Wpływ budowy geologicznej i rzeźby na procesy kształtujące skład chemiczny wód w czasie wezbrania roztopowodeszczowego w zlewni Bystrej w Tatrach Zachodnich

• Autorzy: Sajdak M. , Siwek J. P. , Żelazny M. , Dojtrowska I.

Identyfikatory

DOI

10.12657/landfana-037-001

Warianty tytułu

EN

Effect of geology and relief on processes shaping water chemistry in the rain-on-snow event in the Bystra catchment in the Western Tatras in Poland

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the study was to identify processes shaping water chemistry in streams draining the crystalline and sedimentary portions of the Bystra Stream catchment in the Tatras during rain-on-snow event in April 2016. Data were gathered at two water gauging sites representative of areas formed of crystalline rock (i.e. Goryczkowy Stream) and areas formed of sedimentary rock characterized by extensive karst systems (Bystra Stream). The main process responsible for changes in water chemistry in both catchments over the study period was dilution of groundwater with snowmelt and precipitation water. This was manifested via a decrease in the concentration of most ions in the studied streams at high water stages. The water chemistry of Bystra Stream draining sedimentary rocks was affected in part also by the influx of water from karst systems. In the Goryczkowy Potok Stream the changes were modified by flushing of ions from the soil by throughflow.

PL

Celem badań było rozpoznanie procesów kształtujących skład chemiczny wód potoków odwadniających krystaliczną i osadową część zlewni Potoku Bystra w Tatrach w czasie wezbrania roztopowo-opadowego w kwietniu 2016 r. Badania były prowadzone w dwóch przekrojach wodowskazowych reprezentujących obszary zbudowane ze skał krystalicznych (Goryczkowy Potok), oraz ze skał osadowych, charakteryzujących się rozbudowanymi systemami krasowymi (Potok Bystra). Głównym procesem kształtującym zmiany składu chemicznego wody w obu zlewniach w czasie analizowanego wezbrania był proces rozcieńczania wód podziemnych wodami roztopowymi i opadowymi. Przejawiało się to spadkiem stężenia większości jonów w potokach wraz ze wzrostem stanów wody. W Potoku Bystra, odwadniającym obszar osadowy zmiany składu chemicznego były dodatkowo modyfikowane dopływem wód z systemów krasowych a w Goryczkowym Potoku – wymywaniem jonów z gleby przez wody spływu śródpokrywowego.

Słowa kluczowe

EN

high-mountain catchment; rain-on-snow event; water chemistry; Tatras

PL

zlewnie wysokogórskie; wezbrania roztopowo-deszczowe; chemizm wód; Tatry

• Wydawca: Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich
• Czasopismo: Landform Analysis
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 37
• Strony: 3--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys.

Twórcy

autor

Sajdak M.

• Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

autor

Siwek J. P.

• Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

autor

Żelazny M.

• Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

autor

Dojtrowska I.

• Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie

Bibliografia

• Abesser C., Robinson R., Soulsby C., 1996. Iron and manganese cycling in the storm runoff of a Scottish upland catchment. Journal of Hydrology 326(1): 59–78. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2005.10.034.
• Barczyk G., 2008. Tatrzańskie wywierzyska: krasowe systemy wywierzyskowe Tatr Polskich. Wydawnictwa Tatrzańskiego Parku Narodowego, Zakopane: 1–178.
• Bazemore D.E., Eshleman K.N., Hollenback K.J., 1994. The role of soil water in stormflow generation in a forested headwater catchment: synthesis of natural tracer and hydrometric. Journal of Hydrology 162(1–2): 47–75. DOI: 10.1016/0022-1694(94)90004-3.
• Caissie D., Pollock T.L., Cunjak R.A., 1996. Variation in stream water chemistry and hydrograph separation in a small drainage basin. Journal of Hydrology 178(1–4): 137–157. DOI: 10.1016/0022-1694(95)02806-4.
• Cameron E.M., 1996. Hydrogeochemistry of the Fraser River, British Columbia: seasonal variation in major and minor components. Journal of Hydrology 182(1–4): 206–225. DOI: 10.1016/0022-1694(95)02924-9.
• Dąbrowski T., Głazek J., 1968. Badania przepływów krasowych we wschodniej części Tatr Polskich. Speleologia 3(2): 85−98.
• Edwards A.M.C., 1973. The variation of dissolved constituents with discharge in some Norfolk Rivers. Journal of Hydrology 18(3–4): 219–242. DOI: 10.1016/0022-1694(73)90049-8.
• Foster I.D.L., 1978. A multivariate model of storm-period solute behaviour. Journal of Hydrology 39(3–4): 339–353. DOI: 10.1016/0022-1694(78)90010-0.
• Froehlich W., 1982. Mechanizm transportu fluwialnego i dostawy zwietrzelin do koryta w górskiej zlewni fliszowej. Prace Geograficzne IGiPZ PAN 143: 1–144.
• Gromadzka M., Wolanin A., Żelazny M., Pęksa Ł., 2015. Physical and chemical properties of the Goryczkowe and Bystrej Górne vaucluse springs in the Tatra Mountains. Hydrology Research 46(6): 954−968. DOI: 10.2166/nh.2015.136.
• Hess M., 1996. Klimat. W: Z. Mirek, Z. Głowaciński, K. Klimek, H. Piękoś-Mirkowa (red.), Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego, Tatry i Podtatrze 3, Tatrzański Park Narodowy, Kraków–Zakopane: 53−68.
• Hinton M.J., Schiff S.L., English M.C., 1994. Examining the contributions of glacial till water to storm runoff using two- and three-component hydrograph separations. Water Resources Research 30(4): 983–993. DOI: 10.1029/93WR03246.
• Holloway J.M., Dahlgren R.A., 2001. Seasonal and event-scale variations in solute chemistry for four Sierra Nevada catchments. Journal of Hydrology 250(1–4): 106–121. DOI: 10.1016/S0022-1694(01)00424-3.
• Janiec B., 1997. Transformacje i translokacje jonowe w wodach naturalnych Roztocza Zachodniego. Wydawnictwo UMCS, Lublin, Rozprawy Habilitacyjne 57: 1–214.
• Kendall K.A., Shanley J.B., McDonnell J.J., 1999. A hydrometric and geochemical approach to test the transmissivity feedback hypothesis during snowmelt. Journal of Hydrology 219(3–4): 188–205. DOI: 10.1016/S0022-1694(99)00059-1.
• Klein M., 1981. Dissolved material transport – the flushing effect in surface and subsurface flow. Earth Surface Processes and Landforms 6.2: 173–178. DOI: 10.1002/esp.3290060210
• Klimaszewski M., 1988. Rzeźba Tatr Polskich. PWN, Warszawa: 1–668.
• Kondracki J., 2002. Geografia regionalna Polski. PWN, Warszawa: 1–440.
• Kostrzewski A., Mazurek M., Stach A., Zwoliński Zb., 1992. Hydrochemiczna interpretacja przepływów wezbraniowych w zlewniach młodoglacjalnych. W: A.Kostrzewski, M.Pulina (red.), Metody hydrochemiczne w geomorfologii dynamicznej, Wybrane problemy, Katowice: 127–142.
• Kostrzewski A., Mazurek M., Zwolinski Zb., 1993. Sezonowa zmienność składu chemicznego wód górnej Parsęty (Pomorze Zachodnie) jako odzwierciedlenie funkcjonowania systemu zlewni. W: A.Kostrzewski (red.), Geoekosystem obszarów nizinnych. Zeszyty Naukowe – Polska Akademia Nauk. Komitet Naukowy przy Prezydium PAN „Człowiek i Środowisko” 6: 79–99.
• Kostrzewski A., Mazurek M., Zwoliński Zb., 1994. Dynamika transportu fluwialnego górnej Parsęty jako odbicie funkcjonowania systemu zlewni. Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich, Poznań: 1–165.
• Krzemień K., 1991. Dynamika wysokogórskiego systemu fluwialnego na przykładzie Tatr Zachodnich. Uniwersytet Jagielloński, Kraków, Rozprawy Habilitacyjne 215: 1–160.
• Laudon H., Seibert J., Köhler S., Bishop K., 2004. Hydrological flow paths during snowmelt: congruence between hydrometric measurements and oxygen 18 in meltwater, soil water, and runoff. Water Resources Research 40(3): 1–9. DOI: 10.1029/2003WR002455.
• Małecka D. 1997. Źródła masywu tatrzańskiego. Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica Physica 2: 9–26.
• Małecka D., 1993. Hydrogeologia krasu tatrzańskiego. W: J.Grodzicki (red.), Jaskinie wschodniego zbocza Doliny Kościeliskiej. Jaskinie Tatrzańskiego Parku Narodowego 3, Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi, Tatrzański Park Narodowy, Warszawa: 11−35.
• Mazurek M., 2000. Zmienność transportu materiału rozpuszczonego w zlewni Kłudy jako przejaw współczesnych procesów denudacji chemicznej (Pojezierze Zachodnie). Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, Seria Geografia 62: 1–124.
• McGlynn B.L., McDonnell J.J., Shanley J.B., Kendall C., 1999. Riparian zone flowpath dynamics during snowmelt in a small headwater catchment. Journal of Hydrology 222(1–4): 75–92. DOI: 10.1016/S0022-1694(99)00102-X.
• Mirkowa-Piękoś H., Mirek Z., 1996. Zbiorowiska roślinne. W: Z.Mirek, Z.Głowaciński, K.Klimek, H.Piękoś-Mirkowa (red.), Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego, Tatry i Podtatrze 3, Tatrzański Park Narodowy, Kraków–Zakopane: 237−274.
• Mulder J., Christophersen N., Kopperud K., Fjeldal P.H., 1995. Water flow paths and the spatial distribution of soils as a key to understanding differences in streamwater chemistry between three catchments (Norway). Water, Air and Soil Pollution. 81(1–2): 67–91. DOI: 10.1007/BF00477257.
• OGIMET, 2018. Global Summary Of the Day (GSOD): Kasprowy Wierch. Online: www.ogimet.com/cgi-bin/gsodres?lang=en&ind=126500-99999&ord=DIR&ano=2016&mes=03&day=31&ndays=31 – 01.12.2018.
• Perrin J., Jeannin P. Y., Cornaton F., 2007. The role of tributary mixing in chemical variations at a karst spring, Milandre, Switzerland. Journal of Hydrology 332(1–2): 158–173. DOI:10.1016/j.jhydrol.2006.06.027.
• Piotrowska K., Danel W., Iwanow A., Gaździcka E., Rączkowski W., Bezák V., Mgalay J., Polák M., Kohút M., Gross P., 2015. Mapa Geologiczna. W: K.Dąbrowska, M.Guzik (red.), Atlas Tatr – przyroda nieożywiona, Ark. IV.1 Budowa Geologiczna, Wydawnictwa Tatrzańskiego Parku Narodowego, Zakopane.
• Poor C.J., McDonnell J.J., 2007. The effects of land use on stream nitrate dynamics. Journal of Hydrology 332(1–2): 54–68. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2006.06.022.
• Sandén P., Karlsson S., Düker A., Ledin A., Lundman L., 1997. Variations in hydrochemistry, trace metal concentration and transport during a rain storm event in a small catchment. Journal of Geochemical Exploration 58(2–3): 145–155. DOI: 10.1016/S0375-6742(96)00078-7.
• Siwek J., 2012. Zmienność składu chemicznego wód w małych zlewniach na progu Pogórza Karpackiego. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków: 1–112.
• Siwek J., Siwek J.P., Żelazny M., 2013. Environmental and land use factors affecting phosphate hysteresis patterns of stream water during flood events (Carpathian Foothills, Poland). Hydrological Processes 27(25): 3674–3684. DOI: 10.1002/hyp.9484.
• Siwek J.P., Żelazny M., Chełmicki W., 2013. Environmental and land use determinants of stream water chemistry during flood events in small Carpathian Foothill catchments in Poland. W: J.Kozak, K.Ostapowicz, A.Bytnerowicz, B.Wyżga (red.), The Carpathians: integrating nature and society towards sustainability. Environmental Science and Engineering, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg: 161–178.
• Siwek J.P., Żelazny M., Siwek J., Szymański W., 2017. Effect of land use, seasonality, and hydrometeorological conditions on the K+ concentration–discharge relationship during different types of floods in Carpathian Foothills Catchments (Poland). Water, Air and Soil Pollution 228(11): 445. DOI: 10.1007/s11270-017-3585-0.
• Skiba S., Koreň M., Drewnik M., Kukla J., 2015. Gleby. W: K.Dąbrowska, M.Guzik (red.), Atlas Tatr – przyroda nieożywiona, Ark. VI.1 Gleby. Wydawnictwa Tatrzańskiego Parku Narodowego, Zakopane.
• Smolska E., 1996. Funkcjonowanie systemu korytowego w obszarze młodoglacjalnym na przykładzie górnej Szeszupy (Pojezierze Suwalskie). Wydział Geografii i Studiów Regionalnych UW, Warszawa: 1–123.
• Stottlemyer R., 2001. Processes regulating watershed chemical export during snowmelt, fraser experimental forest, Colorado. Journal of Hydrology 245(1–4): 177–195. DOI: 10.1016/S0022-1694(01)00352-3.
• Walling D.E., Foster I.D.L., 1975. Variations in the natural chemical concentration of river water during flood flows, and the lag effect: some further comments. Journal of Hydrology 26(3–4): 237–244. DOI: 10.1016/0022-1694(75)90005-0.
• Walling D.E., Webb B.W., 1980. The spatial dimension in the interpretation of stream solute behaviour. Journal of Hydrology 47(1–2): 129–149. DOI: 10.1016/0022-1694(80)90052-9.
• Wit K., Ziemońska Z., 1960. Hydrografia Tatr Zachodnich: objaśnienia do mapy hydrograficznej Tatry Zachodnie 1:50 000. PAN Instytut Geografii, Kraków: 1–99.
• Zwoliński Zb., 1989. Geomorficzne dostosowywanie się koryta Parsęty do aktualnego reżimu rzecznego. Dokumentacja Geograficzna 3/4: 1–144.
• Żelazny M., 2012. Czasowo-przestrzenna zmienność cech fizykochemicznych wód Tatrzańskiego Parku Narodowego. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków: 1–285.