Surface water resources of small agricultural watershed in the Kujawy region, central Poland

• Autorzy: Miatkowski Z. , Smarzyńska K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0028

Warianty tytułu

PL

Zasoby wodne małej zlewni rolniczej w regionie Kujaw, centralna Polska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of the paper was to determine surface water resources of an agricultural watershed representative for the areas of intensive crop production in the Kujawy region. This area is characterised by the lowest average annual precipitation in Poland and high water demands related to the intensive crop production. Hydrological studies were carried out in 2007–2011 in the upper Zgłowiączka River watershed located in the eastern part of the analysed region. Over 90% of the study area is used as an arable land. Water velocity in the river bed and water level were measured at the outlet of the watershed in the river cross-section Samszyce. The upper Zgłowiączka River has a snow-rainfall hydrological regime, strongly modified by anthropogenic activities related to the intensive crop production and installation of subsurface drainage system. The study period was characterised by very large temporal variability of hydrological conditions. The mean annual outflow coefficient amounted to 18% and varied highly in time: from 3% in the average years to 62% in the abnormally wet 2011. Average discharge (SSQ) in the Samszyce river cross-section was equal to 0.25 m³·s^–1, and the mean unit outflow – to 3.2 dm³·s^–1·km^–2. The results of the study show that disposable surface water resources of the Kujawy region are very small, especially in the summer half-year. Thus, their utilization as a potential source of water for crop irrigation can be taken into account only, if water excesses will be retained within the watershed and used in conjunction with groundwater resources.

PL

Celem artykułu jest określenie wielkości zasobów wód powierzchniowych zlewni rzecznej reprezentatywnej dla obszarów intensywnie użytkowanych rolniczo w regionie Kujaw. Teren ten charakteryzuje się najniższą średnią roczną sumą opadów w Polsce oraz dużymi potrzebami wodnymi wynikającymi z intensywnej produkcji rolniczej. Badania hydrologiczne były prowadzone w latach 2007–2011 w zlewni górnej Zgłowiączki zlokalizowanej we wschodniej części analizowanego regionu. Ponad 90% obszaru badań jest użytkowane jako grunty orne. Prędkość przepływu wody w korycie cieku oraz poziom wody były mierzone w przekroju hydrometrycznym zamykającym zlewnię w Samszycach. Górna Zgłowiączka charakteryzuje się śnieżno-deszczowym reżimem hydrologicznym, silnie przekształconym antropogenicznie (intensywna produkcja roślinna oraz instalacja systemu drenarskiego). W okresie badań odnotowano dużą zmienność czasową warunków hydrologicznych. Średni roczny współczynnik odpływu wyniósł 18%, zmieniając się znacznie w czasie – od 3 w latach przeciętnych do 62% w anormalnie mokrym 2011 r. Średni odpływ (SSQ) w przekroju hydrometrycznym w Samszycach wyniósł 0,25 m³·s^–1, a średni odpływ jednostkowy – 3,2 dm³·s^–1·km^–2. Wyniki badań wskazują, że zasoby wodne Kujaw są bardzo małe, szczególnie w półroczu letnim. W związku z tym wykorzystanie tych zasobów jako potencjalnego źródła wody do nawodnień może być rozważane pod warunkiem retencjonowania nadmiarów wody na obszarze zlewni i ich eksploatacji równocześnie z zasobami wód gruntowych.

Słowa kluczowe

EN

climatic water balance; hydrological regime; outflow coefficient; Kujawy region

PL

klimatyczny bilans wodny; region Kujaw; reżim hydrologiczny; współczynnik odpływu

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 33
• Strony: 131--140
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Miatkowski Z.

• Institute of Technology and Life Sciences, Kuyavian-Pomeranian Research Centre, ul. Glinki 60, 85-174 Bydgoszcz, Poland

autor

Smarzyńska K.

• Institute of Technology and Life Sciences, Kuyavian-Pomeranian Research Centre, ul. Glinki 60, 85-174 Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• BANASIK K., HEJDUK L. 2012. Long-term changes in runoff from a small agricultural catchment. Soil and Water Research. Vol. 7. Iss. 2 p. 64–72.
• BARTCZAK A. 2007. Wieloletnia zmienność odpływu rzecznego z dorzecza Zgłowiączki [Long-term variability of the river outflow from Zgłowiączka basin]. Prace Geograficzne. Nr 209. Warszawa. PAN IGiPZ pp. 164.
• BARTCZAK A., GLAZIK R., TYSZKOWSKI S. 2014. Czasowe i przestrzenne zróżnicowanie odpływu jednostkowego w zlewni rzeki Zgłowiączki (wschodnia część Kujaw) [Time and space diversity of the specific discharge in the Zglowiaczka river basin (eastern part of Kujawy)]. Nauka Przyroda Technologie. T. 8. Z. 3 #28 p. 1–16.
• BĄK B., ŁABĘDZKI L. 2014. Prediction of precipitation deficit and excess in Bydgoszcz Region in view of predicted climate change. Journal of Water and Land Development. No. 23 p. 11–19.
• BLÖSCHL G., ARDOIN-BARDIN S., BONELL M., DORNINGER M., GOODRICH D., GUTKNECHT D., MATAMOROS D., MERZ B., SHAND P., SZOLGAY J. 2007. At what scales do climate variability and land cover change impact on flooding and low flows? Hydrological Process. Vol. 21 p. 1241–1247.
• DOROSZEWSKI A., JADCZYSZYN J., KOZYRA J., PUDEŁKO R., STUCZYŃSKI T., MIZAK K., ŁOPATKA A., KOZA P., GÓRSKI T., WRÓBLEWSKA E. 2012. Podstawy monitoringu suszy rolniczej [Fundamentals of the agricultural drought monitoring system]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 2 (38) p. 77–91.
• GUTRY-KORYCKA M., SADURSKI A., KUNDZEWICZ Z., POCIASK-KARTECZKA J., SKRZYPCZYK L. 2014. Zasoby wodne a ich wykorzystanie [Water resourses and their use]. Nauka. Nr 1 p. 77–98.
• HOHENDORF E. 1948. Niedobory i nadmiary opadów w Polsce [Deficiencies and excess precipitations in Poland]. Gospodarka Wodna. Nr 10 p. 276–287.
• IHP HWRP Germany 2013. Braunschweig Declaration. The need for a global network of long-term small hydrological research basins [online]. [Access 18.09.2015]. Available at: http://www.ih.savba.sk/ihp/friend5/Braunschweig% 20Declaration.pdf
• IMGW-PIB 2007. Cyfrowa mapa podziału hydrograficznego Polski 1: 50 000 [Digital hydrographic map of Poland]. Warszawa.
• JANKOWIAK J., BIEŃKOWSKI J. 2011. Kształtowanie i wykorzystanie zasobów wodnych w rolnictwie [Managing and utilisation of water resources in agriculture]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Nr 5 p. 39–48.
• K-P ZMiUW 2010. Koncepcja zarządzania wodą w zlewni Kanału Bachorza Duża [Water management conception in the Bachorza Large Channel]. Opracowanie wykonane przez firmę MELBUD na zlecenie Kujawsko-Pomorskiego Zarządu Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławku.
• KANCLERZ J., MURAT-BŁAŻEJEWSKA S., SOJKA M. 2008. Zmienność przepływów małej rzeki nizinnej [Discharge variability of a small lowland river]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 528 p. 71–78.
• KANOWNIK W., KOWALIK T. 2010. Variability of water resources flowing away from small agricultural catchment. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 19. No. 1 p. 65–71.
• KASPERSKA-WOŁOWICZ W., ŁABĘDZKI L. 2006. Climatic and agricultural water balance for grasslands in Poland using the Penman–Monteith method. Annales of Warsaw Agriculture University – SGGW Land Reclamation. No. 37 p. 93–100.
• KASPERSKA-WOŁOWICZ W., ŁABĘDZKI L., BĄK B. 2003. Okresy posuszne w regionie Bydgoszczy [Dry periods in the Bydgoszcz region]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 3. Z. spec. (9) p. 39–56.
• KĘDZIORA A. 2011. Warunki klimatyczne i bilans wodny Pojezierza Kujawskiego [Climatic conditions and water balance of the Kujawy Lakeland]. Roczniki Gleboznawcze. T. 62. Nr 2 p. 189–203.
• KONDRACKI J. 2001. Geografia regionalna Polski [Polish regional geography]. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 83-01-13050-4 pp. 440.
• KOSTRZEWA H. 1977. Weryfikacja kryteriów i wielkości przepływu nienaruszalnego dla rzek Polski [Verification of the criteria and the size of the reserved flow for Polish rivers]. Materiały Badawcze IMGW. Ser. Gospodarka Wodna i Ochrona Wód. Warszawa. IMGW pp. 207.
• KREMEN C. 2005. Managing ecosystem services: what do we need to know about their ecology. Ecology Letters. Vol. 8 p. 468–479.
• LESZCZYCKI (ed.) 1994. Atlas zasobów, walorów i zagrożeń środowiska geograficznego Polski [Atlas of resources, values and degradation of geographical environment of Poland]. Warszawa. PAN. ISBN 8390135507 pp. 97.
• LI H., SHAO D., XU B., CHEN S., GU W., TAN X. 2016. Failure analysis of a new irrigation water allocation mode based on copula approaches in the Zhanghe irrigation district, China. Water. Vol. 8. Iss. 251 p. 1–17.
• LIBERACKI D. 2011. Ocena zasobów wodnych małej zlewni nizinnej [The estimate of water resources in small lowland catchment]. Nauka Przyroda Technologie. Vol. 5 Iss. 5 #87 p. 1–7.
• ŁABĘDZKI L., BĄK B., SMARZYŃSKA K. 2014. Spatiotemporal variability and trends of Penman-Monteith reference evapotranspiration (FAO-56) in 1971–2010 under climatic conditions of Poland. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 23. No. 6 p. 2083–2091.
• ŁABĘDZKI L., KACA E., MIATKOWSKI Z. 2002. Analiza stanu gospodarki wodnej w wybranych zlewniach w rejonach intensywnego rolnictwa. W: Uwarunkowania rozwoju i koncepcje monitoringu rejonów intensywnego rolnictwa [Analysis of the state of water management in selected catchments in areas of intensive agriculture]. In: Conditions of development and conceptions of monitoring of intensive agricultural areas]. Eds. S. Łojewski, Z. Skinder. Bydgoszcz. Wydaw. Uczelniane ATR p. 25–45.
• MIODUSZEWSKI W. 2004. Gospodarowanie zasobami wodnymi w aspekcie wielofunkcyjnego rozwoju obszarów wiejskich [Water resources management in view of multifunctional development of rural areas]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 4. Z. 1 (10) p. 11–29.
• MIODUSZEWSKI W. 2006. Management of water resources in rural areas: the Polish approach. Journal of Water and Land Development. No. 10 p. 3–14.
• MIODUSZEWSKI W. 2012. Zjawiska ekstremalne w przyrodzie – susze i powodzie. W: Wybrane problemy ochrony mokradeł [Extreme events in nature – droughts and floods. In: Selected problems of wetlands protection]. Ed. A. Łachacz. Monografie. Nr 3. Olsztyn. UWM p. 57–74.
• MONTEITH J.L. 1965. Evaporation and the environment. In The state and movement of water in living organisms. 19th Symposia of the Society for Experimental Biology. London, UK. Cambridge Univ. Press p. 205–234.
• NEITSCH S.L. ARNOLD J.G., KINIRY J.R., WILLIAMS J.R. 2005. Soil and water assessment tool. Theoretical Documentation Version 2005 [online]. [Access 20.09.2011]. Available at: http://swatmodel.tamu.edu/media/1292/swat2005theory.pdf
• NILES M.T., LUBELL M., BROWN M. 2015. How limiting factors drive agricultural adaptation to climate change. Agriculture, Ecosystems and Environment. Vol. 200 p. 178–185.
• OSTROWSKI J., ŁABĘDZKI L. (ed.). 2008. Atlas niedoborów wodnych roślin uprawnych i użytków zielonych w Polsce [Atlas of water deficits of cultivated plants and grasslands in Poland]. Falenty–Warszawa. Wydaw. IMUZ pp. 51.
• OSTROWSKI J., ZANIEWSKA M. 2001. Dynamika obiegu wody w małych zlewniach IMGW i ZMŚP (1994–2000) [Dynamics of water circulation in small catchments of the IMWM and IME programs (1994–2000)]. Biblioteka Monitoringu Środowiska. Kielce p. 337–348.
• OSTROWSKI K., BOGDAŁ A. 2006. Ocena zasobów wodnych odpływających z wybranych małych zlewni rolniczych Pogórza Wadowickiego [An assessment of water resources flowing out of selected small agricultural catchments of Wadowice Plateau]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 6. Z. 2 (18) p. 281–292.
• PIERZGALSKI E., TYSZKA J., STOLAREK A. 2006. Zmienność odpływu wody ze zlewni rzeki Łutowni (Puszcza Białowieska) w latach 1966–2000 [Variation in the outflow from the Łutownia river catchment area (Białowieża Primeval Forest) in the period between 1966 and 2000]. Leśne Prace Badawcze. Nr 1 p. 21–36.
• PIMENTEL D., BERGER B., FILIBERTO D., NEWTON M., WOLFE B., KARABINAKIS E., CLARK S., POON E., ABBETT E., NANDAGOPAL S. 2004. Water resources: Agricultural and environmental issues. BioScience. Vol. 54. No. 10 p. 909–918.
• POSTEL S.L. 1998. Water for food production: Will there be enough in 2025? BioScience. Vol. 48. No. 8 p. 629–637.
• RIJSBERMAN F.R. 2006. Water scarcity: Fact or fiction? Agricultural Water Management. Vol. 80 p. 5–22.
• ROGUSKI W., KASPERSKA-WOŁOWICZ W., ŁABĘDZKI L. 1996. Warunki termiczne i opadowe w Bydgoszczy w latach 1945–1994 na tle lat 1848–1930 [Thermic and rainfall conditions in Bydgoszcz in the years 1945–1994 comparing with the years 1848–1930]. Wiadomości IMUZ. T. 19. Z. 1 p. 7–20.
• Rozporządzenie nr 5/2012 Dyrektora Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Warszawie z dn. 12 października 2012 r. w sprawie określenia wód powierzchniowych wrażliwych na zanieczyszczenie związkami azotu ze źródeł rolniczych oraz obszarów szczególnie narażonych, z których odpływ azotu ze źródeł rolniczych do tych wód należy ograniczyć na terenie województwa kujawsko-pomorskiego. Dziennik Urzędowy woj. kujawsko-pomorskiego, Bydgoszcz, dn. 19 października 2012 r., poz. 2278.
• Rozporządzenie nr 5/2015 Dyrektora Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Warszawie z dn. 3 kwietnia 2015 r. w sprawie ustalenia warunków korzystanie z wód regionu wodnego Środkowej Wisły. Dziennik Urzędowy woj. kujawsko-pomorskiego, Bydgoszcz, dn. 14 kwietnia 2015 r., poz. 1327.
• Rozporządzenie nr 27/2015 Dyrektora Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Warszawie z dn. 16 listopada 2015 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie ustalenia warunków korzystania z wód regionu wodnego Środkowej Wisły. Dziennik Urzędowy woj. kujawsko-pomorskiego, Bydgoszcz, dn. 25 listopada 2015 r., poz. 3642.
• SMARZYŃSKA K. 2013. Odpływ związków azotu z terenów intensywnego rolnictwa w świetle badań terenowych i analiz modelowych [Outflow of nitrogen compounds from intensively used agricultural areas on the basis of field research and model analyses] PhD Thesis. Typescript. Falenty. ITP pp. 143.
• SMARZYŃSKA K., MIATKOWSKI Z. 2016. Calibration and validation of SWAT model for estimating water balance and nitrogen losses in a small agricultural watershed in central Poland. Journal of Water and Land Development. No. 29 p. 31–47.
• Starostwo Powiatowe w Radziejowie 2008. Program ochrony środowiska z planem gospodarki odpadami dla powiatu radziejowskiego [Environmental protection program with the waste management plan for the Radziejów district] [online] pp. 156. [Access 26.06.2014]. Available at: http://www.radziejow.pl/plik,2799,projekt-programu-ochrony-srodowiska-z-planemgospodarki-odpadami-dla-powiatu-radziejowskiego.pdf
• STASIK R., SZAFRAŃSKI CZ., KORYTOWSKI M., LIBERACKI D. 2007. Zmienność przepływów w ciekach małych zlewni nizinnych o zróżnicowanym zasilaniu i stopniu lesistości na tle warunków meteorologicznych [Flow variability in watercourses of small lowland catchments differing in alimentation pattern and forest cover index as against meteorological conditions]. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus. No. 6 (1) p. 15–25.
• SZWED M. 2015. The elements of water balance in the changing climate in Poland. Advances in Meteorology. Vol. 2015 p. 1–13.
• SZYMCZAK T. 1997. Ocena przepływów niskich w zlewniach niekontrolowanych dla potrzeb planowania i projektowania małych zbiorników wodnych. W: Zbiorniki wodne – Rola w krajobrazie rolniczym [Assessment of low flows in the uncontrolled catchments for planning and design of small water reservoirs. In: Water reservoirs – A role in the agricultural landscape]. Materiały Seminaryjne. Nr 40. Falenty. IMUZ p. 63–72.
• SZYMCZAK T. 2002. Problematyka wyznaczania przepływu nienaruszalnego w warunkach małych zlewni nizinnych [Assessment of a minimum acceptable flow for small lowland catchments]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 2. Z. 1(4) p. 137–154.
• SZYMCZAK T. 2005. Wieloletnie tendencje odpływu rzecznego z małej zlewni rolniczej w dorzeczu Bugu. W: Zagospodarowanie zlewni Bugu i Narwi w ramach zrównoważonego rozwoju [Long-term trends of river outflow from a small agricultural catchment in the Bug River basin. In: Development of the Bug and Narew river catchments as a part of sustainable development]. Ed. K. Starożyńska, I. Sawicka. Warszawa. Oficyna Wydaw. WSEiZ. Ser. Monografie Wyższej Szkoły Zarządzania i Ekologii p. 257–270.
• SZYMCZAK T. 2013. Próba oceny zasobów płynących wód powierzchniowych dostępnych do nawodnień rolniczych [An attempt to evaluate the surface water resources available for agricultural irrigation]. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie. Nr 3 p. 142–145.