ZASILANIE GRUNTOWE

(zasilanie wód powierzchniowych z warstw wodonośnych)

Wielkość zasilania gruntowego wyraża OWPG, czyli odpływ wody z profilu glebowego w głąb → do warstw wodonośnych

OWPG
► mierzymy doświadczalnie (działy drenarskie, lizymetry)

np. w ciągu okresu wegetacyjnego:
gleba bez roślinności - 50-60 % opadów
łąka często koszona - około 40 % opadów
łąka rzadko koszona - 30-35 % opadów
łąka opuszczona - 25-30 % opadów

► lub obliczamy (wszystkie jednostki - mm):

a) jeżeli opad netto < ppw, to
OWPG = opad netto · (opad netto / ppw)

b) jeżeli opad netto > ppw, to
OWPG = opad netto

OWPG równy 1 mm to odpływ 1 dm³ z 1 m², czyli 10 m³ z 1 ha

ppw odczytujemy z krzywej sorpcji lub obliczamy (materiały z gleboznawstwa)

ppw = 0,0188x₁ + 0,0879x₂ + 0,24x₃ + 0,296x₄ + 0,649x₅ + 0,316x₆ + 2,34x₇

x₁ - % frakcji 0,1-1,0 mm x₂ - % frakcji 0,05-0,1 mm
x₃ - % frakcji 0,02-0,05 mm x₄ - % frakcji 0,005-0,02 mm
x₅ - % frakcji 0,002-0,005 mm x₆ - % frakcji <0,002 mm
x₇ - % próchnicy (% C_org · 1,724)

opad netto = opad rzeczywisty (P) - ewapotranspiracja potencjalna (ET_p)

P → mierzymy na stacjach meteo

ET_p → parowanie z łanu roślin i gleby [mm/dobę] przy optymalnym zaopatrzeniu w wodę

ET_p = k_c · ET_o

k_c → współczynnik roślinny dla konkretnych roślin
(od 0,3 dla gruntów ornych do 1,25 dla użytków zielonych)

ET_o → ewapotranspiracja wskaźnikowa, czyli parowanie z łanu hipotetycznej rośliny i gleby [mm/dobę] przy optymalnym zaopatrzeniu w wodę;
► obliczamy ją ze wzoru Penmana-Monteitha zalecanego przez FAO

n - liczba sekund w dobie równa 86 400
λ - ciepło utajone parowania równe 2451,8·10³ J·kg^-1
δ - nachylenie krzywej ciśnienia pary wodnej nasyconej, w hPa·K^-1
Rn - promieniowanie netto, w W·m^-2
γ - stała psychrometryczna w temperaturze 15°C równa 0,655 hPa·K^-1
T - temperatura powietrza, w K
v - prędkość wiatru na wysokości 2 m, w m·s^-1
e_s - ciśnienie pary wodnej nasyconej, w hPa
e - ciśnienie pary wodnej, w hPa

Ro - promieniowanie całkowite na górnej granicy atmosfery, w W·m^-2
α - albedo (stosunek ilości promieniowania odbitego do padającego)
S - usłonecznienie rzeczywiste, w h
So - usłonecznienie możliwe, w h
ß - stała Stefana-Boltzmanna równa 5,67·10-8 W·m^-2·K^-4

ET_o można obliczyć łatwiej programem CROPWAT mając dane ze stacji meteorologicznej (temperaturę powietrza, wilgotność powietrza, prędkość wiatru, usłonecznienie)

CROPWAT oblicza też potrzeby nawodnień

Pomiarów parowania ewaporometrem nie można utożsamiać z ET

ET rzeczywistą można mierzyć wykorzystując lizymetry: Rk = Rp + P - Ow - ET

Chemizm wód zasilania gruntowego:

● chemizm wód zasilania gruntowego obrazują:
- wody źródeł, młak, wysięków
- wody czystych cieków okresie stanów niżówkowych

● na terenach o niskim stopniu antropopresji chemizm wód niżówkowych
odzwierciedla tło geochemiczne obszaru (jest wynikiem naturalnej
denudacji chemicznej, czyli rozpuszczania skał i materiału glebowego)

● na terenach o wysokim stopniu antropopresji chemizm wód niżówkowych
jest kształtowany głównie dopływem zanieczyszczeń

● wody zasilania gruntowego zawierają duże ilości azotanów,
związków organicznych oraz niektórych metali, zwłaszcza wapnia,
magnezu, żelaza i manganu

● wody zasilania gruntowego zawierają mało amoniaku i fosforanów,
chyba że teren jest intensywnie nawożony

Przeciętny skład chemiczny wód źródlanych w Karpatach Polskich:

● wapń (Ca) - 40-80 mg/dm³

● magnez (Mg) - 5-20 mg/dm³

● sód (Na) - 0,5-4,5 mg/dm³

● amoniak (NH₄) - do 0,1 mg/dm³

● azotany (NO₃) - 1-25 mg/dm³

● fosforany (PO₄) - do 0,1 mg/dm³

● potas (K) - 0,1-2,0 mg/dm³

● chlorki (Cl) - kilka mg/dm³

● siarczany (SO₄) - 10-30 mg/dm³

DRENAŻ SZTUCZNY (WODY DRENARSKIE)

● obejmuje wody przesiąkające przez glebę i ujmowane w system drenarski, z którego

odpływają najczęściej do wód powierzchniowych

● do wód drenarskich można zaliczać wody spływu śródpokrywowego

● wody drenarskie zawierają znaczne ilości azotanów, wapnia, magnezu,
i rozpuszczonych substancji organicznych

● nawożenie powoduje wyraźny wzrost stężeń azotanów, wapnia, magnezu, siarczanów,

sodu i chlorków w wodach drenarskich

● zawartość azotu, fosforu i potasu jest większa w wodach drenarskich niż w wodach

zasilania gruntowego

Przeciętny skład chemiczny [mg/dm³] wód drenarskich
odpływających z łąk i ugorów

Użytek	N-NH4	N-NO3	PO4	Ca	Mg	Na	K	SO4
Łąka brak nawozów	0,1	do 2	0,01-0,1	20-40	2-5	0,2	0,5	5-10
Ugór brak nawozów	0,1	5-12	0,01-0,2	50-60	5-10	0,5	1,0	8-20

Wody drenarskie powinny być oczyszczane a najlepiej powtórnie wykorzystywane:

I możliwość - retencja (skuteczność oczyszczania do 95% P i do 85% N)
1- odpływ z drenów do zbierającego rowu otwartego i kierowanie wód z rowu do stawów

z makrofitami, stawów glonowych
2- okresowe usuwanie nadmiaru roślinności i glonów ze stawów
3- odpływ przelewowy ze stawów do rzeki

II możliwość - retencja i recyrkulacja (skuteczność oczyszczania: 100% P i 100% N)

1- retencja wód drenarskich w zbiornikach
2- nawadnianie upraw

---