Bilans wodny powierzchni ziemi na obszarze Wrocławia na podstawie badań symulacyjnych przy pomocy modelu WetSpass

Kajewska-Szkudlarek, J.; Kajewski, I.; Otop, I.

doi:10.12912/23920629/95276

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Bilans wodny powierzchni ziemi na obszarze Wrocławia na podstawie badań symulacyjnych przy pomocy modelu WetSpass

Autorzy

Kajewska-Szkudlarek J. , Kajewski I. , Otop I.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/95276

Warianty tytułu

Earth surface water balance for area of Wroclaw based on WetSpass model simulations

Języki publikacji

Abstrakty

Urbanizacja wywiera negatywny wpływ na procesy hydrologiczne w różnej skali, zachodzące zarówno na powierzchni, jak i pod powierzchnią ziemi. Nadal poszukuje się odpowiedzi na pytanie w jaki sposób zmiany użytkowania powierzchni wpływają na bilans wodny w skali regionalnej i narzędzi, które ją umożliwią. W niniejszej pracy wykorzystano symulacyjny model WetSpass do oceny struktury bilansu wodnego na obszarze miasta Wrocławia o powierzchni 295 km², z czego około 40% posiada typowe cechy obszarów wiejskich. Przedstawiono zależności między użytkowaniem terenu a składowymi bilansu wodnego (infiltracja efektywna, ewapotranspiracja rzeczywista, spływ powierzchniowy) dla całej aglomeracji miejskiej, jak i poszczególnych historycznych dzielnic. Średnia roczna suma zasilania infiltracyjnego we Wrocławiu w wieloleciu 1981-2010 wynosiła zaledwie 16,5 mm/rok (ok. 3% rocznej sumy opadów), ewapotranspiracji rzeczywistej 443,7 mm/rok, natomiast spływu powierzchniowego 79,3 mm/rok. Na podstawie wyników symulacyjnych stwierdzono podobieństwo między Starym Miastem i Śródmieściem, gdzie notowano wartości ewapotranspiracji równe ok. 410 mm i spływu powierzchniowego ok. 110 mm oraz między Psim Polem i Fabryczną z wyższą ewapotranspiracją (450 mm) i niższym spływem powierzchniowym (70 mm).

Booming urbanization has negative impact on hydrological processes at different scales, which occurring both on and below the earth surface. However, there is still a question of how modifications in the land use affect the regional water balance and searching the tools that will enable it. In the current work, a simulation WetSpass model was used to assess the water balance structure in the city of Wroclaw (total area 295 km², with significant share, amounting 40%, of typical rural areas). The relationship between land use and components of the water balance (groundwater recharge, actual evapotranspiration, surface runoff) for the entire urban agglomeration as well as individual historical districts has been presented. The average annual groundwater recharge in Wroclaw in the years 1981-2010 was only 16.5 mm/year (3% mean annual precipitation), evapotranspiration 443.7 mm/year, and surface runoff 79.3 mm/year. A similarity was observed between the Stare Miasto and the Śródmieście districts, where the values of evapotranspiration equal to approx. 410 mm and surface runoff of about 110 mm and between Psie Pole and Fabryczna districts with higher evapotranspiration (450 mm) and lower surface runoff (70 mm) were calculated.

Słowa kluczowe

bilans wodny obszarów zurbanizowanych infiltracja model symulacyjny WetSpass użytkowanie terenu

water balance of urban areas groundwater recharge WetSpass simulation model land use

Wydawca

Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej

Czasopismo

Inżynieria Ekologiczna

Rocznik

2018

Tom

Vol. 19, nr 6

Strony

33--41

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kajewska-Szkudlarek J.

joanna.kajewska-szkudlarek@upwr.edu.pl

Instytut Inżynierii Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, , pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław

autor

Kajewski I.

Instytut Inżynierii Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, , pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław

autor

Otop I.

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Oddział we Wrocławiu, ul. Parkowa 30, 51-618 Wrocław

Bibliografia

1. Aish A.M., Batelaan O., De Smedt F. 2010. Distributed recharge estimation for groundwater modeling using WetSpass model, case study – Gaza strip, Palestine. Arab. J. Sci. Eng., 35 (1B), 155–163.
2. Aish A.M. 2014. Estimation of Water Balance Components in the Gaza Strip with GIS Based WetSpass Model. Civil Environ. Res., 6 (11), 77–85.
3. Armanuos A.M., Negm A., Yoshimura C., Saavedra O.C. 2016. Application of WetSpass model to estimate groundwater recharge variability in the Nile Delta aquifer. Arab. J. Geosci., 9 (10), 553.
4. Batelaan O. 2006. Phreatology. Characterizing groundwater recharge and discharge using remote sensing, GIS, ecology, hydrochemistry and groundwater modelling. Department of Hydrology and Hydraulic Engineering, Vrije Universiteit Brussel.
5. Batelaan O., De Smedt F. 2001. WetSpass: a flexible, GIS based, distributed recharge methodology for regional groundwater modelling. [W:] Gehrels H., Peters N.E., Hoehn E., Jensen K., Leibundgut Ch., Griffioen J., Webb B., Zaadnoordijk W.-J. (red.), Impact of human activity on groundwater dynamics. IAHS Publ., 269: 11–18.
6. Bryś K., Bryś T. 2010. The First One Hundred Years (1791–1890) of the Wrocław Air Temperature Series. W: R. Przybylak, J. Majorowicz, R. Brázdil, M. Kejna (red.) The Polish Climate in the European Context: An Historical Overview, 485-524. Dordrecht-Heidelberg-London-New York: Springer.
7. Dubicki A., Dubicka M., Szymanowski M. 2002. Klimat Wrocławia. W: K. Smolnicki, M. Szykasiuk (red.) Informator o stanie środowiska Wrocławia 2002, 9-25. Wrocław: Dolnośląska Fundacja Ekorozwoju.
8. Graf R., Przybyłek J. 2014. Estimation of shallow groundwater recharge using a GIS-based distributed water balance model. Quaestiones Geographicae, 33 (3), 27–37.
9. Kajewska-Szkudlarek J., Kubicz J., Kajewski I., Dąbek P. 2017. Ocena zasobów odnawialnych wód podziemnych Pomorza Zachodniego w trzydziestoleciach 1971-2000 oraz 1981-2010. Wyniki badań symulacyjnych przy pomocy modelu WetSpass. Przegląd Geologiczny 65, 11/1, 1080-1084.
10. Kajewski I. 2008. Ocena składników bilansu wodnego w skali regionalnej przy pomocy modelu WetSpass. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 528, 63–70.
11. Kowalski J. 2007. Hydrogeologia z podstawami geologii. Wydawnictwo UP we Wrocławiu.
12. Landsberg H.E. (1981). The urban climate. Academic Press, 285 pp.
13. Pokojska P. 2004. Aplication and verification of water balance model with distributed parameters (on the example of Rega River Basin). Miscellanea Geographica, 11, 139–149.
14. Sikora S. 2008. Bioklimat Wrocławia. Rozprawy Naukowe Instytutu Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniwersytetu Wrocławskiego 5. Wrocław: Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego Uniwersytetu Wrocławskiego.
15. Suder A., Szymanowski M. 2014. Determination of Ventilation Channels In Urban Area: A Case Study of Wrocław (Poland). Pure Appl. Geophys. 171, 965–975. DOI: https://doi.org/10.1007/s00024-013- 0659-9.
16. Szymanowski M. 2004. Miejska wyspa ciepła we Wrocławiu. Acta Universitatis Wratislaviensis No 2690, Studia Geograficzne 77, 1-229.
17. Szymanowski M., Kryza M. 2009. GIS-based techniques for urban heat island spatialization. Clim Res 38, 171–187. DOI: https://doi.org/10.3354/cr00780.
18. Szymanowski M., Kryza M. 2012. Local regression models for spatial interpolation of urban heat island – an example from Wrocław, SW Poland. Theor Appl Climatol 108, 53–71. DOI: https://doi. org/ 10.1007/s00704-011-0517-6.
19. Tarka R., Olichwer T., Staśko S. 2017. Evaluation of groundwater recharge using the infiltration coefficient method. Geological Quarterly 61(2), 384- 395. DOI: http://dx.doi.org/10.7306/gq.1341.
20. Wang Y., Liao W., Ding Y., Wang X., Jiang Y., Song X., Lei X. 2015. Water resource spatiotemporal pattern evaluation of the upstream Yangtze River corresponding to climate changes. Quatern. Internat., 380–381, 187–196.
21. Zhang Y., Liu S., Cheng F., Shen Z. 2018. WetSpass-Based Study of the Effects of Urbanization on the Water Balance Components at Regional and Quadrat Scales in Beijing, China. Water 10(1), 5. DOI: https://doi.org/10.3390/w10010005.
22. Zarządzenie nr 6541/17 Prezydenta Wrocławia z dnia 17 marca 2017 r. w sprawie zagospodarowania wód opadowych. http://uchwaly.um.wroc. pl/uchwala.aspx?numer=6541/17.
23. Zomlot Z., Verbeiren B., Huysmans M., Batelaan O. 2015. Spatial distribution of groundwater recharge and base flow: Assessment of controlling factors. Journal of Hydrology: Regional Studies, Volume 4, Part B, 349-368. DOI: https://doi. org/10.1016/j.ejrh.2015.07.005.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-d34b9400-63e6-47d9-8612-466c9d0bfff4