In the second part of the paper long-term trends and cyclicity in hydrological time series are identified using both the Hodrick-Presoctt (HP) filter and the combined periodogram. The HP filter seems to be a good tool for analyzing annual time series. It clearly identifies the decrease in the Slovak rainfall time series 1900-1990 and the increase in those of 1990-2000. Using the combined periodogram method oscillation cycles in the discharge time series of main Slovak rivers were identified. These cycles are likely to be characteristic for all Slovak rivers in general. This means the discharge time series are not stationary, they involve a cyclical component. To calculate hydrological characteristics it is necessary to have such a sufficiently long time series that involves both complete wet and dry periods. Because of existence of an about 29 year cycle, a period consisting of 30 years is very suitable. From the long-term point of view, both Danube and Morava Rivers possess steady trends while in the Bodrog and Vah rivers a decrease in discharge occurred during the XX Century. This decrease was mainly due to lower annual rainfalls in Slovakia. When determine long-term discharges, an oscillation of wet and dry periods should be taken into account. The trends should be determined for closed cycles, i.e., either from minimum to minimum or from maximum to maximum. From the long-term trends analysis it follows that the linear trend is not adequate to extrapolate the hydrological time series to the future. and V druhej časti štúdie je identifikovaný dlhodobý trend a cyklickosť slovenských hydrologických časových radov použitím Hodrickovho-Prescottovho (HP) filtra a metódou kombinovaného periodogramu. HP filter sa ukázal byť dobrým nástrojom na analýzu časových radov ročných údajov. Zreteľne identifikuje pokles zrážkových úhrnov na územie SR v období 1900-1990 a nárast úhrnov v rokoch 1990-2000. Metódou kombinovaného periodogramu boli identifikované cykly kolísania prietokových radov najvýznamnejších slovenských tokov. Je pravdepodobné, že tieto cykly sú charakteristické pre všetky slovenské toky. Prietokové rady zahŕňajú v sebe cyklickú zložku. Pri výpočtoch hydrologických charakteristík je potrebné hydrologické charakteristiky počítať z dostatočne dlhých radov zachytávajúcich celý cyklus - mokré i suché obdobie. Tridsaťročné obdobie na výpočet hydrologických charakteristík tokov je vzhľadom na existenciu ca 29-ročného cyklu veľmi vhodné. Z dlhodobého hľadiska Dunaj a Morava majú vyrovnaný trend vodnosti, v Bodrogu a vo Váhu došlo v 20. storočí k poklesu odtoku. Na tomto poklese majú najväčší podiel nižšie ročné zrážkové úhrny na územie SR. Pri určovaní dlhodobých trendov prietokov je potrebné brať do úvahy cykly striedania sa suchých a mokrých období. Vývojové trendy je potrebné určovať za obdobia uzavretých cyklov - od minima po minimum, alebo od maxima po maximum. Z analýzy dlhodobých trendov vyplýva, že použitie lineárneho trendu nie je vhodné na extrapoláciu hydrologických radov do budúcnosti.
In the model catchment Vydrica brook in Small Carpathians (mostly beech forest), concentrations of the selected chemical substances were monitored for evaluation of the land use impact upon the brook water quality. Concentrations of these substances were monitored within the years 1991-1993. In order to evaluate also a development of the long-term trend of the observed data, we are continuing in their monitoring since 2004. In this paper there are evaluated nitrate concentrations from two localities: in the upper Vydrica part (Spariská), and on the Bratislava city area limit (Červený Most), in the Vydrica lower part. The mean nitrate concentration in 1991-1993 at Spariská was 14.54 mg l-1, at Červený Most locality 10.84 mg l-1, in the years 2004-2005 the mean concentration at Spariská it was 11.85 mg l-1, and 9.36 mg l-1 at Červený Most. From the observed data it follows that in the 2004-2005 years the nitrate concentration dropped in comparison with the 1991-1993 period. As there was a significant relationship documented between the nitrate concentration and discharge, the empirical relationships were developed for estimating of daily nitrate concentration values based on the mean daily discharges, for the 1987-2005 period. From these, then the mean monthly and yearly nitrate wash offs were calculated from the unit area. So for the Spariská subcatchment the mean yearly nitrate wash off range was 15.42 to 102.37 kg ha year-1, for the profile Červený Most it was 9.01 to 70.53 kg ha year-1. and V modelovom povodí potoka Vydrica v Malých Karpatoch (prevažne bukový les) boli sledované koncentrácie vybraných chemických látok v povrchovom toku za účelom hodnotenia vplyvu využitia krajiny na kvalitu vody v toku. Koncentrácie týchto látok sme sledovali v rokoch 1991-1993. Aby sme zhodnotili dlhodobý trend vývoja nameraných údajov, od roku 2004 v monitoringu pokračujeme. V tomto príspevku sú zhodnotené koncentrácie dusičnanov na dvoch lokalitách: v hornej časti Vydrice (Spariská) a na hranici s hlavným mestom Bratislava (Červený Most) v dolnej časti povodia. Priemerná koncentrácia dusičnanov v rokoch 1991-1993 bola na lokalite Spariská 14,54 mg l-1, na lokalite Červený Most 10,84 mg l -1, v rokoch 2004-2005 bola priemerná koncentrácia na lokalite Spariská 11,85 mg l-1 a na Červenom Moste 9,36 mg l-1. Z nameraných hodnôt vyplýva, že v porovnaní s obdobím rokov 1991-1993 v rokoch 2004-2005 došlo k poklesu koncentrácií dusičnanov. Keďže sa preukázala významná závislosť medzi koncentráciami dusičnanov a prietokmi, odvodili sme empirické vzťahy na nepriamy odhad denných hodnôt koncentrácií dusičnanov na základe meraných priemerných denných prietokov za obdobie rokov 1987-2005. Z vypočítaných denných koncentrácií dusičnanov boli vypočítané priemerné mesačné a ročné odnosy dusičnanov z jednotky plochy. V podpovodí Spariská sa ročné odnosy dusičnanov pohybovali od 15,42 kg ha-1 rok-1 do 102,37 kg ha-1 rok-1, v profile Červený Most od 9,01 kg ha-1 rok-1 do 70,53 kg ha-1 rok-1.
In the first part the paper gives an overview of the research activities in experimental microbasins of the Institute of Hydrology of the Slovak Academy of Science (IH SAS) in Strážov highlands during 47-years period of the years 1958 - 2005. The present state of the research in experimental basins is discussed. Due to current personal and financial situation it is time to re-evaluate and decide if operation of such experimental field base is still bearable for the institute. In the second part of the paper, the monthly interception of two catchments with different forest cover is estimated with simple regression relationships. The interception of the hornbeam forest in Lesný basin was monitored during the vegetation seasons 1981 - 1990. Its values were between 12.4 - 23.0 %. The hornbeam vegetation catches 18.4 % of precipitation in average. The interception of the spruce vegetation (Cingeľová basin) was between 30.2 - 40.8 % in 1981 - 1990 with the mean value of 36.9 %. Concerning the monthly values the highest mean interception in hornbeam forest was in June - 20.7 mm, and the lowest one in October - only 7.8 mm. In the spruce forest the interception was higher, in June it was 38.8 mm, in October 16.6 mm in average. Generally the results show that the monthly interception of the hornbeam forest is only 48 % of the spruce forest interception. and Prvá časť príspevku uvádza prehľad výskumných aktivít v experimentálnych mikropovodiach Ústavu hydrológie SAV v Strážovskej vrchovine za 47-ročné obdobie 1958-2005 a stručný opis súčasného stavu výskumu v Prírodnom hydrologickom laboratóriu (PHL). Súčasná personálna a finančná situácia pracoviska si vyžaduje zhodnotenie možností a prijatie rozhodnutia o pokračovaní existencie takéhoto detašovaného pracoviska a zabezpečenia výskumu v ňom. V druhej časti článku sú na základe meraných údajov intercepcie odvodené jednoduché regresné vzťahy umožňujúce odhadnúť mesačnú intercepciu v povodiach s hrabovou (povodie Lesný) a smrekovou (povodie Cingeľová) monokultúrou. Podkorunné zrážky v experimentálnych mikropovodiach Lesný a Cingeľová (a stok po kmeni v hrabovom poraste) boli pozorované v dennom kroku vo vegetačných obdobiach rokov 1981-1990. Hodnoty intercepcie vegetačného obdobia hrabového porastu sa pohybovali v rozmedzí 12,4-23,0 %. V priemere hrabový porast zachytáva 18,4 % zrážok. Intercepcia vegetačného obdobia smrekového porastu sa pohybovala medzi 30,2-40,8 % s priemernou hodnotou 36,9 %. Najvyššia priemerná mesačná hodnota intercepcie v hrabovom lese bola v júni - 20,7 mm a najnižšia v októbri - iba 7,8 mm. V smrekovom lese boli hodnoty intercepcie vyššie, v priemere v júni 38,8 mm a v októbri 16,6 mm. Vo všeobecnosti mesačná intercepcia hrabového porastu vegetačného obdobia dosahuje iba 48 % intercepcie smrekového porastu.
This work examines the main features of the flash flood regime in Central Europe as revealed by an analysis of flash floods that have occurred in Slovakia. The work is organized into the following two parts: The first part focuses on estimating the rainfall-runoff relationships for 3 major flash flood events, which were among the most severe events since 1998 and caused a loss of lives and a large amount of damage. The selected flash floods occurred on the 20th of July, 1998, in the Malá Svinka and Dubovický Creek basins; the 24th of July, 2001, at Štrbský Creek; and the 19th of June, 2004, at Turniansky Creek. The analysis aims to assess the flash flood peaks and rainfall-runoff properties by combining post-flood surveys and the application of hydrological and hydraulic post-event analyses. Next, a spatially-distributed hydrological model based on the availability of the raster information of the landscape’s topography, soil and vegetation properties, and rainfall data was used to simulate the runoff. The results from the application of the distributed hydrological model were used to analyse the consistency of the surveyed peak discharges with respect to the estimated rainfall properties and drainage basins. In the second part these data were combined with observations from flash flood events which were observed during the last 100 years and are focused on an analysis of the relationship between the flood peaks and the catchment area. The envelope curve was shown to exhibit a more pronounced decrease with the catchment size with respect to other flash flood relationships found in the Mediterranean region. The differences between the two relationships mainly reflect changes in the coverage of the storm sizes and hydrological characteristics between the two regions.
The main objective of this study is to develop a model procedure for predicting low flows for a large set of gauged basins located in the Rhine-Meuse area. The methodology is primarily based on the analysis of recession curves, river discharges being essentially provided by groundwater flow during drought period. Our objective is to use recession coefficients in order to calibrate base flow predictions coming out from a groundwater reservoir. Problems related to the temporal variability of recession coefficients are discussed. We come to the conclusion that lows flows prediction can be improved by implementing a new groundwater reservoir into the RR model based on our knowledge of low flow processes. and Jednou z požiadaviek Rámcovej smernice o vode (WFD, 2000/60/EC) je analýza trendov a dlhodobá predpoveď vývoja znečistenia povrchových tokov. Pri odhade vývoja znečistenia toku je potrebné brať do úvahy nielen možné zdroje znečistenia, ale je potrebné uvažovať aj s vývojom množstva vody v tokoch a so zvyšovaním teploty tokov v dôsledku očakávanej klimatickej zmeny a zmeny vo využívaní vodných zdrojov. V príspevku je analyzovaný vývoj mesačných koncentrácií vybraných ukazovateľov kvality vody v toku Dunaja v stanici Bratislava (napr. Chl-a, Ca, EC, SO4 2-, Cl- , O2, BSK5, N-celk, PO4-P, NO3-N, NO2-N a pod.) za obdobie r. 1991-2005. Za účelom dlhodobej predpovede koncentrácií každého ukazovateľa kvality vody sme na základe štatistických testov vybrali najlepší autoregresný Box-Jenkinsov model s dvoma regresormi: 1. prietokmi a 2. teplotami vody. Scenáre pre mesačné prietoky a mesačné teploty vody boli vytvorené pre tri stavy: i) priemerné podmienky - medián prietokov a teploty vody; ii) nízke prietoky a vysoké teploty vody; a iii) vysoké prietoky a nízke teploty vody. Tieto scenárové podmienky boli vypočítané z denných údajov z obdobia 1931-2005 ako percentily (1. percentil, medián, 99. percentil). Použijúc tieto scenáre sme vybranými Box-Jenkinsovými modelmi s dvoma regresormi simulovali extrémne mesačné hodnoty vybraných ukazovateľom kvality vody v Dunaji pre extrémne hydrologické a teplotné podmienky.
The extreme rainfall events in Central and East Europe on August 2002 rise the question, how other basins would respond on such rainfall situations. Such theorisation helps us to arrange in advance the necessary activity in the basin to reduce the consequence of the assumed disaster. The aim of the study is to recognise a reaction of the Uh River basin (Slovakia, Ukraine) to the simulated catastrophic rainfall events from August 2002. Two precipitation scenarios, sc1 and sc2, were created. The first of them was based on August’s precipitation from Ybbs (Austria), the second one was based on precipitation from south Bohemia. The rainfall-runoff model HBV-light was used to simulate average daily discharge. Observed daily precipitation in each August during the period 1990-1999 was replaced by these two scenarios and the daily discharges were simulated in Lekárovce gauging station. Peak discharges were computed from the daily averages according to the empirical relationship. In last step, a selection of the best theoretical distribution function of the annual maximum discharge was done using Qmax data series from the period 1931-2001. and Extrémne zrážkové udalosti z augusta 2002 v strednej a východnej Európe vyvolali otázku, ako by na podobné zrážkové situácie reagovali iné povodia. Takéto teoretické simulácie poskytujú možnosť eliminovať dôsledky extrémnych hydrologických situácií. Cieľom tejto štúdie je poznať reakciu povodia rieky Uh (Slovensko, Ukrajina) na prípadnú katastrofickú zrážkovo-odtokovú situáciu, aká bola v auguste 2002. Pre simuláciu extrémnych zrážkovo-odtokových situácií boli vytvorené dva katastrofické scenáre sc1 a sc2. Prvý scenár bol určený na základe zrážkových úhrnov nameraných v Rakúska (Ybbs) a druhý na základe zrážkových úhrnov nameraných v južných Čechách počas augusta 2002. Na simuláciu priemerných denných prietokov bol použitý model HBV-light. Merané denné zrážky v každom mesiaci august počas obdobia 1990-1999 boli zmenené podľa týchto scenárov. Následne boli simulované priemerné denné prietoky v stanici Uh-Lekárovce modelom HBV-light. Vrcholové prietoky boli počítané z denných priemerov vzhľadom na odvodené empirické vzťahy. V poslednom kroku štúdie bola vybratá najvhodnejšia teoretická distribučná funkcia maximálnych ročných prietokov použitím ročných Qmax z obdobia 1931-2001.
This paper deals with the formation of snowmelt-driven floods in two experimental microbasins located in Slovakia’s highlands (300-400 m a.s.l) near the town of Povazska Bystrica, Slovakia in March 2006. The first basin (Rybarik) encompasses an area of 0.119 km2 and is used primarily for agriculture; while the Lesný basin with its catchment area of 0.0864 km2 is characterized as a forested land. The maximal specific outflow from the Rybárik basin was observed on March 28, 2006, with 281.3 l s-1 km-2, peaking at 3 p.m. with 422 l s-1 km-2. In the Lesný basin, the maximum outflow was observed on March 29, 2006, with its peak of 523 l s-1 km-2 at noon. In the second part the long-term trend of snow water equivalent (SWE) modeled by the HBV-light rainfall-runoff model in the Rybarik and Lesny microbasins were evaluated. After the model verification, the daily values of SWE for the period 1965/66-2005/06 were calculated for Rybarik and Lesný microbasins. From the results it follows, that, after a temporal decline in the maxima of snow depth and of SWE in the 1990s, SWE started to increase in 2002 again. The historically highest values of SWE were simulated in both experimental microbasins in the winter season of 2005/06. and V príspevku je analyzovaná tvorba povodňového odtoku počas povodne z topenia sa snehu v marci 2006 na príklade dvoch experimentálnych mikropovodí lokalizovaných vo vrchovinovej časti Slovenska pri Považskej Bystrici (300–400 m n.m.), konkrétne z poľnohospodársky využívaného mikropovodia Rybárik (0,119 km2 ), a zo zalesneného mikropovodia Lesný (0,0864 km2 ). Maximálny meraný špecifický odtok z povodia Rybárik bol 281 l s-1 km-2 28. marca 2006 (vrchol 422 l s-1 km-2 o 15.00 hod.). Maximálny meraný špecifický odtok z povodia Lesný 263,7 l s-1 km-2 bol zaznamenaný 29. marca 2006 (vrchol 523 l s-1 km-2 o 12.00 hod.). V druhej časti príspevku je analyzovaný dlhodobý vývoj vodnej hodnoty snehu (SWE) v povodí Rybárik a Lesný, modelovanej zrážko-odtokovým modelom HBV-light. Po kalibrácii a verifikácii modelu boli modelom vypočítané denné vodné hodnoty snehu za 42-ročné obdobie 1965/66–2005/06. Z výsledkov vyplýva, že po dočasnom poklese maxím vodnej hodnoty snehu SWE v deväťdesiatych rokoch minulého storočia od roku 2002 došlo k opätovnému zvýšeniu vodnej hodnoty snehu. V zimnej sezóne 2005/06 bola vypočítaná najvyššia hodnota SWE od začiatku pozorovaní v oboch mikropovodiach.
The aim of the paper is to analyse a possible teleconnection of AO (Artic Oscillation), SO (Southern Oscillation), PDO (Pacific Decade Oscillation), NAO (North Atlantic Oscillation) and QBO (Quasi Biennial Oscillation) phenomena with long-term streamflow fluctuation in Hron River basin (Central Slovakia). The spectral analysis shows that for the series of AO, NAO, SO, and PDO indexes we can identify the ca 2.4-; 3.6-; 7.8-; 14-; 21-;30- and 36-yr cycles. The coincident cycles were found in the monthly discharge time series from the Hron basin (period 1931-2000) using combined periodogram method. As these periods were found in almost all discharge series analysed within very different geographical zones, it can be considered as the general regularity on the earth. The regularity is related to general oceanic and atmospheric circulation, part of which are also the SO, AO, PDO and NAO phenomena. and Cieľom predloženej štúdie je analýza možných telekonekcií Arktickej oscilácie (AO), Južnej oscilácie (SO), Tichomorskej dekádnej oscilácie (PDO), Severoatlantickej oscilácie (NAO) a Kvázi dvojročnej oscilácie (QBO) s viacročnými cyklami priemerných ročných prietokov v povodí rieky Hron (stredné Slovensko). Spektrálnou analýzou časových radov AO, NAO, SO, a PDO indexov boli nájdené nasledujúce viacročné cykly kolísania indexov: ca 2,4; 3,6; 7,8; 14; 21; 30 a 36 rokov. Metódou kombinovaného periodogramu boli nájdené zhodné cykly kolísania viacročných suchých a mokrých období i v mesačných prietokových radoch z povodia Hrona (1930-2000). Keďže tieto periódy boli nájdené vo všetkých prietokových radoch z rôznych geografických zón, môžu byť považované za všeobecný jav na Zemi. Toto pravidelné opakovanie mokrých a suchých období súvisí so všeobecnou cirkuláciou oceánov a atmosféry, súčasťou ktorých sú i SO, AO, PDO, NAO a QBO javy.