Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Społeczna partycypacja w planowaniu budowy zbiorników retencyjnych w Polsce - ocena podejścia ludzi do kwestii przesiedleń

Połomski Maksymilian, Wiatkowski Mirosław

Przegląd Budowlany

|

2023

|

R. 94, nr 5-6

122--129

PL

Kwestia przesiedleń pod inwestycje rozwoju gospodarczego jest zagadnieniem złożonym i wzbudza wiele emocji, zwłaszcza u osób, które znalazły się w strefie bezpośredniego oddziaływania danego przedsięwzięcia. Celem artykułu jest przedstawienie społecznej specyfiki regionów, na których planowano lub zrealizowano budowę zbiorników retencyjnych, oraz przeprowadzenie w tych regionach badań ankietowych mających zobrazować: wpływ przesiedlenia na status materialny i komfort psychiczny, znajomość praw i przywilejów wśród ankietowanych, występowanie okoliczności korzystnie wpływających na możliwość przesiedlenia, ogólne postrzeganie inwestycji dotyczących budowy zbiorników retencyjnych. Szczególną uwagę poświęcono zbiornikowi Racibórz Dolny w gminie Lubomia oraz zbiornikom rozważanym do budowy w gminach Radków i Międzylesie.

EN

The issue of resettlement for economic development investments is a complex issue and evokes a lot of emotions, especially among people who have found themselves in the zone of direct impact of a given project. The aim of the article is to present the social specificity of the regions where the construction of retention reservoirs was planned or implemented, and to conduct surveys in these regions to illustrate: the impact of resettlement on the material status and psychological comfort, knowledge of rights and privileges among the respondents, the existence of circumstances favorably influencing the possibility of resettlement, the general perception of investments related to the construction of retention reservoirs. Particular attention was paid to the Racibórz Dolny reservoir in the Lubomia commune and to the reservoirs considered for construction in the Radków and Międzylesie communes.

2

Wstępna analiza jakości wody zbiornika wodnego Turawa w obrębie działającej instalacji „WOPR”

Buta Bogna, Wiatkowski Mirosław, Gruss Łukasz, Tomczyk Paweł, Kasperek Robert, Skorulski Witold

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 8

544-552

PL

Przedstawiono wyniki wstępnych badań jakości wody zbiornika Turawa przeprowadzonych w obrębie Instalacji Poprawiającej Jakość Wody w początkowym okresie jej funkcjonowania. Podano wyniki analizy zmian takich wskaźników wody, jak odczyn, przewodność elektrolityczna, azot azotanowy i fosfor fosforanowy. Analizy przeprowadzono z wykorzystaniem statystyk podstawowych i testu rang Wilcoxona. Na podstawie wyników uzyskanych w analizowanym okresie 2020 r. sformułowano wnioski dotyczące stopnia poprawy jakości wody poprzez obniżenie zawartości biogenów w wodach tego zbiornika. Wskazano możliwe kierunki rekultywacji zbiorników wodnych, które borykają się z eutrofizacją retencjonowanych w nich wód.

EN

Preliminary water quality tests in the Turawa reservoir were carried out within the Water Quality Improvement Installation in the initial period of its operation. The changes in such water indicators as pH, electrical conductivity, nitrate and phosphate content were tested. The analyzes were performed using descriptive statistics and the Wilcoxon signed-rank test. The degree of improvement in water quality was assessed by reducing the content of nutrients in the waters of this reservoir. Possible directions of reclamation of water reservoirs that struggle with water eutrophication were indicated.

3

Zbiorniki zaporowe - aktualne zagadnienia ich funkcjonowania i oceny stanu bezpieczeństwa

Dmitruk Zbigniew, Sieinski Maciej, Wiatkowski Mirosław

Gospodarka Wodna

|

2022

|

Nr 10

2--10

PL

W pracy przedstawiono klasyfikację zbiorników wodnych i rolę, jaką spełniają w gospodarce wodnej i środowisku przyrodniczym. Scharakteryzowano wybrane zbiorniki zaporowe zlokalizowane w Polsce, przedstawiając ich parametry. Szczególną uwagę poświęcono zagadnieniu dotyczącemu oceny stanu technicznego i bezpieczeństwa zbiorników wodnych. Na podstawie przepisów zawartych w ustawie Prawo wodne i procedurach zawartych w „Wytycznych wykonywania badań, pomiarów, ocen stanu technicznego oraz ocen stanu bezpieczeństwa budowli piętrzących wodę” IMGW-PIB zaprezentowano ocenę stanu bezpieczeństwa budowli piętrzących, w tym zbiorników wodnych w Polsce. Przedstawiono wyniki badań, które dostarczają ważnych informacji na temat prowadzenia ocen bezpieczeństwa budowli piętrzących i służą weryfikacji wytycznych w zakresie wykonywania badań, pomiarów i ocen stanu technicznego oraz stanu bezpieczeństwa budowli piętrzących. Zagadnienia te wpisują się w strategię utrzymania i rozwoju infrastruktury gospodarki wodnej służącej ochronie przeciwpowodziowej i przeciwdziałającej niedoborowi wody.

EN

The article presents the classification of water reservoirs and the role they play in the water management and the natural environment. It provides a characteristic of selected damming reservoirs located in Poland, including their parameters. The authors focused in particular on the assessment of the technical state and safety of water reservoirs. Based on regulations contained in the Water Law Act and procedures included in the "Guidelines for research, measurements, technical state assessment and safety status assessment of damming structures” of the Institute of Meteorology and Water Management, National Research Institute, the article presents the assessment of the safety status of damming structures, including water reservoirs, in Poland. It presents the results of research providing important information on how the safety of damming structures is assessed and used for verification of guidelines for research, measurements, technical state assessment and safety status assessment of damming structures. These issues constitute part of the strategy for maintenance and development of water management infrastructure for the flood protection and water shortages counteracting purposes.

4

Assessment of the possibility of implementing small retention reservoirs in terms of the need to increase water resources

Wiatkowski Mirosław, Wiatkowska Barbara, Gruss Łukasz, Rosik-Dulewska Czesława, Tomczyk Paweł, Chłopek Dawid

Archives of Environmental Protection

|

2021

|

Vol. 47, no. 1

80--100

EN

Currently, due to reduced water resources, there is a need to build reservoirs in Poland. Reservoirs perform important economic, natural and recreational functions in the environment, improve water balance and contribute to flood protection. In the construction of reservoirs, it is necessary to consider not only hydrological issues related to water quantity, but also its quality, silting, and many other factors. Therefore, the physiographic, hydrological, hydrochemical, and hydrogeological conditions of the projected reservoirs have to be taken into account to limit the potential negative effects of decisions to build them. In order to assess the suitability of eight projected small water retention reservoirs (to increase water resources in the Barycz River catchment in Lower Silesia and Greater Poland provinces, this article takes into account hydrological indicators (efficiency of the reservoir, operation time, dependence on the intensity of silting, and flood hazard indicator), water quality (phosphorus load and nitrogen load), hydrogeological conditions (type of geological substratum for the reservoir basin and filtration losses), and safety of the reservoir dam. To develop a theoretical model describing the regularities between the indicators, multivariate statistical techniques were used, including the Principal Component Analysis (PCA) and the Factor Analysis (FA). In order to assess the reservoirs, a synthetic indicator was developed to compare the reservoirs with each other in relation to the conditions. The Cluster Analysis (CA) was used for typological classification of homogeneous locations of projected small retention reservoirs. Own research procedure for identification of the most advantageous water reservoirs, with the use of multivariate statistical techniques, may be used as a tool supporting decision making in other facilities intended for implementation in provincial projects of small retention.

PL

Obecnie w Polsce z powodu zmniejszonych zasobów wodnych istnieje potrzeba budowy zbiorników wodnych. Pełnią one w środowisku ważne funkcje gospodarcze, przyrodnicze, rekreacyjne, poprawiają bilans wodny i przyczyniają się do ochrony przeciwpowodziowej. Budując zbiornik wodny, oprócz zagadnień hydrologicznych związanych z ilością wody, należy wziąć pod uwagę jakość wody, która będzie retencjonowana w zbiorniku, jego zamulenie oraz szereg innych aspektów. Bardzo ważna jest więc analiza uwarunkowań zbiorników planowanych, w tym fizjograficznych, hydrologicznych, hydrochemicznych i hydrogeologicznych, aby ograniczyć potencjalne negatywne skutki podejmowania decyzji o budowie takich obiektów. W celu oceny możliwości realizacji ośmiu planowanych zbiorników małej retencji wodnej w kontekście potrzeby zwiększania zasobów wodnych na obszarze zlewni Barycz w województwie dolnośląskim i wielkopolskim w niniejszym artykule uwzględniono wskaźniki hydrologiczne (sprawność zbiornika, czas eksploatacji ze względu na intensywność zamulania, wskaźnik potencjalnego zagrożenia powodzią), jakości wody (obciążenie ładunkiem fosforu i azotu), hydrogeologiczne (rodzaj podłoża geologicznego pod czaszę zbiornika wodnego i straty filtracyjne) oraz bezpieczeństwa zapory zbiornika. Do opracowania teoretycznego modelu, opisującego prawidłowości zachodzące pomiędzy tymi wskaźnikami, wykorzystano wielowymiarowe techniki statystyczne takie jak: Principal Component Analysis (PCA) i Factor Analysis (FA). W celu oceny planowanych zbiorników w aspekcie najbardziej korzystnych do realizacji opracowano syntetyczny wskaźnik, który umożliwił porównanie tych zbiorników w odniesieniu do rozpatrywanych uwarunkowań. Wykonano również z zastosowaniem Cluster Analysis (CA) typologiczną klasyfikację planowanych zbiorników małej retencji wodnej pod względem jednorodnych lokalizacji na analizowanym obszarze. Zaproponowana w niniejszej pracy autorska procedura badawcza identyfikacji najkorzystniejszych, spośród planowanych do realizacji, zbiorników wodnych z zastosowaniem wielowymiarowych technik statystycznych, może posłużyć jako narzędzie wspomagające podejmowanie decyzji przy innych obiektach planowanych do realizacji w wojewódzkich planach rozwoju małej retencji.

5

Shaping changes in the ecological status of watercourses within barrages with hydropower schemes : literature review

Tomczyk Paweł, Wiatkowski Mirosław

Archives of Environmental Protection

|

2020

|

Vol. 46, no. 4

78--94

EN

Hydropower use of watercourses has tangible consequences for the environment, society and economy. Based on a literature review and their own research, the authors present current data on changes in the ecological status of waters within run-of-river and reservoir hydropower plants, i.e. changes in biological elements (benthic macroinvertebrates, plankton, ichthyofauna, macrophytes), as well as hydromorphological and physicochemical changes. Previous researchers have noted that the impact of hydropower use of rivers on ecological status of those rivers is extensive, consisting of, among others, changes in species structure and populations of macrophytes, benthic macroinvertebrates, plankton and ichthyofauna (positive as well as negative changes), algal blooms due to increased turbidity, constrained migration of water organisms, changes in temperature within hydroelectric power plants, the phenomenon of supersaturation, eutrophication, changes in hydrological conditions (e.g., increased amplitudes of diurnal water levels and their consequent annual reduction), and increased erosion below the damming and deposition of bottom sediments on the damming barriers. In addition to such changes in ecological status, hydropower use also has a visible impact on socio-economic conditions (e.g., living standards of the population) and the environment (e.g., quality of bottom sediments and biodiversity). The article offers an assessment of the impact of hydropower use of rivers on ecological status (biological, hydromorphological, physicochemical elements and hydrological conditions of such rivers), society, economy and environment; it also proposes a research scheme to assess the impact of hydropower structures.

6

Verification of the Methods for Calculating the Probable Maximum Flow in the Widawa River in the Aspect of Water Management in the Michalice Reservoir

Gruss Łukasz, Wiatkowski Mirosław, Buta Bogna, Tomczyk Paweł

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

566-585

EN

Flows with a given probability of exceedance are important from the point of view of water management, especially in water reservoirs. By determining these flows, it is possible to design a reservoir adapted to local conditions that will operate in line with the assumed function. Various methods exist in the world for determining the probable maximum flows; these methods are based on various assumptions. The aim of the article is to verify and assess the applicability of the Flood Frequency Analysis (FFA) and the IMGW method for use in catchments of controlled rivers where a retention reservoir was built during the hydrological observation period. This is important in updating the water management instructions and in designing new retention reservoirs. The authors undertook to investigate whether a series of maximum flows prepared for the IMGW method allows one to recognize the regime change, caused by the construction of the retention reservoir, in the water gauge Zbytowa profile on the Widawa River, using the Mann-Kendall test. The following distributions were used in the study: Pearson type III, log-normal and Weibull. The Mann-Kendall test showed homogeneity of three observational series: 1971-2000, 2001-2017 and 1971-2017 prepared for the FFA method despite the fact that in 2001 the Michalice retention reservoir was commissioned on the Widawa river and the water management in the basin changed this watercourse. However, the observational series prepared for the IMGW method were homogenous only prior to the construction of the reservoir (1971-2000). The observational series prepared in this way enabled the Mann-Kandall test to exclude the homogeneous series caused by the regime change as a result of the construction and operation of the Michalice retention reservoir. Only after the construction of the retention reservoir the observational series from the winter half-year were homogeneous. This is due to the fact that the flows in the winter half-year are definitely lower than those in the summer half-year. The best-fitting distribution for the empirical distribution for the Widawa (the Zbytowa profile) in the analyzed series is a log-normal distribution that can be used to calculate the probable maximum flows needed to update the reservoir's water management instructions. The Wilcoxon test showed no difference between the calculation methods analyzed and used to estimate the probable maximum flows in the Zbytowa profile on the Widawa river. Therefore, as a method for calculating the probable maximum flows for the Widawa river (the Zbytowa profile) in the aspect of managing the Michalice reservoir or some other river with controlled catchment and parameters similar to those of the Widawa (in the Zbytowa profile), one can recommend either of the two analyzed methods: both FFA and IMGW.

PL

Przepływy o zadanym prawdopodobieństwie przewyższenia są istotne z punktu widzenia gospodarowania wodami na zbiornikach wodnych. Dzięki wyznaczeniu tych przepływów możliwe jest zaprojektowanie zbiornika dostosowanego do lokalnych warunków, który będzie funkcjonował zgodnie z założoną funkcją. Na świecie obowiązują różne metody wyznaczania przepływów maksymalnych prawdopodobnych, które bazują na odmiennych założeniach. Celem artykułu jest weryfikacja i ocena możliwości zastosowania metody Flood Frequency Analysis (FFA) i metody IMGW do zastosowania w zlewniach rzek kontrolowanych, na których w okresie obserwacji hydrologicznej wybudowano zbiornik retencyjny. Ma to znaczenie w aktualizacji instrukcji gospodarowania wodą oraz w projektowaniu nowych zbiorników retencyjnych. Autorzy podjęli się zbadania czy serie przepływów maksymalnych przygotowane dla metody IMGW pozwalają na rozpoznanie zmiany reżimu, w rzece Widawie w przekroju Zbytowa, przy pomocy testu Manna-Kendalla, spowodowanej wybudowaniem zbiornika retencyjnego. W pracy wykorzystano następujące rozkłady: Pearsona typ III, logarytmiczno-normalnego oraz rozkład Weibulla. Test Manna-Kendalla wykazał jednorodności trzech serii obserwacyjnych: 1971-2000, 2001-2017 i 1971-2017 przygotowanych dla metody FFA pomimo, że na rzece Widawie w 2001 roku został oddany do eksploatacji zbiornik retencyjny Michalice i zmieniło się gospodarowanie wodą w zlewni tego cieku. Natomiast serie obserwacyjne sporządzone dla metody IMGW były jednorodne jedynie przed budową zbiornika (okres 1971-2000). Tak przygotowana seria obserwacyjna umożliwiła testowi Manna-Kandalla wykluczyć serie jednorodne spowodowane zmianą reżimu na skutek wybudowania i pracy zbiornika retencyjnego Michalice. Jedynie po budowie zbiornika retencyjnego serie obserwacyjne z półrocza zimowego były jednorodne. Jest to spowodowane tym, że przepływy w półroczu zimowym są zdecydowanie niższe niż przepływy w półroczu letnim. Najbardziej dopasowanym rozkładem zmiennej Qmax dla rzeki Widawy (profil Zbytowa) w analizowanych seriach jest rozkład logarytmiczno-normalny, który może zostać wykorzystany do obliczeń przepływów maksymalnych prawdopodobnych potrzebnych do aktualizacji instrukcji gospodarki wodnej zbiornika. Test Wilcoxona wykazał, brak różnic pomiędzy analizowanymi metodami obliczeniowymi użytymi do obliczeń maksymalnych przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia rzeki Widawy (profil Zbytowa), dlatego też jako metodę do obliczania przepływów maksymalnych prawdopodobnych w zlewni rzeki Widawy w profilu Zbytowa w aspekcie gospodarowania wodami zbiornika retencyjnego Michalice lub innej rzeki o zlewni kontrolowanej o podobnych parametrach zlewni co zlewnia rzeki Widawa (profil Zbytowa), można wskazać obie analizowane metody: FFA i IMGW.

7

Influence of Restored External Spoil Tip of a Lignite Mine on the Discharge in a Cross-Border Watercourse (PL−CZ)

Wojarnik Krzysztof, Iwaniak Edward, Wiatkowski Mirosław, Czamara Włodzimierz

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

343--363

EN

This article presents a novel method for the assessment of the influence of a restored external spoil tip in "Turów" Lignite Mine (Poland) on the discharge in the cross border watercourse called in Poland Bezimienny Potok and in the Czech Republic – Minovickỳ Potok. Moreover, possible flood protection needs of the areas below the spoil tip in the Czech Republic (below the Tank No. 4) are indicated. In the investigated area, after the spoil tip had been formed, restoration work was carried out, i.e. a forest was planted on it. This restoration work, combined with the surface drainage structures, helped to reduce the rate of surface runoff. This, in turn, reduced the flood risk, since the high water culmination and the frequency of flood events were reduced. The hydrological and hydraulic calculations of the watercourse channel and hydro-technical structures' flow capacity indicate that the creation of the external spoil tip followed by the restoration work and the system of hydro-technical devices do not adversely affect the hydrological regime in the Bezimienny Potok catchment area, near the village of Minkovice in the Czech Republic. The forests planted as part of the restoration work play a significant role in reducing the high water culmination and the frequency of flood events. These forests cover the entire surface of the spoil tip and slow down the runoff of water. Moreover, it was confirmed that alternative solutions based on reservoirs – waste ponds located in the Bezimienny Potok catchment area – will improve the flood protection of the areas located in the Czech Republic (thanks to their storage capacity and provided that appropriate water management is ensured). The main stages of the method used for the assessment of the influence of the external spoil tip of "Turów" Lignite Mine on the discharge in the investigated cross-border watercourse are explained by means of the calculation of maximum discharge with a given probability of exceedance by the Wołoszyn's method used in Poland in the Lower Silesia region. This method accounts for the intensity of rainfall. Moreover, in order to determine the retention capacity of the investigated watercourse catchment area, the reduction of high water discharge (Q1% and Q10%) was calculated in the profiles of the sedimentation tanks, based on the reproduced hydrograph of the flood wave and with the assumption that the time required for the flood wave to go down to equals twice the time of concentration tk (to = 2tk). The sedimentation tanks' useful capacities were used to calculate the reduced discharge Q1%reduced and Q10%reduced. These values were added to the design flows for the sedimentation tanks located below, with the assumption that the swell waves coincide (the most unfavourable case). The calculation of probable discharges was carried out using the Kaczmarek's method (adopted in Poland) and using the maximum likelihood method. The methodology presented has been developed for the purpose of operation of the lignite waste external spoil tip in Turów (South-West of Poland, on the border with the Czech Republic). The main assumptions and implementation rules are universal and may be used for other sites of this kind.

PL

W pracy zaprezentowano nowatorską metodę oceny wpływu zrekultywowanego zwałowiska zewnętrznego, znajdującego się w Kopalni Węgla Brunatnego „Turów” (Polska) na wielkości przepływów w cieku transgranicznym o nazwie Potok Bezimienny – Minovickỳ Potok (Republika Czeska). Ponadto wskazano na ewentualne potrzeby w zakresie ochrony przeciwpowodziowej terenów położonych poniżej zwałowiska na terenie Republiki Czeskiej (poniżej Zbiornika nr 4). Na omawianym obszarze po zakończeniu formowania zwałowiska prowadzono zabiegi rekultywacyjne, które polegały na zalesianiu. Przeprowadzone prace rekultywacyjne i wykonane urządzenia odwodnienia powierzchniowego przyczyniły się do zmniejszenia natężenia spływu powierzchniowego. To spowodowało zmniejszenie zagrożenia powodziowego poprzez zmniejszenie kulminacji wielkich wód i ograniczenie częstotliwości wezbrań. Wykonane w pracy obliczenia hydrologiczne i hydrauliczne przepustowości koryta cieku i budowli wodnych wskazują na to, że budowa zwałowiska zewnętrznego wraz z wykonaną rekultywacją i systemem urządzeń hydrotechnicznych nie wpływa ujemnie na reżim hydrologiczny w zlewni Potoku Bezimiennego w obrębie miejscowości Minkovice w Republice Czeskiej. Dużą rolę w zmniejszeniu kulminacji wielkich wód i ograniczeniu częstotliwości wezbrań pełnią powstałe w wyniku rekultywacji obszary leśne, obejmujące całą powierzchnię zwałowiska, które opóźniają spływ wody. Wyniki badań potwierdziły, że alternatywne rozwiązania wykorzystujące zastosowanie zbiorników wodnych – osadników zlokalizowanych w zlewni Potoku Bezimiennego, poprzez utworzoną pojemność retencyjną i przy właściwie prowadzonej gospodarce wodnej, wpłyną na poprawę ochrony przed powodzią terenów położonych w Republice Czeskiej. Główne etapy stosowanej metody oceny wpływu zwałowiska zewnętrznego kopalni węgla brunatnego „Turów” na wielkości przepływów w cieku transgranicznym wyjaśnione zostały za pomocą obliczeń przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia metodą Wołoszyna stosowaną w Polsce w regionie Dolnego Śląska, uwzględniającą natężenie deszczu. Ponadto w celu określenia zdolności retencyjnej zlewni rozpatrywanego cieku, w przekrojach zbiorników-osadników przeprowadzono obliczenia redukcji przepływów wielkich wód (Q1% i Q10%), opartej na odwzorowanym hydrogramie fali wezbraniowej, przy założeniu, że czas opadania fali to jest równy 2-krotności czasu koncentracji tk (to = 2tk). Pojemności użytkowe zbiorników-osadników posłużyły do obliczenia zredukowanego przepływu Q1%reduced i Q10%reduced, o które następnie zostały powiększone przepływy miarodajne dla osadników położonych poniżej, przy założeniu, że szczyty fal nakładają się na siebie (wariant niekorzystny). Wykonane w pracy obliczenia przepływów prawdopodobnych wykonano obowiązującą w Polsce metodą Kaczmarka oraz dodatkowo metodą największej wiarygodności. Przedstawiona metodyka została opracowana na potrzeby eksploatacji zwałowiska zewnętrznego kopalni Turów (południowo-zachodnia Polska, przy granicy z Czechami). Główne założenia i zasady realizacji prac mają charakter uniwersalny i mogą być wykorzystywane na innych tego typu obiektach.

8

Changes in the flow and quality of water in the dam reservoir of the Mała Panew catchment (South Poland) characterized by multidimensional data analysis

Wiatkowski Mirosław, Wiatkowska Barbara

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 1

26--41

EN

Multidimensional exploratory techniques, such as the Principal Component Analysis (PCA), have been used to analyze long-term changes in the flow regime and quality of water of the lowland dam reservoir Turawa (south-west Poland) in the catchment of the Mała Panew river (a tributary of the Odra). The paper proves that during the period of 1998–2016 the Turawa reservoir was equalizing the river’s water flow. Moreover, various physicochemical water quality indicators were analyzed at three measurement points (at the tributary’s mouth into the reservoir, in the reservoir itself and at the outflow from the reservoir). The water quality assessment was performed by analyzing physicochemical indicators such as water temperature, TSS, pH, dissolved oxygen, BOD5, NH4+, NOˉ3, NOˉ2, N, PO43-, P, electrolytic conductivity, DS, SO42- and Clˉ. Furthermore, the correlations between all these water quality indicators were analyzed statistically at each measurement point, at the statistical signifi cance level of p ≤ 0.05. PCA was used to determine the structures between these water quality variables at each measurement point. As a result, a theoretical model was obtained that describes the regularities in the relationships between the indicators. PCA has shown that biogenic indicators have the strongest infl uence on the water quality in the Mała Panew. Lastly, the differences between the averages of the water quality indicators of the infl owing and of the outflowing water were considered and their signifi cance was analyzed. PCA unveiled structure and complexity of interconnections between river flow and water quality. The paper shows that such statistical methods can be valuable tools for developing suitable water management strategies for the catchment and the reservoir itself.

PL

Eksploracyjne techniki wielowymiarowe, takie jak analiza składowych głównych (PCA), zostały zastosowane w celu analizy wieloletnich (lata 1998-2016) zmian przepływów i jakości wód nizinnego zbiornika zaporowego Turawa (południowo-zachodnia Polska) w zlewni rzeki Mała Panew (dopływ rzeki Odry). W pracy wykazano, że w okresie 1998-2016 zbiornik Turawa w znacznym stopniu wyrównywał przepływy wód rzeki Mała Panew. Analizowano również wskaźniki fizykochemiczne jakości wód na trzech stanowiskach pomiarowych (dopływ do zbiornika, w zbiorniku i na odpływie ze zbiornika). Ocenę jakości wody wykonano analizując wskaźniki fizykochemiczne takie jak: temperaturę wody, zawiesinę ogólną, pH, tlen rozpuszczony,BOD5, NH4+, NOˉ3, NOˉ2, N, PO43-, P, przewodność elektrolityczną, substancje rozpuszczone, siarczany SO42- - i chlorki Clˉ. Analizie statystycznej poddano również związki korelacyjne pomiędzy wszystkimi wskaźnikami jakości wody na poszczególnych stanowiskach pomiarowych, istotne statystycznie na poziomie p<0,05. W celu wykrycia struktur zachodzących między wskaźnikami jakości wody na każdym stanowisku pomiarowym, zastosowano analizę składowych głównych (PCA) (Principal Components Analysis), w efekcie której otrzymano teoretyczny model opisujący prawidłowości w zależnościach między analizowanymi wskaźnikami jakości wód. Analiza składowych głównych (PCA) wykazała, że jakość wody rzeki Mała Panew najsilniej determinowały wskaźniki biogenne. Analizowano również istotność różnic między średnimi stężeniami wskaźników jakości wody dopływającej do zbiornika i wody odpływającej ze zbiornika. Na podstawie zastosowanych metod eksploracyjnej analizy danych możliwe było rozpoznanie struktur i złożoności powiązań zachodzących pomiędzy przepływami wód oraz wskaźnikami jakości wód w rzece Mała Panew. W pracy wykazano, że metody te mogą stanowić niezbędne narzędzie w zakresie podejmowania strategicznych decyzji i rozwiązań w zakresie racjonalnego gospodarowania wodą zarówno w zlewni zbiornika jak i w zbiorniku wodnym.

9

Rainfall models in small catchments in the context of hydrologic and hydraulic assessment of watercourses

Gruss Łukasz, Wiatkowski Mirosław

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2018

|

Vol. 25, nr 1

19--27

EN

This paper presents a proposed application of methods for determining heavy rainfall in small ungauged agricultural catchments in lowland areas. Moreover, we discuss the methodology for a comprehensive hydrological and hydraulic analysis of the functioning of a small lowland watercourse. In order to properly (correctly) use the methods for determining heavy rainfall, a comprehensive workflow had to be created for the dimensioning of structures designed to evacuate rainfall water (i.e. drainage, irrigation and sewer systems), that could be used by designers and would account for the small water retention solutions. In the paper we propose methods for determining heavy rainfall that allow the management of rainfall water in small ungauged agricultural catchments in lowland areas. The calculations of the rainfall intensity with assumed duration times are proposed using three precipitation models: the Bogdanowicz and Stachy formula, the Lambor formula and the Woloszyn formula. The models of Lambor and Woloszyn are advantageous because they are local. On the other hand, the Bogdanowicz and Stachy formula is the recommended model for the dimensioning of structures intended to evacuate rainfall water; this formula makes use of the intensity of design storm in rural areas (p = 10 %). As an example of calculations, we present the initial rainfall intensity results and the values of runoff for a rainfall with the exceedance probability p = 10 % and the duration time 15, 30, 60 and 120 minutes, for the micro-catchment of the watercourse R-4 located in the Dobrzen Wielki commune, south-west of Poland. In the calculations each of the three formulae was used, but the highest values were obtained for the Bogdanowicz and Stachy formula. An analysis of the runoff values for each duration time reveals that the longer the duration time of rainfall, the lower the rainfall intensity. The runoff of precipitation water from the catchment was determined using the European standard EN 752:2008. Moreover, in order to properly select and dimension the retention reservoir for precipitation water the authors used the ATV-A117 guidelines and a study about this standard. The proposed methodology for the determination of heavy rainfall in small ungauged agricultural catchments in lowland areas for the purpose of rainfall water management could be of interest in practical water management applications.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono propozycje zastosowania metod wyznaczania opadów nawalnych w małych niekontrolowanych zlewniach użytkowanych rolniczo, na terenach nizinnych. Ponadto w pracy przedstawiono metodykę wykonania kompleksowej analizy hydrologiczno-hydraulicznej funkcjonowania małego cieku nizinnego. Dla właściwego (poprawnego) stosowania metod wyznaczania opadów nawalnych konieczne było stworzenie kompleksowego schematu postępowania dla wymiarowania urządzeń odprowadzaj ących wody opadowe, tj. systemów melioracyjnych i kanalizacyjnych, który może być stosowany przez projektantów uwzględniając zastosowanie rozwiązania małej retencji wodnej. W pracy zaproponowano metody wyznaczania opadów nawalnych umożliwiających zagospodarowanie wód opadowych w małych niekontrolowanych zlewniach nizinnych na terenach rolniczych. Zaproponowano obliczenia natężenia deszczy przy założonych czasach ich trwania przy zastosowaniu 3 modeli opadów: wg Bogdanowicza i Stachego, Lambora oraz Wołoszyna. Zaletą stosowania modeli Lambora i Wołoszyna jest fakt, że są modelami lokalnymi. Natomiast zalecanym modelem w wymiarowaniu urządzeń odprowadzających wody opadowe, który wykorzystuje natężenie deszczu miarodajnego na terenach wiejskich (p = 10 %) jest model Bogdanowicza i Stachego. Jako przykład obliczeń przedstawiono wstępne wyniki natężenia deszczu i wartości odpływów dla deszczu o prawdopodobieństwie przewyższenia p = 10% i czasie trwania 15, 30, 60,120 minut dla mikrozlewni cieku R-4 zlokalizowanej w południowo – zachodniej Polsce w Gminie Dobrzeń Wielki. W obliczeniach zastosowano wszystkie wymienione modele, jednak najwyższe wartości uzyskano modelem Bogdanowicza i Stachego. Analiza wartości odpływów wskazuje, że im czas trwania deszczu jest dłuższy, tym mniejsze jest jego natężenie. Ustalono wartości odpływu wód opadowych ze zlewni przy zastosowaniu normy europejskiej EN 752:2008. Ponadto dla właściwego doboru i wymiarowania zbiornika do retencji wód opadowych autorzy zastosowali wytyczne normy ATV-A117 oraz opracowania poświęcone tej normie Zaproponowana w niniejszej pracy metodologia wyznaczania opadów nawalnych w małych niekontrolowanych zlewniach użytkowanych rolniczo, na terenach nizinnych, na potrzeby zagospodarowania wód opadowych, stanowi interesującą propozycję do wykorzystania w praktyce gospodarki wodnej.