Koncepcja możliwości kształtowania bioretencji w zlewni Serafy z wykorzystaniem analiz przestrzennych naturalnych dróg spływu wód opadowych

• Autorzy: Muszyński Krzysztof , Godyń Izabela , Porębska Anna , Racoń-Leja Kinga

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2022.7-8.8

Warianty tytułu

EN

The concept of formability of bioretention in the Serafa catchment using spatial analyses of natural rainwater runoff paths

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Postępująca urbanizacja oraz zmiany klimatyczne sprawiły, że w wielu miastach nasila się występowanie poważnych zagrożeń powodziami rzecznymi i opadowymi. Powszechnie stosowane zabiegi w ochronie przed powodzią mają charakter rozwiązań technicznych, dominują postępowania ograniczające zagrożenie w miejscach wylewów w dolnych partiach zlewni. Tymczasem na występowanie zagrożenia powodziowego ma wpływ cała zlewnia położona powyżej. Jednym z istotnych rozwiązań ograniczania zagrożenia powodziowego jest przywracanie i rozwój retencji, w tym retencji naturalnej - bioretencji. Proponowane w niniejszej pracy podejście zlewniowe pozwala na rozwiązywanie problemów „u źródła” ich powstawania. Metoda uwzględnia analizy stanu bioretencji i opracowania koncepcji jej rozwoju, które bazuje na ocenie uszczelnienia, spływu powierzchniowego oraz istniejących terenów zielonych. W ramach niniejszej pracy poddano analizie fragment zlewni rzeki Serafa w Krakowie i Wieliczce w zakresie istniejących zasobów naturalnej retencji, możliwości odtworzenia ciągłości naturalnych dróg spływu i bioretencji w celu minimalizacji zagrożenia od powodzi. Przykładowa aplikacja zaproponowanego narzędzia opartego na ogólnie dostępnych danych i oprogramowaniu pokazuje możliwość uwzględnienia w praktyce przybliżonych zależności procesu opad-retencja-odpływ w obszarze miasta, w efekcie pokazując jak rozwój bioretencji w wyżej położonych obszarach może wpłynąć na redukcję zagrożenia powodziowego na terenie Bieżanowa. Szacunkowe obliczenie wielkości spływu powierzchniowego powstającego w każdym obrębie ewidencyjnym i zagregowanie spływów z obrębów zlokalizowanych powyżej może dostarczyć urbanistom niezbędnych informacji do prac studialnych dla potrzeb planowania przestrzennego, w tym rozwoju zieleni.

EN

Due to the progressive urbanization and climate change, in many cities the occurrence of serious threats of fluvial and pluvial floods is increasing. Commonly used flood protection measures are technical solutions, and the procedures to reduce the risk in flooding places in the lower parts of the catchment area are dominant. Meanwhile, the occurrence of flood risk is influenced by the entire catchment area located upstream. One of the important solutions to reduce the risk of flooding is the restoration and development of retention, including natural retention - bioretention. The catchment approach proposed in this paper allows to solve problems “at the source” of their formation. The method takes into account the analysis of the state of bioretention and the elaboration of a concept for its development, which is based on the assessment of sealing, surface runoff and existing green areas. As part of this study a fragment of the Serafa River catchment in Krakow and Wieliczka was analyzed in terms of the existing natural retention resources, the possibility of restoring the continuity of natural runoff routes and bioretention in order to minimize the risk of flooding. The exemplary application of the proposed tool based on publicly available data and software demonstrates the possibilities to consider in practice the approximate dependencies of the precipitation-retention-runoff process in an urban area, as a result showing how the development of bioretention in upstream areas can reduce the flood risk in Bieżanów. Estimating the amount of surface runoff generated in each cadastral unit and aggregating the runoff from the upstream units may provide urban planners with the necessary information for study work for the purposes of spatial planning, including greenery development.

Słowa kluczowe

PL

uszczelnienie; spływ powierzchniowy; zagrożenie powodziowe; bioretencja; ścieżki spływu; adaptacja do zmian klimatu; planowanie przestrzenne; planowanie urbanistyczne

EN

sealing; surface runoff; flood risk; bioretention; runoff paths; adaptation to climate change; spatial planning; urban planning

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 7/8
• Strony: 59--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Muszyński Krzysztof

• Katedra Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Krakowska

• https://orcid.org/0000-0003-0073-789X

autor

Godyń Izabela

• Katedra Geoinżynierii i Gospodarki Wodnej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Krakowska

• https://orcid.org/0000-0002-2749-1167

autor

Porębska Anna

• Katedra Architektury Miejsc Pracy Sportu i Usług, Wydział Architektury, Politechnika Krakowska

• https://orcid.org/0000-0001-7939-9947

autor

Racoń-Leja Kinga

• Katedra Urbanistyki i Architektury Struktur Miejskich, Wydział Architektury, Politechnika Krakowska

• https://orcid.org/0000-0003-4762-8404

Bibliografia

• [1] Bai T., Borowiak K., Wu Y., Zhang J. (2021) Highly Resolved Runoff Path Simulation Based on Urban Surface Landscape Layout for Sub-Catchment Scale. Water 13: 1345. doi: 10.3390/w13101345
• [2] Dane GUGiK - Państwowy Rejestr Granic (PRG) http://www.geoportal.gov.pl. Dostęp: 24-11-2021
• [3] Dane PZGiK - Główny Urząd Geodezji i Kartografii - Portal Gov.pl. https://www.gov.pl/web/gugik/dane-pzgik4. Dostęp: 24-11-2021
• [4] Dhakal N., Fang X., Cleveland T.G., Thompson D.B., Asquith W.H., Marzen L.J. (2012) Estimation of Volumetric Runoff Coefficients for Texas Watersheds Using Land-Use and Rainfall-Runoff Data. J Irrig Drain Eng 138: 43-54. doi: 10.1061/(ASCE)IR.1943-4774.0000368
• [5] Edel R. (2017) Odwodnienie dróg, Wydanie 4. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności
• [6] Falaciński P., Szarek Ł. (2019) Analiza pracy układu do retencji wody opadowej na terenie obiektu P+R w Warszawie, doi: 10.22630/PNIKS.2019.28.3.42
• [7] Godyń I., Grela A., Stajno D., Tokarska P. (2020) Sustainable Rainwater Management Concept in a Housing Estate with a Financial Feasibility Assessment and Motivational Rainwater Fee System Efficiency Analysis. Water 12: 151. doi: 10.3390/w12010151
• [8] Godyń I., Muszyński K., Grela A. (2022) Assessment of the Impact of Loss-of-Retention Fees on Green Infrastructure Investments. Water 14:560. doi: 10.3390/W14040560
• [9] Guzha A.C., Rufino M.C., Okoth S., Jacobs S., Nóbrega R.L.B. (2018) Impacts of land use and land cover change on surface runoff, discharge and low flows: Evidence from East Africa. J Hydrol Reg Stud 15: 49-67. doi: 10.1016/j.ejrh.2017.11.005
• [10] Hernández-Guzmán R., Ruiz-Luna A., Mendoza E. (2020) Sara4r: an R graphical user interface (GUI) to estimate watershed surface runoff applying the NRCS - curve number method. J Hydroinformatics 23: 76-87. doi: 10.2166/hydro.2020.087
• [11] Hu S., Fan Y., Zhang T. (2020) Assessing the Effect of Land Use Change on Surface Runoff in a Rapidly Urbanized City: A Case Study of the Central Area of Beijing. Land 9: 17. doi: 10.3390/land9010017
• [12] Hunink J.E., Droogers P., Kauffman S., Mwaniki B.M., Bouma J. (2012) Quantitative simulation tools to analyze up - and downstream interactions of soil and water conservation measures: Supporting policy making in the Green Water Credits program of Kenya. J Environ Manage 111: 187-194. doi: 10.1016/J.JENVMAN.2012.07.022
• [13] Jahan K., Pradhanang S.M., Bhuiyan M.A.E. (2021) Surface Runoff Responses to Suburban Growth: An Integration of Remote Sensing, GIS, and Curve Number. Land 10: 452. doi: 10.3390/land10050452
• [14] Jawgiel K. (2018) Porównanie wybranych metod wyznaczania współczynnika spływu powierzchniowego stosowanych w Polsce i Europie na przykładzie urozmaiconej struktury Poznania. Gospodarka wodna 2018/3
• [15] Królikowska J., Królikowski A. (2012) Wody opadowe - odprowadzanie, zagospodarowanie, podczyszczanie i wykorzystanie (Jadwiga Królikowska, Andrzej Królikowski) Wydawnictwo Seidel-Przywecki. Seidel Przywecki
• [16] Leja M., Racoń-Leja K. (2013) Wokół dworu Czeczów czyli ilustrowana historia Bieżanowa: napisana dla miłośników Bieżanowa w wieku od 5 do 105 lat. Dom Kultury “Podgórze”
• [17] Leta M.K., Demissie T.A., Tränckner J. (2021) Hydrological Responses of Watershed to Historical and Future Land Use Land Cover Change Dynamics of Nashe Watershed, Ethiopia. Water 13: 2372. doi: 10.3390/w13172372
• [18] Liang S., Greene R. (2020) A high-resolution global runoff estimate based on GIS and an empirical runoff coefficient. Hydrol Res 51: 1238-1260. doi: 10.2166/nh.2020.132
• [19] Manchado C., Roldán-Valcarce A., Jato-Espino D., Andrés-Doménech I., Moreno G., Isabel M., Rojas R. (2021) ArcDrain: A GIS Add-In for Automated Determination of Surface Runoff in Urban Catchments. Int J Environ Res Public Heal 2021, Vol 18, Page 8802 18: 8802. doi: 10.3390/IJERPH18168802
• [20] Matusik A., Racoń-Leja K., Gyurkovich M., Dudzic-Gyurkovich K .(2020) Hydrourban spatial development model for a resilient inner-city: the example of Gdańsk. ACE Archit City Environ 15: 1-21. doi: 10.5821/ACE.15.43.9211
• [21] McGrane S.J. (2016) Impacts of urbanization on hydrological and water quality dynamics, and urban water management: a review. Hydrol Sci J 61: 2295-2311. doi: 10.1080/02626667.2015.1128084
• [22] Niyazi B.A., Masoud M.H., Ahmed M., Basahi J.M., Rashed M.A. (2020) Runoff assessment and modeling in arid regions by integration of watershed and hydrologic models with GIS techniques. J African Earth Sci 172: 103966. doi: 10.1016/j.jafrear-sci.2020.103966
• [23] O’Driscoll M., Clinton S., Jefferson A., Manda A., McMillan S. (2010) Urbanization Effects on Watershed Hydrology and In-Stream Processes in the Southern United States. Water 2: 605-648. doi: 10.3390/w2030605
• [24] Patil N.S., Nataraja M. (2020) Effect of land use land cover changes on runoff using hydrological model: a case study in Hiranyakeshi watershed. Model Earth Syst Environ 6: 2345-2357. doi: 10.1007/s40808-020-00808-8
• [25] Plan Adaptacji Miasta Krakowa do zmian klimatu do roku 2030, Kraków 2022 r., https://www.bip.krakow.pl/?dok_id=114317
• [26] Porębska A., Godyń I., Radzicki K., Nachlik E., Rizzi P. (2019) Built Heritage, Sustainable Development, and Natural Hazards: Flood Protection and UNESCO World Heritage Site Protection Strategies in Krakow, Poland. Sustain 2019, Vol 11, Page 4886 11: 4886. doi: 10.3390/SU11184886
• [27] Psomiadis E., Soulis K.X., Efthimiou N. (2020) Using SCS-CN and Earth Observation for the Comparative Assessment of the Hydrological Effect of Gradual and Abrupt Spatiotemporal Land Cover Changes. Water 2020, Vol 12, Page 1386 12: 1386. doi: 10.3390/W12051386
• [28] Radecki-Pawlik A., Wałęga A., Wojkowski J., Pijanowski J. (2014) Runoff formation in terms of changes in land use - Msciwojów water reservoir area. J Water L Dev 23: 3-10. doi: 10.1515/jwld-2014-0024
• [29] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 15 lipca 2021 r. w sprawie przyjęcia Planu przeciwdziałania skutkom suszy. Dz.U. 2021 poz. 1615
• [30] Sriwongsitanon, N.; Taesombat, W. (2011) Effects of land cover on runoff coefficient. J. Hydrol. 2011, 410, 226-238, doi: 10.1016/j.jhydrol.2011.09.021
• [31] Todeschini S. (2016) Hydrologic and Environmental Impacts of Imperviousness in an Industrial Catchment of Northern Italy. J. Hydrol. Eng. 2016, 21, 05016013, doi: 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001348
• [32] Wałęga A., Amatya D.M., Caldwell P., Marion D., Panda S. (2020) Assessment of storm direct runoff and peak flow rates using improved SCS-CN models for selected forested watersheds in the Southeastern United States. J Hydrol Reg Stud 27:100645. doi: 10.1016/J.EJRH.2019.100645
• [33] Wałęga A.; Radecki-Pawlik A.; Cupak A.; Hathaway J.; Pukowiec M. (2019) Influence of Changes of Catchment Permeability and Frequency of Rainfall on Critical Storm Duration in an Urbanized Catchment-A Case Study, Cracow, Poland. Water, 11, 2557, doi: 10.3390/w11122557

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)