1644-3586 Wypływy wód podziemnych w dnach mis jeziornych na przykładzie Jeziora Raduńskiego Górnego (Pojezierze Kaszubskie) Outflows of groundwater at the bottoms of lake basins on the example of Lake Raduńskie Górne (Kashubian Lake District) Cieśliński Roman author Piekarz Jacek author Uniwersytet Gdański 011dv8m48 Katedra Hydrologii, Uniwersytet Gdański, ul. Bażyńskiego 4, 80-952 Gdańsk Correspondence to: Roman Cieśliński roman.cieslinski@ug.edu.pl Correspondence to: Jacek Piekarz schabuu@gazeta.pl 30 03 2017 Zeszyt 148 2017 55 79 Copyright © 2017 2017 Celem głównym opracowania było odnalezienie i opisanie wypływów wód podziemnych w misie wybranego jeziora. Prace miały charakter pilotażowy; obejmowały tylko małą część analizowanej misy jeziornej. Celem dodatkowym było zmierzenie wydajności źródeł zlokalizowanych na dnie misy jeziornej oraz określenie właściwości fizycznych analizowanej wody ( temperatura, przewodność właściwa ). Zakres czasowy badań objął okres od stycznia 2011 r. do września 2012 r., a przestrzenny – obszar Jeziora Raduńskiego Górnego zlokalizowanego na Pojezierzu Kaszubskim. Metody obejmowały prace terenowe oraz przegląd materiałów archiwalnych. W trakcie badań terenowych odnaleziono w misie Jeziora Raduńskiego Górnego cztery wypływy wód podziemnych. Ich łączna wydajność wyniosła 4,6 dm3·s-1 i wahała się od 0,5 do 2,5 dm3·s-1 w zależności od punktu pomiarowego. Dodatkowo odnaleziono 15 wypływów wokół misy jeziora, których wydajność wyniosła 13,8 dm3·s-1. W przypadku wypływów podjeziornych – gdyby ich wydajność była stała, dałoby to w skali roku dopływ na poziomie około 145 000 m3, czyli Jezioro Raduńskie Górne otrzymywałoby ok. 0,15% dopływu z tego źródła zasilania. Jednakże dopływ ten jest prawdopodobnie zmienny sezonowo, przez co należy przyjąć, że w skali roku daje wartość na poziomie około 75 000 m3, co odpowiada udziałowi rzędu 0,08%. Należy założyć, że ze względu na przebadanie tylko ok. 0,5% powierzchni jeziora rzeczywista liczba takich źródeł jest wielokrotnie większa niż określona w trakcie badania. Potwierdzeniem tego faktu mogą być obliczenia bilansu wodnego wykonane dla jeziora, gdzie szacuje się, że dopływ do Jeziora Raduńskiego Górnego drogą podziemną wynosi 97 mln m3 rocznie. W przypadku zsumowania wydajności wypływów podjeziornych i tych zlokalizowanych wokół misy jeziora otrzymamy z kolei wynik na poziomie 18,4 dm3·s-1, co w skali roku daje wartość około 580 263 m3. Oczywiście i w tym przypadku jest ona zawyżona, gdyż część z wypływów pojawia się sezonowo, a wydajność jest zmienna w czasie. 1 Arfib B., de Marsily G., Ganoulis J., 2002, Coastal karst springs in the Mediterranean basin : study of the mechanisms of saline pollution at the Almyros spring ( Crete ), observations and modeling, Bulletin de la Societe Geologique de France, 173, 245 – 253. 2 Błaszkiewicz M., 2007, Geneza i ewolucja mis jeziornych na młodoglacjalnym obszarze Polski – wybrane problemy, Studia Limnologica et Telmatologica, 1 ( 1 ), 5 – 16. 3 Bohacs K.M., Carroll A.R., Neal J.E., Mankiewicz P.J., 2000, Lake-basin type, source potential, and hydrocarbon character : An integrated-sequence-stratigraphic – geochemical framework, AAPG Studies in Geology, 46, 3 – 34. 4 Borowiak D., 2005, Struktura hydrograficzna i lokalne warunki obiegu wody, [w :] W. Lange ( red. ), Jeziora górnej Raduni i jej zlewnia w badaniach z udziałem Stacji Limnologicznej w Borucinie, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, 127 – 142. 5 Borowiak M., 2006, Influence of hydrographic structure on outflow diversity in Upper Radunia catchment, Limnological Review, 6, 31 – 38. 6 Borowiak D., Barańczuk J., 2005, Funkcje hydrologiczne jezior, [w :] W. Lange ( red. ), Jeziora górnej Raduni i jej zlewnia w badaniach z udziałem Stacji Limnologicznej w Borucinie, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, 215 – 231. 7 Choiński A., 2006, Katalog jezior Polski, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań. 8 Choiński A., 2007, Limnologia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań. 9 Choiński A., Ptak M., 2012, Variation in the ice cover thickness on Lake Samołęskie as a result of underground water supply, Limnological Review, 12 ( 3 ), 133 – 138. 10 Choiński A., Ilyin L., Marszelewski W., Ptak M., 2008, Lakes Supplied by Springs : Selected Examples, Limnological Review, 8 ( 4 ), 145 – 150. 11 Dash R.R., Mehrotra I., Kumar P., Grischek T., 2008, Lake bank filtration at Nainital, India : Water-quality evaluation, Hydrogeology Journal, 16, 1089–1099. 12 Dąbrowski M., 2004, Trends in changes of lake water levels in the Pomerania Lakeland, Limnological Review, 4, 75 – 80. 13 Drwal J., 1979, Charakterystyka hydrograficzna, [w :] B. Augustowski ( red. ), Pojezierze Kaszubskie, Gdańskie Towarzystwo Naukowe, Gdańsk, 121 – 138. 14 Drwal J., 1982, Wykształcenie i organizacja sieci hydrograficznej jako podstawa oceny struktury odpływu na terenach młodoglacjalnych, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk. 15 Engstrom D.R., Swain E.B., 1986, The chemistry of lake sediments in time and space, Hydrobiologia, 143 ( 1 ), 37 – 44. 16 Fetter C.W., 2010, Applied Hydrogeology, Prentice Hall, New Jersey. 17 Graf R., 2008, Local groundwater-circulation systems in the Warta-Noteć Interfluve ( NW Poland ), Geologos, 14 ( 2 ), 197 – 210. 18 Gutry-Korycka M., Bajkiewicz-Grabowska E., 1981, Rola jezior w naturalnym drenażu podziemnym, Przegląd Geofizyczny, 26 ( 34 ), 171 – 179. 19 Harvey F.E., Rudolph D.L., Frape S.K., 2000, Estimating groundwater flux into large lakes : Application in the Hamilton harbor, Western Lake Ontario, Groundwater, 38, 550 – 565. 20 Hunt R.J., Haitjema H.M., Krohelski J.T., Feinsten D.T., 2004, Simulating Ground Water-Lake Interactions : Approaches and Insights, Groundwater, 41 ( 2 ), 227 – 237. 21 Jamorska I., 2015, Warunki występowania wód podziemnych południowych Kujaw, Przegląd Geologiczny, 63 ( 10/1 ), 756 – 761. 22 Jankowska H., 1979, Związki wód podziemnych z jeziorami rynnowymi górnego dorzecza Raduni, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk. 23 Jankowska H., 1984, Znacznie jezior w kształtowaniu się odpływu podziemnego w dorzeczu górnej Raduni, [w :] Rola badań jeziornych w poznawaniu stosunków wodnych pojezierzy, Konferencja Komisji Hydrograficznej Polskiego Towarzystwa Geograficznego Sopot, 25 – 27 czerwca 1984, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, 77 – 93. 24 Jaworska-Szulc B., 2015, Ocena zasilania wód podziemnych na Pojezierzu Kaszubskim z zastosowaniem różnych metod i różnej skali opracowania, Przegląd Geologiczny, 63 ( 10/1 ), 762 – 768. 25 Jaworska-Szulc B., Pruszkowska-Caceres M., Przewłócka M., 2015, Zmiany wydajności wypływów wód podziemnych młodoglacjalnego obszaru morenowego na Pojezierzu Kaszubskim, Przegląd Geologiczny, 63 ( 10/1 ), 774 – 779. 26 Jereczek-Korzeniewska K., 2006, Komentarz do mapy hydrograficznej Polski w skali 1 : 50 000, arkusz N-33-72-B Stężyca, GUGiK, Warszawa. 27 Jokiel P., 2007, Źródła – wodne perełki na granicy Terry i Hadesu, [w :] P. Jokiel, P. Moniewski, M. Ziułkiewicz ( red. ), Źródła Polski – wybrane problemy krenologiczne, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź, 7 – 12. 28 Krabbenhoft D.P., Anderson M.P., Bowser C.J., 1990, Estimating groundwater exchange with lakes : Calibration of a three-dimensional, solute transport model to a stable isotope plume, Water Resources Research, 26 ( 10 ), 2455 – 2462. 29 Kaleris V., 2006, Submarine groundwater discharge : Effects of hydrogeology and of near shore surface water bodies, Journal of Hydrology, 325 ( 1 – 4 ), 96 – 117. 30 Kidmose J., 2010, Groundwater – surface water interaction : from catchment to interfaces at lakes and streams, PhD dissertation, Faculty of Science, University of Copenhagen, http ://www.fiva.dk/doc/thesis/Kidmose_PhD.pdf ( 23.03.2015 ). 31 Lange W. ( red. ), 2005, Jeziora górnej Raduni i jej zlewnia w badaniach z udziałem Stacji Limnologicznej w Borucinie, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk. 32 Li Y., Wang Ch., 2007, Theoretical estimation of groundwater discharge and associated nutrient loading to a lake with gentle slope bottom, Journal of Hydrodynamics, 19 ( 1 ), 30 – 35. 33 Lidzbarski M., 2000, Mapa hydrogeologiczna Polski w skali 1 : 50 000, arkusz Stężyca, Państwowy Instytut Geologiczny, Gdańsk. 34 Meyboom P., 1967, Mass-transfer studies to determine the groundwater regime of permanent lakes in hummocky moraine of Western Canada, Journal of Hydrology, 5, 117 – 142. 35 Mioduszewski W., Ślesicka A., Querner E., 2004, Warunki zasilania doliny dolnej Biebrzy, Woda – Środowisko – Obszary Wiejskie, 4 ( 1 ), 67 – 78. 36 Moniewski P., 2007, Podstawowe pojęcia, typologie i klasyfikacje współczesnej krenologii, [w :] P. Jokiel, P. Moniewski, M. Ziułkiewicz ( red. ), Źródła Polski – wybrane problemy krenologiczne, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź, 15 – 29. 37 Okulanis E., 1981, Studium limnologiczne Jezior Raduńsko-Ostrzyckich, Gdańskie Towarzystwo Naukowe, Gdańsk. 38 Piekarek-Jankowska H., 1973, Rola jezior rynnowych w kształtowaniu się odpływu wód podziemnych w górnej i środkowej dolinie Rospudy, Biuletyn Instytutu Geologicznego, 277 ( 3 ), 23 – 33. 39 Rainey M.P., Tyler A.N., Bryant R.G., Gilvear D.J., McDonald P., 2000, The influence of surface and interstitial moisture on a spectral characteristics of intertidial sediments : Implications for airborne image acquistion and processing, International Journal of Remote Sensing, 21 ( 16 ), 3025 – 3038. 40 Schuster P.F., Reddy M.M., LaBaugh J.W., Parkhurst R.S., Rosenberry D.O., Winter T.C., Antweiler R.C., Dean W.E., 2003, Characterization of lake water and ground water movement in the littoral zone of Williams Lake, a closed-basin lake in north central Minnesota, Hydrological Processes, 17 ( 4 ), 823 – 838. 41 Shanks III W.C., Callender E., 1992, Thermal springs in Lake Baikal, Geology, 20, 495 – 497. 42 Shaw R.D., Prepas E.E., 1990, Groundwater – lake interactions : Nearshore seepage patterns and the contribution of ground water to lakes in central Alberta, Journal of Hydrology, 119 ( 1 – 4 ), 121 – 136. 43 Smerdon B.D., Devito K.J., Mendoza C.A., 2005, Interaction of groundwater and shallow lakes on outwash sediments in the sub-humid Boreal Plains of Canada, Journal of Hydrology, 314 ( 1 – 4 ), 246 – 262. 44 Smith A.J., Townley L.R., 2002, Influence of regional setting on the interaction between shallow lakes and aquifers, Water Resources Research, 38 ( 9 ), 10 – 13. 45 Sophocleous M., 2002, Interactions between groundwater and surface water : The state of the science, Hydrogeology Journal, 10 ( 1 ), 52 – 67. 46 Szumińska D., 2014, Runoff in the Wda drainage basin against the background of water management in the second half of the 20th century, Wydawnictwo Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz. 47 Taniguchi M. Burnett W.C. Cable J.E., Turner J.V., 2002, Investigation of submarine groundwater discharge, Hydrological Processes, 16 ( 11 ), 2115 – 2129. 48 Tarka R., 1995, Optymalizacja pomiarów hydrologicznych w wyznaczaniu odpływu podziemnego metodą źródeł reprezentatywnych, Gospodarka Wodna, 3, 6 – 13. 49 Tomalski P., Tomaszewski E., 2007, Alimentacja wód źródlanych i ich rola w strukturze odpływu małej zlewni nizinnej, [w :] P. Jokiel, P. Moniewski, M. Ziułkiewicz ( red. ), Źródła Polski. Wybrane problemy krenologiczne, Wydział Nauk Geograficznych Uniwersytetu Łódzkiego, Regina Poloniae, Łódź–Częstochowa, 142 – 152. 50 Tomaszewski J., 1989, Badanie naturalnych wypływów wód podziemnych, [w :] M. Gutry-Korycka, H. Werner-Więckowska ( red. ), Przewodnik do hydrograficznych badań terenowych, PWN, Warszawa, 104 – 116. 51 Townley L.R., Trefry M.G., 2010, Surface water – groundwater interaction near shallow circular lakes : Flow geometry in three dimensions, Water Resources Research, 36 ( 4 ), 935 – 948. 52 Winter T.C., 1999, Relation of streams, lakes, and wetlands to groundwater flow systems, Hydrogeology Journal, 7 ( 1 ), 28 – 45. 53 Wüest A., Lorke A., 2003, Small-scale hydrodynamics in lakes, Annual Review of Fluid Mechanics, 35 ( 1 ), 373 – 412. 54 Yihdego Y., Becht R., 2013, Simulation of lake – aquifer interaction at Lake Naivasha, Kenya using a three-dimensional flow model with the high conductivity technique and a DEM with bathymetry, Journal of Hydrology, 503, 111 – 122. 55 Yihdego Y., Webb J., 2012, Modelling of seasonal and long-term trends in lake salinity in South-Western Victoria, Australia, Journal of Environmental Management, 112, 149 – 159. 56 Yihdego Y., Webb J.A., 2015, Use of a conceptual hydrogeological model and a time variant water budget analysis to determine controls on salinity in Lake Burrumbeet in southeast Australia, Environmental Earth Sciences Journal, 73 ( 4 ), 1587 – 1600. 57 Yihdego Y, Webb J.A., Leahy P., 2014a, Modelling of lake level under climate change conditions : Lake Purrumbete in southeastern Australia, Environmental Earth Sciences Journal, 73, 3855 – 3872. 58 Yihdego Y., Webb J., Leahy P., 2014b, Modelling water and salt balances in a deep, groundwater-through flow lake – Lake Purrumbete, southeastern Australia, Hydrological Sciences Journal, 61, 186 – 199. 59 Younger P.L., 2009, Groundwater in the Environment, John Wiley & Sons, New Jersey. 60 Zecharias Y.B. Brutsaert W., 1988, The influence of basin morphology on groundwater outflow, Water Resources Research, 24 ( 10 ), 1645 – 1650.