Application of the automatic water level monitoring system to determine the flood extent in the lower Biebrza Basin

W artykule przeanalizowano możliwość zastosowania danych, pochodzących z automatycznego systemu monitoringu położenia zwierciadła wody w Basenie Dolnej Biebrzy, do wyznaczenia zasięgów zalewów. W analizach wykorzystano dane zarejestrowane przez automatyczne czujniki typu Mini-Diver w latach 2006-2010. Dla sześciu położeń zwierciadła wody zarejestrowanych w czasie wezbrań w latach 2006-2010, opracowano przy użyciu programu ArcMap oraz narzędzia Topo to Raster należących do pakietu ArcGis Desktop 10, mapy przedstawiające zasięgi zalewów. Rezultaty porównano z modelami zasięgu zalewów opracowanymi na podstawie pomiarów wykonanych punktowo z łódki na odcinku Osowiec - Burzyn przy zastosowaniu techniki różnicowego GPS w trybie RTK. W celu poprawy jakości analiz dane pochodzące z Mini-Diverów oraz pomiarów punktowych GPS RTK zostały liniowo interpolowane do lokalizacji przekrojów obliczeniowych wykorzystywanych w jednowymiarowym modelu transformacji fal wezbraniowych na obszarze Basenu Dolnego Biebrzy.This article presents possibilities of application of the automatic water level monitoring system to determine the flood extent in the Lower Biebrza Basin. Flood extents were generated with the use of GIS techniques for six water levels measured with an automatic water level monitoring system during floods in the period 2006-2010. Results were compared with flood extents based on the water gauges and field measurements

Wpływ sposobu użytkowania doliny na przepływ fali wezbraniowej w basenie dolnym Biebrzy

The status of riparian wetlands depends on water conditions, especially the main role is played by flooding which occurs almost every year on wetland areas. The aim of this work is the evaluation of the influence of land use on flood wave propagation in the Biebrza River floodplain. An 1D numerical model of river flow was applied to the Biebrza River floodplains covered with reeds, sedges, grasses, bushes, and trees. Various scenarios of land use with such activities as extensive agriculture, willow scrubs and birch trees cutting or no activity (natural succession) were analyzed to evaluate the influence of changes in vegetation structure on the flood wave propagation in the river valley. Simulations were performed for the maximum flood event in 1979 in the Biebrza Basin. The results were presented for selected river cross-sections. The obtained results show the influence of floodplain vegetation type on the water stage hydrographs and flood duration in the Lower Biebrza Basin.Stan ekosystemów mokradłowych jest uzależniony głównie od warunków zasilania ich wodami wezbraniowymi. W pracy przeanalizowano wpływ sposobu użytkowania doliny na propagację fali wezbraniowej na obszarze Biebrzańskiego Parku Narodowego (BPN) w Basenie Dolnym Biebrzy. W tym celu zastosowano jednowymiarowy model hydrodynamiczny przepływu wód rzecznych. Opracowany model wykorzystano do obliczeń symulacyjnych dla różnych typów użytkowania doliny. Występuje tu roślinność łąkowa, turzyce, szuwary, krzewy oraz olszyna bagienna i wysokopienny ols. Sposób użytkowania określono w trzech wariantach. W pierwszym scenariuszu przeanalizowano wpływ ekstensywnego użytkowania terenów łąk i pastwisk oraz intensyfikację użytkowania terenów zajmowanych przez szuwary i turzycowiska. W wariancie drugim zabiegi ochronne poszerzono o wycięcie w dolinie zakrzewień. Wariant trzeci opisywał stan, w którym nastąpiła naturalna sukcesja roślinności na terenach zalewowych. Obliczenia numeryczne wykonano dla maksymalnego wezbrania w dolinie rzeki Biebrzy z 1979 r. Wyniki symulacji opracowano w wybranych przekrojach obliczeniowych. Uzyskane rezultaty pokazały, że odpowiednie zagospodarowanie terenów zalewowych ma istotne znaczenie w Basenie Dolnym Biebrzy na przejście fali wezbraniowej

Estimation of actual evapotranspiration of birch thickets on a fen based on diurnal fluctuations of shallow groundwater level

W pracy oszacowano ewapotranspirację rzeczywistą zakrzaczeń brzozowych na torfowisku niskim, na podstawie dobowej dynamiki stanów wód podziemnych mierzonych co godzinę, w trzech wybranych okresach bezopadowych (17-21.08.2008, 1-7.09.2008, 5-9.08.2009). Wyniki obliczeń zweryfikowano na podstawie ewapotranspiracji rzeczywistej, obliczonej metodą ewapotranspiracji wskaźnikowej skorygowanej za pomocą współczynników roślinnych. Ewapotranspiracja rzeczywista zakrzaczeń brzozowych wynosiła od 19,2 (1-7.09.2008) do 25,1 mm (5-9.08. 2009). W okresach 17- 21.08.2008 i 5-9.08.2009 wykazano dobrą zgodność wyników otrzymanych obydwiema metodami, odpowiednio 11 i 19% różnicy, natomiast w okresie 1-7.09.2008 różnica między obliczonymi wartościami wynosiła 27%. Wartości współczynników roślinno-glebowo-wodnych zakrzaczeń brzozowych, obliczone jako stosunek ewapotranspiracji rzeczywistej wyznaczonej metodą analizy hydrogramu wód podziemnych i ewapotranspiracji wskaźnikowej obliczonej metodą Penmana-Monteitha, wynosiły 1,59 w okresie 17-21.08.2008 w warunkach średniej głębokości położenia zwierciadła wód podziemnych wynoszącej 0,35 m; 1,31 w okresie 1-7.09.2008 w warunkach średniej głębokości położenia zwierciadła wód podziemnych wynoszącej 0,45 m oraz 1,49 w okresie 5-9.08.2009 w warunkach średniej głębokości położenia zwierciadła wód podziemnych wynoszącej 0,1 m. Dostrzeżono możliwość zastosowania przedstawionej metody do weryfikacji i uszczegółowienia dotychczas stosowanych współczynników roślinno-glebowo-wodnych różnych typów roślinności bagiennej w okresach hydrologicznego niedoboru wody w profilu glebowym i niskich stanów wód podziemnych w okresach bezopadowych. Metoda może również być zastosowana do kalibracji modeli hydrologicznych opisujących relacje między dynamiką płytkich wód podziemnych a ewapotranspiracją w warunkach zróżnicowanej szaty roślinnej.In this paper the actual evapotranspiration of birch thicket on a fen meadow was calculated from the analysis of diurnal groundwater level fluctuations measured in shallow piezometer with a 1-h temporal resolution. Calculations were done for three selected rain-free periods (17-21.08.2008, 1-7.09.2008, 5-9.08.2009). Results of calculations were compared with the evapotranspiration esti mated with the reference evapotranspiration method corrected with vegetation coefficients. Actual evapotranspiration of birch thickets ranged from 19.2 mm (1-7.09.2008) to 25.1 mm (5-9.08.2009). A reasonable correspondence was observed for the two applied methods which differed by 11%, 19% and 27% for the periods 17-21.08.2008, 5-9.08.2009 and 1-7.09.2008, respectively. Plant-soil-water coefficients for the evaluation of actual evapotranspiration based on potential evapotranspiration for birch thickets were calculated as a ratio of actual evapotranspiration calculated with applied method and reference evapotranspiration calculated with the Penman-Monteith algorithm. The values of coefficients ranged from 1.59 for the period of 17-21.08.2008 at a mean groundwater depth of 0.35 m to 1.31 for the period 1-7.09.2008 at a mean groundwater depth of 0.45 m and to 1.49 for the period 5- 9.08.2009 at a mean groundwater depth of 0.1 m. Presented method of estimating actual evapotranspiration based on groundwater hydrograph analysis provides opportunities for the verification and assessment of plant-soil-water coefficients in periods of hydrological stress and low groundwater level. It can also be applied in the calibration of hydrological models designed to quantify groundwater level dynamics induced by evapotranspiration