Identifying runoff source areas in a small lowland catchment using the topographic wetness index

• Autorzy: Szymczak T. , Szelenbaum C.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie obszarów czynnych w małej zlewni nizinnej na podstawie topograficznego wskaźnika uwilgotnienia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Foundations of the variable source areas concept in river catchments and the method of their estimation upon the topographic wetness index and grid digital elevation model are presented in this paper. Exemplary calculations made for a small lowland catchment of an area of 1.93 km² demonstrated that at an average moisture the runoff source areas (i.e. those where overland flow and interflow are formed) occupy 22 % of the catchment. A high sensitivity of the method was also found to the adopted resolution of the terrain's model. Recommended resolution should refer to the relief and the improper resolution may cause error estimates. Using models of smaller accuracy one obtains overestimated sizes of runoff source areas. Described method, apart from purely hydrologic applications, may be used to delineate the areas of elevated risk of fast pollutant flow to surface waters.

PL

W artykule przedstawiono podstawy teorii zmiennych obszarów zasilania w zlewniach rzecznych oraz metodę ich wyznaczania na podstawie topograficznego wskaźnika uwilgotnienia i numerycznego modelu terenu. Przykładowe obliczenia wykonane dla małej zlewni nizinnej o powierzchni 1,93 km² wykazały, że w warunkach przeciętnego uwilgotnienia obszary czynne, czyli te na których dochodzi do formowanie się szybkich form odpływu (odpływ powierzchniowy i śródpokrywowy), zajmują 22% powierzchni zlewni. Stwierdzono również dużą wrażliwość metody na przyjętą rozdzielczość konstrukcji modelu terenu. Zalecana rozdzielczość powinna odpowiadać ukształtowaniu terenu, a nieodpowiednia rozdzielczość może prowadzić do błędnych oszacowań. Przy wykorzystaniu modeli terenu o mniejszej dokładności uzyskuje się zawyżone wielkości obszarów zasilania. Opisana metoda oprócz czysto hydrologicznych zastosowań może być wykorzystana do określania obszarów o znacznie podwyższonym ryzyku szybkiego spływu do wód powierzchniowych ewentualnych zanieczyszczeń pojawiających się w ich obrębie.

Słowa kluczowe

EN

runoff source areas; contributing area; overland flow; interflow; topographic wetness index

PL

obszary czynne; obszar zasilania; odpływ powierzchniowy; odpływ podpowierzchniowy; topograficzny wskaźnik uwilgotnienia

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2003
• Tom: no. 7
• Strony: 49--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szymczak T.

• Institute for Land Reclamation and Grassland Farming at Falenty, Department of Water Resources, 05-090 Raszyn, Poland

autor

Szelenbaum C.

• Institute for Land Reclamation and Grassland Farming at Falenty, Department of Water Resources, 05-090 Raszyn, Poland

Bibliografia

• 1. ANDERSON M.G., BURT T.P., 1977. Automatic monitoring of soil moisture conditions in a hillslope spur and hollow. J. Hydrol. 33.
• 2. BEVEN K.J., KIRKBY M.J., 1979. A physically based variable contributing area model of basin hydrology. Hydrol. Sci. Bull. 24(1): 43-69.
• 3. BEVEN K.J., 2001. Rainfall runoff modelling: the primer. John Wiley, Chichester.
• 4. CIARAPICA L., 1998. TOPKAPI - un modello afflussi-deflussi distribuito applicabile dalia scala di versante alia scala di bacino. PhD thesis. Universita di Bologna. Italy.
• 5. DUNNE T., 1978. Field studies of hillslope flow processes. W: Hillslope hydrology. Ed. M.J. Kirkby: 277-293.
• 6. DUNNE T., BLACK R.D., 1970. Partial area contributions to storm runoff in a small New England catchment. Water Resour. Res. no. 6: 1296-1311.
• 7. HEWLETT J.D., HIBBERT A.R., 1967. Factors affecting the response of small catchments to precipitation in humid areas. In: Forest hydrology. Ed. W.E. Sopper, H.W. Lull. Pergamon, New York: 275-290.
• 8. HORTON R.E., 1933. The role of infiltration in the hydrologic cycle. Trans. Amer. Geophys. Union 14: 446-460.
• 9. KUO WEN-LING, STEENHUIS T.S., MCCULLOCH C.E., MOHLER C.L., WEINSTEIN D.A., DEGLORIA S.D., SWANEY D.P., 1999. Effect of grid size on runoff and soil moisture for variable-source-area hydrology model. Water Resour. Res. vol. 35 no. 11: 3419-3428.
• 10. NASH J.E., 1960. A unit hydrograph study with particular reference to British catchments. Proc. Inst. Civil. Eng. t. 17 no. 5.
• 11. RODRIGUEZ-ITURBE I., VALDES J.B., 1979. The geomorphologic structure of hydrologic response. Water Resour. Res. vol. 15 no. 6: 1409-1420.
• 12. SOMOROWSKA U., 1992. Podstawy modelowania obszarów zasilania w zlewni. Pr. Stud. Geog. t. 12: 139-155.
• 13. TARBOTON D.G., 1997. A new method for the determination of flow directions and upslope areas in grid digital elevation models. Water Resour. Res. vol. 33 no. 2: 309-319.
• 14. TARBOTON D.G., 2002. TauDem - Terrain Analysis Using Digital Elevation Models. http://moose. cee.usu.edu/taudem/taudem.html