Parametry koryta żwirowego potoku Krzywiczanka
Na rozpatrywanym odcinku (od drewnianego mostu na drodze Stróża–Pcim w dół potoku) spadek koryta potoku nie jest jednorodny. Dwa odcinki potoku biegnące przez długie plosa dawnego koryta Raby nie są podobne do jego dwóch prostych lub lekko meandrujących odcinków (rys. 4). Jeden z tych drugich odcinków występuje pomiędzy podobnymi do wydłużonych stawów starorzeczami, a drugi odwadnia najniższe starorzecze ujściem do Raby. Spadek doliny Raby określony na tym odcinku jako 0,0045 nie jest więc właściwy dla spadku doliny potoku, dla którego cała różnica wysokości jest skonsumowana na dwóch bystrych odcinkach żwirowych o spadkach około dwukrotnie większych.
W obliczeniach parametrów koryta potoku Krzywiczanka posłużono się danymi z badań terenowych (uziarnienie żwiru dna potoku) oraz danymi z map (powierzchnia zlewni, wysokości, spadki) stosując równania równowagi stabilnych naturalnych koryt żwirodennych (według: Thorne C. R., Hey R. D., Newson M. D., „Applied Fluvial Geomorphology for River Engineering and Management”. Wiley, Chichester 1997 r.). Następnie skonfrontowano obliczenia z pomiarami terenowymi, które obejmowały wykonanie kilku przekrojów poprzecznych umieszczonych na istniejących koronach bystrzy oraz na pomierzeniu odległości pomiędzy nimi. Pierwszy rozpatrywany przekrój wyznaczono powyżej mostu drogowego, ponieważ na odcinku pod mostem drogowym jest tylko jedno bystrze zaczynające się powyżej mostu i kończące poniżej niego w dawnym plosie rzeki Raby.
Określono jednostkową moc strumienia ? w tych przekrojach oraz przepływy pełnokorytowe (obliczenia przepływów pełnokorytowych na podstawie wzorów empirycznych Chezy’ego–Manninga w: Ratomski J., „Podstawy projektowania zabudowy potoków górskich”, Politechnika Krakowska, Kraków, 2000 r.). Okazało się, że nie odpowiadają one zazwyczaj zakładanym przepływom Q67%, lecz są większe od wody dwuletniej Q50% i trzykrotnie mniejsze od wody dziesięcioletniej Q10% obliczonych wzorem Punzeta (obliczenia przepływów maksymalnych na podstawie wzorów empirycznych Punzeta w: Ratomski J., „Podstawy projektowania zabudowy potoków górskich”, Politechnika Krakowska, Kraków, 2000 r.). Obliczenia powtórzono więc dla uśrednionego przepływu pełnokorytowego i takie umieszczono w poniższej tabeli. W jednym z przekrojów (0+420) powstała wątpliwość, co należy uznać za przekrój pełnokorytowy: czy koryta oryginalnego (naturalnego potoku), czy przekroju przekształconego przez jednostronne zasypanie terasy zalewowej nasypem ścieżki rowerowej. Obliczenia dokonano dla obydwu przypadków, ale w ustaleniu średniego przepływu pełnokorytowego wzięto pod uwagę tylko przekrój oryginalny.
Pomierzone uziarnienie warstwy opancerzenia dna na bystrzach także uśredniono dla celów analizy. Empiryczne i teoretyczne rozkłady uziarnienia w poszczególnych przekrojach wrysowane są na siatce lognormalnej Weibulla na rys. 5.
Obliczeń dokonano zakładając typ III pokrycia otoczenia koryta drzewami i krzakami, czyli zarośla na 5 do 50% długości jego brzegów oraz najmniejszą ilość wleczonego rumowiska Qs=0,001 kg s-1, gdyż dostawa rumowiska ze zlewni jest odcięta zaporą przeciwrumowiskową. Odbywa się też systematyczne usuwanie żwiru z odcinka przy moście w przysiółku Mizerówka w ramach tak zwanego „odżwirowania potoku” wchodzącego w skład prac utrzymaniowych RZGW. Oprócz danych i wyników obliczeń równaniami Hey’a–Thorne’a w tabeli umieszczono wyniki obliczeń wielkości przepływu brzegowego, prędkości średniej wody brzegowej i jednostkowej mocy strumienia dla zebranych danych terenowych.
Wnioski wynikające z analizy
Przepływ pełnokorytowy potoku Krzywiczanka jest większy od przepływu Q50% obliczonego wzorami Punzeta, co można być może tłumaczyć niedoszacowaniem wynikającym z zastosowania tego wzoru. Może też wynikać z faktu, że koryto potoku tworzyło się tu poprzez zarastanie znacznie szerszej odciętej odnogi koryta rzeki Raby i proces ten ciągle jeszcze ma miejsce. Uziarnienie dna na bystrzach pozwalające na większy spadek doliny i wody brzegowej może także wynikać z faktu, że potok płynie starym korytem Raby. Stwierdzenie tego „przewymiarowania” i „nadmiernego opancerzenia” naturalnego koryta stanowi zabezpieczenie przed destrukcyjnym działaniem nieprzewidzianie większych przepływów mogących płynąć tym korytem w przyszłości. Oprócz wód potoku pochodzących z uwzględnionej w niniejszym opracowaniu zlewni mogło się w przeszłości zdarzać, że do wydzielonej części jego doliny przedostawały się rozlewające się w terasie zalewowej Raby wody większych wezbrań kształtując koryto bardziej pojemne i bardziej opancerzone. Jeśli tak rzeczywiście było, to zachowanie istniejącego naturalnego koryta realizuje cel adekwatności do istniejących uwarunkowań ponad aspekt wycinkowej realizacji inżynierskich oszacowań.
Dane terenowe odpowiadają dość ściśle obliczonym parametrom koryta i są zgodne pomiędzy sobą. Jest to być może wynikiem celowego wyboru przekrojów na koronach bystrzy sugerowanego w literaturze (Bojarski A., Jeleński J., Jelonek M., Litewka T., Wyżga B., Zalewski J., „Zasady dobrej praktyki w utrzymaniu rzek i potoków górskich”, Warszawa 2005 r.) oraz wydzielenia z analizy strefy starorzeczy o charakterze rozległych i wydłużonych stawów.
Z analizy wynika, że zawężony nasypem drogowym przekrój (0+420) będzie w stanie przeprowadzić dziesięcioletnią wodę potoku poniżej niwelety drogi, ale wtedy jednostkowa moc strumienia będzie w nim dwukrotnie większa niż w sąsiadujących przekrojach. Także średnia prędkość przepływu brzegowego będzie wtedy wyższa niż w sąsiednich przekrojach. Może to w przypadku dużych wezbrań potoku prowadzić do erozji nasypu ścieżki rowerowej. Fakt, że obliczona głębokość i głębokość maksymalna wody brzegowej na bystrzu są mniejsze od pomierzonych w tym przekroju dowodzi, że proces wcinania się koryta spowodowany jego zawężeniem ma już teraz miejsce, a więc rejon ten wymagać będzie ingerencji inżynierskiej. W pozostałych przekrojach takiej potrzeby nie widać.
Potok należy sklasyfikować na podstawie jednostkowej mocy strumienia wody brzegowej (55 do 76 W m-2) jako „ciek żwirodenny o dużej energii strumienia, zachowujący równowagę w przypadku ograniczonej dostawy rumowiska i o adekwatnym uziarnieniu bystrzy i plos” (według: Bojarski A., Jeleński J., Jelonek M., Litewka T., Wyżga B., Zalewski J., „Zasady dobrej praktyki w utrzymaniu rzek i potoków górskich”, Warszawa 2005 r.). Przy pomierzonym uziarnieniu dna potoku pozwalającym na większe spadki koryta niż spotykane w rzeczywistości jest to podstawa do potwierdzenia stanu równowagi koryta cieku. Jest też celowe zachowanie podobnej wielkości mocy strumienia przy rozpatrywaniu innych zabiegów inżynierskich na tym odcinku. Można też wnioskować na podstawie stosunkowo grubego opancerzenia dna, że w przyszłości nie należy usuwać żwiru z potoku, a nawet uzupełniać jego ilości w celu zachowania procesów korytowych.
