Forecasting the formation of freshets in small lowland catchment for different scenarios of urbanization

• Autorzy: Krezalek K.

Warianty tytułu

PL

Prognoza kształtowania się wezbrań opadowych w małej zlewni nizinnej dla różnych wariantów jej urbanizacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the work was to present the results of simulation studies of river runoff carried out with the use of a conceptual model specially developed for this purpose for an urbanized lowland catchment. Different variants of forecasts were developed of the impact of introducing various forms of urbanization on the formation of river runoff during freshets in the small, lowland catchment of upper Mławka river, covering the area of 66 km². For the needs of the research, classification of urbanized areas was made based on their location within the catchment, and the method of discharging rainfall runoff. Particular variants differed from one another as to the location of sealed areas, the degree of urbanization of the catchment, the initial waterlogging of the catchment, as well as the basic precipitation assumed for calculations. They provided the foundations for the assessment of the impact of various forms of urbanization of the catchment area on the formation of freshets, taking into account the catchment’s natural properties, such as the occurrence of variable source areas. The subject of the analysis was not only the total runoff volume, but also its components – surface, subsurface and groundwater runoff. Analysis of the results of river runoff simulation, taking into account the components of this runoff, leads to the conclusion that the total increase of direct runoff volume and its peak value are caused not only by direct supply from sealed surfaces, but also from indirect impact, causing changes in the runoff regime in areas not covered by urbanization. Sealed and channelled areas located beyond the maximum range of active (variable source) areas, on which direct runoff does not occur in natural conditions, increase the runoff area in the scale of the catchment area as a whole. To compare, the peak freshet values for variants associated with urbanization and channelling outside the variable source areas are between 20% and 40% higher than in the case of analogous conditions and the sealing of the same area in the area of direct runoff.

PL

Celem pracy było przedstawienie wyników badań symulacyjnych odpływu rzecznego przeprowadzonych za pomocą specjalnie w tym celu opracowanego modelu konceptualnego dla nizinnej zlewni częściowo zurbanizowanej. Wykonano wariantowe prognozy wpływu wprowadzania różnych form urbanizowania terenu na kształtowanie się odpływu rzecznego w czasie wezbrań opadowych w małej nizinnej zlewni górnej Mławki o powierzchni 66 km2 . Na potrzeby badań dokonano klasyfikacji obszarów zurbanizowanych na podstawie ich lokalizacji na terenie zlewni i sposobu odprowadzania ścieków opadowych. Warianty zróżnicowane były między sobą lokalizacją terenów uszczelnionych, stopniem zurbanizowania zlewni, stanem początkowego uwilgotnienia zlewni, a także przyjętym opadem obliczeniowym. Stanowiły podstawę do oceny wpływu różnych form urbanizacji zlewni na kształtowanie się wezbrań opadowych z uwzględnieniem jej naturalnych właściwości, takich jak występowanie obszarów czynnych. Przedmiotem analiz był nie tylko odpływ całkowity, ale również jego składowe – odpływ powierzchniowy, podpowierzchniowy oraz gruntowy. Analiza wyników symulacji odpływu rzecznego z uwzględnieniem składowych tego odpływu prowadzi do wniosku, że sumaryczne zwiększenie objętości odpływu bezpośredniego i wartości jego kulminacji jest spowodowanie nie tylko bezpośrednim zasilaniem z powierzchni uszczelnionych, ale oddziaływaniem pośrednim powodującym zmiany w reżimie odpływu na obszarach nieobjętych urbanizacją. Obszary uszczelnione i skanalizowane położone poza maksymalnym zasięgiem występowania obszarów czynnych, na których w warunkach naturalnych nie powstaje odpływ bezpośredni zwiększają powierzchnię spływu w skali całej zlewni. Dla porównania wartości kulminacji wezbrania dla wariantów związanych z urbanizacją i kanalizacją poza obszarami czynnymi są od ok. 20 do 40% wyższe niż w przypadku analogicznych warunków i uszczelnienia takiej samej powierzchni na obszarze formowania się odpływu bezpośredniego.

Słowa kluczowe

EN

Mlawka River; small catchment; lowland catchment; high water stage; urbanization; forecast

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2018
• Tom: 17
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.129-139,fig.,ref.

Twórcy

autor

Krezalek K.

• Department of Water Engineering and Management, Institute of Technology and Life Sciences, Falenty, Al.Hrabska 3, 05-090 Raszyn

Bibliografia

• Banasik K. (2009). Wyznaczanie wezbrań powodziowych w małych zlewniach zurbanizowanych. Warszawa: Wydaw. SGGW.
• Betson R.P. (1964). What is watershed runoff? Journal of Geophysical Research 69, 1541–1552.
• Beven K.J. (2012). Rainfall-Runoff Modelling: the primer. Oxford: Wiley-Blackwell.
• Cappus P. (1960). Bassin expérimental d’Alrance. Étude des lois de l’écoulement. Application au calcul et à la prévision des débits. La Houille Blanche, A: 493–520.
• Dunne T., Black R.D. (1970). An experiment investigation of runoff production in permeable soils. Water Resources Research 6, 2, 478–490.
• Hewlett J.D., Hibbert A.R. (1967). Factors affecting the response of small watersheds to precipitation in humid areas. W: W.E. Sopper, H.W. Lull (eds.)., Forest Hydrology. New York: Pergamon Press p. 275–290.
• Horton R.E. (1933). The role of infiltration in the hydrologic cycle. Transactions American Geophysical Union, 14, 446–460.
• Kozłowska E. (2008). Proekologiczne gospodarowanie wodą opadową w aspekcie architektury krajobrazu. Wrocław: Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu.
• Krężałek K. (2011). Oazy w krajobrazie zurbanizowanym – piękno i funkcjonalność. Architektura Krajobrazu, 4, 32–38.
• Krężałek K. (2014). Zrównoważone systemy drenażu. Inżynier Budownictwa, 6, 88–92.
• Krężałek K., Szymczak T., Bąk B. (2013). Maksymalne roczne sumy dobowe opadów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia na obszarze środkowej Polski na podstawie danych z wielolecia 1966–2010. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 13, 4(44), 79–92.
• Krężałek. K. (2012). Mała retencja na terenach zurbanizowanych. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie, 4, 166–169.
• Krężałek. K. (2017).Wpływ urbanizacji zlewni rolniczej na kształtowanie wezbrań opadowych na przykładzie górnej Mławki. Rozprawa doktorska. Falenty: Instytut Technologiczno – Przyrodniczy.
• Szymczak T. (1996). Zastosowanie systemu SYSMOR do symulacji odpływu rzecznego z małej zlewni nizinnej. W: Mathematical Modelling in Hydrology, Proceedings of International Conference, Krakow: Technical University in Cracow, 83–92.
• Szymczak T., Krężałek K. (2018). Model prognostyczny odpływu całkowitego i jego składowych z małej nizinnej zlewni częściowo zurbanizowanej. Acta Scientiarum Polonorum seria Formatio Circumiectus …(nadesłany referat na Kongres).
• Szymczak T., Szelenbaum C. (2003). Badania odpływu podpowierzchniowego w zlewni górnej Mławki. Informator IMUZ. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie, 46, 2, 89–93.
• Weyman D.R. (1970). Throughflow on hillslopes and its relation to the stream hydrograph. Hydrological Sciences Bulletin, 15, 25–33.
• Weyman D.R. (1973). Measurements of downslope flow of water in a soil. Journal of Hydrology, 20, 267–284.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2018.17.3.129