Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the Vegetation Process in a Two-stage Reservoir on the Basis of Satellite Imagery – a Case Study: Radzyny Reservoir on the Sama River

Jaskuła J., Sojka M., Wicher-Dysarz J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

203--220

EN

The main purpose of the study was to assess the dynamics of the vegetation process in a two-stage reservoir on the basis of satellite data. The analysis is based on Sentinel-2 satellite data from the period 2015-2017. The normalized difference vegetation index (NDVI) was selected to detect the vegetation process in the Radzyny reservoir located on the Sama river. The reservoir is split into two parts – the main and the pre-dam zone. The main role of the pre-dam reservoir is to store sediments and water pollutants. The main problem related to the management of the Radzyny reservoir is water quality. Particularly high concentrations of phosphorus compounds may lead to reservoir vegetation. The vegetation process was analyzed for the main and pre-dam reservoir. To specify areas mainly affected by vegetation, the reservoir was split into 10 parts, depending on the distance from the inflow of the Sama river (distance between profiles splitting polygons is 500 m). All calculations were performed using Quantum GIS 2.18 and ArcGIS 10.5 software, and statistical analysis was conducted with Statistica 13 software. The analysis showed that the NDVI values in the period from May to September in the pre-dam reservoir were higher than those recorded in the main reservoir. The greatest variation of the NDVI within the pre-dam reservoir was observed in August while the lowest was observed in May. In the main reservoir, NDVI values were characterized by similar variability. The analysis of the vegetation process along the reservoirs showed that in the pre-dam reservoir in zones 1-4 there was a marked decrease in the NDVI. The highest NDVI values occurred at the inlet to the pre-dam reservoir (zone 1) while the lowest values occurred near the pre-dam (zone 4). The results indicate that the functions assumed at the design stage for the preliminary reservoir have been implemented, i.e. protection of the main reservoir against sediment accumulation and water quality degradation. SENTINEL-2 satellite imagery allows analysis of the vegetation process in retention reservoirs in terms of time and space. The study suggests that open-access satellite data are a more effective source for aquatic monitoring than traditional in situ measurements, in which water bodies are represented by a single sampling point.

PL

Celem pracy była analiza procesu wegetacji w dwustopniowym zbiorniku retencyjnym na podstawie zdjęć satelitarnych. Do analizy wykorzystano zobrazowania z satelity Sentinel-2 z okresu 2015-2017. Ocenę procesu wegetacji w zbiorniku Radzyny na rzece Samie przeprowadzono na podstawie indeksu spektralnego - Normalized Vegetation Index (NDVI). Analizowany zbiornik Radzyny ma dwustopniową konstrukcję. Wydzielono w nim część główną oraz wstępną. Do podstawowych zadań części wstępnej należy ochrona zbiornika głównego przed sedymentacją oraz dopływem związków biogennych. Jednym z podstawowych problemów związanych z funkcjonowaniem zbiornika Radzyny jest dopływ związków fosforu, który prowadzi do eutrofizacji wód gromadzonych w zbiorniku. Proces wegetacji w zbiorniku Radzyny był analizowany dla części wstępnej oraz zbiornika głównego. W celu dokładnego określenia części zbiornika, które są najbardziej narażone na proces degradacji, podzielono zbiornik na 10 części, w zależności od odległości od wpływu rzeki Sama (dystans pomiędzy przekrojami ograniczającymi wydzielone strefy wynosił 500 m). Wszystkie analizy przestrzenne wykonane zostały w programie Quantum GIS 2.18 oraz ArcGIS 10.5. Analizy statystyczne zostały przeprowadzone w programie Statistica 13. Przeprowadzone analizy wykazały, że wartości wskaźnika NDVI w okresie od maja do września były wyższe w zbiorniku wstępnym. Największą zmienność wskaźnika NDVI w części wstępnej zaobserwowano w sierpniu, natomiast najmniejszą w maju. Zbiornik główny w okresie 2015-2017 charakteryzował się niższymi wartościami i większą stabilnością wskaźnika NDVI. Analiza zmienności NDVI wykazała, że w części wstępnej (strefy 1-4) następuje spadek wartości na długości zbiornika. Najwyższe wartości wskaźnika występują w pobliżu wpływu rzeki do zbiornika (strefa 1), podczas gdy najniższe przy przegrodzie (strefa 4). Na podstawie uzyskanych wyników, potwierdzono, że część wstępna pełni funkcję ochronną zbiornika głównego, m.in. ogranicza dopływ związków biogennych oraz skupia proces akumulacji osadów dennych. Uzyskane wyniki potwierdzają możliwość zastosowania danych satelitarnych Sentinel-2 do analizy procesu wegetacji w zbiornikach retencyjnych w ujęciu czasowym i przestrzennym. Stwierdzono, że analiza na podstawie zobrazowań satelitarnych charakteryzuje się większą efektywnością w monitoringu środowisk wodnych niż tradycyjne pomiary terenowe, w których wody powierzchniowe oceniane są na podstawie pojedynczych pomiarów.

2

Drought Risk Assessment in the Kopel River Basin

Sojka M., Jaskuła J., Wielgosz I.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 6

134--141

EN

The main aim of the study was to assess drought risk in the Kopel river basin on the basis of analysis of observations made in the period from 1972 to 2011. The Kopel river is a right tributary of the Warta river which it joins at 254+600 km. The drought risk was assessed on the basis of meteorological and hydrological diurnal data. The trend analysis revealed that temperature has a significant increasing tendency. On the basis of SNQ and Q70% flows the indices such as drought duration and drought volume were computed. Statistical analysis showed negative correlations between drought indices and precipitation. The results presented in this study indicated that drought risk in the Kopel river basin is high.

3

Ocena podatności na degradację zbiornika retencyjnego Przebędowo

Sojka M, Korytowski M., Jaskuła J., Waligórski B.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 5

118--125

PL

W pracy dokonano oceny podatności na degradację zbiornika retencyjnego Przebędowo, który został oddany do eksploatacji w 2014 roku. Zbiornik Przebędowo zlokalizowany jest w zlewni rzeki Trojanki (Strugi Goślińskiej), która uchodzi do rzeki Warty w km 218+500. Pole powierzchni zbiornika wynosi 12,03 ha, a pojemność całkowita 0,162 mln m3. Zbiornik Przebędowo charakteryzuje się wydłużonym kształtem, jego długość wynosi 1450 m, a szerokości maksymalna 120 m. W pierwszym etapie pracy przeprowadzono analizę potencjalnego dopływu związków biogennych ze zlewni do zbiornika oraz dokonano oceny podatności zbiornika na degradację. W drugim etapie dokonano oceny jakości wody rzeki Trojanki zasilającej zbiornik i następnie obliczono ładunki azotu i fosforu dopływające do zbiornika. Ładunki azotu i fosforu wprowadzane do zbiornika porównano wielkościami ładunków dopuszczalnych (Łdop.) i niebezpiecznych (Łnieb.) określone wg modelu hydraulicznego Vollenweidera. Pozwoliło to na określenie kategorii zagrożenia zbiornika. Przeprowadzone badania wykazują, że zbiornik Przebędowo jest silnie podatny na degradację. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że wynika to przede wszystkim z geometrii zbiornika: kształtu, wydłużonej linii brzegowej i niskiej głębokości średniej. Analiza wykazała również, że ze względu na wysoki udział użytków rolnych w zlewni bezpośredniej, istnieje potencjalne zagrożenie wymywania związków biogennych do zbiornika Przebędowo.

EN

The paper presents the results of the assessment pertaining to the Przebędowo reservoir, opened for exploitation in 2014, in terms of vulnerability to degradation. The reservoir is located in the catchment of Trojanka River (Struga Goślińska). Trojanka falls into the river Warta at km 218 + 500. The construction of the reservoir was completed in 2014. The surface area of the reservoir is 12.03 hectares and its total volume is 0.162 million m3. The reservoir has an elongated shape, its length is 1450 m and its maximum width is 120 m. In the first stage of the work, the potential inflow of biogenic compounds from the catchment area was analyzed and the reservoir vulnerability to degradation was assessed. In the second stage, the water quality of the Trojka River was evaluated and the nitrogen and phosphorus loads were calculated. Nitrogen and phosphorus loads flowing into the reservoir were compared with the allowable and critical values calculated according to the hydrological model of Vollenweider. This comparison permitted the classification of the reservoir vulnerability to degradation. The Przebędowo reservoir was found to be highly vulnerable to degradation. The obtained results show that this state is mainly due to the geometry of the reservoir: shape, elongated coastline and low average depth. Moreover, a high share of arable land in the catchment area increases the potential risk associated with the inflow of biogenic compounds into the reservoir.

4

Ocena ładunków związków biogennych wymywanych ze zlewni rzeki Głównej w latach 1996-2009

Sojka M., Jaskuła J., Wicher-Dysarz J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 1

815--830

PL

W pracy dokonano oceny ładunków związków biogennych wymywanych ze zlewni rzeki Głównej w latach 1996-2009. Obliczono roczne i półroczne ładunki: azotu amonowego, azotu Kjedahla, azotu azotanowego, azotu ogólnego, fosforanów i fosforu ogólnego. Uzyskane wyniki przeanalizowano na tle warunków hydrometeorologicznych, zmian sposobu użytkowania i zagospodarowania terenu oraz stanu gospodarki wodno-ściekowej. Na podstawie obliczonych jednostkowych ładunków azotu i fosforu ogólnego wymywanych ze zlewni rzeki Głównej oszacowano zasilanie zbiornika Jezioro Kowalskie tymi związkami. Powyższa ocena jest niezbędna do opracowania koncepcji działań zmierzających do ochrony zbiornika retencyjnego Jezioro Kowalskie przed eutrofizacją. Zbiornik retencyjny Jezioro Kowalskie o powierzchni 203 ha usytuowany jest w zlewni rzeki Głównej. Całkowita długość rzeki wynosi 43 km, a zapora czołowa zlokalizowana jest w 15+423 km. Pole powierzchni zlewni wynosi 235,81 km2, w tym całkowita zlewnia zbiornika stanowi 189,35 km2. Zlewnia ma charakter nizinny, w którym przeważającą część zajmują obszary użytkowane rolniczo, grunty orne stanowią 57,5% a użytki zielone 7,5%. Do pozostałych form użytkowania zaliczyć można lasy (24,7%), tereny zurbanizowane (7,4%) oraz wody powierzchniowe (2,9%). Głównymi czynnikami wpływających na stan wód powierzchniowych w zlewni są źródła o charakterze punktowym, których występowanie wiąże się z nie do końca uporządkowaną gospodarką wodno-ściekową oraz te o charakterze obszarowym związane z działalnością rolniczą. Przeprowadzone analizy wykazały, że zbiornik retencyjny Jezioro Kowalskie w latach 1996-2009 był pod silną presją czynników antropogenicznych. Wody rzeki Głównej zasilające zbiornik retencyjny charakteryzowały się wysokimi stężeniami fosforanów i azotu Kjeldahla.

EN

The purpose of the presented study is to assesses the loads of nutrients leaching from the catchment of the river Główna in 1996-2009. The annual 1996-2006 charges of several compounds are calculated. The analysis include ammonium, Kjeldahl nitrogen, nitrate nitrogen, nitrogen general, phosphates and total phosphorus. The results are compared with hydro-meteorological conditions, changes in land usage and management as well as the state of water supply and wastewater treatment. Calculated unit loads of nitrogen and phosphorus washed outwith sink river Główna are the basis for estimation of inflow of this compounds to the Jezioro Kowalskie lake. Such assessment is essential to develop the concept of action to protect the reservoir Jezioro Kowalskieagainst eutrophication. The chosen study area, namely the Jezioro Kowalskie lake, is an reservoir of 203 hectares inundation area. It is located in the catchment of the Główna river. The total length of the river is 43 km. The main dam is located in km 15+423. The total catchment area is 235.81 km2. The catchment area of the lake is 189.35 km2. The reservoir is very unusual because it has a specific shape. It is divided into two parts in such a way that preliminary reservoir and the main reservoir parts may be specified. The flow between the upper and the lower part is constrained. Because the upper part is smaller and works as sedimentation tank. The basin is lowland, where the majority of the occupied areas is used for agriculture, arable land account for 57.5% and 7.5% grassland. The other forms of use include the forests (24.7%), urban areas (7.4%) and surface water (2.9%). The main factors, which impact on the status of surface waters in the catchment, are the point sources of pollutants. The problems of lack of order in local water supply network and wastewater treatment are the reasons that such sources occur in the catchment. There are also surface sources of pollutants associated with agricultural activities.The analyzes carried out showed that reservoir Jezioro Kowalskie in the years 1996-2009 was under strong pressure from anthropogenic factors. The Główna river supply reservoir with water characterized by the high concentrations of phosphate and nitrogen Kjeldahl.

5

Assessment of dam construction impact on hydrological regime changes in lowland river – A case of study: the Stare Miasto reservoir located on the Powa River

Sojka M., Jaskuła J., Wicher-Dysarz J., Dysarz T.

Journal of Water and Land Development

|

2016

|

no. 30

119--125

EN

The purpose of the presented research is analysis and assessment of the Stare Miasto reservoir impact on the hydrological regime changes of the Powa River. The reservoir was built in 2006 and is located in the central part of Poland. The total area of inundation in normal conditions is 90.68 ha and its capacity is 2.159 mln m3. Hydrological regime alteration of the Powa River is analysed on the basis of daily flows from the Posoka gauge station observed during period 1974–2014. Assessment of hydrological regime changes is carried out on the basis of Range of Variability Approach (RVA) method. All calculations are made by means of Indicators of Hydrologic Alteration (IHA) software version 7.1.0.10. The analysis shows that the Stare Miasto reservoir has a moderate impact on hydrological regime of the Powa River. Construction of the reservoir has positive effect on stability of minimal flows, which are important for protection of river ecosystems. The results obtained indicate that the Stare Miasto reservoir reduces a spring peak flow and enables to moderate control of floods.

PL

Celem pracy była analiza i ocena wpływu zbiornika Stare Miasto na zmianę reżimu hydrologicznego rzeki Powy. Zbiornik został zbudowany w 2006 r. i zlokalizowany jest w centralnej części Polski. Powierzchnia zbiornika w normalnych warunkach piętrzenia wynosi 90,68 ha, a jego pojemność 2,159 mln m3. Do analizy zmian reżimu hydrologicznego rzeki Powy wykorzystano dane codziennych przepływów z wodowskazu Posoka z lat 1974–2014. Ocenę zmian hydrologicznych przeprowadzono z wykorzystaniem metody RVA (ang. Range of Viariability Approach). Obliczenia wykonano za pomocą oprogramowania IHA 7.1.0.10. Przeprowadzona analiza wykazała, że zbiornik Stare Miasto ma umiarkowany wpływ na reżim hydrologiczny rzeki Powy. Budowa zbiornika miała pozytywny wpływ na stabilizację przepływów minimalnych, które są istotne dla ochrony ekosystemów rzecznych. Uzyskane wyniki wskazują, że zbiornik Stare Miasto wpływa na złagodzenie fali przepływów maksymalnych i umożliwia umiarkowaną kontrolę powodzi.

6

Trend of changes in physicochemical state of the river Ner

Jaskuła J., Sojka M., Wicher-Dysarz J., Dysarz T.

Journal of Ecological Engineering

|

2016

|

Vol. 17, nr 5

27--34

EN

The paper presents the results of changes in the physicochemical status of the water of the river Ner in the Dąbie profile, observed in the period 2000 – 2006. The river Ner flows through the lowland in central part of Poland and its basin area is 1835 km2. The physicochemical status of the river water was evaluated on the basis of 16 parameters characterizing the physical state, oxygen condition, organic pollution, salinity and acidity. The results of a series of analyses performed over 6 years provided the evidence that the extension of sewage system and enlargement and upgrading of the sewage treatment plant have had positive effect on the state of water in the river Ner. The oxygen conditions have improved and the loading with organic substances from insufficiently purified sewage has decreased. The level of the water salinity has increased.

7

The Impact of the Kowalskie Reservoir on the Hydrological Regime Alteration of the Główna River

Sojka M., Jaskuła J., Wicher-Dysarz J., Dysarz T.

Journal of Ecological Engineering

|

2016

|

Vol. 17, nr 4

91--98

EN

This paper present an assessment of the impact of the Kowalskie reservoir on the hydrological regime alteration of the Główna river. The Główna river is a right tributary of the Warta river. The Kowalskie reservoir was built in 1984. The area of the reservoir in the normal condition is 203 ha and total capacity is 6.58×106 m3. The impact of the Kowalskie reservoir on the hydrological regime was made on the basis of RVA method. The assessment was based on the analysis of flow series from the period of 1971–2012. The calculations were done by means of IHA software version 7.1.0.10 developed by The Nature Conservancy (2009). This study indicate that the Kowalskie reservoir has an impact on two group of flow parameters that characterized frequency and duration of high and low pulses as well as rate and frequency of water condition change. The others flow parameters characterized magnitude and duration of annual extreme water conditions are less affected by the Kowalskie reservoir. This study show that Kowalskie reservoir play important role in flood protection. Additionally the reservoir operation has an positive effect on minimum flows characteristic and base flow index.

8

Ocena zmian zawartości związków biogennych w wodach rzeki Ner

Jaskuła J., Wicher-Dysarz J., Sojka M., Dysarz T.

Inżynieria Ekologiczna

|

2016

|

Nr 46

31--37

PL

Zawartości związków azotu i fosforu decydują często o ostatecznym wyniku klasyfikacji stanu fizykochemicznego wód w zlewniach rzek nizinnych położonych w krajobrazie rolniczym. W pracy dokonano oceny zmian zawartości substancji biogennych w wodach rzeki Ner w latach 2000–2006. W pierwszym etapie pracy wyznaczono stężenia charakterystyczne związków azotu i fosforu, a następnie określono czasową i sezonową zmienność ich zawartości. Analizę dynamiki zawartości związków biogennych w wodach przeprowadzono w odniesieniu do warunków hydrometeorologicznych, prowadzonej gospodarki wodno-ściekowej oraz użytkowania terenu. Uzyskane wyniki wykazują, że zawartość fosforanów w wodach rzeki Ner cechowała się wyraźną sezonowością. Najwyższe stężenia występowały latem i jesienią, a najniższe w miesiącach wiosennych. Stwierdzono, że w latach 2000–2006 istniała istotna zależność pomiędzy fosforanami a temperaturą wody oraz warunkami hydrologicznymi. Przeprowadzone analizy wykazały, że stężenia azotu azotanowego charakteryzowały się dodatnim trendem, natomiast fosforanów i fosforu ogólnego trendem ujemnym.

EN

The concentrations of nitrogen and phosphorus often decide on the final outcome of the physicochemical status classification in the lowland river catchments located in the agricultural landscape. The study attempts to evaluate the changes in the concentrations of nutrients in the Ner river in the years 2000–2006. In the first step of the work, minimum, maximum and average concentrations of nitrogen and phosphorus were calculated. Then the variability of the nutrients concentrations were assessed. The analysis of the dynamics of nitrogen and phosphorus concentration in the water were carried out in relation to hydro-meteorological conditions, conducted water and wastewater management and land use. It was observed that the phosphate concentration in the Ner river was characterized by a marked seasonality. The highest concentrations occurred in summer and autumn and the lowest in the spring months. It was found that in 2000–2006 there was a significant relationship between phosphates and water temperature and hydrological conditions. The analyzes carried out showed that the concentration of nitrate and nitrate nitrogen were characterized by a positive trend, while phosphates and total phosphorus showed a negative trend.

9

Wykorzystanie wielowymiarowych metod statystycznych w analizie stanu fizykochemicznego wód w systemie rzeka – zbiornik retencyjny na przykładzie zbiorników retencyjnych Pakosław i Jutrosin położonych w zlewni rzeki Orli

Przybyła C., Kozdrój P., Sojka M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 2

1125--1141

EN

The paper presents a preliminary study of analysis water quality in the off-channel reservoirs Pakoslaw and Jutrosin using the multivariate statistical techniques. Because of high biogenic pollution in Orla and Radeca rivers, Jutrosin and Pakoslaw reservoirs were based on an innovative concept in which the reservoirs were built on areas directly adjacent to rivers. Series of studies in the off-channel reservoirs were compared with water quality of Orla and Radeca rivers. The Orla together with the water reservoirs forms a right-bank tributary of the Barycz river. The storage reservoirs, built in the year 2007 (Pakoslaw) and 2011 (Jutrosin) represents off-channel reservoirs placed outside of the water course, but in its direct neighborhood. The reservoirs are filled by the water of Orla river from the water intake localized before the weir, while the water discharge into the river bed takers place through a discharge construction localized below the weir. Area of the Pakoslaw water reservoir is 26.6 ha and Jutrosin 90.5 ha. The multivariate statistical techniques such as cluster analysis (CA), factor analysis (FA), principal components analysis (PCA), and discriminant analysis (DA) were taken advantage to interpretation and evaluation data. The aim of the present research was to use chemometric techniques (CA, PCA, FA and DA) in order to: discover similarities and differences in the pchysico-chemical composition of water in off-channel reservoirs and rivers, identify water quality indicators suited to its temporal and spatial variability, expose hidden factors accounting for the structure of the data, and identify man-made sources of water pollution. Cluster analysis (CA) showed that there is unmistakable difference between water quality in the reservoirs and rivers. More evident fluctuation in the physico-chemical composition were observed in reservoirs compared to rivers. This is the result of unique location and theirs maintenance. Factors of water quality during the refilling reservoirs were comparable. Afterwards the off-channel reservoirs and rivers works separately. Factor analysis (FA) confirmed different process of self-purification in reservoirs due to rivers. Typical for pchysico-chemical composition of water are indexes like Conductivity, Fe, Cl, BOD, SO4, Ca, Hardness, Mg, O2 and PO4. This is the result of discriminant analysis (DA).

10

Modelowanie transportu rumowiska w zbiorniku Jezioro Kowalskie na rzece Głównej

Jaskuła J., Wicher-Dysarz J., Dysarz T., Sojka M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2015

|

Nr 43

131--138

PL

Celem pracy była analiza zmian geometrii czaszy zbiornika wywołanych akumulacją rumowiska. Zbiornik Jezioro Kowalskie jest zbiornikiem dwustopniowym, górna część jest oddzielona od głównego zbiornika zaporą w Jerzykowie. Podjęto próbę określenia wpływu dwustopniowej budowy zbiornika na kształtowanie się układu dna przy różnych warunkach przepływu. Symulacje przeprowadzono za pomocą programu HEC-RAS 5.0.0 Beta. Natężenie transportu rumowiska obliczono dwoma formułami: England-Hansena oraz Meyer Peter i Mullera. Wyniki obliczeń wykazały, że zmiany położenia dna wywołane procesami erozji i akumulacji występują w wydzielonej części wstępnej. Przyjęte wartości przepływów nie mają istotnego wpływu na geometrię zbiornika głównego, jego układ jest podobny zarówno w zakresie przepływów od NNQ do WWQ. Wyniki wykazały, iż budowa zbiorników z wydzieloną częścią wstępną jest skutecznym rozwiązaniem zapobiegającym zamulaniu zbiorników retencyjnych.

EN

The purpose of the presented research is the analysis of bed elevation changes caused by sediment accumulation in the Jezioro Kowalskie reservoir. The Jezioro Kowalskie reservoir is a two stage reservoir constructed in such a way that the upper preliminary zone is separated from the main part of the reservoir. The split of the reservoir parts is done with a small predam, located in Jerzykowo town. The analysis of such a construction impact on changes of bed elevations in the reservoir in different flow conditions is presented. The HEC-RAS 5.0 Beta model is used for simulations. The sediment transport intensity is calculated from England-Hansen and Meyer-Peter and Muller formulae. The results showed the processes of sediment accumulation and slight erosion occuring in the preliminary zone of the reservoir. The choice of the flow intensity does not have a huge importance. Similar results are obtained for low as well as high flows. The results confirm, that two stage construction with separated preliminary zone is effective method preventing from the sedimentation of the reservoir.

11

Analiza tendencji zmian stanu fizykochemicznego wód rzeki Głównej

Jaskuła J., Sojka M., Wicher-Dysarz J.

Inżynieria Ekologiczna

|

2015

|

Nr 44

154--161

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy zmian stanu fizykochemicznego wód rzeki Głównej w profilu Poznań w latach 1996–2009. Stan fizykochemiczny wód scharakteryzowano na podstawie 11 parametrów: tlenu rozpuszczonego (O2), BZT5, przewodności w 20 °C (μS), substancji rozpuszczonych (mg), odczynu (pH), azotu amonowego (NNH4), azotu Kjeldahla (NI), azotu azotanowego (NNO3), azotu ogólnego (NII), fosforanów (PO4) oraz fosforu ogólnego (P). Analizę stanu fizykochemicznego wód przeprowadzono na tle zmian użytkowania gruntów, gospodarki wodno-ściekowej oraz warunków hydrometeorologicznych. Wody rzeki Głównej w latach 1996–2009 charakteryzowały się stanem poniżej dobrego. Decydowały o tym podwyższone wartościami BZT5 i fosforu ogólnego oraz wysokie wartości azotu Kjeldahla i fosforanów. Przeprowadzona analiza wykazała, że w latach 1996–2009 obserwowano wzrost odczynu wody oraz spadek stężeń azotu amonowego i zawartości substancji rozpuszczonych. Uporządkowanie gospodarki wodno-ściekowej w gminach położonych na terenie zlewni nie wpłynęło istotnie na poprawę stanu fizykochemicznego wód rzeki Głównej.

EN

The paper presents the analysis of results of trend changes in physicochemical state of the Główna river in Poznan in the years 1996–2009. Physicochemical state was characterized by 11 parameters: dissolved oxygen (O2), BOD5, conductivity (μS), dissolved substances (mg), pH, ammonia nitrogen (NNH4), Kjeldahl nitrogen (NI), nitrate nitrogen (NNO3), total nitrogen (NII), phosphates (PO4) and total phosphorus (P). The results were analyzed with respect to changes in land use, water and wastewater management and hydrometeorological conditions. Due to high concentrations of Kjeldahl nitrogen and phosphates, elevated concentrations of BOD5 and total phosphorus, physicochemical state of the Główna river was less than good. The results of the analysis proved that pH was increased, concentration of ammonia nitrogen and contents of dissolved substances was decreased. Organization of water and wastewater management in communes located in the analyzed catchment has not significantly influenced the physicochemical state of waters of the Główna river.

12

Microsimulation as a tool for evaluation of infrastructure and operational concept alternatives in a complex railway node

Michl Z., Sojka M.

Logistyka

|

2014

|

nr 4

3029--3037

EN

Brno is one of the most important railway junctions in the Czech Republic. Two strategies of its reconstruction have been developed, differing primarily in the position of the passenger station either in the location of the current station or by the river Svitava. In the scope of the project is at first the actualization of the anticipated number of trains with the infrastructure manager, the train operating companies and the public authorities ordering services in passenger and cargo transport in the short, medium and long-term, including the construction of the high-speed lines. Both strategies are further developed into a comparable level and analyzed for compliance to the expected traffic volumes in each time perspective, represented with a peak timetable period schedule. Subsequently, the infrastructure modifications of both strategies ensuring the possibility of technical implementation of this updated traffic volume are proposed. The results are compared with the costs of implementation measures and the reliability of the operational concepts achieved on such infrastructure not only using the traditional static methods using the occupation times, but actually using microsimulation of the peak timetable period, including its robustness to typical maintenance outages and other disturbations.

PL

Brno jest jednym z najważniejszych węzłów kolejowych w Czechach. Zostały opracowane dwie strategie jego przebudowy, różniące się przede wszystkim położeniem stacji pasażerskiej Brno hl.n. Pierwszą możliwością jest utrzymanie aktualnej pozycji, drugą umieszczenie jej w nowym miejscu nad rzeką Svitava. Pierwszym etapem prac projektowych było dostosowanie prognozowanej przez zarządcę infrastruktury wielkości przewozów pasażerskich i towarowych do krótko-, średnio- i długofalowych planów przewoźników i zamawiających przewozy, tzn. również do sytuacji po uruchomieniu linii dużych prędkości. Obie strategie zostały doprowadzone do wzajemnie porównywalnej formy oraz była poddana analizie ich zgodność z prognozowaną wielkością przewozów. Następnie zostały zaproponowane zmiany w projekcie umożliwiające techniczną realizację przewozów po aktualizacji prognoz. Wyniki porównano pod względem kosztów realizacji i niezawodności za pomocą metod statystycznych z wykorzystaniem czasów zajętości, a także za pomocą mikrosymulacji przewidywanego ruchu włącznie z wzięciem pod uwagę ograniczeń ruchowych związanych z utrzymaniem i awariami.

13

Ocena jakości wód w lateralnych zbiornikach Jutrosin i Pakosław w pierwszych latach funkcjonowania

Przybyła Cz., Kozdrój P, Sojka M

Inżynieria Ekologiczna

|

2014

|

Nr 39

123--135

PL

W pracy szczegółowo przeanalizowano jakość wód lateralnych zbiorników retencyjnych Jutrosin i Pakosław w pierwszych latach ich funkcjonowania na tle jakości wód rzek Orli i Radęcy. Zbiornik Pakosław i Jutrosin zostały oddane do eksploatacji odpowiednio w latach 2007 i 2011. Ze względu na wysokie zanieczyszczenie wód rzek Orli i Radęcy związkami biogennymi, podczas opracowania koncepcji ich budowy zastosowano innowacyjne podejście, w którym założono wybudowanie zbiorników na terenach bezpośrednio przyległych do rzeki. Niniejsze badania miały na celu weryfikację gospodarki wodnej prowadzonej na zbiornikach oraz udzielić odpowiedzi na pytanie czy możliwa jest jej optymalizacja w aspekcie ochrony jakości wody w nich retencjonowanych. Przeprowadzone badania wykazały, że ustalony schemat gospodarowania wodą w zbiornikach w pierwszych latach ich funkcjonowania pozwolił na ograniczenie ich zanieczyszczenia. Niższe zawartości związków biogennych w wodach zbiorników niż w wodach zasilających ich rzek wynika z ich pobierania przez producentów pierwotnych (fitoplankton i makrofity) oraz deponowaniu ich w osadach dennych.

EN

Jutrosin and Pakoslaw off-channel reservoirs have been investigated. The water quality in the first years of their usage has been analyzed in connection with the water quality of Orla and Radeca rivers. Pakoslaw and Jutrosin reservoirs were brought into operation in 2007 and 2011. Because of high biogenic pollution in Orla and Radeca rivers, Jutrosin and Pakoslaw reservoirs were based on an innovative concept in which the reservoirs were built on areas directly adjacent to rivers. The scope of this research was to verify the reservoirs’ water management and find out whether any further optimization and advancement in water quality is possible. The results have proven that the current water management scheme allowed to minimize their pollution. Nutrients are absorbed by primary producers (phytoplankton, macrophytes) and deposited in sediments.

14

Analiza przestrzennego układu sieci dróg i cieków w gminie wiejskiej

Fiedler M., Antkowiak M., Sojka M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2014

|

Nr 39

51--61

PL

Drogi i związana z nimi infrastruktura mogą znacząco oddziaływać na stan środowiska. Sieć drogowa wpływa na wielkość spływów powierzchniowych i może prowadzić do zmian w obiegu wody w środowisku. Zwiększenie wielkości terenów nieprzepuszczalnych wpływa na zmniejszenie infiltracji i zdolności retencyjnych, co powoduje, że w okresach roztopów oraz opadów burzowych punkty łączne sieci dróg i cieków stanowią dodatkowe źródło wody dopływającej do cieków. Prowadzi to do zwiększenia fal wezbraniowych oraz przyspiesza czas ich wystąpienia. W pracy przedstawiono metodę pozwalającą na określenie obszarów szczególnie narażonych na zwiększony dopływ wód powierzchniowych do cieków. Do analizy wykorzystano takie parametry jak: gęstość sieci cieków, gęstość sieci drogowej, rozkład punktów łącznych obu sieci oraz długość cieków w odległości mniejszej niż 100 m od dróg. Wyniki badań wykazały liczne występowanie punktów łącznych wynikające z dość dużej gęstości zarówno sieci drogowej, jak i sieci cieków. Analizowany obszar wykazuje równocześnie dużą zmienność możliwości wpływu dróg na przepływy w ciekach. Tereny o najwyższym zagrożeniu zajmują prawie 25% powierzchni całkowitej i powinny podlegać szczegółowej analizie w kontekście zagospodarowania przestrzeni.

EN

Roads and infrastructure strongly influenced on the environment. Therefore an effect of road network on hydrological conditions of watershed should be taken into account. Road networks have an effect on surface water flow and lead to direct and indirect changes of water circulation in the environment. Road networks appear to have increased contribution of impermeable areas and decreased infiltration and retention capabilities. This effect in increasing of flood waves peak and also expedite time to their occurrence. During storms or snow melting junctions of road and stream networks could be additional sources of water flowing directly from road surface or from ditch to the stream. In the paper we describe method which could help to find areas with high interaction between road networks and stream networks. Examined area of Kleszczewo community was divided into grid which consist of 92 square cells of 1 km side size. For each cell we described the interaction of roadand stream networks. The generalized factor take into account density of stream network, density of road network, number of junctions of both networks and length of roads closer than 100 m from streams in each cell. Calculated values of the factor allow to distinct three classes of interaction possibilities. Results of investigation showed that the community area has big density of stream network, as well as road network what effect in numerous junction points. The majority of junctions occur between streams and field roads. Analyzed area show great variability in possibility of interaction between road network and stream network occurrence. Areas with highest possibility of such interaction took almost 25% of total area. Such places could effect in higher direct storm water flow into streams, and in consequence higher flood peaks.

15

Analiza możliwości wykorzystania modeli hydrologicznych w strategicznej ocenie oddziaływania na środowisko miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego

Sojka M., Murat-Błażejewska S., Wróżyński R

Inżynieria Ekologiczna

|

2014

|

Nr 39

176--186

PL

W pracy przedstawiono możliwości zastosowania modelu hydrologicznego HEC-HMS przy opracowywaniu strategicznej oceny oddziaływania na środowisko projektów miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego na wody powierzchniowe. Praktyczne możliwości zastosowania modelu w symulacji reakcji zlewni na opady o dużym natężeniu przedstawiono na przykładzie zlewni cieku Różany Potok, która podlega szybkiemu procesowi urbanizacji. Pole powierzchni zlewni Różany Potok wynosi 8,1 km2, a długość cieku 5,57 km. W latach 1992–2012 nastąpił znaczny przyrost terenów uszczelnionych w zlewni z około 5,2 do 16%. Dodatkowo obrębie zlewni opracowywane są nowe mpzp, realizacja ich zapisów może przyczynić się do wzrostu udziału terenów nieprzepuszczalnych do ponad 20%. Wzrost udziału terenów nieprzepuszczalnych w analizowanej zlewni oraz tradycyjne podejście do zagospodarowania wód opadowych, może doprowadzić do dwukrotnego wzrostu przepływów wezbraniowych i zwiększenie ryzyka występowania lokalnych podtopień i powodzi.

EN

The paper presents the possibility of application of the hydrological model HEC-HMS in the development of a strategic environmental assessment of local spatial development plans on surface water. The practical possibility of using simulation models of catchment response to high intensity precipitation is shown on the example of the Różany Potok watercourse catchment which is subject to rapid urbanization process. The area of Różany Potok catchment is 8.1 km2 and a stream length is 5.57 km. In the years 1992–2012 there was a significant increase in impervious areas in the catchment of about 5.2 to 16%. In addition, new local spatial development plans are prepared within the catchment area. The implementation of their records may contribute to the increase in the proportion of impervious areas to over 20%. The increase in the share of impervious areas in the catchment area and traditional approach of precipitation water management can lead to doubling flood flows and increase the risk of local flooding.

16

Problems with modelling water distribution in open channels with hydraulic engineering structures

Laks I., Kałuża T., Sojka M., Walczak Z., Wróżyński R.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 1

245--257

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia modelowaniu rozdziału przepływu w sieci rzecznej z zabudową hydrotechniczną na przykładzie Kaliskiego Węzła Wodnego. Jednowymiarowy model Kaliskiego Węzła Wodnego został utworzony z wykorzystaniem systemu modelowania przepływów nieustalonych SPRUNER. Dane o geometrii obszaru przepływu zostały opracowane na podstawie pomiarów bezpośrednich batymetrii i parametrów budowli hydrotechnicznych oraz numerycznego modelu terenu bazującego na pomiarach LIDAR. Wykonano procedurę tarowania modelu dla fali powodziowej z 2010 roku. Przeprowadzono symulacje rozdziału przepływu dla 4 wariantów. Wyniki symulacji zostały naniesione na numeryczny model terenu w celu wyznaczenia zasięgu zalewu dla fali z 2010 roku oraz dla przepływu o prawdopodobieństwie 1%. Przeprowadzone badania wykazały, że Numeryczny Model Terenu wpływa istotnie na modelowanie przepływów w strefie przepływów wysokich, to praktyczne nie ma znaczenia przy modelowaniu rozrządu wody w korycie w strefie przepływów niskich i średnich. Wtedy, o jakości uzyskanych wyników z modelowania decyduje tylko, jakość numerycznego modelu koryta rzeki. Istotny problem stanowią także budowle hydrotechniczne, które decydują o rozrządzie wody przy przepływach niskich i średnich. W związku z tym konieczny jest ich bardzo dokładny opis tj. harmonogram pracy oraz krzywe wydatku urządzeń upustowych.

17

Ocena zawartości metali ciężkich w osadach dennych wstępnej części zbiornika retencyjnego Stare Miasto na rzece Powie

Sojka M., Siepak M., Gnojska E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1916--1928

EN

The aim of this study was the assessment of spatial variability of heavy metals concentration in the Stare Miasto pre-dam reservoir on the Powa river. Sediment samples from 16 locations were collected and analyzed for the trace metal contents (Cr, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb), organic carbon and grain size. The variability of heavy metal concentration in bottom sediments was assessed by multivariate statistical methods like cluster analysis (CA), factor analysis (FA) and principal components analysis (PCA). They made it possible to observe similarities and differences in trace metal content in samples taken from specific locations, to identify indicators suitable for characterizing its spatial variability and to uncover hidden factors accounting for the structure of the data. Data of the grain size indicated that sandy sediments dominated in the initial part of the pre-dam reservoir were the Powa river inflow. The mean concentrations of Zn 3.38 – 21.3 mg.kg-1 was the highest followed by Pb and Ni, 0.47 – 4.96 mg.kg-1 and 0.96 – 5.25 mg.kg-1 respectively, relative to other metals. The concentrations of Cu was 1.03 – 2.88 mg.kg-1 while Cd and Cr were the least 0.02 – 0.80 mg.kg-1 and 0.06 do 0.74 mg.kg-1 respectively. Cluster analysis CA of heavy metals content in bottom sediments of the reservoir showed that 16 samples of sediments can be divided into two groups characterized by different content of heavy metals. The analysis showed that the content of Cd, Pb, Ni, Cr and Zn were associated with content of clay and organic matter, depth of sampling and the sampling distance from the inflow point of the river. The concentration of the copper was associated with sampling distance from inflow and out flow point and the content of the silt.

18

Ocena dokładności odwzorowania wałów i przewałów w numerycznym modelu terenu polderu Majdany

Walczak Z., Sojka M., Laks I.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2711--2724

EN

The aim of this study was to assess the accuracy of mapping of embankments and embankments control structure as the most important elements affecting the Majdany polder hydraulic characteristics. The polder was built between 1965 and1969 years as part of the drainage valley Tralalka. Area of the polder is equal to around 580 hectares. Capacity is equal up to 3.7 million m3. The polder is located about 4 km southeast of the city Kolo, in the valleys of the Warta, Ner and Rgilewka river network. The paper presents an analysis of the accuracy of the available digital elevation models (DEM) for Majdany polder in TIN format, which were worked out in 2009 on a scale 1:10 000. DEM worked out in 2011 based up on LIDAR data is presented in a scale 1:2 500. DEM in 2009 was worked out on the basis of aerial photographs in the scale of 1:26 000 and is available in the form of TIN, and LIDAR DTM-made ISOK project was based on airborne laser scanning (LIDAR) and it is available in LAS format. An assessment was carried out in the section embankments about 1.4 kilometers representing 21% of the total length of the embankments on the polder and one of embankment control structure 218 m in length. A total of 651 measurements with Sokkia GPS was done including 496 and 155 measurements on embankment and control structure respectively. DEM accuracy assessment was performed separately for embankments and control structures. Due to the fact that the distribution of errors of embankments was close to a normal distribution, the following statistical measures was used: Root Mean Square Error (RMSE), mean error (ME) average and standard deviation (SD). Due to the fact that the distribution of the error for embankment control structure on DEM significantly deviates from a normal distribution robust statistical methods like: median, Normalized Median Absolute Deviation (NMAD), 68.3% and 95% quartile was applied. The study showed that the data quality obtained from DEM are usually not sufficient for modeling embankment and control structure. Therefore, if the DEM generate the above data source (LIDAR or aerial images) is acceptable – talking only of polder topography, in order to estimate the volume and modeling its work unacceptable due to the relatively large errors in the mapping embankment control structures. It is necessary improve these DEM even by direct measurements of the same terrain such as GPS-RTK devices.

19

Impact of digital terrain model uncertainty on flood inundation mapping

Sojka M., Wróżyński R.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 1

564--574

PL

Celem pracy była analiza wpływu niepewności numerycznego modelu terenu (NMT) na wielkość stref zagrożenia powodziowego. Ocenę niepewności wykonano metodą Monte Carlo. Symulacje komputerowe prowadzono przy wykorzystaniu modelu hydraulicznego HEC-RAS z rozszerzeniem HEC-GeoRAS na przykładzie rzeki Małej Wełny na odcinku od przekroju Kiszkowo 1 do przekroju Kiszkowo 2, na którym obserwowano i dokumentowano występowanie zalewów w latach 1998–2012. Analizę i dyskusję wyników przeprowadzono w odniesieniu do stref zagrożenia powodziowego wyznaczonych metodą klasyczną (twardą), w której nie uwzględnia się wpływu niepewności danych na wielkość stref zagrożenia powodziowego oraz metodą miękką, w której efektem końcowym była probabilistyczna mapa zagrożenia powodziowego. Przeprowadzone analizy wykazały, że wykonanie 550 symulacji pozwala na opracowanie wiarygodnej probabilistycznej mapy zagrożenia powodziowego na 0,54 kilometrowym odcinku rzeki Małej Wełny. Symulacje wykazały, że strefa zagrożenia powodziowego o prawdopodobieństwie wystąpienia 100% miała powierzchnię równą 3,45 ha, natomiast maksymalny zasięg zalewu może mieć powierzchnię ponad czterokrotnie większą tj. 14,2 ha Należy jednak pamiętać, że w przypadku maksymalnej strefy zalewowej, o jej zasięgu decydują obszary na których zalew występował tylko 5 razy podczas przeprowadzonych 550 symulacji. Prawdopodobieństwo wystąpienia tak dużego zalewu przy założonym przepływie maksymalnym WQ0.2% jest więc niskie. Wyniki przeprowadzonych analiz wykazały, że nie można w sposób dokładny określić zasięgu strefy zalewowej, co wynika z niepewności danych pomiarowych wprowadzanych do modelu. Lepszym rozwiązaniem wydaje się być przedstawienie zasięgu powodzi poprzez zastosowanie rozmytych granic, co związane jest z niepewnością danych oraz niepewnością samego modelu. Wprowadzając czynniki niepewności uzyskujemy szerszy obraz zasięgu zalewu, co jest szczególnie ważne w przypadku katastrofalnych powodzi, gdzie zagrożone jest życie ludzi.

20

Ocena możliwości zastosowania modelu AGNPS do szacowania ładunków azotu i fosforu wymywanych ze zlewni rolniczych

Sojka M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2012

|

Tom 14

856--865

EN

The aim of the paper is to assess the possibility of AGNPS model application to simulate pollutants loads leaching from the catchment. The evaluation was based on the Mala Welna River catchment down to Owieczki cross-section with an area of 36.9 km2. About 80% of the land within the catchment is under agricultural activities. AGNPS model (Agricultural Non-Point Source Pollution Model) was developed by ARS-USDA (Agricultural Research Service - United State Department of Agriculture). AGNPS is an event-based model that simulates surface runoff, sediment, nitrogen and phosphorus transport from agricultural watersheds. (MW)AGNPS is integrated with MapWindow, an Open Source GIS which runs under the Windows operating system. The materials used in these study were topographic maps on a scale of 1:10 000, digital elevation model (DEM - TIN) at the scale 1:10000, and soil maps on a scale 1:25 000. The AGNPS model was calibrated and validated for the study area on the basis of daily measurements of precipitation at the Kiszkowio and concentrations of nitrate and phosphate in the Mala Welna River at Owieczki corss-section. Preliminary calibration and verification of AGNPS model showed that the model cannot currently be used to estimate the nitrogen and phosphorus loads leaching from the catchment. The final model calibration and verification can be carried out on the basis of continuous measurements of precipitation, discharges and concentrations of nitrogen and phosphorus in river. The main reason of uncertainties in estimating the loads of nitrogen and phosphorus leaching from the catchment is the lack of detailed data on fertilizer rates and terms of use them. Other parameters that require analysis were uncontrolled point sources of pollutants and trough flow lakes that affect the transport.