Spatial distribution of sediments in Suchedniów reservoir

• Autorzy: Bąk Ł. , Dąbkowski Sz. L.

Warianty tytułu

PL

Rozkład osadów w zbiorniku Suchedniów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents measurements of the amount, spatial distribution, grain size structure, density and the content of organic matter in sediments of Suchedniów reservoir. After 33 years of exploitation, the primary volume of the reservoir decreased by 78 thousand m³. Catchment area covered in 45% by forests is 83 km². Mean annual water flow is estimated at 0.63 m³·s^–1. Primary volume of the reservoir was 303 thousand m3 and its surface area – 21.4 ha. The greatest width of the reservoir is 490 m, distance from the river inlet to the dam is 655 m and the length along assumed water course is 740 m. Mean and maximum depths are 1.42 and 4 m, respectively. The analyses of vertical and horizontal distribution of sediments revealed that in the deepest parts of the water body, where depth exceed 2.6 m, only 16% of sediment volume were deposited. In the inlet part of a relative volume of 0.2, 32% of sediment volume were deposited and in the outlet part – 16%. The reservoir accumulates material of a grain size <1.0 mm whose density varies between 2586 and 2758 kg·m^–3. Percent of organic parts in sediments ranged from 0.24 to 18.97%. The existing methods of description of sediment distribution in retention reservoirs do not allow for accurate predicting of this distribution. They do not account for many factors affecting the distribution of sediments in reservoirs and for the time of exploitation. None of the dimensionless curves of the Annandale’s nomograph [ANNANDALE 1984] describes the distribution of sediments in Suchedniów Reservoir. The curve closest to the actual distribution curve corresponds to the value dP/dx = 1.2 while for Suchedniów Reservoir dP/dx is 0.0014 (P – wetted perimeter of the reservoir’s cross section, x – distance from the dam). Sediments in vertical profiles have laminar structure and bottom material in layers largely differs in grain size and colour which is an evidence of different conditions of sedimentation in different hydrological periods and exploitation conditions. In general, grain size of sediment particles tends to decrease along the water flow direction.

PL

W pracy przedstawiono przebieg pomiarów ilości osadów, ich przestrzenny rozkład i skład granulometryczny, ciężar właściwy i zawartość części organicznych w osadach w zbiorniku wodnym Suchedniów. Po 33 latach jego eksploatacji zmniejszenie pojemności pierwotnej zbiornika wyniosło ok. 78 tys. m³. Pole zlewni wynosi 83 km², a lasy zajmują 45% powierzchni. Średni roczny przepływ wody ocenia się na 0,63 m³·s^–1. Pierwotna pojemność zbiornika wynosiła 303 tys. m³, a powierzchnia lustra wody – 21,4 ha. Największa szerokość zalewu wynosi 435 m, długość w linii prostej od zapory do wlotu rzeki do zbiornika 655 m, zaś wzdłuż domniemanego nurtu – 740 m. Średnia głębokość akwenu to 1,42 m, a maksymalna – 4 m. Na podstawie analizy pionowego i poziomego rozmieszczenia osadów stwierdzono, że w najgłębszych partiach akwenu, gdzie głębokość przekraczała 2,6 m, odłożyło się tylko 16% objętości osadów. W części wlotowej akwenu, o objętości względnej 0,2, zdeponowane zostało 32%, a w części wylotowej – 16% objętości namułów. W zbiorniku jest akumulowany materiał o średnicy ziaren <1,0 mm, którego gęstość właściwa zawierała się w przedziale od 2586 do 2758 kg·m^–3. Udział części organicznych w namułach wahał się od 0,24 do 18,97%. Istniejące metody opisu rozkładu osadów w zbiornikach retencyjnych nie dają możliwości trafnego prognozowania tego rozkładu. Nie uwzględniają wielu czynników kształtujących rozkład osadów w czaszy zbiornika i czasu eksploatacji. Żadna z krzywych bezwymiarowych nomogramu Annandala [ANNANDALE 1984] nie opisuje rozkładu osadów w zbiorniku Suchedniów. Krzywa nomogramu najbliższa w stosunku do rzeczywistej krzywej rozkładu odpowiada wartości dP/dx = 1,2 (P – obwód zwilżony przekroju poprzecznego zbiornika, x – odległość od zapory), a dla zbiornika Suchedniów dP/dx = 0,0014. Osady mają w profilu pionowym budowę warstwową, a materiał denny w warstwach charakteryzuje się znacznym zróżnicowaniem uziarnienia i barwy, co świadczy o odmiennych warunkach jego sedymentacji w różnych okresach hydrologicznych i warunkach eksploatacji. Ogólnie widoczne jest zmniejszanie się średnicy ziaren osadu zgodnie z kierunkiem przepływu.

Słowa kluczowe

EN

grain-size distribution; small water reservoir; silting of reservoir; spatial sediment distribution

PL

mały zbiornik wodny; przestrzenny rozkład osadów; uziarnienie osadów; zamulanie zbiornika

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2013
• Tom: no. 19 [VII-XII]
• Strony: 13--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Bąk Ł.

• University of Technology, Department of Geotechnics and Water Engineering, ul. Studencka 2, Energis Building, 25–314 Kielce, Poland

autor

Dąbkowski Sz. L.

• Institute of Technology and Life Sciences, Department of Water Engineering and Land Reclamation, al. Hrabska 3, Falenty, 05-090 Raszyn, Poland

Bibliografia

• 1. ANNANDALE G.W. 1984. Predicting the distribution of deposited sediment in southern African reservoir. Challenges in African Hydrology and Water Resources. Proceedings of the Harare Symposium, July 1984. IAHS Publ. No. 144.
• 2. BANASIK K., GÓRSKI D., POPEK Z., HEJDUK L. 2012. Estimating the annual sediment yield of a small agricultural catchment in central Poland. In: Erosion and Sediment Yields in the Changing Environment [online]. Eds. A.E. Collins, V. Golosov, A.J. Horowitz, X.Ju.M. Stone, D.E. Walling, X. Zhang. IAHS Publ. 356. Wallingford, IAHS Press, p. 267–275. [Access 03.06.2013]. Available at: http://iahs.info/redooks/a356/abs_356_0267.pdf
• 3. BANASIK K., GÓRSKI D., SKIBIŃSKI J., 1995a. Metodyka oceny intensywności erozji gleb w zlewni i akumulacji rumowiska w zbiornikach wodnych. W: Metodyka zagospodarowania zasobów wodnych w małych zlewniach rzecznych. [Methods for assessing soil erosion in the catchment and accumulation of debris in water reservoirs. In: Methods for water resources management in small river catchments]. Ed. A. Ciepielowski. Warszawa. Wydaw. SGGW p. 63–76.
• 4. BANASIK K., GÓRSKI D., SKIBIŃSKI J. 1995b. Obliczenie akumulacji rumowiska w zbiorniku Staw Górny. W: Metodyka zagospodarowania zasobów wodnych w małych zlewniach rzecznych [Calculation of the accumulation of river debris in Staw Górny Reservoir. In: Methods for water resources management in small river catchments]. Ed. A. Ciepielowski. Warszawa. Wydaw. SGGW p. 136–143.
• 5. BANASIK K., SKIBIŃSKI J., GÓRSKI D. 1993. Investigation on sediment deposition in a designed Carpathian reservoir. In: Sediment Problems: Strategies for Monitoring, Prediction and Control. Eds F. Hadley, Mizuyama. IAHS Publ. 217. Wallingford, IAHS Press, p. 101–108. http://iahs.info/redooks/a217/iahs_217_0101.pdf
• 6. BATUCA G. D., JORDAAN M. J. 2000. Silting and desilting of reservoirs. Rotterdam, Netherlands. A.A. Balkema. ISBN 9789054104773 pp. 353.
• 7. BĄK Ł., DĄBKOWSKI SZ. L., GÓRSKI J. 2011. Metoda prognozowania zamulenia zbiornika wodnego na podstawie pomiaru pojemności [Method of predicting siltation of a water reservoir based on measurements of its capacity]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 11. Z. 4(36) p. 19–29.
• 8. BEDNARCZYK T., MICHALEC B. 2002. Ocena stopnia zamulenia małych zbiorników wodnych [An assessment of siltation of small water reservoirs]. Roczniki AR Poznań. Melioracje i Inżynieria Środowiska. T. 23 p. 3–11.
• 9. BORLAND W., MILLER C.R. 1958. Distribution of sediments in large reservoirs. Journal of the Hydraulics Division ASCE. Vol. 84. No. HY2 p. 1–18.
• 10. BRUK S. (ed.) 1986. Methodes de calcul de la sedimentations dans les lacs et resevoirs. Paris. UNESCO.
• 11. CRISTOFANO E.A. 1953. Area-increment method for distributing sediment in a reservoir. Albuquerque. New Mexico. US Bureau of Reclamation.
• 12. DĄBKOWSKI SZ. L., SKIBIŃSKI J., ŻBIKOWSKI A. 1982. Hydrauliczne podstawy projektów wodno-melioracyjnych [Hydraulic principles of water reclamation projects]. Warszawa. PWRiL. ISBN 8309004079 pp. 533.
• 13. DENDY F.E. 1982. Distribution of sediment deposits in small reservoirs. Transactions of the ASAE. Vol. 25 p. 100–104.
• 14. GÓRSKI D., POPEK Z., BANASIK K., HEJDUK L. 2011. Impact of small reservoir on reduction of solid transport. In: Prediction and reduction of diffuse pollution, solid emission and extreme flows from rural areas: case study of small agricultural catchments [online]. Eds. K. Banasik, L. Øygarden, L. Hejduk. Warszawa. Wydaw. SGGW p. 219–232. [Access 03.06.2013]. Available at: http://ziw.sggw.pl/zaklad/monogra/rozdzal-14.pdf
• 15. GRADZIŃSKI. R., KOSTECKA. A., RADOMSKI A., UNRUG. R. 1976. Sedymentologia [Sedimentology]. Warszawa. Wydaw. Geol. ISBN 83-220-0275-0 pp. 613.
• 16. KOSTRZEWA H. 1977. Weryfikacja kryteriów i wielkości przepływu nienaruszalnego dla rzek Polski [Verification of the criteria and amounts of minimum acceptable flow for Polish rivers]. Materiały Badawcze IMGW. Ser. Gospodarka Wodna i Ochrona Wód. Warszawa. pp. 207.
• 17. KRUMBEIN W.C, 1934. Size frequency distribution of sediments. Journal of Sedimentary Petrology. Vol. 4. No. 2 p. 65–77.
• 18. ŁAJCZAK A. 1995. Studium nad zamulaniem wybranych zbiorników zaporowych w dorzeczu Wisły [A study on siltation in selected dam reservoirs in the Vistula catchment basin]. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN. No. 8. Warszawa. PWN. ISSN 0867-7816 pp. 108.
• 19. MADEYSKI M., MICHALEC B., TARNAWSKI M. 2008. Zamulanie małych zbiorników wodnych i jakość osadów dennych [Siltation of small water reservoirs and the quality of bottom sediments]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Seria Monografie. Nr 11. ISSN 1732-5587 pp. 76.
• 20. MADEYSKI M., TARNAWSKI M. 2007. Wstępna ocena ilości i jakości osadów dennych wydzielonej części zbiornika wodnego „Besko” na rzece Wisłok [Preliminary assessment of the amount and quality of bottom sediments in a distinguished part of Resko Reservoir on the Wisłok River]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Nr 4/1 p. 101–110.
• 21. MAJEWSKI W., WALCZYKIEWICZ T. (eds.). 2012. Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo. T. 4. Zrównoważone gospodarowanie zasobami wodnymi oraz infrastrukturą hydrotechniczną w świetle prognozowanych zmian klimatycznych. Cz. 3. Zamulenie polskich zbiorników retencyjnych. Prognoza stanu i proponowane przeciwdziałania [The effect of climate change on the environment, economy and society. T. 4. Sustainable management of water resources and their hydrotechnical infrastructure in view of predicted climate changes. Part 3. Siltation in Polish retention reservoirs. Prognosis of the state and proposed counteracting measures]. Warszawa. IMGW. ISBN 8361102647 pp. 240.
• 22. MICHALEC B. 2008. Ocena intensywności procesu zamulania małych zbiorników wodnych w dorzeczu Górnej Wisły. [An assessment of siltation of small water reservoirs in the Upper Vistula River catchment]. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w Krakowie. Rozprawy. Z. 328. ISSN 1899-3486 pp. 193.
• 23. PN-EN ISO 14688-2. Badania geotechniczne oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Cz. 2. Zasady klasyfikowania. [Geo-technical studies, soil determination and classification. Part 2. Principles of classification].
• 24. RAHMANIAN M.R., BANIHASHEMI M.A. 2012. Introduction of a new empirical reservoir shape function to define sediment distribution pattern in dam reservoirs. Iranian Journal of Science and Technology. Transactions of Civil Engineering. Vol. 36. No. 1 p. 79–92.
• 25. STACHÝ J. (ed.) 1987. Atlas hydrologiczny Polski [Hydrological atlas of Poland] T. 1. Warszawa. Wydaw. Geol.
• 26. TARNAWSKI M., MICHALEC B. 2006. Charakterystyka ilościowa i jakościowa osadów dennych zbiornika wodnego w Wilczej Woli [Quantitative and qualitative characteristics of bottom sediments in a reservoir in Wilcza Wola]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Nr 3/1 p. 31–43.
• 27. TARNAWSKI M., SŁOWIK-OPOKA E. 2002. Rozkład materiału dennego w zbiorniku w Zesławicach [Distribution of bottom material in a reservoir in Zesławice]. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie. Ser. Inżynieria Środowiska. Z. 23 p. 259–266.