ZASOBY WODNE ZLEWNI

Zlewnia rzeczna

Zlewnia

rzeczna

– zwarty obszar powierzchni ziemi,

z którego wszystkie wody powierzchniowe
(wody w korytach rzek i strumieni
oraz wody spływu po powierzchni terenu)
odpływają w określonym przekroju koryta
rzeki głównej (w tzw. przekroju zamykającym).

Topograficzny dział wodny

– zamknięta linia na mapie

przechodząca przez przekrój zamykający
i obejmująca obszar zlewni rzecznej.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Zlewnia cząstkowa

–

zlewnia rzeczna wyznaczona

dla przekroju koryta rzeki głównej znajdującego się
powyżej

przekroju zamykającego

lub zlewnia rzeczna

cieku stanowiącego dopływ rzeki głównej

Zlewnia różnicowa

–

część obszaru zlewni rzeki głównej

rozważana z wyłączeniem określonej zlewni cząstkowej.

(Powierzchniowa) zlewnia jeziorna

– zwarty obszar

powierzchni ziemi, z którego wszystkie wody
powierzchniowe (wody w korytach rzek i strumieni
oraz wody spływu po powierzchni terenu) odpływają
do danego jeziora.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Odpływ powierzchniowy ze zlewni

– objętość wody V

przepływającej przez przekrój zamykający zlewnię
w ciągu określonego okresu czasu (zwykle jednego roku).





T

dt

t

Q

V

0

)

(

Odpływ powierzchniowy w dwóch przekrojach koryta
rzecznego – „1” i „2” – wyróżnionej rzeki spełnia
(przybliżoną) zależność : V

2

/V

1

= A

2

/A

1

, gdzie A

i

– pole

powierzchni zlewni dla i-tego przekroju, (i=1,2).

Założenia:
• brak dopływu/odpływu podziemnego z zewnątrz do „walca” reprezentującego

zlewnię powierzchniową

• jednorodna powierzchnia terenu ze względu na infiltracje i opad efektywny

(opad

–

ewapotranspiracja).

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Uwaga 1:

Na ogół założenie pierwsze nie jest spełnione

–

w odpływie Q(t) w danym przekroju zamykającym

oprócz wód powierzchniowych mogą uczestniczyć wody

podziemne pochodzące z zasilania (infiltracyjnego)

z obszaru zlewni jak i wody podziemne zasilane poza

obszarem zlewni. Także część wód podziemnych

zasilanych w danej zlewni może bezpowrotnie odpływać

poza obszar („walca”) zlewni.

Uwaga 2:

Założenie drugie też często nie jest spełnione

–

w podzlewniach (dużych) zlewni może występować

znaczne zróżnicowanie przestrzenne opadów,

ewapotranspiracji oraz intensywności zasilania

infiltracyjnego.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Wniosek:

pojęcie zlewni podziemnej dla danego przekroju

zamykającego (na ogół) nie ma sensu!

Pytanie:

Co ma sens?

Odpowiedź:

W odniesieniu do każdego trójwymiarowego

obszaru ziemi wyznaczonego przez zlewnię rzeczną

(walca wyciętego przez topograficzny dział wodny)

można sensownie mówić o:

• strumieniach wody zasilających ten obszar z systemu

atmosferycznego (opady) lub wypływających

z tego obszaru do systemu atmosferycznego

(ewapotranspiracja)

ZASOBY WODNE ZLEWNI

• strumieniu wody wypływającym korytem rzecznym

w przekroju zamykającym zlewnię z danego obszaru do
innego podobnego obszaru

• strumieniach wody zasilających ten obszar z sąsiednich

systemów wód podziemnych (warstw wodonośnych)
lub wypływających z tego obszaru do sąsiednich
systemów wód podziemnych (warstw wodonośnych)

• (na ogół skoncentrowanych) strumieniach wody

pobieranych lub zrzucanych przez człowieka
z i do rozważanego obszaru

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Oprócz strumieni zewnętrznych w stosunku do zlewni
rzecznej istotny jest

rozkład przestrzenny i dynamika

procesów hydrologicznych

w skali zlewni:

• dynamika przepływu i retencja wody w sieci

rzeczno-jeziornej

• dynamika spływu wody po powierzchni ziemi
• dynamika retencji wody przez szatę roślinną
• dynamika procesu ewapotranspiracji
• dynamika procesu infiltracji wody przez powierzchnię

gruntu oraz retencji wody w strefie aeracji

• dynamika przepływu wód podziemnych w strefie saturacji
• dynamika wymiany wody pomiędzy wodami

powierzchniowymi i podziemnymi

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Słowo „

zasoby wodne

” ma zarówno znaczenie

• obiektywne – jako miara ilości wody

w pewnym systemie,

jak i
• antropocentryczne – gdyż używane jest często

w kontekście zagrożenia, jakie dla człowieka
stwarza brak odpowiedniej ilości wody
o odpowiedniej jakości
w odpowiednim miejscu i czasie.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Klasyfikacja naturalnych zasobów wodnych:

1.

odnawialne i nieodnawialne

(obiektywna własność możliwości odnowienia zasobów
wodnych przez naturalne zasilanie)

2.

statyczne i dynamiczne

(zmienność w czasie ilości zasobu)

3.

dyspozycyjne

(nadające się do wykorzystania

z uwzględnieniem ograniczeń wynikających
z wymogów środowiska naturalnego)

4.

eksploatacyjne

(część zasobów dyspozycyjnych, które

można w sposób uzasadniony ekonomicznie pozyskać)

Zasoby wodne Polski

• Suma opadów na terenie Polski –

600 mm

– w pasie nizin 500-550 mm
– w rejonach górskich i podgórskich 1100 mm

• Średni odpływ roczny z terytorium Polski ~

62km

3

(lata 1951-2000)

– waha się w granicach 37,5 – 90 km

3

– w latach suchych mogą powstawać rozległe obszary

z niedoborem wody (w roku 2003 średni roczny odpływ
z terytorium wynosił Polski 42 km

3

, a deficyt wody odczuwany

był na powierzchni 40% kraju)

Zasoby wodne Polski

• Wskaźnik dostępności wody dla ludności –

1600m

3

/mieszkańca/rok

(iloraz średniego rocznego

odpływu do ilości mieszkańców)

– w Europie średnio 4500 m

3

/mieszkańca/rok

• Objętość zwykłych wód podziemnych (zasoby statyczne)

–

3000 km

3

– ze względu na niską odnawialność, zasoby eksploatacyjne –

16 km

3

/rok

– 62% z utworów czwartorzędowych
– 38% z utworów trzeciorzędowych, kredowych i starszych

Zasoby wodne Polski

• Długość rzek ~

95000 km

(22 tys. km w gestii RZGW)

• Ilość jezior

9300

(1% powierzchni Polski)

– jezior dużych 34 (>1000 ha)

•

Zasoby wodne w Polsce są stosunkowo małe i porównywalne są do warunków jakie są w Egipcie.

Na tle Europy pod względem ilości wody na jednego mieszkańca, biorąc pod uwagę 27 państw,

znajdujemy

się

na

22

miejscu.

Zasoby wód podziemnych szacowane są w Polsce na ok. 16 km3, przy czym ok. 1,8 km3 jest już

eksploatowane. Na osobę przypada w naszym kraju 1580 m3 wody na rok. Jest to wskaźnik 3

razy mniejszy od średniej europejskiej i 4,5 razy mniejszy od przeciętnej dla świata. Warto przy

tym podkreślić, iż wskaźnik dostępu do wody niższy od 1500 m3/rok/osobę uważany jest

powszechnie za bardzo mały i wywołuje poważne perturbacje w gospodarowaniu zasobami

wodnymi.

Zasoby wodne Polski są bardzo zmienne w czasie i zróżnicowane w przestrzeni. Jeśli

uwzględnimy 95 % poziom gwarancji i odejmiemy zasoby nienaruszalne, to realne zasoby wodne

Polski w okresie suchym wyniosą już tylko ok. 250 m3/rok/osobę. Na ¾ obszaru Polski

pojawiają się okresowo deficyty wody. Występują zagrożenia związane z brakiem dostępu do

wody odpowiedniej ilości i jakości są dziś największe, a biorąc pod uwagę obserwowany kierunek

zmian klimatycznych stan ten może pogorszyć się jeszcze bardziej. Zauważmy bowiem, że

globalne ocieplenie wywołuje także w Polsce wzrost temperatury, zwłaszcza półrocza chłodnego.

Ten zaś pociąga za sobą wzrost parowania terenowego zimą i wiosną oraz spadek infiltracji i

gromadzenia

wód

podziemnych

w

półroczu

chłodnym.

W efekcie, zasoby wodne dostępne w półroczu ciepłym są mniejsze, co wywołuje problemy w

zaopatrzeniu

w

wodę

różnych

użytkowników.

Około 22 km2 zasobów wodnych ocenia się jako możliwe do wykorzystania, przeliczając to na 1

mieszkańca jest to około 1500 m3/rok. W Polsce wody powierzchniowe zajmują ok. 8313 km2,

co stanowi 2,7% powierzchni kraju, w tym wielkość odpływu rzecznego wynosi od ok. 30 km3/a

do

90

km3/a.

Bilans wodny zlewni

gdzie

H

E

r

G

P

rosl

s

a

wpow

V

V

V

V

V

R

R

R

R

























)

0

(

)

(

wpow

wpow

wpow

R

T

R

R







)

0

(

)

(

a

a

a

R

T

R

R







)

0

(

)

(

s

s

s

R

T

R

R







)

0

(

)

(

rosl

rosl

rosl

R

T

R

R







 



T

P

dt

dxdy

t

y

x

P

V

0

)

,

,

(



 



T

n

G

dt

d

t

x

y

x

q

V

0

)

,

,

,

(









T

r

r

dt

t

Q

V

0

)

(

 



T

E

dt

dxdy

t

y

x

E

V

0

)

,

,

(







T

H

H

dt

t

Q

V

0

)

(