Keywords
gully runoff variability
snowmelt and rainfall runoff
runoff periodically
loess gully
How to Cite
Abstract
Over the period 2003–2022, the precipitation and runoff of water from the loess catchment with an area of 1.23 km2 was monitored. The agricultural catchment, located in Kolonia Celejów (Nałęczów Plateau, SE Poland), is drained episodically, sometimes periodically. It is dissected by a gully system with a density of erosion forms of about 6 km ∙ km−2 and it is representative for the loess areas with high gully density. The study aimed to determine the relationship between the precipitation pattern and gully water runoff. In the 20-year measurement series, four multi-year periods with similar annual hydro-meteorological indicators were distinguished. The first four years (2003–2006) predominately of snowmelt runoff, were separated as the nival period. This was followed by a short stable period in 2007–2009, with almost no gully runoff. The next period, the longest (2010–2018), was characterised by relatively mild winters and moderate snowmelt, while numerous summer rainstorms occurred. These mainly generated frequent runoff and surface wash, separating this period as pluvial. The most recent period (2019–2022), variable, was dominated by medium runoff years, with a changing dominant type. However, the contribution of propluvial and pronivial runoff in the gully was found to equalise on a multi-year scale. The observed decrease in the snowiness of winters and lack of intense snowmelt may change these proportions, in favour of propluvial runoff.
Funding
The research in 2002–2005 was funded by a Polish Ministry of Science and Higher Education project: ‘Natural and anthropogenic determinants of gully erosion on the example of the loess gul- ly catchment’ (No. 3 P04E 01322). In subsequent years, financial support was obtained from Polish Committee for Scientific Research under the grant: ‘Extreme meteorological and hydrological events in Poland’ (PBZ-KBN-086/P04/2003). The investigation in the 2011–2014 years was partly financed by the project of the Polish National Science Centre: ‘Rainstorm prediction and math- ematic modelling of their environmental and social-economical effects’ (No. NN/306571640). The authors thank the anonymous reviewers for valuable comments on an earlier version of the article.
References
Araźny A., Bartczak A., Maszewski R., Krzemiński M., 2021. The influence of atmospheric circulation on the occurrence of dry and wet periods in Central Poland in 1954-2018. Theoretical and Applied Climatology 146: 1079-1095. DOI: https://doi.org/10.1007/s00704-021-03780-0
Buraczyński J., Wojtanowicz J., 1974. Rozwój wąwozów lessowych w okolicy Dzierzkowic na Wyżynie Lubelskiej pod wpływem gwałtownej ulewy w czerwcu 1969 roku (Development of loess gullies in the vicinity of Dzierzkowice in the Lublin Upland under the influence of heavy rainfall in June 1969). Annales UMCS Section B 26: 135-168.
Byczkowski A., 1999. Hydrologia (Hydrology), Vol. I and II. Wyd. SGGW, Warszawa.
Chen Y., Jiao J., Yan X., Li J., Vanmaercke M., Wang N., 2024. Response of gully morphology and density to the spatial and rainy-season monthly variation of rainfall at the regional scale of the Chinese Loess Plateau. Catena 236: 107773. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107773
Demczuk P., Zydroń T., Szafran T., 2022. Precipitation amounts triggering landslide processes in the western part of the Nałęczów Plateau (Lublin Upland, Poland). Quaestiones Geographicae 41(3): 33-51. DOI: https://doi.org/10.2478/quageo-2022-0024
Froehlich W., 1982. Mechanizm transportu fluwialnego i dostawy zwietrzelin do koryta w górskiej zlewni fliszowej (The mechanism of fluvial transport and waste supply into the stream channel in a mountainous flysch catchment). Prace Geograficzne IGiPZ PAN 143.
Furtak T., Rodzik J., 2007. Charakterystyka odpływu ze zlewni wąwozowej na Wyżynie Lubelskiej. In: Michalczyk Z. (ed), Obieg wody w środowisku naturalnym i przekształconym. Badania Hydrograficzne w Poznawaniu Środowiska; Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin: 219-222.
Gardziel Z., Harasimiuk M., Rodzik J., 1998. Evaluation of the dynamics of ravine erosion in the Grodarz stream basin stimulated by agricultural exploitation and communication system. International Agrophysic 12(4): 321-331.
Gardziel Z., Rodzik J., 2005. Rozwoj wawozow lessowych podczas wiosennych roztopow na tle układu pol (na przykładzie Kazimierza Dolnego). In: Kotarba A., Krzemien K., Swiechowicz J. (eds). Współczesna ewolucja rzeźby Polski. VII Zjazd Geomorfologów Polskich, Kraków 19-22 September: 125-132.
Gawrysiak L., Harasimiuk M., 2012. Spatial diversity of gully density of the Lublin upland and Roztocze Hills (SE Poland). Annales UMCS Section B 67: 27-43. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0002-y
Harasimiuk M., Henkiel A., 1976. Osobliwości pokrywy lessowej zachodniej części Płaskowyżu Nałęczowskiego. Z badań czwartorzędu w Polsce. T. 18. Biuletyn Instytutu Geologicznego 297: 177-184.
Ionita I., 2006. Gully development in the Moldavian Plateau of Romania. Catena 68: 133-140.
Janicki G., 2014. Transformation of upland wash slope – A case study form the Lublin Upland (SE Poland). Annales UMCS, Section B 69(1): 31-48. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0036-1
Janicki G., 2016. System stoku zmywowego i jego modelowanie statystyczne – na przykładzie Wyżyn Lubelsko-Wołyńskich. Wydawnictwo UMCS, Lublin: 1-307.
Janicki G., Dobek M., Filipiuk E., Gluza A., Kaszewski M.B., Sobolewski W., 2011. Precipitation-free periods and water resources in the Lublin region, SE Poland. International Journal of Climate Change Strategies and Management 3(3): 225-237. DOI: https://doi.org/10.1108/17568691111153384
Janicki G., Kociuba W., Rodzik, J., Zgłobicki, W. 2010, Ekstremalne procesy geomorfologiczne we wschodniej części Wyżyn Polskich – warunki występowania i oddziaływanie na rzeźbę. Prace i Studia Geograficzne 45: 11-28.
Janicki G., Rodzik J., Chabudziński Ł, Franczak Ł, Siłuch M., Stępniewski K., Dyer J.L., Kołodziej G., Maciejewska E., 2014. Monitoring of fluvial transport in small upland catchments – Methods and preliminary results. Annales UMCS, Section B 69(1): 49-60. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0037-0
Ionita I. 2006. Gully development in the Moldavian Plateau of Romania. Catena 68: 133-140. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2006.04.008
Józefaciuk A., Karczewski A., 1991. Struktura okresowych spływow powierzchniowych w lessowych mikrozlewniach. Pamietnik Pulawski 98: 155-171.
Kaczorowska Z., 1962. Opady w Polsce w przekroju wieloletnim. Prace Geograficzne IG PAN 33.
Kaszewski B.M., 2008. Warunki klimatyczne Lubelszczyzny. Wyd. UMCS, Lublin.
Kociuba W., Janicki G., Rodzik J., 2014. 3D laser scanning as new tool of assessment of erosion rates in forested gullies (case study: Kolonia Celejów, Lublin Upland). Annales UMCS Section B 69(1): 107-116. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0041-4
Kociuba W., Janicki G., Rodzik J., Stepniewski K., 2015. Comparison of volumetric and remote sensing methods for assessing the development of a permanent forested loess gully. Natural Hazard 77: 139-158. DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-015-1807-6
Kociuba W., Stępniewska S., 2002. Rola wezbrań w transporcie rumowiska rzecznego górnego Wieprza. Przegląd Naukowy Inżynierii i Kształtowania. Środowiska 11 2(25): 102-111.
Kołodyńska-Gawrysiak R., Chabudziński Ł, 2012. Morphometric features and distribution of closed depressions on the Nałęczów Plateau (Lublin Upland, SE Poland). Annales UMCS, Section B 67(1): 45-46. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0003-x
Kołodyńska-Gawrysiak R., Chabudziński Ł, 2014. The types and function of closed depressions in modern loess landscape of Nałęczów Plateau (Lublin Upland, E Poland). Annales UMCS Section B 69: 61-77. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0038-z
Lorenc H., Cebulak E., Głowicki B., Kowalewski M., 2012. Struktura występowania intensywnych opadów deszczu powodujących zagrożenie dla społeczeństwa, środowiska i gospodarki Polski. In: Lorenc H. (ed), Klęski żywiołowe a bezpieczeństwo wewnętrzne kraju, t. 4. Wpływ zmian klimatu na środowisko, gospodarkę i społeczeństwo (zmiany, skutki i sposoby ich ograniczania, wnioski dla nauki, praktyki inżynierskiej i planowania gospodarczego). Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa: 7-32.
Maruszczak H., 1958. Charakterystyczne formy rzeźby obszarów lessowych Wyżyny Lubelskiej (Characteristic relief forms of loess areas of the Lublin Upland). Czasopismo Geograficzne 26: 335-353.
Maruszczak H., 1973. Erozja wąwozowa we wschodniej części pasa wyżyn południowopolskich. Zeszyty Problemowe Postępu Nauk Rolniczych 151: 15-30.
Maruszczak H., 1986. Tendencje sekularne i zjawiska ekstremalne w rozwoju rzeźby małopolskich wyżyn lessowych w czasach historycznych. Czasopismo Geograficzne 57(2): 271-282.
Maruszczak H., Michalczyk Z., Rodzik J. 1984. Warunki geomorfologiczne i hydrogeologiczne rozwoju denudacji w dorzeczu Grodarza na Wyżynie Lubelskiej. Annales UMCS sec. B, 39: 117-145.
Maruszczak H., Trembaczowski J. 1958, Geomorfologiczne skutki gwałtownej ulewy w Piaskach Szlacheckich koło Krasnegostawu. Annales UMCS Section B 11: 129-168.
Mazur A., 2008. Rozwój wąwozu drogowego w Wielkopolu (Wyżyna Lubelska). Scientific Review Engineering and Environmental Sciences 17(2): 70-77.
Mazur Z., Pałys S., 1991. Natężenie erozji wodnej w małych zlewniach terenów lessowych Wyżyny Lubelskiej w latach 1986-1990. In: Wojtala J., Bochen G., (eds), Erozja gleb i jej zapobieganie. Wyd. AR, Lublin: 63-78.
Mazur Z., Pałys S., 1992. Erozja wodna w zlewni lessowej na Lubelszczyźnie w latach 1956-1991. Annales UMCS, Section E 47: 219-229.
Michalczyk Z., Wilgat T., 1998. Stosunki wodne Lubelszczyzny. Wyd. UMCS, Lublin.
Niedźwiedź T., Twardosz R., Walanus A., 2009. Long-term variability of precipitation series in East Central Europe in relation to circulation patterns. Theoretical and Applied Climatology 98: 337-350. DOI: https://doi.org/10.1007/s00704-009-0122-0
Poesen J., 2011. Challenges in gully erosion research. Landform Analysis 17: 5-9.
Poesen J., Nachtergaele J., Verstraeten G., Valentin C., 2003. Gully erosion and environmental change: Importance and research needs. Catena 50(2-4): 91-133. DOI: https://doi.org/10.1016/S0341-8162(02)00143-1
Poesen J., Vandaele K., van Wesemael B., 1996. Contribution of gully erosion to sediment production in cultivated lands and rangelands. In: Walling D.E., Webb B.W. (eds), Erosion and sediment yield: Global and regional perspectives, Proceedings of a symposium held at Exeter from 15 to 19 July 1996, Exeter, UK: 251-266.
Rodzik J., 1981. Wpływ wysokich opadów z października 1974 r. na denudację w zlewni Bystrej. Biuletyn Lubelskiego Towarzystwa Naukowego 23(Geografia 1/2): 13-17.
Rodzik J., Ciupa T., Janicki G., Kociuba W., Tyc A., Zgłobicki W. 2021. Współczesne przemiany rzeźby Wyżyn Polskich. In: Kostrzewski A., Krzemień K., Migoń P., Starkel L., Winowski M., Zwoliński Z. (eds), Współczesne przemiany rzeźby Polski, 2 edition, Bogucki Wyd. Nauk.: Poznań, pp. 333-414. DOI: https://doi.org/10.12657/9788379863822-07
Rodzik J., Furtak T., Zgłobicki W., 2009. The impact of snowmelt and heavy rainfall runoff on erosion rates in a gully system, Lublin Upland, Poland. Earth Surface Processes and Landforms 34: 1938-1950. DOI: https://doi.org/10.1002/esp.1882
Rodzik J., Janicki G., 2003. Local downpours and their erosional effects. Papers on Global Change IGBP 10: 49-66.
Rodzik J., Krukowski M., Zagórski P. 2014. The mechanism and stages of development of a field road gully in relation to changes in the surrounding land relief. Annales UMCS, Sectio B. 69: 135-147. DOI: https://doi.org/10.2478/v10066-012-0043-2
Rodzik J., Zgłobicki W. 2000. Wpływ układu pól na rozwój wąwozu lessowego. In: Radwan S., Lorkiewicz Z. (eds), Problemy ochrony i użytkowania obszarów wiejskich o dużych walorach przyrodniczych, UMCS Publishing: Lublin: 257-261.
Sidle R.C., Gomi T., Usuga J.C.L., Jarihani B., 2017. Hydrogeomorphic processes and scaling issues in the continuum from soil pedons to catchments. Earth-Science Reviews 175: 75-96. DOI: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.10.010
Siwek K., 2006. Zróżnicowanie opadów atmosferycznych na Lubelszczyźnie w latach 1951-2000. PhD Thesis, UMCS, Lublin.
Stolte J., Liu B., Ritsema C.J., van den Elsen H.G.M., Hessel R., 2003. Modelling water flow and sediment processes in a small gully system on the Loess Plateau in China. Catena 54: 117-130. DOI: https://doi.org/10.1016/S0341-8162(03)00060-2
Torii D., Poesen J., Borselli L., Knapen A., 2006. Channel width-flow discharge relationships for rill and gullies. Geomorphology 76: 273-279. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2005.11.010
Torri D., Poesen J., Borselli L., Bryan R., Rossi M., 2012. Spatial variation of bed roughness in eroding rills and gullies. Catena 90: 76-86. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2011.10.004
Valentin C., Poesen J., Li Y., 2005. Gully erosion: Impacts, factors and control. Catena 63: 132-153. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catena.2005.06.001
Van de Elsen E., Xie Y., Liu B., Stolte J., Wu Y., Trouwborst K., Ritsema C.J., 2003. Intensive water content and discharge measurement system in a hillslope gully in China. Catena 54: 93-115. DOI: https://doi.org/10.1016/S0341-8162(03)00059-6
Verstraeten G., Poesen J., 1999. The nature of small-scale flooding, muddy floods and retention pond sedimentation in central Belgium. Geomorphology 29(3-4): 275-292. DOI: https://doi.org/10.1016/S0169-555X(99)00020-3
Wibig J., 2001. Wpływ cyrkulacji atmosferycznej na rozkład przestrzenny anomalii temperatury i opadów w Europie. MS Habilitation, UŁ, Łódź.
Yang S., Guan Y., Zhao Ch, Zhang Ch, Bai J., Chen K., 2019. Determining the influence of catchment area on intensity of gully erosion using high-resolution aerial imagery: A 40-year case study from the Loess Plateau, northern China. Geoderma 347: 90-102. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.03.042
Yermolaev O., Medvedeva R., Poesen J., 2022. Spatial and temporal dynamics of gully erosion in anthropogenically modified forest and forest-steppe landscapes of the European part of Russia. Earth Surface Processes and Landforms 47: 2926-2940. DOI: https://doi.org/10.1002/esp.5433
Zgłobicki W., 2002. Dynamika wspolczesnych procesów denudacyjnych w północno-zachodniej czesci Wyzyny Lubelskiej. Wyd. UMCS, Lublin.
Zgłobicki W., Poesen J., Joshi V., Solé-Benet A., De Geeter S., 2021. Gullies and badlands as geoheritage sites. In: Singh R.B., Dongying W., Subhash A. (eds), Global Geographical Heritage, Geoparks and Geotourism, Geoconservation and Development. Springer, Singapore: 147-172. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-15-4956-4_9
Ziemnicki S., Naklicki J., 1971. Stan i rozwój trzech wąwozów na Wyżynie Lubelskiej. Zeszyty Problemowe Postępu Nauk Rolniczych 119: 23-45.
Ziemnicki S., Orlik T., 1971. Charakterystyka okresowych spływów z falistej zlewni lessowej. Zeszyty Problemowe Postępu Nauk Rolniczych 119: 7-22.
License
Copyright (c) 2025 Grzegorz Janicki, Jan Rodzik, Krzysztof Stępniewski, Waldemar Kociuba
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.