Joanna Jaskuła, Mariusz Sojka, Joanna Wicher-Dysarz
Poznań University of Life Sciences, Poland
corresponding author’s e-mail:
Abstract
The paper presents the results of changes of water quality parameters in a two-stage reservoir, observed in the period 2015-2016. The primary objective of the study was to analyse the spatial changes of the water quality parameters in the two-stage reservoir Jezioro Kowalskie. The second purpose was to assess the dynamics of the vegetation process on the basis of Sentinel-2 satellite data. The study adopts the following research hypotheses: 1) the pre-reservoir limits the inflow of the biogenic compounds to the main reservoir, 2) the vegetation process in the pre-dam reservoir is greater than in the main reservoir.
The Jezioro Kowalskie reservoir has two-stage construction – the main and the pre-dam zone. The main role of the pre-dam reservoir is to store sediments and water pollutants.
In this study, 13 water quality parameters were analyzed: electrical conductivity (EC), chlorides (Cl-), calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), iron (Fe3+), hardness (Hard), pH, total alkalinity (TAl), total acidity (TAc), ammonium nitrogen (N-NH4), nitrate nitrogen (N-NO3), nitrite nitrogen (N-NO2), phosphate (PO43-). The samples were collected from 4 points, including two points in the pre-reservoir and two points in the main part. In order to determine parts of the reservoir which are exposed to the degradation process, the spatio-temporal changes were analyzed on the basis of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) spectral index. The analyses showed that the NDVI values in the period 2015-2018 in the pre-dam reservoir were higher than those recorded in the main reservoir. In the main reservoir, NDVI values were lower and characterized by similar variability.
The study confirms the research hypothesis: the pre-reservoir protects the main part, limiting inflow of biogenic compounds which have an impact on the degradation process (overgrowth, eutrophication). The obtained results confirm that Sentinel-2 satellite imagery allows analysis of the vegetation process in retention reservoirs in terms of time and space.
Keywords
water quality, biogenic compounds, reservoir, NDVI, Sentinel-2
Analiza wybranych parametrów fizykochemicznych i procesu degradacji w dwustopniowym zbiorniku Jezioro Kowalskie na podstawie pomiarów in-situ i danych satelitarnych
Streszczenie
W pracy przedstawiono zmiany wartości parametrów jakości wody w dwustopniowym zbiorniku retencyjnym w latach 2015-2016. Podstawowym celem pracy była analiza przestrzennych zmian jakości wody zachodzących w zbiorniku Jezioro Kowalskie. Drugim celem była ocena dynamiki degradacji zbiornika (zarastania, eutrofizacji) na podstawie danych satelitarnych Sentinel-2. W pracy przedstawiono hipotezy badawcze: 1) zbiornik wstępny ogranicza dopływ zanieczyszczeń do głównej części, skupiając związki biogenne we wstępnej części, 2) procesy degradacji (zakwitów, eutrofizacji) występują w zbiorniku wstępnym.
Zbiornik Jezioro Kowalskie ma dwustopniową konstrukcję, wydzielono w nim część główną oraz wstępną. Do podstawowych zadań zbiornika wstępnego należy ograniczenie dopływu związków biogennych oraz sedymentacji do części głównej.
Przeanalizowano wartości 13 parametrów jakości wody: przewodność elektr. (EC), chlorki (Cl-), wapń (Ca2+), magnez (Mg2+), żelazo (Fe3+), twardość og. (Hard), pH, zasadowość og. (TAl), kwasowość og. (TAc), azot amonowy (N-NH4), azot azotanowy (N-NO3), azot azotynowy (N-NO2), fosforany (PO43-). Próbki pobierane były łącznie z 4 punktów pomiarowo-kontrolnych, dwa z nich zlokalizowane były w części wstępnej oraz dwa w zbiorniku głównym. Woda dopływająca do zbiornika retencyjnego charakteryzowała się wysokimi stężeniami związków biogennych. W celu dokładnego określenia części zbiornika narażonych na proces degradacji, do analizy zachodzących zmian wykorzystano indeks NDVI obliczony na podstawie zdjęć satelitarnych Sentinel-2. Przeprowadzone analizy wykazały, że wartości wskaźnika NDVI w miesiącach wegetacyjnych 2015-2018 były wyższe w zbiorniku wstępnym. Część główna zbiornika charakteryzowała się niższymi wartościami i większą stabilnością wskaźnika NDVI.
Na podstawie uzyskanych wyników, potwierdzono, że część wstępna pełni funkcję ochronną zbiornika głównego, m.in. ogranicza dopływ związków biogennych, powodujących procesy degradacji (zarastania, eutrofizacji). Uzyskane wyniki potwierdzają możliwość zastosowania danych satelitarnych Sentinel-2 do analizy procesu wegetacji w zbiornikach retencyjnych w ujęciu czasowym i przestrzennym.
Słowa kluczowe
jakość wody, związki biogenne, zbiornik retencyjny, NDVI, Sentinel-2
Full text / Pełny tekst
PDF (English)