The Use of a Standardized Runoff Indicator for Hydrological Characterization of Selected Rivers of Poland and Slovakia

Kubiak-Wojcicka, Katarzyna; Zeleňáková, Martina; Purcz, Pavol; Simovova, Dorota

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

The Use of a Standardized Runoff Indicator for Hydrological Characterization of Selected Rivers of Poland and Slovakia

Autorzy

Kubiak-Wojcicka Katarzyna , Zeleňáková Martina , Purcz Pavol , Simovova Dorota

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Wykorzystanie znormalizowanego wskaźnika odpływu do charakterystyki hydrologicznej wybranych rzek Polski i Słowacji

Języki publikacji

Abstrakty

This study compares river discharge of two catchments in Central Europe. The catchments' areas are similar while their geological structure differs significantly. The River Laborec (Slovakia) is an example of a mountain river, draining hardly permeable land. The River Gwda (Poland) is a lowland river, draining mainly sandy formations. The study used average monthly flows in the period of 1980-2010 measured on water gauges Humenne and Izkovce on the river Laborec and water gauges Piła and Ptusza on the river Gwda. The aim of the study is a review of hydrological drought course in two catchments that differ in their structure. The analysis was conducted on the basis of the SRI (Standardized Runoff Index), which was calculated in various time scales, i.e. 1, 3, 6, 9 and 12 months. It is a dimensionless index, which allows determination and comparison of dry and wet periods for rivers in various regions. The analysis of duration and intensity of the SRI in short time periods revealed that hydrological droughts on the river Gwda lasted longer and were less intense than in case of river Laborec. The duration of the wet periods (SRI > 1.0) was similar on both rivers, however the phenomenon intensity was higher on the mountain river. The analysis of longer accumulation periods revealed that on the river Gwda wet periods got longer, while hydrological drought periods were shortened. In case of the river Laborec, wet periods were slightly shortened, while drought periods have extended significantly.

W niniejszym opracowaniu porównano odpływ rzeczny w 2 zlewniach centralnej Europy o podobnej powierzchni zlewni i zróżnicowanej budowie geologicznej. Rzeka Laborec (Słowacja) jest przykładem rzeki górskiej, odwadniającej tereny trudno przepuszczalne, natomiast rzeka Gwda (Polska) reprezentuje zlewnie pojezierną, zbudowaną głównie z utworów piaszczystych. W opracowaniu wykorzystano średnie miesięczne wartości przepływów w okresie 1980-2010 na posterunkach wodowskazowych Humenne i Izkovce na rzece Laborec oraz Piła i Ptusza na rzece Gwdzie. Celem niniejszego opracowania jest ocena przebiegu suszy hydrologicznej w dwóch zlewniach o zróżnicowanej budowie. Analizę przeprowadzono w oparciu o wskaźnik SRI (Standardized Runoff Index), który obliczono w różnych skalach czasowych tj. 1, 3, 6, 9 i 12 miesięcy. Jest to bezwymiarowy wskaźnik, który umożliwia wyznaczenie i porównanie okresów suchych i mokrych dla rzek z różnych regionów. Analiza czasu trwania i intensywności wskaźnika SRI w krótkich skalach czasowych wykazała, że susze hydrologiczne (SRI < -1.0) na rzece Gwdzie trwały dłużej i charakteryzowały się mniejszą intensywnością niż w przypadku rzeki Laborec. Czas trwania okresów wilgotnych (SRI > 1.0) był podobny w obu rzekach, jednak większą intensywność zjawiska notowano w rzece górskiej. Analiza dłuższych okresów kumulowania wykazała, że dla Gwdy okresy wilgotne uległy wydłużeniu, natomiast skróceniu uległy okresy suszy hydrologicznej. W przypadku rzeki Laborec okresy wilgotne uległy niewielkiemu skróceniu, natomiast okresy suszy zdecydowanie uległy wydłużeniu.

Słowa kluczowe

discharge hydrological drought Standardized Runoff Index SRI Poland Slovakia

przepływ susza hydrologiczna Standaryzowany Wskaźnik Odpływu SRI Polska Słowacja

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2019

Tom

Tom 21, cz. 1

Strony

167--183

Opis fizyczny

Bibliogr. 48 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kubiak-Wojcicka Katarzyna

kubiak@umk.pl

Nicolaus Copernicus University in Toruń, Poland

autor

Zeleňáková Martina

Technical University of Kosice, Slovakia

autor

Purcz Pavol

Technical University of Kosice, Slovakia

autor

Simovova Dorota

Slovak Hydrometeorological Institute, Slovakia

Bibliografia

1. Banasik, K., & Hejduk, L. (2012). Long-term changes in runoff from a small agricultural catchment. Soil and Water Res., 7(2), 64-72.
2. Bažatová, T., Šimková, J. (2015). Changes in runoff regime. The Lomnice catchment case study. Soil and Water Res., 10(1), 40-48.
3. Bąk, B., & Kubiak-Wójcicka, K. (2017). Impact of meteorological drought on hydrological drought in Toruń (central Poland) in the period of 1971–2015. Journal of Water and Land Development, 32, 3-12. DOI: 10.1515/jwld-2017-0001
4. Bissolli, P., Friedrich, K., Rapp, J., Ziese, M. (2011). Flooding in eastern central Europe in May 2010 – reasons, evolution and climatological assessment. Weather, 66(6), 147-153.
5. Blahušiaková, A., & Matoušková, M. (2015). Rainfall and runoff regime trends in mountain catchments (Case study area: the upper Hron River basin, Slovakia). J. Hydrol. Hydromech., 63(3), 183-192.
6. Čanjevac, I., & Orešsić, D. (2018). Changes in discharge regimes of rivers in Croatia. Acta Geographica Slovenica Geografski Zbornik, 58(2), 7-18.
7. Dunca, A.-M., & Bădăluţă-Minda, C. (2018). The dermination of the maximum runoff inthe representative and experimental hydrographical basin of Sebes River (Banat, Romania). Rocznik Ochrona Środowiska, 20, 54-72.
8. Fendeková, M., Gauster T., Labudová, L., Vrablíková, D., Danáčová, Z., Fendek, M., Pekárová P. (2018). Analysing 21st century meteorological and hydrological drought events in Slovakia. J. Hydrol. Hydromech., 66(4), 393-403.
9. Gądek, W., & Tokarczyk, T. (2015). Determining hypothetical floods in the Odra basin by means of the Cracow method and the volume formula. Infrastructure and Ecology of Rural Areas, IV/4, 1507-1519. DOI: http://dx.medra.org/ 10.14597/infraeco. 2015.4.4.109.
10. Gutry-Korycka, M., & Rotnicka, J. (1998). The hydrological regime of rivers in the light of scenarios of global climatic change. Geographia Polonica, 71, 61-78.
11. Húska, D., Jurík, Ľ., Tátošová, L., Šinka, K., Jakabovičová, J. (2017). Cultural landscape, floods and remote sensing. Journal of Ecol. Engineering, 18(3), 31-36.
12. Jokiel, P., & Stanisławczyk, B. (2012). Roczne odpływy maksymalne i minimalne w dorzeczach Odry i Wisły w przekroju wieloletnim. Czasopismo Geograficzne, 83(3), 133-143.
13. Khaliq, M.N., Ouarda, T.B.M.J., Gachon, P., Sushama, L., St-Hilaire, A. (2009). Identification of hydrological trends in the presence of serial and cross correlations: a review of selected methods and their application to annual flow regimes of Canadian rivers. J. Hydrol., 368, 117-130.
14. Kendall, M.G. (1975). Rank Correlation Measures. Charles Griffin, London.
15. Kliment, Z., & Matoušková, M. (2008). Long-term trends of rainfall and runoff regime in upper Otava river basin. Soil and Water Res., 3, 155-167.
16. Kļaviņš, M., Rodinov, V., Timukhin, A., Kokorīte, I. (2008). Patterns of river discharge: long-term changes in Latvia and the Baltic region. Baltica, 21, 41-49.
17. Kubiak-Wójcicka, K., & Bąk, B. (2018). Monitoring of meteorological and hydrological droughts in the Vistula basin (Poland). Environ Monit Assess, 190(11), 691. https://doi.org/10.1007/s10661-018-7058-8
18. Kubiak-Wójcicka, K., & Kornaś, M. (2015). Impact of hydrotechnical structures on hydrological regime of the Gwda and Drawa Rivers. Quaestiones Geographicae, 34(1), 99-110.
19. Kundzewicz, Z.W. (ed.), (2012). Changes in Flood Risk in Europe. Special Publication No. 10, IAHS Press, Wallingford, 516.
20. Labudová, L., Faško, P., Ivaňáková, G. (2015). Changes in climate and changing climate regions in Slovakia. Morav. Geogr. Rep., 23, 71-82.
21. Ljubenkov, I., & Cindrić Kalin, K. (2016). Evaluation of drought using standardised precipitation and flow indices and their correlations on an example of Sinjsko polje. Gradevinar, 68(2), 135-143.
22. Lorenzo-Lacruz, J., Morán-Tejeda, E., Vicente-Serrano, S. M., López-Moreno, J. I. (2013). Streamflow droughts in the Iberian Peninsula between 1945 and 2005: spatial and temporal paterns. Hydrol. Earth Syst. Sci., 17, 119-134.
23. Lv, X., Zuo, Z., Xiao, P., Ni, Y., Sun, J. (2018). Effects of climate change and human activity on runoff in a typical loess Gillied-Hilly Region Watershed. Pol. J. Environ. Stud., 27(92), 779-785.
24. Mann, H.B. (1945). Non-parametric tests against trend. Econometrica, 13, 245-259.
25. McKee, T. B., Doesken, N.J., Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. Proc. of the 8th Conference of Applied Climatology, 17-22 January 1993, Anaheim, California, 179-184.
26. Michalczyk, Z., Głowacki, S., (2008). Diversification of water runoff in Pojezierze Łęczyńsko-Włodawskie. Teka Kom. Ochr. Kszt. Środ. Przyr. – PAN, 5 A, 70-79.
27. Mostowik, K., Siwek, J., Kisiel, M., Kowalik, K., Krzysik, M., Plenzler, M., Rzonca, B. (2019). Runoff trends in a changing climate in the Eastern Carpathians (Bieszczady
28. Mountains, Poland). Catena, 182. https://doi.org/10.1016/ j.catena.2019.104174 Nalbantis, I., & Tsakiris, G. (2009). Assessment of hydrological drought revisited. Water Resource Manage., 23, 881-897.
29. Niedzielski, T., & Miziński, B. (2017). Real-time hydrograph modelling in the upper Nysa Kodzka river basin (SW Poland): a two-model hydrologic ensemble prediction approach. Stoch Environ Res Risk Assess., 31, 1555-1576. DOI 10.1007/s00477- 016-1251-5
30. Osuch, M., Romanowicz, R.J., Booij, M.J. (2015) The influence of parametric uncertainty on the relationships between HBV model parameters and climatic characteristics. Hydrol Sciences Journal, 60, 1299-1316. DOI: 10.1080/02626667.2014.967694
31. Parajka, J., Kohnová, S., Merz, R., Szolgay, J., Hlavčová, K., Blöschl, G. (2009). Comparative analysis of the seasonality of hydrological characteristics in Slovakia and Austria. Hydrological Sciences, 54(3), 456-473.
32. Pekárová, J., Miklanek, P., Pekár, J. (2006). Long-term trends and runoff fluctuations of European rivers. Climate Variability and Change - Hydrological Impacts (Proceedings of the Fifth FRIEND World Conference held at Havana, Cuba, November 2006), IAHS Publ. 308, 520-525.
33. Pociask-Karteczka, J. (2011). River runoff response to climate changes in Poland (East- Central Europe). Hydro-climatology: Variability and Change (Proceedings of symposium J-H02 held during IUGG2011 in Melbourne, Australia, July 2011) (IAHS Publ. 344, 2011).
34. Sen, P.K. (1968). Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. J. Am. Stat. Assoc., 63, 1379-1389.
35. Shukla, S., & Wood, A. W. (2008). Use of a standardized runoff index for characterizing hydrologic drought. Geophysical Research Letters, 35(L02405).
36. Somorowska, U. (2016). Changes in drought conditions in Poland over the past 60 years evaluated by the Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index. Acta Geophysica, 64(6), 2530-2549.
37. Song, X., Lu, X., Liu, Z., Sun, Y. (2012). Runoff change of Naoli River in Northeast China in 1955–2009 and its influencing factors. Chin. Geogra. Sci., 22, 144-153.
38. Spinoni, J., Naumann, G., Vogt, J.V., Barbosa, P. (2015). The biggest drought events inEurope from 1950 to 2012. Journal of Hydrology: Regional Studies, 3, 509-524.
39. Stahl, K., Hisdal, H., Hannaford, J., Tallaksen, L.M., van Lanen, H.A.J., Sauquet, E., Demuth, S., Fendekova, M., Jodar, J. (2010). Streamflow trends in Europe: evidence from a dataset of nearnatural catchments. Hydrology and Earth System Sciences, 14(12), 2367-2382.
40. Stonevičius, E., Valiuškevičius, G., Rimkus, E., Kažys, J. (2014). Climate induced changes of Lithuanian Rivers runoff in 1960-2009. Water Resources, 41, 592-603.
41. Štefunková, Z., Hlavčová, K., Lapin, M. (2013). Runoff change scenarios based on regional climate change projections in mountains basin in Slovakia. Contributions to Geophysics and Geodesy, 43(4), 327-350.
42. Tokarczyk, T., Szalińska, W. (2014). Combined analysis of precipitation and water deficit for drought hazard assessment. Hydrological Sciences Journal, 59(9),1675-1689. DOI:10.1080/02626667.2013.862335
43. van Loon, A.F., & Laaha, G. (2015). Hydrological drought severity explained by climate and catchment characteristics. Journal of Hydrology, 526, 3-14.
44. Vicente-Serrano, S.M., Beguería, V., Lorenzo-Lacruz, J., Camarero, J.J., López-Moreno, J.I., Azorin-Molina, C., Revuelto, J., Morán-Tejeda, E., Sanchez-Lorenzo, A. (2012). Performance of drought indices for ecological, agricultural and hydrological applications. Earth Interactions, 16, 1-27.
45. Wałęga, A., Kowalik, T., Bogdał, A. (2016). Estimating the occurrence of trends in selected elements of a small sub-mountain catchment hydrological regime. Pol. J. Environ. Stud., 25(5), 2151-2159. DOI: 10.15244/pjoes/62960
46. Wrzesiński, D., Sobkowiak, L. (2018). Detection of changes in flow regime of rivers in Poland. J. Hydrol. Hydromech., 66(1), 55-64.
47. Zeleňáková, M., Vido, J., Portela, M. M., Purcz, P., Blištán, P., Hlavatá, H., Hluštik, P. (2017). Precipitation trends over Slovakia in the period 1981-2013. Water, 9, 922.
48. Żmudzka, E. (2009). Współczesne zmiany klimatu Polski. Acta Agrophysica, 13(2).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-9410579a-5dd3-4fcf-9ef5-35a9410c1064