Vulnerability of groundwater to acid deposition, Jizerské Mountains, northern Czech Republic: construction and reliability of a GIS-based vulnerability map

Abstract.

The area of the Jizerské Mountains in the northern part of the Czech Republic is known to have suffered from heavy acid atmospheric deposition which has led to mass extinction of the forest cover in apical parts of the mountains and to degradation of groundwater quality. A methodology for construction of groundwater vulnerability maps, using a Geographical Information System (GIS), has been developed as a tool for protecting the groundwater resources.

The maps were constructed by using four subsidiary layers, each of which reflects a particular parameter that governs acidification. The factors that determine vulnerability are: (1) elevation above sea level, (2) morphology of the terrain, (3) areal extent and type of vegetation cover, and (4) lithology of the aquifer. A step-wise analysis and application of the data in each of the layers was accomplished to compare changes in the quality of groundwaters, and to obtain the best weighting factors for the individual parameters. Changes in alkalinity of the groundwater during the last 30 years were used as a test criterion.

The vulnerability map should be a valuable tool to identify and outline areas most vulnerable to acidification and also areas considered for reforestation.

Résumé.

La région des Monts Jizerské, dans le nord de la République Tchèque, est connue pour les dépôts atmosphériques acides reçus, qui ont conduit à la disparition massive du couvert forestier dans les parties sommitales des montagnes, ainsi qu'à l'altération de la qualité des eaux souterraines. Une méthodologie pour l'établissement de cartes de vulnérabilité des eaux souterraines, au moyen d'un Système d'Information Géographique (SIG), a été développée pour disposer d'un outil de protection des ressources en eaux souterraines.

Les cartes ont été réalisées en utilisant quatre couches auxiliaires, dont chacune reflète un paramètre particulier déterminant l'acidification. Les facteurs qui commandent la vulnérabilité sont les suivants: (1) l'altitude, (2) la morphologie, (3) l'extension et le type de végétation, et (4) la lithologie de l'aquifère. Une analyse par étapes et l'application des données à chaque couche ont été réalisées pour comparer les changements de qualité des eaux souterraines et pour obtenir les meilleurs facteurs de pondération pour les paramètres individuels. Les changements de l'alcalinité des eaux souterraines au cours des 30 dernières années ont été utilisés comme critère test.

La carte de vulnérabilité doit être un outil intéressant pour identifier et mettre en évidence les zones les plus vulnérables à l'acidification, ainsi que les zones prises en considération pour la reforestation.

Resumen.

Es conocido que el área de las Montañas Jizerské, al nordeste de la República Checa, ha padecido la acción de la lluvia ácida. Este hecho ha provocado la extinción masiva de la cubierta forestal en las zonas altas y la degradación de la calidad de las aguas subterráneas. Con el fin de disponer de una herramienta de protección de los recursos hídricos subterráneos, se ha desarrollado una metodología para elaborar mapas de vulnerabilidad de las aguas subterráneas, mediante un Sistema de Información Geográfica (SIG).

Los mapas constan de cuatro capas, una por cada parámetro que gobierna el proceso de acidificación. Los factores que determinan la vulnerabilidad son: (1) altitud sobre el nivel del mar, (2) morfología del terreno, (3) extensión y tipo de cubierta vegetal, y (4) litología del acuífero. Se ha efectuado un análisis por etapas, aplicando los datos a cada capa de información, para comparar los cambios de calidad de las aguas subterráneas y obtener los factores de ponderación óptimos de cada parámetro. Como criterio de comparación, se ha empleado los cambios de alcalinidad experimentados por las aguas subterráneas durante los últimos 30 años.

El mapa de vulnerabilidad debería suponer una herramienta valiosa para identificar y delimitar las zonas más sensibles a la acidificación, así como las que podrían ser consideradas a efectos de reforestación.