Metody separacji niżówek na zdarzenia niezależne na przykładzie rzek Polski Wschodniej

• Autorzy: Raczyński K.

Warianty tytułu

EN

Methods of separating low flows into independent episodes applied to rivers of eastern Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeprowadzono analizę zmienności parametrów niżówek w zależności od przyjętej metody separacji na zdarzenia niezależne. Analizę wykonano na podstawie wartości dobowych przepływów dla 17 przekrojów wodowskazowych IMGW, zlokalizowanych na rzekach Lubelszczyzny w okresie 01.11.1976–31.10.2013. Do wyznaczenia okresów niżówkowych zastosowano metodę TLM (ang. Threshold Level Method). Za wartość graniczną przyjęto przepływ o prawdopodobieństwie przewyższenia 90% (Q90), odczytaną z krzywej czasów przewyższenia przepływu. Do separacji niżówek na zdarzenia niezależne zastosowano metodę SPA (ang. Sequent Peak Algorithm), opartą na bilansie objętości oraz deficytów odpływu, metodę średniej ruchomej, MA (ang. moving average), z 10-dniowym okresem uśrednienia, metodę POT (ang. Peak Over Threshold) oraz kryterium IC (ang. Inter-event time and volume based Criterion), dla którego przyjęto za maksymalną długość trwania przewyższenia przepływu granicznego okresy 3-, 5-, 6-, 10- oraz 15-dniowe. Wartości parametrów niżówek separowanych metodą SPA odstawały od pozostałych metod. Często występowały również zależności odwrotne, jednak zasadniczą różnicą między metodą SPA, a pozostałymi kryteriami było występowanie susz wieloletnich. Prowadziło to do występowania zmniejszonej liczby niżówek z jednoczesnym wydłużonym czasem ich trwania. Długie okresy bilansowania przepływu przekładały się na zmniejszenie wielkości sum deficytów odpływu uzyskiwanych tą metodą. Spośród zastosowanych kryteriów czasowych najlepszym dopasowaniem charakteryzowały się metoda MA oraz kryterium mieszane IC6. Wydłużanie czasu trwania przewyższenia przepływu tcrit dla kryterium IC powodowało przybliżanie parametrów niżówek do tych uzyskanych metodą SPA. Największe natężenie niżówek uzyskano metodą POT oraz kryterium IC3. Epizody identyfikowane tymi metodami były najkrótsze, a ich deficyty największe. Również zróżnicowanie między parametrami niżówek, z zastosowaniem metod POT oraz IC3 w zależności od charakteru zlewni, było najmniejsze.

EN

This study presents variability of low flow parameters depending on the method of separation into independent episodes. The analysis was based on daily flow data for the period from 01.11.1976 to 31.10.2013 for 17 profiles located in eastern Poland. Threshold level method was applied to determine low flow episodes. Flow with 90% probability of exceedance (Q90) taken from flow duration curve made for each river was adopted as the threshold level in this study. Low flow episodes were specified by using sequent peak algorithm (SPA), peak over threshold (POT) and 10-day moving average (MA) method as well as inter-event time and volume based criterion (IC) with tc criterion length equal to 3-, 5-, 6-, 10- and 15-days. Parameters of episodes separated by SPA algorithm deviated from those obtained with other methods. The use of SPA algorithm resulted in multiyear droughts observations which led to the occurrence of lower number of episodes with significantly extended time of duration. Application of SPA method to long periods led to the reduction of total value of flow deficits. MA and IC6 methods gave the best adjustment for applied time-based criteria. Elongation of the time criterion for IC method resulted in the approximation of low flow parameters to those obtained with SPA algorithm. The greatest intensity of low flows was noted with POT and IC3 methods. Episodes determined by these methods were shorter and their deficits were greater than the episodes from any other used criterion. Differences of parameters between episodes observed in catchments of different character were lowest with POT and IC3 methods.

Słowa kluczowe

PL

Lubelszczyzna; niedobory odpływu; niżówki; separacja niżówek; susza hydrologiczna

EN

flow deficits; hydrological drought; low flows; Lublin Region; separation of low flows

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 15, z. 4
• Strony: 39--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Raczyński K.

• Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Wydział Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej, Zakład Hydrologii, al. Kraśnicka 2cd, 20-718 Lublin

Bibliografia

• 1. BARAN-GURGUL K. 2014. Analiza niżówek w zlewni górskiej na przykładzie zlewni Małej Wisły. Hydrologia w inżynierii i gospodarce wodnej. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN. T. I. Z. XX. Pr. zbior. Red. K. Banasik, L. Hejduk, E. Kaznowska s. 187–199.
• 2. FLEIG A., TALLAKSEN L., HISDAL H., DEMUTH S. 2006. A global evaluation of streamflow drought characteristics. Hydrology and Earth System Sciences. No 10 s. 535–552.
• 3. HISDAL H., TALLAKSEN L., FRIGESSI A. 2002. Handling non-extreme events in extreme value modeling of streamflow drought. FRIEND 2002: Regional Hydrology: Bridging the Gap Between Research and Practice. No 274 s. 281–288.
• 4. KAZNOWSKA E., BANASIK K. 2011. Streamflow droughts and probability of their occurrence in a small agricultural catchment. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Land Reclamation. No 43(1) s. 57–69.
• 5. KJELDSEN T., LUNDORF A., ROSBJERG D. 2000. Use of a two-component exponential distribution in partial duration modelling of hydrological droughts in Zimbabwean rivers. Hydrological Sciences Journal. No 45(2) s. 285–298.
• 6. MADSEN H., ROSBJERG D. 1995. On the modelling of extreme droughts. IAHS Publications-Series of Proceedings and Reports – International Association of Hydrological Sciences. No 231 s. 377–386.
• 7. MADSEN H., ROSBJERG D. 1998. A regional Bayesian method for estimation of extreme streamflow droughts. Statistical and Bayesian methods in hydrological sciences. Paris. UNESCO s. 327–340.
• 8. KO M.K., TARHULE A. 1994. Streamflow droughts of northern Nigerian rivers. Hydrological Sciences Journal. No 39. Iss. 1 s. 19–34.
• 9. OZGA-ZIELIŃSKA M., BRZEZIŃSKI J. 1997. Hydrologia stosowana. Wyd. II. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 83-01121-94-7 ss. 323.
• 10. OZGA-ZIELIŃSKA M., BRZEZIŃSKI J., OZGA-ZIELIŃSKI B. 1999. Zasady obliczania największych przepływów rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia przy projektowaniu obiektów budownictwa hydrotechnicznego: długie ciągi pomiarowe przepływów. Materiały Badawcze IMGW Hydrologia i Oceanologia. Warszawa. Wydaw. IMGW ss. 45.
• 11. PANU U. S., SHARMA T. C. 2002. Challenges in drought research: some perspectives and future directions. Hydrological Sciences Journal. No 47(S1) s. S19–S30.
• 12. SUNG J., CHUNG E. 2014. Development of streamflow drought severity-duration-frequency curves using the threshold level method. Hydrology and Earth System Sciences. No 18 s. 3341–3351.
• 13. TALLAKSEN L., MADSEN H., CLAUSEN B. 1997. On the definition and modelling of streamflow drought duration and deficit volume. Hydrological Sciences Journal. No 42(1) s. 15–33.
• 14. TOKARCZYK T. 2010. Niżówka jako wskaźnik suszy hydrologicznej. Warszawa. IMGW. ISBN 978-83-61102-34-2 ss. 164.
• 15. TOMASZEWSKI E. 2012. Wieloletnia i sezonowa dynamika niżówek w rzekach środkowej Polski. Wyd. 1. Łódź. Wydaw. Uniwersytetu Łódzkiego. ISBN 978-83-75257-71-7 ss. 265.
• 16. VAN LANEN, H. A., KUNDZEWICZ, Z., TALLAKSEN, L. M., HISDAL, H., FENDEKOVÁ, M., PRUDHOMME, C. 2008. Indices for different types of droughts and floods at different scales [online]. Water and Global Change, Technical Report No. 11. [Dostęp 17.09.2015]. Dostępny w Internecie: http://www.eu-watch.org/media/default.aspx/emma/org/10047744/WATCH+Technical+Report+Number+11+Indices+for+different+types+of+droughts+and+floods+at+different+scales.pdf
• 17. VOGEL R., STEDINGER J. 1987. Generalized storage-reliability-yield relationships. Journal of Hydrology. No 89 s. 303–327.
• 18. WĘGLARCZYK S. 2014. Krzywe czasu przewyższenia przepływu w zlewni Małej Wisły. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Nr II/1 s. 145–157.
• 19. YAHIAOUI A., TOUAIBIA B., BOUVIER C. 2009. Frequency analysis of the hydrological drought regime. Case of oued Mina catchment in western of Algeria. Revue Nature et Technologie. No 1 s. 3–15.
• 20. YANG T., ZHOU X., YU Z., KRYSANOVA V., WANG B. 2015. Drought projection based on a hybrid drought index using Artificial Neural Networks. Hydrological Processes. No 29(11) s. 2635–2648.
• 21. YEVJEVICH V. 1967. An objective approach to definitions and investigations of Continental hydrologic droughts. Hydrology Papers 23. Fort Collins: Colorado State University.
• 22. ZELENHASIC E., SALVAI A. 1987. A method of streamflow drought analysis. Water Resources Research. No 23(1) s. 156–168.
• 23. ZIELIŃSKA M. [OZGA-ZIELIŃSKA M.] 1963a. Niżówki letnie rzek polskich. Gospodarka Wodna. Nr 4(196) s. 133–136.
• 24. ZIELIŃSKA M. [OZGA-ZIELIŃSKA M.] 1963b. Statystyczne metody opracowania niżówek. Przegląd Geofizyczny. Z. 1–2 s. 75–87.