Modelowanie transportu materiału zawieszonego w dorzeczu Parsęty z uwzględnieniem zróżnicowanych rozdzielczości danych przestrzennych

• Autorzy: Gudowicz J.

Identyfikatory

DOI

10.12657/landfana.030.005

Warianty tytułu

EN

Modelling of suspended sediment transport in the Parsęta drainage basin using different spatial data resolutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest przedstawienie modelu hydrologicznego dla dorzecza Parsęty opartego o system informacji geograficznej oraz prezentacja uzyskanych wyników modelowania w zakresie odpływu materiału zawieszonego. W badaniach wykorzystano model SWAT (Soil and Water Assessment Tool) zintegrowany za pomocą aplikacji ArcSWAT z oprogramowaniem ArcGIS. Wyniki poddane zostały ocenie przy zastosowaniu współczynników statystycznych: determinacji R2, efektywności modelu Nasha-Sutcliffa (NSE) oraz współczynnika odchylenia procentowego (PBIAS). Ocenę otrzymanych rezultatów modelowania wykonano pod kątem ich zróżnicowania w zależności od zastosowanych przestrzennych danych wejściowych. Stwierdzono, że najbardziej zgodne z danymi obserwowanymi były wyniki modelowania uzyskane z zastosowaniem danych przestrzennych o najwyższej rozdzielczości.

EN

The aim of this study was to present a GIS-based hydrological model developed for the Parsęta drainage basin and presentation of the results in terms of the suspended sediment outflow. SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model integrated by the ArcSWAT application with the ArcGIS software was used in the study. The results were subject to assessment by statistical methods: R2 determination coefficient, Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), percent bias coefficient (PBIAS). The evaluation of the results was performed based on their differentiation depending upon the spatial input data. The most consistent with the observed data were modeling results obtained from the use of high resolution spatial data.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; transport osadów; SWAT; dane przestrzenne; Parsęta

EN

modelling; sediment transport; SWAT; spatial data; Parsęta

• Wydawca: Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich
• Czasopismo: Landform Analysis
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 30
• Strony: 57--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys.

Twórcy

autor

Gudowicz J.

• Instytut Geoekologii i Geoinformacji, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Bibliografia

• Abbaspour K.C., Johnson A., van Genuchten M.Th., 2004. Estimating uncertain flow and transport parameters using a sequential uncertainty fitting procedure. Vadose Zone Journal 3(4): 1340–1352.
• Abbaspour K.C., 2012. SWAT-CUP 2012: SWAT Calibration and Uncertainty Programs – A User Manual. Eawag, 103.
• Aksoy H., Kavvas M.L., 2005. A review of hillslope and watershed scale erosion and sediment transport models. Catena 64: 247–271.
• Arnold J.G., Srinivasan R., Muttiah R.S., Williams J.R., 1998. Large area hydrologic modeling and assessment: Part I. Model development. Journal of American Water Resources Association 34(1): 73–89.
• Bagnold R.A., 1977. Bedload transport in natural rivers. Water Resources Research 13: 303–312.
• Beeson P.C., Sadeghi A.M., Lang M.W., Tomer M.D., Daughtry C.S.T., 2014. Sediment delivery estimates in water quality models altered by resolution and source of topographic data. Journal of Environmental Quality 43: 26–36.
• Brański J., Banasik K., 1996. Sediment yields and denudation rates in Poland. W: Erosion and Sediment Yield: Global and Regional Perspectives, Proceedings of the Exeter Symposium, July 1996, IAHS Publ. 236.
• Chaplot V., 2005. Impact of DEM mesh size and soil map scale on SWAT runoff, sediment, and NO3-N loads predictions. Journal of Hydrology 312: 207–222.
• Choiński A., 1998. Warunki obiegu wody w dorzeczu Parsęty. W: Funkcjonowanie geoekosystemów zlewni rzecznych 1. Środowisko przyrodnicze dorzecza Parsęty – stan badań, zagospodarowanie, ochrona, A. Kostrzewski (red.), Wyd. Uczelniane Polit. Koszalińskiej, Poznań: 36–51.
• Cotter A.S., Chaubey I., Costello T.A., Soerens T.S., Nelson M.A., 2003. Water quality model output uncertainty as affected by spatial resolution of input data. Journal of the American Water Resource Association 39(4): 977–986.
• de Vente J., Poesen J., Verstraeten G., Govers G., Vanmaercke M., Van Rompaey A., Arabkhedri M., Boix-Fayos C., 2013. Predicting soil erosion and sediment yield at regional scales: Where do we stand? Earth-Science Reviews 127: 16–29.
• Di Luzio M., Arnold J.G., Srinivasan R., 2005. Effect of GIS data quality on small watershed streamflow and sediment simulations. Hydrological Processes 19(3): 629–650.
• Douglas-Mankin K.R., Srinivasan R., Arnold J.G., 2010. Soil and Water Assesment Tool (SWAT) model: Current developments and applications. Transactions of the ASABE 53(5): 1423–1431.
• Dynowska I., 1971. Typy reżimów rzecznych w Polsce. Zesz. Nauk. UJ, Pr. Geogr., 28.
• Fac-Beneda J., 2011. Młodoglacjalny system hydrograficzny. Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, 216.
• FAO/UNESCO, 2003. Digital Soil Map of the World and Derived Soil Properties. Rev. 1. (CD Rom). Online: http://www.fao.org/catalog/what_new-e.htm.
• FAO/IIASA/ISRIC/ISSCAS/JRC, 2012. Harmonized World Soil Database (version 1.2). FAO, Rome, Italy and IIASA, Laxenburg, Austria.
• Foster G.R., Lane L.J., Nowlin J.D., Laflen J.M., Young R.A., 1980. A model to estimate the sediment yield from file-sized areas: Development of model. CP-80-10, Intl. Inst. For Applied Systems Analysis, A-231, Laxenburg, Austria.
• Geza M., McCray J.E., 2008. Effects of soil data resolution on SWAT model stream flow and water quality predictions. Journal of Environmental Management 88: 393–406.
• Gassman P.W., Reyes M.R., Green C.H., Arnold J.G., 2007. The Soil and Water Assessment Tool: historical development, applications, and future research directions. Transactions of ASABE (American Society of Agricultural and Biological Engineers) 50(4): 1211–1250.
• Goudie A.S., 2006. Global warming and fluvial geomorphology. Geomorphology 79: 384–394.
• Gudowicz J., 2016. Wpływ jakości danych przestrzennych na wyniki modelowania obiegu wody w dorzeczu Parsęty. Roczniki Geomatyki 4(74): 437–446.
• Ignar S., 1988. Metoda SCS i jej zastosowanie do wyznaczania opadu efektywnego. Przegląd Geofizyczny 33(4): 451-455.
• Jarvis A., Reuter H.I., Nelson A., Guevara E., 2008. Hole-filled seamless SRTM data V4. International Centre for Tropical Agriculture (CIAT). Online: http://srtm.csi.cgiar.org.
• Kim J., Noh J., Son K., Kim I., 2012. Impacts of GIS data quality on determination of runoff and suspended sediments in the Imha watershed in Korea. Geosciences Journal 16: 181–192.
• Kostrzewski A., 1998. Struktura krajobrazowa dorzecza Parsęty w oparciu o dotychczasowe podziały fizyczno-geograficzne. W: Funkcjonowanie geoekosystemów zlewni rzecznych. Środowisko przyrodnicze dorzecza Parsęty, stan badań, zagospodarowanie, ochrona, A. Kostrzewski (red.), Wydawnictwo Naukowe Bogucki, Poznań: 131–141.
• Kostrzewski A., Mazurek M., Zwoliński Zb., 1994. Dynamika transportu fluwialnego górnej Parsęty jako odbicie funkcjonowania systemu zlewni. Stowarzyszenie Geomorfologów Polskich, Wydawnictwo Naukowe Bogucki, Poznań: 1–165.
• Merritt W.S., Letcher R.A., Jakeman A.J., 2003. A review of erosion and sediment transport models. Environmental Modeling & Software 18: 761–799.
• Monteith J.L., 1965. Evaporation and the environment. In: The State and Movement of Water in Living Organisms, Proc. 19th Symp. Swansea, U.K.: Society of Experimental Biology, Cambridge University Press.
• Moriasi D.N., Wilson B.N., Douglas-Mankin K.R., Arnold J.G., Gowda P.H., 2012. Hydrologic and water quality models: use, calibration, and validation. Transactions of the ASABE 55(4): 1241–1247.
• Neitsch S.L., Arnold J.G., Kiniry J.R., Williams J.R., 2011. Soil and Water Assessment Tool theoretical documentation, version 2009. Temple, Tex.: USDA-ARS Grassland, Soil and Water Research Laboratory.
• Renard K.G., Foster G.R., Weesies G.A., Porter J.P., 1991. RUSLE: Revised Universal Soil Loss Equation. Journal of Soil and Water Conservation 46(1): 30–33.
• Saleh A., Arnold J.G., Gassman P.W., Hauck L.W., Rosenthal W.D., Williams J.R., McFarland A.M.S., 2000: Application of SWAT for the upper North Bosque River watershed. Transactions ASAE 43(5): 1077–1087.
• Santhi C., Arnold J.G., Williams J.R., Dugas W.A., Srinivasan R., Hauck L.M., 2001: Validation of the SWAT model on a large river basin with point and nonpoint sources. Journal of the American Water Resources Association 37(5): 1169–1188.
• Sarma P.B.S., Delleur J.W., Rao A.R., 1973. Comparison of rainfall-runoff models for urban areas. Journal of Hydrology 18(3-4): 329–347.
• Singh J., Knapp H.V., Demissie M., 2004. Hydrological modeling of the Iroquois river watershed using HSPF and SWAT. Journal of the American Water Resources Association 41: 343–360.
• Svoray T., Atkinson P.M., 2013. Geoinformatics and water-erosion processes. Geomorphology 183: 1–4.
• USDA Soil Conservation Service, 1972. Section 4. Hydrology. W: National Engineering Handbook, US. Department of Agriculture-Soil Conservation Service, Washington.
• Vigiak O., Malagó A., Bouraoui F., Vanmaercke M., Poesen J., 2015. Adapting SWAT hillslope erosion model to predict sediment concentrations and yields in large Basins. Science of the Total Environment 538: 855–875.
• Williams J.R., 1975. Sediment-yield prediction with universal equation using runoff energy factor. W: Present and prospective technology for predicting sediment yield and sources: Proceedings of the sediment-yield workshop, USDA Sedimantation Lab., Oxford: 244–252.
• Williams J.R., 1980. SPNM, a model for predicting sediment, phosphorus, and nitrogen yields from agricultural basins. Water Resources Bulletin 16: 843–848.
• Zwoliński Zb., 1989. Geomorficzne dostosowywanie się koryta Parsęty do aktualnego reżimu rzecznego. Dokumentacja Geograficzna 3-4: 1–144.
• Zwoliński Zb., 2010. Przedmowa. W: GIS – woda w środowisku, Zb. Zwoliński (red.), Wydawnictwo Naukowe Bogucki, Poznań: 9–10.
• Zwoliński Zb., 2011. Globalne zmiany klimatu i ich implikacje dla rzeźby Polski. Landform Analysis 15: 5–15.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).