HYDROLOGIA,

METEOROLOGIA

I KLIMATOLOGIA

Cz. II – HYDROLOGIA

W 2 - jeziora

M. Nawalany

LIMNOLOGIA -

nauka o zbiornikach wód

ś

ródl

ą

dowych (z.w.

ś

.)

Badania limnologiczne dotycz

ą

:

•

własno

ś

ci fizycznych, chemicznych oraz termiki

ś

rodowiska wodnego z.w.

ś

.; ich przestrzennego

rozkładu i ewolucji w czasie

•

procesów zasilania i hydrodynamiki przepływu wód

w jeziorach i zbiornikach wodnych

•

wzajemnego oddziaływania z.w.

ś

. z systemem

atmosferycznym i

ś

rodowiskiem wód podziemnych

•

ż

ycia biologicznego w jeziorach i zbiornikach

wodnych

•

zwi

ą

zków pomi

ę

dzy procesami biologicznymi a

hydrodynamik

ą

przepływu wód oraz dynamik

ą

zmian

ich składu chemicznego i temperatury w z.w.

ś

.

GENEZA JEZIOR

• j. tektoniczne (m.in. reliktowe)
• j. wulkaniczne
• j. glacjalne
• j. krasowe
• j. zwi

ą

zane z rzekami (m.in.meandrowe;

siła Coriolisa F = -2m

ω×

v

)

• j. nadbrze

ż

ne

• j. bagienne

Podział jeziora na strefy

• litoral

- strefa przybrze

ż

na

• pelagial

- strefa wymiany tlenu z

atmosfer

ą

i produkcji tlenu w wyniku

fotosynezy chlorofilu przez fitoplankton:

6CO

2

+ 6H

2

O + (E

νννν

) = C

6

H

12

O

6

+ 6O

2

• profundal

- strefa przydenna

0-wymiarowy model jeziora

Bilans wodny jeziora (1)

)

(

)

(

)

(

t

J

t

J

dt

t

R

d

out

in

−

=

ρ

Bilans wodny jeziora (2)

)

(

pob

IIp

pob

E

IIp

out

Q

E

Q

J

J

J

J

+

+

=

+

+

=

∑

∑

ρ

)

(

K

P

Q

Q

J

J

J

J

J

Ig

Ip

K

P

Ig

Ip

in

+

+

+

=

+

+

+

=

∑

∑

ρ

Bilans wodny jeziora (3)

)

(

)

(

)

(

pob

IIp

Ig

Ip

Q

E

Q

K

P

Q

Q

dt

t

dR

+

+

−

+

+

+

=

∑

∑

=

−

=

∆

)

(

)

(

p

k

t

R

t

R

R

)

(

)

(

pob

E

IIp

K

P

Ig

Ip

V

V

V

V

V

V

V

+

+

−

+

+

+

=

∑

∑

Stratyfikacja termiczna jeziora

zima

Stratyfikacja termiczna jeziora

wiosna

Stratyfikacja termiczna jeziora

lato

Stratyfikacja termiczna jeziora

jesie

ń

Klasyfikacja jezior (ze wzgl

ę

du

na kryterium mieszania)

• j. polimiktyczne

(płytkie jeziora mieszaj

ą

ce

si

ę

wielokrotnie w ci

ą

gu roku)

• j. oligomiktyczne

(gł

ę

bokie jeziora mieszaj

ą

ce si

ę

rzadko)

• j. monomiktyczne zimne

(strefa polarna; j.wysokogórskie)

• j. monomiktyczne ciepłe

(strefa subtropikalna i tropikalna)

• j. dimiktyczne

(strefa umiarkowana)

Dopływ składnika A do jeziora (1)

Dopływ składnika A do jeziora (2)

sed

A

atm

A

A

o

II

A

I

A

A

j

j

j

j

dt

dm

−

−

Γ

+

−

=

Q

C

j

I

A

I

A

⋅

=

Q

C

j

A

II

A

⋅

=

Dopływ składnika A do jeziora (3)

)

(

bio

f

ch

A

r

A

A

o

k

k

k

C

V

k

C

V

+

+

⋅

⋅

=

⋅

⋅

=

Γ

[ ]

s

m

z

D

gdzie

K

C

C

S

j

C

H

atm

A

A

C

atm

A

/

'

=









=













−

⋅

⋅

=

ν

ν

A

sed

sed

A

C

V

k

j

⋅

⋅

=

Dopływ składnika A do jeziora (4)

+

⋅

⋅

+

⋅

−

⋅

=

V

k

C

Q

C

Q

C

dt

VC

d

r

A

A

I

A

A

)

(

V

k

C

S

K

C

C

sed

A

C

H

atm

A

A

⋅

⋅

−

⋅

⋅













−

−

ν

'

A

sed

C

r

C

H

atm

A

I

A

A

C

k

V

S

k

V

Q

V

S

K

C

V

Q

C

dt

dC

⋅









+

⋅

+

−

−













⋅

⋅

−

⋅

=

ν

ν

'

Dopływ składnika A do jeziora (5)

A

A

C

K

J

dt

dC

⋅

−

=

V

S

K

C

V

Q

C

J

C

H

atm

A

I

A

⋅

⋅

+

⋅

=

ν

'

sed

C

r

k

V

S

k

V

Q

K

+

⋅

+

−

=

ν

Dopływ składnika A do jeziora (6)

• warunek początkowy (tj. dla t = 0) =>

o

A

A

C

C

=

)

t

K

exp(

K

J

C

K

J

)

t

(

C

o

A

A

⋅

−

⋅













−

+

=

[

]

t)

K

exp(

1

K

J

t)

K

exp(

C

(t)

C

o

A

A

⋅

−

−

+

⋅

−

=

Elementy jako

ś

ci biologicznej

jezior wymienione w RDW

• zoobentos

• ryby

• fitoplankton

• rośliny wyższe (makrofity)

Ranking wska

ź

ników jako

ś

ci

wody wg. ekspertów

Fitoplankton skład i obfito

ść

(presja koncentracji biogenów)

Bezkr

ę

gowy zoobentos w profundalu

(presja odtleniania)

Makrofity i bezkr

ę

gowy zoobentos

w litoralu (pobór wody, regulacja
przepływu, zmiany morfologii jeziora)

Dobry status jeziora

Dobry status – reprezentuje jezioro,

które tylko nieznacznie różni się od
swojego ‘naturalnego stanu odniesienia’
w aspekcie swojej biologii (np. fito-
planktonu, ryb itp.), składu chemicznego
i warunków hydromorfologicznych
(np. linia brzegowa i morfologia misy
jeziornej).

Dobry status jeziora

Dobry status powinien zapewniać:

• Względnie niski ładunek biogenów i biomasy

fitoplanktonu

• Względnie niski poziom niedotlenienia hypolimnionu

• Bardzo niskie stężenia substancji toksycznych

• Małe zmiany reżimu hydraulicznego

i

niewielki jego

wpływ na zbiorowiska litoralu i ryb

• Mały wpływ ujmowania wody na organizmy wodne

• Niewielki wpływ przekształceń brzegu na organizmy

wodne

Poł

ą

czenie koncepcji

u

ż

ytkowanie jeziora

status jeziora

wizja jeziora

wizja

ekonomiczna

u

ż

ytkowanie

wizja

ekologiczna

obustronna zgoda

zrównowa

ż

ony ekosystem, czysta woda, rybne jezioro