Badania nad ochroną pokrywy glebowej przed niszczącym działaniem erozji wodnej oraz wprowadzanie zabiegów mających na celu ograniczanie jej skutków mają w Polsce długą historię. Jednak dopiero od kilku lat, w celu zapobiegania erozji wodnej powodującej degradację środowiska wodnego i ekosystemów lądowych, w tym leśnych, a także w celu zachowania retencji wodnej i ochrony terenów przed powodzią zaczęto podejmować działania przeciwerozyjne, obejmujące różnego rodzaju zabiegi techniczne i biologiczne (Ustawa o Lasach z dnia 29 września 1991 roku; Dz. U. nr 101, poz.444). Głównym czynnikiem sprawczym erozji wodnej jest spływ po powierzchni terenu lub przepływ wody w potoku z tak zwaną prędkością rozmywającą. Spływ powierzchniowy na terenach rolniczych wywołują opady lub roztopy, których wielkość i natężenie przekracza możliwości retencyjne gleby. Na obszarach leśnych, gdzie de facto spływ powierzchniowy występuje w znacznie mniejszym stopniu niż na powierzchniach otwartych, część opadu zatrzymywana jest na powierzchni roślin (intercepcja), znaczna część zostaje retencjonowana w ściółce leśnej, w profilu glebowym i w zagłębieniach. Występują jednak obszary, na których odsłonięte i osłabione procesem wietrzenia utwory skalne w sposób naturalny są poddawane procesom rozdrabniania i wymywania przez intensywne opady o dużym nasileniu. Odrywane w ten sposób okruchy skalne są następnie przenoszone przez płynącą wodę do obniżeń terenu w pobliże szlaków zrywkowych, przekształcając je z czasem w swoistego rodzaju wąwozy.

    Procesy erozji wodnej mogą powodować uszkodzenia leśnych dróg stokowych oraz obiektów komunikacyjnych (mosty, przepusty), a ostatecznie prowadzić do zmian morfologii potoków, zmian spadków terenu i przekształcania całych dolin. To właśnie spadki terenu na obszarach leśnych, dochodzące lokalnie do 40% przyczyniają się do zwiększania się energii płynącej wody, powodując przemieszczanie się rumowiska z górnej części potoku w dół, uszkadzając brzegi i erodując dno cieku. Ten rodzaj erozji, tj. erozja wgłębna prowadzi do zniekształcania koryt cieków, powoduje pogłębianie się dna na odcinkach o mniejszej odporności na ścieranie i rozmywanie, a w konsekwencji wcinanie się rzek w podłoże skalne. Występowanie, zasięg i dynamika zjawisk erozyjnych zależą od spadku terenu, budowy geologicznej materiału skalnego pokryw stokowych, ich właściwości fizycznych, a zwłaszcza od warunków hydrologicznych w zlewni. Rola lasu w ograniczaniu erozji wodnej polega m.in. na zmniejszaniu energii opadu na powierzchnię gleby, zwiększaniu intercepcji i retencji ściółki, zwiększaniu szorstkości powierzchni terenu oraz wydłużaniu czasu topnienia śniegu.

CEL PROJEKTU
    Celem naukowym projektu jest poznanie i opis dynamiki procesów erozyjnych w potoku górskim, w tym określenie zmian właściwości fizyczno-mechanicznych, chemicznych i mineralogii materiału skalnego i zwietrzeliny w oparciu o laboratoryjne badanie samościeralności.

    Projekt obejmuje wykonanie badań laboratoryjnych oraz pomiarów terenowych. W ramach prac laboratoryjnych pobrany materiał skalny z koryta potoku w leśnej zlewni górskiej oraz ze stoków przyległych zostanie poddany badaniom w celu określenia właściwości fizycznych (m.in. gęstości właściwej, gęstości objętościowej, porowatości i in.) oraz właściwości mechanicznych (samościeralność). Zbadana zostanie również mineralogia wybranych okruchów oraz pozyskanej w wyniku doświadczenia zwietrzeliny. Pod pojęciem samościeralności należy tu rozumieć ubytki masy skalnej w procesie toczenia się w środowisku wodnym w sąsiedztwie odłamków skalnych tego samego pochodzenia w warunkach kontrolowanych.

    Badanie samościeralności zostanie przeprowadzone w specjalnie do tego celu skonstruowanej aparaturze, w oparciu o doświadczenia zdobyte na etapie opracowania metodyki badań (P.401540). Proces samościerania będzie odzwierciedlał naturalny mechanizm toczenia się okruchów skalnych w korycie potoku górskiego, z zachowaniem cech naturalnych materiału badawczego. W wyniku tych badań możliwe będzie obliczanie ilości materiału roztartego, powstałego wyniku mechanicznej obróbki, jak również zmian jego właściwości (fizycznych, mechanicznych, mineralogicznych, chemicznych). Wykonanie tych badań pozwoli na określenie dynamiki ubytku masy skał o różnych średnicach ziaren na ściśle określonej drodze toczenia.

OCZEKIWANE EFEKTY
      Efektem pracy będzie zdobycie nowej wiedzy z zakresu procesów erozyjnych. Wiedza ta będzie mogła mieć zastosowanie np. w przygotowaniach programów kompleksowej ochrony zasobów naturalnych przed degradacją, w tym w gospodarce wodnej i ekologii. Przypuszczalnie, w oparciu o wyniki badań możliwe będzie określanie tempa erozji w korycie potoku, powodującej m.in. jego pogłębianie w wyniku transportu rumowiska wleczonego, zmiany spadku terenu oraz zmiany warunków hydrologicznych w zlewni. Na podstawie znajomości składu granulometrycznego rumowiska oraz jego właściwości (fizycznych, mechanicznych, i in.) możliwe będzie wyznaczanie obszarów w zlewni szczególnie narażonych na niszczące działanie erozji. Wiedza ta może przekładać się na techniczne przeciwdziałanie tym procesom.