Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Assessment of heavy metal contamination in topsoil and soil invertebrates from the Niepolomice Forest

Chrzan A.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 3

347--355

EN

The purpose of the research was to determine the respective contents of heavy metals (Pb, Cd, Ni, Zn and Cu) in soil and extracted soil fauna in humid mixed coniferous forest (MHCF), fresh mixed coniferous forest (MFCF) and in fresh mixed forest (MFF) of Niepolomice Forest. The contents of heavy metals varied, depending on the forest type and trophic group. The highest values of cadmium, lead, and copper content were recorded in MFCF, while of nickel in MHCF. Analysis of variance and post-hoc Tuckey’s showed significant differences between the concentrations of Zn and other metals in invertebrates in different types of forest habitats. Bioconcentration factor shows that both soil saprophages and predacious invertebrates accumulated the largest amounts of Cd and smaller amounts of Zn, while the accumulation of remaining metals depended on the type of forest habitat. In fresh mixed coniferous forest predators accumulated heavy metals in the following order: Cd > Zn > Pb > Ni > Cu, in the case of saprohages it was: Cd > Zn > Ni > Cu > Pb.

PL

Celem badań było określenie zawartość metali ciężkich (Pb, Cd, Ni, Zn i Cu) w glebie i wyekstrahowanej faunie glebowej w trzech typach siedliskowych lasu w Puszczy Niepołomickiej – w lesie mieszanym wilgotnym, borze mieszanym świeżym i borze mieszanym wilgotnym. Zawartość metali ciężkich uzależniona była od typu lasu i grupy troficznej. Najwieksze wartości kadmu, ołowiu i miedzi odnotowano w glebie w borze mieszanym świeżym BMśw, a niklu w borze mieszanym wilgotnym BMw. Wskaźnik biokoncentracji wskazuje, że zarówno saprofagi i drapieżne bezkręgowce glebowe w największej ilości kumulowały Cd, w mniejszej Zn, natomiast pozostałe metale kumulowane były w zależności od typu siedliskowego lasu. W borze mieszanym świeżym drapieżne kumulowały metale w kolejności Cd > Zn > Pb > Ni > Cu, a saprofagi Cd > Zn > Ni > Cu > Pb.

2

Bioakumulacja metali ciężkich w faunie glebowej w Puszczy Niepołomickiej

Chrzan A.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

481--487

PL

Celem badań było określenie zawartość metali ciężkich (Pb, Cd, Ni, Zn i Cu) w glebie i wyekstrahowanej faunie glebowej w dwóch typach siedliskowych lasów w Puszczy Niepołomickiej, odległej o 20 km na wschód od centrum Krakowa. Próbki glebowe pobierano w III klasie wiekowej każdego typu drzewostanu obejmującą drzewa w wieku od 41 do 60 lat. Zbadano również liczebność i strukturę troficzną zespołów pedofauny. Zawartość metali ciężkich uzależniona była od typu lasu i grupy troficznej. Najwyższe wartości kadmu, ołowiu i miedzi odnotowano w glebie w borze mieszanym świeżym (BMśw), a niklu w borze mieszanym wilgotnym (BMw). Wskaźnik biokoncentracji wskazuje, że zarówno saprofagi, jak i drapieżne bezkręgowce glebowe w największej ilości kumulowały Cd, w mniejszej Zn, natomiast pozostałe metale kumulowane były w zależności od typu siedliskowego lasu. W borze mieszanym świeżym drapieżce kumulowały metale w kolejności Cd>Zn>Pb>Ni>Cu, a saprofagi Cd>Zn>Ni>Cu>Pb.

EN

The purpose of the research was to determine the respective contents of heavy metals (Pb, Cd, Ni, Zn and Cu) in soil and extracted soil fauna in two types of forest habitats of Niepolomice Forest distant about 20 km east of the Krakow centre. Soil samples were taken during autumn of 2011-2012 vegetation season in two stands of age category III (41 to 60 years). Also tested was the trophic structure of pedofauna assemblages. The contents of heavy metals varied, depending on the forest type and trophic group. The highest values of cadmium, lead, and copper content were recorded in fresh mixed broadleaved forest MFBF, while of nickel in moisture mixed coniferous forest MHCF. Bioconcentration factor shows that both soil saprophages and predacious invertebrates accumulated the largest amounts of Cd and smaller amounts of Zn, while the accumulation of remaining metals depended on the type of forest habitat. In fresh mixed coniferous forest predators accumulated heavy metals in the following order: Cd>Zn>Pb>Ni>Cu, in the case of saprophages it was: Cd>Zn>Ni>Cu>Pb.

3

Weryfikacja sieci komunikacyjnej Puszczy Niepołomickiej

Szostak M., Kmiecik J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 23

419--427

PL

Badania zostały oparte na warstwach wektorowych Leśnej Mapy Numerycznej (LMN) takich jak: komunikacja, leśnictwa, oddziały, wydzielenia oraz elementach sieci komunikacyjnej Puszczy Niepołomickiej, pozyskanych na podstawie materiałów geodezyjnych. Na podstawie danych PZGiK na obszarze Puszczy Niepołomickiej pozyskano 356.6 km linii komunikacyjnych, w tym największym udziałem charakteryzowały się drogi gruntowe polne lub leśne (48.8%). Blisko o połowę niższy udział procentowy posiadały drogi o nawierzchni utwardzanej i szerokości poniżej 3 m (24.6%), natomiast około 13.8% oraz 11.6% stanowiły odpowiednio drogi gruntowe wiejskie oraz ścieżki. Najniższy procent to drogi o nawierzchni twardej i szerokości od 3 do 7 m – nieco ponad 1.1%. Dla porównania ogólna długość linii komunikacyjnych dostępnych w LMN wynosiła 419.7 km. Dla wyselekcjonowania różnic pomiędzy liniami komunikacyjnymi dostępnymi w LMN a występującymi w materiałach PZGiK wykonano analizy przestrzenne GIS. W ich wyniku ustalono, iż linie komunikacyjne pozyskane w oparciu o geodane a nieposiadające swych odpowiedników w LMN charakteryzowały się całkowitą długością równą 61.7 km. Natomiast długość szlaków komunikacyjnych LMN, dla których obserwowano brak odpowiedników w materiałach PZGiK wynosiła 125.8 km. W obu przypadkach główny udział różnicy (około 70%) stanowiły drogi gruntowe polne i leśne, a następnie ścieżki o udziale około 28%. Zgodność linii komunikacyjnych dla obu analizowanych źródeł występowała łącznie w około 294 km obiektów. Zaobserwowano także przesunięcie obiektów LMN względem szlaków komunikacyjnych przedstawionych na mapach topograficznych. W większości przypadków rozbieżność lokalizacji kształtowała się w przedziale od 0–5 m. Efektem prac było opracowanie mapy sieci komunikacyjnej Puszczy Niepołomickiej, której treść stanowiły drogi i ścieżki LMN uzupełnione o linie komunikacyjne pozyskane na bazie geodanych.

EN

The research is based on the vector layers of a Digital Forest Map (LMN), such as: transportation, forest districts, departments, allotments, as well as vectorized elements of the transportation network of the Niepołomice Forest obtained from geodetic materials, mainly from topographic maps. Transportation lines (356.6 km) were vectorized on the basis of the data contained in the State Geodetic and Cartographic Resource (PZGiK), the majority of which were field and forest dirt roads (48.8%). The percentage of paved roads no more than 3 m wide was smaller by nearly a half (24.6%), while contribution of farm dirt roads and paths was similar and added up to about 13.8% and 11.6% respectively. Paved roads 3–7 m wide constituted the smallest percentage of the transportation lines – slightly more than 1.1%. In comparison, the total length of transportation lines included in the LMN maps 419.7 km. GIS spatial analyses were carried out for the selected discrepancies between the transportation lines included in the LMN and the ones vectorized on the basis of PZGiK data. As a result, it was discovered that the total length of the transportation lines vectorized from the geodata and not found in the LMN equaled 61.7 km. On the other hand, the length of communication routes included in the LMN, yet missing from the PZGiK data, amounted to 125.8 km. In both instances, it was mainly field and forest dirt roads (approximately 70%) that contributed to the discrepancies, followed by paths (28%). The transportation lines in case of both sources were congruent for 294 km of objects. Additionally, it was observed that the objects within the LMN were misaligned with respect to the transportation routes presented in topographic maps. In most situations, however, the divergence ranged from 0 to 5 m. As a result of the research, a map of the transportation network within the Niepołomice Forest was devised, which included the roads and paths of the LMN, supplemented by the communication routes vectorized from geodata.

4

Określenie dynamiki zmian w Puszczy Niepołomickiej na podstawie ortofotomapy wygenerowanej z archiwalnych zdjęć lotniczych z 1949 roku

Wężyk P., Matyja W.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17b

801--809

PL

Głównym celem pracy było określenie przydatności panchromatycznych, archiwalnych zdjęć lotniczych w ocenie dynamiki oraz kierunku zmian zachodzących w środowisku przyrodniczym kompleksów Puszczy Niepołomickiej na obszarze blisko 11 000 ha. Podstawowym materiałem badawczym były czarno-białe zdjęcia lotnicze wykonane w latach: 1949 (skala 1:15 000) oraz 1951 (skala 1:25 000) oraz czarno-białe ortofotografie lotnicze z 2004 roku (Phare 2001). Ortofotomapy z projektu Phare 1996÷97 wykorzystano w procesie orientacji bezwzględnej stereogramów z roku 1949 (94 GCP) oraz 1951 (106 GCP). Numeryczny Model Terenu utworzony dla potrzeb projektu FOREMMS (Wężyk 2004) posłużył w generowaniu ortofotografii. Maksymalne błędy określenia położenia punktu w stereomodelu określone na fotopunktach nie przekroczyły wartości 2.96 metra współrzędnych płaskich (XY) oraz 4.78 metra dla współrzędnej wysokości (Z). Łącznie opracowaniu fotogrametrycznemu poddano 22 stereogramy z roku 1949 oraz 21 z roku 1951, na których na drodze fotointerpretacji skartowano 1132 obiekty przydzielane do 8 klas. Analiza czasowo-przetrzenna GIS klas obiektów pomiędzy rokiem 2004 a 1949÷51 wykazała na zwiększenie się powierzchni takich kategorii jak: „LAS” (+10.61%), „infrastruktura” (+575.65%) oraz „luki w drzewostanie” (+87.03%). Jednocześnie znaczna redukcje wykazała klasa „zręby” (pow., 70%) co świadczy o dużej dynamice pozytywnym kierunku zmian. Dalsze znaczne spadki areału dotyczą obiektów wykorzystywanych rolniczo w obrębie kompleksu samej Puszczy Niepołomickiej (redukcja o 33.9%). Dla największej z halizn o powierzchni 73.63 ha przeprowadzono szczegółowe analizy dynamiki zmian czasowo-przestrzennych wykorzystując w tym celu również zdjęcia lotnicze z lat 1965, 1987 oraz 2003.

EN

The main goal of the research in question was to study the suitability of panchromatic, archival aerial photos for the estimation of the dynamics and directions of changes in environment, based on the example of Puszcza Niepołomicka Primeval Forest which is situated about 30 km to the East from Krakow city centre. The research area is nearly 11000 hectares. The basic research material were B&W aerial photos taken in 1949 (scaled 1:15 000) and 1951 (scaled 1:25 000). The reference material were B&W orthophotos (pixel size 0.25 m) which were generated based on aerial photos made by PHARE 2001, scaled 1:13000. Additionally, the archival photos of 1965 and 1987 were used. The studies connected with external orientation of images and stereo digitalizing and orthorectification were made using soft copy station Dephos. Vectorisation of 2D orthoimages of 2004 and spatial analyses were made in ArcGIs 9.x (ESRI). The accuracy of geoposition (less than 3.0m for XY coordinates and less than 5 m for elevation Z) was good enough to make a premeditatedanalysis. Based on the studies, it can be stated that the archival aerial photos are a valuable source of information for the research into nature, due to the fact that they are available in an objective, visual form which gives each other the possibilities to focus on the past reality.

5

Plant bioindicators in the environmental monitoring

Godzik B., Szarek-Łukaszewska G.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2005

|

Vol. 12, nr 7

677-693

EN

In addition to technical methods, biological methods are a1so used to determine the extent and volurne ofenvironmenta1 pollution. Of bio1ogica1 indicators, mosses and lichens are most often used for that purpose; higher p1ants are much rarer used. On the basis of investigations carried out in the Niepołomice Forest during the 1ast 30 years there are given examp1es of the use of these three groups of p1ants for monitoring the degree of pollution, mostly by heavy metals, in that area.

PL

W badaniach stopnia zanieczyszczenia środowiska szeroko stosowanymi są, obok metod technicznych, metody biologiczne. Wśród wskaźników biologicznych do najczęściej stosowanych nalezą mchy i porosty, rzadziej używane są rośliny wyższe. Na podstawie badań prowadzonych w Puszczy Niepołomickiej w ciągu ostatnich 30 lat pokazano przykłady zastosowań tych trzech grup roślin do monitorowania stopnia zanieczyszczenia środowiska tego obszaru głównie metalami ciężkimi.

6

Zastosowanie zdjęć lotniczych oraz ortofotomap cyfrowych w procesie weryfikacji i aktualizacji leśnej mapy numerycznej

Wężyk P., Przybyłek Ł.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2004

|

Vol. 14

1--12

PL

W Lasach Państwowych wymaganymi załącznikami do tzw. Planu Urządzania są leśne mapy numeryczne (LNM) wdrażane obecnie na szeroką skalę w jednolitym standardzie (SLMN). Część opisową systemu SIP w LP stanowią tabele modułu LAS bazy danych SILP. Zarządzenia Dyrektora Generalnego LP wymieniają zdjęcia lotnicze oraz wysokorozdzielcze zobrazowania satelitarne jako jedne z ważnych źródeł informacji w procesie tworzenia leśnej mapy numerycznej i jej aktualizacji. Celem badań było wykazanie przydatności w/w źródeł danych do weryfikacji i aktualizacji LMN. Dla obszaru Puszczy Niepołomickiej wykorzystano barwne zdjęcia lotnicze w skali 1:26.000 (Phare 1997) oraz wygenerowane na ich podstawie ortofotografie cyfrowe. Analizy dotyczyły określenia stopnia poprawności LMN w porównaniu do przebiegu linii wydzieleń drzewostanowych oraz granic oddziałów pozyskanych na drodze opracowania fotogrametrycznego (VSD-AGH) zdjęć lotniczych oraz digitalizacji ekranowej ortofotomapy cyfrowej. Dla poszczególnych leśnictw zestawiono bilans powierzchni wydzieleń opracowywanych trzema różnymi metodami. Jedną z przyczyn rozbieżności pomiędzy stereodigitalizacją oraz wektoryzacją ortofotografii jest rodzaj zastosowanego do jej generowania numerycznego modelu terenu w wyniku czego kartowanie wydzieleń wzdłuż wierzchołków wysokich drzew może być obarczone błędami. Praca wykazała wysoką przydatność zdjęć lotniczych i ortofotografii w określaniu przebiegu granic wydzieleń i oddziałów leśnych a także inwentaryzacji innych obiektów o charakterze liniowym, punktowym i poligonowym.

7

Wykorzystanie Numerycznych Modeli Terenu w aplikacjach z zakresu leśnictwa i ochrony przyrody

Wężyk P., Świąder A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2004

|

Vol. 14

1--12

PL

Informacje zawarte w numerycznych modelach terenu są obecnie podstawą wielu przestrzennych analiz GIS i modeli służących do zarządzania i monitorowania środowiska naturalnego w tym i obszarów leśnych. Jakość numerycznych modeli terenu warunkowana jest przez wiele czynników, z których kluczowym jest metoda (źródło danych) ich generowania. Niniejszy artykuł opisuje zarządzanie informacją na temat wysokości drzewostanów Puszczy Niepołomickiej w oparciu o NMT generowany na podstawie map topograficznych (skala 1:10.000) oraz Numeryczny Model Powierzchni Terenu (ITED = Interferometric Terrain Elevation Data) wykonany na podstawie danych misji SRTM. Porównanie obu tych modeli w obszarach leśnych było możliwe dzięki użyciu modelu wysokości drzewostanów (MWD) generowanego w postaci rastrowej z bazy danych SILP oraz pomiarów wykonywanych podczas prac terenowych w ramach projektu FOREMMS. Analizy wykazały bardzo wyraźny wpływ typu lasu oraz klas wieku drzewostanów na jakość ITED potwierdzając jednocześnie celowość jego wykorzystania w wielu aplikacjach z zakresu ochrony środowiska i leśnictwa.

8

Integracja internetowych serwisów mapowych z bazami danych na przykładzie prezentacji geodanych obszaru Puszczy Niepołomickiej oraz Krakowa

Wężyk P., Kozioł K., Świąder A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2004

|

Vol. 14

1--11

PL

W ciągu ostatnich kilku lat w sieci Internet pojawiło się wiele serwisów wykorzystujących rozwiązania Geo-Web. Powstały one zarówno na bazie komercyjnych aplikacji, niekiedy specjalnie stworzonych dla danego serwisu, jak i rozwiązań z gatunku Open Source, prezentujących różny stopień zaawansowania. Widoczna jest tendencja do prezentacji danych w postaci wektorowej (numeryczne mapy tematyczne). Niewiele natomiast serwisów udostępnia obrazy rastrowe w sposób pozwalający na ich komfortowe i interaktywne wykorzystanie. Jeszcze mniej jest rozwiązań potrafiących połączyć zalety obu typów danych, a także wykorzystywać informacje zawarte w bazach danych przestrzennych i tworzyć interaktywne zapytania do nich. Poniższy artykuł przedstawia obecną fazę rozwoju serwisu internetowego Katedry Ekologii Lasu, Wydziału Leśnego, AR w Krakowie, opartego na oprogramowaniu Image Web Server (Earth Resource Mapping Ltd.), ArcIMS (ESRI) oraz MySQL (MySQL AB). Pierwsze efekty tworzenia internetowej platformy udostępniania geodanych z obszaru Puszczy Niepołomickiej prezentowane były podczas II Ogólnopolskiego Sympozjum Geoinformacji we Wrocławiu – Polanicy Zdrój. Portal Parków Krakowa i projektu zagrożenia kasztanowców w Krakowie ruszył w maju b.r. i jest uzupełniany sukcesywnie.

9

Zastosowanie narzędzi geoinformatycznych w monitoringu szaty roślinnej Puszczy Niepołomickiej

Wężyk P., Goś M.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2003

|

Vol. 13a

265--275

PL

Na 185 powierzchniach monitoringowych FOREMMS, regularnie rozmieszczonych na obszarze Puszczy Niepołomickiej, w latach 2001–2002, przeprowadzono spis roślin naczyniowych runa. Do analiz w prezentowanej pracy wybrano: Carex brisoides L. (Turzyca drżączkowata) oraz Vaccinium myrtillus L. (Borówka czarna), uznając je za charakterystyczne obecnie jak i w przeszłości, dla flory Puszczy Niepołomickiej. Wyniki prac wykazały, że Carex brisoides L. wystąpiła aż na 117 (ze 185) powierzchniach, a Vaccinium myrtillus L. tylko na 67. Przypadków występowania obu tych roślin jednocześnie doliczono się tylko 30. Wykorzystując oprogramowanie ArcGIS 8.2 (ESRI) wygenerowano obrazy rastrowe (algorytmy interpolacyjne IDW oraz SPLINE) reprezentujące zasięgi oraz intensywność występowania wybranych gatunków roślin na obszarze Puszczy Niepołomickiej. Analizy przestrzenne GIS określiły powierzchnię konkurujących ze sobą Carex brisoides L. (7.037 ha; 66%) powierzchni Puszczy Niepołomickiej) oraz Vaccinium myrtillus L. (3.968 ha; 37%), a także areał wspólnego ich występowania (1.334 ha; 12,5%). Dla wybranych analizowanych zmiennych środowiskowych takich jak: pH (H2O, KCl), zawartość węgla organicznego (C%), azotu (N%), współczynnika C/N w wierzchniej warstwie gleby (0–7 cm) i ściole, zastosowano algorytm interpolacyjny Kriging. Obrazy rastrowe dwóch w/w gatunków roślin poddano korelacjom przestrzennym z opisanymi zmiennymi środowiskowymi. W wybranych przypadkach dowiedziono istnienia związków korelacyjnych (np. Vaccinium myrtillus L. z obrazem C/N = +0,68; jonami H+ = +0,59) co pozwala na potwierdzenie stawianych hipotez o zjawiskach antropopresji (immisje przemysłowe, zamiany odczynu wierzchniej warstwy gleby, wahania zwierciadła wód gruntowych, niezgodność składu gatunkowego drzewostanu z siedliskiem, itp.).

EN

Basing on over 185 regularly grid of the FOREMMS monitoring plots in Niepołomice Forest, inventory of plant cover was made. For presented analysis Carex brisoides L. and Vaccinium myrtillus L. were choosen, recognized them as a characteristic for Niepołomice Forest flora now as in the past. The results of works proved that the Carex brisoides L. appears on 117 (from 185) plots and Vaccinium myrtillus L. appears only on 67. Together, those plants occur in only 30 events. Using the ArcGIS 8.2 (ESRI) software the raster images (IDW and SPLINE interpolation algorithms) representing occur ranges and intensity of chosen plant species, in extent of Nie-połomice Forest, were generated. The GIS spatial analyses defined area of intraspecific competi-ton Carex brisoides L. (7.037 ha; 66% of Niepołomice Forest) and Vaccinium myrtillus L. (3.968 ha; 37%) and also an acrea of their co-occurrence (1.334 ha; 12,5%). For chosen analysed environmental variables, like: pH (H2O, KCl), organic carbon content (C%), nitrogen content (N%), C/N ratio in upper soil layer and litter, the Kriging interpolation algorithm was used. Raster images of above-mentioned two plant species, were spatial correlated with description of environmental variables. In chosen events, existence of correlation was proved (e.g. Vaccinium myrtillus L. with C/N image = +0.68; H+ ions = +0.59) what permits to confirm of supposed hypotheses about man’s pressure on the environment occurrence (air pollutions, pH changes of upper soil layer, water-plane fluctuations, discordance of stand tree composition with forest site, etc.).

10

Model wahań zwierciadła wód podziemnych w Puszczy Niepołomickiej

Chełmicki W., Ciszewski S., Żelazny M.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2002

|

R. 99, z. 4-Ś

19--26

EN

The Niepołomice Forest is situated in the vicinity of the Nowa Huta steel complex, one of the largest industrial enterprises of this type in Poland built in the early 1950's (Fig. 1). Extemsive industrial emissions over the last 50 years are influencing the condition of the forest environment. The magnitude of this influence and the resulting destruction have been investigated by many forest-ecology teams. The ground-water table, alongside industrial emissions, has the potential to influence the state of the forest. Information on ground-water levels before and after the opening of the steel complex should make an assessment possible as to what extent the ground-water table fluctuations have been influencing the state of the forest environment, and to what extent its destruction has resulted from industrial emissions. The paper aims to reconstruct the ground-water fluctuations in the Niepołomice Forest for the period 1901-1960, having avaiable the ground-water table data for 1961-2000 and meteorological data for the whole of the 20th century. The Niepołomice Forest is situated in the Vistula River valley. The dominant bedrock is Pleistocene sand, clay and gravel of glacifluvial and fluvial origin covering deeper Miocene silt and clay. Part of the sands is wind-transformed and forms chains of dunes. The ground-water table depth is usually between 1-4 m except glacifluvial hills and dunes, where it locally exceeds 8-10 m. The dominant plant communities are coniferous fresh and wet mixed forests - ca 50%, deciduous forests - 24% and fresh and wet mixed forests - 20% [2]. Available data and method of reconstruction of ground-water fluctuations. There was only one water-ground monitoring post (Poszyna) in the Niepołomice Forest. There the ground-water levels were measured on a weekly basis since 1953, although reliable data without major gaps only covers 1957-2000. Other posts distributed in the surroundings of the Niepołomice Forest were operating irregularly and just for short periods. Long-term meteorological data are available for Kraków. Assuming the relationship between the meteorological and ground-water variables and having available meteorological data for 1901-2000 (Kraków) and the ground-water table data for 1961-2000 (Poszyna), an attempt was made to build a neural-network model of ground-water fluctuations for Poszyna, to reconstruct ground-water table fluctuations before 1961. The monthly means of the ground-water levels and air temperature, and monthly totals of precipitation were used for model calibration. A predictor concept was applied to solve the issue of ground-water level modelling based on artificial neural networks. The predictor is a conversion of a past series of data into a simulated present value. The method of learning artificial neural networks is a classical algorithm of back-propagation with monumentum, mixed with pruning by optimal brain surgery [4]. There are two modelling tasks. The first gives an answer to the question: how useful for ground-water level modelling at Poszyna are the meteorological data from Kraków. The series of both meteorological data and the ground-water level are the model inputs. The results are satisfactory (Tab. 1). The pruning method gives us a small networks, which are easily interpreted. The goal of the second task is the construction of a model that can be used to find a relationship between the ground-water level in Poszyna and the Kraków meteorological data. Although the results are not as in the previous case (Tab. 1) they are still useful in obtaining values close to the real ones. This model was used to perform a full conversion of the Kraków meteorological data into the Poszyna water level series. The obtained series conform to the forest behaviour at the time of measurements in the learning set. Both, reconstructed and observed ground-water levels at Poszyna mirror the periods of dry, medium and wet years. Having the ground-water levels for Poszyna for the whole 20th century, the next step of the procedure was to reconstruct ground-water table fluctuations in other parts of the Niepołomice Forest. In order to find the relationship between ground-water fluctuations at Poszyna and other parts of the area, nine piezometric wells were established in different parts of the forest , and then used for a one-year-long (May 1999-April 2000) monitoring, which was simultaneous with the one at Poszyna. The one-year-long series of measurements has shownn a well expressed linear relationship between water levels in the piezometric wells and Poszyna (Fig. 3 and Tab. 2). This relationship was used for calculation of the ground-water levels at the monitoring sites for the whole of the 20th century. As the linear relationship between the Poszyna and piezometric wells was based on a one-year-long series of observations, the question arises whether this relationship is valuable for the whole of the 20th century. One of the factors to consider is the changing age of the tree stands and resulting changes in transpiration efficiency influencing ground-water levels over the period studied. The trial approach to the problem was made using the formula of Suliński [5] showing the dependence between the mean depth to a ground-water table H [m], a stands age A [years], and the coefficient of filtration of water bearing deposits K [10-5 m/s]: H[A]=40,05 K0,198 A0,278 e-0,020A. Fig. 4 shows the ground-water levels for the 140-year-old pine stand (Molinio Pinetum) at site 15; one without the correction for tree age, and another - with the correction based on the formula (1). The doubts connected with use of the formula arise due to the unknown effect of the tree ageing at the Poszyna post, which is situated in a woodland glade, surrounded by forest of unknown effect on the ground-water level at the monitoring site. The whole reconstruction procedure is shown in Fig. 5.

11

Limnigraf cyfrowy - przykład zastosowania w zlewni Traczówki (Puszcza Niepołomicka, Południowa Polska)

Nycz-Wasilec P., Weiner J.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2002

|

R. 99, z. 4-Ś

105--111

EN

Water level measurement is an important part of many investigations in natural and technical sciences. Measurements in a well defined watershed allow to record the dynamics of water flow and to estimate water run-off and its components in time. Such investigations require possibly accurate and frequent recording of the water level. Traditional limnigraphs with floats are potentially biased with two kinds of errors: incorrect measurement of the water level resulting from incorrect position of the float, and incorrect reading of a limnigram in the digitalisation process. Precise, pneumatic/pressure limnigraphs with digital data processing and logging are usually expensive and some of them must be used pairwise, because they employ absolute pressure sensors. We constructed and tested in the field the digital limnigraph with a differential pressure sensor. The limnigraph consists of four elements: 1) differential pressure sensor (MPX 5100 DP, Motorola), 2) power supply (6 V lithium battery), 3) adjusting amplifier (AD 627, Analog Devices), 4) datalogger (HOBO H08-002-02, Onset Computer Corporation) (Fig. 1). The range of the measured differential pressure was adjusted to follow the changes in the hydrostatic pressure of 0 - 80 cm water column. Thus, the resolution of the system (0,01 V) reflected the change of 0,32 cm in the water column. The limnigraph was calibrated at the laboratory. The total cost of the device did not exceed 1000 PLN (about 240 USD). The limnigraph was tested in the forest watershed of the Traczówka stream (the Niepołomice Forest, southern Poland) from 02-01-13 till 02-03-11. The device was placed in the limnigraphic well and set for measurement every 15 minutes (Fig. 2). Comparison of the water levels measured at thelevel scale with the water levels calculated from data collected by the limnigraph showed no significant differences between both methods (Tab. 1). Time course of the water level in the Traczówka stream could be explained by both snow melting and rain/snow precipitation (Fig. 3). However, water level measured at the level scale was about 20 cm during the period with extreme low temperature (16-19 January 2002). The discrepancy between the reading and limnigraph data resulted probably from water freezing in the copper measuring tube. Such bias occured probably also from 15 till 17 February 2002. The problem may be helped by adding paraffin to the measuring tube. Nevertheless, the constructed limnigraph proved to be easy in operating, accurate, energy-saving and relatively inexpensive. It can also be applied in long-term, precise water level monitoring of rivers, streams, water basins, as well as ground-waters.