WYKŁAD 7
Lądowa część cyklu hydrologicznego.
Woda, która spada na powierzchnię lądową:
1.paruje
2.wsiąka
3.spływa
1.Paruje na tyle na ile pozwoli temperatura gruntu i powietrza, przy danej wilgotności powietrza i prędkości wiatru.
2. Wsiąka- tyle ile zdoła wciągnąć w skałę podłoża siła grawitacji pokonuje opory stawiane przez grunt i po pewnym czasie zasila wody podziemne a za ich pośrednictwem dostaje się do źródła rzek, jezior w postaci odpływu podziemnego.
3.Spływa po powierzchni terenu trafiając po pokonaniu szorstkości terenu (gruntu) do rzek i mórz.
Opady atmosferyczne i osady są podstawowym źródłem wody zasilającej kontynenty. Ilość opadów i ich przebieg roczny i zróżnicowanie przestrzenne odgrywają istotną rolę w kształtowaniu stosunków wodnych na Ziemi. Od nich między innymi zależy charakter sieci hydrograficznych.
Z hydrologicznego punktu widzenia istotną sprawą jest postać opadów atmosferycznych. Opady ciekłe biorą natychmiast udział w procesach hydrologicznych. Natomiast śnieg dopiero po pewnym czasie.
Czynniki wpływające na wielkość opadów.
Wielkość opadów atmosferycznych na globie ziemskim zależy od:
- ilości pary wodnej zawartej w powietrzu, a ta maleje wraz ze wzrastającą szerokością geograficzną w miarę oddalania się od zbiorników wodnych i od wysokości terenu nad poziomem morza. Pomiary opadów prowadzone w Polsce wykonuje się na posterunkach opadowych.
Przebieg roczny opadów:
Opady w ciągu roku są nierównomierne. Roczny przebieg opadów atmosferycznych charakteryzuje tzw. Współczynnik pluwiometryczny ( współczynnik opadów miesięcznych wyrażający stosunek sumy opadów z poszczególnych miesięcy (Pm) względem ilorazu rocznej sumy opadów (Pr) przez 12 )
Gdyby opady były równomierne w ciągu roku- wynik w jednościach. W miesiącach wilgotnych Wm>1, a w suchych Wm<1.
……………………
Na podstawie opadów normalnych to jest średniej sumy opadów z wielolecia np. z 30lecia.
Zmienność opadów miesięcznych charakteryzuje lepiej wskaźnik nierównomierności opadów (w), gdzie Pi-suma miesięczna opadów z kolejnego miesiąca, Pr- suma roczna opadów
Zmienność sum rocznych opadów.
Przyjęto jako podstawę podziału na okresy charakterystyczne pod względem uwilgotnienia. Klasyfikacja ta znacznie ułatwia interpretacje sytuacji hydrologicznej w danym okresie
( Kaczorowska )
Charakterystyka wilgotności okresu
Charakterystyka okresu |
Procent opadu normalnego |
Skrajnie suchy |
Poniżej 50% |
Bardzo suchy |
50 - 74% |
Suchy |
75-89% |
Przeciętny |
90-110% |
Wilgotny |
111-125% |
Bardzo wilgotny |
126-150% |
Skrajnie wilgotny |
Powyżej 150% |
Natężenie i wydajność opadów .
Natężenie czyli intensywność. Natężenie opadu (I) jest to ilość opadu (P) w jednostce czasu.
(mm/h, mm/min)
Opady o natężeniu < 5 mm/h to deszcze zwykłe
5-10 mm/h -deszcze silne
10-45 mm/h- ulewy
45-120 mm/h- deszcze nawalne
Pokrywa śnieżna - stanowi warstwę izolacyjną między atmosferą i gruntem. Kumuluje (retencjonuje) ona zapasy wody, które stanowią główne źródło zasilania gleby w wilgoć.
Z hydrologicznego punktu widzenia istotna jest znajomość grubości i trwałości pokrywy śnieżnej oraz zawartości wody w śniegu. Parowanie śniegu- sublimacja, tajanie- topnienie śniegu.
Zapas wody w pokrywie śnieżnej- określa się go iloczynem równoważnika wodnego śniegu przez powierzchnię zlewni. Jest to całkowita ilość wody zmagazynowana w śniegu, uzyskana po stopieniu całej warstwy śniegu zalegającej na obszarze zlewni.
Ilość opadu w zlewni - warstwa opadu.
Opady atmosferyczne mierzymy:
-punktowo- na potrzeby hydrologii niezbędna jest natomiast znajomość ilości wody jaka spada w danym okresie na damy obszar (zlewni). Ilość tą oblicza się na podstawie wyników pomiaru wysokości opadu w posterunkach opadowych.
Średnią wysokość opadu w zlewni oblicza się jako iloraz ilości wody dostarczonej przez opady na rozpatrywany obszar w badanym okresie i powierzchni badanego obszaru. Jest to tzw. Warstwa opadu w zlewni, wyrażona w mm.
Parowanie terenowe :
Całość zjawiska, przechodzenie wody do atmosfery z całego obszaru nazwano parowaniem terenowym.
Łączna ilość wody przenikającej do atmosfery w wyniku procesów : fizycznych, fizjologicznych, chemicznych i technologicznych.
Składniki parowania terenowego:
- parowanie wody ze zbiorników wodnych wód płynących (parowanie z wolnej powierzchni wody)
-parowanie wody opadowej zatrzymywanej na powierzchni roślin i zwilżających inne powierzchnie
-parowanie wilgoci glebowej
-sublimacja lodu i śniegu
-transpiracja
W hydrologii używa się terminu ewapotranspiracja oraz proces w wyniku którego para wodna jest odprowadzana do atmosfery wskutek parowania z roślin i z gleby (obejmuje także parowanie wody zatrzymanej na roślinach w wyniku intercepcji.
Parowanie technologiczne:
Wielkość parowania terenowego zależy od:
-czynników meteorologicznych, temperatury wody, powietrza, niedosytu wilgotności powietrza, prędkości wiatru;
-czynników glebowych;
-czynników fizjologicznych obejmujących całokształt procesów przejścia wody przez organizm rośliny do atmosfery.
Zmienność wielkości parowania na lądach pozwala wydzielić trzy typy hydrologiczne obszarów lądowych (Dębski ):
1. obszary wybitnie posuszne na których parowanie potencjalne jest większe od ilości opadów atmosferycznych zasilających te obszary i z tej przyczyny woda pochodząca z opadów w całości wyparowuje
2. obszary o umiarkowanej wilgotności na których opad przewyższa parowanie terenowe, na obszarach tych wielkość parowania stanowi średnio 30-70% rocznych opadów atmosferycznych.
3. obszary o dużej wilgotności na których parowanie osiąga zdolności ewapotranspiracyjne terenu i ze względu na ilość opadów pozostaje nie zmienione. Wielkość parowania stanowi 20-30%.
Parowanie terenowe w lądowej fazie cyklu hydrologicznego można określić jako stopniowy ubytek wody z określonego obszaru a głównie wilgoci glebowej, znacznie przekraczający odwodnienie gleb w skutek siły grawitacji.
W wyniku procesu parowania tworzy się w podłożu deficyt wilgoci, którego wyrównanie jest koniecznym warunkiem aby woda opadowa włączyła się do procesu odpływu. Wyrównanie tego deficytu wilgoci wymaga czasu i jest jedną z przyczyn opóźniających kulminację odpływu rzecznego w stosunku do wystąpienia opadów.