The Successful Results of Pławniowice Reservoir (Upper Silesia Region - South of Poland) Restoration by Hypolimnetic Withdrawal

• Autorzy: Kostecki M. , Suschka J.

Warianty tytułu

PL

Przypadek skutecznej rekultywacji antropogenicznego zbiornika Pławniowice metodą usuwania hypolimnionu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The inter-reservoir enrichment phenomenon was exploited to curtail the reservoir eutrophication process. The Plawnowice reservoir (South Poland - Upper Silesia Region) has an area of 225 ha, volume of 29 mln m3, and a depth of 15 meters. According to the monitoring results in the years 1993-1998 the reservoir was qualified as hypereutrophic. Beginning in December 2003 a bottom pipe for hypolimnetic withdrawal was installed. In the period 2004-2010 a negative phosphorous balance was achieved. The discharge load of total phosphorous was in the beginning twice as high as the inflowing. During the first eight years with an inflow of 75 Mg P, the removed load of total phosphorus was 103 Mg P. In effect the net balance was 28 Mg P. The load, in respect to the surface area, of 2.2 to 3.3 gP/m2 per year, was reduced to a negative load of - 0.48 to - 3.3 gP/m2. The hypolimnetic maximum concentration of orthophosphates equal to 1.254 mg P-PO4/dm3 in 2004, was reduced to 0.236 mg P-PO4/dm3 in 2011. The respective factors and rate of eutrophication curtailing, including changes of phosphorus compounds have been discussed. Also changes of pH and visibility of the Secchi disc are presented. It was concluded that the presented method of hypolimnetic withdrawal is a lasting and effective process.

PL

W grudniu 2003 roku rozpoczęto rekultywację antropogenicznego zbiornika wodnego w Pławniowicach (A-225 ha, V-29 mln m3, głęb. maks. 15 m, woj. śląskie) metodą usuwania hypolimnionu („rura Olszewskiego”). W okresie 2004–2010 uzyskano ujemny bilans fosforu. Całkowity ładunek fosforu odprowadzany ze zbiornika był co rok ponad dwukrotnie większy od ładunku doprowadzanego. Odprowadzany ze zbiornika ładunek ortofosforanów był ponad trzykrotnie większy od ładunku doprowadzanego. W ciągu pierwszych ośmiu lat rekultywacji zmniejszono zasobność zbiornika w fosfor o 28 Mg P. Po uwzględnieniu ładunków fosforu odprowadzonych ze zbiornika obciążenie hydrauliczne przed rozpoczęciem rekultywacji wynosiło od 2,2 do 3,3 g P/m2/rok. W latach 2004–2010 występowało ujemne obciążenie hydrauliczne fosforem, wynoszące od -0,48 do -3,3 g P/m2/rok. Oligotrofi zacja zbiornika spowodowała stopniowe słabnięcie procesu uwalniania ortofosforanów z osadów dennych. Maksymalne stężenie ortofosforanów w hypolimnionie zbiornika zmniejszyło się z 1,254 mg P-PO4/dm3 w roku 2004 do 0,236 mgP-PO4/dm3 w roku 2011. Stała szybkości procesu wzbogacania wewnętrznego w okresie 1993–1998 wzrosła z 0,0034 mgP-PO4/d do 0,0112 mg P-PO4/d. W okresie rekultywacji stała szybkości zmniejszyła się z 0,0069 mg P/d w roku 2004 do 0,0025 mgP-PO4/d w roku 2011. W okresie od 1993 do 1998 roku średnie pH wody w okresie stagnacji letniej wzrosło z 8,8 do 9,88. W okresie ośmiu lat rekultywacji średnie pH wody obniżało się z 9,3 w roku 2004 do 8,22 w roku 2011. W wyniku rekultywacji wzrosła przezroczystość wody. Przed rekultywacją – w roku 1998 – średnia widzialność krążka Secchiego w czasie stagnacji letniej wynosiła 0,9m. W czasie rekultywacji wartość tego wskaźnika wynosiła od 3,0 m do 3,85 m. Zastosowanie metody usuwania hypolimnionu ("rura Olszewskiego", metoda kortowska) dało pozytywne wyniki. Ciągłe funkcjonowanie urządzenia upustowego do odprowadzania wód hypolimnionu stanowi dla zbiornika trwały mechanizm obronny przed niekorzystnymi skutkami eutrofizacji.

Słowa kluczowe

EN

lakes restoration; hypolimnetic withdrawal

PL

rekultywacja; antropogeniczny zbiornik wodny; usuwanie hypolimnionu

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 39, no. 1
• Strony: 17--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kostecki M.

autor

Suschka J.

• Institute of Environmental Engineering of the Polish Academy of Sciences M. Skłodowskiej-Curie 34. 41-819 Zabrze, Poland,

Bibliografia

• [1] Dunalska, J. (2002). Influence of Limited Water Flow in a Pipeline on the Nutrients Budget in a Lake Restored by Hypolimnetic Withdrawal Method, Polish Journal of Environmental Studies, 11 (6), 631-637.
• [2] Kostecki, M. (1987). The dynamic of changes and nitrogen and phosphorus forms budget in Pławniowice reservoir (in polish). Archiw. Ochr. Środow., 1, 57-85.
• [3] Kostecki, M. (2003). The allocation and conversion of selected pollutants in the dam-reservoirs of Klodnica Hydrojunction and Gliwice Chanel (in polish). Prace i Studia IPIŚ-PAN, Zabrze, 57, 1-124.
• [4] Kostecki, M. (2006). Hypolimnetic withdrawal as a restoration technique of Pławniowice anthropogenic reservoir, The International Conference on prof. dr hab. Marek Kraska's 70-year jubilee and the 15thanniversary of the Department of Water Protection Feculty of Biology; Adam Mickiewicz Uniwersity,"The Functioning of Water Ecosystems and their Protection", Toruń.
• [5] Kumar Arun. (2008). Hypolimnetic Withdrawal for Lake Conservation, Sengupta, M. and Dalwani, R. (Editors), Proceeding of Taal 2007: the 12th World Lake Conference, 812-818.
• [6] Livingstone, D.M., & Schanz, F. (1994). The effect of deep-water siphoning on small, shallow lake: A long-term case study, Arch. Hydrobiol., 132 (1), 15-44.
• [7] Mientki, Cz. (1997). Chemical properties of Kortowskie Lake waters after ab 18 years experiment on its restoration. Part III. Dynamics of phosphorus compounds, Pol. Arch. Hydrobiol, 24 (1), 25-35.
• [8] Mientki, Cz. (1993). Balance of phosphorus and nitrogen copmpounds in Rudnickie Wielkie Lake in Grudziądz restored by hypolimnetic withdrawal. Bilans związków fosforu i azotu w rekultywowanym metoda usuwania wód hypolimnionu Jeziorze Rudnickim Wielkim w Grudziądzu. Proc. of the Conference: "Ochrona jezior ze szczególnym uwzględnieniem metod rekultywacji". Toruń, 29-46.
• [9] Murphy, T.P., Macdonald, R.H., Lawrence, G.A., & Mawhinney, M. (1999). Chain Lake restoration by dredging and hypolimnetic withdrawal. Aquatic Restoration in Canada, Edited by Murphy Y., and M. Munawar: 195-211, Ecovision World Monograph Series, Backhuys Publishers Leiden, The Netherlands.
• [10] Nurnberg, G.K. (1987). Hypolimnetic withdrawal as a lake restoration technique, American Society of Civil Engineers, J. Environmental Engineering Division, 114, 1006-1017.
• [11] Nurnberg, G.K., Hartley, R., & Davis, E. (1987). Hypolimnetic withdrawal in two North American lakes with anoxic phopshorus release from the sediment, Water Res., 21, 923-928.
• [12] Olszewski, P. (1959). The lake hypolimnetic withdrawal. The results of first year of Kortowskie Lake experiment (in polish). Zesz. Nauk. WSR Olsztyn., 9 (81), 331-339.
• [13] Premazzi, G., Cardoso, A.C., Rodari, E., Austoni, M., & Chiaudani, G. (2005). Hypolimnetic withdrawal coupled with oxygenation as lake restoration measures: the successful case of Lake Varese (Italy), Limnetica, 24 (1-2), 123-132.
• [14] Psenner, R. (1988). Long-term changes in the chemical composition of a meromictic lake after hypolimnion withdrawal, Verh. Internat. Verein. Limnol., 23, 516-533.
• [15] Putz, K., & Benndorf, J. (1998). The importance of pre-reservoirs for the control of eutrophication of reservoirs. Wat. Sci. Tech., 37, 2, 317-324.
• [16] Thomas, E.A. (1944). Ueber Massnahmen gegen die Eutrophierung unserer Seen und zur Foderung ihrer biologischen Productionskraft. Schweitz. Fisch. Zeit., 7/8,7; 108.