Modelling of Pollution Transport with Sediment on the Example of the Widawa River

• Autorzy: Kasperek R. , Mokwa M. , Wiatkowski M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie transportu zanieczyszczeń wraz z rumowiskiem na przykładzie rzeki Widawy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to determine the contamination transport condition with sediment in the Widawa River, which inflows to the Odra River below Wrocław city. The transport simulations have been performed by means of HEC-RAS model, which was calibrated. Study and geochemical analyses indicate that pollutions are cumulated mainly in sediment of grain size, less than 0,20 mm. It was stated that the main sources of contaminations occurring in the Widawa River bottoms are: superficial run-off, municipal and industrial wastes. Sediment bed quality from the Widawa River in selected cross-sections has been analyzed. Samples of suspended load were collected and divided into eight fractions, for which the phosphorus concentration P was calculated. Deposit particles less than 0,20 mm contained most phosphorus, i.e. 73% (3,52 ppm), and particles greater than 0,20 mm about 27% (1,30 ppm) for the whole sample volume. Relationship between the phosphorus concentration P and the sediment grain size was determined. Analysis showed that the initiation of contamination-sediment suspension in the Widawa River is well described by Engelund criterion. Simulations of the migration of pollutions together with deposits in the Widawa River showed that during average flow discharge, the transport intensity of pollution was equal 2 mg/s, and sediments 6 kg/s. In the present work the water quality of the Widawa River has been also presented.

PL

Celem pracy było określenie warunków transportu zanieczyszczeń wraz z rumowiskiem w rzece Widawie, która wpływa do Odry poniżej miasta Wrocław. Symulacje transportu wykonano za pomocą modelu HEC-RAS, który został wykalibrowany. Badania i geochemiczne analizy wskazują, że zanieczyszczenia są gromadzone głównie w osadach o wielkości ziarna do 0,20 mm. Stwierdzono, że podstawowymi źródłami zanieczyszczeń osadów w rzece Widawie są: spływ powierzchniowy oraz miejskie i przemysłowe ścieki. Przeanalizowano jakość osadów dennych w wybranych przekrojach rzeki Widawy. Pobrano próby rumowiska unoszonego i podzielono je na osiem frakcji, dla których obliczono koncentrację fosforu P. Cząstki osadów mniejsze od 0,20 mm zawierały najwięcej fosforu tj. 73% (3,52 ppm), a ziarna większe od 0,20 mm około 27% (1,30 ppm) z całej objętości próby. Określono związek między koncentracją fosforu P a wielkością ziaren rumowiska. Z analiz wynika, że początek unoszenia osadów wraz z zanieczyszczeniami w rzece Widawie dobrze opisuje kryterium Engelunda. Symulacje przemieszczania się zanieczyszczeń wraz z rumowiskiem w rzece Widawie wykazały, że podczas średniego przepływu wody, intensywność transportu zanieczyszczeń jest równa 2 mg/s, a osadów 6 kg/s. W niniejszej pracy zaprezentowano również wyniki jakości wody z rzeki Widawy.

Słowa kluczowe

EN

river; sediment; contamination transport; modelling

PL

symulacja; transport; zanieczyszczenia osadów; modelowanie; jakość wody; rzeka Widawa

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 39, no. 2
• Strony: 29--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kasperek R.

• Institute of Environmental Engineering, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Pl. Grunwaldzki 24, Wrocław, Poland

autor

Mokwa M.

• Institute of Environmental Engineering, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Pl. Grunwaldzki 24, Wrocław, Poland

autor

Wiatkowski M.

• Department of Land Protection, University of Opole, Oleska 22, Opole, Poland

Bibliografia

• [1] Ackers, P., & White, W.R. (1973). Sediment transport: New approach and analysis, Journal of HydraulicsDivision, Vol. 99, No. HY 11.
• [2] Allan, J.D. (1995). Stream ecology. Structure and function of running waters, Chapman & Hall.
• [3] Atlas Hydrologiczny Polski (1987). Praca zbiorowa pod kierownictwem Juliusza Stachỳ, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
• [4] Banasiak, R. (1999). Badania transportu rumowiska unoszonego w korytach otwartych, Rozprawa doktorska, AR we Wrocławiu.
• [5] Bieszczad, S., & Sobota, J. (2004). Zagrożenia, ochrona i kształtowanie środowiska przyrodniczorolniczego, Wyd. AR we Wrocławiu.
• [6] Brunner, G. (2002). HEC-RAS, River Analysis System Hydraulic Reference Manual, US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, Davis, CA.
• [7] Głowski, R., Kasperek, R., Parzonka, W., & Wiatkowski, M. (2007). Estimation of Morphological Changes of the Odra River Valley in Meandering Sector between Chałupki and the Olza River Mouth after Flood 1997, Archives of Environmental Protection, Vol. 33, No. 1, 67-74.
• [8] Http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Widawa.png&filetimestamp=20050702161246, the own elaboration.
• [9] Jabłońska, B. (2010). On-site and model tests of suspended matter sedimentation in mine water settling tank of the Ziemowit coal mine, Archives of Environmental Protection, Vol. 36, No. 3, 127-134.
• [10] Kluczka, J., Zołotajkin, M., & Ciba, J. (2012). Speciaition of aluminium in the water and bottom sediment of fish-breeding ponds, Archives of Environmental Protection, Vol. 38, No. 1, 83-96.
• [11] Ławniczak, A.E. (2011). Nitrogen, phosphorus, and potassium resorption efficiency and proficiency of four emergent macrophytes from nutrient-rich wetlands, Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 20, No. 5, 1227-1234.
• [12] Mokwa, M. (2002). Sterowanie procesami fluwialnymi w korytach rzek przekształconych antropogenicznie, Zeszyty Naukowe Nr 439, CLXXXIX, AR we Wrocławiu.
• [13] Morris, L.G., & Fan, J. (1998). Reservoir sedimentation handbook. Design and management of dams, reservoirs, and watersheds for sustainable use, McGraw-Hill.
• [14] Multiauthor: Classification of water deposits, GIOŚ Warszawa (2006).
• [15] Multiauthor: Report on environment state of Lower Silesian province, WIOŚ Wrocław (2006).
• [16] Ongley, E. D. (1982). Influence of season, source and distance on physical and chemical properties of suspended sediment, IAHS, No. 137, 371-383.
• [17] Ordinance of the Minister of the Environment dated 11 February 2004 on classification for presentation of surfach and groundwater quality, monitoring method, interpretation of results and presentation of the quality of these waters. Official Journal of Laws No. 32 Clause 284 (2004).
• [18] Paluszek, J. (2010). The influence of urban green waste compost on the physical quality of soil exposed to erosion, Archives of Environmental Protection, Vol. 36, No. 3, 97-109.
• [19] Parzonka, W., Mokwa, M., Banasiak, R., & Kasperek, R. (1997). Sediment transport in Middle Odra below the channelyzed river sector, Scientific Papers, Agricultural University of Wrocław.
• [20] Parzych, A. (2011). Contens of nitrogen and phosphorus compounds in groundwaters of selected forest associations in the Słowiński National Park, Archives of Environmental Protection, Vol. 37, No. 4, 95-105.
• [21] Rosińska, A., & Dąbrowska, L. (2011). PCBs and heavy metals in water and bottom sediments of the Kozłowa Góra dam reservoir, Archives of Environmental Protection, Vol. 37, No. 4, 61-72.
• [22] Sakan, S.M., Dordević, D.S., & Trifunović, S.S. (2011). Geochemical and statistical methods in the evaluation of trace elements contamination: an application on canal sediments, Polish Journal ofEnvironmental Studies, Vol. 20, No. 1, 187-199.
• [23] Skoczyńska-Gajda, S., & Labus, M. (2011). Metal speciation in river bed sediments within the Polish part of Muskau Arch Geopark, Archives of Environmental Protection, Vol. 37, No. 3, 87-99.
• [24] Ustawa Prawo Wodne, (2001) z późn. zm., Dz.U.2001.115.1229.
• [25] Van Rijn, L.C. (1984). Sediment transport. Part II: Suspended load transport, Journal of HydraulicEngineering, Vol. 110, No. 11, 1613-1641.
• [26] Voivodeship Inspectorate of Environmental Protection in Opole. The report about the state of the environment of Lower Silesian voivodship in 2007 [online]. http://www.wroclaw.pios.gov.pl/pliki/raporty/2007/3_wody_pow.pdf. 29.06.2012.
• [27] Voivodeship Inspectorate of Environmental Protection in Opole. The quality rating of surface waters and underground waters in Opole voivodship in 2010. The communication No. 3/W/2011, Opole, September 2011.
• [28] Walling, D.E. (1982). Temporal variation of suspended sediment properties, IAHS 137, 409-419.
• [29] Wiatkowski, M. (2010). Impact of the small water reservoir Psurów on the quality and flows of the Prosna River, Archives of Environmental Protection, Vol. 36, No. 3, 83-96.
• [30] Wiatkowski, M., Rosik-Dulewska, Cz., & Wiatkowska, B. (2010). Charakterystyka stanu użytkowania małego zbiornika zaporowego Nowaki na Korzkwi, Rocznik Ochrona Środowiska, Tom 12 (Anual Set The Environment Protection, Volume 12, 2010).
• [31] Yang, T.C. (1996). Sediment transport. Theory and practice, McGraw-Hill.
• [32] Zhao, S., Liu, X., & Duo, L. (2012). Physical and chemical characterization of municipal solid waste compost in different particle size fractions, Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 21, No. 2, 509-515.