Ocena wpływu czynnika zoogenicznego w kształtowaniu warunków środowiskowych, retencyjnych i hydromorfologicznych małych cieków nizinnych na przykładzie działalności bobra europejskiego (Castor fiber)
Type
Project
Date Issued
2022
Author
Discipline
environmental engineering, mining and energy
Abstract (PL)
Celem projektu jest ocena wpływu czynnika zoogenicznego (zwierzęcego) w kształtowaniu warunków
środowiskowych, retencyjnych i hydromorfologicznych małych cieków nizinnych na przykładzie działalności
bobra europejskiego (Castor fiber). Badaniami objęte będą zarówno tereny leśne jak i położone na obszarach
rolniczych. Lokalizację tam i stawów bobrowych przyjęto jako decydujący czynnik różnicujący funkcje
środowiskowe, retencyjne i hydromorfologiczne.
W ramach planowanych badań przyjęto następujące hipotezy badawcze:
− Retencja zasobów wodnych w wyniku piętrzenia wody w stawach bobrowych wynika z retencji
korytowej i magazynowania wód podziemnych (z przewagą tej ostatniej)
środowiskowych, retencyjnych i hydromorfologicznych małych cieków nizinnych na przykładzie działalności
bobra europejskiego (Castor fiber). Badaniami objęte będą zarówno tereny leśne jak i położone na obszarach
rolniczych. Lokalizację tam i stawów bobrowych przyjęto jako decydujący czynnik różnicujący funkcje
środowiskowe, retencyjne i hydromorfologiczne.
W ramach planowanych badań przyjęto następujące hipotezy badawcze:
− Retencja zasobów wodnych w wyniku piętrzenia wody w stawach bobrowych wynika z retencji
korytowej i magazynowania wód podziemnych (z przewagą tej ostatniej)
− Zmiany warunków hydraulicznych i hydrologicznych w wyniku piętrzenia przez bobry i obecności
martwego drewna w korycie cieku ujawniają się przede wszystkim przy niskich i średnich stanach wody,
a przy wysokich stanach wody są pomijalne
martwego drewna w korycie cieku ujawniają się przede wszystkim przy niskich i średnich stanach wody,
a przy wysokich stanach wody są pomijalne
− Teledetekcja stanu drzewostanu i stanu ekologicznego wód może być wykorzystana do oceny wpływu
bobrów na środowisko.
Podczas trzyletniej realizacji projektu badania zakładają zlokalizowanie stanowisk z tamami bądź układem
tam bobrowych. W promieniu 75km od Poznania wybrane zostanie po 5 stanowisk w kompleksach leśnych
oraz obszarach śródpolnych. Po wytypowaniu odpowiednich obiektów zostanie dokonana niezbędna
inwentaryzacja budowli mająca na celu określenie jej dokładnych parametrów takich jak: szerokość, wysokość
oraz długość. Zmierzona zostanie również wysokość piętrzenia spowodowanego przez tamę. Ponad to
przeprowadzenie dokładnych pomiarów geodezyjnych na odcinakach po 1km w dół oraz w górę tamy, pozwoli
na oszacowanie retencji korytowej oraz przepływów. Ponowny pomiar geometrii koryt po upływie 2 lat
dostarczy informacji o zmianach które zaszły w korycie na skutek istniejących tam bobrowych. Pomiary
hydrologiczne pozwolą na obliczenie przepływów a ciągły monitoring umożliwi oszacowanie przepływów
średnich. Badanie osadów dennych zmagazynowanych w powstałym stawie bobrowym dostarczy cennych
danych o składzie i zdolnościach tam w oczyszczaniu i poprawie jakości wody. Wykonanie sieci studni
piezometrycznych w powtarzalnym schemacie oraz systematyczny monitoring dostarczy wielu informacji o
zmianach poziomu wód gruntowych oraz ich przepływie. W połączeniu z wykorzystaniem danych ze zdjęć
lotniczych i satelitarnych, informacji o zagospodarowaniu terenu, numerycznych modeli terenu oraz wyjazdów
terenowych podjęta zostanie próba określenia wpływu bobrów na stan i kondycję drzewostanu oraz zmienność
gatunkową.
Podczas trzyletniej realizacji projektu badania zakładają zlokalizowanie stanowisk z tamami bądź układem
tam bobrowych. W promieniu 75 km od Poznania wybrane zostanie po 5 stanowisk w kompleksach leśnych
oraz obszarach śródpolnych. Po wytypowaniu odpowiednich obiektów zostanie dokonana inwentaryzacja
budowli mająca na celu określenie dokładnych parametrów tam bobrowych takich jak: szerokość, wysokość
oraz długość. Zmierzona zostanie również wysokość piętrzenia. Planowane jest również przeprowadzenie
dokładnych pomiarów geodezyjnych na odcinakach po 1km w dół oraz w górę tamy. Pozwoli to na
oszacowanie retencji korytowej. Ponowny pomiar geometrii koryt po upływie 2 lat dostarczy informacji o
zmianach które zaszły w korycie na skutek funkcjonowania tam bobrowych. Pomiary hydrologiczne i ciągły
monitoring stanów wody pozwolą na określenie zmienności przepływów. Badanie osadów dennych
zmagazynowanych w powstałym stawie bobrowym dostarczy cennych danych o procesach sedymentacji.
Natomiast pomiary parametrów jakościowych wody pozwolą na ocenę jakości wody i procesów
samooczyszczania zachodzących w stawach. Wykonanie sieci studni piezometrycznych w powtarzalnym
schemacie oraz systematyczny monitoring dostarczy wielu informacji o zmianach poziomu wód gruntowych
oraz ich przepływu. Wykorzystanie danych z wyjazdów terenowych, opracowanie zdjęć lotniczych i
satelitarnych, informacji o zagospodarowaniu terenu, numerycznych modeli terenu pozwoli na określenie
wpływu bobrów na stan i kondycję drzewostanu oraz zmienność gatunkową.
Proponowany projekt pozwoli na wniknięcie w ważny problem badawczy z zakresu inżynierii środowiska,
dając naukowe podstawy do obiektywnej oceny przyjaznych środowisku metod utrzymania rzek z
uwzględnieniem działalności bobrów, zastępujących standardowe zabiegi inżynierskie. Przedstawione
problemy dotyczące wpływu działalności bobrów wpisują się w nowoczesne podejście do problemów
zarządzania środowiskiem, polegające na stosowaniu rozwiązań naturalnych lub półnaturalnych.
Autorzy spodziewają że realizacja projektu dostarczy szereg informacji pozwalających na oszacowanie
rzeczywistych zdolności tamy do retencjonowania wody. Uwzględniona zostanie zarówno woda zgromadzona
w korycie stawie bobrowym oraz ta zmagazynowana w gruncie. Przewiduje się że retencja gruntowa ma
większy potencjał od korytowej jednakże w celu jednoznacznego określenia niezbędne jest przeprowadzenie
badań. Kolejnym efektem realizowanego projektu będzie określenie zmian warunków hydraulicznych oraz
hydrologicznych spowodowanych działalnością bobrów w tym piętrzeniem wody za pomocą tam.
Przeprowadzone badania dostarczą informacji o wielkości i składzie akumulowanych zanieczyszczeń oraz
procesach zachodzących w korycie.
bobrów na środowisko.
Podczas trzyletniej realizacji projektu badania zakładają zlokalizowanie stanowisk z tamami bądź układem
tam bobrowych. W promieniu 75km od Poznania wybrane zostanie po 5 stanowisk w kompleksach leśnych
oraz obszarach śródpolnych. Po wytypowaniu odpowiednich obiektów zostanie dokonana niezbędna
inwentaryzacja budowli mająca na celu określenie jej dokładnych parametrów takich jak: szerokość, wysokość
oraz długość. Zmierzona zostanie również wysokość piętrzenia spowodowanego przez tamę. Ponad to
przeprowadzenie dokładnych pomiarów geodezyjnych na odcinakach po 1km w dół oraz w górę tamy, pozwoli
na oszacowanie retencji korytowej oraz przepływów. Ponowny pomiar geometrii koryt po upływie 2 lat
dostarczy informacji o zmianach które zaszły w korycie na skutek istniejących tam bobrowych. Pomiary
hydrologiczne pozwolą na obliczenie przepływów a ciągły monitoring umożliwi oszacowanie przepływów
średnich. Badanie osadów dennych zmagazynowanych w powstałym stawie bobrowym dostarczy cennych
danych o składzie i zdolnościach tam w oczyszczaniu i poprawie jakości wody. Wykonanie sieci studni
piezometrycznych w powtarzalnym schemacie oraz systematyczny monitoring dostarczy wielu informacji o
zmianach poziomu wód gruntowych oraz ich przepływie. W połączeniu z wykorzystaniem danych ze zdjęć
lotniczych i satelitarnych, informacji o zagospodarowaniu terenu, numerycznych modeli terenu oraz wyjazdów
terenowych podjęta zostanie próba określenia wpływu bobrów na stan i kondycję drzewostanu oraz zmienność
gatunkową.
Podczas trzyletniej realizacji projektu badania zakładają zlokalizowanie stanowisk z tamami bądź układem
tam bobrowych. W promieniu 75 km od Poznania wybrane zostanie po 5 stanowisk w kompleksach leśnych
oraz obszarach śródpolnych. Po wytypowaniu odpowiednich obiektów zostanie dokonana inwentaryzacja
budowli mająca na celu określenie dokładnych parametrów tam bobrowych takich jak: szerokość, wysokość
oraz długość. Zmierzona zostanie również wysokość piętrzenia. Planowane jest również przeprowadzenie
dokładnych pomiarów geodezyjnych na odcinakach po 1km w dół oraz w górę tamy. Pozwoli to na
oszacowanie retencji korytowej. Ponowny pomiar geometrii koryt po upływie 2 lat dostarczy informacji o
zmianach które zaszły w korycie na skutek funkcjonowania tam bobrowych. Pomiary hydrologiczne i ciągły
monitoring stanów wody pozwolą na określenie zmienności przepływów. Badanie osadów dennych
zmagazynowanych w powstałym stawie bobrowym dostarczy cennych danych o procesach sedymentacji.
Natomiast pomiary parametrów jakościowych wody pozwolą na ocenę jakości wody i procesów
samooczyszczania zachodzących w stawach. Wykonanie sieci studni piezometrycznych w powtarzalnym
schemacie oraz systematyczny monitoring dostarczy wielu informacji o zmianach poziomu wód gruntowych
oraz ich przepływu. Wykorzystanie danych z wyjazdów terenowych, opracowanie zdjęć lotniczych i
satelitarnych, informacji o zagospodarowaniu terenu, numerycznych modeli terenu pozwoli na określenie
wpływu bobrów na stan i kondycję drzewostanu oraz zmienność gatunkową.
Proponowany projekt pozwoli na wniknięcie w ważny problem badawczy z zakresu inżynierii środowiska,
dając naukowe podstawy do obiektywnej oceny przyjaznych środowisku metod utrzymania rzek z
uwzględnieniem działalności bobrów, zastępujących standardowe zabiegi inżynierskie. Przedstawione
problemy dotyczące wpływu działalności bobrów wpisują się w nowoczesne podejście do problemów
zarządzania środowiskiem, polegające na stosowaniu rozwiązań naturalnych lub półnaturalnych.
Autorzy spodziewają że realizacja projektu dostarczy szereg informacji pozwalających na oszacowanie
rzeczywistych zdolności tamy do retencjonowania wody. Uwzględniona zostanie zarówno woda zgromadzona
w korycie stawie bobrowym oraz ta zmagazynowana w gruncie. Przewiduje się że retencja gruntowa ma
większy potencjał od korytowej jednakże w celu jednoznacznego określenia niezbędne jest przeprowadzenie
badań. Kolejnym efektem realizowanego projektu będzie określenie zmian warunków hydraulicznych oraz
hydrologicznych spowodowanych działalnością bobrów w tym piętrzeniem wody za pomocą tam.
Przeprowadzone badania dostarczą informacji o wielkości i składzie akumulowanych zanieczyszczeń oraz
procesach zachodzących w korycie.
Abstract (EN)
The aim of the project is to assess the effect of the zoogenic factor modifying the environmental, retention and
hydromorphological conditions of small lowland watercourses based on the activity of the Eurasian beaver (Castor
fiber L.). The scope of research will cover both forest sites and those located in agricultural areas. The location of
beaver dams and ponds as a determinant factor diversifying environmental, retention and hydromorphological
functions.
Within the planned research the following research hypotheses are adopted:
• Retention of water resources due to water damming in beaver ponds results from channel detention and
groundwater storage (predominantly the latter)
hydromorphological conditions of small lowland watercourses based on the activity of the Eurasian beaver (Castor
fiber L.). The scope of research will cover both forest sites and those located in agricultural areas. The location of
beaver dams and ponds as a determinant factor diversifying environmental, retention and hydromorphological
functions.
Within the planned research the following research hypotheses are adopted:
• Retention of water resources due to water damming in beaver ponds results from channel detention and
groundwater storage (predominantly the latter)
• Changes in hydraulic and hydrological conditions as a result of beaver damming and the presence of dead wood
in the stream channel are manifested primarily at low and medium water stages, and are negligible at high water
stages
in the stream channel are manifested primarily at low and medium water stages, and are negligible at high water
stages
• Remote sensing of the tree stand condition and the ecological status of waters may be used to assess the
environmental impact of beavers.
During the three-year implementation of the project the research assumes locating sites with beaver dams
or beaver dam systems. Within a radius of 75 km from Poznan, 5 sites will be selected in forest complexes and
mid-field areas. After selecting the appropriate sites, an inventory of structures will be carried out to determine
the exact parameters of beaver dams, such as width, height and length. The height of damming will also be
measured. It is also planned to carry out detailed geodetic measurements on sections of 1 km each upstream
and downstream of the dam. This will allow an estimate of the flume retention. Re-measurement of channel
geometry after 2 years will provide information on changes that have occurred in the channel due to beaver
dams. Hydrological measurements and continuous monitoring of water levels will allow to determine the
variability of flows. The study of bottom sediments stored in the created beaver pond will provide valuable
data on sedimentation processes. On the other hand, measurements of water quality parameters will allow
evaluation of water quality and self-purification processes occurring in the ponds. Implementation of a network
of piezometric wells in a repetitive scheme and systematic monitoring will provide a lot of information on
changes in groundwater levels and their flow. The use of data from field trips, aerial and satellite photographs,
information on land use and numerical terrain models will allow to determine the influence of beavers on the
condition of stands and species variability.
To date the storage capacity of beaver ponds in studies on the subject has been estimated solely based on
the channel detention. Also hydrological analyses have lacked quantitative references to changes in flow
conditions resulting e.g. from increased values of resistance coefficients due to dam construction or tree turnks
fallen into the river channel. When investigating the structure, composition and morphology of sediments in
beaver ponds the impact of beaver activity was not investigated in detail, treating beaver ponds as water bodies,
in which only natural hydromorphological processes take place. Analyses of the impact of beaver activity
frequently failed to include changes in the river section geometry resulting from silting of the beaver ponds.
When analyzing the effect of beaver dams the investigations did not consider changes in the ecological status
of watercourses or changes and the condition of single trees and forest ecosystems located within the
impoundment impact zone. In view of the current state of knowledge, including the analyzed case studies, we
observe a lack of a comprehensive analysis comprising both environmental, hydrological and
hydromorphological conditions. On this basis a generally unique research problem has been formulated, which
the authors will attempt to solve indicating novel research prospects.
The proposed project will provide insight into an important research problem in environmental engineering,
providing scientific foundations for an objective assessment of environmentally friendly river maintenance methods
including beaver activity and replacing standard engineering measures. Presented problems concerning the impact
of beaver activity are in line with the modern approach to environmental management problems comprising natural
solutions or semi-natural solutions.
The authors expect that the implementation of the project will provide a range of information to estimate
the actual water retention capacity of the dam. Both the water stored in the trough of the beaver pond and that
stored in the ground will be considered. Ground retention is expected to have a greater potential than channel
retention, but research is needed to determine this unequivocally. Another effect of the implemented project
will be the determination of changes in hydraulic and hydrological conditions caused by beaver activity
including damming up water by means of dams. The research will provide information on the size and
composition of accumulated pollutants and processes taking place in the riverbed.
environmental impact of beavers.
During the three-year implementation of the project the research assumes locating sites with beaver dams
or beaver dam systems. Within a radius of 75 km from Poznan, 5 sites will be selected in forest complexes and
mid-field areas. After selecting the appropriate sites, an inventory of structures will be carried out to determine
the exact parameters of beaver dams, such as width, height and length. The height of damming will also be
measured. It is also planned to carry out detailed geodetic measurements on sections of 1 km each upstream
and downstream of the dam. This will allow an estimate of the flume retention. Re-measurement of channel
geometry after 2 years will provide information on changes that have occurred in the channel due to beaver
dams. Hydrological measurements and continuous monitoring of water levels will allow to determine the
variability of flows. The study of bottom sediments stored in the created beaver pond will provide valuable
data on sedimentation processes. On the other hand, measurements of water quality parameters will allow
evaluation of water quality and self-purification processes occurring in the ponds. Implementation of a network
of piezometric wells in a repetitive scheme and systematic monitoring will provide a lot of information on
changes in groundwater levels and their flow. The use of data from field trips, aerial and satellite photographs,
information on land use and numerical terrain models will allow to determine the influence of beavers on the
condition of stands and species variability.
To date the storage capacity of beaver ponds in studies on the subject has been estimated solely based on
the channel detention. Also hydrological analyses have lacked quantitative references to changes in flow
conditions resulting e.g. from increased values of resistance coefficients due to dam construction or tree turnks
fallen into the river channel. When investigating the structure, composition and morphology of sediments in
beaver ponds the impact of beaver activity was not investigated in detail, treating beaver ponds as water bodies,
in which only natural hydromorphological processes take place. Analyses of the impact of beaver activity
frequently failed to include changes in the river section geometry resulting from silting of the beaver ponds.
When analyzing the effect of beaver dams the investigations did not consider changes in the ecological status
of watercourses or changes and the condition of single trees and forest ecosystems located within the
impoundment impact zone. In view of the current state of knowledge, including the analyzed case studies, we
observe a lack of a comprehensive analysis comprising both environmental, hydrological and
hydromorphological conditions. On this basis a generally unique research problem has been formulated, which
the authors will attempt to solve indicating novel research prospects.
The proposed project will provide insight into an important research problem in environmental engineering,
providing scientific foundations for an objective assessment of environmentally friendly river maintenance methods
including beaver activity and replacing standard engineering measures. Presented problems concerning the impact
of beaver activity are in line with the modern approach to environmental management problems comprising natural
solutions or semi-natural solutions.
The authors expect that the implementation of the project will provide a range of information to estimate
the actual water retention capacity of the dam. Both the water stored in the trough of the beaver pond and that
stored in the ground will be considered. Ground retention is expected to have a greater potential than channel
retention, but research is needed to determine this unequivocally. Another effect of the implemented project
will be the determination of changes in hydraulic and hydrological conditions caused by beaver activity
including damming up water by means of dams. The research will provide information on the size and
composition of accumulated pollutants and processes taking place in the riverbed.