GIS-based distributed analysis of subsurface nitrogen flow in the Odra Basin

• Autorzy: Dannowski R. , Steidl J. , Mioduszewski W. , Kajewski I.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Agricultural nitrogen surplus is the main non-point source of nitrates in groundwater and thus accounts for the most sustaining component of the surface waters nitrogen load. To analyse the underlying processes at the catchment scale, an efficient GIS-based approach has been developed called MODEST - Modelling Diffuse Entries via Subsurface Trails. Grid techniques allow for process-oriented distributed modelling the long-term transport and degradation of dissolved nitrate along the underground passage through the unconsolidated rock region. Highly differentiated regional studies are feasible with reasonable computing time. A database has been compiled for the transnational Odra Basin containing digital information of land use, nitrogen balance, water budget, soils, groundwater table, and the river network. MODEST was calibrated and validated using calculated historical nitrogen balances as well as discharge values and N concentrations recently measured in rivers of selected catchments between 500 and 5,000 km2 in Poland and Germany. Case studies were performed for the present state of subsurface nonpoint source nitrogen flows in the Odra River basin and for scenarios with modified nitrogen surplus. Results have been evaluated in terms of the nitrogen load potentially to be received by the rivers.

PL

Nadmiar azotu pochodzenia rolniczego jest głównym źródłem azotanów w wodach gruntowych i powierzchniowych. W celu analizy procesów jakie zachodzą w zlewni rzecznej w trakcie przepływu azotu opracowany został model MODEST pozwalający na prowadzenie obliczeń transportu azotu z wodami gruntowymi od obszarowych źródeł zanieczyszczeń do rzek. Zastosowanie rozwiązania pozwalają na modelowanie długo-okresowego przepływu azotu w ośrodku porowatym. Przykładowe obliczenia przeprowadzone zostały dla zlewni Odry. Dane do modelu przygotowane zostały przy wykonaniu techniki GIS, w formie map tematycznych obejmujących: informacje o użytkowaniu zlewni, nadwyżki azotu, bilans wodny, gleby, głębokość zalegania wód gruntowych i sieć hydrograficzna. Model podlegał kalibracji w oparciu o dostępne dane pomiarowe dla wybranych zlewni cząstkowych przy powierzchni od 500 do 5000 km2, obliczenia właściwe przeprowadzono dla całej zlewni Odry (z wyjątkiem obszarów gdzie zalegają skały lite) dla obecnego stanu rolnictwa oraz przy założeniu zwiększenia i zmniejszenia wielkości nawożenia.

Słowa kluczowe

EN

database; GIS system; pollution; nitrogen; Odra basin; hydrology; water management; flow; MODEST model; Odra River

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2002
• Numer: 06
• Opis fizyczny: p.91-104,fig.,ref.

Twórcy

autor

Dannowski R.

• Centre for Agricultural Landscape and Land Use Research, Eberswalder Str.84, D-15374 Muencheberg, Germany

autor

Steidl J.

autor

Mioduszewski W.

autor

Kajewski I.

Bibliografia

• BACH M., FREDE H.G., SCHWEIKART U., HUBER A., 1998. Regional differenzierte Bilanzierung der Strickstoff- und Phosphorüberschüsse der Landwirtschaft in der Gmeinder/Kreisen in Deutschland. Bericht, Gesellschaft für Boden- und Gewässerschutz e. V., Gießen.
• BEHRENDT H., DANNOWSKI R., DEUMUCH D., DOLEZAL F., KAJEWSKI I., KORNMILCH M., KOROL R., MIODUSZEWSKI W., OPITZ D., STEIDL J„ STRONSKA M., 2002. Nutrient and heavy metal emissions into the river system of Odra - results and comparison of models. Proc. 3rd Int. Conf. on Water Resources and Environment Research (ICWRER 2002), 22.7-25.7.2002, Dresden, Germany. Schriftenreihe des Inst. f. Abfallwirtschaft und Altlasten, Technische Universität Dresden, Band 28 - Vol. 2 Matter and particle transport in surface and subsurface flow/Ecosystem research: 213-221.
• BEHRENDT H., HUBER P., KORNMILCH M., OPITZ D., SCHMOLL O., SCHOLZ G., UEBE R., 2000. Nutrient emissions into river basins of Germany. UBA-Texte 23/00: 266.
• BEHRENDT H., OPITZ D., PAGENKOPF W.-G., SCHMOLL O., 2001. Stoffeinträge in die Gewässer des Landes Brandenburg. Research report, Berlin: 89.
• DANNOWSKI R., STEIDL J., QUAST J„ FRITSCHE S., BEHRENS M., DEUMUCH D., VÖLKER L., MIODUSZEWSKI W., KAJEWSKI I., 1999. Diffuse entries in rivers of the Oder Basin. Final Report Phase II. Eds.: Okruszko H., W. Dirksen, Polska Akademia Nauk (PAN), Warszawa Bonn: Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e. V. (DVWK),. - DVWK-Materialien 9, Bonn (WVGW), XVI: 132.
• DANNOWSKI R., STEIDL J„ MIODUSZEWSKI W., KAJEWSKI I., 2002. Modelling subsurface nonpoint source nitrogen inputs to the Odra River. Agricultural Effects on Ground and Surface Waters (Proceedings of a symposium held at Wageningen, October 2000). IAHS Publ. 273.
• MIODUSZEWSKI W., DANNOWSKI R„ DEUMLICH D„ RADCZUK L., 2000. Nitrogen entries into rivers of the Odra catchment from agricultural areas. In: Scientific basis to mitigate the nutrient dispersion into the environment: conference proceedings. Ed. A. Sapek. Falenty/Nadarzyn, December 13-14, 1999 Falenty: IMUZ Publ.: 186-197.