ODPŁYW PODZIEMNY W SUDETACH NA PODSTAWIE ROZDZIAŁU HYDROGRAMU PRZY UŻYCIU FILTRÓW CYFROWYCH
Keywords:
odpływ podziemny, filtry cyfrowe, SudetyAbstract
W artykule przedstawiono i przetestowano dla obszaru Sudetów najczęściej stosowane filtry cyfrowe (Chapmana, Eckhardta, Lyneʼa i Hollicka, Chapmana i Maxwella oraz Fureyʼa-Gupty) pozwalające wydzielić odpływ podziemny z hydrogramu. Badania przeprowadzono w 11 zlewniach, które w przeważającej części położone są na obszarach zbudowanych ze skał krystalicznych. Na podstawie analizy w zlewni eksperymentalnej rzeki Kamiennej skalibrowano parametry filtrów i ustalono, że dwa z nich: Lyneʼa i Hollicka oraz Fureyʼa i Gupty, najlepiej odzwierciadlają na badanym terenie zmiany odpływu rzecznego w okresach niżówkowych. W kolejnej fazie pracy wykorzystano dwa wybrane w ten sposób filtry, z ustalonymi parametrami wejściowymi, do wyznaczenia odpływ podziemny dla pozostałych rzek uwzględnionych w badaniach. Obliczony procentowy udział odpływ podziemny w odpływie całkowitym w poszczególnych zlewniach stanowi od 48,8 do 68,3% przy wykorzystaniu filtru Lyneʼa-Hollicka i od 54,4 do 72,5% dla filtru Fureyʼa-Gupty. Przeciętne wartości współczynnika odpływu podziemnego wynoszą odpowiednio 60,1 i 65,1%. Otrzymane wartości współczynnika odpływu podziemnego przy wykorzystaniu do wyznaczenia średniego rocznego odpływu podziemnego filtrów cyfrowych są o kilkanaście procent wyższe w stosunku do wartości uzyskanych metodą Wundta. Średnia wartość współczynnika odpływu podziemnego z użyciem metody Wundta wynosi 48,3%.References
BOUGHTON W.C., 1993 – A hydrograph-based model for estimating water yield of ungauged catchments. Institute of Engineers Australia National Conference. Publ., 93, 14: 317–324.
BOUGHTON W.C., 1987 – Hydrograph analysis as a basis of water balance modelling. The Institution of Engineers, Australia. Civil Engineering Transaction CE, 29, 1: 8–33.
BOUSSINESQ J., 1904 – Récherches théoriques sur l'écoulement des nappes d'eau infiltrées dans le sol. J. Mathématiques Pures Appliquées, 10: 5–78.
CHAPMAN T., 1991 – Comment on evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses, by RJ Nathan and TA McMahon. Water Resources Research, 27, 7: 1783–1784.
CHAPMAN T.G., MAXWELL A.I., 1996 – Baseflow separation – comparison of numerical methods with tracer experiments. W: Hydrol. and Water Resour. Symp.: 539–545. Institution of Engineers Australia, Hobart.
CSIRO, SKM, 2010 – Baseflow assessment for the Murray-Darling Basin. Water for a Healthy Country National Research Flagship, CSIRO.
Dane publiczne IMGW-PIB. Internet: https://danepubliczne.imgw.pl/ (dostęp: lipiec 2019).
ECKHARDT K., 2005 – How to construct recursive digital filters for baseflow separation. Hydrol. Process., 19: 507–515.
FUREY P.R., GUPTA V.K., 2001 – A physically based filter for separating base flow from streamflow time series. Water Resour. Res., 27, 11: 2709–2722.
GONZALES A.L., NONNER J., HEIJKERS J., UHLENBROOK S., 2009 – Comparison of different baseflow separation methods in a lowland Catchment. Hydrol. Earth Syst. Sci., 13: 2055–2068.
HORTON R.E., 1933 – The role of infiltration in the hydrological cycle. Trans. Am. Geophysics. Union, 14: 446–460. Hydrograph Separation Program. Internet: https://water.usgs. gov/software/HYSEP/ (dostęp: lipiec 2019).
Hydr Office – Software for hydrology, meteorology, geoscience & data science. Internet: http://hydrooffice.org (dostęp: lipiec2019).
INDARTO I., NOVITA E., WAHYUNINGSIH S., 2016 – Preliminary Study on Baseflow Separation at Watersheds in East Java Regions. Agriculture and Agricultural Science Procedia, 9: 538–550.
KILLE K., 1970 – Das Verfahren MoMNQ, ein Beitrag zur Berechnung der mittleren langjährigen Grundwasserneubildung mit Hilfe der monatlichen Niedrigwasserabflüsse. Z. dt. geol. Ges., Hydrogeol. Beitr., 1: 89–95.
KOUANDA B, COULIBALY P, NIANG D, FOWE T, KARAMBIRI H,. 2018 – Analysis of the Performance of Base Flow Separation Methods Using Chemistry and Statistics in Sudano-Sahelian Watershed, Burkina Faso. Hydrol. Current Res., 9: 300.
KRYZA H., KRYZA J., LIMISIEWICZ P., 1989 – Zmienność odpływów niskich obszaru sudeckiego i jej przyczyny. Pr. Nauk. Instyt. Geotech., 58, 29: 69–74.
LONGOBARDI A., VILLANI P., GUIDA D., CUOMO A., 2018 – Regression approaches for hydrograph separation: Implications for the use of discontinuous electrical conductivity data. Water. Vol., 10, 9: 1235–1249.
LYNE V., HOLLICK M., 1979 – Stochastic time-variable rainfall-runoff modelling. Institute of Engineers Australia National Conference. Publ., 79, 10: 89–93.
MAILLET E., 1905 – Essais d’hydraulique souterraine et fluviale. Librairie Sci., A. Hermann, Paris.
NATHAN R.J., MCMAHON T.A., 1990 – Evaluation of automated techniques for base flow and recession analysis. Water Resour. Res., 26, 7: 1465–1473.
OLICHWER T., 2007 – Zasoby wód podziemnych Ziemi Kłodzkiej. Acta Univ. Wratisl., 3022.
PETTYJOHN W.A., HENNING R., 1979 – Preliminary estimate of ground-water recharge rates, related streamflow and water quality in Ohio. Ohio State University Water Resources Center
Project Completion Report, 552.
SepHydro – hydrograph separation tool. Internet: http://canadianriversinstitute. com/tool/pageMain.php (dostęp: lipiec 2019).
SHIRMOHAMMADI A., KNISEL W.G., SHERIDAN J.M., 1984 – An aproximate method for partitioning daily streamflow data. J. Hydrol., 74, 3/4: 335–354.
SLOTO R.A., 1991 – A computer method for estimating ground-water contribution to streamflow using hydrograph-separation techniques. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 90-4162: 101–110.
SKM, 2007 – Using baseflow for monitoring stream condition and groundwater and surface water resource condition change. Task 2 Milestone Report. Final, June 2007.
TAN S.B.K., LO E.Y., SHUY E.B., CHUA L.H.C., LIM, W.H.,2009 – Hydrograph separation and development of empirical relationships using single parameter digital filters. J. Hydrol.
Eng., 14, 3: 271–279.
TARKA R., 2002 – Konwencjonalne a numeryczne metody oceny odpływu podziemnego rzek. Część I. Metody badań. Gosp. Wod., 4: 156–160.
WUNDT W., 1953 – Gewässerkunde. Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg.
VALENT P., BULÍK M., 2016 – The selection of an appropriate baseflow separation method: a case study from Jalovecký Creek. W: HydroCarpath 2016. Catchment Processes in Regional
Hydrology: From Plot to Regional Scales – Monitoring Catchment Processes and Hydrological Modelling: abstracts of the conference: 24. Vienna/Bratislava/Sopron, 27.10.2016. 1st ed.
Sopron. University of West Hungary Press.
