Assessment of the Impact of a Dammed Reservoir on Groundwater Levels in Adjacent Areas Based on the Przebędowo Reservoir

• Autorzy: Waligórski Błażej , Korytowski Mariusz , Stachowski Piotr , Otremba Krzysztof , Kraczkowska Karolina

Warianty tytułu

PL

Ocena oddziaływania zbiornika zaporowego na zwierciadło wód gruntowych w terenach przyległych na przykładzie obiektu Przebędowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of investigations carried out in the hydrological years of 2015, 2016 and 2017 in the Przebędowo reservoir basin (in areas adjacent to the reservoir). It is located in the Wielkopolskie province, 25 kilometres north of Poznań in the Murowana Goślina commune. The analysed catchment with an area of approx. 100 km² is mostly covered by forests, while in the immediate vicinity of the reservoir it also comprises arable land. The entire catchment is covered by postglacial deposits, such as sands and clays. Areas adjacent to the reservoir are composed of quaternary (Pleistocene) fluvial deposits. The analysis of layers contained within piezometers showed the predominance of medium sands, which were deposited up to a depth of about 3 m. The groundwaters in those layers formed a continuous aquifer horizon. The analysed reservoir was constructed in the valley of the Trojanka river, from km 6 + 915 to km 8 + 371 of the river course, by the Greater Poland Provincial Land Drainage and Water Units Board in Poznań. It was put into operation in November 2014. The earth dam of the reservoir is class IV it is 334 meters long and 3.30 meters high. The reservoir with a length of 1450 m and a maximum bed-width of 120 m at a normal damming level has a flooded surface of 12.03 ha. The main purpose of the reservoir is to store water for agricultural purposes, improve climatic and water conditions in the adjacent agricultural areas, provide protect against flooding and fire for areas lying both below the dam and adjacent to the reservoir. Around the reservoir an ecological buffer zone was made in the form of tree and shrub plantings. It reduced runoff of biogenic compounds (nitrogen and phosphorus) and pesticides from adjacent agricultural areas. The conducted analysis of precipitation data according to the criterion developed by Kędziora (1995) (following Kaczorowska, 1962) showed that the water year of 2015 was dry. The precipitation total in that year was 429 mm and was lower than the average of the multi-year period by 131 mm, while temperature was higher than average by 0.5°C. In contrast, the water year of 2016 was wet, as the precipitation total in that year was 682 mm, i.e. by 122 mm higher than the average of the multi-year period, with the air temperature higher than the average by 0.4°C. The last water year analysed (2017) was very wet, because the precipitation total exceeded the multi-year average by 244 mm, with the air temperature close to the average. Results indicated that next to the character of the reservoir, also meteorological conditions had a considerable impact on changes in water levels in the analysed reservoir and groundwater levels in the adjacent area. Research showed a hydraulic connection between the water retained in the reservoir and groundwater in the adjacent areas. It was found that over a greater part of the water years analysed in this paper the water retained in the Przebędowo reservoir fed groundwaters of the adjacent areas. The longest supply time, which ranged from 282 days to 366 days, was recorded for wells P-2 to P-21. They are located within a short distance from the dam. In contrast, in the case of wells 1' to 6', located near the middle part of the reservoir, two-way water flow was found. In the analysed years the water in reservoir was fed by the groundwater from the wells for a period between 7 days (st. 2') to 365 days (st. 5'). The analyses carried out in the winter and summer half-years of the discussed water years indicated mostly strong relations between the elevation of water levels in the reservoir and groundwater elevation in the studied wells. However, it was found that the interrelationships between the discussed values were stronger in the summer half-years. The obtained research results generally showed that the waters accumulated in the Przebędowo reservoir have a positive impact on groundwaters in the adjacent areas and feed them during drought periods.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w latach hydrologicznych 2015, 2016 oraz 2017 w zlewni zbiornika Przebędowo (w terenach bezpośrednio przyległych do zbiornika), zlokalizowanej w województwie wielkopolskim, 25 km na północ od Poznania w gminie Murowana Goślina. W omawianej zlewni, o powierzchni około 100 km² przeważają lasy, a w mniejszym stopniu w terenie bezpośrednio przyległym do zbiornika występują grunty orne. Na całym obszarze zalegają utwory polodowcowe takie jak piaski i gliny. W ogólnym ujęciu tereny przyległe do zbiornika zbudowane są z osadów czwartorzędowych (plejstocen) fluwialnych, a analiza warstw objętych piezometrami wykazała przewagę piasków średnich zalegających do głębokości około 3m, w których wody gruntowe tworzą ciągły poziom wodonośny. W terenie bezpośrednio przyległym do zbiornika występują grunty orne. Analizowany zbiornik został wykonany w dolinie rzeki Trojanki, od km 6+915 do km 8+371 jej biegu przez Wielkopolski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych w Poznaniu i został oddany do eksploatacji w listopadzie 2014 roku. Ziemna zapora czołowa na zbiorniku jest klasy IV, jej długość wynosi 334 m, przy wysokości 3,30 m. Zbiornik o długości 1450m i szerokości maksymalnej 120m, przy normalnym poziomie piętrzenia (NPP) ma powierzchnię zalewu 12,03ha. Głównym celem zbiornika jest magazynowanie wody dla celów rolniczych, poprawa warunków klimatycznych i wodnych na przyległych użytkach rolnych, oraz ochrona przeciwpowodziowa i przeciwpożarowa terenów leżących poniżej zapory, a także terenów przyległych do zbiornika. Wokół zbiornika wykonano ekologiczną strefę buforową w postaci nasadzeń z drzew i krzewów, redukującą spływy związków biogennych (azot, fosfor) i środków ochrony roślin z przyległych terenów użytkowanych rolniczo. Przeprowadzona analiza wilgotnościowa omawianych w pracy lat według kryterium Kędziory 1995 (za Kaczorowska 1962) pozwoliła stwierdzić, że pierwszy analizowany w pracy rok hydrologiczny 2015 był rokiem suchym, w którym suma opadów wyniosła 429 mm i była niższa od średniej z wielolecia o 131 mm, przy temperaturze powietrza wyższej od średniej o 0,5°C. Natomiast rok hydrologiczny 2016 był rokiem wilgotnym, w którym suma opadów wyniosła 682 mm i była wyższa od średniej z wielolecia o 122 mm, przy temperaturze powietrza wyższej od średniej o 0,4°C. Ostatni analizowany w pracy rok hydrologiczny 2017 był bardzo wilgotny, gdyż suma opadów przekroczyła w tym roku średnią z wielolecia aż o 244 mm, przy zbliżonej do średniej temperaturze powietrza. Uzyskane wyniki badań potwierdziły, że duży wpływ na zmiany stanów wody w analizowanym zbiorniku i wód gruntowych w terenie przyległym, poza charakterem zbiornika, miał przebieg warunków meteorologicznych. Badania wykazały, że pomiędzy wodami retencjonowanymi w zbiorniku a wodami gruntowymi w terenach przyległych istnieje więź hydrauliczna. Stwierdzono, że przez większą część analizowanych w pracy lat hydrologicznych retencjonowane w omawianym zbiorniku wody zasilały wody gruntowe terenów przyległych, przy czym najdłuższy czas zasilania, wynoszący od 282 dni do 366 dni, stwierdzono dla studzienek od P-2 do P-21 zlokalizowanych w niedalekiej odległości od zapory. Natomiast w przypadku studzienek od 1’do 6’ zlokalizowanych w okolicach środkowej części zbiornika stwierdzono dwukierunkowy przepływ wód. W analizowanych latach wody gruntowe zasilały od strony tych studzienek wody zbiornika przez okres od 7 dni (st. 2’) do 365 dni (st. 5’). Przeprowadzone w analizowanych półroczach zimowych i letnich omawianych lat hydrologicznych obliczenia związków pomiędzy rzędnymi stanów wody w zbiorniku, a rzędnymi zwierciadła wód gruntowych w badanych studzienkach wykazały w większości silne zależności. Stwierdzono jednak, że wzajemne powiązania pomiędzy omawianymi wielkościami silniejsze były w półroczach letnich analizowanych lat. W ogólnym ujęciu uzyskane wyniki badań wykazały, że zasoby wodne gromadzone w zbiorniku Przebędowo pozytywnie oddziaływają na wody gruntowe terenów przyległych, zasilając je w okresach posusznych.

Słowa kluczowe

EN

small-scale water retention; dammed reservoirs; groundwater

PL

mała retencja; zbiorniki zaporowe; wody gruntowe

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 1
• Strony: 767--788
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Waligórski Błażej

• State Water Holding Polish Waters; Regional Water Management Authority, Poznań, Poland

autor

Korytowski Mariusz

• Poznań University of Life Sciences, Poland

autor

Stachowski Piotr

• Poznań University of Life Sciences, Poland

autor

Otremba Krzysztof

• Poznań University of Life Sciences, Poland

autor

Kraczkowska Karolina

• Poznań University of Life Sciences, Poland

Bibliografia

• 1. Bąk, B. (2003). Warunki klimatyczne Wielkopolski i Kujaw [Climatic conditions of the Wielkopolska and Kujawy regions]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie,3.
• 2. Bem, B., Kaca, E. (2003). Uwarunkowania obiegu i retencjonowania wody w Rezerwacie Przyrody „Stawy Raszyńskie” [Conditions of water cycle and retention in the Stawy Raszyńskie Nature Reserve]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 3(6), 85-95.
• 3. Chalfen, M., Czamara, A. (2007). Wpływ projektowanego zbiornika małej retencji na stany wód podziemnych w jego otoczeniu [The impact of a designed small retention reservoir on groundwater levels in its vicinity]. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiec-tus 6(4), 3-16.
• 4. Głuchowska, B., Pływaczyk, L.(2008). Zwierciadło wody gruntowej w dolinie Odry, poniżej stopnia wodnego w Brzegu Dolnym [Groundwater table in the Odra river valley downstream the barrage in Brzeg Dolny]. Współczesne Problemy Inżynierii Środowiska, V, 109.
• 5. Górniak, A., Piekarski, M. (1999). Charakter i zasięg wpływu zbiornika zaporowego Siemianówka na ekosystem Narwi [Character and range of impact of the Siemianówka dammed reservoir on the Narwia river ecosystem]. Proceedings of the scientific and engineering conference "Operation and impact of large lowland reservoirs based on the Jeziorsko reservoir"]. Wyd. AR Poznań, pp. 279-289.
• 6. Grajewski, S.(2013). Warunki termiczne w Puszczy Zielonce w latach 1987-2008 [Tem-perature conditions in the Puszcza Zielonka Forest in the years 1987-2008]. Nauka, Przyroda, Technologie, 7(1), 1-10.
• 7. Kaca, E., Drabiński, A., Ostrowski, K, Pierzgalski, E., Szafrański, Cz. (2011). Gospodarowanie wodą w sektorze rolno-żywnościowym i obszarach wiejskich w warunkach nowych wyzwań i ograniczeń [Water management in the agrifood sector and rural areas in view of new challenges and limitations]. Polish Journal of Agronomy, 7, 14-21.
• 8. Kala, R. (2002). Statystyka dla przyrodników [Statistics for life scientists]. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Poznań, 231
• 9. Kanownik, W. Kowalik, T., Bodgał, A., Ostrowski, K., Rajda, W. (2011). Jakość i walory użytkowe wód odpływających ze zlewni zbiorników małej retencji planowanych w rejonie Krakowa. Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu rozwojowego nr R12 001 02 sfinansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego [Quality and utility value of water flowing from the catchment of planned small retention reservoirs near Kraków. Results of studies conducted within the R&D project no. R12 001 02 financed by the Ministry of Science and higher Education], 36.
• 10. Kondracki, J. (2000). Geografia regionalna Polski [Regional geography of Poland], Wy-dawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• 11. Król, P., Brandyk, A., Dobrzelewski, B. (2010). Analiza wpływu retencyjnego zbiornika lateralnego na poziom wód gruntowych terenów przyległych [Assessment of the impact of a lateral retention reservoir on groundwater levels in adjacent areas]. Przegląd Naukowy – Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 2(48), 49-59.
• 12. Michalec, B. (2012). Wstępna prognoza oddziaływania zbiornika Świnna Poręba na poziom wód gruntowych miejscowości Mucharz [Preliminary assessment of the impact of the Świnna Poręba reservoir o groundwater levels in the town of Muchacz]. Przegląd Naukowy – Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 58, 239-250.
• 13. Mioduszewski, W. (2012): Zjawiska ekstremalne w przyrodzie – susze i powodzie [Extreme weather phenomena – droughts and floods]. Współczesne Problemy Kształtowania i Ochrony Środowiska, Monografie 3(3), 7-74
• 14. Nachlik, E. (2006). Ochrona przeciwpowodziowa w powiązaniu z ochroną walorów przyrodniczych rzek i ich dolin [Flood control combined with protection of nature value of rivers and their valleys]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich4(1), 47-62, Polska Akademia Nauk, Oddział w Krakowie, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi.
• 15. Olszewska, B., Pływaczyk, L., Łyczko, W. (2012). Oddziaływanie spiętrzenia Odry stopniem wodnym w Brzegu Dolnym na przepływy w cieku Jeziorka w latach 1971-2010 [Impact of damming the Odra with a barrage in Brzeg Dolny on discharge in the Jeziorka watercourse in the years 1971-2010]. Woda-Środowisko-Obszary Wiej-skie, 12/3(39), 161-170
• 16. Operacz, A. Operacz, T. Tomalik, J. (2012). Wpływ realizacji małych elektrowni wodnych na warunki hydrogeologiczne [The impact of small hydropower plants on hydrogeological conditions]. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój, 2, 55-62.
• 17. Przybyła, Cz., Kozdrój, P. (2013). Wpływ zbiornika lateralnego Pakosław na położenie zwierciadła wód gruntowych terenów przyległych. Rocznik Ochrona Środowiska, 15, 1673-1688.
• 18. Przybyła, Cz., Kozdrój, P., Sojka, M. (2014). Ocena jakości wód w lateralnych zbiornikach Jutrosin i Pakosław w pierwszych latach funkcjonowania [Assessment of water quality in the Jutrosin and Pakosław lateral reservoirs in the first years of their ope-ration]. Inżynieria Ekologiczna, 39, 123-135.
• 19. Puczyńska, I., Skrzypski, J. (2009). Integracja działań biologicznych i technicznych jako podstawa intensyfikacji procesów samooczyszczania się zbiorników zaporowych (na przykładzie zbiornika Sulejowskiego) [Integration of biological and engineering measures as the basis for intensification of self-purification in dam reservoirs (based on the Sulejowski reservoir)]. Ecological Chemistry and Engineering S, 16(S2), 221-23.
• 20. Radecki-Pawlik, A., Kapusta, A.(2006). Mała retencja wodna i jej znaczenie [Small retention and its importance]. Aura, 3, 32-33.
• 21. Sojka, M., Murat-Błażejewska, S., Kanclerz, J. (2010). Ocena możliwości retencjonowania wody w jeziorach zlewni Strugi Dormowskiej [Assessment of water retential potential in lakes of the Struga Dormowska catchment]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, Polska Akademia Nauk, Oddział w Krakowie, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi, 8/1, 5-13.
• 22. Szafrański, Cz. Stefanek, P. (2008). Wstępna ocena wpływu zbiornika Mściwojów na przepływy w rzece Wierzbak i głębokości zwierciadła wody gruntowej w terenach przyległych [Preliminary assessment of the impact of the Mściwojów reservoir on flow in the Wierzbak river and groundwater table in adjacent areas]. Rocznik Ochrona Środowiska, 10, 491-502.
• 23. Szczykowska, J., Siemieniuk, A. (2011). Znaczenie zbiorników retencyjnych na terenach rolniczych oraz jakość ich wód [The role of retention reservoirs in agricultural areas and the quality of their waters]. Inżynieria Ekologiczna, 26, 103-111.
• 24. Traczewska, T. M. (2012). Problemy ekologiczne zbiorników retencyjnych w aspekcie ich wielofunkcyjności [Ecological problems of retention reseroirs in terms of their multiple functions]. European symposium "Contemporary problems in flood control:, Paris – Orléans, 1-8.
• 25. Zieliński, Piotr (2015). Summary of scientific accomplishments. Department of Environ-mental Protection, Institute of Biology, Faculty of Biology and Chemistry, University of Bialystok, 38 (in Polish).
• 26. Zubala, T. (2005). Możliwość retencjonowania odpływu na przykładzie wybranej mikrozlewni lessowej [Outflow retention potential based on a selected lessive micro-catchment]. Acta Agrophysica, 5(1), 219-228.

Uwagi

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