Ewa Krogulec

Intrinsic and specific vulnerability of groundwater in a river valley - assessment, verification and analysis of uncertainty.

Aquifer vulnerability maps are valuable tools for communicating concerns about the level of groundwater pollution hazard to local land use planners and to the general public. Groundwater vulnerability to contamination in the Kampinoski National Park (KNP) area in central Poland was evaluated as a basis for developing appropriate protection strategy for the groundwater resources and management in recreation areas located near Warsaw. Kampinoski National Park (KNP) and its lagging are located in central Poland in the valley of the Vistula River. Assessment of groundwater vulnerability was accomplished using U.S. EPA DRASTIC. Region of the Vistula valley is characterized by medium (324 km2) and moderately high (229 km2) intrinsic vulnerability to contamination. The DRASTIC method was used to assess specific vulnerability to contamination, taking into account additional parameters defining a potential risk of threat of groundwater connected with land development. The area of studies is characterised by a moderately high (340 km2) and medium (247 km2) specific vulnerability to contamination. The DRASTIC method has been applied to assess the specific vulnerability of groundwater to nitrate, basing on the possible impact of land development. Land development is analysed in the aspect of possible, potential contamination of groundwater with nitrate, but also a possibility of protecting waters before any potential contamination. The area of studies is characterised by low (426 km2) and medium (136 km2) specific vulnerability to contamination with nitrate. Use of GIS techniques and geo-statistical methods during the development of the vulnerability made possible a more precise assignment of the parameter values and, subsequently, allowed for a more accurate distinction of vulnerability types.

Relationship between the environmental and hydrogeological elements characterizing groundwater-dependent ecosystems in central Poland

Results are presented for a quantitative and qualitative analysis of the relationship between hydrogeological and environmental elements characterizing the areas of groundwater-dependent ecosytems (GDEs) located in the Kampinos National Park in central Poland. Statistical analysis was used to assess the seasonal and long-term variability of groundwater conditions. A geographic information system (GIS)-based model enabled the visualization of the test results. Objectification of spatial relationships between hydrogeological and environmental elements was carried out using factor analysis. The statistical analysis of groundwater levels in the period 1999–2013 confirmed the sequence of wet and dry years. The calculation enabled the determination of the range of groundwater-level changes, but no specific trends were observed with respect to these changes. Moreover, the widespread belief that the lowering of the water table in presented GDEs is due to anthropogenic pressure and climate change was not confirmed. The factor analysis showed that GDE areas are characterized by a considerable homogeneity of abiotic elements and locally occurring heterogeneous regions, mainly related to anthropogenic pressure. Dependency between the type of plant community and depth to the water table in the typical GDEs was not defined by the delimiting factors.RésuméLes résultats sont présentés pour une analyse quantitative et qualitative de la relation entre les éléments hydrogéologiques et environnementaux qui caractérisent les domaines des écosystèmes tributaires des eaux souterraines (ETEs) situés dans le Parc national de Kampinos dans le centre de la Pologne. L’analyse statistique a été utilisée pour évaluer la variabilité saisonnière et à long terme des conditions des eaux souterraines. Un système d’information géographique (SIG) basé sur un modèle permet la visualisation des résultats des tests. L’objectification des relations spatiales entre les éléments hydrogéologiques et environnementaux a été mené à partir de l’analyse factorielle. L’analyse statistiques des données piézométriques pour la période 1999–2013 a confirmé l’existence de succession d’années humides et sèches. Le calcul a permis la détermination de l’étendue des variations du niveau piézométriques, mais aucune tendance spécifique n’a été observée par rapport à ces changements. En outre, la croyance répandue que l’abaissement du niveau de la nappe dans les ETEs présentes est du à des pressions anthropiques et au changement climatiques n’a pas été confirmée. L’analyse factorielle a montré que les zones d’ETEs sont caractérisées par une homogénéité considérable des éléments abiotiques et par l’existence de zones localement hétérogènes, principalement associées à des pressions anthropiques. La dépendance entre le type de communauté végétale et la profondeur de la nappe dans des ETEs typiques n’a pas été définie par les facteurs de délimitation.ResumenSe presentan los resultados de un análisis cualitativo y cuantitativo de la relación entre los elementos ambientales e hidrogeológicos que caracterizan las áreas de ecosistemas dependientes del agua subterránea (GDEs) situados en el Kampinos National Park en Polonia Central. El análisis estadístico se usó para evaluar la variabilidad estacional y a largo plazo de la condiciones del agua subterránea. Un modelo basado en un sistema de información geográfica (GIS) permitió la visualización de los resultados de las pruebas. La objetivación de las relaciones espaciales entre los elementos hidrogeológicos y ambientales se realizó mediante análisis factorial. El análisis estadístico de los niveles de agua subterránea en el periodo multianual 1999–2013 confirmó la secuencia de años húmedos y secos. El cálculo permitió la determinación del rango de los cambios del nivel de agua subterránea, pero no se observaron tendencias específicas con respecto a estos cambios. Por otra parte, no se confirmó la idea generalizada de que el descenso que se presenta en el nivel freático en las GDEs es debido a la presión antropogénica y el cambio climático. El análisis factorial mostró que las zonas GDEs se caracterizan por una considerable homogeneidad en los elementos abióticos y que se producen localmente regiones heterogéneas, principalmente relacionados con la presión antropogénica. La dependencia entre el tipo de comunidad vegetal y la profundidad del nivel freático en las GDEs típicas no se define por factores delimitantes.摘要本文论述了表征波兰中部Kampinos国家公园内依赖于地下水的生态系统的水文地质元素和环境元素之间关系的定量和定性分析结果。应用统计分析法评价了地下水状况的季节性和长期的变化。基于地理信息系统的模型能使实验结果形象化。应用因子分析法对水文地质元素和环境元素之间的空间关系进行了对象化。1999–2013多年间的地下水位统计分析印证了丰水年和枯水年的序列。计算结果能够确定地下水位的变化范围,但没有观测到这些变化的特定趋势。此外,普遍认为所展示的依赖于地下水的生态系统中水位降低是人为压力和气候变化造成的观点没有得到确认。因子分析结果显示依赖于地下水的生态系统的特征是非生物元素具有很大的同质性及局部上有异质地区,主要与人为压力有关。典型依赖于地下水的生态系统中植物群落类型和水位深度之间的依赖关系通过划界因素无法定义。StreszczenieZaprezentowano wyniki ilościowej i jakościowej analizy wzajemnych relacji czynników hydrogeologicznych i środowiskowych charakterystycznych dla ekosystemów zależnych od wód podziemnych (GDEs) położonych w Kampinoskim Paku Narodowym, w centralnej Polsce. Zastosowano analizę statystyczną do oceny zakresu zmienności sezonowej i długoterminowej stanów wód podziemnych. Model oparty na Systemie (GIS) pozwolił na wizualizację wyników. Obiektywizację zależności przestrzennych między elementami hydrogeologicznymi i środowiskowymi przeprowadzono przy zastosowaniu analizy czynnikowej. Analiza statystyczna stanów w wieloleciu 1999–2013 potwierdziła występowanie sekwencji lat suchych i mokrych. Obliczenia pozwoliły na określenie zakresu zmian stanów, ale nie zaobserwowano określonych trendów zmian głębokości do zwierciadła wód podziemnych. Ponadto nie potwierdzono powszechnego przekonania o obniżaniu zwierciadła wód podziemnych w GDEs wskutek presji antropogenicznej lub zmian klimatycznych. Analiza czynnikowa wykazała, że obszary GDEs cechują się znaczną homogenicznością czynników abiotycznych i lokalnie występującymi rejonami heterogenicznymi, głównie związanymi z presją antropogeniczną. Zależność, pomiędzy typem zbiorowiska roślinnego, a głębokością do zwierciadła wód podziemnych typowa dla GDEs nie została zdefiniowana poprzez wyłonione czynniki.ResumoResultados são apresentados para uma análise quantitativa e qualitativa da relação entre elementos hidrogeológicos e ambientais que caracterizam as áreas de ecossistemas dependentes das águas subterrâneas (EDAS), localizado no Parque Nacional Kampinos, na região central da Polônia. Análises estatísticas foram utilizadas para acessar a variabilidade sazonal ou de longo prazo das condições das águas subterrâneas. Um modelo baseado em sistema de informação geográfica (SIG) permitiu a visualização dos resultados dos testes. Objetivação das relações espaciais entre elementos hidrogeológicos e ambientais foi realizada utilizando análise fatorial. A análise estatística dos níveis das águas subterrâneas no período plurianual 1999–2013 confirmou a sequência de anos úmidos e secos. O cálculo permitiu a determinação da gama de alterações no nível da água subterrânea, mas não foram observadas tendências específicas no que diz respeito a estas alterações. Além disso, o conhecimento generalizado de que o rebaixamento do nível freático na presença de EDAS é devido à pressão antrópica e as mudanças climáticas não foi confirmado. A análise fatorial mostrou que as áreas de EDAS são caracterizadas por uma homogeneidade considerável de elementos abióticos e localmente ocorrendo regiões heterogêneas, principalmente relacionadas à pressão antrópica. Dependência entre o tipo de comunidade de plantas e profundidade do nível freático nos EDAS típicos não foi definida pelos fatores de delimitação.