Specyfika kształtowania się warunków termiczno-tlenowych w zbiorniku Solina

• Autorzy: Droździk Alicja

Identyfikatory

DOI

10.32045/PG-2021-027

Warianty tytułu

EN

The specificity of the formation of thermal and oxygen conditions in the Solina reservoir

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy problematyki kształtowania się warunków termiczno-tlenowych w zbiorniku Solina. Zbiorniki zaporowe stanowią specyficzny typ akwenów, ale mimo że wykazują cechy pośrednie wód lotycznych i lenitycznnych, to przez ustawodawcę zostały jednoznacznie zdefiniowane jako wody płynące. Wieloakwenowa budowa zbiornika Solina sugeruje pewną autonomiczność funkcjonowania poszczególnych części oraz brak możliwości łatwego wydzielenia strefy rzecznej, przejściowej i jeziornej. Skomplikowana morfologia wpływa na rzeczywisty czas retencji, który determinuje charakter procesów fizyczno-chemiczno-biologicznych. Roczna dynamika mas wodnych w zbiorniku obejmuje cyrkulację wód w czasie homotermii (wiosną i jesienią) i ich stagnację w czasie stratyfikacji (latem i zimą). Analiza warunków termiczno-tlenowych podczas cyrkulacji (w kwietniu) i stagnacji (w sierpniu) pozwoliła stwierdzić dobre warunki tlenowe w zbiorniku we wszystkich badanych terminach w każdej ze stref. Nigdy nie doszło do wyczerpania tlenu i powstania warunków beztlenowych. W warstwie powierzchniowej pojawiały się niejednokrotnie przesycenia wody tlenem. Zdiagnozowano każdy typ krzywej tlenowej (orto-, klino-, heterogradę dodatnią i ujemną). Warstwy termiczne były wyraźnie wykształcone, zwłaszcza w strefie przejściowej i jeziornej. Zaznaczał się głęboki hypolimnion, rosnąca ku zaporze średnia grubość metalimnionu przy jednoczesnym malejącym średnim gradiencie jego temperatury, epilimnion zaś pozostawał warstwą o zbliżonej grubości w każdej ze stref.

EN

The article deals with the issues of thermal and oxygen conditions in the Solina reservoir. Dam reservoirs are a specific type of water reservoirs because they combine the features of flowing and stagnant waters. Despite this, Polish law classifies them as inland flowing waters. The Solina reservoir is characterized by a multi-body water structure and there is no possibility of easy and unambiguous separation of the reservoir zones (riverine zone, transitional zone and lacustrine zone). Nevertheless, selected measurement-control points included in the analysis seems to reflect spatial differences and a slight autonomy in the functioning of individual parts. The complicated structure of the reservoir affects the actual retention time, which determines the nature of the physicochemical and biological processes. The rate of water flow through the reservoir determines the absorption of solar radiation and, together with the ambient temperature, affects the temperature of the water. This, in turn, affects the solubility of oxygen in water. The annual dynamics of water masses in reservoirs of the temperate climate zone is characterized by a dimictic nature – it includes the circulation of waters during homothermia (spring and autumn) and their stagnation during stratification (summer and winter). The analysis of thermal-oxygen conditions in the Solina reservoir covered the period of circulation (April) and stagnation (August). Each type of oxygen curve was found (orthograde, clinograde, positive heterograde and negative heterograde), and the decrease in oxygen concentration was never associated with the formation of anaerobic conditions. The analysis of water saturation with oxygen allows to notice supersaturation especially in the transitional and lacustrine zone during stagnation. April measurements reflecting the state of homothermia indicate good mixing of waters and homogeneity of temperature and oxygen concentration conditions in the whole hydrometric plumb. Due to the turbulent nature of the flow, which is especially visible in the riverine zone, while in transitional and lacustrine zones, slight thermal differentiation is noticeable even then. August measurements show thermal stratification. The decrease in temperature with depth is usually accompanied by a decrease in oxygen concentration resulting from its consumption in the decomposition process. The lower average concentration of oxygen in the riverine zone results from its consumption on the decomposition of organic matter deposited by the river from the catchment area. The temperature variability in the hydrometric plumbs of successive zones of the reservoir (riverine, transitional, lacustrine) increased both during homothermia and stratification, with a simultaneous decreasing variability of oxygen concentration. The variability of both these parameters during stagnation (August) in the lacustrine zone proves a well-developed hypolimnion. All thermal layers clearly developed during the stagnation, which was best visible in the transitional zone and in the lacustrine zone. The range of the hypolimnion towards the dam increased, what is related to the increasing depth of the reservoir. The average thickness of the metalimnion also increased, while the average temperature gradient of this layer was decreasing. The surface layer of warm water – epilimnion – had a similar range in each of the zones.

Słowa kluczowe

PL

warunki termiczno-tlenowe; zbiornik Solina; pion hydrometryczny; krzywa tlenowa; warstwa termiczna

EN

thermal-oxygen conditions; Solina reservoir; hydrometric plumb; oxygen curve; thermal layer

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 3-4
• Strony: 251--272
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Droździk Alicja

• Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0003-0030-7267

Bibliografia

• [1] Absalon D., Kostecki M., Łaszczyca P., Matysik M., Ruman M., 2014, Ciągły monitoring automatyczny a monitoring klasyczny - alternatywa czy dopełnienie metod oceny jakości wody, Gospodarka Wodna, 8, 296-299.
• [2] Bartoszek L., 2015, Krążenie fosforu między wodą naddenną a osadem w ekosystemie zbiornika zaporowego Solina, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, XXXI (62), l37-48, DOI: 10.7862/rb.2015.93
• [3] Bartoszek L., Czech D., 2014, Podatność na degradację zbiornika zaporowego Solina, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, XXXI (61), 35-53, DOI:10.7862/rb.2014.125
• [4] Bartoszek L., Gruca-Rokosz R., Koszelnik P., 2017, Analiza skuteczności odmulania zbiorników wodnych Cierpisz i Kamionka jako efektywnej metody rekultywacji ekosystemów eutroficznych, Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 600-617.
• [5] Bartoszek L., Koszelnik P., 2014, Zagrożenie eutroficzne wód podkarpackich zbiorników wodnych Kamionka i Ożanna, [w:] Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód, Z. Dymczewski, J. Jeż-Walkowiak (red.), PZITS O/Wielkopolski, Poznań, 213-229.
• [6] Biedka P., 2013, Wpływ zmian temperatury na przebieg procesów związanych z eutrofizacją jezior, Ekonomia i Środowisko, 2 (45), 242-254.
• [7] Biedka P., Dzienis L., 2009, Modelowanie zmian stężenia tlenu rozpuszczonego w wodach jezior, Rocznik Ochrona Środowiska, 11, 849-860.
• [8] Dojlido J.R., 1995, Chemia wód powierzchniowych, Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok.
• [9] Dorochowicz A., Zega A.M., Łydka J., 2006, Ocena stanu czystości Jeziora Hańcza na podstawie badań z 2005 r., Komunikat 2/2006, Suwałki, IOŚ WIOŚ w Białymstoku, Dział Monitoringu Środowiska.
• [10] Droździk A., 2019, Specyfika przebiegu eutrofizacji i kształtowania się jakości wód w zbiornikach zaporowych, Rozprawa doktorska, WGGiIŚ AGH, Kraków.
• [11] Dynowska I., Maciejewski M. (red.), 1991, Dorzecze górnej Wisły. Część II, PWN, Warszawa-Kraków, 282 s.
• [12] Dz.U. 2017, poz. 1566 ze zm., Ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne, Sejm RP, Internetowy Spis Aktów Prawnych.
• [13] Ficek D., 2013, Właściwości biooptyczne wód jezior Pomorza oraz ich porównanie z właściwościami wód innych jezior i Morza Bałtyckiego, Rozprawy i Monografie 23, 27-35.
• [14] Garbacz J.K., Cieściński J., Ciechalski J., Dąbkowski R., Cichowska J., 2018, Warunki termiczno-tlenowe Jeziora Charzykowskiego w latach 2014-2016, Polish Hyperbaric Research, 1 (62), 85-96, DOI: 10.2478/phr-2018-0007
• [15] Gierszewski P., 2018, Hydromorfologiczne uwarunkowania funkcjonowania geoekosystemu Zbiornika Włocławskiego, Prace Geograficzne IGiPZ PAN, 268, 96-98.
• [16] Gierszewski P., Miler K., Kaszubski M., 2015, Charakterystyka stratyfikacji termicznej i chemicznej wód jeziora Ostrowite (PNBT) w roku 2015, Journal of Education, Health and Sport, 5 (12), 217-229, DOI: 10.5281/zenodo.35354
• [17] Gierszewski P.J., Zakonnov V.V., Kaszubski M., Kordowski J., 2017, Transformacja właściwości wody i osadów w profilu podłużnym zbiorników zaporowych Kaskady Górnej Wołgi, Przegląd Geograficzny 89 (3), 391-412, DOI: 10.7163/PrzG.2017.3.3
• [18] Gołdyn R., Messyasz B., Kowalczewska-Madura K., Cerbin S., 2018, Stan jakości wód Jeziora Durowskiego w roku 2018, Opracowanie dla Urzędu Gminy w Wągrowcu, Poznań Goszczyński J., 2020, Stan czystości Jeziora Borówno, GIOŚ, Bydgoszcz.
• [19] Halaś A., Czarnecka K., Piasecki K., Łaszewski M., 2019, Przestrzenne i sezonowe zróżnicowanie wybranych parametrów jakości wody w zlewni zurbanizowanej na przykładzie Potoku Służewieckiego, Przegląd Geograficzny, 91 (1), 121-138, DOI: 10.7163/PrzG.2019.1.6
• [20] Jaguś A., Rzętała M., 2009, Kształtowanie jakości wód zbiorników zaporowych w warunkach antropopresji rolniczej, Proceedings of ECOpole, 3 (2), 471-476.
• [21] Jawecki B., Kowalczyk T., Malczewska B., 2008, Wpływ temperatury powietrza na natlenienie strefy eufotycznej stawu karpiowego, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 9, 195-206.
• [22] Jokiel P., Marszelewski W., Pociask-Karteczka J., 2017, Hydrologia Polski, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa, 240-255.
• [23] Kajak Z., 2001, Hydrobiologia-limnologia. Ekosystemy wód śródlądowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• [24] Kasza H., 2009, Zbiorniki zaporowe. Znaczenie - eutrofizacja - ochrona, Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humanistycznej, Bielsko-Biała.
• [25] Kolada A., Pasztaleniec A., Bielczyńska A., Ochocka A., Kutyła S., Zalewska T., Panek P., 2018, Wskaźniki fizykochemiczne w ocenie stanu ekologicznego wód powierzchniowych - weryfikacja standardów środowiskowych, Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Warszawa.
• [26] Kostecki M., 2014a, Changes in oxygen conditions in Pławniowice Reservoir as a result of restoration with hypolimnetic withdrawal metod, Archives of Environmental Protection, 40, 2, 53-63.
• [27] Kostecki M., 2014b, Rekultywacja antropogenicznego zbiornika wodnego Pławniowice metodą usuwania hypolimnionu - studium limnologiczne, IPIŚ PAN, Zabrze, 60 s.
• [28] Koszelnik P., Bartoszek L., 2011, Retencja związków biogennych w zbiornikach zaporowych górnego Sanu, [w:] Turystyka wiejska, ochrona środowiska i dziedzictwo kulturowe Pogórza Dynowskiego, J. Krupa, T. Soliński (red.), Związek Gmin Pogórza Dynowskiego, Dynów, 139-147.
• [29] Kowal A.L., 1977, Technologia wody, Arkady, Warszawa Kurzaj M., Wąsicki A., Susek P., 2017, Stan czystości jeziora Rudno na podstawie badań WIOŚ w Zielonej Górze zrealizowanych w latach 1991-2015, WOŚ w Zielonej Górze, Zielona Góra.
• [30] Lampert W., Sommer U., 1996, Ekologia wód śródlądowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• [31] Lewkiewicz-Małysa A., Macuda J., 2008, Ocena jakości wód powierzchniowych dopływających do Zbiornika Solina, Wiertnictwo Nafta Gaz, 25, 2, 447-452.
• [32] Marzolf G.R., Robertson D.M., 2005, Reservoirs, [w:] Encyclopedia of Hydrological Sciences, 4, 9, John Wiley & Sons.
• [33] Moniewski P., 2015, Rola zbiorników wodnych w kształtowaniu cech fizykochemicznych wód rzecznych na przykładzie Ciosenki, Prace i Studia Geograficzne, 58, 7-23.
• [34] Picińska-Fałtynowicz J., Błachuta J., 2012, Wytyczne metodyczne do przeprowadzenia monitoringu i oceny potencjału ekologicznego zbiorników zaporowych w Polsce, Wersja 2012, Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Warszawa.
• [35] Prus T., Prus M., Prus P., Ozimek T., 2005, Charakterystyka ekologiczna zbiorników zaporowych Solina i Myczkowce na Sanie, [w:] Ochrona środowiska, walory przyrodnicze i rozwój turystyki w dolinie Sanu, II Konferencja Naukowo-Techniczna „Błękitny San”, Związek Gmin Turystycznych Pogórza Dynowskiego, 33-47.
• [36] Prus P., Prus M., Klekowski R.Z., 2006, Retencja pierwiastków biogenicznych oraz produkcja pierwotna i wtórna jako wskaźniki stabilności ekosystemu zbiorników zaporowych Solina i Myczkowce, III Konferencja Naukowo-Techniczna „Błękitny San”, Dubiecko, 21-22 kwietnia 2006, 163-183.
• [37] Ptak M., Nowak B., 2016a, Warunki termiczno-tlenowe Jeziora Białego Włodawskiego w półroczu letnim (2012-2015), Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio B, LXXI (1), 61-71, DOI: 10.17951/b.2016.71.1.61
• [38] Ptak M., Nowak B., 2016b, Warunki termiczno-tlenowe Jeziora Lucieńskiego (centralna Polska), Acta Geographica Silesiana, 22, 59-64.
• [39] Ptak M., Nowak B., 2017, Charakterystyka wybranych parametrów fizyczno-chemicznych Jeziora Gostomie (Puszcza Notecka), Badania Fizjograficzne. Seria A: Geografia Fizyczna, (A 68), 139-148, DOI: 10.14746/bfg.2017.8.10
• [40] Radwan S., Kowalczyk Cz., 1979, Chemizm trzech odmiennych troficznie jezior Pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego, Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio C, XXXIV (19), 229-260.
• [41] Ruman M., Absalon D., Matysik M., 2013, Innowacyjne rozwiązania w monitoringu jakości wód powierzchniowych, [w:] Ekoinnowacje w Polsce, L. Woźniak, A. Kanabrocka, M. Hejduk (red.), Izba Gospodarcza „Grono Targowe Kielce”, 72-82.
• [42] Rybacki P., Ratajczak J., Osuch E., Osuch A., 2016, Analiza procesu inaktywacji jonów fosforowych w wodzie Jeziora Durowskiego, Inżynieria Ekologiczna, 47, 33-39, DOI: 10.12912/23920629/62844
• [43] Starmach K., 1973, Wody śródlądowe. Zarys hydrobiologii, Wydanie II poprawione, Skrypt UJ, Kraków.
• [44] Szlapa M., 2019, Warunki tworzenia i zmian morfo-dynamiki cofkowej strefy zbiornika wodnego, na przykładzie zbiornika Dobczyce na rzece Rabie, Rozprawa doktorska, WIŚPK, Kraków.
• [45] Szpakowski J., 1995, Jakość wód ujmowanych ze zbiorników Solina i Myczkowce, Ochrona Środowiska, 3 (58), 29-30.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).