The impact of the 2010 flood on the morphology in the southern part of the Jeziorsko Reservoir bottom

Authors

DOI:

https://doi.org/10.26485/AGL/2022/112/6

Keywords:

Warta River valley, central Poland, flood, delta deposits, LiDAR data, siltation of dam reservoirs

Abstract

Issues related to the transport of fluvial debris and deposition of alluvia in reservoirs have been the subject of intense research in many centres around the world for about a century. Studies of the silting rate of dammed reservoirs and the sedimentological characteristics of the deposited material are important from the point of view of the service life of these reservoirs. A reduction in capacity of 80% or even, according to many scholars, of 50% reduces the capacity of reservoirs to fulfil various important functions for which they are designed. In the case of the Jeziorsko Reservoir (central Poland), the problem of sediment accumulation was investigated by Wicher- -Dysarz and Dysarz (2016) after 30 years of its existence. The scholars applied several research procedures, adopting geodesic profiling as the main method. The data they obtained varied depending on the applied method, which indicates significant differences in their precision.

For this reason, new methods must be sought. This article attempts to determine geomorphological and sedimentological changes in the southern part of the Jeziorsko Reservoir that occurred in the years 2009–20011 mainly as a result of the flood in the Warta River valley in May and June 2010. The flood was one of the largest in this valley in the last century. The main source of data was LiDAR measurements carried out in the years 2009 and 2011, i.e. one year before and one year after the catastrophic flood. Certain spatial data were visualised, including the extent of depositional processes, volume and distribution of sediment thickness, altered shapes of relief forms in the upper part of the reservoir, as well as other related environmental changes. Aerial and satellite photography taken throughout the reservoir’s existence and archival cartographic, geological, hydrological and botanical data were used for this purpose. It was found that the results of the flood included partial filling of channels within the delta, the disregulation of the outline of previously originated relief forms, and the formation of hundreds of fine hills of between several and twenty metres in diameter and rarely exceeding 1 metre in height. The thickness of the sediments deposited as a result of the flood in the vast majority of the area is 0.5–0.7 m, with the occurrence of small areas of slight depressions. The extent of flood-related debris accumulation was found to be linked with the most elevated, middle and northern part of the delta, particularly in the zone of tall vegetation. The authors also conducted a discussion of the previous research results from other authors, mainly in the context of silting of the reservoir.

The effectiveness of sediment deposition as a result of the flood was primarily influenced by the following: existing depressions in the form of channels, existing narrowings or broadenings of the flood water flow zone (constrained flow, free flow), and concentrations of vegetation – especially tall (riparian and scrub) vegetation.

It was found that, although lidar data are more precise than those obtained using other methods, one must take into account the possibility of errors that are difficult to estimate. This applies mainly to water-covered areas and, to a lesser extent, to accumulations of small convex forms. Due to this, part of he area was excluded from further analyses.

Measurement using the trapezoidal rule in Golden Software Surfer 16 revealed 667 986 m3 of deposited material. This means that the overall cubic capacity of debris deposited during the 2010 flood may exceed the entire accumulation to date. For this reason, siltation analyses should account for the possible occurrence of catastrophic events, especially floods.

References

Ackers P., White W.R. 1973. Sediment transport: new approach and analysis. Journal of the Hydraulic Division 99(11): 2041- -2060.

Badania zmian pojemności zbiornika Jeziorsko. 2010. Ośrodek Technicznej Kontroli Zapór, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy, Katowice.

Banach M., Grobelska H. 2003. Stan dynamiki brzegów zbiornika Jeziorsko. Słupskie Prace Geograficzne 1: 91-106.

Białek W. 2007. Zbiornik wodny Jeziorsko. Biuletyn Wielkopolskiej Okręgowej Izby Inżynierów Budownictwa 2: 13-17.

Bolesta W. 1966. Zamulanie zbiorników wodnych i sposoby przeciwdziałania. Gospodarka Wodna 7: 262-269.

Borkowski A. 2015. Numeryczne modele wysokościowe i produkty pochodne. In: P. Wężyk (red.) Podręcznik dla uczestników szkoleń z wykorzystania produktów LiDAR. Główny Urząd Geodezji i Karto-grafii, Warszawa.

Czarnecki L., Goździk J. 2008. Osuwiska w województwie łódzkim i ich szczególny charakter w wyrobisku KEB „Bełchatów”. Acta Univiversitatis Lodziensis. Folia Geographica. Physica 8: 165-183.

Dams and Development. A New Framework for Decision-Making. 2000. Report of the World Commission on Dams. Earthscan Publications, London: 1-17.

Dysarz T., Wicher-Dysarz J. 2011. Application of Hydrodynamic Simulation and Frequency Analysis for Assessment of Sediment Deposition and Vegetation Impacts on Floodplain Inunddation. Polish Journal of Environmental Studies 20(6): 1441--1451.

Forysiak J. 2005. Rozwój doliny Warty między Burzeninem i Dobrowem po zlodowaceniu warty. Acta Geographica Lodziensia 90: 1-116.

Frydrych M. 2013. Wybrzeże klifowe zbiornika Jeziorsko i jego znaczenie w badaniach geomorfologicznych i paleogeograficznych. Acta Univiversitatis Lodziensis. Folia Geographica. Physica 12: 117-125.

Frydrych M., Rdzany Z. 2018. Sedimentary record of a Late Saalian jökulhlaup: Case study in Siedlątków outcrop, Central Poland. Sedimentary Geology 374: 85-97. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2018.07.007

Grobelska H. 2008. Funkcjonowanie sztucznego wodnego a rezerwat przyrody na przykładzie Zbiornika Jeziorsko. W: J. Partyka, J. Pociask-Karteczka (red.) Wody na obszarach chronionych. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego, Ojcowski Park Narodowy, Komisja Hydrologiczna PTG, Kraków: 287-293.

Hartung F. 1959. Ursache und Verhuetung der Staumraumverlandung bei Talsperren. Wasserwirtschaft 1: 3-13.

IMGW (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy). 2022. Online: https://danepubliczne.imgw.pl/data/dane_pomiarowo_obserwacyjne/dane_hydrologiczne (data ostatniego dostępu: 30.11.2022).

Kaczmarek H. 2010a. Analiza zdjęć lotniczych oraz wyników pomiarów geodezyjnych w badaniach dynamiki strefy brzegowej sztucznych zbiorników wodnych – zbiornik Jeziorsko, rzeka Warta. Landform Analysis 13: 19-26.

Kaczmarek H. 2010b. Development of the shore zone of the Jeziorsko reservoir (the Warta river, central Poland), Geomorphologia Slovaca et Bohemica 1: 16-24.

Kaczmarek H. 2018. Ewolucja strefy brzegowej nizinnych zbiorników zaporowych w warunkach dużych wahań poziomu wody na przykładzie Zbiornika Jeziorsko na Warcie. Prace Geograficzne IGiZP PAN 265.

Kaczmarek H., Tyszkowski S. 2009. The use of the aerial and ground photogrammetry in the Jeziorsko Reservoir shore zone monitoring (the Warta river, central Poland). Geomorphologia Slovaca et Bohemica 2: 7-12.

Klatkowa H., Załoba M. 1991. Kształtowanie budowy geologicznej i rzeźby południowego obrzeżenia Basenu Uniejowskiego In: W. Stankowski (red.). Przemiany Środowiska geograficznego obszaru Konin-Turek. Instytut Badań Czwartorzędu Uniwersytetu Adama Mickiewicza, Poznań: 33-44.

Łajczak A. 1989. Zróżnicowanie transportu zawiesiny w karpackiej części dorzecza Wisły. Dokumentacja Geograficzna 5, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania Polska Akademia Nauk, Warszawa.

Madeyski M., Michalec B., Tarnawski M. 2008. Zamulanie małych zbiorników wodnych i jakość osadów dennych. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 11: 1-77.

Meyer-Peter E., Müller R. 1948. Formula for bedload transport. Proceedings of the International Association for Hydraulic Research. IAHSR 2nd Meeting, Stockholm: 39-64.

Michalec B. 2012. Określenie żywotności małych zbiorników wodnych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 3(4): 119- -129.

Pitt J.D., Thompson G. 1984. The impact of sedimentation on reservoir life. Proceedings of International of Hydrological Sciences Symposium 144, Harare: 541-548.

Przedwojski B., Wicher J. 1999. Akumulacja rumowiska w zbiorniku wodnym Jeziorsko. Konferencja Naukowo-Techniczna „Eksploatacja i oddziaływanie dużych zbiorników nizinnych (na przykładzie zbiornika wodnego Jeziorsko)”, Uniejów, Wyd. Akademii Rolniczej, Poznań: 105- -118,

Rzętała M.A. 2014. Wybrane przemiany geomorfologiczne mis zbiorników wodnych i ocena zanieczyszczeń osadów zbiornikowych w warunkach zróżnicowanej antropopresji (na przykładzie regionu górnośląsko-zagłębiowskiego). Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice.

Szczepka M., Szczepka K. 2014. Związek między akumulacją osadów a zespołami roślinnymi równin zalewowych rzek. Wszechświat 115(10-12): 287-290.

Twardy J. 2008. Transformacja rzeźby centralnej części Polski Środkowej w warunkach antropopresji. Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź.

Van Rijn L.C. 1984. Sediment transport, part I. Bed load transport. Journal of Hydraulic Engineering 110(11): 1431-1456.

Verstraeten G., Bazoffi P., Łajczak A., Radoane M., Rey F., Poesen J., de Vente J. 2006. Reservoir and Pond Sedimentation in Europe. In: J. Boardman, J. Poesen (red.) Soil Erosion in Europe. John Wiley and Sons Ltd., Chichester, Wielka Brytania: 759-774.

Wheaton J.M. 2008. Uncertainty in Morphological Sediment Budgeting of Rivers (niepublikowana rozprawa doktorska). Uniwersytet Southampton. Southampton.

Wicher-Dysarz J., Dysarz T. 2016. Analiza procesu akumulacji rumowiska w górnej części zbiornika Jeziorsko. Gospodarka Wodna 9: 292-298.

Williams G.P., Wolman M.G. 1984. Downstream effects of dams on alluvial rivers. Geological Survey Professional Paper 1286: 1-84.

Wojterska M., Ratyńska H. 2019. Zróżnicowanie przestrzenne roślinności obszarów zalewowych strefy ujścia rzeki Warty do zbiornika Jeziorsko. Przegląd Geograficzny 91(3): 385-404.

Żelaziński J., Wawrenty R. (red.). 2005. Przyjazna środowisku ochrona przed powodzią. Wyd. Towarzystwo na rzecz Ziemi, Oświęcim.

Published

2022-12-20

How to Cite

Rdzany, Z., Szmidt, A., Frydrych, M., & Kossowski, M. (2022). The impact of the 2010 flood on the morphology in the southern part of the Jeziorsko Reservoir bottom. Acta Geographica Lodziensia, 112, 77–95. https://doi.org/10.26485/AGL/2022/112/6

Issue

Section

Articles