1. Wisła – wiadomości ogólne

Wisła jest typową rzeką środkowoeuropejską: płynie z południa na północ, jej źródło znajduje się w strefie młodych gór fałdowych (Alpy, Karpaty), a rozmiary zlewni są uwarunkowane odległością od morza. Jej wyjątkowo duża, w stosunku do tej odległości, długość wynika z krętego przebiegu i występowania odcinków równoleżnikowych, których obecność wiąże się z procesem powstawania obszaru zlewni. Pod względem historii Wisła jest typową rzeką swojego regionu – na jej przebieg, morfologię i budowę geologiczną istotny wpływ wywarły procesy glacjalne (lodowce skandynawskie) oraz ogólnoświatowe wahania poziomu morza.
Wisła to najdłuższa z polskich rzek. Jej długość (łącznie z Czarną Wisełką) wynosi 1092 km. Dorzecze Wisły obejmuje powierzchnię 194 424 km2; jego średnia wysokość wynosi 270 m n.p.m., a przeciętny spadek rzeki to 1,04 ‰ i wyraźnie maleje wraz z jej biegiem, przez co ok. 75% rzeki ma spadek mniejszy niż 0,3‰. Długość doliny jest mniejsza od długości rzeki i wynosi 910 km. Zlewnia Wisły ma kształt asymetryczny; przeważają w niej dopływy prawobrzeżne.

Dorzecze Wisły leży w strefie klimatu przejściowego, co warunkuje przejściowy charakter takich elementów jej środowiska przyrodniczego, jak np. opady (ich ilość i rozmieszczenie w roku), temperatura i długość zalegania pokrywy śnieżnej. Przez większość roku nad zlewnią dominują masy powietrza polarno-morskiego (65%), powodujące latem opady. Zimą natomiast więcej jest mas polarno-kontynentalnych i arktycznych (35–40%), przynoszących fale mrozów. Dni mroźnych jest średnio od 35 w zachodniej części zlewni do 65 we wschodniej. W dorzeczu przeważa zasilanie deszczowo-śnieżne, choć na nizinach rośnie udział zasilania gruntowego, a we wschodniej części zlewni główną rolę odgrywa zasilanie śnieżne. Przewaga opadów letnich sprawia, że w dorzeczu Górnej Wisły najwięcej wezbrań jest latem. W części nizinnej dominują wezbrania związane z topnieniem śniegu (tzw. roztopowe). Powodzie zatorowe – wynikające z blokowania przepływu przez piętrzącą się w korycie krę – występują w środkowym biegu Wisły oraz we wschodniej części zlewni. Typowa dla rzek Europy Środkowej przejściowość w kierunku równoleżnikowym charakteryzuje również krainy roślinne w dorzeczu Wisły. We wschodniej części zlewni rośnie ilość elementów kontynentalnych, w zachodniej – oceanicznych.
Odpływ całkowity ze zlewni Wisły możemy podzielić na: podziemny, podpowierzchniowy i powierzchniowy. Odpływ podziemny największy jest na wyżynach węglanowych i pojezierzach (60%), podpowierzchniowy i powierzchniowy zależą od okresów wysokich opadów i roztopów. Odpływ rzekami stanowi jedynie 26,4% opadu.

2. Wisła Warszawska

Obszar Wisły Warszawskiej według podziału fizyczno-geograficznego J. Kondrackiego leży w prowincji Niżu Środkowoeuropejskiego, podprowincji Nizin Środkowopolskich, makroregionie Niziny Środkowomazowieckiej i mezoregionie Doliny Środkowej Wisły, zajmującym obszar od przełomu Wisły przez pas Wyżyn Polskich do zwężenia doliny rzeki w Warszawie.

Dolina Wisły Warszawskiej położona jest na terenie tzw. Niecki Warszawskiej, która utworzona została w skałach górnego mezozoiku na skutek alpejskich ruchów górotwórczych po wycofaniu się morza na przełomie mezozoiku i kenozoiku. Powstał wtedy rozległy, płytki basen śródlądowy, w którym następowała depozycja iłów, piasków i utworów organicznych.

Na północnych i południowych obrzeżach Warszawy koryto Wisły wykazuje cechy zbliżone do naturalnych. Rzeka na tym odcinku jest nieuregulowana, szerokość jej koryta (średniej wody) wynosi od 700 do 1000 m. Szerokość doliny oraz miąższość aluwiów są wystarczające, by Wisła mogła swobodnie reagować na zmiany reżimu hydrologicznego (charakterystycznego cyklu zmian wielkości przepływu) zlewni sposobem rozwinięcia koryta, co cechuje rzeki dojrzałe swobodne. Koryto Wisły ma charakter roztokowy – rzeka dzieli się na ramiona wokół licznie występujących w korycie wysp i piaszczystych odsypów.

Większa część Wisły Warszawskiej ma charakter uregulowany; odcinek ten określić można jako tranzytowy – niesiony przez rzekę materiał nie jest zatrzymywany w postaci form korytowych, tylko praktycznie w całości transportowany dalej. Wisła płynie tu wąskim (ok. 200–300 m), zwartym korytem, pozbawionym łach i ławic. Jedynie przy brzegach pojawiają się wąskie piaszczyste odsypy.

3. Geneza Wisły Warszawskiej

Geneza doliny Wisły, jak i innych rzek nizinnych na terenie Polski wiąże się ze zlodowaceniami mającymi miejsce w czwartorzędzie oraz z okresem wielkich zmian klimatycznych na przełomie plejstocenu i holocenu. Jej ukształtowanie jest wynikiem działania procesów fluwialnych (powodowanych przez działalność wody płynącej), eolicznych (powodowanych przez działalność wiatru) i denudacyjnych (procesy prowadzące do wyrównania powierzchni ziemi), występujących w czwartorzędzie.

Największe znaczenie dla wykształcenia się doliny Wisły oraz całej współczesnej sieci rzecznej miało ostatnie zlodowacenie – północnopolskie, nazywane też zlodowaceniem Wisły, datowane na 115–10,25 tys. lat temu. Geneza najwyższych tarasów w dolinie Wisły wiąże się z procesami regresji i transgresji (nasuwania się i wycofywania) czoła ostatniego lądolodu skandynawskiego. W czasie następującej w okresach zlodowacenia transgresji czoła lądolodu w kierunku Warszawy w Wiśle malała prędkość wody i na tym terenie następowała sedymentacja (osadzanie się) materiału piaszczysto-żwirowego, a w czasie trwającej podczas interstadiałów (okresów pomiędzy zlodowaceniami) regresji następował wzrost przepływów i rozcinanie zgromadzonego wcześniej osadu. Doprowadziło to do powstania systemu tarasów.

W czasie największego zasięgu ostatniego zlodowacenia czoło lodowca zablokowało odpływ Wisły do Bałtyku. Przepływ wód plejstoceńskiej Wisły oraz wód roztopowych lodowca odbywał się pradoliną Warszawsko-Berlińską na zachód. Transportowane przez Wisłę osady piaszczyste osadzane były na powierzchni starszych od nich utworów zastoiskowych (osadów powstających w jeziorach utworzonych przed czołem lodowca w wyniku odcięcia przez niego odpływu do morza), tworzących tzw. taras radzymiński. W ten sposób następowało zrównanie powierzchni i uformowanie najwyższego tarasu w dolinie Wisły mazowieckiej – tarasu otwockiego. Na jego powierzchni uformowały się w warunkach peryglacjalnych (warunkach panujących przed czołem lądolodu) pola piasków przewianych oraz zespoły wydm parabolicznych. Taras otwocki zachował się tylko na prawym brzegu Wisły, we wschodniej części jej doliny. Kolejna faza stadiału głównego zlodowacenia Wisły zapisała się w dolinie Wisły mazowieckiej uformowaniem tarasu falenickiego. Na schyłek zlodowacenia Wisły na obszarze Polski datowany jest najniższy z tarasów nadzalewowych – praski. Taras falenicki zachował się dobrze we wschodniej części doliny, ale w obrębie Warszawy pozostały tylko dwa jego fragmenty: w okolicy Lasu Młocińskiego oraz w okolicy Marymontu i Bielan. Taras praski zachował się na całej długości wschodniej części doliny. Taras wawerski (taras zalewowy wyższy) uformowany został we wczesnym holocenie przez meandrującą Wisłę. Jego listwy ciągną się po obu stronach koryta Wisły oraz przy jej dopływach, tworząc szeroką równinę zalewową, w której ukształtowały się młodsze tarasy holoceńskie. Obecnie powstaje najmłodszy taras zalewowy niższy. Formowany jest on fragmentarycznie wzdłuż koryta Wisły; ograniczają go wały przeciwpowodziowe.

4. Budowa geologiczna koryta Wisły

Odcinek Wisły Warszawskiej cechuje się płytkim położeniem starszych, cechujących się małą podatnością na rozmywanie utworów, w których rzeka wycina swoje koryto, czyli tzw. płytkim położeniem stropu trudnorozmywalnego podłoża współczesnych osadów korytowych. Powoduje to stabilizację pionowego układu koryta na odcinku miejskim. Podłoże współczesnych osadów korytowych – piasków i żwirów – na odcinku Wisły Warszawskiej budują: osady ilaste pliocenu (tzw. iły pstre) i gliny zwałowe; piaski, żwiry, otoczaki fluwioglacjalne i rzeczne interglacjału eemskiego; piaski pylaste, pyły i iły zastoiskowe oraz bruki rezydualne zbudowane z otoczaków, żwiru oraz głazów pochodzących z rozmycia. Występowanie kulminacji trudno rozmywanego podłoża współczesnych osadów korytowych (aluwiów) związane jest z zaburzeniami układu warstw, które obejmują także warstwy neogenu (patrz tab. 1).

Liczne badania dowodzą, że litologia (budowa geologiczna) i morfologia (budowa przestrzenna) bezpośredniego podłoża współczesnych dolin rzecznych mogą mieć istotny wpływ na przebieg procesów korytowych, a także na morfologię strefy korytowej. Szczególne znaczenie mają w tym względzie strefy kulminacji (płytkiego występowania) stropu podłoża współczesnych (holoceńskich) osadów rzecznych, zbudowane z utworów trudnorozmywalnych. Tworzą one w korycie trudnorozmywalne progi, pełniące rolę lokalnych baz erozyjnych, stabilizujących profil podłużny koryta. W czasie przepływu wód wezbraniowych strop podłoża holoceńskich aluwiów jest odsłaniany i często tworzy się na nim warstwa rezydualnego bruku.

Występujące w korytach rzecznych kulminacje można podzielić na następujące rodzaje: progi (garby położone poprzecznie do strefy korytowej), rynny (wąskie, podłużne obniżenia powierzchni podłoża współczesnych aluwiów, biegnące równolegle do biegu współczesnego koryta), rygle (kopulaste formy pojawiające się często w połączeniu z rynnami) i wypłaszczenia.
Oddziaływanie podłoża aluwiów jest największe w czasie przechodzenia fali wezbraniowej. Obecność odpornej na erozję kulminacji podłoża uniemożliwia wtedy pogłębienie koryta i zmusza rzekę do tworzenia dodatkowych koryt na powierzchni tarasu zalewowego. Powstają wówczas kanały ulgi – rynny erozyjne przepływów wezbraniowych. Najczęściej ich powstawanie wiąże się z wezbraniami zatorowymi, ponieważ strefy występowania kulminacji podłoża aluwiów są także strefami zatorogennymi. Rynny erozyjne tworzą się na skutek gwałtownej erozji towarzyszącej przepływowi wód spiętrzonych zatorem. Równocześnie u wylotów kanałów ulgi następuje gwałtowne osadzenie (depozycja) materiału pobranego wcześniej z powierzchni tarasu zalewowego. W ten sposób powstają różnego typu i wielkości stożki napływowe, a także inne zespoły piaszczystych odsypów.
Na odcinkach koryta powyżej stabilizujących koryto kulminacji trudnorozmywalnego podłoża współczesnych aluwiów tworzą się strefy intensywnej akumulacji, a na odcinkach poniżej nich w korycie powstają wyboje – w tych strefach koryta erozja wgłębna w czasie wezbrań jest największa. Po opadnięciu fali wezbraniowej w ich obrębie deponowane są aluwia korytowe, które osiągają (w warunkach przepływu niskich i średnich wód) wyjątkowo duże miąższości. Osady wypełniające takie wyboje charakteryzują się także bardzo słabym zagęszczeniem oraz dużą różnorodnością uziarnienia (od bardzo drobnych piasków do żwirów). Powszechnym zjawiskiem jest występowanie na powierzchni kulminacji warstwy rezydualnego bruku, zbudowanej z kamieni otoczaków i żwirów.

5. Wpływ działalności człowieka na koryto Wisły

Na procesy korytowe na odcinku Wisły Warszawskiej wpływają osobliwe warunki ruchu rumowiska występujące na odcinku „gorsetu warszawskiego”. Następuje tu wzrost zdolności transportowych strumienia z powodu zwężenia koryta – naturalnego i będącego wynikiem regulacji.

Wpływ człowieka na Wisłę i inne rzeki na Niżu Polskim sięga początków neolitu, kiedy to pojawili się na tym terenie pierwsi rolnicy. Na początku człowiek ingerował jedynie pośrednio w procesy dokonujące się w zlewni poprzez uprawę roli, wylesienia (wypalanie lasu), nadmierny wypas i inne formy działalności gospodarczej.
Największe zmiany środowiska fluwialnego spowodowane działalnością człowieka miały miejsce w ciągu ostatnich dwóch stuleci. Duży wzrost liczby ludności, postępujące zmiany gospodarcze, polityczne i społeczne doprowadziły do zmiany warunków przyrodniczych w dorzeczu. Dalsze, ale bardziej intensywne wylesienie zlewni i wzrost udziału pól uprawnych spowodowały zachwianie istniejącej wcześniej względnej równowagi procesów korytowych. Od XVII w. znacząco wzrósł spływ powierzchniowy, a co za tym idzie zwiększała się ilość rumowiska spływającego do koryta. Stopniowo zwiększał się także stosunek rumowiska wleczonego (osadu toczonego po dnie koryta) do rumowiska zawieszonego (osadu niesionego przez wodę). W tym ostatnim coraz większą rolę zaczęły odgrywać frakcja pylasta i piaszczysta. Bilans aluwiów Wisły zmienił się na dodatni – ilość materiału dostarczanego do rzeki zaczęła przekraczać jej możliwości transportowe. W wyniku tego dno doliny zaczęło się podnosić, następowało także poszerzanie i spłycanie koryta. Brak wyrównania przepływów zaznaczał się powiększaniem się amplitudy przepływów (coraz głębsze niżówki i coraz wyższe wezbrania). Stopniowo wzrosło znaczenie przepływów wezbraniowych w formowaniu koryta, co objawiało się jego prostowaniem. W ten sposób koryta rzek na Niżu Polskim przekształciły się z meandrujących w roztokowe, a proces ten określany jest jako dziczenie rzek.

Odcinek Wisły Warszawskiej niemal do końca XX w. pozostawał w stanie zbliżonym do naturalnego. W 1873 r. inżynier Józef Kostanecki przystąpił do opracowania pierwszego projektu regulacji warszawskiego odcinka Wisły. Impulsem do podjęcia prac regulacyjnych była jednak katastrofalna powódź, która miała miejsce w lipcu 1884 r.
Budowa wałów przeciwpowodziowych na Wiśle w Warszawie była prowadzona niesystematycznie i nieregularnie, na krótkich odcinkach koryta. Równolegle z przebiegiem prac zmieniały się poglądy na temat regulacji rzeki. Odbiło się to w różnicach w rozstawie wałów przeciwpowodziowych, która wahała się od 450 do 1300 m. Wały stanowią ograniczenie w przypadku przejścia wielkich wód – wezbrań; powierzchnie przekrojów poprzecznych międzywala wyznaczają rzędne poziomu wód wielkich. Budowa wałów przeciwpowodziowych zaburzyła naturalny związek równiny zalewowej z korytem. Nastąpiła sztuczna fragmentacja przestrzenna rzeki, funkcjonującej wcześniej jako jedna całość. System rzeczny został podzielony na w dużej mierze niezależne części o osobnych obiegach wody i materii, a obieg w obrębie stoków doliny został ograniczony poprzez utworzone na stokach tarasy śródpolne i drogi biegnące wzdłuż skarp.
Po drugiej wojnie światowej, począwszy od 1962 r., zaczął powstawać w korycie Wisły Warszawskiej system ostróg, który spowodował zwężenie koryta średniej wody przeciętnie do szerokości 340 m. W efekcie regulacji doprowadzono do wyprostowania koryta na odcinku miejskim.

Literatura

• DYNOWSKA I., 1991: Obieg wody [w:] Starkel, L. (red.), Geografia Polski. Środowisko przyrodnicze, PWN, Warszawa.
• FALKOWSKI E., 1971: Historia i prognoza rozwoju układu koryta wybranych odcinków rzek nizinnych Polski, „Biuletyn Geologiczny”, t. 12, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, ss. 5–121.
• FALKOWSKI E., 1990: Morphogenetic classification of river valleys developing in formerly glaciated areas for the needs of mathematical and physical modelling in hydrotechnical projects, „Geographia Polonica” 58, ss. 55–67.
• FALKOWSKI E., 1990b: The pattern of changes in the Middle Vistula valley floor, [w:] Starkel L., Evolution of the Vistula river valley during the last 15 000 years, „Geographical Studies, Special Issue” 1, IGiPZ PAN, ss. 9–20.
• FALKOWSKI T., 2006: Naturalne czynniki stabilizujące wybrane odcinki strefy korytowej Wisły Środkowej, Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
• FALKOWSKI T., POPEK Z., 2000: Zones of ice-jams formation on the Middle Vistula River reach in relation to variable of river valley morphology, „Annals of WAU, Land Reclamation” nr 30, ss. 77–90.
• Kałmykow-Piwińska A., Falkowski T., 2012: Ocena stabilności morfologii koryta na podstawie analizy archiwalnych materiałów kartograficznych i fotogrametrycznych wykonywanej w środowisku GIS, „Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska” t. 21 (4) nr 57, ss. 251–262.
• KONDRACKI J., 2002: Geografia regionalna Polski, Wydawnictwo PWN, Warszawa.
• KOZARSKI S., ROTNICKI K., 1977: Valley floors and changes of river channel patterns in the North Polish Plain during the Late Wurm and Holocene, „Quaestiones Geographicae” 4, ss. 51-93.
• MAGNUSZEWSKI A., GUTRY-KORYCKA M., 2009: Rekonstrukcja przepływu wielkich wód Wisły w Warszawie w warunkach naturalnych, „Prace i Studia Geograficzne UW”, t. 43, ss. 141–151.
• MAGNUSZEWSKI A., GUTRY-KORYCKA M., SZYDŁOWSKI M., 2008: Zastosowanie hydrodynamicznego modelu dwuwymiarowego do wyznaczania stref zalewowych w dolinie Wisły w Warszawie [w:] Modelowanie procesów hydrologicznych, Namysłowska-Wilczyńska B. (red.), Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, ss. 445–462.
• MATUSZKIEWICZ W., 1991: Szata roślinna [w:] Geografia Polski. Środowisko przyrodnicze, Starkel L. (red.), PWN, Warszawa.
• MOJSKI J.E., 2005: Ziemie polskie w czwartorzędzie. Zarys morfologiczny, Wydawnictwo PIG.
• PISKOZUB A. (red.), 1982: Wisła – monografia rzeki, Wydawnictwo Komunikacji i łączności, Warszawa.
• SARNACKA Z., 1979: Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000, arkusz Warszawa wschód, Instytut Geologiczny, Warszawa.
• STARKEL L., 2001: Historia doliny Wisły od ostatniego zlodowacenia do dziś [w:] Monografie IGiPZ PAN 2, Warszawa.
• ZACZKIEWICZ W., 2000: Geologia. Wisła w Warszawie, Dom wydawniczy Elipsa, Warszawa.