Natural and anthropogenic conditions of water level fluctuations in lakes – Lake Powidzkie case study (Central-Western Poland)

Open access

Abstract

The article presents the analysis of water level fluctuations in Lake Powidzkie in the years 1961–2015. The study shows a considerable decrease in mean water levels in the aforementioned multiannual period, averaging 9 cmꞏdecade−1. Such a situation is caused by natural as well as anthropogenic factors, co-determining water relations in the study area. The natural factors include the amount and distribution of precipitation, increase in air temperature and evaporation size, unfavourable relations between the lake and catchment or hydrogeological conditions. Anthropogenic factors particularly include long-term transformations of the natural environment in the region, currently associated with meliorations accompanying the nearby opencast brown coal mines and exploitation of groundwaters for municipal purposes. Water shortages occurring during dry periods were shown not to be compensated in the study area in humid years. This is particularly related to the regional lowering of the aquifer remaining in close relations with Lake Powidzkie. Counteracting the unfavourable hydrological situation is done through hydrotechnical infrastructure which partially limits water outflow from the lake through damming.

Assani A.A., Landry R., Biron S., Frenette J.-J. 2014. Analysis of the interannual variability of annual daily extreme water levels in the St Lawrence River and Lake Ontario from 1918 to 2010. Hydrological Processes. Vol. 28. Iss. 13 p. 4011–4022. DOI 10.1002/hyp.9941.

Bank Hydro undated. Dane hydrogeologiczne Państwowej Służby Hydrogeologicznej [Hydrogeological data of Polish State Hydrogeological Survey] [online]. Warszawa. Centralny Bank Danych Hydrogeologicznych. [Access 31.10.2015]. Available at: https://www.pgi.gov.pl/psh/danehydrogeologiczne-psh/947-bazy-danych-hydrogeologiczne/9057-bankhydro.html

Bonacci O., Popovska C., Geshovska V. 2015. Analysis of transboundary Dojran Lake mean annual water level changes. Environmental Earth Sciences. Vol. 73. Iss. 7 p. 3177–3185. DOI 10.1007/s12665-014-3618-6.

Byczkowski A. 1999. Hydrologia [Hydrology]. T. 2. Warszawa. Wydaw. SGGW. ISBN 83-7244-069-7 pp. 356.

Choiński A., Ptak M., Strzelczak A. 2014. Present-day evolution of coastal lakes based on the example of Jamno and Bukowo (the Southern Baltic coast). Oceanological and Hydrobiological Studies. Vol. 43. Iss. 2 p. 178–184. DOI 10.2478/s13545-014-0131-1.

Choiński A., Ławniczak A., Ptak M. 2016. Changes in water resources of Polish lakes as influenced by natural and anthropogenic factors. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 25 p. 1883–1890. DOI 10.15244/pjoes/62906.

Chomicz K. 1976. Opady rzeczywiste w Polsce (1931–1960) [Actual rainfall in Poland (1931–1960)]. Przegląd Geofizyczny. R. 21 (29). Z. 1 p. 19–25.

Dąbrowski S. 1990. Hydrogeologia i warunki ochrony wód podziemnych Wielkopolskiej Doliny Kopalnej [Hydrogeology and conditions for the protection of groundwater in the Wielkopolska Buried Valley]. Warszawa. Wydaw. SGGW pp. 56.

Ilnicki P. 1996. Wpływ drenażu odkrywek węgla brunatnego na walory rekreacyjne Pojezierza Gnieźnieńskiego [The impact of lignite opencast drainage on the recreational values of the Gnieźnieńskie Lakeland]. Aura. Nr 11 p. 10–12.

Ilnicki P. 2008. Ratowanie jezior Powidzkiego Parku Krajobrazowego [Rescue of the lakes of the Powidzki Landscape Park]. Biuletyn Parków Krajobrazowych Wielkopolski. Nr 15 p. 48–65.

Ilnicki P., Orłowski W. 2006. Ocena oddziaływania odwodnienia odkrywek w rejonie Kleczewa prowadzonych przez Kopalnię Węgla Brunatnego „Konin” S.A. w Kleczewie, na poziomy wody w jeziorach położonych przy wododziale rzeki Noteci i rzeki Warty [Evaluation of the impact of lignite opencast drainage in the Kleczew region conducted by the Brown Coal Mine “Konin” S.A. in Kleczew on water levels in lakes located near the Noteć River and Warta River watershed]. Poznań. Polskie Towarzystwo Rybackie pp. 201.

Jańczak J., Choiński A. 1988. Wahania poziomów wody jezior w latach 1956–1985. W: Naturalne i antropogeniczne przemiany jezior i mokradeł w Polsce [Water level fluctuations in selected lakes in Poland in the years 1956–1985. In: Natural and anthropogenic transformations of lakes and wetlands in Poland]. Ed. Z. Churski. Toruń. UMK p. 9–88.

Jaworski J. 2004. Parowanie w cyklu hydrologicznym zlewni rzecznych [Evaporation in the hydrological cycle of river catchments]. Warszawa. PTGeof. ISBN 978-83-916-0311-6 pp. 422.

Jurak D. 1986. Parowanie z powierzchni wody. W: Atlas hydrologiczny Polski [Evaporation from the water surface. In: Hydrological atlas of Poland]. T. 1. Ed. J. Stachỳ. Warszawa. Wydaw. Geologiczne p. 43–47.

Kaczorowska Z. 1962. Opady w Polsce w przekroju wieloletnim [Precipitation in Poland in long-period Averages]. IG PAN. Prace Geograficzne. Nr 33 pp. 112.

Kaniecki A. 1991. Zmiany stosunków wodnych w rejonie Konina związane z działalnością kopalnictwa odkrywkowego. W: Przemiany środowiska geograficznego obszaru Konin– Turek [Changes in the water conditions of the Konin region generated by opencast mining. In: Changes in the natural environment of the Konin–Turk area]. Ed. W. Stankowski. Poznań. Wydaw. Nauk. UAM p. 137–151.

Kaniecki A. 1997. Wpływ XIX-wiecznych melioracji na zmiany poziomu wód. W: Wpływ antropopresji na jeziora [Influence of 19th century reclamations on the changes in water level. In: Impact of anhropopressure on lakes]. Ed. A. Choiński. Poznań. Wydaw. Nauk. UAM p. 67–71.

Kaniecki A. 2007. Przemiany stosunków wodnych na obszarze Niziny Wielkopolskiej do końca XVIII wieku związane z antropopresją. W: Obieg wody w środowisku naturalnym i przekształconym [Changes of water relations in the area of Wielkopolska Lowland until the end of the 18th century connected with anthropopressure. In: Circulation of water in a natural and transformed environment]. Ed. Z. Michalczyk. Lublin. Wydaw. UMCS p. 304–318.

Kędziora A. 2008a. Podstawy agrometeorologii [Basics of agrometeorology]. Poznań. PWRiL. ISBN 978-83-090-1040-1 pp. 380.

Kędziora A. 2008b. Bilans wodny krajobrazu konińskich kopalni odkrywkowych w zmieniających się warunkach klimatycznych [Water balance of Konin strip mine landscape in changing climatic conditions]. Roczniki Gleboznawcze. T. 59. Nr. 2 p. 104–118.

Kędziora A. 2011. Warunki klimatyczne i bilans wodny Pojezierza Kujawskiego [Climatic conditions and water balance of the Kujawy Lakeland]. Roczniki Gleboznawcze. T. 62. Nr 2 p. 189–203.

Kondracki J. 2009. Geografia regionalna Polski [Regional geography of Poland]. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 978-83-01-16022-7 pp. 441.

Kowalczyk S., Ujda K. 1987. Pomiary porównawcze opadów atmosferycznych [Comparative measurements of precipitation]. Materiały Badawcze IMGW. Seria Meteorologia. Nr 14 p. 3–48.

Kowalik A., Grześkowiak A., Nowak B. 2008. Reakcja jezior na ekstremalne zmiany ich zasilania [Lake’s reaction to extreme changes in their supply]. Wiadomości Meteorologii, Hydrologii, Gospodarki Wodnej. T. 52. Z. 3–4 p. 49–68.

Kunz M., Skowron R., Skowroński S. 2010. Morphometry changes of Lake Ostrowskie (the Gniezno Lakeland) on the basis of cartographic, remote sensing and geodetic surveying. Limnological Review. Vol. 10. Iss. 2 p. 77–85. DOI 10.2478/v10194-011-0009-1.

Marszelewski W., Radomski B. 2008. Quantitative degradation of water resources of the lakes in the eastern part of the Gniezno Lakeland. In: Anthropogenic and natural transformations of lakes. Vol. 2. Eds. E. Bajkiewicz-Grabowska, D. Borowiak. Gdańsk. Polskie Towarzystwo Limnologiczne p. 119–122.

Mikulski Z. 2000. Rozwój badań bilansu wodnego i próba jego oceny w XX wieku w Polsce [Development of water balance research and an attempt to evaluate it in the 20th century in Poland]. Wiadomości IMGW. Vol. 23 (44). Nr 2 p. 69–75.

Minea G., Adler M.J., Patru G. 2016. A hydrometric and hydrological approach test at microscale. Procedia Environmental Sciences. Vol. 32 p. 275–280.

Molga M. 1951. O wpływie wysokości umieszczenia deszczomierza na wielkość opadów atmosferycznych [On the influence of the height of the rain gauge placement on the amount of atmospheric precipitation]. Gazeta Obserwatora PIHM. Nr 10 p. 1–4.

Nowak B. 2010. Effect of rushes on evaporation rate in water reservoirs in the example of Powidzkie Lake. Limnological Review. Vol. 10. Iss. 1 p. 37–41.

Nowak B. 2012. The causes of Gopło Lake flood in winter 2011. In: Natural and anthropogenic transformations of lakes. Conference materials of International Limnological Conference. Eds. A. Grześkowiak, B. Nowak. 19–21.09.2012 Łagów Lubuski. Poznań. IMGW-PIB p. 69–70.

Nowak B. 2016. Wyznaczanie linii brzegowej jezior – zapisy w ustawie a uwarunkowania przyrodnicze i gospodarcze [Determining shoreline of lakes in Poland – provisions of the legal act versus natural and economic considerations]. Gospodarka Wodna. Nr 10 (814) p. 345–350.

Nowak B. 2018. Rola jezior w kształtowaniu zasilania i drenażu wód podziemnych na Pojezierzu Gnieźnieńskim w warunkach naturalnych i antropopresji hydrodynamicznej [The role of lakes in drainage and recharge of groundwater in Gnieźnieńskie Lakeland area in natural conditions and conditions of hydrodynamic anthropopressure]. PhD Thesis. Poznań. Instytut Geologii UAM pp. 198.

Nowak B., Brodzińska B., Gezella-Nowak I. 2011. Natural and economic factors of shrinkage of lakes of the Wielkopolska Lakeland. Limnological Review. Vol. 11. Iss. 3 p. 123–132.

Nowak B., Gezella-Nowak I. 2012. Causes of severe lowflows events of Powidzkie Lake (Gniezno Lakeland). In: Natural and anthropogenic transformations of lakes. Conference materials of International Limnological Conference. Eds. A. Grześkowiak, B. Nowak. 19–21.09.2012 Łagów Lubuski. Poznań. IMGW-PIB p. 71–72.

Nowak B., Mielcarek M. 2016. Water resources of Powidzkie Lake and its catchment. In: Lakes, Reservoirs and Ponds Impacts – Threats – Conservation. Books of abstracts International Conference. Eds. P. Klimaszyk, W. Marszelewski, P. Rzymski. 31.05–03.06.2016 Iława (Poland). Toruń. Polskie Towarzystwo Limnologiczne p. 163–168.

Nowak B., Przybyłek J. 2008. Groundwater level oscillation in the Poznańskie Lake District during the last three decades and its impact on lakes on the example of Góreckie Lake. In: Anthropogenic and natural transformations of lakes. Vol. 2. Eds. E. Bajkiewicz-Grabowska, D. Borowiak. Gdańsk. Polskie Towarzystwo Limnologiczne p. 135–137.

Nowak B., Ptak M. 2018. Effect of a water dam on Lake Powidzkie and its vicinity. Bulletin of Geography. Physical Geography Series. Vol. 15 p. 5–13.

Orłowski W., Ilnicki P. 2007. Problemy gospodarowania wodą w otoczeniu Kopalni Węgla Brunatnego Konin [Problems of water management in the surroundings of the Brown Coal Mine Konin]. Gospodarka Wodna. Nr 9 p. 383–386.

Przybyłek J., Nowak B. 2011. Wpływ niżówek hydrogeologicznych i odwodnień górniczych na systemy wodonośne Pojezierza Gnieźnieńskiego [Impact of hydrogeological low flows and groundwater drainage by lignite open cast mine on aquifer systems of Gniezno Lakeland]. Biuletyn PIG. Nr 445 p. 513–527.

Ptak M., Choiński A., Strzelczak A., Targosz A. 2013. Disappearance of Lake Jelenino since the end of the XVIII century as an effect of anthropogenic transformations of the natural environment. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 22. Iss. 1 p. 191–196

Ptak M., Wrzesiński D., Choiński A. 2017. Long-term changes in the hydrological regime of high mountain lake Morskie Oko (Tatra Mountains, Central Europe). Journal of Hydrology and Hydromechanics. Vol. 65 p. 146–153.

Rotnicka J. 1991. Zmiany w zakresie bilansu wód powierzchniowych i podziemnych w obszarach eksploatacji węgla brunatnego regionu Konina (odkrywki Pątnów, Jóźwin, Kazimierz). W: Przemiany środowiska geograficznego obszaru Konin-Turek [Changes in the surface and ground water balance in the Konin brown-coal mining area. In: Changes in the natural environment of the Konin-Turk area]. Ed. W. Stankowski. Poznań. Wydaw. Nauk. UAM p. 153–163.

Rösler A., Bielawny K., Chmal M., Chmal T., Staszkiewicz S., Szymanowska K. 2007. Analiza zmian składowych bilansu wodnego jezior na przykładzie jeziora Sława (1976–2005) [Analysis of changes in the components of lake water balance on the example of Sława Lake (1976–2005)]. Report on the research task of DS. – H 1.6b. Poznań. IMGW pp. 24.

Rösler A., Chmal M. 2010. Korekta opadu w bilansie wodnym. W: Dynamika procesów przyrodniczych w zlewni Drawy i Drawieńskim Parku Narodowym [Correction of precipitation in the water balance. In: The dynamics of natural processes in the Drawa River catchment and Drawieński National Park. Eds. A. Grześkowiak, B. Nowak. Poznań. IMGW-PIB – Polskie Towarzystwo Geofizyczne p. 127–132.

Rösler A., Chmal M., Chmal T. 2013. Parowanie z powierzchni wody – porównanie wzorów z pomiarami. W: Naturalne i antropogeniczne przemiany jezior [Evaporation from the water surface – a comparison of patterns with measurements. In: Natural and anthropogenic transformations of lakes]. Materiały konferencyjne XVII Ogólnopolskiej Konferencji Limnologicznej. Ed. J. Dunalska. 24–27.09.2013 Olsztyn–Ryn. Olsztyn. UWM p. 68–70.

Stachowski P., Oliskiewicz-Krzywicka A., Kupiec J.M. 2016. Naturalne uwarunkowania stanu wód jezior w rejonie Kopalni Węgla Brunatnego „Konin” [The natural characteristics of the state of the water in lakes in the area of Open Mine Quarry “Konin”]. Rocznik Ochrona Środowiska. T. 18. Nr 1 p. 642–669.

Volchak A., Choiński A., Kirviel I., Parfomuk S. 2017. Spectral analysis of water level fluctuations in Belarusian and Polish lakes. Bulletin of Geography. Physical Geography Series. Vol. 12 p. 51–58.

Wang L., Hu Q. Hu Y., Wang Y., Lin H. 2016. Changes and cause analysis of water level characteristic factors in Taihu Lake during period from 1954 to 2013. Journal of Hohai University. Vol. 44 (1) p. 13–19.

W A. 2010. Klimat Polski w drugiej połowie XX wieku [The climate of Poland in the second half of the XXth century]. Poznań. Wydaw. Nauk. UAM. ISBN 978-83-232-2180-7 pp. 489.

Wrzesiński D., Ptak M. 2016. Water level changes in Polish lakes during 1976–2010. Journal of Geographical Sciences. Vol. 26. Iss. 1 p. 83–101. DOI 10.1007/s11442-016-1256-5.

Wrzesiński D., Ptak M. 2017. An investigation of water level fluctuations in Polish lakes in various phases of the winter North Atlantic Oscillation. Geology, Geophysics and Environment. Vol. 43. No. 2 p. 151–163. DOI 10.7494/geol.2017.43.2.151.

Wrzesiński D., Ptak M., Plewa K. 2018. Effect of the North Atlantic Oscillation on water level fluctuations in lakes of northern Poland. Geographia Polonica. Vol. 91. Iss. 2 p. 243–259. DOI 10.7163/GPol.0119.

Yildirim U., Erdoǧan S., Uysal M. 2011. Changes in the coastline and water level of the Akşehir and Eber Lakes between 1975 and 2009. Water Resources Management. Vol. 25. Iss. 3 p. 941–962. DOI 10.1007/s11269-010-9735-4.

Yin Y., Chen Y., Yu S., Xu W., Wang W., Xu Y. 2013. Maximum water level of Hongze Lake and its relationship with natural changes and human activities from 1736 to 2005. Quaternary International. Vol. 304 p. 85–94. DOI 10.1016/j.quaint.2012.12.042.

Journal of Water and Land Development

The Journal of Committee for Land Reclamation and Environmental Engineering in Agriculture of Polish Academy of Sciences and Institute of Technology and Life Sciences in Falenty

Journal Information


CiteScore 2017: 1.04

SCImago Journal Rank (SJR) 2017: 0.304
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2017: 1.024

Ministry of Science and Higher Education: 14 points

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 362 362 224
PDF Downloads 29 29 7