The Archer method for construction of nonparametric hydrographs was regarded as the basic one for constructing design hydrographs in gauged cross sections. The hydrographs designed using this method belong to a group of non-formalized hydrology. Unlike the commonly used formalized methods, where a nonparametric hydrograph is strictly determined and defined, the hydrographs defined in this way are constructed on the assumption, that flow is the main determined parameter. On the other hand, the Archer method assumes that the basic parameter is time, which is determined for assigned standardized flow, called a flow percentile. Hydrographs constructed using this method are the basis for constructing parametric design hydrographs used for engineering computations. The Archer method is relatively new and should be verified for various regions. Presented manuscript compares the results obtained using this method in the middle Odra and upper Vistula basins with the nonparametric method developed at the Cracow University of Technology, called the Cracow method. The obtained results show, that four highest registered flood waves are sufficient to construct a nonparametric design hydrograph, whereas semi-standardized volumes above descriptors W75 and W50 and the duration time of the descriptors are bigger than the volumes and duration times calculated by means of the Cracow method in the Vistula River basin, and approximate with regard to the values in the Odra River basin.
W artykule dokonano oceny suszy hydrologicznej 2015-2016 - na tle wielolecia - w wybranych zlewniach dorzecza środkowej Odry. Analizie poddano ciągi codziennych przepływów z 35 stacji wodowskazowych zlokalizowanych w zlewniach dopływów Odry oraz Warty z wielolecia 1971-2015 oraz zimy 2016. Do opisu suszy hydrologicznej wykorzystano okresy niżówek hydrologicznych, wskaźnik wiarygodnej ekstremalnej suszy hydrologicznej (WSH) oraz wskaźnik suszy rzecznej (SDI).
EN
The article provides an assessment of the 2015-2016 hydrological drought - as compared to a multi-annual period - in selected Middle Oder River basin districts. The authors analysed daily flow sequences from 35 gauging stations located in the Oder's tributaries basin districts recorded in the years 1971-2015 and in winter 2016. For description of the hydrological drought, the authors use hydrological low water periods, the possible extreme hydrological drought index and the stream flow drought index.
Nonparametric hydrographs, constructed by the method suggested by Archer, are usually used for developing parametric design hydrographs. Flow changes in time are described by the UPO ERR Gamma complex function, which denotes a Gamma curve reformulated to have a Unit Peak at the Origin (abbreviated to UPO), supplemented by the Exponential Replacement Recession (ERR) curve. It may be observed, that this solution does not work in some areas of the upper Vistula and middle Odra catchments when the times of the rising limb of a hydrograph are higher than the times of the falling limb, i.e. when the skewness coefficient approximates 0.5 or higher values. Better results can be achieved with the function suggested by Strupczewski in 1964. It is a solution which uses two parameters of the flood hydrograph. The objective of the present paper is to assess the Strupczewski method by comparing it with a complex UPO ERR Gamma function for gauged cross-sections in the upper Vistula and middle Odra catchments. The assessment was carried out for 30 gauged cross-sections (15 in each river catchment). The parameters were optimized for width-hydrograph descriptors W75 and W50, designed by the Archer method, and for the skewness coefficient s. Optimization using only two width-hydrograph descriptors aims to test how the Strupczewski method works for cross-sections for which the values of width-hydrograph descriptors W75 and W50 are known. The assessment of both methods was carried out with reference to a nonparametric hydrograph constructed by the Archer method. The results of these assessments suggest that the Strupczewski method may be used not only for gauged cross-sections, but also for ungauged ones.
The overall objective of the ongoing work is to develop the computational environment HY DRO-PATH as a flexible tool for forecasting runoff from catchment areas for various hydrometeorological conditions while taking into account the information available on a real-time basis. Ensuring the model’s operational reliability and reducing the uncertainty of generated forecasts is accomplished through the adjustment of both the internal structure of the model and the spatial representation of the computational grid to the physiographical, hydrological and climatological characteristics of a given basin. The research focused on the development of methods for selecting the optimal model structure and parameters by analysing the results obtained for different model structures. This is achieved through the computational environment, in which it is possible to implement different types of hydrological rainfall-runoff models. These models have a unified system of data input, parameter optimisation rules, and procedures for result generation. The developed elements of the computational environment correspond to generation potential of models with a given structure and complexity. Furthermore, within the framework of HY DRO-PATH the following components were developed: an application programming interface (API), a data assimilation module, a module for computational representation of a real object, and a module for the estimation and optimisation of model parameters. The developed computational environment was applied to prepare a version of TOPO-Flex and perform hydrological validation of the model’s results. The hydrological validation was performed for selected flood events in the Bystrzyca Dusznicka subbasin of the Nysa Kłodzka River.
While determining theoretical flood hydrographs, different methods of their construction are used depending on the needs of the problem or the scope of the project. It should be remembered that these methods differ mainly with the principle of the waveform averaging, which may be done either according to the flow or time. The hydrographs may be divided into nonparametric (determining on the basis of registered floods) and parametric (using mathematical description of the flood course). One of the analytical methods is Strupczewski method which has two parameters: responsible for the waveform and specifies the base flow, the flow above which values of hydrograph are calculated. The functional description uses the Pearson type III density distribution. The estimation of parametric flood hydrographs determined by means of Strupczewski method was carried out in the case when a nonparametric flood hydrograph suggested by the author was replaced with a nonparametric flood hydrograph computed using so called Cracow method. There was also made an estimation of flood hydrographs computed for single real hydrographs with the highest registered discharge and for so called typical hydrographs considering the volume. Comparative analyses were carried out for 20 gauging stations in the upper Vistula and in the middle Odra rivers catchments. The analysis revealed that hypothetical hydrographs determined using the Cracow method may be used in Strupczewski method as a nonparametric input hydrograph. Also real hydrographs meeting the criterion of a typical hydrograph due to their volume, may provide a basis for determination of a parametric flood.
PL
Do wyznaczania fal teoretycznych stosowane są różne metody ich konstruowania w zależności od potrzeb rozwiązywanego zadania lub zakresu projektu. Należy pamiętać, że te metody różnią się głównie zasadą uśredniania przebiegu fali, które może odbywać się z uwagi na przepływ bądź z uwagi na czas. Fale te można podzielić na nieparametryczne, które wyznaczane są na podstawie zarejestrowanych wezbrań powodziowych, i parametryczne, do których wykorzystuje się matematyczny opis przebiegu wezbrania. Ważną rolą w rozwiązaniach parametrycznych odgrywa metoda nieparametryczna, za pomocą której określa się przebieg wezbrania wejściowego wykorzystywanego w obliczeniach. Jedną z metod analitycznego opisu fali wezbraniowej jest opracowana ponad 50 lat temu metoda Strupczewskiego. W metodzie tej, w odróżnieniu od innych metod analitycznych, wykorzystuje się dwa parametry odpowiedzialne za kształt fali oraz parametr określający przepływ bazowy, czyli przepływ powyżej którego obliczane są wartości hydrogramu. Do opisu funkcyjnego wykorzystuje się rozkład gęstości Pearsona typu III. W pracy przeprowadzono ocenę wezbrań parametrycznych wyznaczonych metodą Strupczewskiego w przypadku, kiedy falę nieparametryczną zaproponowaną przez autora metody zastąpiono falą nieparametryczną, obliczoną tzw. metodą krakowską. Przeprowadzono także test, w którym dokonano oceny obliczonych wezbrań dla pojedynczych rzeczywistych hydrogramów o największym zarejestrowanym przepływie i dla hydrogramów tzw. typowych z uwagi na objętość. Analizy porównawcze przeprowadzono dla 20 stacji wodowskazowych usytuowanych na obszarze zlewni górnej Wisły i na środkowej Odrze. Jako zlewnie testowe wybrano zlewnie o różnych powierzchniach i różnym charakterze: górskim, pogórskim, wyżynnym i nizinnym. Przeprowadzona ocena wykazała, że fale hipotetyczne wyznaczone metodą krakowską mogą być stosowane w metodzie Strupczeskiego jako nieparametryczny hydrogram wejściowy. Również rzeczywiste hydrogramy spełniające kryterium fali typowej z uwagi na objętość mogą być podstawą do wyznaczania wezbrania parametrycznego. Fale o najwyższych zarejestrowanych wartościach w niektórych przypadkach nie dają zadowalających przebiegów teoretycznych.
Flooding in East-Central Europe in May and June 2010 also affected the Odra River Basin. Unlike a typical summer flood scenario, in 2010 intensive precipitation was observed as early as May. Also, the location of the most intensive rainfall shifted to the catchments of the right bank tributaries of the Odra River. This paper presents the climatological assessment of the precipitation totals that caused two flood waves on the Odra River. The assessment was carried out with the use of selected indicators: monthly precipitation totals, daily precipitation totals, number of days exceeding given precipitation levels, number of days with precipitation of a given probability of exceedance and intensity, duration and accumulation of precipitation for a number of consecutive wet days. The reference values for climatological indicators were developed for the period 1966-2009. The values of the selected indicators were analyzed in terms of flood hazard in relation to the hazard gradation. The results show that the observed precipitation had the character of an extreme event with respect to its magnitude, duration and spatial extent. The catchments with recognized high levels of flood hazard were affected by the flood wave. The flood situation caused by the extreme precipitation was evaluated in the context of the largest floods in this region during recent decades.
Rozważono czasowe i przestrzenne charakterystyki suszy w Polsce. Przedstawiono przyczyny niekorzystnych zmian, związane z procesami naturalnymi, a także wynikające z działań człowieka. Problemy niedoboru wody należy rozwiązywać przez wdrażanie strategii zintegrowanej gospodarki wodnej, w szczególności poprzez zwiększanie czasu pobytu wody w krajobrazie i efektywności wykorzystania wody.
EN
The article presents time and space characteristics of droughts in Poland. It presents the reason of negative changes, related to natural processes, as well as resulting from the anthropogenic activity. The water shortage problems should be resolved through implementation of the integrated water management strategy, in particular through extension of the time for which water remains in the landscape and of the water use effectiveness.
Predicted climate change may have negative impact on many environmental components including vegetation by increase of evapotranspiration and reduction of available water resources. Moreover, a growing global population and extensive use of water for irrigation and industry result in increasing demand for water. Facing these threats, quantitative and qualitative protection of water resources requires development of tools for drought assessment and prediction to support effective decision making and mitigate the impacts of droughts. Therefore, the Institute of Meteorology and Water Management, National Research Institute has developed and implemented a set of tools for the operational drought hazard assessment. The developed tools cover drought indices estimation, assessment of sensitivity to it formation and drought hazard prediction. They are streamlined into an operational scheme combined with data assimilation routines and products generation procedures. A drought hazard assessment scheme was designed to be implemented into the platform of a hydrological system supporting the operational work of hydrological forecast offices. The scheme was launched to run operationally for the selected catchments of the Odra River and the Wisla River basins. The crucial resulting products are presented on the website operated by IMWM-NRI: POSUCH@ (Operational System for Providing Drought Prediction and Characteristics) (http://posucha.imgw.pl/). The paper presents the scheme and preliminary results obtained for the drought event which began in August 2011.
PL
Prognozowane zmiany klimatu mogą niekorzystnie oddziaływać na wiele komponentów środowiska w tym na wegetację roślin poprzez zmiany wielkości parowania i dostępnych zasobów wodnych. Dodatkowo wzrost gospodarczy oraz wzrost populacji powoduje coraz większe zapotrzebowanie na wodę. W obliczu takich zagrożeń, ilościowa i jakościowa ochrona zasobów wodnych wymaga opracowania skutecznych narzędzi do oceny i prognozy zagrożenia suszą oraz wspomagania procesów podejmowania decyzji w celu przeciwdziałania skutkom suszy. W odpowiedzi Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowego Instytutu Badawczego opracowali i wdrożyli system narzędzi od operacyjnej oceny zagrożenia suszą. Opracowany system zawiera narzędzia wskaźnikowe do oceny suszy, podatności na jej pojawianie się oraz do prognozowania zagrożenia suszą. System przystosowany jest do operacyjnego działania, co wiąże się z procedurami asymilacji danych z różnych źródeł oraz generowaniem produktów ukierunkowanych na odbiorcę. System oceny zagrożenia suszą został zaprojektowany do współdziałania z platformą hydrologiczną wspomagającą codzienną pracę Biur Prognoz Hydrologicznych w IMGW PIB. Prognostyczno-Operacyjny System Udostępniania Charakterystyk Suszy POSUCH@ został uruchomiony w operacyjnym trybie pracy dla wybranych zlewni Odry i Wisły, a wyniki prezentowane są na stronie internetowej http://posucha.imgw.pl. Artykuł przedstawia system oraz wstępne wyniki i ocenę suszy, która pojawiła się w sierpniu 2011.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The occurrence of drought is one of the characteristic features of Polish climate. Drought usually lasts for many weeks and covers consid- erable area causing economic and social losses. Due to the influence which drought has on environment, economy and society, more and more research and implementation works are devoted to issues concerning its occurrence, risk assessment, monitoring, and forecasting. Literature indicates that hydrological droughts are most often associated with low flow periods on rivers. The paper presents analyses of hydrological drought periods on the basis of hydrological drought index (HDI) for selected Nysa Kłodzka study basin (SW part of Poland). Analyses were carried out in relation to the Maximum Credible Hydrological Drought (MCHD). In addition, attempts were taken to assess the hydrological drought based on atmospheric drought focused on application in ungauged basins in terms of hydrological monitoring.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Województwo dolnośląskie jest jednym z najuboższych w wodę obszarów kraju. Pierwszoplanową rolę w kształtowaniu stosunków hydrologicznych odgrywają tutaj opady atmosferyczne oraz ich rozkład w czasie i na obszarze dorzecza Odry. Naturalną przyczyną niżówek jest deficyt zasilania rzeki, który może być spowodowany brakiem opadów, dużym parowaniem oraz długotrwałymi mrozami. Brak opadów powoduje, że rzeki zasilane są jedynie przez wody podziemne. Na wielkość zasilania ma wpływ długość okresu bezopadowego. Im on jest dłuższy, tym bardziej wyczerpują się zasoby wód podziemnych i zasilanie rzek maleje. W okresie letnim, gdy wysokie temperatury powietrza ułatwiają szybkie parowanie wody oraz występują niewielkie opady, zasilanie rzek maleje. Współdziałanie tych czynników może doprowadzać do powstawania niżówek letnich. Zasoby wodne w takich okresach ulegają stopniowemu sczerpywaniu, co doprowadzić może do wystąpienia deficytów w zaspokajaniu potrzeb wszystkich użytkowników. W artykule oceniono zasoby wodne na podstawie wybranych okresów niżówkowych w rzekach obszaru województwa dolnośląskiego, określono ich objętość deficytu oraz czas trwania.
EN
The Dolnoslaskie Province is the one of the poorest region in water supply in the whole territory of Poland. The crucial role for hydrological conditions plays precipitations and also their temporal and spatial distribution in Odra basin. The natural reason of low flow in rivers is river supply scarcity which is caused by precipitations lack and increasing of evaporation. The lack precipitation caused that rivers are supply by only groundwater. In summer season when high temperatures help to evaporation increasing water supply are decreased. Water resources in such periods are gradually bailing. It can lead to appearance breaks in water demand for all users. In this paper water resources were assessed on the basis of low flow periods in rivers Dolnoslaskie Province territory and described their deficit volume and duration.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW