Rodzaje wód: Wody Oceanu Światowego, Wody podziemne, Wody glebowe, Lodowce i stała pokrywa śniezna

Wieczna zmarzlina, Jeziora, Bagna, Rzeki, Para wodna w atmosferze, Woda biologiczna

Hydrosfera - powłoka Ziemi przenikająca atmosferę i litosferę, obejmująca wody atmosferyczne, powierzchniowe i podziemne w postaci gazowej, ciekłej i stałej.

Woda uwięziona w lodach wiecznej zmarzliny to kriosfera.

Część hydrosfery obejmująca wody mórz i oceanów to oceanosfera.

Zapasy wodne hydrosfery są stałe i nie ulegają zmianie

Opad atmosferyczny - woda, która jako produkt kondensacji pary wodnej dociera do powierzchni Ziemi w postaci płynnej lub stałej, a także unosząca się w powietrzu i osiadająca na przedmiotach.

Deszcz

Opad atmosferyczny pochodzący z chmur, mający postać kropel wody, które opadając swą siłą ciężkości zrównoważyły siłę prądów wstępujących.

Mżawka - To opad atmosferyczny o średnicy kropel poniżej 0,5 mm unoszonych przez wiatr w dużych ilościach.

Śnieg

Opad kryształków lodu tworzących często delikatnie rozgałęzione formy w postaci sześcioramiennych gwiazdek o średnicy ≥12 mm.

Tworzą się przy temperaturach powietrza zbliżonych do 0°C.

Krupa

Opad białych nieregularnych bryłek o średnicy 2÷5 mm, powstających w temperaturze powietrza zbliżonej do 0°C, przy silnym, porywistym wietrze, najczęściej w okresie późnej jesieni lub wczesnej wiosny

Grad

Opad w postaci stałej, występujący w półroczu letnim (przeważnie podczas burz).

Nieforemne bryłki lodu przeciętnie o średnicy 5,0 ÷ 50,0 mm i więcej

Deszcz lodowy

Opad atmosferyczny powstający w warunkach nagłego obniżenia się temperatury powietrza poniżej 0°C powodujący szybkie zamarzanie kropel deszczu

Rosa

Osad powstający wskutek zetknięcia się wilgotnego powietrza z zimnym podłożem.

Warunki wystąpienia rosy - pogodne, bezwietrzne wieczory i ranki w ciepłym półroczu.

W klimacie umiarkowanym osad rosy daje średnio rocznie 10 ÷ 20 mm opadu

Szron

Osad w postaci lodowych kryształków, często przybierających postać igieł.

Warunki wystąpienia szronu - podobnie jak dla rosy, tylko przy ujemnej temperaturze powietrza.

Sadź (szadź)

Srebrzysty, krystaliczny nalot w postaci łatwo osypujących się nici utworzony przez oziębienie mgły.

Warunki wystąpienia - mroźna pogoda i napływ cieplejszego wilgotnego powietrza

Gołoledź

Gładki, przezroczysty lub matowy osad lodowy występujący na elementach stałych w wyniku osiadania mgły lub spadania opadu złożonego z silnie przechłodzonych kropel. Grubość warstwy dochodzi często do wielu centymetrów.

Czynniki wpływające na wielkość opadów

- Rozkład zachmurzenia na globie i ilość pary wodnej w chmurach (strefowość opadów atmosferycznych), Opady maleją wraz ze wzrostem szerokości geograficznej i oddalaniem się od zbiorników wodnych

- Wzrost wysokości opadów wraz ze wzrostem wzniesienia nad poziom morza (lepsze warunki do kondensacji pary wodnej)

Opad mierzony na posterunku meteorologicznym - to opad klimatologiczny różniący się od wysokości opadu docierającego do powierzchni gruntu.

Przyczyny błędów systematycznych pomiarów:

• Straty wody na zwilżanie zbiornika i wewnętrznej części odbiornika (receptora) deszczomierza;

• Straty wody opadowej na parowanie z deszczomierza;

• Omijanie deszczomierza przez części kropel deszczu lub śnieżynek wywołane zakłóceniami pola wiatru przez deszczomierz (tzw. efekt Jevonsa);

• Wywiewanie lub nawiewanie śniegu do cylindra deszczomierza;

• Rozprysk kropel deszczu na pierścieniu deszczomierza;

• Niedokładność samego przyrządu pomiarowego;

• Błędy popełniane przez obserwatora.

Opady przelotne - krótkotrwałe, o dużym natężeniu, nagle zaczynające się i nagle kończące, występują lokalnie, powodują spływy powierzchniowe i gwałtowne lokalne wezbrania.

Opady ciągłe - przebieg jednostajny, długi czas trwania (kilka do kilkudziesięciu godzin).

Określanie średniego opadu w zlewni rzecznej

Metoda izohiet - wyznaczenie na obszarze zlewni przebiegu linii łączących punkty o tej samej wysokości opadów atmosferycznych w drodze interpolacji między punktami o znanej sumie opadów

1. Metoda wielokątów równego zadeszczenia (de Thiessena) - wyznaczenie na obszarze zlewni podobszarów znajdujących się pod oddziaływaniem stacji zlokalizowanych na obszarze zlewni i w jej bezpośrednim sąsiedztwie.

Metoda hipsometryczna - metoda graficzna wykorzystująca wykres krzywej gradientowej opadów oraz krzywej hipsometrycznej zlewni

2. Metoda siatki geograficznej - wykorzystywana do ustalenia średniego opadu w zlewniach wielkoobszarowych. Siatkę tworzą południki i równoleżniki zwykle arkusza mapy

w skali 1:100 000.

3. Metoda regionów opadowych - zmodyfikowana przez Państwowy Instytut Hydrologii i Meteorologii (PIHM) metoda siatki geograficznej. W Polsce autorzy metody wyróżnili 256 takich regionów.

Odpływ lub przepływ - zjawisko przemieszczania się wody zebranej na pewnym obszarze na powierzchni terenu lub w gruncie ku miejscu niżej położonemu pod wpływem siły ciężkości.

Odpływ - termin stosowany do określenia ilości wody odpływającej z pewnego obszaru (najczęściej dotyczy to zlewni rzecznej).

Przepływ - termin stosowany do określenia ilości wody przepływającej przez przekrój poprzeczny koryta otwartego lub przewodu.

1. Natężenie przepływu (Q) - od łacińskiego słowa quinaria, to ilość wody, jaka przepływa przez przekrój poprzeczny cieku w jednostce czasu.

Objętość odpływu (V) - od łacińskiego słowa volumen, to ilość wody odpływająca z określonego obszaru w pewnym czasie

Odpływ jednostkowy (q) - ilość wody odpływająca w jednostce czasu z jednostki powierzchni rozpatrywanej zlewn

i

Wysokość warstwy odpływu (H) - wysokość w mm warstwy wody odpływającej w określonym czasie z rozpatrywanego dorzecza, określona równaniem

Współczynnik odpływu (c, α) - stosunek warstwy odpływu z danego dorzecza do warstwy opadu atmosferycznego jaki wystąpił na obszarze zlewni w tym samym czasie

Czynniki warunkujące wielkość odpływu wody ze zlewni (czynniki odpływotwórcze)

Czynniki klimatyczne

1. Bezpośrednie - opady atmosferyczne, parowanie terenowe;

2. Pośrednie - temperatura powietrza, prędkość wiatru, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność powietrza (wpływają na kształtowanie się wielkości opadów i parowania)

Czynniki fizjograficzne (nieklimatyczne)

1. Wielkość zlewni - wraz ze wzrostem powierzchni zlewni wzrasta ilość odpływającej wody, maleje natomiast wielkość odpływu jednostkowego.

2. Kształt zlewni - nie ma wyraźnego wpływu na wielkość odpływu, ale oddziałuje na wielkość i przebieg wezbrań (czas koncentracji), przepływ kulminacyjny, długość fali wezbraniowej.

3. Orografia (ukształtowanie terenu) - wzniesienie nad poziom morza (gradient opadowy), zróżnicowanie pionowe zlewni (spadki i długości stoków), układ sieci rzecznej (głównie gęstość sieci rzecznej

Przepuszczalność podłoża - najważniejszy czynnik geologiczno-glebowy. Warunkuje wsiąkanie wód opadowych i zależy od stałych właściwości fizycznych podłoża. Istotny wpływ na przepuszczalność ma skład granulometryczny podłoża, a zawartość aktualna ilość wody w glebie (wilgotność) decyduje o prędkości i wielkości infiltracji.

Cechy te decydują o powstawaniu spływu powierzchniowego (szybki sposób odprowadzania wody ze zlewni) oraz wielkości odpływu podpowierzchniowego.

Parametry charakteryzujące:

• Współczynnik filtracji k;

• wskaźnik przepuszczalności podłoża N (dla utworów całkowicie nieprzepuszczalnych N=100; dla całkowicie przepuszczalnych N=0).

5. Pokrycie terenu szatą roślinną:

• Zatrzymywanie opadu na częściach nadziemnych roślin (zjawisko intercepcji), co zwiększa parowanie;

• Zużywanie znacznych ilości wody na transpirację;

• zmniejszenie parowania z gruntu przez zakrycie jego powierzchni i redukowanie prędkości wiatru;

• zwiększenie szorstkości podłoża, co zmniejsza prędkość spływu powierzchniowego oraz ułatwia infiltrację;

• opóźnienie procesu tajania śniegu, a tym samym zwiększenie infiltracji.

6. Obecność w zlewni jezior i bagien:

Melioracje - obejmują zagadnienia od typowo przyrodniczych, do technicznych bliskich budownictwu.

Zajmują się wodą jako czynnikiem będącym obiektem określonego działania ludzkiego w aspekcie prowadzonej produkcji lub ochrony środowiska

Podstawowe zadania melioracji:

- Optymalizacja układu czynników plonotwórczych w środowisku (woda, powietrze, temperatura, światło, składniki pokarmowe) w całym okresie rozwoju roślin;

- Ułatwienie wykonywania prac agrotechnicznych na gruntach ornych i pratotechnicznych na użytkach zielonych;

- Ochrona środowiska przyrodniczo-rolniczego przed degradacją;

- Zapobieganie klęskom żywiołowym, rekultywacja nieużytków i terenów zniszczonych przez górnictwo, przemysł lub inną działalność człowieka.

Systemy melioracyjne:

• odwadniające;

• odwadniająco-nawadniające;

• nawadniające;

• przeciwpowodziowe;

• przeciwerozyjne;

• fitomelioracje;

• agromelioracje;

• rekultywacja.

Melioracje podstawowe:

Do urządzeń melioracji wodnych podstawowych zalicza się:

1)   budowle piętrzące, budowle upustowe oraz obiekty służące do ujmowania wód,

2)   stopnie wodne, zbiorniki wodne,

3)   kanały, wraz z budowlami związanymi z nimi funkcjonalnie,

4)   rurociągi o średnicy co najmniej 0,6 m,

5)   budowle regulacyjne oraz przeciwpowodziowe,

6)   stacje pomp, z wyjątkiem stacji wykorzystywanych do nawodnień ciśnieniowych.

Melioracje szczegółowe:

Do urządzeń melioracji wodnych szczegółowych zalicza się:

1)   rowy wraz z budowlami związanymi z nimi funkcjonalnie,

1a)  drenowania,

2)   rurociągi o średnicy poniżej 0,6 m,

3)   stacje pomp do nawodnień ciśnieniowych,

4)   ziemne stawy rybne,

4a)  groble na obszarach nawadnianych,

5)   systemy nawodnień grawitacyjnych i ciśnieniowych

Objawy bezpośrednie nadmiaru wilgoci w glebie:

• stagnowanie wód na powierzchni terenu przez znaczną część roku;

• wysokie poziomy wód gruntowych w stosunku do terenu, trwające przez dłuższy czas;

• wysokie poziomy wód w ciekach, rowach, stawach, zbiornikach i studzienkach w stosunku do sąsiadującego terenu;

• źródliska i wysiąki;

• występowanie zespołów roślin hydrofilnych, np. sitów, turzyc, skrzypów, mietlic;

• specyficzne typy i rodzaje gleb (np. niektóre gleby torfowe);

• występowanie w profilu glebowym poziomów glejowych i wytrąceń żelazistych

Przyczyny nadmiernego uwilgotnienia

Objawy pośrednie nadmiaru wód w glebie:

• dłuższe zaleganie na wiosnę pokrywy śniegowej;

• powolne obsychanie gruntu na wiosnę;

• ciemne plamy na polach ornych widoczne podczas uprawy wiosennej;

• częste formowanie się mgieł;

• wymakanie, wyprzenie i wymarzanie ozimin;

• opóźniony rozwój roślinności na wiosnę;

• jasna, żółtozielona, barwa roślin uprawnych;

• ciemniejsza barwa roślinności łąkowej na wiosnę;

• występowanie takich roślin, jak np. jaskier rozłogowy, mięta polna;

• utrudnione zbiory okopowych jesienią

1. Brak odpływu wody do odbiornika spowodowany spiętrzeniem wód w odbiorniku, zarośnięciem koryta odbiornika lub jego zamuleniem.

2. Odcięcie doliny od odbiornika przez tzw. wargi wytworzone z grubego materiału osadzonego na brzegach cieku w czasie wylewów wód wielkich

3. Brak śluz i przepustów w wałach rzecznych

4. Napływ wód powierzchniowych z terenów obcych

5. Napływ wód gruntowych z terenów obcych

6. Położenie w bezodpływowej kotlinie

• Napływ wód z terenów wyżej położonych

• Zabagnienie terenu a nawet stagnowanie wody

7. Infiltracja wód z kanału

8. Zaleganie gleby przepuszczalnej na płytko położonej warstwie nieprzepuszczalnej

9. Położenie w depresji w stosunku do:

• cieku (przykład - żuławy)

• zbiornika wodnego (przykład - obszary nadmorskie)

10. Pozostałe przyczyny nadmiaru wilgotności w glebie:

• Częste występowanie wód z koryta cieku przy małej jego przepustowości i urozmaiconym ukształtowaniu terenu;

• Zbyt małe spadki terenu i dna cieku (odbiornika) - w takich warunkach ruch wody po terenie i w cieku jest powolny, woda dłużej stagnuje na powierzchni

Podstawowe czynności w trakcie projektowania rowów odwadniających:

• zaprojektowanie rozstawy rowów;

• wytyczenie trasy rowu głównego i rozplanowanie sieci szczegółowej;

• określenie parametrów rowów: głębokość, szerokość dna, nachylenie skarp, spadki dna, prędkości przepływającej wody;

• określenie zmian parametrów rowów po odwodnieniu torfowiska;

• ustalenie sposobu umocnień skarp i dna rowu;

• określenie typu i wymiarów budowli.

Sposoby usuwania przyczyn podtopień:

• Odpowiednie ukształtowanie powierzchni terenu, dróg i ulic - utworzenie najlepszych warunków sprawnego odprowadzenia spływu powierzchniowego do naturalnych bądź sztucznych odbiorników;

• Uregulowanie spływu wód opadowych i zmniejszenie ich infiltracji w grunt za pomocą kanalizacji deszczowej;

• Niezwłoczne usuwanie awarii i nieszczelności sieci wodociągowej i kanalizacyjnej oraz ograniczanie odprowadzania ścieków do gruntu;

• Obniżenie zwierciadła wody w odbiornikach wód gruntowych oraz w ciekach i rowach przez ich uregulowanie, pogłębianie lub oczyszczanie;

• Obniżenie lub skasowanie piętrzeń wody na rzekach lub zbiornikach zasilających wody gruntowe lub piętrzących je;

• Podniesienie powierzchni terenu przez podsypanie lub narefulowanie;

• Podniesienie poziomu posadzek piwnic (często połączone z drenażem wewnętrznym budynku);

• Stosowanie izolacji przeciwwilgociowych i wodoszczelnych;

• Odwodnienie gruntów za pomocą właściwych systemów drenażowych, rozwiązywanych jako drenaż poziomy, pionowy lub mieszany.

Działanie wody w procesie nawadniania:

1. Działanie na glebę (zjawiska fizyczne, chemiczne, biologiczne):

• zwiększają wydatnie wilgotność gleby ,

• sprzyjają powstawaniu struktury agregatowej gleby,

• mogą powodować niszczenie struktury istniejącej,

• umiarkowana kolmatacja sprzyja właściwościom fizycznym gleby, nadmierna powoduje zaskorupienie gleby, zmiany wysokościowe,

• może powodować powstawanie warstw nieprzepuszczalnych,

• może sprzyjać ługowaniu NPK,

• może powodować wtórne zasolenie,

• kształtują odczyn gleby zmniejszając jego kwasowość,

• w klimacie suchym powodują zahamowanie rozkładu masy organicznej, w umiarkowanym mogą uaktywniać procesy anaerobowe,

• sprzyjają rozwojowi mikroflory, zwiększają amonifikację i nitryfikację;

2. Działanie na mikroklimat:

• zmiany w bilansie cieplnym pola - zmniejsza się albedo, wzrasta ilość ciepła zużywana na parowanie i transpirację, maleje ilość ciepła na ogrzanie atmosfery i gleby,

• zmniejszają się dobowe amplitudy temperatur,

• obniżenie średniej temperatury dobowej,

• zmniejszenie niedosytów wilgotności;

3. Działanie na roślinność:

• na użytkach zielonych zmiany gatunkowe roślinności,

• w monokulturach wzrost ilości i jakości biomasy,

• zwiększają turgor roślin, intensyfikują asymilację (wzrost masy),

• zmniejszają masę korzeniową, wzrasta masa nadziemna,

• zmniejszają sztywność łodyg (u zbóż łatwość wylegania).

Podział nawodnień ze względu na ich główne cele i zadania:

• zwilżające - dostarczenie wody do gleby lub atmosfery, jeżeli w danym środowisku i momencie jest jej minimum w stosunku do potrzeb roślin,

• użyźniające - dostarczenie związków odżywczych (rozpuszczone sole lub namuły) do gleb o niskiej żyzności,

• przemywające - do usuwania szkodliwych związków z profilu glebowego,

• regulujące stosunki termiczne - ocieplenie gleby i przyśpieszenie rozmarzania na wiosnę, środek ochronny przed przymrozkami, obniżenie temperatur w przyziemnej warstwie powietrza,

• ochronne - do zwalczania niektórych chwastów lub szkodników zwierzęcych,

• oczyszczające - do oczyszczania ścieków bytowych, komunalnych i przemysłowych z równoczesnym ich wykorzystaniem dla nawożenia oraz zwilżenia gleby.

Podział nawodnień ze względu na sposób dostarczenia do czynnej warstwy gleby i rozprowadzenia jej w profilu glebowym:

• napowierzchniowe:

• zalewowe (zalewy naturalne, kierowane i regulowane),

• nasiąkowe :

• stokowe (stoki jednospadkowe, grzbietowe, rowy rozlewowe, smużne),

• bruzdowe,

• deszczowniane (deszczownie stałe, półstałe, ruchome),

• kroplowe,

• podpowierzchniowe:

• przesiąkowe (wgłębne) - ciśnieniowe, bezciśnieniowe i próżniowe,

• podsiąkowe :

1. Nawodnienia nasiąkowe

Schemat działania nawodnień stokowych - stosowane w różnorodnych warunkach produkcyjnych, glebowych, topograficznych, na spadkach terenu 1-100‰ i przy dysponowaniu dużym oraz małym dopływem wody. Nadają się do nawadniania wodą i ściekami

2. Nawodnienia deszczowniane

Podstawowe elementy składowe systemów deszczownianych:

• ujęcie wody napowierzchniowej lub podziemnej;

• agregat pompowy lub pompownia dostosowana wydajnością do wielkości nawadnianego obszaru;

• rurociągi tłoczne napowierzchniowe lub podziemne doprowadzające wodę pod ciśnieniem od pomp do urządzeń deszczujących;

• urządzenia deszczujące ze zraszaczami

Zastosowania deszczowni :

• nawodnienia zwilżające;

• nawożenie roślin nawozami mineralnymi wraz z nawadnianiem;

• rozdeszczowywanie wstępnie oczyszczonych ścieków i gnojowicy;

• nawodnienia techniczne celem ułatwienia zbioru roślin korzeniowych i ochrony plonu przed uszkodzeniami;

• deszczowania ochronne przed przymrozkami;

• deszczowania klimatyzujące celem ochłodzenia otoczenia roślin;

• do chemicznej ochrony roślin;

• deszczowania barwiące w sadach jabłoniowych i śliwkowych

3. Nawodnienia wgłębne (przesiąkowe)

Schemat działania nawodnienia przesiąkowego

Systemy nawodnień przesiąkowych: ciśnieniowe, bezciśnieniowe, próżniowe (decyduje wysokość ciśnienia wytworzonego w rurociągach, która decyduje o mechanizmie przenikania wody do gleby

---