W środkowej części stoku liczba przypadków spłukiwania jest mniejsza, a wartości progowe opadu (wysokość, natężenie i czas, niezbędne do wywołania procesu prze­mieszczania materiału na stoku) są wyższe. Skuteczność morfogenetyczna opadów o wyższych parametrach jest natomiast większa: powodują one przemieszczanie większej ilości materiału. 5.2. Dynamika odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawiesiny w subsystemie korytowym Ilość odprowadzanego poza zlewnię materiału rozpuszczonego i zawiesiny jest sumą dostawy materiału ze stoków i z dopływów oraz materiału dostarczonego dzięki procesom erozyjnym w korycie rzeki głównej. Rola dopływów jest dwojaka. Dostar­czają przede wszystkim wodę, powiększając w ten sposób pojemność transportową rzeki głównej, a także dostarczają materiał rozpuszczony i zawiesinę, pochodzące ze zlewni elementarnych. Rola poszczególnych dopływów zależy głównie od wielkości ich zlewni i usytuowania (górny, dolny bieg cieku głównego) oraz od przestrzennego rozmieszczenia opadów (opady lokalne w jednej zlewni elementarnej, w wielu zlew­niach elementarnych, w całej zlewni Starej Rzeki). 5.2.1. Zróżnicowanie i zmienność odprowadzania materiału rozpuszczonego Odprowadzanie materiału rozpuszczonego wykazuje wyraźny związek z opada­mi w ciągu roku. W latach suchych dominuje odprowadzanie w półroczu zimowym, a w latach wilgotnych – w półroczu letnim. Dotyczy to zarówno zlewni elementarnej Dworskiego Potoku, jak i zbiorczej zlewni Starej Rzeki. W roku zaznaczają się dwa wy­raźne sezony: niskiego odprowadzania – letnio-jesienny (WLd do 5-6%) oraz wysokiego odprowadzania – zimowo-wiosenny (WLd do 12-15%) (ryc. 48; ryc. 49). Rytm odpro­wadzania materiału nawiązuje do rytmu odpływu wody. Zarówno w Starej Rzece, jak i Dworskim Potoku uśredniony dla 5-lecia obraz wykazuje niemal idealne dopasowanie odprowadzania materiału rozpuszczonego do reżimu odpływu wody. Wszelkie odchy­lenia związane są z ekstremalnymi zdarzeniami hydrologiczno-meteorologicznymi, takimi jak skrajnie wysokie i intensywne opady albo susze, powodujące wysychanie Fig. 48. Monthly runoff coefficient (WO) and monthly coefficient of dissolved (WLd) and suspended material (WLs) export from the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 Ryc. 49. Monthly coefficient of dissolved (WLd) and suspended material (WLs) export from the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 Fig. 50. Daily runoff variability coefficient (CO) and daily variability of dissolved (CLd) and suspended (CLs) material export coefficient in the Stara Rzeka and Dworski Potok catchments in hydrological years 1987-1991 Dworskiego Potoku. Odmienność hydrologiczna poszczególnych lat ma więc wpływ na zróżnicowanie odprowadzania materiału w poszczególnych latach (ryc. 48; ryc. 49). Pomiędzy zlewnią Dworskiego Potoku i ponad 80 razy większą od niej zlewnią Starej Rzeki zaznacza się podobieństwo rytmów i względnych wartości odprowadzania materiału rozpuszczonego. Wielkość zlewni wywiera niewielki wpływ na ich dynamicz­ne podobieństwo: w obu bowiem ciekach różnice wielkości ładunku (%) mieszczą się w przedziale 0-4%. W miesiącach o ogólnie wyższym poziomie odprowadzania różnice te wzrastają wyjątkowo do 5-7%, a całkiem sporadycznie do 10-12% (ryc. 49). Ma to miejsce wówczas, gdy opady o dużej wysokości i intensywności skoncen­trowane są na niewielkiej powierzchni. Miały one wpływ na odprowadzanie materiału ze zlewni Dworskiego Potoku, lecz nie powodowały zasadniczej zmiany wartości odprowadzania materiału w korycie Starej Rzeki. Również współczynnik dobowej zmienności odprowadzania materiału rozpusz­czonego wykazuje podobny przebieg w ciągu całego roku i wskazuje na dynamiczne podobieństwo obu potoków (ryc. 50). 5.2.2. Zróżnicowanie i zmienność odprowadzania zawiesiny Odprowadzanie zawiesiny jest procesem bardziej złożonym niż odprowadzanie materiału rozpuszczonego. W latach skrajnie suchych dominuje odprowadzanie w półroczu zimowym – zarówno w zlewni elementarnej jak i głównej. W latach skrajnie wilgotnych dominuje natomiast odprowadzanie w półroczu letnim – niezależnie od wielkości zlewni. W latach normalnych proces odprowadzania zawiesiny zależy od miesięcznego rozkładu opadów i ich rodzaju. Miesięczny jak i roczny rytm odprowadzania zawiesiny nawiązuje do rytmu odpływu wody (ryc. 48; ryc. 49). Nie zaznacza się jednak wyraźna sezonowość odpro­wadzania zawiesiny. Jest ono bowiem związane z krótkimi okresami wezbraniowymi, kiedy odprowadzana jest przeważająca część ładunku rocznego. Zlewnie różnej wielkości (Dworskiego Potoku i Starej Rzeki) wykazują odmienność dynamiki od­prowadzania zawiesiny (ryc. 49). Reżim odprowadzania zawiesiny zależy bowiem od zasięgu przestrzennego opadów. Lokalne zdarzenia opadowe, jakie mają miejsce w zlewni Dworskiego Potoku, podkreślają odmienność dynamiczną zlewni elementarnej, przejawiającą się w nierównoczesności odprowadzania materiału w stosunku do rzeki głównej. Widoczna jest ona także w różnicach względnej wielkości odprowadzanych ładunków (%) w obu ciekach. Często przekraczają one 10%, a w ekstremalnych przy­padkach wynoszą nawet do 55%. Najmniejsze są w okresach małego odprowadzania zawiesiny (okresy niżówkowe) i wówczas wynoszą 0-5%. Również wielkim wezbraniom na Starej Rzece niekoniecznie towarzyszą wezbrania na Dworskim Potoku. W skali pięciolecia uśredniony obraz wyraźnie pokazuje odmienność dynamiczną obu zlewni (ryc. 49). Przebieg odprowadzania zawiesiny ze zlewni elementarnej jest wyrównany na poziomie 8-12% i spada do poniżej 5% w okresie miesięcy letnich i jesiennych, co związane jest z trwającym od jednego do trzech tygodni zanikiem odpływu. Przebieg odprowadzania przez Starą Rzekę jest bardziej niewyrównany, z bardzo wyraźnie zaznaczającą się kulminacją odprowadzania (50%) w maju. Odmienność tę podkreśla wskaźnik nieregularności odprowadzania zawiesiny. Średnia roczna jego wartość dla Starej Rzeki wynosi aż 50, zaś dla Dworskiego Potoku tylko 3. Należy sądzić, że wzrasta on ze wzrostem powierzchni zlewni i stopnia zróżnicowania warunków środowiskowych, wpływających na dostawę zawiesiny do koryta. Na roczny i miesięczny rytm odprowadzania materiału zawieszonego nakłada się również rytm dobowy. Współczynnik dobowej zmienności odprowadzania zawiesiny wskazuje na indywidualne cechy środowiska zlewni i rolę zdarzeń ekstremalnych, takich jak: duże wezbranie w miesiącu dominowania niżówek (w październiku na Starej Rzece), odwilże śródzimowe (w grudniu na Dworskim Potoku i Starej Rzece) i występowanie dużych wezbrań w tym samym miesiącu, w którym następuje zanik odpływu wody (w lipcu na Dworskim Potoku). Najmniejsza dobowa zmienność od­prowadzania zawiesiny występuje w Starej Rzece w styczniu, a w Dworskim Potoku w marcu. Ekstremalne wartości współczynnika, będące miarą stabilności reżimu od­prowadzania materiału, wynoszą dla Starej Rzeki 11:2, dla Dworskiego Potoku: 9:1. W skali roku dobowa zmienność odprowadzania materiału ze zlewni Dworskiego Potoku jest więc większa niż ze zlewni Starej Rzeki (ryc. 50). 5.2.3. Rola wezbrań w odprowadzaniu materiału rozpuszczonego i zawiesiny Reżim hydrologiczny Starej Rzeki charakteryzuje się niewyrównanym odpły­wem w ciągu roku, a o odprowadzaniu materiału decydują w dużym stopniu krótkie okresy wezbraniowe. Przebieg wezbrań o różnej genezie i wielkości na Starej Rzece i Dworskim Potoku jest bardzo zróżnicowany. Ładunek materiału odprowadzanego przez wezbrania jest też bardzo różny i może wynosić od kilku aż do 81% rocznego ładunku. Wartość 81% wystąpiła w maju 1991 r. podczas największego wezbrania w okresie badań. Podczas tego wezbrania, o przepływie kulminacyjnym 6,9 m3/s, Stara Rzeka odprowadziła aż 99,5% miesięcznego ładunku zawiesiny, co odpowiada 83% Tabela 13. Charakterystyka największego wezbrania deszczowego w Starej Rzece w latach hydrologicznych 1987-1991 Table13. Characteristics of the highest flood flows in the Stara Rzeka in hydrological years 1987-1991 ładunku półrocza letniego i 81% ładunku rocznego. Analogicznie, ładunek odprowa­dzonych soli stanowił 70% ładunku miesięcznego, co odpowiada 37% ładunku półrocza letniego i jedynie 18% ładunku rocznego. Do kulminacji wezbrania odprowadzone zostało około 65% zawiesiny i 40% soli. W całkowitym ładunku materiału ładunek soli stanowił 18%, a zawiesiny aż 88,6%. Do kulminacji udział odprowadzonej zawiesiny i soli wynosił odpowiednio 88,6% oraz 11,4% (tab. 13). Przytoczony przykład pozwala sądzić, że wezbrania odgrywają dużo większą rolę w odprowadzaniu zawiesiny aniżeli soli. Przy stosunkowo małej zmienności koncentracji materiału rozpuszczonego w Starej Rzece ładunek materiału rozpuszczonego jest uzależniony głównie od zmian objętości wody. Podczas wezbrań następuje natomiast gwałtowny wzrost koncentracji zawiesiny o amplitudach wielokrotnie przekraczających amplitudy zmiany przepływu wody. Kulminacja koncentracji zawiesiny najczęściej wyprzedza kulminację przepływu lub pokrywa się z nią (ryc. 38; ryc. 39; ryc. 40). Świadczy to o szybkiej dostawie materiału z najbliższego otoczenia, a więc głównie z koryta. W elementarnej zlewni Dworskiego Potoku maksymalna koncentracja zawiesiny może wystąpić zarówno przed kulminacją wezbrania jak i równocześnie z nią albo po niej, co wskazuje na złożony mechanizm dostawy zawiesiny (Krzemień, Święchowicz 1992). 5.3. Współzależność subsystemu stokowego i korytowego Aby sformułować prawidłowości odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawie­siny ze zlewni należy poznać natężenie spłukiwania, mechanizm dostawy zwietrzelin ze stoków do koryt, dynamikę odprowadzania materiału rozpuszczonego i zawieszonego w korytach potoków oraz określić warunki progowe obiegu materii w zlewni. Spłukiwanie jest procesem epizodycznym, a miarą epizodyczności jest czas jego wystąpienia. W okresie badań dni z opadem stanowiły 42,4%, natomiast dni, w których wystąpił spływ powierzchniowy i spłukiwanie stanowiły na stoku pastwiskowym – 6,1%, a na stoku leśnym jedynie 3%. Podczas każdego zdarzenia spływu powierzchniowego wystąpił proces spłukiwania. Nie występował on zawsze jednocześnie w całym profilu podłużnym stoku, tak więc opad o podobnych lub takich samych parametrach nie zawsze wywoływał spłukiwanie na całej długości stoku, nawet jeśli był to stok krótki i mało zróżnicowany. Świadczy to o nierównomiernym i niejednoczesnym przemiesz­czaniu materiału na stoku. Spłukiwanie zachodzi na stokach nawet o bardzo małym nachyleniu (stanowisko 5). Ilość przemieszczanego materiału mineralnego zmienia się wraz z długością i zmianą nachylenia stoku oraz jego kształtu. W zależności od wysokości pojedynczego opadu, przepuszczalności podłoża i odległości od działu wodnego ilość spłukiwanego materiału jest zróżnicowana – może zarówno rosnąć jak i zmniejszać się w dół stoku. Materiał spłukiwany podlega skokowemu przemieszczaniu w dół stoku. Podczas jednego zda­rzenia bardzo rzadko następuje przemieszczenie materiału z górnego odcinka stoku aż do jego podnóża. Analiza zawartości cezu-137 w glebie na stoku pastwiskowym wskazuje, że środkowy odcinek stoku podlega większej degradacji na skutek procesu spłukiwania, niż pozostałe jego fragmenty. Akumulacja materiału glebowego zachodzi poniżej spłaszczenia stokowego, na granicy zadrzewionej krawędzi. W obrębie wierzchowiny spłukiwanie nie zachodzi albo rozmiary tego procesu są znikome. Duża koncentracja cezu-137 w powierzchniowych warstwach gleby w obrębie zadrzewionej krawędzi wynika prawdopodobnie z większej zdolności środowiska leśnego do jego akumulacji i zapewne nie jest wynikiem depozycji materiału pochodzącego ze stoku pastwisko­wego. Podobnie utwory budujące dno doliny odznaczają się bardzo dużą koncentra­cją cezu-137, co najmniej do głębokości 50 cm, co może między innymi świadczyć o znacznym transporcie gleby z górnej części zlewni podczas dużych wezbrań, kiedy jest transportowana w obrębie dna doliny i zatrzymywana przez bujną roślinność porastającą dno (Chełmicki, Święchowicz 1992; Chełmicki, Święchowicz, Araszkie­wicz 1992). Podobnie w obrębie stoku zalesionego występuje duże zróżnicowanie koncentracji cezu w glebie, które jest skutkiem spłukiwania zwłaszcza w środkowej, wypukłej części stoku, a także skutkiem jego akumulacji u podnóża i w obrębie dna doliny. Jednak jak pokazały badania, zróżnicowanie zawartości cezu w glebie może być spowodowane również zróżnicowaniem w profilu podłużnym stoku takich cech gleby jak granulometria, zawartość humusu, zawartość kationów wymiennych oraz pH (Chełmicki, Święchowicz, Mietelski, Klimek 1995). Podczas gdy przemieszczanie materiału mineralnego na stokach zachodziło epi­zodycznie, to transport materiału rozpuszczonego i zawiesiny w korycie Starej Rzeki miał miejsce przez cały rok. W Dworskim Potoku transport ustawał przez okres 11-25 dni w roku w związku z ustaniem odpływu. Jedynie w wilgotnym 1989 r. odpływ i odprowadzanie materiału zachodziły nieprzerwanie. O ciągłości transportu materiału i możliwości odprowadzania go poza zlewnię decyduje sieć rzeczna. W zlewni Starej Rzeki dominują cieki stałe, z dobrze wykształconymi korytami, które odwadniają południową zalesioną część zlewni, natomiast w części północnej dominują cieki z od­pływem okresowym i epizodycznym. Odprowadzane w obu zlewniach pogórskich roczne ładunki zawiesiny są mniej­sze od analogicznych ładunków materiału rozpuszczonego (ryc. 51). W Starej Rzece odprowadzanie materiału rozpuszczonego było w roku średnim 1,3 razy większe niż zawiesiny, a w roku suchym większe aż 3 razy. Przewaga materiału rozpuszczonego największa była w latach suchych, zaś w latach normalnych i wilgotnych była ona nie­znaczna. W Dworskim Potoku odprowadzanie materiału rozpuszczonego było 13-25 razy większe niż zawiesiny. W roku wilgotnym przewaga była najmniejsza. Podobne proporcje pomiędzy transportem materiału rozpuszczonego i zawiesiny dla Starej Rzeki i Dworskiego Potoku za lata 1993-1995 podaje K. Krzemień (1995a; 1996). Natomiast badania przeprowadzone w pogórskiej zlewni Wierzbanówki wskazują na przewagę denudacji mechanicznej (Drużkowski 1998). Wyniki uzyskane w zlewni Starej Rzeki w okresie 1987-1991 nie potwierdzają dotychczasowych poglądów (Figuła 1966, Froehlich 1975; Łajczak 1986, Drużkowski 1998), że na Pogórzu denudacja mechaniczna prze-wyższa chemiczną. Na ten fakt zwracał już uwagę w swojej pracy K. Krzemień (1995a). Dysproporcje w odprowadzaniu zawiesiny i soli, istniejące pomiędzy Starą Rzeką i Dworskim Potokiem, uwarunkowane były innymi źródłami dostawy zawiesiny. Do­ (a) Starej Rzeki i (b) Dworskiego Potoku w latach hydrologicznych 1987-1991 (c) Udział półro­czy w odprowadzaniu zawiesiny ze zlewni Starej Rzeki (d) Udział półroczy w odprowadzaniu zawiesiny ze zlewni Dworskiego Potoku Fig. 51. Annual loads of suspended matter exported from (a) the Stara Rzeka and (b) Dworski Potok catchments in hydrolgical years 1987-1991 (c) Half-year totals of suspended material export from the Stara Rzeka catchment (d) Half-year totals of suspended material export from the Dworski Potok catchment minujące w Dworskim Potoku łąkowe użytkowanie zlewni uniemożliwiało intensywne spłukiwanie na stokach, natomiast zarośnięte koryto uniemożliwiało odprowadzanie zawiesiny. W Starej Rzece głównym źródłem dostawy zawiesiny jest erozja koryta i wyso­kich zbudowanych z deluwiów brzegów. Wielkość odprowadzania ładunków materiału rozpuszczonego i zawiesiny jest zróżnicowana w poszczególnych latach, półroczach i miesiącach, w zależności od ilości opadów, i nawiązuje do odpływu wody. Ładunek materiału rozpuszczonego dostarczanego ze zlewni Dworskiego Potoku do koryta Starej Rzeki stanowi od 1,1% materiału transportowanego przez Starą Rzekę w latach suchych do 1,5% – w roku wilgotnym. Ładunek zawiesiny dostarczanej ze zlewni Dworskiego Potoku do koryta Starej Rzeki stanowi natomiast od 0,05-0,21% materiału transportowanego przez Starą Rzekę w latach suchych i normalnych do 0,13% w roku wilgotnym. Zlewnia Starej Rzeki składa się z 48 zlewni elementarnych, które dostarczaja do jej koryta materiał rozpuszczony i zawiesinę. Gdyby w wyróżnionych 48 zlewniach elementarnych przyjąć takie same wartości odprowadzania materiału jak w Dworskim Potoku, to okazałoby się, że dopływy Starej Rzeki dostarczają 53-72% materiału rozpuszczonego i tylko 2-10% zawiesiny transportowanej przez Starą Rzekę. Przedstawiona estymacja świadczy o tym, że materiał rozpuszczony pochodzi z całej powierzchni zlewni i dostarczany jest zarówno poprzez spływ powierzchniowy, jak i śródpokrywowy i korytowy. Transportowany przez Starą Rzekę i jej dopływy materiał w postaci soli i zawiesiny pochodzi z różnych źródeł. Materiał rozpuszczony pochodzi z ługowania skał podłoża, pokryw zwietrzelinowych i lessopodobnych, z rozkładu biomasy, z nawożenia oraz z opadów atmosferycznych. Rozdzielenie źródeł pochodzenia materiału jest praktycznie niemożliwe i z reguły podlega szacunkowym ocenom (Kotarba 1972; Froehlich 1975, 1982; Welc 1985; Krzemień 1991). Różnice mineralizacji wód rzecznych, występujące pomiędzy Starą Rzeką a jej dopływami, związane są z zasięgiem określonych utworów geologicznych. Górna część Starej Rzeki wraz z Leśnym Potokiem odwadnia czoło progu fliszowego, a potoki zasilane są wodami o mniejszej mineralizacji. Natomiast w niżej położonej części zlewni, Stara Rzeka zasilana jest wodami dopływów Potoku Brzeźnic­kiego i Dworskiego, które odwadniają obszar zbudowany głównie z iłów mioceńskich, pokrytych miąższymi pokrywami lessopodobnymi oraz intensywnie użytkowany rolniczo (Chełmicki, Kaszowski Święchowicz 1992; Żelazny 1995). Skomplikowana budowa geologiczna brzeżnej części Karpat uniemożliwia określenie rzeczywistego pochodzenia składników chemicznych w wodach powierzchniowych i podziemnych (Żelazny 1995; Krzemień 1995b). W oparciu o dane Ciszewskiego i Żelaznego (1995) można oszacować udział soli dostarczanych do zlewni z atmosfery. Jeśli dostarczane z opadem sole w całości odprowadzane są ze zlewni, stanowią najwyżej od 11,8 do 14,3% rocznego ładunku materiału rozpuszczonego, wynoszonego przez Starą Rzekę i 7,1-8,6% przez Dworski Potok. Uzyskane wyniki świadczą o tym, że ważnym źródłem materiału rozpuszczonego, odprowadzanego ze zlewni, jest również opad atmosferyczny. Wskaźnikiem ilustrują­cym potencjalną zawartość jonow w wodach opadowych jest przewodność właściwa. Wartości przewodności w sumach dobowych opadów (opad całkowity) zmieniały się w zakresie od 6,31-531,0 S.cm-1, co świadczy o dużym zróżnicowaniu stężeń soli w wodach opadowych (Żelazny 2000a, b). Stężenie soli w wodach opadowych może też wielokrotnie przewyższać stężenia soli notowane w ciekach (Ciszewski, Żelazny 1995a). Materiał rozpuszczony w ciekach zawiera również rozpuszczone związki, pocho­dzące z rozkładu biomasy. Dna dolin i koryta wielu cieków pogórskich są zarośnięte roślinnością hydrofilną, dlatego należy przypuszczać, że ilość materiału rozpuszczonego, pochodząca z rozkładu biomasy może być znacząca. Bardzo trudno jest więc określić, ile materiału dochodzącego do cieku dostarczane jest ze stoków podczas spływu po­wierzchniowego, a ile śródpokrywowego. W badanym okresie maksymalne roczne wartości stężeń materiału rozpuszczonego na stoku pastwiskowym mieściły się w prze­dziale 220,0-462,0 mg/l, natomiast minimalne – w przedziale 12,0-41,0 mg/l. Wartości te są niższe niż notowane w zlewni Dworskiego Potoku, ale zbliżone do stwierdzonych w korycie Starej Rzeki. Dostawa zawiesiny jest procesem bardziej złożonym. Kluczowym czynnikiem określającym dostawę zawiesiny do koryta jest wielkość zlewni, jej rzeźba i użytko­wanie ziemi. Zlewnia Starej Rzeki jest typową zlewnią pogórską, w której występują szerokie akumulacyjne dna dolin porośnięte trawą. Stoki natomiast są uprawiane lub zalesione. Dostawa materiału ze stoków do koryt uwarunkowana jest bardziej przestrzennym zróżnicowaniem użytków niż zajmowaną przez nie powierzchnią. W obrębie zlewni Starej Rzeki występuje duże zróżnicowanie wielkości powierzchni stoków, które są intensywnie przeobrażane przez spłukiwanie. Północna i wschodnia cześć zlewni są użytkowane rolniczo. Natomiast część południowa cechuje się znacznie większym udziałem powierzchni leśnych, a mniejszą upraw okopowych. Granica pomiędzy stokami i dnami dolin podkreślona jest zarówno użytkowaniem jak i granicami morfologicznymi. Wypukło-wklęsłe stoki przechodzą w dna dolin sze­rokimi równinami podstokowymi (deluwialnymi) lub wyraźnymi krawędziami, które są zadrzewione. Dna dolin Starej Rzeki i jej dopływów rozcięte są rynnami erozyjnymi, głębokimi do kilku metrów, przy czym rozcinanie postępuje w górę potoków. Dna dolin stanowią więc stosunkowo szeroką strefę oddzielającą stoki od koryt potoków, co wpływa w decydujący sposób na dostawę materiału ze stoków do koryt. Stoki użytkowane rolniczo mają profile nieregularne. Działki rolnicze są prze-ważnie wąskie, długie, oddzielone od siebie miedzami i towarzyszącymi im bruzdami podłużnymi oraz uprawiane zgodnie ze spadkiem. Przemieszczanie materiału następuje w obrębie działek, a jego akumulacja zwykle w ich dolnej części lub na początku niższej działki (fot. 18). Powstają wyraźne spłaszczenia i kształtują się nieregularne profile stoków, innymi słowy, w obrębie stoków podkreślone zostają kontrasty morfologiczne (fot. 19). Największa ilość materiału pochodzi z upraw okopowych (fot. 20, 21). Materiał spłukiwany z działek bezpośrednio przylegających do dna doliny jest akumulowany w obrębie doliny najczęściej w postaci stożków deluwialnych (fot. 22). Deponowanie materiału u podnóży stoków oraz w dnach dolin prowadzi do łago­dzenia kontrastów morfologicznych między stokami i dnem doliny (fot. 23). Dna dolin z powszechnymi podstokowymi równinami deluwialnymi stanowią strefę oddzielającą dwa słabo ze sobą powiązane systemy: stokowy i korytowy. Strefa ta jest barierą, unie-możliwiająca dotarcie większej ilości materiału do koryta potoku. Przekraczana jest incydentalnie – podczas ekstremalnych zdarzeń meteorologicznych. Charakterystyczną cechą Starej Rzeki oraz jej dopływów, takich jak Potok Brzeź­nicki, Potok Spytkowski, Potok Leśny i Potok Dubielicki, jest występowanie zadrze­wień nadrzecznych wzdłuż całego koryta lub na długich jego odcinkach. Zadrzewienia te stanowią kolejną barierę uniemożliwiającą dotarcie spłukanego ze stoków materiału do koryt potoków. W okresie badań relacje ilościowe między materiałem uruchamianym na stokach a materiałem wynoszonym przez potok zmieniały się. Spłukiwanie na stokach odby­wa się bowiem etapami, z niejednakową intensywnością w profilu podłużnym stoku. Zmiana użytkowania w profilu stoku powoduje albo wzrost energii procesów i erozję albo jej rozpraszanie i akumulację. Podczas zdarzenia spłukiwania, które miało miejsce w lipcu 2001 roku w zlewni Brzeźnickiego Potoku, koncentracja spłukiwanego materiału wynosiła od 1788 do 3297 mg/l w jednej z bruzd podłużnych na polu owsa, 833 mg/l – w obrębie stożka delu­wialnego u jej wylotu i 150 mg/l – w obrębie porośniętego trawą dna doliny, zaledwie kilka metrów od czoła stożka. W tym samym czasie koncentracja zawiesiny w zlewni Brzeźnickiego Potoku rosła w dół potoku od 224 do 584 mg/l. Tak więc tylko niewielka ilość spłukiwanego materiału dotarła ze stoku do koryta potoku. W południowej części zlewni większość zlewni cząstkowych jest głównym po­tencjalnym źródłem dostawy zawiesiny dzięki istnieniu stałej sieci rzecznej i dobrze uformowanych koryt. W części północnej odprowadzanie zawiesiny jest mniejsze, co jest spowodowane występowaniem szerokich, płaskich den dolin oraz wąskich i płytko wciętych koryt potoków. Większość zawiesiny pochodzi z koryta Starej Rzeki i innych potoków oraz z ich najbliższego otoczenia. Materiał spłukiwany ze stoków użytkowanych rolniczo aku­mulowany jest w obrębie płaskich i porośniętych trawą den dolin szczególnie podczas intensywnych opadów i roztopów. W czasie dużych wezbrań w korytach dopływów Starej Rzeki zarejestrowano maksymalną koncentrację zawiesiny w Dworskim Poto­ku, wynoszącą 778 mg/l, natomiast w korycie Starej Rzeki aż 3843 mg/l (Krzemień, Święchowicz 1992). Analizując tylko tę jedną cechę obiegu materiału klastycznego – od wierzchowiny poprzez koryta małych cieków do koryta Starej Rzeki – dostrzegamy skokowy wzrost wartości koncentracji zawiesiny. Zanotowany wzrost koncentracji jest wielokrotnością wartości koncentracji zawiesiny na stokach i w dopływach. W korycie Starej Rzeki, która płynie w głębokiej rynnie erozyjnej i rozcina dno doliny, możliwa jest dostawa zawiesiny z rozmywanych brzegów już przy podwyższonych stanach wody. Dostawa jest łatwiejsza, gdyż koryto ma przebieg kręty i występuje w nim wiele podcięć brzegowych (fot. 24). Wiadomo też, że koryta małych cieków pogórskich są w znacznym stopniu zarośnięte, a podczas wezbrań szybko wyczerpują się w nich zasoby materiału dostępnego do transportu (Krzemień, Święchowicz 1992; Krzemień 1995a; Krzemień, Sobiecki 1998; fot. 25, 26). Podsumowując należy stwierdzić, że zawiesina wynoszona poza zlewnię pogórską pochodzi z niewielkiej części jej powierzchni. Przemieszczanie znacznych mas materiału na stokach wskutek spłukiwania nie znajduje w pełni swego odbicia w transporcie zawiesiny przez rzeki. Przeważająca cześć materiału spłukiwane­go ze stoków zostaje zdeponowana u ich podnóża oraz w dnach dolin i nie dociera do koryt (Święchowicz 1998, 2001, 2002). Mimo dużej gęstości polnych dróg, ich rola w dostawie materiału jest niewielka. W większości, zwłaszcza w północnej części zlewni, są to drogi zadarnione i płytko wcięte. Transportowany drogami materiał akumuluje się w dnach dolin. W południowej – fliszowej części zlewni decydującą rolę w dostawie zwietrzelin mają drogi gruntowe, bezpośrednio dochodzące do koryta. 5.4. Wartości progowe opadu istotne dla transformacji rzeźby pogórskiej Na skutek działania procesów geomorfologicznych następuje transformacja stoków i koryt. Decydują o niej przede wszystkim zmienne parametry meteorologiczne, wa­runki termiczno-wilgotnościowe wierzchniej warstwy gleby oraz użytkowanie rolnicze. Natomiast rzeźba i budowa geologiczna są względnie stałe. Podstawowym ogniwem obiegu wody i materiału w zlewni jest opad. Jednak o działalności morfogenetycznej wody płynącej decyduje nie tylko ilość opadów, ale także ich jakość (deszcz, śnieg), a także rozkład w ciągu roku i częstość występowania. Występowanie i efektywność morfologiczna wielu procesów zależy więc od charakteru opadów. Dlatego tak istotne jest określenie wartości progowych (zwłaszcza opadu, koniecznych do wystąpienia określonych procesów morfologicznych (Starkel 1986, 1996; Kotarba 1994, 1998). Transformacja rzeźby zlewni pogórskiej odbywa się pod wpływem procesów działają­cych w sposób ciągły albo incydentalny. Działanie ciągłe polega głównie na transporcie materiału rozpuszczonego i zawiesiny w korytach potoków i odprowadzaniu ich poza zlewnię. Działanie incydentalne jest związane jest natomiast z wystąpieniem procesów z natury swojej epizodycznych, takich jak spłukiwanie. Działanie incydentalne polega również na zwiększeniu natężenia procesów (stałych, okresowych i epizodycznych) powyżej wartości średnich lub osiągnięciu w danym regionie wartości ekstremalnych. Skuteczność morfologiczna procesów jest uzależniona od czasu ich działania. W długich okresach zdarzenia o niewielkich natężeniach mogą cechować się większą efektyw­nością w odprowadzaniu materiału rozpuszczonego i zawiesiny poza zlewnię. Procesy ekstremalne powodują bezpośrednią transformację rzeźby, czyli powstawanie nowych form lub podkreślanie kontrastów morfologicznych w obrębie form już istniejących. Jednym z ważniejszych czynników powodujących uruchomienie wielu procesów są opady. Określenie wartości progowych opadów powodujących określone skutki morfologiczne ma duże znaczenie praktyczne, gdyż pozwała prognozować częstość wystąpienia procesów oraz przeciwdziałać negatywnym skutkom między innymi przez odpowiednie zagospodarowanie zlewni. Z dotychczasowych badań wynika, że nie ma jednej uniwersalnej wartości pro­gowej decydującej o uruchomieniu procesu. Każdy obszar posiada bowiem swoje uwa­runkowania zarówno klimatyczne jak i terenowe (Kotarba 1998; Święchowicz 2000b). Na stokach pogórskich użytkowanych rolniczo ważnym procesem transformującym rzeźbę jest spłukiwanie. Ten sam opad bardzo rzadko wywołuje spłukiwanie w obrębie całej zlewni. Przemieszczanie materiału na stokach jest procesem nierównomiernym i niejednoczesnym. Materiał spłukiwany podlega skokowemu przemieszczaniu w dół stoku. Podczas jednego zdarzenia rzadko następuje przemieszczenie materiału z gór­nego odcinka stoku aż do jego podnóża. Częstość występowania spłukiwania oraz jego morfologiczna efektywność zależy głównie stopnia pokrycia i utrwalenia stoków przez roślinność oraz stanu powierzchni gruntu w okresie bezpośrednio poprzedzających wystąpienie procesu (Święchowicz 2000a, b, 2001). Ten sam opad bardzo rzadko prowadzi do transformacji stoków przez spłukiwanie w obrębie całej zlewni, a głównym czynnikiem decydującym o zróżnicowaniu jest użyt­kowanie ziemi. Opad, który doprowadził do głębokiej transformacji Pola Dyniowego nie wywołał podobnych skutków w zlewni Dworskiego Potoku oraz Brzeźnickiego Potoku. Nie nastąpiła dostawa materiału ze stoków w postaci stożków deluwialnych, gdyż gęsta pokrywa roślinna skutecznie chroniła stoki przed intensywną erozją. Tak więc skutki tej samej ulewy w zlewni Pola Dyniowego były zupełnie inne niż w sąsiednich zlewniach Dworskiego i Brzeźnickiego Potoku. Na podstawie badań przeprowadzonych w zlewni Starej Rzeki wyróżniono trzy istotne dla morfodynamiki zlewni pogórskiej wartości progowe, po przekroczeniu których zmienia się natężenie procesu spłukiwania na stokach, a także charakter po­wiązań pomiędzy systemem stokowym i korytowym, polegający na dostawie materiału mineralnego ze stoków do koryt: 1. Pierwsza wartość progowa – rozpoczęcie procesu spłukiwania w profilu po-dłużnym stoków, 2. Druga wartość progowa – powszechne zachodzenie spłukiwania na całej dłu­gości niektórych stoków, 3. Trzecia wartość progowa – powszechne zachodzenie spłukiwania na całej dłu­gości wszystkich stoków zlewni. Pierwsza wartość progowa powoduje w konkretnych warunkach wystąpienie procesu. Kolejne wartości powodują określone skutki morfologiczne. Wartości progowe opadu zmieniają się w ciągu roku w zależności od stanu podłoża (faza wegetacji, wilgotność gleby, przemarznięcie). Określenie warunków progowych przy pomocy jednej liczby zawsze jest jedynie przybliżeniem rzeczywistych warunków, umożliwiającym bardzo generalne i uogólnione spojrzenie na procesy spływu i spłuki­wania. Przekroczenie pierwszej wartości progowej powoduje lokalne przemieszczanie materiału w profilu podłużnym stoku, przy czym intensywność procesu jest niewielka. Efektem przekroczenia drugiej wartości progowej jest lokalne przeobrażanie stoków w zlewni (fot. 27, 28). Przekroczenie trzeciej wartości powoduje natomiast powszechne przemieszczanie materiału zarówno na stokach jak i poza stoki, a tym samym jest przyczyną skutecznej transformacji całej zlewni (fot. 29). Prawdopodobień­stwo przekroczenia trzeciej wartości progowej maleje wraz ze wzrostem powierzchni zlewni. Podczas przekroczenia drugiej wartości progowej następuje lokalne sprzężenie subsystemów stokowego i korytowego (fot. 27; fot. 28). Podczas przekroczenia trzeciej wartości progowej sprzężenie obu subsystemów zlewni jest powszechne, ale i wówczas większość materiału wynoszonego ze stoków deponowana jest w obrębie podstokowych równin deluwialnych i w płaskich dnach dolin (fot. 30). 118 6. Wnioski W zlewniach pogórskich Starej Rzeki i Dworskiego Potoku ładunki materiału rozpuszczonego i zawiesiny są inne w poszczególnych latach, półroczach i miesiącach, w zależności od stopnia ich wilgotności, a rytm odprowadzania nawiązuje do rytmu odpływu wody. W obu zlewniach dominuje denudacja chemiczna nad mechaniczną, ponieważ roczne ładunki materiału rozpuszczonego są większe niż zawiesiny. W zlewni cząstkowej Dworskiego Potoku przewaga denudacji chemicznej nad mechaniczną jest zdecydowanie większa niż w zlewni Starej Rzeki. Przewaga ta powodowana jest, zarówno niewielką dostawą zawiesiny ze stoków do koryta, jak i mniej intensywnymi procesami erozji w samym korycie potoku. W zlewni pogórskiej użytkowanej rolniczo ważnym procesem na stokach jest spłukiwanie. Proces ten jest epizodyczny. Ten sam opad nie powoduje wystąpienia spłukiwania na wszystkich stokach w zlewni, a efektywność morfologiczna spłukiwa­nia jest zróżnicowana w profilu podłużnym stoków i zależy od ich morfologii, długości oraz od użytkowania. Proces spłukiwania jest bardzo intensywny, kiedy użytkowane rolniczo stoki nie są pokryte roślinnością (np. wczesną wiosną) lub są chronione przez nią w stopniu niedostatecznym (uprawy okopowe, uprawy zbożowe w początkowej fazie wzrostu). Na transport materiału na stokach ma wpływ również i wielkość działek rolniczych oraz występowanie w ich obrębie miedz i bruzd podłużnych, które ułatwiają odprowadzanie materiału i poprzecznych wymuszających lokalną depozycję. W obrębie stoków podzielonych miedzami na działki różnie użytkowane, poszczególne odcinki w profilu podłużnym stoku najczęściej funkcjonują niezależnie od siebie. Przemiesz­czanie materiału następuje w obrębie działek, a jego akumulacja zwykle w ich dolnej części lub na początku kolejnej działki. Konsekwencją są wyraźne spłaszczenia na granicy działek, które sprawiają, że profil podłużny stoku jest nieregularny. Z kolei depozycja materiału u podnóży stoków lub w dnie doliny w postaci różnej wielkości stożków deluwialnych powoduje wydłużanie się wklęsłej części stoków i w rezultacie zacieranie kontrastów morfologicznych pomiędzy stokami i dnem doliny. Wyróżniono trzy wartości progowe opadu, istotne dla morfodynamiki zlewni, po przekroczeniu których zmienia się natura powiązań pomiędzy stokami a korytem. Po przekroczeniu pierwszej wartości następuje rozpoczęcie spłukiwania w profilu podłuż­nym stoku. Materiał transportowany jest skokowo. Podczas jednego zdarzenia rzadko kiedy następuje przemieszczenie materiału z górnego odcinka stoku aż do jego podnóża, a procesem powszechnym jest redepozycja materiału. Po przekroczeniu drugiej wartości progowej spłukiwanie zachodzi na całej długości stoku, powodując jego transformację oraz akumulację materiału u jego podnóża. Następuje również lokalne sprzężenie stoków i koryt polegające na dostawie materiału ze stoków. Po przekroczeniu trzeciej wartości progowej następuje powszechne spłukiwanie na całej długości wszystkich stoków w zlewni, przy czym jego efektywność jest zróżnicowana. Podczas przekroczenia trzeciej wartości progowej sprzężenie stoków i koryt w zlewni jest powszechne, ale i wówczas większość materiału odprowadzanego ze stoków deponowana jest w obrębie podstokowych równin deluwialnych i w płaskich dnach dolin. Im mniejsza jest po­wierzchnia zlewni oraz bardziej jednolite użytkowanie (np. ten sam rodzaj upraw) tym prawdopodobieństwo przekroczenia trzeciej wartości progowej jest większe. Wartości progowe opadu nie są wielkością stałą i zmieniają się w ciągu roku w za-leżności od stanu podłoża (faza wegetacji, wilgotność gleby, przemarznięcie) zarówno w poszczególnych odcinkach profilu podłużnego stoku, jak i w obrębie całej zlewni. Określenie warunków progowych przy pomocy jednej wartości wysokości opadu zawsze jest jedynie generalnym przybliżeniem rzeczywistych warunków spływu i spłukiwania. W zlewni Starej Rzeki istnieje duża różnica pomiędzy ilością materiału rozpusz­czonego i zawiesiny wynoszonego ze zlewni składowych, a ilością materiału odprowa­dzanego przez Starą Rzekę. Ilość materiału rozpuszczonego, dostarczanego ze zlewni Dworskiego Potoku stanowi od 1,1 do 1,5% ładunku materiału rozpuszczonego, a od 0,05 do 0,21% rocznego ładunku zawiesiny odprowadzanego przez Starą Rzekę. Materiał rozpuszczony odprowadzany przez Starą Rzekę pochodzi z całej po­wierzchni zlewni i dostarczany jest do koryta rzeki głównej zarówno poprzez spływ powierzchniowy, śródpokrywowy, korytowy, natomiast zawiesina pochodzi głównie z rynny erozyjnej, rozcinającej dno doliny, którą płynie Stara Rzeka. Istnienie tej rynny jest równocześnie morfologicznym dowodem pochodzenia zawiesiny i dużej dyspro­porcji liczbowej pomiędzy ilością zawiesiny transportowaną w dopływach i w potoku głównym. Stoki i koryta w zlewni pogórskiej są słabo ze sobą powiązane. Dostawa materiału ze stoków do koryt odbywa się najczęściej lokalnie i nieregularnie. Podstokowe rów­niny deluwialne i szerokie dna dolin porośnięte trawą stanowią barierę utrudniającą, a nawet uniemożliwiającą swobodny przepływ materiału stałego ze stoków do koryt potoków. Jest to równocześnie strefa deponowania materiału, w przeciwieństwie do stoków i koryt, które są transformowane przez procesy erozyjne, gdyż z nich następuje odprowadzanie materiału. Strefa ta przekraczana jest tylko podczas ekstremalnych zdarzeń opadowych, kiedy spłukiwany materiał jest akumulowany szeroką strefą w obrębie całego dna doliny, a pewna jego część dociera także do koryta. Skutkiem epizodycznej i nierównomiernej akumulacji materiału w postaci różnej wielkości stożków deluwialnych są liczne nierówności w obrębie dna doliny, które powstało przy współudziale procesów stokowych i fluwialnych. Ukształtowanie się takiego stabilnego układu jest rezultatem zarówno powszechnego występowania pyłowych pokryw jak i ewolucji rzeźby i jej antropogenicznego przekształcania. Odprowadzanie materiału rozpuszczonego i zawiesiny z pogórskiej zlewni Starej Rzeki w porównaniu z wyższymi piętrami Karpat (Beskidy) charakteryzuje się niską dynamiką zarówno w skali rocznej, sezonowej, jak i w skali pojedynczych zdarzeń. Wskaźnik odpływowej denudacji chemicznej w zlewni Starej Rzeki jest porównywalny z uzyskanymi w innych zlewniach pogórskich, zaś wskaźnik odpływowej denudacji mechanicznej mieści się w granicach podawanych w literaturze w odniesieniu do małych zlewni pogórskich, ale jest zdecydowanie niższy od wskaźników podawanych dla Beskidów. 122 LITERATURA Angiel M., 1995, Stosunki termiczno-wilgotnościowe powietrza w rejonie stacji IG UJ w Łazach koło Bochni (Pogórze Wielickie) w okresie 1987-1992, [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geogra­ficzne, 100, 7-11. Angiel J., Kaszowski L., 1992, Wykształcenie materiału dennego i warunki hydrodynamiczne w korycie Starej Rzeki, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 88, 101-115. Baran-Zgłobicka B., Harasimiuk M., Zgłobicki W., 2001, Wspłółczesne przemiany krajobrazów rolniczych wyżyn lessowych Polski Południowo-Wschodniej, [w:] Przemiany środowiska przyrod­niczego Polski a jego funkcjonowanie, K. German, J. Balon (red.), Problemy Ekologii Krajobrazu 10, 269-275. Baścik M., Pociask-Karteczka J., Wilk A., 1995, Przebieg wezbrań letnich Starej Rzeki, [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Na­ukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 63-71. Biernat T., Ciupa T., 1985, Areas supplying weathered material and the mechanism of transportation of the suspended material in the Łososina catchment area (Holy Cross Mountain, central Poland). Quaestiones Geographice. Special Issue 1, 61-73. Biernat T., Ciupa T., 1992, Denudacja mechaniczna i chemiczna w zlewniach wyżynnych środkowej Polski, [w:] System denudacyjny Polski, A. Kotarba (red.), Prace Geograficzne IGiPZ PAN 155, 133-148. Brizga S. O., Finlayson B. L., 1994, Interaction between upland catchment and lowland rivers: an applied Australian case study, Geomorphology 9, 189-201. Bogacki M. (red.), 1990, Współczesne przemiany rzeźby Polski Południowo-Wschodniej, Prace Geo­ graficzne IG i PZ PAN 153, 1-148. Burtan J., 1954, Szczegółowa mapa geologiczna Polski, Arkusz – Wieliczka. Cabaj W., Ciupa T., 2001a, Lokalne powodzie na lessowych terenach Niecki Nidziańskiej, [w:] Wpływ użytkowania terenu i antropogenicznych przekształceń środowiska przyrodniczego na elementy obiegu wody w zlewni rzecznej, Instytut Geografii Akademii Świętokrzyskiej, Kielce, 22-24. Cabaj W., Ciupa T., 2001b, Naturalne i antropogeniczne uwarunkowania przyczyn i skutków powodzi na rolniczych terenach w Niecce Nidziańskiej, [w:] Przemiany środowiska przyrodniczego Polski a jego funkcjonowanie, K. German, J. Balon (red.), Problemy Ekologii Krajobrazu 10, 338-343. Ciupa T., 1996, Wpływ nawalnego opadu deszczu w dniu 15 września 1995 roku na przekształcenie rzeźby lessowej w górnej części zlewni Nidzicy (Wyżna Miechowska), Prace Instytutu Geografii WSP w Kielcach 1, 185-195. Campbell, B. L., Loughran R. J., Elliot G. L., 1982, Caesium-137 as an indicator of geomorphic processes in a drainage basin system, Australian Geographical Studies 20, 49-64. Chełmicki W., 1992, Izochrony i czas koncentracji fali wezbraniowej w zlewni Starej Rzeki (Pogórze Wielickie), Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 88, 117-124. Chełmicki W., 1995, Hydrograficzna charakterystyka progu Pogórza Karpackiego między Rabą i Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 107-111. Chełmicki W. (red.), 1998, The Carpathian Foothills Marginal Zone, Man and Environment, Prace Geograficzne Instytutu Geografii UJ 103, 1-190. Chełmicki W. (red.), 2001, Przemiany środowiska na Pogórzu Karpackim. Procesy, gospodarka, mo­nitoring, Instytut Geografii UJ, Kraków, 1-136. Chełmicki W., Baścik M., Pociask-Karteczka, 1995, Bilans wodny pogórskich zlewni Starej Rzeki i Dworskiego Potoku w latach 1987-1995, [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrod­niczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 171-185. Chełmicki W., Kaszowski L., Święchowicz J., 1992, Zróżnicowanie i zmienność koncentracji materiału rozpuszczonego w zlewni Starej Rzeki, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 88, 87-99. Chełmicki W., Klimek M., Krzemień K., 1995, Występowanie radioizotopu 137Cs w glebach Progu Pogórza Karpackiego między Rabą i Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 295-309. Chełmicki W., Święchowicz J., Araszkiewicz E., 1992, Zastosowanie cezu-137 do badania procesów stokowych na Pogórzu Karpackim, Przegląd Geofizyczny 37(3-4), 221-228. Chełmicki W., Święchowicz J., 1992, Application of Cs-137 and Soil Trapping Methods for Studying Slope Processes in the Carpathian Foothills, Pirineos 139, 3-14. Chełmicki W., Święchowicz J., Mietelski J. W., Klimek M., 1995, Naturalne czynniki przemiesz­czania izotopu Cs-137 w glebie na przykładzie stoku leśnego położonego na Pogórzu Karpackim, [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 125-142. Chełmicki W., Święchowicz J., Mietelski J. W., Macharski P., 1993-1994, Natural factors of Cs-137 distribution in soil on the example of forested slope in the Carpathian Foothills, Studia Geomor­phologica Carpatho-Balcanica 27-28, 71-86. Chorley R. J.(red.), 1969a, Water, Earth and Man, Methuen, London, 1-588. Chorley R. J., 1969b, The Drainage Basin as the Fundamental Geomorphic Unit, [w:] Water, Earth and Man, R. J. Chorley (red.), Methuen, London, 77-100. Ciszewski D., Żelazny M., 1995, Koncentracja makro- i mikrojonów w opadach atmosferycznych w Łazach na Pogórzu Karpackim, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 255-267. Coleman D. J., Scatena F.N., 1986, Identification and evaluation of sediment sources. IAHS Publi­cation 159, 3-18. Czyżowska E., 1997a, Stan badań nad rolą ekstremalnych opadów w ewolucji rzeźby wyżyn lessowych, [w:] Rola gwałtownych ulew w ewolucji rzeźby Wyżyny Miechowskiej (na przykładzie ulewy w dniu 15 września 1995 roku), L. Starkel (red.), Dokumentacja Geograficzna IG PAN 8, 15-18. Czyżowska E., 1997b, Przebieg erozji i rekonstrukcja spływu, [w:] Rola gwałtownych ulew w ewolucji rzeźby Wyżyny Miechowskiej (na przykładzie ulewy w dniu 15 września 1995 roku), L. Starkel 1997 (red.), Dokumentacja Geograficzna IG PAN 8, 54-62. Derbyshire E., Gregory K. J., Hails J. R., 1979, Geomorphological Processes, Mackays of Chatham Ltd., London. Dębski K., 1970, Hydrologia, Arkady, Warszawa, 1-368. Drużkowski M., 1998, Współczesna dynamika, funkcjonowanie i przemiany krajobrazu Pogórza Karpackiego, Instytut Botaniki UJ, Kraków, 1-285. Drużkowski M., Szczepanowicz B., 1988, Migracja pierwiastków w wodach powierzchniowych i opadach atmosferycznych na obszarze małej zlewni Pogórza Karpackiego, Folia Geographica, Series Geographia-Physica 20, 101-120. Dynowska I., Tlałka A.,1982, Hydrografia, PWN, Warszawa, 1-300. Figuła K., 1966, Badania transportu rumowiska w ciekach górskich i podgórskich o różnej budowie geologicznej i użytkowaniu, Wiadomości IMUZ 4(4), 131-145. Froehlich W., 1975, Dynamika transportu fluwialnego Kamienicy Nawojowskiej, Prace Geograficzne IGiPZ PAN 114, 1-122. Froehlich W., 1979, The role of Land Use in Varying the Suspended Load During Continuous Rainfall (Kamienica Nawojowska Catchment, Flysch Carpathians), Geographia Polonica 41, 7-37. Froehlich W., 1982, Mechanizm transportu fluwialnego i dostawy zwietrzelin do koryta w górskiej zlewni fliszowej, Prace Geograficzne IG i PZ PAN 143, 1-144. Froehlich W., 1986, Ekstrapolacja wskaźników denudacji w świetle mechanizmów erozji i transportu fluwialnego w zlewniach fliszowych Karpat, Przegląd Geograficzny 58, 89-98. Froehlich W., 1992, Mechanizm erozji i transportu fluwialnego w zlewniach beskidzkich, [w:] System denudacyjny Polski, A. Kotarba(red.), Prace Geograficzne IG i PZ PAN 155, 171-189. Froehlich W., Słupik J., 1986, Rola dróg w kształtowaniu spływu i erozji w karpackich zlewniach fliszowych, Przegląd Geograficzny 58(1-2), 129-160. Froehlich W., Starkel L., 1995. The response of slope and channel systems to various types of extreme rainfalls (temperate zone – humid tropics comparison), Geomorphology, 11(4), 337-346. Froehlich W., Walling D. E., 1992, The Use of Fallout Radionuclides in Investigations of Erosion and Sediment Delivery in the Polish Flysch Carpathians, [w:] Erosion, Debris Flows and Environment in Mountain Regions, IAHS Publication 209, 61-76. Fryirs K., Brierley G.J., 1999, Slope-channel decoupling in Wolumla catchment, New South Wales, Au­stralia: the changing nature of sediment sources following European settlement, Catena 35, 41-63. Fryirs K., Brierley G. J., 2001, Variability in sediment delivery and storage along river courses in Bega catchment, NSW, Australia: implications for geomorphic river recovery, Geomorphology 38, 237-265. Gardziel Z., Rodzik J., 2001, Drogi gruntowe jako stymulator przemian silnie urzeźbionego krajobrazu lessowego (w okolicy Kazimierza Dolnego), [w:] Przemiany środowiska przyrodniczego Polski a jego funkcjonowanie, K. German, J. Balon(red.), Problemy Ekologii Krajobrazu 10, 305-311. Gerlach T., 1966, Współczesny rozwój stoków w dorzeczu górnego Grajcarka (Beskid Wysoki), Prace Geograficzne IG PAN 52, 1-124. Gerlach T., 1976, Współczesny rozwój stoków w polskich Karpatach Fliszowych, Prace Geograficzne IG PAN 122, 1-116. Gil E., 1976, Spłukiwanie gleby na stokach fliszowych w rejonie Szymbarku, Dokumentacja Geogra­ficzna 2, 1-65. Gil E., 1986, Rola użytkowania ziemi w przebiegu spływu powierzchniowego i spłukiwania na stokach fliszowych, Przegląd Geograficzny 58(1-2), 51-65. Gil E., 1998a, Wpływ długości stoku na rozmiary spływu powierzchniowego i spłukiwania (badania eksperymentalne), [w:] Funkcjonowanie i tendencje rozwoju geosystemów Polski, A. Kostrzewski (red.), Biblioteka Monitoringu Środowiska, PIOŚ, Warszawa,105-112. Gil E., 1998b, Spływ wody i procesy geomorfologiczne w zlewniach fliszowych podczas gwałtownej ule­wy w Szymbarku w dniu 7 czerwca 1985 roku, [w:] Geomorfologiczny i sedymentologiczny zapis lokalnych ulew, L. Starkel (red.), Dokumentacja Geograficzna, 11, 85-107. Gil E., 1999, Obieg wody i spłukiwanie na fliszowych stokach użytkowanych rolniczo w latach 1980-1990, Zeszyty Naukowe IGiPZ PAN 60, 1-78. Gil E., Słupik J., 1972, The influence of plant cover and land use on the surface run-off and wash-down during heavy rain, Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica 6, 181-190. Gil E., Starkel L., 1979, Long-term Extreme Rainfalls and their Role in the Modelling of Flysch Slopes. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica 13, 207-220. Gilewska S., Starkel L., 1988, Geomorfologia, [w:] Atlas miejskiego województwa krakowskiego, Polska Akademia Nauk, Kraków. Gregory K. J., Walling D. E., 1974, Fluvial Processes in Instrumented Watersheds, Alden and Mowbray Ltd., Oxford, 1-194. Gregory K.J., Walling D. E., 1973, Drainage Basin. Form and Process. Edward Arnold Ltd., London, 1-458. Harris T., Boardman J., 1990, A Rule-based Expert System Approach to Predicting Waterborne Soil Ero­sion, [w:] Soil Erosion on Agricultural Land, J. Boardman I. D. L. Foster, J. A. Dearing (red.), John Wiley & Sons Ltd, 401-412. Harvey A. M., 1991, The influence of sediment supply on the channel morphology of upland streams: Howgill Fells, Northwest England, Earth Surface Processes and Landforms 16, 675-684. Harvey A. M., 1992, Proces interaction, temporal scales and the development of hillslope gully system: Howgill Fells, Northwest England, Geomorphology 5, 323-344. Harvey A. M., 1994, Influence of slope/stream coupling on process interaction on eroding gully slopes: Howgill Fells, Northwest England, [w:] Process Models in Theoretical Geomorphology, M. J. Kirkby (red.), Wiley & Sons, Chicester, 247-270. Harvey A. M., 1996, The role of alluvial fans in the mountain fluvial systems of Southeast Spain: im­plications of climatic change, Earth Surface Processes and Landforms 21, 543-553. Hess M., 1965, Piętra klimatyczne w polskich Karpatach Zachodnich, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 11, 1-267. Hess M., Leśniak B., 1988, Klimat, [w:] Atlas województwa tarnowskiego, PAN, Kraków. Jodłowski A., Skowronek S., 1980, Pradzieje Bochni i regionu, [w:] Bochnia. Dzieje miasta i regionu, F. Kiryk, Z. Ruta (red.), Urząd Miasta Bochni, Kraków, 33-42. Józefaciuk Cz., Józefaciuk A., 1990, Procesy spłukiwania powierzchniowego i erozji wąwozowej, [w:] Współczesne przemiany rzeźby Polski Południowo-Wschodniej, M. Bogacki (red.), Prace Geograficzne IG i PZ PAN 153, 59-83. Józefaciuk Cz., Kern H., 1988, Zagrożenie zasobów glebowych kraju, [w:] Przemiany środo­wiska geograficznego Polski, L. Starkel (red.), Wydawnictwo PAN, Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław-Warszawa-Kraków-Gdańsk-Łodź, 155-183. Kaszowski L., 1991, Cele i zadania Stacji Naukowej IG UJ w Łazach, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 83, 159-163. Kaszowski L., 1995a (red.), Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 1-160. Kaszowski L., 1995b (red.), Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, Instytut Geografii UJ, Kraków, 1-331. Kaszowski L., 1995c, Założenia metodologiczne i metodyczne projektu badawczego, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 11-16. Kaszowski L., 1995d, Obieg zanieczyszczeń i przeobrażanie geosystemów progu Pogórza Karpackiego między Rabą i Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrod­niczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 321-331. Kaszowski L., Święchowicz J., 1995, Rzeźba progu Pogórza Karpackiego między Rabą a Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 39-43. Klimaszewski M., 1963a, The principles of geomorphological mapping in Poland, [w:] Problems of Geomorphological Mapping, M. Klimaszewski (red.), Institute of Geography of the Polish Academy of Sciences, Geographical Studies 46, 67-71. Klimaszewski M., 1963b, Landform list and signs used in the detailed geomorphological mapping in Poland, [w:] Problems of Geomorphological Mapping, M. Klimaszewski (red.), Institute of Geography of the Polish Academy of Sciences, Geographical Studies 46, 139-177. Klimaszewski M., 1978, Geomorfologia, PWN, Warszawa, 1-1098. Klimczak R., 1993, Spłukiwanie na obszarach o zróżnicowanym użytkowaniu – przebieg i rola we współczesnym środowisku morfogenetycznym (zlewnia Młyńskiego Potoku, Pomorze Zachodnie), [w:] Geosystem obszarów nizinnych, A. Kostrzewski (red.), Zeszyty Naukowe PAN Człowiek i Środowisko 6, 61-77. Klimek M., 1995, Charakterystyka pokrywy glebowej eksperymentalnej zlewni Dworskiego Potoku (Pogórze Wielickie), [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 99-111. Knox J. C., 1972, Valley alluviation in Southwestern Wisconsin, Annales of the Association of Ame­rican Geographers 62(3), 401-410. Korska A., 1998, Wezbrania opadowe w małej zlewni pogórskiej, [w:] Funkcjonowanie i tendencje roz­woju geosystemów Polski, A. Kostrzewski (red.), PIOŚ, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, 197-204. Kostrzewski A., Zwoliński Z., 1990, Denudacja chemiczna i mechaniczna w zlewni górnej Parsęty w roku hydrologicznym 1986, [w:] Współczesne procesy morfogenetyczne w Polsce. Wybrane zagad­nienia, A. Kotarba (red.), Dokumentacja Geograficzna 1,13-30. Kostrzewski A., Zwoliński Z., 1992, Udział denudacji chemicznej i mechanicznej we współczesnym systemie geomorficznym górnej Parsęty (Pomorze Zachodnie), [w:] System denudacyjny Polski, A. Kotarba (red.), Prace Geograficzne IG i PZ PAN 155, 11-45. Kostrzewski A., Mazurek M., Zwoliński Z., 1994, Dynamika transportu fluwialnego górnej Parsęty jako odbicie funkcjonowania systemu zlewni, Stowarzyszenie Geomorfologów Polski, Poznań, 1-165. Kostrzewski A., Klimczak R., Stach A., Zwoliński Z., 1992, Wpływ procesów katastrofalnych na funkcjonowanie współczesnego systemu denudacyjnego obszarów młodoglacjalnych – Pomorze Zachodnie, Badania Fizjograficzne nad Polską Zachodnią 43, 55-82. Kotarba A., 1990, Postęp metodyczny w badaniach współczesnych procesów morfogenetycznych, [w:] Współczesne procesy morfogenetyczne w Polsce. Wybrane zagadnienia, A. Kotarba (red.), Doku­mentacja Geograficzna 1, 7-12. Kotarba A., 1994, Geomorfologiczne skutki katastrofalnych letnich ulew w Tatrach Wysokich, Acta Universitatis N. Copernici, Geografia 27, Nauki Matematyczno-Przyrodnicze 92, 21-34. Kotarba A.,1998, Morfogenetyczna rola opadów deszczowych w modelowaniu rzeźby Tatr podczas letniej powodzi w roku 1997, Dokumentacja Geograficzna 12, 9-23. Krzemień K., 1995a, Odprowadzanie materiału rozpuszczonego i zawiesiny z pogórskich zlewni Starej Rzeki i Dworskiego Potoku, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przy­rodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 227-239. Krzemień K., 1995b, Zróżnicowanie i zmienność chemizmu wód w zlewni Dworskiego Potoku na Po­górzu Wielickim w roku hydrologicznym 1995, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 227-239. Krzemień K., 1996, Relation between dissolved and suspended matter content exported from the drainage basins in the Carpathian Foothill region, Southern Poland, Studia Geomorphologica Carpa­tho-Balcanica 30, 89-99. Krzemień K., Sobiecki K., 1998, Transport of dissolved and suspended matter in small catchments of the Wieliczka Foothills near Łazy, [w:] The Carpathian Foothills Marginal Zone, Man and Environment, W. Chełmicki (red.), Prace Geograficzne Instytutu Geografii UJ 103, 83-100. Krzemień K., Święchowicz J., 1992, Zróżnicowanie i zmienność koncentracji zawiesiny w zlewni Starej Rzeki, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, Prace Geograficzne 88, 71-86. Lach J., 1984, Geomorfologiczne skutki antropopresji rolniczej w wybranych częściach Karpat i ich Przedgórza, Wydawnictwa Naukowe Wyższej Szkoły Pedagogicznej Kraków, Prace Mo­nograficzne 66, 1-142. Łajczak A., 1989, Zróżnicowanie transportu zawiesiny w karpackiej części dorzecza Wisły, Dokumen­tacja Geograficzna 5, 1-85. Maruszczak H., 1986, Tendencje sekularne i zjawiska ekstremalne w rozwoju rzeźby małopolskich wyżyn lessowych w czasach historycznych, Czasopismo Geograficzne 57(2), 271-282. Maruszczak H., 1988, Zmiany środowiska przyrodniczego kraju w czasach historycznych, [w:] Przemiany środowiska geograficznego Polski, L. Starkel (red.), Wydawnictwo PAN, Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław-Warszawa-Kraków-Gdańsk-Łodź, 109-135. Maruszczak H., 1990, Denudacja chemiczna, [w:] Współczesne przemiany rzeźby Polski Południowo- Wschodniej, M. Bogacki (red.), Prace Geograficzne IG i PZ PAN 153, 23-41. Mateszew S., 1980, Osadnictwo i stosunki własnościowe do końca XV wieku, [w:] Bochnia. Dzieje miasta i regionu, F. Kiryk, Z. Ruta (red.), Urząd Miasta Bochni, Kraków, 42-77. Mazurek M., 1998, Dostawa materiału klastycznego do transportu fluwialnego na obszarach mło­doglacjalnych (zlewnia Kłudy na Pomorzu Zachodnim), Badania Fizjograficzne Nad Polską Zachodnią, Seria A – Geografia Fizyczna 49, 127-146. Mazurek M., 1999, Dynamika transportu substancji rozpuszczonych w zlewni młodoglacjalnej (zlewnia Kłudy, Pomorze Zachodnie), Przegląd Geograficzny 71(3), 247-267. Mazurek M., 2000, Zmienność transportu materiału rozpuszczonego w zlewni Kłudy jako przejaw współczesnych procesów denudacji chemicznej. (Pomorze Zachodnie), Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, 1-125. McCallan M. E., O’Leary B. M., Rose C. W., 1980, Redistribution of Caesium-137 by erosion and deposition in Australian soil, Australian Journal of Soil Resourses 18,119-129. Medwecka-Kornaś A., Denisiuk Z., Dziewolski J., Szewczuk J., Matuszkiewicz J., Plit J., 1988, Szata roślinna – potencjalna roślinność naturalna, [w:] Atlas województwa tarnowskiego, PAN, Kraków. Michno A., 1995, Osuwiska progu Karpat między Rabą a Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 51-58. Morgan R. P. C., 1995, Soil Erosion and Concervation, Longman, 1-198. Obrębska-Starkel B., 1988, Klimat, [w:] Województwo tarnowskie – monografia, J. Warszyńska (red.), PAN, Kraków, 29-42. Olewicz Z. R., 1968, Stratygrafia warstw jednostki bocheńskiej i brzegu jednostki śląskiej między Wielicz­ką a Bochnią oraz pierwotne ich położenie w basenach sedymentacyjnych Karpat lub Przedgórza, Prace Instytutu Naftowego, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice. Olewicz Z. R., 1973, Tektonika jednostki bocheńskiej i brzegu jednostki śląskiej między Rabą a Uszwicą, Acta Geologica Polonica 23(4), 701-761. Olive L. J., Rieger W. A., 1986, Low Australian sediment yields – a question of inefficient sediment delivery, [w:] Drainage Basin Sediment Delivery, R. F. Hadley (red.). IAHS Publication 159, 305-322. Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., 1994, Hydrologia stosowana, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1-323. Phillips J. D., 1991, Fluvial sediment budgets in the North Carolina Piedmont, Geomorphology 4, 231-241. Phillips J. D., 1992, Delivery of upper-basin sediment to the lower Neuse River, North Carolina, U.S.A, Earth Surface Processes and Landforms 17, 699-709. Phillips J. D., 1995, Decoupling of sediment sources in large river basins, IAHS Publication 226, 11-16. Pietrzak M., 1995a, Rozwój osadnictwa prahistorycznego i wczesnośredniowiecznego na obszarze Progu Pogórza Karpackiego między Rabą i Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 111-117. Pietrzak M., 1995b, Historyczne i współczesne osadnictwo oraz użytkowanie środowiska progu Pogórza Karpackiego między Rabą i Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 129-147. Pociask-Karteczka J., 1995, Dynamika odpływu Starej Rzeki (Pogórze Wielickie), [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Na­ukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 55-61. Reniger A., 1955, Erozja gleb na terenie pogórskim w obrębie zlewni potoku Łukowica, Roczniki Nauk Rolniczych 71F(1), 21-44. Reniger A., 1957, Ilość materiału unoszonego ze zlewni podgórskiej rzeki Mleczki, Gospodarka Wodna 7, 344-347. Ritchie J. C., McHenry J. R., 1975, Fallout Cs-137: A tool in conservation research, Journal of Soil and Water Conservation 30(6), 283-286. Ritchie J. C., McHenry J. R., 1978, Fallout caesium-137 in cultivated and non cultivated North-Central United watersheds, Journal of Environment Quality 7, 40-44. Rodzik J., Janicki G., Zagórski P., Zgłobicki W., 1998, Deszcze nawalne na Wyżynie Lubelskiej i ich wpływ na rzeźbę obszarów lessowych [w:] Geomorfologiczny i sedymentologiczny zapis lokalnych ulew, L. Starkel (red.), Dokumentacja Geograficzna, 11, 45-68. Selby M. J.,1974, Dominant geomorphic events in the landform evolution, Bulletin of International Association of Engineering Geology 9, 85-89. Sinkiewicz M., 1998, Rozwój denudacji antropogenicznej w środkowej części Polski Północnej, Wydaw­nictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń, 1-103. Skiba S., 1992, Gleby zlewni Starej Rzeki, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 88, 39-47. Skiba S., Drewnik M., Klimek M.,1995, Gleby pyłowe progu Pogórza Karpackiego między Rabą a Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 27-33. Skoczylas-Ciszewska K., 1952, Budowa geologiczna brzegu Karpat w okolicy Bochni, Biuletyn Pań­stwowego Instytutu Geologicznego 77, 1-77. Skoczylas-Ciszewska K., 1954, Szczegółowa mapa geologiczna Polski, Arkusz – Brzesko. Słupik J., 1973, Zróżnicowanie spływu powierzchniowego na fliszowych stokach górskich, Dokumentacja Geograficzna 1, 1-118. Słupik J., 1981, Rola stoku w kształtowaniu odpływu w Karpatach Fliszowych, Prace Geograficzne IG PAN 142, 1-98. Słupik J., 1986, Ocena metod badań roli użytkowania ziemi w przebiegu spływu wody i erozji gleb w Karpatach, Przegląd Geograficzny 58(1-2), 41-50. Smolska E., 1992, Współczesne procesy fluwialne Pojezierza Suwalskiego (na przykładzie Szeszupy), [w:] System denudacyjny Polski, A. Kotarba (red.), Prace Geograficzne IG i PZ PAN 155, 85-102. Smolska E., 1993, Rola spłukiwania w dostawie materiału do transportu fluwialnego w obszarze młodo­glacjalnym (na przykładzie górnej Szeszupy), [w:] Geosystem obszarów nizinnych, A. Kostrzewski (red.), Zeszyty Naukowe PAN Człowiek i Środowisko 6, 159-165. Smolska E., 1996, Funkcjonowanie systemu korytowego w obszarze młodoglacjalnym na przykładzie górnej Szeszupy (Pojezierze Suwalskie), Uniwersytet Warszawski, Wydział Geografii i Studiów Regionalnych, Warszawa, 1-123. Smolska E., 2002, Denudacja antropogeniczna – zapis w rzeźbie i w osadach na wybranych przykładach z Pojezierza Suwalskiego, [w:] Zapis działalności człowieka w środowisku przyrodniczym, P. Szwarczewski, E. Smolska (red.), Warszawa-Łomża, 113-119. Stach A., 1988, Podstawy teoretyczne i metodyczne wykorzystania radioizotopu Cs-137 w badaniach gomorfologicznych, Sprawozdania Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk 105, 79-82. Stachurska A., 1995, Szata roślinna progu Pogórza Karpackiego między Rabą a Uszwicą, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego Progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 111-113. Starkel L., 1972a, Charakterystyka rzeźby Polskich Karpat i jej znaczenie dla gospodarki ludzkiej, Problemy Zagospodarowania Ziem Górskich 10, 75-150. Starkel L., 1972b, The role of catastrofic rainfalls in the shaping of the relief of the lower Himalaya (Darjeeling Hills). Geographia Polonica 21, 103-147. Starkel L., 1976, The role of extreme (catastrofic) meteorological events in the contemporary evolution of slopes, [w:] Geomorphology and Climate, J. Wiley (red.), 203-246. Starkel L., 1979a, On some questions of the contemporary modelling of slopes and valley bottoms in the flysch Carpathians, Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica 13, 191-206. Starkel L., 1979b, The role of extreme meteorological events in the shaping of mountain relief, Geographia Polonica 41, 13-20. Starkel L., 1986, Rola zjawisk ekstremalnych i procesów sekularnych w ewolucji rzeźby (na przykładzie fliszowych Karpat), Czasopismo Geograficzne 57(2), 203-213. Starkel L., 1988a, Działalność człowieka jako przyczyna zmian procesów denudacji i sedymentacji w holocenie, Przegląd Geograficzny 60(3), 251-265. Starkel L., 1988b, Rzeźba, [w:] Województwo tarnowskie – monografia, J. Warszyńska (red.), PAN, Kraków, 19-28. Starkel L.,1988c, Przemiany środowiska geograficznego Polski a dzisiejsze geosystemy, [w:] Przemiany środowiska geograficznego Polski, L. Starkel (red.), Wydawnictwo PAN, Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław-Warszawa-Kraków-Gdańsk-Łódź, 7-24. Starkel L., 1996, Geomorphic role of extreme rainfalls in the Polish Carpathians, Studia Geomorpho­logica Carpatho-Balcanica 30, 21-38. Starkel L. (red.), 1997, Rola gwałtownych ulew w ewolucji rzeźby Wyżyny Miechowskiej (na przykładzie ulewy w dniu 15 września 1995 roku), Dokumentacja Geograficzna IG PAN 8, 1-108. Starkel L. (red.), 1998a, Geomorfologiczny i sedymentologiczny zapis lokalnych ulew, Dokumentacja Geograficzna IG PAN 11, 1-107. Starkel L., 1998b, Funkcja powodzi w środowisku przyrodniczym dorzecza górnej Wisły, [w:] Powódź w dorzeczu górnej Wisły w lipcu 1997 roku, L. Starkel, J. Grela (red.), Wydawnictwo Oddziału Polskiej Akademii Nauk, Kraków, 9-20. Starkel L., 2002, Wartości progowe w przekształcaniu systemów naturalnych środowiska przyrodniczego Karpat, Wyżyny Małopolskiej i Kotlin Podkarpackich, [w:] Geograficzne uwarunkowania rozwoju Małopolski, A. Jelonek, Z. Górka (red.), 221-227. Starkel L., Czyżowska E., Rutkowski J.,1997, Rola opadów ulewnych w przekształcaniu rzeźby, [w:] Rola gwałtownych ulew w ewolucji rzeźby Wyżyny Miechowskiej (na przykładzie ulewy w dniu 15 września 1995 roku), L. Starkel (red.), Dokumentacja Geograficzna IG PAN 8, 93-94. St-Onge D. A., 1968, Geomorphic Maps, [w:] The Encyclopedia of Geomorphology, R. W. Faibridge (red.), Reinhold Book Corporation, New York, 388-403. Strahler A., 1964, Quantitative geomorphology of drainage basins and channel networks, Handbook of Applied Hydrology, 4-39. Śnieszko Z., 1985, Paleogeografia Holocenu w dolinie Sancygniówki, Acta Geographica Lodziensia 51, 1-119. Śnieszko Z., 1997, Stan badań nad historyczną erozją gleb nalessowych w Polsce, [w:] Rola gwałtownych ulew w ewolucji rzeźby Wyżyny Miechowskiej (na przykładzie ulewy w dniu 15 września 1995 roku), L. Starkel 1997 (red.), Dokumentacja Geograficzna IG PAN 8, 10-14. Święchowicz J.,1991, Budowa geologiczna i rzeźba zlewni Starej Rzeki, Zeszyty Naukowe Uniwer­sytetu Jagiellońskiego, Prace Geograficzne 83, 165-184. Święchowicz J., 1992, Naturalne i antropogeniczne uwarunkowania rzeźby w zlewni Starej Rzeki, Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 88, 49-69. Święchowicz J., 1995a, Opady atmosferyczne w rejonie Łazów, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków, 99-107. Święchowicz J., 1995b, Opadowe uwarunkowania wystąpienia spływu powierzchniowego w zlewni Starej Rzeki na Pogórzu Karpackim, [w:] Dynamika i antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego progu Karpat między Rabą a Uszwicą, L. Kaszowski (red.), Instytut Geografii Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków, 185-193. Święchowicz J., 1998, Spłukiwanie gleby na stoku eksperymentalnym w rejonie Łazów (Pogórze Wie­lickie), [w:] Funkcjonowanie i tendencje rozwoju geosystemów Polski, A. Kostrzewski (red.), Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa, 217-227. Święchowicz J., 1999, Dynamika odprowadzania materiału ze zlewni pogórskiej (na przykładzie zlewni Starej Rzeki), Praca doktorska, Uniwersytet Jagielloński, 1-225. Święchowicz J., 2000a, The treshold conditions for slope wash processes in the foothill catchment (Carpathian Foothills, South Poland), Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica 34, 67-88. Święchowicz J., 2000b, Opadowe uwarunkowania wystąpienia spłukiwania na stoku eksperymentalnym w rejonie Łazów (Pogórze Wielickie), [w:] Studies in Physical Geography, B. Obrębska-Starkel (red.), Prace Geograficzne Instytutu Geografii UJ 105, 329-346. Święchowicz J., 2001, Rola stoków i den dolin w odprowadzaniu zawiesiny ze zlewni pogórskiej, [w:] Przemiany środowiska na Pogórzu Karpackim. Procesy, gospodarka, monitoring, W. Chełmicki (red.), Instytut Geografii UJ, Kraków, 31-49. Święchowicz J., 2002, The influence of plant cover and land use on slope-channel decoupling in a foothill catchment: a case study from the Carpathian Foothills, Southern Poland, Earth Surface Processes and Landform 27(5), 463-479. Teysseyre A. K., 1992, Epizodyczne koryta a rozwój suchych dolin w krajobrazie rolniczym, Prace Geologiczno-Mineralogiczne Uniwersytetu Wrocławskiego 31, 1-69. Teysseyre A. K., 1994, Spływ stokowy i współczesne osady deluwialne w lessowym rejonie Henrykowa na Dolnym Śląsku, Prace Geologiczno-Mineralogiczne Uniwersytetu Wrocławskiego 43, 1-218. Twardy J., 1990, Przebieg spłukiwania w okolicach Bogini koło Łodzi w cyklu rocznym, Acta Univer­sitatis Lodziensis, Folia Geographica 12, 15-49. Twardy J., 1995, Dynamika denudacji holoceńskiej w strefie krawędziowej Wyżyny Łódzkiej, Acta Geo­ graphica Lodziensia 69, 1-213. Walling D. E., 1983, The sediment delivery problem, Journal of Hydrology 65, 209-237. Walling D. E., 1990, Linking the field to the river: sediment delivery from agricultural land, [w:] Soil erosion in agricultural land, J. Boardman, I. D. E. Foster, J. A. Dearing (red.), Chicister, John Wiley & Sons, 129-152. Walling D. E., Quine T. A., 1990, Use of Caesium-137 to Investigate Patterns and Rates of Soil Erosion on Arable Fields [w:] Soli Erosion on Agricultural Land, J. Boardman, I. D. E. Foster, J. A. Dearing (red.), Chicister, John Wiley & Sons. Welc A., 1972, Transportation of Suspended Matter in the Rivers Ropa and Bystrzanka and Magnitude of Wash Down During the Flood in July 1970, Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica 6, 206-209. Welc A., 1985, Zmienność denudacji chemicznej w obszarze fliszowym Karpat (na przykładzie potoku Bystrzanka), Dokumentacja Geograficzna 5, 1-102. Wit-Jóźwik K., 1977, Analiza deszczów w Szymbarku w latach 1969-1973 (w okresie od maja do września), Dokumentacja Geograficzna 6, 23-67. Wolman M. G., Miller J. P., 1960, Magnitude and frequency of forces in geomorphologic processes, Journal of Geology 68, 54-74. Woźniak-Strojna Z., 1963, Przebieg i rozmiary współczesnego modelowania zlewni potoku Bilczyckiego przez procesy denudacyjne, Dokumentacja Geograficzna 5, 1-37. Wyżga B., 1991, Presant-day downcutting of the Raba River channel (Western Carpathians, Poland) and its environmental effects, Catena 18, 551-566. Wyżga B., 2001, Wpływ pogłębiania się koryt karpackich dopływów Wisły na zmiany warunków sedy­mentacji pozakorytowej, [w:] Przemiany środowiska na Pogórzu Karpackim. Procesy, gospodar­ka, monitoring, W. Chełmicki (red.), Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, 83-104. Zgłobicki W., 2002, Dynamika współczesnych procesów denudacyjnych w północno-zachodniej części Wyżyny Lubelskiej, Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin, 1-159. Zieliński A., 1998, Geomorfologiczne skutki zdarzeń powodziowych w okolicach Kromołowa w maju 1996 roku [w:] Geomorfologiczny i sedymentologiczny zapis lokalnych ulew, L. Starkel (red.), Dokumentacja Geograficzna, 11, 39-44. Ziętara T., 1980, Środowisko geograficzne regionu bocheńskiego, [w:] Bochnia. Dzieje miasta i regionu, F. Kiryk, Z. Ruta 1980 (red.), Urząd Miasta Bochni, Kraków, 7-29. Żelazny M., 1995, Chemizm wód powierzchniowych i podziemnych w zlewni Starej Rzeki (Pogórze Wie­lickie), [w:] Struktura i funkcjonowanie środowiska przyrodniczego progu Karpat, L. Kaszowski (red.), Zeszyty Naukowe UJ, Prace Geograficzne 100, 73-83. Żelazny M., 2000a, Ocena zmienności chemizmu opadów atmosferycznych w fazach jednogodzinnych w Łazach koło Bochni z zasięgu oddziaływania dużych ośrodków miejsko-przemysłowych, [w:] Stan i antropogeniczne zmiany jakości wód w Polsce, J. Burchard (red.), Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łodź, 47-55. Żelazny M., 2000b, Zmienność chemizmu opadów atmosferycznych na progu Pogórza Karpackiego koło Bochni, Praca doktorska, Uniwersytet Jagielloński, 1-82. 134 Linkage of sLope and fLuviaL processes in sediment and soLute export from a foothiLL catchment in the carpathian foothiLLs of south poLand (summary) One of the important study areas in geomorphology is suspended and dissolved matter circulation in a catchment, which takes place from the watershed divide down the slopes to the valley bottoms and river channels. Many studies have emphasised that only part of the material transported down the slope is directly supplied to the stream channel. Subsequently, two types of linkage between erosion of materials on slopes and their transport to the valley floor have been distinguished, namely coupled and decoupled slope channel system. The amount of slope sediment depends on plant cover and land use, morphology of the catchment, its area and also barriers like extensive, flat valley bottoms separating slopes and channels. The larger the catchment area and the higher the stream order, the weaker the linkage between slope and channel systems in sediment supply. The amount of solutes delivered to stream channels depends mainly on lithology and time of water circulation and is supplied to the main stream by its tributaries as well as surface runoff, interflow and groundwater flow. The sediment and solute delivery vary in time and depend on weather conditions expecially the type of precipitation, its amount, duration and intensity. The paper is based on the research carried out in the Stara Rzeka catchment and its subcatchments: Dworski Potok, Brzozowy Lasek, Brzeźnicki Potok and Pampkin Field in hydrological years 1987-1991 and investigates the linkage of slope wash and sediment and solute export from a foothill catchment with particular emphasis on the influence of extreme rainfalls on relief transformation in hydrological years 1987-1991 (Figures 1 and 2; Table 1). The Stara Rzeka catchment which is long, narrow and asymmetric is situated in southern Poland in the lowest marginal zone of the Carpathian Foothills, between the Raba River and the Uszwica River (Figures 1, 3 and 4). The dominant type of relief are low and medium hills (Phot. 1 and 2). Convex-concave slopes transform gently into broad (50-250 m), flat, alluvial valley floors without clear transitional areas, because their footslope parts are covered with deposits of deluvial origin. The Stara Rzeka valley floor is incised by a meandering erosional channel, which is several metres deep (Figure 5; Phot. 3, 4, 5 and 6). Arable land (38.2 per cent) is dominant in the northern low hill part of the catchment. Steep flysch slopes of medium hills of the southern part of the catchment are mainly forested (41.3 per cent), while the valley floors of the Stara Rzeka and its main tributaries are covered with meadows and pastures (13.5 per cent ) (Figures 10 and 13; Table 2). Research into slope and channel processes in the Stara Rzeka catchment included taking measurements of precipitation, daily water stages, suspended and dissolved mat-ter concentration and amounts of slope wash material. Precipitation data were collected at Łazy Field Research Station in hydrological years 1987-1995. The characteristics of rainfall conditions were established by means of the method of single rainfall analysis created by K. Wit-Jóźwik (1977). Discharge and runoff were established on the basis of daily water stages measured in the Stara Rzeka and Dworski Potok in hydrological years 1987-1991. In the Dworski Potok the measurements of the amounts of slope wash material were carried out on the pastureland slope from August 1989 to October 1990 at six sites. At the downslope end of all experimental fields 1m long Gerlach troughts were placed. At the same sites soil samples for 137Cs analysis were obtained. To compare, samples of soil for radiometric analysis on the forested slope profile in the adjacent Brzozowy Lasek subcatchment were collected. Research was also carried out on two experimental plots. The plots were each 13 m long with 1m long Gerlach troughts placed at the downslope end. During the period of study one plot was devoid of plant cover, the other was covered by grass. Slope wash measurements were recorded after each rainfall event. Measurements of suspended and dissolved matter concentration in stream channels were taken in the Stara Rzeka and its tributary Dworski Potok in hydrological years 1987-1991 (Figure 2). Daily water levels were measured and 1litre water samples were taken every four days to determine suspended and dissolved matter concentration. During high flow events they were taken in one hour, half an hour and fifteen minutes intervals. The Stara Rzeka catchment, despite its relatively small area, consists of 48 subcatchments, which differ in both morphology (medium hills, southern part of the catchment) and land use (low hills, northern part of the catchment). As a result, con­ditions for suspended and dissolved matter flux and export out of the catchment in adjacent subcatchments are completely different (Figures 12 and 13). Both the Stara Rzeka and Dworski Potok streams were characterised by a signi­ficant daily and seasonal discharge variability illustrated by daily discharge variability coefficient (Cv) and mean monthly flow coefficient (WD) respectively in 1987-1991. The Stara Rzeka and Dworski Potok had a similar flow regime, which was visible expecially in winter. A significant differentiation in June, July and September was connected with the differences in land use (Figure 23). To describe suspended and dissolved matter circulation in a foothill catchment it is important to determine the mechanism and intensity of material transport down the slope and in the stream channel, the type of linkage between the slope and the channel, the source of the sediment and solute transported into and exported out of the catchment. It is also important to establish threshold conditions of the dynamics in a catchment. The slope wash process is occasional and occurs relatively seldom. The number of days with precipitation constituted 42.2% of the period of study but the number of days on which slope wash events occured – only 6.1% (for the pastureland) and 3.0% (for the tree-covered edge). The slope wash events did not take place simultaneously at all the sites. Thus the same rainfall occuring even within a short and uniform slope does not have to bring about the soil wash everywhere. It seems to confirm unequal transportation of the soil wash material on the slope. The total number of slope wash events was not determined by the rainfall parameters (amount, mean intensity, duration) but by the hillslope shape and the vegetation cover (Figure 22). On the pastureland, slope wash was very small. Transport of the material on the slope during particular slope events was differentiated and its amount either increased or decreased in a stepped fashion (Figures 28, 30 and 31). A single rainfall event hardly ever brought about transport of the material from the top to the bottom of the slope. Near the hilltop flattening the slope wash was insignificant, while in the midslope it was the highest. In this segment soil particles may either be exported or deposited during single slope wash events but the export of sediment prevails. The material is accumulated in the footslope area and the tree-covered edge preventing the material from reaching the valley bottom let alone the stream channel (Figures 28 and 44). This result supports the idea that the dense growth of grass and forests protect the soils from erosion very efficiently. The results presented for the pasture slope are well supported by 137Cs content except for the tree-covered edge, and valley bottom. In the tree-covered edge, the high 137Cs content may result from the higher trapping efficiency of the tree ecosystem while in the valley bottom it indicates transport from the upper part of the subcatchment during high flow events or the accumulation of the soil particles in grass (Figure 32). While transport of the material on the slope is occasional, transport of sediment and solute in the stream channel of the Stara Rzeka takes place all year round and is closely related to the flow regime. The stream network controls the possibility of permanent material transport out of the subcatchments. In the Stara Rzeka catchment permanent streams drain the southern part of the catchment. Periodic and episodic streams occur mostly in the northern, agricultural part of the catchment. In the Stara Rzeka catchment there are striking disproportions between the amounts of sediment and solute exported from the tributary catchments and the amounts exported by the main stream (Figures 41, 43 and 51). If we made an assessment of both sediment and solute delivered to the main stream by its tributaries assuming that the amounts obtained for the Dworski Potok – 1.1-1.5per cent (solute) and 0.05-0.21per cent (sediment) – are the same for all the tributaries in the catchment, it would turn out that 53-72 per cent of the annual solute load and only 2-10 per cent of the annual sediment load transported by the Stara Rzeka comes from its tributaries. This estimation suggests that dissolved material comes from the whole area of the catchment and is delivered to the main stream through the channels of its tributaries and the immediate surroundings by surface, interflow and groundwater runoff. It also indicates that suspended matter flux and export out of the catchment is a more complex process than dissolved matter export. The key factor determining sediment flux, that is linkage between the slope and the channel, is the catchment area, relief and land use. In the Stara Rzeka catchment the agricultural fields stretch from the hilltop to the valley bottom. They are long, narrow, separated by boundary strips and traditionally ploughed down the slopes. The slopes smoothly transform through deluvial plains into extensive valley bottoms (Phot. 5, 6, 7 and 8). The boundary between the slopes and valley floors is emphasised by different land use: arable land on the slopes, pastures and meadows in the valley floors. The valley floors are cut by an erosional channel several metres deep (Phot. 3 and 4). The valley floors determine the relationship between the slopes and the channel. On slopes where agriculture takes place, material is carried from the plot directly adjacent to the valley floor and is deposited within footslope deluvial plains and on the valley floor (Phot. 12, 20, 21 and 23). The largest amounts of material come from plots, mainly in early spring, when they do not have a vegetation cover (Phot. 19 and 21). During heavy rains most of the material is transported down longitudinal furrows as well as the transverse one to form large deluvial fans at the grassy valley bottom (Phot. 14, 15 and 22). Valley floors with footslope deluvial plains are a zone separating the two weakly related systems, namely the slope and the channel. It is a barrier preventing larger amounts of the material from reaching the stream channel (Phot. 23). Export of the suspended and dissolved matter from the subcatchments is dif­ferent and depends on the dynamics of the catchment. In the southern part, most subcatchments are the main potential sources of suspended matter due to permanent drainage and existence of well-formed stream channels. In the northern part of the catchment, the export of suspended material is low, which is connected with the existence of the very flat and broad valley bottoms with narrow and shallow stream channels (Figure 5). As most of the slope wash material was accumulated at the foot of the slope and in valley bottoms, it did not reach the stream channel. The channels of small foothill tributaries were mostly vegetated so during high flow events, the reserves of material available for transport were quickly exhausted (Phot. 25 and 26). Most of the suspen­ded material came from the Stara Rzeka channel erosion (Phot. 10 and 24). The Stara Rzeka catchment is characterised by a very high density of roads (Table 2), because of the mosaic of fields belonging to different owners (Figure 16). As most of them are vegetated and not deeply cut, they do not play a significant role in the material supply. Even if the material is transported along the roads, it is deposited within the valley bottom. It is thus important to establish how often the slopes are transformed by slope wash, what threshold conditions must be fullfilled to link the slope and the channel with regard to sediment supply. The amount of transported material, just like the number of slope wash events, was different during different rainfalls (Figures 31, 45, 46 and 47). For particular slope segments, a threshold for amount, intensity and duration of rainfall can be established, above which a small percentage of slope wash events brings about transport of a large amount of the material. Below that threshold the relation is reversed. Extreme rainfalls played a very significant role in the slope transformation only when the slopes were unprotected by a dense vegetation cover. The results of the same rainfall event were totally different in adjacent catchments due to land use. Thus three rainfall thresholds which are important for the morphody­namics of the catchment can be distinguished. (i) initial surface runoff and local slope wash on a particular slope or in a particular catchment, (ii) overland flow and slope wash along the whole profile of a slope or several slopes in a catchment, (iii) overland flow and slope wash on all the slopes in a catchment. Exceeding the first threshold causes occasional transport of the material on a par­ticular slope and the process is not intensive. Exceeding the second threshold results in a local erosion on a slope. Exceeding the third causes general transport on the slope and its deposition in the valley bottom and the most effective erosion and transformation of the whole catchment. The probability of exceeding the third threshold decreases with an increase in the area of the catchment. When the second threshold is exceeded, the two subsystems of a catchment, that is the slope and the channel are locally linked (Phot. 27 and 28). When the third is exceeded, the connection between the two sys­tems is widespread. Even then, the majority of the material exported from the slope is deposited on the footslope deluvial plains and in flat valley bottoms (Phot. 29 and 30). The probability of exeeding the third threshold, which triggers overland flow and slope wash on all the slopes in a catchment, decreases together with an increase in the area of the catchment. Threshold values of rainfall change during the year depending on the conditions of the soil (vegetation stage, soil moisture, freezing) at particular segments on the slope profile. Thus to determine the exact threshold value by means of rainfall or its intensity is always an estimation of real conditions, which allows a very general outlook on the processes of overland flow and slope wash. In foothill catchments chemical denudation is dominant, because the annual dis­solved matter load transported in the catchments is bigger than the annual amount of suspended matter. The differences are much bigger in the Dworski Potok subcatchment and are influenced mainly by different sources of suspended matter supply and by the very process of matter transport, especially in stream channels. The important slope process in a foothill catchment is slope wash, which is oc­casional. Slope wash events do not take palce simultaneously along the slope profile. The same rainfall occuring within the slope does not necessarily result in soil wash everywhere. Morphological effectiveness of slope wash events is differentiated along the slope as well. Transport and export of the material on the slopes, which depend on the morphology of the slope and on the agricultural use of the area, are very in­tensive only if the slopes are ploughed and unprotected by a dense vegetation cover. On slopes under cultivation the important features are field scarps, and escarpments covered with trees; transverse balks and furrows which constitute local denudational bases causing deposition. Deposition of the material at the foot of the slope or at the bottom of the valley results in levelling morphological contrasts between the slope and the valley bottom. The slopes and stream channels in the foothill catchment are weakly linked. The link between the two is local and irregular in time. Footslope areas and flat valley bottoms covered with grass function as a barrier separating the slope and the stream channel making it impossible for the slope-originated material to reach the channel. Three treshold values of rainfall, which are important for the morphodynamics in a catchment can be distinguished. When the first treshold value is exceeded, the slope and the bed are locally linked. When the third value is exceeded, the connection between the two systems is widespread. Even then, the majority of the material exported from the slope is deposited on the footslope deluvial plains and in flat valley bottoms. The suspended material transported by the main stream of the foothill catchment comes from the erosion of stream channels, which makes the channel very deep. This channel also provides morphological evidence of the source of the suspended matter and accounts for significant differences between transport of suspended matter in the main stream and its tributaries. Translated by Alicja Waligóra-Zblewska SPIS RYCIN LIST OF FIGURES Ryc. 1. Położenieobszarubadań(wedługS.GilewskiejiL.Starkla1988;L. Starkla1988b).16Fig. 1.Locationofthestudyarea(accordingtoS.GilewskaandL. Starkel1988;L. Starkel1988b)........................................................................................................................................16 Ryc. 2. (a)ZlewniaStarejRzeki–rozmieszczeniepoborupróbwody(b)Lokalizacjastano­wiskpomiarowychnastokuzalesionym(c)Lokalizacjastanowiskpomiarowychnastokupastwiskowym..........................................................................................................................18 Fig.2.(a)TheStaraRzekacatchment–locationofsamplingsites(b)Samplingsitesontheforestedslope(c)Samplingsitesonpasturelandslope.........................................................18Ryc.3.(a)SzkictektonicznyokolicBochni(wedługZ. R.Olewicza1968)(b)SchematycznyprzekrójtektonicznybrzeguKarpatwokolicachBochni,oznaczeniajakw(a)..................22 Fig.3.(a)TectonicsketchoftheBochniaregion(accordingtoZ.R. Olewicz1968)(b)Sche­maticdrawingofthetectonicsectionofamarginalpartoftheCarpathiansintheBochniaregion,explanatorynotessee(a).............................................................................................22 Ryc.4. ZlewniaStarejRzeki–przyrostpowierzchnidorzecza...................................................23Fig.4.TheStaraRzekacatchment–anincreaseintheareaofthecatchment.......................23Ryc.5.ZlewniaStarejRzeki.(a)Mapageomorfologiczna(b) Krzywahipsograficznawzględna zlewniStarejRzeki(D)natlekrzywychA. Strahlera(1952)...............................................25Fig.5.TheStaraRzekacatchment.(a)Geomorphologicalmap(b)RelativehypsographiccurvefortheStaraRzekacatchment(D)comparedwithA. Strahler’scurves...................25Ryc.6.ZlewniaStarejRzeki–mapawysokościwzględnych(pomiarnamapiewskali1:10000)......................................................................................................................26Fig.6.TheStaraRzekacatchment–relativealtitudes(measurementsonthemapon ascaleof1:10,000).................................................................................................................26Ryc.7. ZlewniaStarejRzeki–rzędydolin.................................................................................26Fig.7.TheStaraRzekacatchment–valleyorders.....................................................................26Ryc.8.ProfilpodłużnyiprofilepoprzecznedolinyStarejRzeki..............................................27Fig.8.LongitudinalprofileandcrosssectionsoftheStaraRzekavalley.................................27Ryc.9.ZlewniaStarejRzeki–(a)profilestoków(b)mapanachyleń........................................27Fig.9.TheStaraRzekacatchment–(a)slopeprofiles(b)inclinations...................................27 Ryc.10.(a)ZlewniaStarejRzeki–użytkowanieziemi(b)Procentowyudziałlasówwmiaręprzyrostupowierzchnidorzecza(pomiarnamapiewskali1:10000)..................................32 Fig.10.(a)TheStaraRzekacatchment–landuse(b)Theareaofforests(%)inrelationtoanincreaseintheareaofthecatchment(measurementsonthemaponascaleof1:10,000)...........................................................................................................32 Ryc.11. ZlewniaStarejRzeki–mapagęstościdróg(pomiarnamapiewskali1:10000)........33Fig.11.TheStaraRzekacatchment–densityofroads(measurementsonthemaponascaleof1:10,000)...................................................................................................................33 Ryc.12.MorfologicznacharakterystykazlewnielementarnychStarejRzeki:(a)Wysokościwzględne(b)Gęstośćsiecidolinnej(c)Dominującenachyleniastoków(d)Morfodyna­micznetypyzlewniwnawiązaniudorzeźby.........................................................................36 Fig. 12.MorphologicalcharacteristicsoftheStaraRzekasubcatchments:(a)Relativealtitudes(b)Densityofvalleys(c)Dominantinclinations(d)Morphodynamictypesofsubcatchmentsinrelationtorelief..........................................................................................36 Ryc.13.Procentowyudziałgłównychużytkówwzlewniachelementarnych:(a)Lasy(b)Gruntyorne(c)Łąkiipastwiska(d)Morfodynamicznetypyzlewniw nawiązaniudoużyt­kowaniaziemi...........................................................................................................................37 Fig.13.PercentageofthemainlandcategoriesintheStaraRzekasubcatchments:(a)Arableland(b)Forests(c)Meadowsandgrasslands(d)Morpodynamictypesofsubcatchmentsinrelationtolanduse...................................................................................................................37 Ryc.14. ZlewniaDworskiegoPotoku–profilpodłużnyipoprzecznydoliny..........................39Fig.14.TheDworskiPotokcatchment–longitudinalprofileandcrosssectionsof thevalley...................................................................................................................................39Ryc.15.ZlewniaDworskiegoPotoku–mapaużytkowaniaziemi.............................................39Fig.15.TheDworskiPotokcatchment–landuse.....................................................................39Ryc.16.ZlewniaBrzeźnickiegoPotoku–użytkowanieziemi...................................................40Fig.16.TheBrzeźnickiPotokcatchment–landuse.................................................................40Ryc.17.Charakterystykaopadówwlatachhydrologicznych1987-1991:(a)Rocznesumyopa­ dów(b)Średniemiesięcznesumyopaduatmosferycznegonatleminimalnychimaksymalnychsumopadu(c) Średnialiczbadnizopademwmiesiącu(d) Średnialiczbadnizopademwmiesiącu(%)......................................................................................45 Fig.17.Precipitationinhydrologicalyears1987-1991:(a)Annualtotalsofprecipitation(b)Meanmonthlyprecipitationtotalsinrelationtobackgroundofminimumandmaximumprecipitationtotals(c)Averagenumberofdayswithprecipitationamonth(d)Averagenumberofdayswithprecipitationamonth(%)....................................................................45 Ryc.18.Średnialiczbaprzypadkówdeszczóworóżnej(a)wysokości,(c)czasietrwania,(e) na-tężeniuorazudziałdeszczóworóżnej(b)wysokości,(d)czasietrwania,(f)natężeniu wogólnejliczbieprzypadkówodmajado wrześniawlatachhydrologicznych1987-1991....47 Fig.18.Averagenumberofrainfalleventsofdifferent(a)amount,(c)duration, (e) intensity,andpercentageofrainfalleventsofdifferent(b)amount,(d)duration, (f) intensityinrelationtothe totalnumberofeventsfromMaytoSeptember inhydrologicalyears1987-1991..............................................................................................47Ryc.19.Średniailośćwody(mm)dostarczanaprzezdeszczeoróżnej(a)wysokości, (c) czasietrwania,(e) natężeniuorazodpowiadającyimprocentsumyopaduoróżnej (b) sumie,(d)czasietrwania,(f)natężeniu odmajado wrześniawlatachhydrologicznych1987-1991.....................................................................................................49 Fig.19.Averageamountofwater(mm)broughtbyrainfallsofdifferent(a)amount,(c)dura­tion,(e)intensityandcorrespondingpercentofprecipitationtotalsofdifferent (b)amount,(d) duration,(f)intensityfromMaytoSeptemberinhydrologicalyears1987-1991..................................................................................................................................49 Ryc.20. Wartościprogoweopadupotrzebnedowystąpieniaspływuodmajadowrześniaw la­tachhydrologicznych1989-1991:(1)liczbaprzypadkówdeszczóworóżnej(a)wysokości,(c) natężeniu(e)czasietrwaniaoraz(2)liczbawywołanychprzezniespływów.Prawdopodobieństwowystąpieniaspływupodczasdeszczuookreślonej(b)wysokości,(d)natężeniui(f)czasietrwania..........................................................................51 Fig.20.ThresholdsforsoilwashfromMaytoSeptemberinhydrologicalyears1989-1991: (1)numberofrainfalleventsofdifferent(a)amount,(c)intensity,(e)durationand(2)numberofslopewasheventstheyproduced.Probabilityofslopewashoccurenceduringrainfallsofdifferent(b)amount,(d)intensityand(f)duration................................51 Ryc.21.Częstośćwystępowaniaspłukiwania:(a)Liczbadnizopadem(O)iliczbazdarzeńspłukiwania(S)napoletkacheksperymentalnychwlatachhydrologicznych:1989,1990i1991(b)Całkowitaliczbadnizopadem(O)iliczbazdarzeńspłukiwania(S)napoletkacheksperymentalnychwlatachhydrologicznych1989-1991(c)Liczbaprzypadkówdeszczów(D)ispłukiwania(S)napoletkacheksperymentalnychodmajadowrześniawlatachhydrologicznych1989-1991.................................................................53 Fig.21.Frequencyofslopewash:(a)Numberofdayswithprecipitation(O)andnumberofslopewashevents(S)onexperimentalplotsinhydrologicalyears:1989,1990and1991(b)Totalnumberofdayswithprecipitation(O)andnumberofslopewashevents(S)onexperimentalplotsinhydrologicalyears1989-1991(c)Numberofrainfallevents(D)andslopewashevents(S)onexperimentalplotsfromMaytoSeptemberinhydrologicalyears1989-1991..............................................................................................53 Ryc.22.Liczbazdarzeńspłukiwanianastokueksperymentalnym,w okresieodsierpnia1989dopaździernika1990r.,wzależnościod(a)wysokości,(b)natężenia,(c)czasutrwa­niaopadu...................................................................................................................................55 Fig.22.NumberofsoilwasheventsatparticularsitesontheexperimentalslopefromAugust1989toOctober1990producedbyrainfallsofdifferent(a)amount,(b)meanintensityand(c)duration.......................................................................................................55 Ryc.23.OdpływwzlewniachróżnejwielkościnaprzykładzieStarejRzekiiDworskiegoPotokuw latachhydrologicznych1987-1991(a)Miesięcznemaksymalneprzepływy(b)Średniemiesięczneprzepływy(c)Współczynnikzmiennościprzepływówdobowych(Cv)(d)Współczynnikśrednichprzepływówmiesięcznych(Wp)(e)Miesięcznymaksy­malnyodpływjednostkowy(f)Średnimiesięcznyodpływjednostkowy(g)Miesięcznywspółczynnikodpływu(h)Średnimiesięcznyodpływgruntowy.......................................56 Fig.23.RunoffincatchmentsofdifferentareaswiththeStaraRzekaandDworskiPotokastheexamplein hydrologicalyears1987-1991(a)Maximummonthlydischarges(b)Meanmonthlydischarges(c)Dailyrunoffvariabilitycoefficient(Cv)(d)Meanmonthlyrunoffcoefficient(Wp)(e)Maximummonthlyspecificrunoff(f)Meanmonthlyspecificrunoffcoefficient(g)Monthlyrunoffcoefficient(h)Meanmonthlyundergroundrunoff.........................................................................................................................................56 Ryc.24.Średniedoboweprzepływywodyorazwartościprzepływówgranicznych(1,2,3) wyznaczonewedługkryteriumhydrologicznegodlaStarejRzekiiDworskiegoPotoku..59Fig.24.Meandailyrunoffandthresholddischarge(1,2,3)establishedonthebasisof ahydrologicalcriterionfortheStaraRzekaandDworskiPotok..........................................59Ryc.25.OdpływrocznyzlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuzwyróżnieniemodpływu (a)wpółroczuzimowymiletnimorazzwyróżnieniem(b)odpływupowierzchniowegoipodziemnego..........................................................................................................................60Fig.25.AnnualrunofffortheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentswith(a)runoffinwinterandsummerand(b)surfaceandundergroundrunoff..........................................60Ryc.26. ŚrednimiesięcznyorazrocznyodpływzezlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991.........................................................................63Fig.26.MeanmonthlyandannualrunofffromtheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991..........................................................................63Ryc.27.(a)Liczbadniwroku,wktórychDworskiPotokokresowowysychał(b)Liczbadniwmiesiącu,wktórychDworskiPotokokresowowysychał...........................................63Fig.27.(a)NumberofdaysayearinwhichtheDworskiPotokwastemporarilydrained (b)NumberofdaysamonthinwhichtheDworskiPotokwastemporarilydrained.........63Ryc.28.(a) Spłukiwanienastokueksperymentalnymwokresieodsierpnia1989dopaździernika1990r.(b)Koncentracjaspłukiwanegomateriału(c)Profilstokueksperymentalnego..................................................................................................................68Fig.28.(a)SlopewashontheexperimentalslopefromAugust1989toOctober1990(b)Con­centrationofslopewashmaterial(c)Experimentalslopeprofile........................................68Ryc. 29. Spłukiwanienastokueksperymentalnymwzależnościodrodzajuszatyroślinnej...69Fig.29.Slopewashontheexperimentalslopeinrelationtovegetationcover........................69Ryc.30.(a)Krzywetransportuspłukiwanegomateriałunaposzczególnychodcinkachstokuwokresieodsierpinia1989dopaździernika1990r.(b)Krzywetransportuspłukiwanegomateriałuna poszczególnychodcinkachstokupodczaspojedynczychprzypadkówspłuki­wania.........................................................................................................................................70Fig.30.(a)TransportofslopematerialonparticularslopesegmentsfromAugust1989toOc­tober1990(b)Transportofslopematerialonparticularslopesegmentsduringsingleslopewashevents...............................................................................................................................70Ryc.31. Spłukiwanienastokueksperymentalnymwokresieodsierpnia1989dopaździernika1990r.,w zależnościod(a)wysokości,(b)natężenia,(c)czasutrwaniaopadu.........................................................................................................................................71Fig.31.SlopewashontheexperimentalslopefromAugust1989toOctober1990inrelationto (a)amount,(b)meanintensityand(c)durationofrainfall............................71Ryc.32. Zawartośćcezu-137(Bq/kg)wglebienastokupastwiskowym...................................73Fig.32.137Cscontens(Bq/kg)insoilonthepasturelandslope..................................................73Ryc.33. Zawartośćcezu-137(Bq/kg)wglebienastokuzalesionym........................................75Fig.33.137Cscontens(Bq/kg)insoilontheforestedslope........................................................75Ryc. 34. (a)Spłukiwanieglebynapoletkacheksperymentalnychwlatachhydrologicznych1989-1991(b)Średniemiesięcznespłukiwanieglebywlatachhydrologicznych1989-1991(c)Spłukiwanieglebywlatachhydrologicznych1989-1991wpółroczuzimo­wymiletnim.............................................................................................................................77Fig.34.(a)Slopewashonexperimentalplotsinhydrologicalyears1989-1991(b)Averagemonthlyslopewashinhydrologicalyears1989-1991(c)Slopewashinwinterandsummerinhydrologicalyears1989-1991................................................................................77Ryc.35. Spłukiwaniewzależnościodużytkowaniapoletkaeksperymentalnego(a)Wlatach hydrologicznych1989-1991(b)Wpółroczuzimowym(c)Wpółroczuletnim....................78Fig.35.Slopewashontheexperimentalplotsinrelationtolanduse(a)Inhydrologicalyears1989-1991(b)Inwinter(c)Insummer.........................................................................78 Ryc.36. (a)ZmiennośćmiesięcznychwartościmineralizacjiwStarejRzece(Cd)(b)Zmiennośćmiesięcznychwartościprzepływów(Q)wStarejRzece(c)Zmiennośćmiesięcznychwartościmineralizacji(Cd)wDworskimPotoku(d)Zmiennośćmiesięcznychwartościprzepływów(Q)wDworskimPotoku(e)MiesięcznesumyopadównaStacjiNaukowejIGUJwŁazachwlatachhydrologicznych1987-1991..........80 Fig.36.(a)Variabilityofmonthlydissolvedmaterialconcentration(Cd)intheStaraRzeka(b)Variabilityofmonthlydischarges(Q)intheStaraRzeka(c)Variabilityofmon­thlydissolvedmaterialconcentration(Cd)intheDworskiPotok(d)Variabilityofmonthlydischarges(Q)intheDworskiPotok(e)MonthlytotalsofrainfallattheInstituteofGeography´sFieldResearchStationinŁazyinhydrologicalyears1987-1991..................................................................................................................................81 Ryc. 37. Średniamiesięcznairocznakoncentracjamateriałurozpuszczonego(Cd)w StarejRzekiiDworskimPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991.........................................82Fig.37.Averagemonthlyandannualconcentrationofdissolvedmaterial(Cd)intheStaraRzekaandDworskiPotokinhydrologicalyears1987-1991.................................................82 Ryc. 38.  Przepływwody(Q)ikoncentracjamateriałurozpuszczonegoizawiesinyw StarejRzecepodczaswezbrańdeszczowychwczerwcu1989r.(A,B,C,D)orazzwiązkipomię­dzyprzepływemwody(Q)akoncentracjązawiesiny(a,b,c,d)..........................................84 Fig.38.Dischargeofwater(Q)anddissolvedandsuspendedmaterialconcentrationintheStaraRzekaduringfloodflowsinJune1989(A,B,C,D)andrelationbetweenwaterdischarge(Q)andsuspendedmaterialconcentration(a,b,c,d)..........................................84 Ryc. 39. Przepływwody(Q)ikoncentracjamateriałurozpuszczonegoizawiesinyw StarejRzecepodczaswezbrańdeszczowychwlipcu1989r.(A,B,C)orazzwiązkipomiędzyprzepływemwody(Q)akoncentracjązawiesiny(a,b,c)     ................................................85 Fig.39.Dischargeofwater(Q)anddissolvedandsuspendedmaterialconcentrationintheStaraRzekaduringfloodflowsinJuly1989(A,B,C)andrelationbetweenwaterdischarge(Q)andsuspendedmaterialconcentration(a,b,c)..............................................85 Ryc. 40. Przepływwody(Q)ikoncentracjamateriałurozpuszczonegoizawiesinyw StarejRzecepodczaswezbrańdeszczowychwkwietniu1990r.(A),sierpniu1991(B)imaju1991(C)orazzwiązkipomiędzyprzepływemwody(Q)a koncentracjązawiesiny(a,b,c)      .................................................................................................................................86 Fig.40.Dischargeofwater(Q)anddissolvedandsuspendedmaterialconcentrationintheStaraRzekaduringfloodflowsinApril1990(A),August1991(B),May1991(C)andrelationbetweenwaterdischarge(Q)andsuspendedmaterialconcentration(a,b,c)...............................................................................................................86 Ryc.41. Miesięczne(a,b,c,d,e,)orazroczne(f)ładunkimateriałurozpuszczonegoodprowadzanegozezlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991..................................................................................................................................87 Fig.41.Monthly(a,b,c,d,e,)andannual(f)dissolvedmaterialtotalsexportedfromtheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991.............87Ryc. 42. Średniamiesięcznakoncentracjazawiesiny(Cs)wStarejRzecei DworskimPotoku wokresach(a)wezbraniowychi(b)międzywezbraniowychw latachhydrologicznych1987-1991..................................................................................................................................90 Fig.42.Meanmonthlysuspendedmaterialconcentration(Cs)intheStaraRzekaandDwor­skiPotokduring(a)periodsoffloodflowsand(b)betweentheminhydrologicalyears1987-1991..................................................................................................................................90 Ryc. 43. Miesięczne(a,b,c,d,e,)orazroczne(f)ładunkimateriałuzawieszonegoodprowadzanegozezlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991..................................................................................................................................91 Fig.43.Monthly(a,b,c,d,e,)andannual(f)suspendedmaterialtotalsexportedfromtheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991.............91 Ryc. 44. Spłukiwanienastokueksperymentalnymwokresieodsierpnia1989dopaździernika1990r.(a)Transportiosadzaniemateriaługlebowegonaposzczególnychodcinkachstokupodczaspojedynczychprzypadkówspłukiwania(b)Odprowadzanieiosadzaniemateriaługlebowegona poszczególnychodcinkachstoku(c)Profilstoku....96 Fig.44.SlopewashontheexperimentalslopefromAugust1989toOctober1990(a)Transportanddepositionofthesoilmaterialonparticularslopesegmentsduringsinglewashevents(b)Transportanddepositionofthesoilmaterialonparticularslopesegments(c)Slopeprofile.......................................................................................................96 Ryc.45.(a)Liczbaprzypadków(%)spłukiwaniaoraz(b)wielkość(%)transportowanegoma­teriałunaposzczególnychstanowiskachnastokueksperymentalnympodczasopadówo różnej(1)wysokości(2)natężeniui(3)czasietrwania........................................99 Fig.45.(a)Thenumber(%)ofsoilwasheventsand(b)theamount(%)ofslopewashmate-rialatparticularsitesontheexperimentalslopeduringrainfallsofdifferent(1)amount (2)meanintensityand(3)duration........................................................................................99 Ryc. 46. (1)Liczbaprzypadków(%)spłukiwaniaoraz(2)wielkość(%)transportowanegoma­teriałunaposzczególnychstanowiskachnastokupastwiskowympodczasopadówookreślonej(a)wysokości,(b)natężeniui(c)czasietrwania.............................................100 Fig.46.(1)Thenumber(%)ofslopewasheventsand(2)totalamount(%)ofslopewashmaterialatparticularsitesonthepasturelandslopeduringrainfallsofdifferent (a)amount,(b)intensityand(c)duration............................................................................100 Ryc. 47. (1)Liczbaprzypadkówdeszczów(%)i(2)liczbaprzypadków(%)spłukiwaniaorazwielkośćodprowadzanejzawiesiny(3)napoletkacheksperymentalnychodmajadopaździernikaw latachhydrologicznych1989-1991podczasopadówo określonej(a)wysokości.(b)natężeniui(c)czasietrwania........................................................................102 Fig.47.(1)Thenumber(%)ofrainfalleventsand(2)thenumber(%)ofslopewasheventsandtotalamount(%)ofslopewashmaterial(3)atexperimentalplotsfromMaytoOcto­berinhydrologicalyears1989-1991duringrainfallsofdifferent(a)amount,(b)intensityand(c)duration......................................................................................................................102 Ryc. 48. Współczynnikodpływówmiesięcznych(WO)orazwspółczynnikodprowadzaniaładunkówmiesięcznychmateriałurozpuszczonego(WLd)i zawiesiny(WLs)w zlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991..........................105 Fig.48.Monthlyrunoffcoefficient(WO)andmonthlycoefficientofdissolved(WLd)andsuspendedmaterial(WLs)exportfromtheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991........................................................................105 Ryc. 49. Współczynnikodprowadzaniaładunkówmiesięcznychmateriałurozpuszczonego(WLd)izawiesiny(WLs)wzlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991...................................................................................................106 Ryc.49.Monthlycoefficientofdissolved(WLd)andsuspendedmaterial(WLs)exportfromtheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991.................106 Ryc.50. Współczynnikdobowejzmiennościodpływu(CO)orazspółczynnikdobowejzmien­nościodprowadzaniamateriałurozpuszczonego(CLd)izawiesiny(CLs)zezlewniStarejRzekiiDworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991.....................................107 Fig.50.Dailyrunoffvariabilitycoefficient(CO)anddailyvariabilityofdissolved(CLd)andsuspended(CLs)materialexportcoefficientintheStaraRzekaandDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991.......................................................................107 Ryc. 51.Roczneładunkimateriałurozpuszczonegoizawiesinyodprowadzanezezlewni (a)StarejRzekii(b)DworskiegoPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991(c)UdziałpółroczywodprowadzaniuzawiesinyzezlewniStarejRzeki(d)UdziałpółroczywodprowadzaniuzawiesinyzezlewniDworskiegoPotoku...............................................112 Fig.51.Annualloadsofsuspendedmatterexportedfrom(a)theStaraRzekaand(b)Dwor­skiPotokcatchmentsinhydrolgicalyears1987-1991(c)Half-yeartotalsofsuspendedmaterialexportfromtheStaraRzekacatchment(d)Half-yeartotalsofsuspendedmaterialexportfromtheDworskiPotokcatchment..........................................................................112 SPIS TABEL LIST OF TABLES Tabela1.PodstawoweparametryfizjograficznezlewniStarejRzeki........................................23Table1.BasicphysiographicparametersoftheStaraRzekacatchment...................................23Tabela2.CharakterystykazlewnicząstkowychStarejRzeki,zamkniętychprzekrojami hydrometrycznymi...................................................................................................................34Table2.CharacteristicsoftheStaraRzekasubcatchmentswithhydrometricsections...........34Tabela3.Miesięczneirocznesumyopadówwlatachhydrologicznych1987-2001(Stacja NaukowaInstytutuGeografiiwŁazachkołoBochni)..........................................................44Table3.Monthlyandannualprecipitationtotalsinhydrologicalyears1987-2001(TheInsti­ tuteofGeography’sFieldResearchStationinŁazynearBochnia)....................................44Tabela4.Rocznecharakterystykiopadówwlatachhydrologicznych1987-1991.....................44Table4.Thecharacteristicsofannualprecipitationinhydrologicalyears1987-1991..............44Tabela5.Liczbadnizdeszczemiliczbaprzypadkówdeszczówwokresieodmajadowrześnia wlatachhydrologicznych1987-1991......................................................................................46Table5.NumberofdayswithrainfallandnumberofrainfalleventsfromMaytoSeptember inhydrologicalyears1987-1991..............................................................................................46Tabela6.Liczbaprzypadkówspływupowierzchniowegonapoletkacheksperymentalnych wlatachhydrologicznych1989-1991......................................................................................52Table6.Numberofoverlandfloweventsonexperimentalplotsinhydrologicalyears 1989-1991..................................................................................................................................52Tabela7.LiczbawezbrańwStarejRzecewlatachhydrologicznych1987-1991dlaprzepływu granicznego(Qg)wyznaczonegowedługkryteriumhydrologicznego.................................57Table7.NumberoffloodflowsintheStaraRzekainhydrologicalyears1987-1991above aselectedthresholddischarge(1,2,3)establishedonthebasisofahydrological criterion....................................................................................................................................57Tabela8.LiczbawezbrańwDworskimPotokuwlatachhydrologicznych1987-1991dlaprze- pływugranicznego(Qg)wyznaczonegowedługkryteriumhydrologicznego.....................65Table8.NumberoffloodflowsintheDworskiPotokinhydrologicalyears1987-1991above aselectedthresholddischarge(1,2,3)establishedonthebasisofahydrological criterion....................................................................................................................................65Tabela9.KoncentracjamateriałurozpuszczonegowStarejRzeceiwDworskimPotokuw la­ tachhydrologicznych1987-1991.............................................................................................81Table9.ConcentrationofdissolvedmaterialintheStaraRzekaandDworskiPotok inhydrologicalyears1987-1991..............................................................................................81Tabela10.Roczneładunkimateriałurozpuszczonegoizawiesinywyniesionezezlewni StarejRzekiiDworskiegoPotokuw latachhydrologicznych1987-1991............................83Table10.AnnualloadsofdissolvedandsuspendedmaterialexportedfromtheStaraRzeka andDworskiPotokcatchmentsinhydrologicalyears1987-1991........................................83Tabela11.KoncentracjazawiesinywStarejRzecew latachhydrologicznych1987-1991.......89Table11.ConcentrationofsuspendedmaterialintheStaraRzekainhydrologicalyears 1987-1991..................................................................................................................................89Tabela12.KoncentracjazawiesinywDworskimPotokuwlatachhydrologicznych  1987-1991..................................................................................................................................92Table12.ConcentrationofsuspendedmaterialintheDworskiPotokinhydrologicalyears 1987-1991..................................................................................................................................92Tabela13.CharakterystykanajwiększegowezbraniadeszczowegowStarejRzecewlatach hydrologicznych1987-1991.................................................................................................109Table13.CharacteristicsofthehighestfloodflowsintheStaraRzekainhydrologicalyears 1987-1991................................................................................................................................109 SPIS FOTOGRAFII LIST OF PHOTOS Fot.1.Północnaczęśćzlewnicharakteryzujesiętypemrzeźbypogórzyniskich...............16/17Phot.1.Thenorthernpartofthecatchmentischaracterizedbylowhills..........................16/17Fot.2.Południowaczęśćzlewnicharakteryzujesiętypemrzeźbypogórzyśrednich........16/17Phot.2.Thesouthernpartofthecatchmentischaracterizedbymediumhills.................16/17Fot.3.DnodolinyStarejRzekijestpłaskie,szerokieiporośniętetrawą............................32/33Phot.3.TheStaraRzekavalleyfloorisflat,wideandcoveredbygrass.............................32/33Fot.4.DnodolinyStarejRzekirozciętejestgłębokąrynnąerozyjną.................................32/33Phot.4.TheStaraRzekavalleyflooriscutbyadeeperosionalchannel...........................32/33Fot.5.Profilepodłużnestokówużytkowanychrolniczosąnieregularne............................32/33Phot.5.Inthecultivatedareairregularslopeprofilesaredominant...................................32/33Fot.6.Stokiprzechodząwdnadolinłagodniebezwyraźnegozałomu...............................32/33Phot.6.Theslopesmergegentlyintothevalleyswithoutcleartransitionalareas............32/33Fot.7.WzlewniBrzeźnickiegoPotokudnodolinystanowiszerokąstrefęoddzielającą stokiodkorytapotoku.......................................................................................................32/33Phot.7.IntheBrzeźnickiPotokcatchmentthevalleyfloorformsalargeareawhich separatestheslopesfromthestreamchannel..................................................................32/33Fot.8.WzlewniBrzeźnickiegoPotokupolasądługieiwąskie...........................................32/33Phot.8.IntheBrzeźnickiPotokcatchmentthefieldsarelongandnarrow......................32/33Fot.9.StaraRzekapodczasniskichstanówwody.................................................................64/65Phot.9.TheStaraRzekaduringlowflow..............................................................................64/65Fot.10.StaraRzekapodczaswezbrania.................................................................................64/65Phot.10.TheStaraRzekaduringfloodflow.........................................................................64/65Fot.11.Formyerozyjnenapoluburaczanym........................................................................80/81Phot.11.Erosionallandformsonthesugarbeetfield...........................................................80/81Fot.12.ZlewniaDworskiegoPotoku–fragmentstożkadeluwialnegozdeponowanego upodnóżastoku,naktórymuprawianoburakicukrowe................................................80/81Phot.12.TheDworskiPotokcatchment–fragmentofdeluvialfandepositedatthefoot ofslopewithsugarbeetcrops...........................................................................................80/81Fot.13.ZlewniaDworskiegoPotoku–skutkispłukiwanianapoluburakówpoopadach wlipcu2002r......................................................................................................................80/81Phot.13.TheDworskiPotokcatchment–theresultsofslopewashonthesugarbeet fieldaftertherainfallsinJuly2002...................................................................................80/81 Fot.14. Spłukiwanyzpólmateriałbyłtransportowanybruzdamipodłużnych,które oddzielająodsiebieróżnieużytkowanedziałki...............................................................80/81Phot.14.Slopewashmaterialexportedfromhillslope’sfieldswastransportedmainlyby longitudinalfurrowsseparatingparticularplotswhichareuseddifferently................80/81Fot.15.Spłukiwanymateriałzatrzymywanybyłwobrębiepólupodnóżastoku iwporośniętymtrawądniedoliny....................................................................................80/81Phot.15.Slopewashmaterialwasaccumulatedattheendofthefieldandinthegrassy valleybottom......................................................................................................................80/81Fot.16.Podczasulewydnia13.06.1998r.nastąpiłointensywnespłukiwaniewcałej zlewniPolaDyniowego.....................................................................................................80/81Phot.16.Duringthedownpour(13June1998)thewholeareaofthePampkinField subcatchmentwasintensivelytransformedbyslopewash..............................................80/81Fot.17.Podczasulewynastąpiłorozcięciecałejdolinynieckowatejwjejosi domaksymalnejgłębokościwynoszącej45cm...............................................................80/81Phot.17.Duringthedownpour(13June1998)thewatershedwascutinitsaxisupto thedepthof45cm.............................................................................................................80/81Fot.18.Wobrębiestokówużytkowanychrolniczoakumulacjamateriałunastępuje wdolnejczęściróżnieużytkowanychdziałek..............................................................112/113Phot.18.Withinslopesagriculturallyused,thematerialisaccumulatedattheend ofplotswhicharedifferentlyused...............................................................................112/113Fot.19.Akumulacjaspłukanejglebywobrębiestokówutrwalaichschodkowyprofil podłużnyiprowadzidopodkreśleniakontrastówmorfologicznychwprofilu stoku................................................................................................................................112/113Phot.19.Accumulationofmaterialontheslopepreservesitsstairstepprofile andemphasizesmorphologicalcontrasts......................................................................112/113Fot.20.Ilośćodprowadzanegozestokówmateriałuzależyzarównoodsposobu użytkowaniadziałek,jakiodstopniapokryciapowierzchniprzezroślinność..........112/113Phot.20.Theamountofslopewashmaterialdependsonagriculturaluseofplots anddensityoftheirvegetationcover...........................................................................112/113Fot.21.Dużeilościglebyspłukiwanesązpólzajętychprzezroślinyokopowe.............112/113Phot.21.Largeamountsofslopewashmaterialcomefromrootcrops...........................112/113Fot.22.Materiałspłukiwanyzdziałekbezpośrednioprzylegającychdodnadolinyjestaku­ mulowanywjegoobrębie..............................................................................................112/113Phot.22.Thematerialcarriedfromtheplotsdirectlyadjacenttothevalleyfloor isdepositedwithinthevalleyfloor..............................................................................112/113Fot.23.Depozycjamateriałuupodnóżystokówlubwdniedolinyprowadzi dozacieraniakontrastówmorfologicznychpomiędzystokamiidnamidolin...........112/113Phot.23.Depositionofthematerialatthefootoftheslopeoratthebottom ofthevalleyresultsinlevellingmorphologicalcontrastsbetweentheslope andthevalleybottom...................................................................................................112/113Fot.24.ZawiesinatransportowanaprzezStarąRzekępochodzizerozjikoryta.............112/113Phot.24.ThesuspendedmaterialtransportedbytheStaraRzekacomesfrom erosionofriverbeds.......................................................................................................112/113Fot.25.KorytadopływówStarejRzekiwpółnocnejczęścizlewniniesągłęboko wcięte..............................................................................................................................112/113Phot.25.ThebedsofsmalltributariesoftheStaraRzekainthenorthernpartof thecatchmentarenotdeeplycut.................................................................................112/113 Fot.26.KorytadopływówStarejRzekiwpółnocnejczęścizlewniwpołroczuletnim sąporośniętetrawą.........................................................................................................112/113Phot.26.ThebedsofsmalltributariesoftheStaraRzekainthenorthernpartof thecatchmentaremostlyvegetatedinsummer..........................................................112/113Fot.27.Przekroczeniedrugiejwartościprogowejpowodujelokalneprzeobrażenie niektórychstokówwzlewni..........................................................................................112/113Phot.27.Exceedingthesecondtresholdvalueresultsinlocalerosiononaslope.........112/113Fot.28.Poprzekroczeniudrugiejwartościprogowejnastępujelokalnadostawa materiałuzestokówdokoryt........................................................................................112/113Phot.28.Exceedingthesecondtresholdvaluecausesoccasionaltransport ofthematerialfromtheslopestotheriverchannel....................................................112/113Fot.29.Poprzekroczeniutrzeciejwartościprogowejnastępujenajbardziejefektywnatrans­ formacjacałejpowierzchnizlewni................................................................................112/113Phot.29.Exceedingthethirdthresholdvaluecausesthemosteffectiveerosion andtransformationofthewholecatchment.................................................................112/113Fot.30.Poprzekroczeniutrzeciejwartościprogowejsprzężeniesystemustokowego ikorytowegojestpowszechne,aleiwówczaswiększośćspłukanejgleby akumulowanajestwobrębiepodstokowychrówninidnachdolin............................112/113Phot.30.Exceedingthethirdtresholdvaluetheconnectionbetweenslope andchannelsystemsiswidespread.Eventhen,themajorityofslopewash materialisaccumulatedonthefootslopeplainsandinthevalleybottoms..............112/113