__________________________________________________________________________

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Janina Rudzińska

Charakteryzowanie wód powierzchniowych i podziemnych
311[23].Z3.01

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
mgr inż. Jolanta Odzimek
mgr inż. Joanna Sznajder-Stworzyjanek



Opracowanie redakcyjne:
mgr Joanna Rudzińska



Konsultacja:
mgr inż. Andrzej Kacperczyk









Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[23].Z3.01
„Charakteryzowanie wód powierzchniowych i podziemnych”, zawartego w programie
nauczania dla zawodu technik meteorolog.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1.

Wprowadzenie

3

2.

Wymagania wstępne

4

3.

Cele kształcenia

5

4.

Materiał nauczania

6

4.1.

Zasoby wodne świata i Polski

6

4.1.1. Materiał nauczania

6

4.1.2. Pytania sprawdzające

9

4.1.3. Ćwiczenia

9

4.1.4. Sprawdzian postępów

10

4.2.

Charakterystyka wód podziemnych

11

4.2.1. Materiał nauczania

11

4.2.2. Pytania sprawdzające

18

4.2.3. Ćwiczenia

18

4.2.4. Sprawdzian postępów

20

4.3.

Charakterystyka wód powierzchniowych

21

4.3.1. Materiał nauczania

21

4.3.2. Pytania sprawdzające

27

4.3.3. Ćwiczenia

27

4.3.4. Sprawdzian postępów

29

4.4.

Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych

30

4.4.1. Materiał nauczania

30

4.4.2. Pytania sprawdzające

34

4.4.3. Ćwiczenia

34

4.4.4. Sprawdzian postępów

35

5.

Sprawdzian osiągnięć

36

6.

Literatura

40

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy na temat występowania oraz cech

wód powierzchniowych i podziemnych. Ważne jest również poznanie wpływu działalności
antropogenicznej na hydrosferę oraz jej skutków.

W poradniku znajdziesz:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś wcześniej opanować, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,

–

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie będziesz mógł kształtować podczas pracy
z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania program
jednostki modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

–

ć

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiedzę teoretyczną oraz kształtować

umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie programu całej jednostki modułowej,

–

literaturę uzupełniającą.

Schemat układu jednostek modułowych

311[23].Z3

Podstawy hydrologii

311[23].Z3.01

Charakteryzowanie wód

powierzchniowych i podziemnych

311[23].Z3.02.

Wykonywanie pomiarów hydrologicznych

311[23].Z3.03

Opracowywanie prognoz hydrologicznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

charakteryzować obieg wody w przyrodzie,

–

określać elementy obiegu wody,

–

określać zjawiska atmosferyczne w środowisku przyrodniczym,

–

określać znaczenie wody w przyrodzie,

–

charakteryzować procesy zachodzące podczas krążenia wody w przyrodzie,

–

posługiwać się mapą topograficzną,

–

korzystać z różnych źródeł informacji,

–

obsługiwać komputer,

–

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

scharakteryzować cele i zadania hydrologii,

−

określić zasoby wodne w Polsce i na świecie,

−

scharakteryzować elementy bilansu wodnego,

−

scharakteryzować zasady tworzenia czasokresu i rodzaje bilansów wodnych,

−

scharakteryzować wody powierzchniowe i podziemne,

−

scharakteryzować rodzaje źródeł,

−

obliczyć wydajność źródła,

−

scharakteryzować elementy cieku wodnego,

−

wyznaczyć granice zlewni,

−

wyjaśnić pojęcia: odpływ, spływ i przepływ,

−

scharakteryzować zjawiska lodowe na rzekach,

−

wyjaśnić proces zarastania koryt rzecznych,

−

określić czynniki wpływające na temperaturę wody w rzekach,

−

określić straty wody na parowanie i infiltrację,

−

scharakteryzować rodzaje retencji,

−

określić wpływ retencji na kształtowanie się odpływu rzeki,

−

scharakteryzować zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podziemnych,

−

dobrać sposoby ochrony zasobów wód powierzchniowych i podziemnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

4.

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.

Zasoby wodne świata i Polski

4.1.1. Materiał nauczania

Hydrologia jest nauką przyrodniczą zajmującą się badaniem i opisywaniem hydrosfery,

a wiec wód powierzchniowych, podziemnych i atmosferycznych. Głównym przedmiotem jej
badań jest krążenie wody w przyrodzie, z uwzględnieniem jej właściwości fizycznych
i chemicznych. Do głównych zadań hydrologii należy ocena procesów związanych z różnymi
fazami cyklu hydrologicznego, analiza rozmieszczenia, występowania i obiegu wód
w określonym czasie i przestrzeni. Nauką, która wyodrębniła się z hydrologii jest hydrografia.
Jej celem jest opis i pomiar obiektów wodnych (np. oceany, rzeki, jeziora), a także kartowanie
i tworzenie map hydrograficznych. Ważną również dziedziną jest hydrologia stosowana,
której celem jest praktyczne zastosowanie wyników badań do rozwiązywania inżynieryjnych
zadań wodnogospodarczych oraz przygotowywanie prognoz hydrologicznych. Szczegółowy
podział hydrologii na poszczególne dyscypliny oraz ich przedmiot badań został opisany
w jednostce 311[23].O1.03.

Całkowita objętość zasobów wodnych na Ziemi wynosi prawie 1,4 mld km

3

(tab. 1).

Wyróżnia się następujące rodzaje:

−

zasoby mórz i oceanów,

−

zasoby wód powierzchniowych,

−

zasoby wód atmosferycznych,

−

wody zgromadzone w organizmach żywych.

Tabela 1. Zasoby wodne Ziemi [4, s. 100]

Rodzaje wód

Objętość (tys. km

3

)

Udział (%)

Oceny i morza

1338000,0

96,5

Wody podziemne

23400,0

1,7

Wody glebowe

16,5

0,001

Lodowce i stałe pokrywy śnieżne

24064,0

1,74

Wieloletnia zmarzlina

300,0

0,022

Jeziora

176,4

0,013

Bagna

11,5

0,0008

Rzeki

2,1

0,0002

Organizmy żywe

1,1

0,0001

Para wodna w atmosferze

12,9

0,001

Razem wody na ziemi

1385984,5

100,0

Na powierzchni Ziemi zdecydowanie przeważają wody słone stanowiące 96,5 %

zasobów wodnych hydrosfery, które pokrywają 71 % powierzchni kuli ziemskiej. Wody
słodkie występują w postaci wód otwartych (płynących i stojących), wody uwięzionej
w lodowcach oraz wód podziemnych. Mają one dla człowieka największe znaczenie, ale
stanowią tylko 2,5 % zasobów wodnych świata. Większość wód słodkich zgromadzona jest
w postaci stałej (69 %). Udział wód bezpośrednio wykorzystywanych przez człowieka tj. wód
rzecznych, jeziornych i podziemnych wynosi tylko 0,4 % objętości wód słodkich. Fakt ten
powinien skłaniać do możliwie najdalej posuniętej oszczędności w gospodarowaniu wodą
(tab. 2).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

Tabela 2. Zasoby wodne słodkich Ziemi [4, s. 101]

Rodzaje wód

Udział (%)

Lodowce i śnieg

68,7

Wody podziemne

30,1

Wieloletnia zmarzlina

0,86

Jeziora

0,26

Wilgotność gleby

0,05

Bagna

0,03

Rzeki

0,006

Woda biologiczna

0,003

Para wodna w atmosferze

0,004

Ogółem wody słodkie

100,0

Bilans wodny

W uproszczeniu przyjmuje się, że całkowita masa wody na Ziemi (ciecz, lód, para

wodna) jest niezmienna. Między tymi trzema stanami skupienia wody, jak wspomniano we
wcześniejszym materiale, występuje obieg o charakterze cyklicznym. W dolnej części
troposfery występują duże ilości pary wodnej dostarczane przez parowanie z powierzchni
wód otwartych, gleby, biosfery oraz uwalniane w procesach wulkanicznych. Para wodna
przenoszona wskutek konwekcji i innych procesów atmosferycznych ulega kondensacji
i wraca na powierzchnię Ziemi w postaci opadów. Opady zasilają w wodę zbiorniki wodne,
a także grunt. Wsiąkające w podłoże wody są przetrzymywane jako wody glebowe oraz wody
podziemne. Te zaś z dużym opóźnieniem mogą zasilać wody powierzchniowe bądź podlegać
parowaniu. Część z nich wraca do postaci pary przez parowanie z organizmów. Całość tych
przemian jest określana mianem cyklu hydrologicznego.

Dla całej Ziemi, a także dla dowolnych wydzielonych obszarów można określić tak

zwany bilans wodny, czyli zestawienie przychodów i ubytków wody na jakimś obszarze
w okresie roku hydrologicznego. Za najprostszą formę bilansu wodnego uważa się ilość
wody, jaka w postaci opadów pojawia się na powierzchni Ziemi, przy czym ilość ta powinna
być równa masie wody, jaka w tym samym czasie wyparowała oraz odpłynęła z tego obszaru.

Na bilans po stronie przychodów składają się:

–

opady i osady atmosferyczne,

–

dopływy powierzchniowe i podziemne przesiąkanie z sąsiednich obszarów,

–

zasoby wodne z poprzedniego okresu.
Po stronie ubytków zaś zalicza się:

–

straty wskutek parowania,

–

odpływy powierzchniowe i podziemne przesiąkanie do sąsiednich obszarów,

–

zasoby pozostawione na następny okres.
W bilansie wodnym ważną rolę odgrywa czasowe zatrzymanie wody, czyli tak zwana

retencja. Wielkość retencji pozostaje w ścisłym związku z rzeźbą terenu, przepuszczalnością
podłoża, występowaniem zbiorników wodnych oraz rodzajem pokrycia terenu. Opady
atmosferyczne zanim osiągną powierzchnię gruntu są zatrzymywane na różnorodnych
suchych powierzchniach środowiska przyrodniczego strefy przypowierzchniowej. Dopiero,
gdy zostaną one całkowicie nawilżone, woda opadowa przemieszcza się osiągając
powierzchnie gruntu. Po zwilżeniu różnych rodzajów pokrycia, cześć wody zostaje zużyta na
zwilżenie gruntu, część gromadzi się w zagłębieniach i nierównościach terenu, tworząc
retencję depresyjną, natomiast część trafia do zbiorników wodnych i cieków rzecznych,
a także na powierzchnię obszarów zabagnionych. Retencja powierzchniowa może mieć
również postać pokrywy śnieżnej lub lodowej, w zależności od warunków klimatycznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

panujących na danym terenie. Retencja gruntowa obejmuje wszelkiego rodzaju wody
podziemne.

Woda retencjonowana tworzy zasoby wodne. Na Ziemi wyróżnia się obszary o dodatnim

i ujemnym bilansie wodnym. Obszary takie można wskazać, porównując roczne sumy
opadów, roczną wielkość parowania i roczną wielkość odpływu z danego terenu. Im wyższa
temperatura powietrza i mniejsza wilgotność względna, tym większe jest parowanie.
Na obszarach o większym parowaniu i mniejszych opadach bilans wodny jest ujemny.
Tereny, gdzie opad przeważa nad parowaniem, a nadwyżki wód zostaną zatrzymane na
pewien okres w postaci różnych rodzajów retencji mają bilans wodny dodatni.

Bilans wodny można sporządzać dla całego kontynentu, a także oddzielnie dla mórz,

lądów, dorzecza, zlewni, obszarów administracyjnych. Można go wykonać dla różnych
okresów czasowych, dla dziesięcioleci czy wieloleci, ale najczęściej okresem bilansowym jest
rok hydrologiczny. Początek roku hydrologicznego dobrany jest tak, aby przypadał na okres
najmniejszej retencji, bowiem stanowi ona składnik bilansu wodnego najtrudniejszy do
obliczenia. Rok hydrologiczny rozpoczyna się od 1 listopada i trwa do 31 października.

Postać równania bilansowego zależy od czasu objętego bilansowaniem. W przypadku

wielolecia tzn. okresu powyżej 10 lat, równanie przybiera postać:

P = H + E

gdzie: P – opad atmosferyczny, H – odpływ powierzchniowy i podziemny, E – parowanie.

Jeśli obieg wody chcemy scharakteryzować dla krótszego czasu, to najprostszą postać

bilansu wyraża równanie Pencka

P = H + E + dR

gdzie: P – opad atmosferyczny, H – odpływ powierzchniowy i podziemny, E – parowanie,
dR - różnica retencji na początku i na końcu okresu bilansowego.

Inny rodzaj bilansu wodnego opisujący poszczególne fazy obiegu to bilans poszerzony:

Pa + Pu + Z + R1 = Hp + Hg + Ep + Eg + T + G + R2

gdzie: Pa – opad atmosferyczny (opad pionowy: deszcz, śnieg), Pu – opad utajniony (opad
poziomy: rosa, szadź) – kondensacja pary wodnej w strefie aeracji, Z – dopływ
powierzchniowy, R1 – retencja na początku okresu bilansowego, Hp – odpływ
powierzchniowy, Hg – odpływ podziemny, Eg – parowanie z powierzchni gruntu
(ewapotranspiracja ), Ep - parowanie z powierzchni wody, T – transpiracja, G – bezzwrotne
zużycie wody przez gospodarkę, R2 – retencja na końcu okresu bilansowego.
Składniki bilansu określa się w milimetrach warstwy wody lub w jednostkach objętości km

3

.

Analizując elementy bilansu wodnego na świecie, można zauważyć, że średnia zawartość

pary wodnej w atmosferze podlega niewielkim zmianom, toteż średnia roczna suma opadów
na Ziemi musi być równa średniej wartości parowania. W związku z tym, średnie roczne
opady wynoszą około 1000 mm i jest to ilość znacznie przekraczająca zawartość pary wodnej
w dowolnym punkcie w atmosferze i w dowolnym momencie. Parowanie i oddychanie są
ź

ródłem zasilania atmosfery w wodę: 84 % pochodzi z oceanów, a 16 z kontynentów.

Gdyby średnia zawartość wody w atmosferze spadła od razu w postaci deszczu,
spowodowałoby to światowy opad o wartości 2,5 cm, a jest to dziesięciodniowy zapas
opadów. Dziesięć dni trwa również średni czas pobytu cząsteczki wody w atmosferze.
Wskazuje to na szybkość obiegu cyklu parowania, spływu powierzchniowego i opadów.
Roczne opady na powierzchnię samych lądów są 30-krotnie większe niż zawartość wilgoci

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

w powietrzu nad lądami w dowolnej chwili. Rozpatrując większość zasobów wodnych można
stwierdzić, że opady na powierzchnie lądów są krytycznym składnikiem ekosystemu, gdyż
większość słodkiej wody wpada do oceanów, gdzie nie można jej gromadzić.

Na zasoby wodne Polski składają się wody powierzchniowe i podziemne. Zasoby wód

powierzchniowych, oceniane są pod względem średniego rocznego odpływu i kształtują się
na poziomie 63,1 mld m

3

. Zasoby odnawialne wód podziemnych będących do dyspozycji,

rocznie dla całego kraju szacuje się na 18 mld m

3

. Według oceny dokonanej

w Międzynarodowym Programie "Populacja i Środowisko" zasoby wodne stawiają Polskę na
28 miejscu od końca listy 100 krajów świata. W przeliczeniu na mieszkańca daje to roczne
zasoby wody w ilości 1600 m

3

. Polska jest jedynym krajem europejskim o bardzo niewielkich

zasobach wodnych, zagrożonych deficytem wody. W podobnej sytuacji do nas są takie kraje,
jak: Etiopia, Indie, Iran czy Syria. Egipt, uważany potocznie za region deficytu wody, gdzie
ogólne zasoby wodne przypadające na 1 mieszkańca to 1400 m

3

.

4.1.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jakie są cele i zadania hydrologii jako nauki?

2.

Jakie wyróżnia się rodzaje zasobów wodnych świata?

3.

Co to jest bilans wodny?

4.

Z jakich elementów składa się bilans wodny?

5.

Dla jakiego okresu czasu można obliczać bilans wodny?

6.

Jakie wyróżnia się rodzaje bilansów wodnych?

7.

Który element bilansu wodnego decyduje o zasobach wodnych danego obszaru?

8.

Na jakim poziomie kształtują się zasoby wodne Polski?

4.1.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyjaśnij, związek między bilansem wodnym a obiegiem wody w przyrodzie. Przedstaw

przykładowe zestawienie, kiedy bilans wodny można określić jako dodatni, a kiedy jako
ujemny. Wskaż na mapie świata przykłady regionów o zróżnicowanych bilansie wodnym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

przedstawić w formie opisowej bilans wodny,

2)

wyjaśnić związek między bilansem wodnym a obiegiem wody w przyrodzie,

3)

przedstawić na rysunku różnice między dodatnim, a ujemnym bilansem wodnym,

4)

wskazać w atlasie geograficznym regiony o zróżnicowanych bilansie wodnym,

5)

zaprezentować wykonanie ćwiczenia,

6)

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

arkusz papieru do części opisowej zadania,

−

długopis lub ołówek,

−

atlas geograficzny,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca bilansu wodnego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

Ćwiczenie 2

Sporządź bilans wodny dla wybranego regionu Polski. Oceń wielkość zasobów wodnych

tego regionu na tle kraju.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

przedstawić w formie opisowej bilans wodny,

2)

odszukać w atlasie hydrologicznym wybrany region Polski,

3)

odczytać z rocznika hydrologicznego poszczególne wartości elementów bilansu
wodnego,

4)

porównać wielkość zasobów wodnych wybranego regionu na tle kraju.

5)

zaprezentować wykonanie ćwiczenia,

6)

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

atlas hydrologiczny Polski,

−

roczniki hydrologiczne,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca bilansu wodnego,

−

arkusz papieru do części opisowej zadania,

−

długopis lub ołówek.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

zdefiniować pojęcie hydrologii jako nauki?

2)

wymienić rodzaje zasobów wodnych świata?

3)

wymienić czynniki decydujące o wielkości zasobów wodnych
ś

wiata?

4)

wyjaśnić pojęcie bilansu wodnego?

5)

określić elementy bilansu wodnego?

6)

wymienić rodzaje bilansów wodnych?

7)

określić czas, dla którego oblicza się bilans wodny?

8)

scharakteryzować zasoby wodne Polski?

9)

scharakteryzować bilans wodny Polski?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

4.2. Charakterystyka wód podziemnych

4.2.1. Materiał nauczania

Wody podziemne zaliczane są do zasobów wodnych hydrosfery. Wypełniają one wolne

przestrzenie między ziarnami gruntu, mogą tworzyć też podziemne cieki itp. Głównym
ź

ródłem zasilania wód podziemnych są opady atmosferyczne (rys. 1) W zależności od rodzaju

gruntu i położenia zwierciadła wody gruntowej tworzą się dwie strefy występowania wód
gruntowych.

Rys. 1. Strefy występowania wód gruntowych

[http://ga.water.usgs.gov/edu/graphics/polish/wcinfiltrationsoilzone.gif]

Woda w warstwie przypowierzchniowej pochodzi głównie z opadów, które infiltrując

w głąb, natrafiają na pewnej głębokości na warstwę utworów trudnoprzepuszczalnych. Jest to
spąg warstwy wodonośnej. Tworzą się w niej dwie strefy:

−

strefa aeracji, w której pory wypełnione są wodą i powietrzem,

−

strefa saturacji czyli nasycenia, występującą pod zwierciadłem wody, gdzie wolne
przestrzenie wypełnia woda (tabela 3).

Tabela 3. Podział wód podziemnych [opracowanie własne]

Strefa

Typ wód

Stan fizyczny

higroskopijne
błonkowate
kapilarne

związane

aeracji
(napowietrzenia)

wsiąkowe
zawieszone

saturacji
(nasycenia wodą)

przypowierzchniowe
(zaskórne)

gruntowe
wgłębne
głębinowe

wolne

Występowanie wody związanej zależy od rodzaju gruntu i jego cząstek. Wody w postaci

higroskopijnej i błonkowatej utrzymują się na powierzchni cząstek gruntu, dzięki działaniu sił
przyciągania międzycząsteczkowego i elektrycznego. Woda higroskopijna tworzy powłokę

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

bezpośrednio przylegająca do ziarna i jest z nim silnie związana, nie ulega sile przyciągania
ziemskiego i nie przekazuje ciśnienia hydrostatycznego, ma większą gęstość od gęstości
wody wolnej, co nadaje jej cechy ciała stałego. Woda błonkowata tworzy otoczkę wodną na
powierzchni ziarna i jest z nim luźniej związana, a w miarę oddalania się od powierzchni
ziarna jej właściwości przyjmują cechy wody ciekłej. Woda kapilarna, zwana też

włoskowatą,

wypełnia pory w gruncie, które tworzą układ połączonych ze sobą kanalików o różnej
ś

rednicy (rurki włoskowate, kapilary), podnosi się ona powyżej zwierciadła wody wolnej

w gruncie (rys. 2).

Rys. 2. Formy występowania wody w gruncie [1, s. 28]

Poniżej zwierciadła wody występuje strefa saturacji, czyli nasycenia wodą. W strefie tej

wolne przestrzenie i szczeliny skalne wypełnione są wodą wolną (grawitacyjną). W strefie
aeracji (napowietrzenia), woda występuje w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym
i gazowym, tj. jako para wodna, woda związana chemicznie, woda związana fizycznie
(inaczej wilgoć glebowa), woda kapilarna i okresowo woda wolna (grawitacyjna).

Utwory zawierające wodę wolną nazywamy utworami wodonośnymi. Przestrzeń skały

porowej lub szczelinowej zatopionej w wodzie nazywa się poziomem wodonośnym.
W poziomie wodonośnym woda porusza się w kierunku zgodnym z nachyleniem zwierciadła,
bądź pod wpływem różnicy ciśnień hydrostatycznych; może znajdować się też w stanie
bezruchu.

Zwierciadło wód podziemnych może być:

−

swobodne, pozostające pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, występuje w skałach
przepuszczalnych i odzwierciedla ukształtowanie powierzchni gruntu, nie jest
ograniczone stropem warstw nieprzepuszczalnych (rys. 3),

−

napięte, czyli wymuszone przez spąg warstwy leżącej powyżej, ograniczone od stropu
utworami nieprzepuszczalnymi, woda w warstwie wodonośnej jest tu pod ciśnieniem
wyższym niż ciśnienie atmosferyczne (rys. 4).
W strefie aeracji może występować wolna woda, ale grunt nie jest nią nasycony, oznacza

to, że woda wypełnia całkowicie przestrzenie pomiędzy cząsteczkami gruntu. Wody tej strefy
określa się jako wilgoć glebową lub gruntową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

Rys. 3. Poziom wodonośny; 1 – utwory wodonośne (piaski), 2 – utwory nieprzepuszczalne (iły), 3 – kierunek

ruchu wód podziemnych, a) strefa aeracji, b) strefa saturacji, c) zwierciadło wody podziemnej [1, s. 29]

Rys. 4. Położenie zwierciadła wody gruntowej

[http://ga.water.usgs.gov/edu/graphics/polish/wcinfiltrationsoilzone.gif]

W tabeli 3 przedstawione zostały rodzaje wód występujących w strefie aeracji i saturacji.
Wody podziemne można sklasyfikować ze względu na: pochodzenie, rodzaj skał,

w których woda występuje, oddziaływanie między cząsteczkami wody i gruntu, głębokość
położenia pod powierzchnią terenu (tabela 4).

Tabela 4. Podział wód podziemnych [opracowanie własne]

Podział wód ze względu

na różne kryteria

Pochodzenie

Rodzaj skał,

w których
występują

Głębokość

występowania

Rodzaje wód podziemnych

infiltracyjne,

kondensacyjne,

juwenilne,

reliktowe,

metamorficzne

warstwowe,

szczelinowe,

krasowe.

przypowierzchniowe

gruntowe

wgłębne

głębinowe

Podział wód podziemnych ze względu na pochodzenie:

1)

wody infiltracyjne powstają w wyniku przesiąkania do gruntu wód opadowych. Zapasy
tych wód zależą od ilości opadów, rzeźby terenu i zdolności skał do przewodzenia wody

.

Wody infiltracyjne występują głównie w przypowierzchniowych warstwach skorupy
ziemskiej i w dogodnych warunkach mogą przenikać nawet do kilku kilometrów w głąb
Ziemi. Stanowią one główny typ genetyczny wód podziemnych hydrosfery,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

2)

wody kondensacyjne są wynikiem skraplania pary wodnej na powierzchni ziemi lub
w powietrzu glebowym. Ilość powstającej w ten sposób wody jest na ogół niewielka,
jedynie na obszarach charakteryzujących się dużymi dobowymi wahaniami temperatury
(stepy, pustynie) może być znaczna,

3)

wody juwenilne powstają w ostatnim etapie krzepnięcia magmy, tworzą lokalne zbiorniki
lub zasilają już istniejące wody podziemne,

4)

wody reliktowe występują na znacznych głębokościach już poza strefą aktywnej
wymiany i nie biorą udziału w globalnym obiegu wody. Są to wody sedymentacyjne albo
infiltracyjne wyłączone z obiegu hydrologicznego przez procesy geologiczne,

5)

wody metamorficzne tworzą się w czasie metamorfozy termicznej minerałów
nietrwałych, np.: hydrokrzemianów z grupy minerałów ilastych,

Ze względu na rodzaj skał, w których występują, wody podziemne dzielimy na:

1)

wody warstwowe (porowe) wypełniają pory skalne tworząc poziomy wodonośne, mające
często układ piętrowy,

2)

wody szczelinowe wypełniają szczeliny tworzące się w spękanych skałach litych,

3)

wody krasowe tworzą się w próżniach, kanałach i kawernach powstających w wyniku
ługowania wapieni, dolomitów, gipsów, anhydrytów oraz halitu.

Ze względu na głębokość występowania, wody podziemne dzielimy na:

1)

wody przypowierzchniowe (hipodermiczne) charakteryzują się płytkim zaleganiem pod
powierzchnią terenu i praktycznie nie występuje w nich strefa aeracji, cechuje je duże
zanieczyszczenie i lokalnie mogą tworzyć zabagnienia, ich temperatura jest zbliżona do
temperatury otoczenia i reagują na zmiany pogodowe,

2)

wody gruntowe (freatyczne) oddzielone są od powierzchni strefą aeracji, są zasilane
przez wody opadowe i powierzchniowe. Zwierciadło wód jest swobodne, które
w umiarkowanych szerokościach geograficznych jest współkształtne do rzeźby terenu,
wody te zasilają sieć rzeczną, jeziora, bagna,

3)

wody wgłębne tworzą się w warstwach wodonośnych przykrytych skałami trudno
przepuszczalnymi, zwierciadło ich jest napięte, są to wody pod ciśnieniem
hydrostatycznym (wody naporowe). W grupie tej wyróżnić można wody artezyjskie, gdy
wznios zwierciadła sięga powierzchni terenu lub subartezyjskie, jeżeli jest poniżej
(rys. 5).

4)

wody głębinowe występują głęboko pod powierzchnią, są to na ogół wody reliktowe, nie
biorą udziału w cyklu hydrologicznym, są nieodnawialne, znajdują się w bezruchu.

Rys. 5. Wody podziemne o zwierciadle swobodnym i napiętym: 1 – utwory wodonośne, a – strefa aeracji,

2 – utwory nieprzepuszczalne, p – wysokość ciśnienia piezometrycznego[1, s. 31]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

W miejscach, gdzie powierzchnia topograficzna przecina warstwę wodonośną lub

statyczne zwierciadło wody podziemnej powstają źródła, które są samoczynnym
i skoncentrowanym wypływem wody podziemnej na powierzchnię. Najważniejszymi
czynnikami decydującymi o występowaniu źródeł są:

−

duże opady atmosferyczne,

−

zróżnicowana budowa geologiczna,

−

ukształtowanie terenu.
Powstawaniu źródeł sprzyjają głębokie doliny rzek na obszarach masywów górskich,

które przecinają wiele warstw wodonośnych oraz liczne spękania i szczeliny. Na terenach
równinnych źródła występują rzadziej i są zastępowane przez wypływy nieskoncentrowane:
młaki, wysięki i wycieki. Poniżej na rysunku 6 przedstawiony został schemat powstawania
ź

ródła oraz kierunek dopływu wód podziemnych do źródła.

Rys. 6. Schemat źródła: a – skała przepuszczalna (strefa aeracji), b – zwierciadło wody podziemnej, c – strefa

saturacji, d – skała nieprzepuszczalna, e – źródło. Strzałki wskazują kierunek dopływu wody podziemnej do

ź

ródła [1, s. 41]

Klasyfikacja źródeł ze względu na różne kryteria została przedstawiona w tabeli 5.

Tabela 5. Podział źródeł ze względu na różne kryteria [opracowanie własne]

Rodzaje źródeł

Siła powodująca wypływ wody

spływowe
(grawitacyjne)

miejsca, z których woda wypływa na wskutek siły ciężkości.

podpływowe
(artezyjskie)

miejsca, z których woda wypływa na wskutek ciśnienia hydrostatycznego, są
to naturalne wypływy wód artezyjskich

lewarowe
(syfonowe)

miejsca okresowego wypływu wody z kanału lewarowego na zasadzie ssania

Rodzaje źródeł

Warunki geologiczne

warstwowe

miejsca wypływu wody z utworów porowych, zasilane przez wody
podziemne, występujące w tych utworach, najczęściej są to źródła spływowe,
rzadziej artezyjskie

szczelinowe

miejsca wypływu wody krążącej w szczelinach skał litych, są to źródła
grawitacyjne i artezyjskie

uskokowe

miejsca wypływu wody wodę szczelinowej, uskokowej, są to źródła
artezyjskie charakteryzujące się występującymi w nich wodami termalnymi
i mineralnymi

krasowe

miejsca wypływu wód krasowych, o charakterze lewarowym lub artezyjskim,
wydajne źródła krasowe są nazywane wywierzyskami

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

Rodzaje źródeł

Właściwości fizyczno-chemiczne

zwykłe

ź

ródła o temperaturze wody niższej od 20°C

termalne
(cieplice)

ź

ródła o temperaturze wody powyżej 20°C

słodkie

ź

ródła o zawartość substancji mineralnych do 0,5g rozpuszczonych w 1dm

3

wody

akratopegi

ź

ródła o mineralizacji 0,5-1,0 g/dm

3

mineralne

ź

ródła o mineralizacji powyżej 1g/dm

3

Rys. 7. Typy źródeł w zależności odbudowy geologicznej: a) warstwowe, b) szczelinowe, c) uskokowe,

d) krasowe, 1 – utwory wodonośne, 2 – utwory szczelinowate i skrasowiałe, 3 – utwory nieprzepuszczalne,

4 – strefa dyslokacji tektonicznej, 5 – zwierciadło wody poziemnej,6 – zwierciadło piezometryczne, 7 – źródło,

8 – szczeliny, 9 – przewody krasowe.[1, s. 41]

Gejzery są źródłami, które w regularnych lub nieregularnych odstępach czasu wyrzucają

z otworu gorącą wodę i parę wodną. Należą do form o stosunkowo krótkim okresie
działalności, a ich występowanie ogranicza się do obszarów czynnego wulkanizmu, np.:
w Islandii, na Kamczatce, Nowej Zelandii, w Stanach Zjednoczonych (Park Yellowstone).
Ź

ródła gazujące, czyli pieniawy wyprowadzają mieszaninę wody i gazu, którym najczęściej

jest dwutlenek węgla pochodzenia juwenilnego, rzadziej metan.

Wywierzyska to specyficzny rodzaj źródeł szczelinowych, które wypływają na

powierzchnię ziemi ze skał skrasowiałych, najczęściej wapiennych. Cieki krasowe często
wpływają pod ziemię ponorami, ponownie wypływając na jej powierzchnię w wywierzysku.
Są źródłami o bardzo dużej wydajności ze względu na wysokie ciśnienie hydrostatyczne.
W Polsce wywierzyska spotyka się np. w Tatrach (Dolina Olczyska, Dolina Kościeliska), na
Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej (przełom Warty na wschód od Częstochowy).

Wydajność źródeł wykazuje duże zróżnicowanie i zmienność w czasie. Ze względu na to

kryterium wyróżnia się:

−

ź

ródła okresowe, które biją tylko w pewnym sezonie,

−

ź

ródła efemeryczne bijące przez krótki czas po ulewach lub roztopach,

−

ź

ródła stałe, z których wypływ jest ciągły.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

Wahania wydajności źródeł są ważne nie tylko z praktycznego punktu widzenia,

określają bowiem możliwość użytkowania, ale pozwalają również wnioskować o zasobach
wody gruntowej i ich podziemnej wędrówce. Im dłuższa jest podziemna droga wody, z tym
większym opóźnieniem źródło reaguje na okresowe zmiany pogody. Jeśli po deszczu woda
ź

ródlana mętnieje, dowodzi to, że odbywa bardzo krótka drogę i pochodzi z wód zaskórnych.

Zanik wody źródlanej w zimie, wskazuje na to, że warstwa wodonośna, zaopatrująca źródło
w wodę, leży blisko powierzchni i w zimie zamarza. Pomiar wydajności źródła, czyli ilości
wody, która w jednostce czasu wypływa ze źródła dokonuje się różnymi metodami. Najlepiej
dokonywać pomiaru przepływu w strumyku, odprowadzającym wodę ze źródła. Innym
sposobem może być napełnianie naczynia o znanej objętości w określonej jednostce czasu.

Wody podziemne są głównym źródłem wody pitnej. Decyduje o tym ich wydajność

i jakość. Nadmierna eksploatacja tych wód, zwłaszcza poziomów głębszych, doprowadza do
ich degradacji ilościowej i często też jakościowej. Na wielu już obszarach płytsze wody
podziemne, ze względu na znaczne ich zanieczyszczenie, nie nadają się do eksploatacji.

Wody podziemne w wyniku swojego ruchu (przepływu), w warunkach sprzyjających

mogą stanowić źródło zasilania sieci hydrograficznej. Proces, w którym wsiąkająca woda
przedostaje się do sieci hydrograficznej nazwany został odpływem podziemnym. W procesie
tym wyróżnia się dwie fazy:

−

wsiąkania wody opadowej w skały podłoża i przesiąkania przez nie ruchem
w przybliżeniu pionowym zwany infiltracją,

−

odpływu podziemnego zwanego filtracją.
Pierwsza faza występuje w strefie aeracji i odbywa się w obecności powietrza. Proces ten

przebiega w czasie deszczu i roztopów oraz bezpośrednio po nich. Zależy on od
przepuszczalności utworów powierzchniowych i intensywności opadu. Przepuszczalność
utworów określa ich zdolność do przewodzenia wody wolnej. Miarą jego jest prędkość
filtracji. Sposób zasilania wód powierzchniowych przez wody podziemne przedstawiony
został na rysunkach 8 i 9.

Rys. 8. Związki hydrauliczne cieków powierzchniowych i wód podziemnych: 1 – ciek okresowy, mający

okresowy kontakt z wodami gruntowymi, 2 – ciek stały zasilany przez wody gruntowe, 3 – ciek stały zasilany

przez wody gruntowe i zasilający wody wgłębne [1, s. 135]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Rys. 9. Związki wód podziemnych i rzecznych; a – rzeka drenuje wody podziemne, b – rzeka zasila wody

podziemne, c – rzeka na jednym brzegu drenuje wody podziemne, a na drugim zasila je [1, s. 137]

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jak powstają wody podziemne?

2.

Na czym polega infiltracja?

3.

Jakie wyróżnia się rodzaje wód podziemnych?

4.

Co to jest poziom i warstwa wodonośna?

5.

Czym charakteryzują się wody strefy aeracji?

6.

Czym charakteryzują się wody strefy saturacji?

7.

Jakie wody nazywamy wolnymi, a jakie związanymi?

8.

Jakie są kryteria klasyfikacji wód podziemnych?

9.

Co to jest źródło?

10.

Jakie czynniki decydują o powstawaniu źródeł?

11.

Jak klasyfikuje się źródła?

12.

Jak oblicza się wydajność źródeł?

13.

Gdzie występuje najwięcej źródeł?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie mapy hydrogeologicznej i atlasu hydrologicznego scharakteryzuj warunki

hydrologiczne powstawania wód podziemnych na wskazanym przez nauczyciela obszarze.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

odszukać obszar wskazany przez nauczyciela na mapie hydrogeologicznej,

2)

odszukać w atlasie przekroje hydrogeologiczne wykonane dla danego obszaru,

3)

wypisać rodzaje wód podziemnych występujących na danym obszarze,

4)

scharakteryzować warunki hydrogeologiczne obszaru i ich genezę,

5)

ocenić przydatność gospodarczą rozpoznanych wód,

6)

zapisać wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

atlas hydrologiczny,

−

mapa topograficzna,

−

instrukcja do ćwiczenia przygotowana przez nauczyciela,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca wód podziemnych.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź klasyfikację wód w strefie aeracji i saturacji. Scharakteryzuj czynniki

decydujące o wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

określić rodzaje wód występujących w strefie aeracji oraz czynniki, które mają
decydujący wpływ na ich powstawanie,

2)

określić rodzaje wód występujące w strefie saturacji,

3)

scharakteryzować cechy wód wymieniowych w poszczególnych strefach,

4)

określić czynniki decydujące o wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód,

5)

określić skutki różnej wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód w warstwie
wodonośnej,

6)

zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

arkusz papieru do części opisowej zadania,

−

długopis lub ołówek,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca wód podziemnych.

Ćwiczenie 3

Na podstawie dostępnych źródeł informacji sklasyfikuj źródła według różnych kryteriów,

następnie sporządź rysunki poszczególnych źródeł z uwzględnieniem budowy geologicznej
i rzeźby terenu. Wskaż obszary na mapie Polski o dużej ilości występujących źródeł.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

sklasyfikować źródła według różnych kryteriów,

2)

scharakteryzować warunki hydrogeologiczne określonego obszaru,

3)

sporządzić rysunki poszczególnych rodzajów źródeł,

4)

określić wpływ rzeźby terenu na intensywność występowania źródeł,

5)

zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

atlas geograficzny i hydrologiczny,

−

komputer z dostępem do Internetu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

określić strefy występowania wody w gruncie?

2)

sklasyfikować rodzaje wód podziemnych?

3)

określić warunki występowania wody w gruncie?

4)

scharakteryzować strefę aeracji i saturacji?

5)

określić warunki powstawania źródeł?

6)

scharakteryzować obszary występowania źródeł?

7)

sklasyfikować źródła?

8)

określić warunki występowania swobodnego zwierciadła wód
podziemnych?

9)

scharakteryzować przyczyny powstania gejzerów?

10)

zdefiniować wydajność źródeł?

11)

określić związek wód podziemnych z powierzchniowymi?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

4.3. Charakterystyka wód powierzchniowych

4.3.1.

Materiał nauczania

Woda na powierzchni lądowej występuje w różnym stanie skupienia i pod różnymi

postaciami. Należą do nich:

−

wody płynące, mające postać różnej wielkości cieków łączących się w potężne rzeki,

−

wody wypełniające naturalne zagłębienia czyli jeziora,

−

pokrywa śnieżna, która może przekształcać się w lodowce,

−

sztuczne stawy i zbiorniki wodne, powstałe przez budowę zapór wodnych,

−

bagna i mokradła.

Cieki są to wszystkie wody płynące korytem naturalnym lub sztucznym, w formie

skoncentrowanej pod wpływem siły ciężkości, o określonym obszarze zasilania. Cieki są
liniowymi obiektami hydrograficznymi, wśród których wyróżniamy:

−

strumienie, które są małymi ciekami naturalnymi występującymi na terenach równinnych
o obszarze zasilania od kilku do kilkudziesięciu km

2

. Cechuje je dość wartki nurt,

a w dnie ich koryt występują progi i przełomy,

−

potoki, czyli małe naturalne cieki wypływające z wydajnego źródła o wartkim nurcie,
których koryto jest kamieniste lub żwirowe (potoki górskie), rzadziej piaszczyste (potoki
nizinne).

Rys. 10. Schemat potoku górskiego [1, s. 56]

W potoku górskim wyróżnia się trzy strefy (rys. 10):

−

obszar zbiorczy tzw. kocioł – górna partia bez wykształconego koryta, w którym
następuje formowanie się potoku,

−

część środkowa tzw. szyja, będąca właściwą częścią potoku z wykształconym korytem,

−

stożek napływowy, który jest najniższą częścią potoku, gdy uchodzi on do rzeki.

Naturalny ciek wodny powstały z połączenia potoków lub wypływający z czoła lodowca,

jeziora, źródła, rzadziej z obszaru zabagnionego to rzeka. Wszystkie naturalne cieki wodne
występujące na danym obszarze tworzą sieć rzeczną. Zlewnia to obszar, z którego wody

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

spływają do jednego wspólnego zbiornika. Wyróżnia się zlewnię powierzchniową
i podziemną, a gdy zlewnia obejmuje cały system rzeczny, obszar ten określa się dorzeczem.
Granicę zlewni stanowi dział wodny, czyli linia rozdzielająca kierunki odpływu wód do
dwóch różnych systemów rzecznych (rys. 11).

Do parametrów fizyczno-geograficznych zlewni zalicza się wskaźniki geometrii, takie

jak:

−

powierzchnia zlewni topograficznej określona przez splanimetrowanie powierzchni
zamkniętej działem wodnym topograficznym, powierzchnia splanimetrowana musi być
przeliczona na wartości rzeczywiste, wyrażona jest w ha, km

2

,

−

długość zlewni jest to długość linii prostej przechodzącej wzdłuż osi zlewni [km], linia ta
przebiega przez środki wielu prostych poprzecznych poprowadzonych przez zlewnie,

−

długość maksymalna zlewni jest to długość doliny cieku uznanego za główny,

−

szerokość zlewni jest to stosunek powierzchnia zlewni do jej długości maksymalnej.

Rys. 11. Przebieg działu wodnego między dwoma rzekami [1, s. 36]

Każda rzeka posiada określony ustrój rzeczny, na który składa się rodzaj zasilania oraz

zmienność przepływów w ciągu roku. Zasilanie rzeki może być:

−

opadowe – uzależnione od wielkości i rozkładu opadów atmosferycznych występujących
w dorzeczu,

−

roztopowe – występujące na obszarach zalegania pokrywy śnieżnej lub lodowców,

−

gruntowe – związane z występowaniem wód podziemnych.
Ilość wody, jaką transportuje rzeka, ocenia się na podstawie przepływu. Pojęcie to

oznacza całkowitą objętość wody przepływającej w jednostce czasu przez przekrój
poprzeczny koryta rzecznego (liczoną w m

3

/s lub km

3

/rok). Zmienność przepływów zależy od

takich czynników jak:

−

rzeźba terenu – im większe spadki, nachylenie terenu, tym szybszy spływ
powierzchniowy wód,

−

budowa geologiczna – decyduje o przepuszczalności skał, istnieniu pokrywy
zwietrzelinowej oraz typie gleb. Od porowatości i spękania skał zależy ilość krążącej
wody w warstwach. Porowatość decyduje w dużym stopniu o wsiąkaniu i przenikaniu
wody w głąb skał, czyli infiltracji. Rzeki zasilane przez wody podziemne mają bardziej
wyrównane przepływy,

−

pokrywa roślinna – jej oddziaływanie na kształtowanie przepływu wiąże się
z zatrzymywaniem i ułatwionym wsiąkaniem wody w podłoże, co zwiększa odpływ
podziemny. Roślinność opóźnia odpływ, rozkłada go w czasie, zwiększa najniższe
przepływy,

−

warunki klimatyczne – w największym stopniu kształtują przepływ, przesądzając
o wielkości opadów oraz intensywności parowania. Wielkość przepływu zależy nie tylko

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

od średniej wartości opadu, ale także jego częstotliwości i intensywności w ciągu roku.
Duże znaczenie ma w kształtowaniu przepływu opad śniegu, tajanie pokrywy śnieżnej
i topnienie lodowców uwarunkowane temperaturą powietrza. Temperatura decyduje
również o intensywności parowania.
Natężenie przepływu zmienia się z biegiem rzek, rośnie lub maleje wskutek wsiąkania

w podłoże lub dużego parowania. Przepływ warunkuje siłę erozyjną i transportową rzek, przy
czym większość rzek wykazuje wyraźny wzrost wraz z biegiem. Wyjątkiem są rzeki płynące
na obszarach pustynnych, gdzie przepływ maleje w dolnym biegu rzeki na skutek strat
wynikających z intensywnego parowania i infiltracji. Zmienność przepływu wyrażona jest
wahaniami stanów wód w rzekach. Wielkość wezbrań w dużym stopniu zależy od kształtu
doliny. W dolinach o szerokim, płaskim dnie nawet wielokrotne powiększenie przepływu
powoduje tylko nieznaczne podniesienie poziomu wód. W wąskich dolinach nawet niewielki
wzrost przepływu może spowodować gwałtowne podniesienie poziomu wód w dolinie rzeki.

Duży wpływ na przebieg przepływu ma obecność jezior i zbiorników sztucznych,

znajdujących się rzece. Ich główna rola polega na retencji wód w okresach większego
zasilania, co powoduje wyrównanie przepływów w ciągu roku, a ponadto zmniejsza ryzyko
zagrożenia powodzią.

Zasoby wodne poszczególnych rzek są bardzo zróżnicowane, ich miarą jest odpływ

roczny, tj. ilość wody odpływająca z określonego dorzecza, mierzona w przekroju koryta
rzeki w roku, podawana w km

3

. Roczna objętość wód odpływających rzekami do oceanu

wynosi 37 000 km

3

, co stanowi 1/3 opadów spadających na lądy. Rzeki transportują rocznie

do oceanu ok. 24 mld ton materiału mineralnego i organicznego. Najzasobniejszą rzeką
ś

wiata jest Amazonka (odpływ 6025 km

3

/rok).

W dolinie rzecznej wyróżnić można elementy, które przedstawione zostały na rys. 12:

koryto, równinę zalewową i pozostałości dawnych łożysk:

−

koryto rzeki jest to ta część doliny, którą woda płynie przez większą część roku,

−

równina zalewowa stanowi część zalewaną w okresie wysokich stanów wód, przy
ś

rednich i niskich stanach wody rzeka płynie wyłącznie korytem,

−

łożysko jest to koryto i terasa zalewowa, w niektórych rzekach nie występują terasy
zalewowe, wówczas łożysko odpowiada szerokości koryta.
Kształt koryta zależy od wielkości przepływu, ilości i jakości rumowiska rzecznego, czyli

materiału stałego i rozpuszczonego, transportowanego przez rzekę oraz materiału budującego
jego dno i brzegi. W czasie ruchu wód cieku zachodzą w jego dolinie procesy erozyjne
i akumulacyjne (rys. 13)

Rys. 12. Elementy doliny rzecznej: WWW – najwyższa wysoka woda, NW – niska woda,

NNW – najniższa niska woda [1, s. 51]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

W rzece podobnie jak w przypadku potoku wyróżnia się:

−

bieg górny, odznacza się dużym spadkiem, dużą prędkością wody i intensywną erozją
wgłębną,

−

bieg środkowy, charakteryzuje zmniejszenie spadku zwierciadła i prędkości wody, maleje
także erozja wgłębna na rzecz erozji bocznej prowadzącej do powstawania zakoli,
a dolina staje się szersza,

−

bieg dolny (ujściowy) to odcinek cieku, gdzie spadek zwierciadła wody jest niewielki,
ruch wody powolny, rzeka akumuluje transportowany materiał, bieg rzeki kończy się
z nielicznymi wyjątkami (obszary bezodpływowe) jej ujściem do innej rzeki, jeziora lub
morza, w biegu dolnym rzek uchodzących do morza wydziela się dodatkowo odcinek
ujściowy, którym jest albo delta (Wisła, Nil, Wołga, Indus, Missisipi), albo estuarium
(Loara, Tamiza, Łaba, Amur, Rzeka św. Wawrzyńca).

Rys. 13. Profil podłużny rzeki z podziałem na odcinki i procesami erozji i akumulacji [1, s. 58]

Ze względu na cechy rzeki można je sklasyfikować według następujących kryteriów:

a) ciągłość zasilania:

−

stale płynące, tj. prowadzące wodę przez cały rok, związane z obszarami, na których
opady przewyższają nad parowaniem,

−

okresowe, prowadzące wodę okresowo, ale regularnie, związane z obszarami, gdzie
występują pory roku sucha i deszczowa,

−

epizodyczne, prowadzące wodę sporadycznie i nieregularnie, występujące na
obszarach suchych, gdzie opady są niewielkie, a woda w korycie płynie rzadko
i bardzo krótko.

b) długość i wielkość dorzecza:

−

małe (długość 100–200 km, powierzchnia dorzecza 1–10 tys. km

2

),

−

ś

rednie (dł. 200–500 km, pow. dorzecza 10–100 tys. km

2

),

−

duże (dł. 500–2500 km, pow. dorzecza 0,1–1 mln km

2

),

−

wielkie (dł. ponad 2500 km, pow. dorzecza ponad 1 mln km

2

).

c) charakter środowiska fizycznogeograficznego dorzecza oraz morfologię doliny:

−

górskie (wyżynne), o głębokich dolinach, wąskich korytach (często z progami
i wodospadami) i dużym spadku (jest to stosunek różnicy wysokości między dwoma
rozpatrywanymi punktami wzdłuż biegu rzeki do odległości między tymi punktami),
np.: Soła, Poprad, Dunajec,

−

równinne (nizinne), o szerokich dolinach, krętych korytach (często dzielących się na
odnogi) i niewielkim spadku, np.: Narew, Warta,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

−

jeziorne, wypływające z jezior lub przepływające przez jeziora, np.: Pisa, Łyna,
Drwęca, Brda,

−

bagienne, przepływające przez bagna lub odwadniające obszary bagienne
(np.: Biebrza),

−

krasowe, zasilane wodami podziemnymi na obszarach krasowych (ginące
w ponorach i wypływające w wywierzyskach).

Cechą charakterystyczna rzeki jest zarastanie koryt. Rozmieszczenie roślinności

w rzekach jest liniowe, tworzące strefy równoległe do linii brzegowej. Na intensywność
zarastania wpływa:

−

kształt i głębokość koryta,

−

prędkość ruchu wody,

−

stopień dopływu światła słonecznego,

−

częstość i wysokość wahania stanów wody,

−

sposób zasilania i temperatura wody w cieku.
Przy brzegach, gdzie prędkość wody jest najmniejsza występuje roślinność szuwarowa,

wynurzona, w miejscach, gdzie prędkość wody nie przekracza 0,5 m/s, występuje roślinność
zanurzona o liściach pływających, natomiast w nurcie, gdzie prędkość dochodzi do 1 m/s
rozwijają się zbiorowiska roślinności zanurzonej dennej. W procesie zarastania rzek
roślinność denna i o liściach pływających pojawia się od razu w całym korycie, natomiast
roślinność wynurzona wkracza od brzegów w kierunku nurtu rzecznego.

Temperatura wody w rzece ma charakter zmienny i zależy od wielu czynników, wśród

których należy wymienić:

−

temperaturę powietrza i wody zasilającej ciek,

−

rodzaju rzeki i prędkości wody,

−

ukształtowanie doliny rzecznej,

−

osłonięcie i porastanie roślinnością brzegów,

−

dopływy ścieków.
W wodach rzecznych panuje z reguły ruch turbulentny, dlatego też nie wytwarza się tu

charakterystyczna dla mis jeziornych stratyfikacja termiczna, a temperatura wody w pionie
jest jednorodna (rys. 14).

Rys. 14. Schemat przestawiający rozkład temperatury wody w rzece [1, s. 167]

W rocznym przebiegu temperatury wyróżnia się dwa okresy, wolnej powierzchni wody

i pokrywy lodowej. W przebiegu zlodzenia wyróżnia się trzy fazy:

−

zamarzania rzeki,

−

trwałej pokrywy lodowej,

−

spływu lodów.
Każda faza charakteryzuje się występowaniem określonych form zlodzenia oznaczanych

wizualnie na podstawie wyglądu zewnętrznego. Powstawanie form lodowych na ciekach
zależy przede wszystkim od temperatury powietrza spadającej znacznie poniżej 0

o

C, ruchu

przechłodzonej wody oraz odpływu ciepła do atmosfery, są to warunki charakterystyczne dla
bezchmurnych, mroźnych nocy.

Formami zlodzenia występującymi w fazie zamarzania rzeki są: śryż, lepa, lód denny, lód

brzegowy i częściowa pokrywa lodowa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

−

ś

ryż jest to lód o strukturze gąbczastej, tworzący się w całej objętości przechłodzonej

wody, w wyniku złożonego procesu fizycznego, w czasie którego wydziela się znaczna
ilość ciepła. Lód ten wypływając na powierzchnię tworzy krążki, z których po połączeniu
powstają pola śryżowe,

−

lepa jest to śnieg przesiąknięty wodą,

−

lód denny stanowi gąbczastą masę, składającą się z kryształków lodu powstających na
występach dennych i roślinności wodnej, na skutek wypromieniowania ciepła
z powierzchni dna rzeki lub przez przyklejenie się cząsteczek śryżu do dna, występów
dennych lub roślinności wodnej. Dzięki dużej objętości i wyporności lód denny odrywa
się od dna i wypływa na powierzchnię, a łącząc się ze śryżem tworzy lód prądowy.

−

lód brzegowy rozwija się od brzegów koryta do środka, na skutek przechłodzenia wody
w procesie wymiany ciepła z przechłodzonym brzegiem, w miarę postępu zlodzenia
tworzy się jednolita pokrywa lodowa.

−

częściowa pokrywa lodowa jest formą zlodzenia nierównomiernego (rys. 15)

Rys. 15. Częściowe zamarznięcie rzeki [1, s. 168]

W fazie trwałej pokrywy lodowej na rzekach występuje stała, nieruchoma pokrywa

lodowa o gładkiej lub nierównej powierzchni, pokrywająca zwierciadło wody na całej
szerokości, pod którą mogą występować podbitki śryżowe (rys. 16). Odcinki wolne od lodu
nazywane są płoniami.

Rys. 16. Pokrywa lodowa z podbitkami śryżowymi [1, s. 169]

Na skutek zmian temperatury i ruchu wody następuje ruszanie lodu i trzecia faza,

w której występują formy zlodzenia w postaci kry i zatorów. Kra to popękana pokrywa
lodowa unoszona z prądem w dół rzeki. Zator powstaje wskutek zahamowania swobodnie
spływającego w dół rzeki lodu prądowego lub kry.

Rzeki można sklasyfikować w oparciu o stosowane w hydrologii klasyfikacje ilościowe,

polegające na numeracji hydrograficznej opisanej przez Hortona, Strahlera, Shreave’a.

Tabela 6. Klasyfikacje hydrograficzne sieci rzecznej [opracowanie własne]

Klasyfikacja

Hortona (rys. 17a)

Klasyfikacja Strahlera (rys.

17b)

Klasyfikacja Shreave’a

(rys. 17c)

Cieki 1 rzędu

Cieki źródłowe bez dopływów

Cieki źródłowe bez dopływów

Cieki początkowe

Cieki 2 rzędu

Odcinki cieków powstałe

z połączenia cieków 1 rzędu,

najdłuższy (uznany za główny)

jest na całej długości zaliczany

do 2 rzędu

Odcinki połączone z

połączenia dwóch lub więcej

cieków 1 rzędu

Cieki utworzone z

dwóch cieków 1 rzędu

Cieki 3 rzędu

Odcinki cieków powstałe z

połączenia dwóch lub więcej

cieków 2 rzędu, ciek

najdłuższy na całej długości

zaliczany jest do rzędu 3.

Cieki powstałe z połączenia

dwóch lub więcej odcinków 2

rzędu

Odcinki cieków

utworzonych z cieków 2

i 1 rzędu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

Według tych klasyfikacji każdy fragment cieku wodnego ma określony rząd, dzięki

czemu zajmuje określone miejsce w całym systemie rzecznym. Numerowanie cieków
zaczyna się od odcinków źródłowych i w zależności od określonej klasyfikacji przebiega
w sposób przedstawiony w tabeli 6.

Rys. 17. Klasyfikacja sieci rzecznej według a) Hortona, b) Strahlera, c) Shreve’a [1, s. 70]

Rzeki w Polsce zasilane są głównie przez opady atmosferyczne tylko nielicznie przez

dopływy podziemne. Obserwuje się zmienność stanów wód w rzekach, najmniejsza amplituda
wahań stanów wody występuje na rzekach pojezierzy, a największa na większych rzekach
górskich np.: Dunajec 9-10 m. Rzeki polskie cechuje występowanie dwóch wysokich stanów
wody: na wiosnę, luty-kwiecień, w okresie zanikania pokrywy śnieżnej oraz latem, czerwiec-
lipiec, podczas intensywnych opadów w górach. Najniższe stany wody występują wczesną
jesienią, a wysokie na wybrzeżu Bałtyku spowodowane są spiętrzaniem wód morskich przez
sztormy.

Rzeki w Polsce w zimie zamarzają, na zachodzie Polski na około miesiąc, w centrum i na

wschodzie na około trzy miesiące. Występuje zjawisko późniejszego zanikania pokrywy
lodowej na północy niż na południu, co sprzyja powstawaniu powodzi zatorowych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jakie znasz rodzaje cieków wodnych?

2.

Jak zdefiniować pojęcia: ciek, dorzecze, zlewnia?

3.

Jakie są elementy doliny rzecznej?

4.

Jakie procesy biorą udział w kształtowaniu koryta rzeki?

5.

Jakie są formy zlodzenia występujące na rzekach?

6.

Jakie są metody klasyfikacji opisowej sieci hydrograficznej?

7.

Według jakich kryteriów można sklasyfikować rzeki?

8.

Jakie cechy charakteryzują sieć rzeczną w Polsce?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj klasyfikacji sieci rzecznej wg Hortona, Strahlera, Shreave’a wskazanego przez

nauczyciela systemu hydrograficznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

opisać odcinki cieków wodnych wg klasyfikacji Hortona, Strahlera, Shreve’a na
otrzymanej mapie topograficznej,

2)

zaznaczyć innym kolorem cieki tego samego rzędu według różnych klasyfikacji,

3)

zestawić w tabeli cieki odpowiednich rzędów w ujęciu ilościowym,

4)

porównać otrzymane wyniki.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,

−

flamastry,

−

mapa topograficzna sieci rzecznej,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca klasyfikacji sieci rzecznej.

Ćwiczenie 2

Na mapie topograficznej wykreśl powierzchniowy dział wodny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

określić na podstawie mapy topograficznej występujące na danym obszrze formy terenu,

2)

odnaleźć na mapie źródło rzeki i jej ujście,

3)

wykreślić linię działu wodnego, pamiętając o spadku terenu,

4)

pamiętać, że linia działu wodnego powinna przebiegać wzdłuż zboczy, prostopadle do
poziomic, aż do wyraźnej linii grzbietowej, przez linie grzbietową linia ta przebiega
prostopadle do poziomic i po ich wypukłościach.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,

−

flamastry,

−

ołówek,

−

gumka,

−

mapa topograficzna w skali 1:25000 lub 1:100000

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca klasyfikacji sieci rzecznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

Ćwiczenie 3

Oblicz powierzchnię zlewni rzeki nizinnej, wskazanej przez nauczyciela rzeki i określ jej

wskaźniki geometrii.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

przeanalizować mapę topograficzną ze wskazaną zlewnią rzeki nizinnej,

2)

odnaleźć na mapie źródło rzeki i jej ujście,

3)

wykreślić granice zlewni,

4)

wykonać pomiar powierzchni zlewni przy pomocy planimetru biegunowego,

5)

powierzchnię splanimetrowana przeliczyć na wartości rzeczywiste,

6)

wykonać pomiar długości zlewni i długości maksymalnej,

7)

obliczyć średnią szerokość zlewni,

8)

zapisać wyniki obliczeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,flamastry,

−

mapa topograficzna,

−

atlas geograficzny,

−

planimetr biegunowy

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca geometrii zlewni.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

sklasyfikować cieki wodne?

2)

wymienić elementy doliny rzecznej?

3)

zdefiniować pojęcia: dorzecze, zlewnia, dział wodny?

4)

wymienić procesy zachodzące w rzekach?

5)

sklasyfikować sieć rzeczną według Hortona, Strahlera, Shreve’a?

6)

wykreślić dział wodny na mapie topograficznej?

7)

obliczyć parametry geometryczne zlewni?

8)

podać kryteria klasyfikacji rzek?

9)

określić znaczenie erozji w formułowaniu się koryta rzeki?

10)

określić wpływ procesów akumulacji na zmiany koryta rzeki?

11)

określić wpływ rzeźby terenu na charakter rzek w Polsce?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

4.4.

Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych

4.4.1. Materiał nauczania

Problemy zanieczyszczenia wody stają się we współczesnym świecie jednym

z naczelnych

zagadnień

dla

ludzkości

obszarów

zurbanizowanych

i

wysoko

uprzemysłowionych. Byt społeczeństw ludzkich związany jest nieodłącznie z dostateczną
ilością czystej wody. Istnieje ogólna prawidłowość, że przy dużym przyroście naturalnym
ludności i niezmienności zasobów wodnych na naszym globie względna ilość wody
ustawicznie maleje.

Wody podlegają zanieczyszczeniu niezależnie od ścieków będącymi wodami zużytymi

i przetworzonymi w gospodarce bytowo – przemysłowej człowieka. Ulewne deszcze
spłukując powierzchnię ziemi zabierają z niej cząstki ziemi oraz szczątki roślin i zwierząt,
wyługowują też łatwo rozpuszczalne substancje chemiczne, w tym również nawozy, którymi
obficie zasilane są pola uprawne. Zanieczyszczenie wód, do którego dochodzi stale są to
niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i bakteriologicznych wody
spowodowane wprowadzeniem w nadmiarze substancji nieorganicznych (stałych, płynnych
i gazowych), organicznych, radioaktywnych, czy wreszcie ciepła, które ograniczają lub
uniemożliwiają wykorzystanie wody do picia i celów gospodarczych.

Zanieczyszczenia wód powierzchniowych mogą być:

1)

naturalne – pochodzące z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych
i podziemnych, np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami żelaza,

2)

sztuczne (antropogeniczne) – związane z działalnością człowieka, a pochodzące głównie
ze ścieków, a także z powierzchniowych i gruntowych spływów z terenów
przemysłowych, rolniczych, składowisk odpadów komunalnych (wysypisk śmieci).

Zanieczyszczenia sztuczne dzielimy na:

a)

biologiczne – spowodowane obecnością drobnoustrojów, np. bakterii, wirusów, glonów,
grzybów, pierwotniaków i ich toksyn,

b)

chemiczne – odnoszą się do zmian składu chemicznego i odczynu (pH). Należą do nich:
oleje, benzyna, smary, ropa, chemiczne środki ochrony roślin - pestycydy, nawozy
sztuczne, węglowodory aromatyczne, sole metali ciężkich, kwasy, zasady, fenole.

Ze względu na pochodzenie, zanieczyszczenia można podzielić na:

1)

komunalne – są to głównie ścieki miejskie, powstające na skutek działalności człowieka
i będące mieszaniną odpadów z gospodarstw wydalin fizjologicznych człowieka
i zwierząt domowych, odpadów szpitalnych, łaźni, pralni oraz niektórych zakładów
przemysłowych. Są to głównie związki organiczne (białka, tłuszcze i węglowodany),

2)

przemysłowe – mogą się dostawać do wód pośrednio jako ścieki przemysłowe lub
z atmosfery w postaci kwaśnych deszczów, pyłów oraz różnych związków chemicznych.
Specyficznym rodzajem zanieczyszczeń są zanieczyszczenia termiczne, związane
ze spuszczaniem do zbiorników wodnych wód ciepłych i gorących (wody z procesów
chłodzenia).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

Tabela 7 Główne zanieczyszczenia chemiczne i ich źródła [opracowanie własne]

Główne zanieczyszczenia chemiczne wód

Źródła zanieczyszczeń
chemicznych

Detergenty – syntetyczne substancje czyszczące, zawierające składnik
organiczny, obniżający napięcie powierzchniowe, dzięki czemu następuje
osłabienie sił wiążących cząstki brudu z podłożem. Stanowią główny składnik
ś

rodków piorących, myjących, zwilżających. Są bardzo trwałe i nie ulegają

biodegradacji (rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów). Detergenty
wpływają hamująco na procesy samooczyszczania się wody i działają
toksycznie na organizmy żywe.

gospodarstwa domowe,
pralnie, myjnie, przemysł
papierniczy, farbiarski,
gumowy, szklarski,
tekstylny, budownictwo

Pestycydy – środki ochrony roślin np. owadobójcze - do zbiorników wodnych
dostają się w wyniku spłukiwania z opylonych lub opryskanych uprzednio
roślin, wymywania z gleby oraz spływania wraz ze ściekami zakładów
produkujących te związki. Powodują pogarszanie stanu sanitarnego wód
podziemnych, działają toksycznie, naruszają procesy samooczyszczania się
wód, przyczyniają się do zjawiska eutrofizacji wód. Mają długi czas rozpadu
i zdolność kumulowania w środowisku wodnym.

przemysł chemiczny,
rolnictwo i leśnictwo

Fenole – to związki aromatyczne, jedne z najbardziej uciążliwych dla
otoczenia. Dostają się do wód wraz ze ściekami komunalnymi
i przemysłowymi (z rafinerii, wytwórni tworzyw sztucznych, koksowni,
przetwórstwa drzewnego i włókna syntetycznego). Woda zanieczyszczona
fenolami ma odrażający smak, a ryby w niej żyjące nie nadają się do
spożycia. Są to substancje toksyczne i wywołujące oparzenia skóry.

przemysł chemiczny,
spożywczy, ścieki
komunalne, rafinerie,
koksownie, gazownie,
garbarnie

Związki metali ciężkich (Hg, Cd, Cr, Mn, Cu, Fe) – dostają się do wód wraz
ze ściekami przemysłowymi, z odpadami, ze spływami z pól, z hałd
hutniczych. Mają zdolność kumulowania się w osadach dennych, są
toksyczne dla organizmów również dla człowieka, mogą powodować trwałe
i nieodwracalne uszkodzenia różnych narządów, np. nerek, mózgu, rdzenia
kręgowego.

transport samochodowy,
ś

cieki przemysłowe,

przemysł garbarski,
metalurgia, górnictwo,
hutnictwo

Węglowodory aromatyczne – do wód powierzchniowych dostają się ze
ś

ciekami z koksowni, z gazami i rozpuszczalnikami. Pochodzą głównie

z przemysłu, motoryzacji i spalania węgla. Są słabo rozpuszczalne w wodzie,
kumulują się w osadach dennych oraz tkance tłuszczowej zwierząt wodnych.
Są rakotwórcze. Węglowodory aromatyczne rolne to spłukiwane z pól
nawozy sztuczne i środki ochrony roślin (tzw. chemizacja rolnictwa) oraz
ś

cieki z intensywnej hodowli zwierząt (gnojowica). Można wprawdzie

sprawić, że określone zasoby wodne staną się w wyniku zanieczyszczenia
nieprzydatne dla człowieka lub nawet szkodliwe, ale zarówno w procesach
naturalnych, jak i sztucznych możliwe jest ich oczyszczanie i powtórne
użycie.

petrochemia, przemysł
chemiczny, przemysł
motoryzacyjny, sektor
rolniczy

Radioizotopy - ich źródłem są: wybuchy bomb atomowych i wodorowych,
reaktory jądrowe, kopalnie oraz zakłady posługujące się substancjami
promieniotwórczymi. Mikroorganizmy – przede wszystkim bakterie
chorobotwórcze i wirusy przedostające się do wód ze ścieków komunalnych,
a także przemysłu, np. skórzanego.

eksplozje jądrowe, przemysł
zbrojeniowy, odpady, ścieki

Benzyna, nafta, olej, ropa naftowa, smary

komunikacja, transport
samochodowy i wodny,
awarie i katastrofy
tankowców, platform
wiertniczych, przemysł
paliwo-energetyczny

Zanieczyszczenia wód podziemnych
Działalność człowieka, rozwój przemysłu oraz nieracjonalna gospodarka wodna

doprowadziła do zanieczyszczenia wód. Do najważniejszych substancji skażających wodę
należą: azotany pochodzące z nawozów, pestycydy oraz wycieki z wysypisk odpadów.
Skażenie wody może odbywać się także za pośrednictwem substancji trujących
występujących w powietrzu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

Substancje trujące te możemy podzielić na trzy kategorie: substancje skażające, które

powodują zmiany kwasowości, nawozy mineralne i trucizny.

Kwaśne deszcze są potoczną nazwą całego zakresu zjawisk powstających w wyniku

reakcji niektórych zanieczyszczeń powietrza z wodą, które następnie opadają na ziemię
w postaci deszczu, śniegu, gradu lub mgły. Głównymi zanieczyszczeniami powietrza
powodującymi kwaśne deszcze są tlenki siarki i azotu, które w reakcji z wodą powodują
powstawanie kwasu siarkowego i azotowego. Organizmy żywe są szczególnie podatne na
działanie kwaśnego deszczu. W przypadku roślin szkodliwe ich działanie objawia się przez
niszczenie warstwy ochronnej wosku na liściach, uszkadzając przy tym szparki oddechowe.
Wywołuje to nadmierne parowanie wody. Kwasy powodują także rozpad chlorofilu –
barwnika koniecznego do prawidłowego przebiegu fotosyntezy. Liście żółkną, a następnie
opadają. Kwaśne deszcze zwiększają kwasowość gleby, co powoduje uszkodzenie korzeni.
Następuje spadek zawartości niektórych pierwiastków niezbędnych roślinom do życia, takich
jak: magnez, miedź, mangan. To wszystko doprowadza do osłabienia roślin. W świecie
zwierząt szkodliwy wpływ zakwaszenia jest widoczny w środowisku wodnym. Dzieje się to
z dwóch powodów: kwaśne deszcze padają bezpośrednio do wód i obniżają pH oraz
szkodliwe substancje z zakwaszonych gleb są wypłukiwane do zbiorników wodnych. Kwaśne
deszcze mają swój niewątpliwy wkład w niszczenie lasów. Czysty deszcz ma wartość
pH = 5,6 i gleba jest w stanie go zneutralizować. W przypadku dużych opadów zbyt
kwaśnych zdolność gleby do buforowania jest zakłócona. Na terenie, który zostały narażony
na opad kwaśnego deszczu zaobserwowano znaczną degradację drzewostanu.

Ochrona wód przed zanieczyszczeniami

Ochronę wód powierzchniowych realizuje się różnymi sposobami, zaliczamy do nich:

−

oszczędne gospodarowanie wodą i zwiększenie jej zasobów dyspozycyjnych dzięki
oczyszczaniu ścieków i innych wód zanieczyszczonych,

−

zmniejszenie strat w gospodarce powodowanych wodami zanieczyszczonymi (ochrona
przed korozją stalowych urządzeń i budowli, ochrona przed rozprzestrzenianiem się
chorób itp.),

−

zwiększenie ilości wód dyspozycyjnych i poprawienie bilansu wodnego (racjonalny
sposób zatrzymania zbyt szybko spływającej wody do morza).
Ochrona wód podziemnych opiera się na trzech zasadach:

−

utrzymaniu jakości niezanieczyszczonych wód podziemnych,

−

zapobieganiu dalszemu zanieczyszczeniu,

−

poprawie stanu zanieczyszczonych wód podziemnych.

Ocena stanu czystości zasobów wodnych

Monitoring jakości wód śródlądowych realizowany jest w podsystemach monitoringu

wód powierzchniowych (obejmujących badania i ocenę: rzek, jezior, i zbiorników
zaporowych) oraz w ramach podsystemu monitoringu wód podziemnych Państwowego
Monitoringu Środowiska.

Ś

rodowisko wodne w Polsce jest zagrożone, ponieważ wiele terenów podmokłych uległo

osuszeniu, znaczna część wód płynących została zanieczyszczona. Jakość wód podziemnych
uległa znacznemu zanieczyszczeniu – na terenach rolniczych wody skażone są azotanami
(ponad 25 mg/l). W wielu obszarach poziom zanieczyszczeń przekroczył nawet 50 mg/l,
a poziom zanieczyszczenia wód podziemnych ma tendencje rosnącą. Z tego względu zostały
podjęte działania w kierunku ograniczenia powstawania nowych zanieczyszczeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

W 2000 Rada Europy i Parlament Europy przyjęły Ramową Dyrektywę Wodną (RDW).

Jest to dokument, który obowiązuje także w Polsce. Za główny cel (RDW) wyznacza:

−

ochronę i poprawę stanu środowiska wodnego, dobry stan wszystkich wód ma być
osiągnięty do 2015 roku,

−

działania na rzecz trwałego, zrównoważonego i sprawiedliwego korzystania z wód.
W Polsce obowiązuje Ustawa Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001, która reguluje warunki

korzystania z wód, ochrony tych wód i zarządzania nimi.

Klasyfikacja wód ze względu na stopień czystości i przeznaczenia

Klasy czystości wód podaje się na podstawie wyników monitoringu stanu czystości wód.

Ocenę jakości przygotowuje się na podstawie wskaźników fizyko-chemicznych
i biologicznych. Klasyfikacji wód dokonuje się poprzez porównanie miarodajnych stężeń
zanieczyszczeń określonych wskaźnikami, z normatywnymi stężeniami zanieczyszczeń
określonymi w rozporządzeniu Rady Ministrów. Do roku 2004 roku obowiązywała
czterostopniowa skala: wody I, II, III klasy oraz NON – pozaklasowe. Od roku 2005
w raportach WIOŚ posługują się skalą pięciostopniową, na podstawie Rozporządzenia
Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu
wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu
interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód (Dz.U. Nr 32, poz. 284). Nowa
klasyfikacja wód obejmuje pięć klas czystości I, II, III, IV oraz V (tabela 8).

Tabela 8. Klasyfikacja wód powierzchniowych [opracowanie własne]

I. Klasa pierwsza – stan bardzo dobry

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

spełniają wymagania określone dla wód
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia
ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A1,

wartości wskaźników jakości wody są
kształtowane jedynie w efekcie naturalnych
procesów zachodzących w warstwie wodonośnej,

II. Klasa druga – stan dobry

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

spełniają w odniesieniu do większości jakości wody
wymagania określone dla wód powierzchniowych
wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę
przeznaczoną do spożycia, w przypadku ich uzdatniania
sposobem właściwym dla kategorii A2,

wartości wskaźników jakości wody nie
wskazują na oddziaływania antropogeniczne,

wartość biologicznych wskaźników jakości wody
wskazują na niewielki wpływ oddziaływania czynników
antropogenicznych.

wskaźniki jakości wody, z wyjątkiem żelaza
i manganu, nie przekraczają wartości
dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do
spożycia przez ludzi;

III. Klasa trzecia – stan umiarkowany

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

spełniają wymagania określone dla wód
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia
ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A2.

wartości wskaźników jakości wody są
podwyższone w wyniku naturalnych procesów
lub słabego oddziaływania antropogenicznego,
mniejsza część wskaźników jakości wody
przekracza wartości dopuszczalne jakości wody
przeznaczonej do spożycia przez ludzi;

IV. Klasa czwarta – stan słaby

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

spełniają wymagania określone dla wód
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia
ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A3,

wartości wskaźników jakości wody są
podwyższone w wyniku naturalnych procesów
oraz słabego oddziaływania antropogenicznego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

wartość biologicznych wskaźników jakości wody
wskazują, na skutek oddziaływań antropogenicznych,
zmiany ilościowe i jakościowe w populacjach
biologicznych.

większość wskaźników jakości wody przekracza
wartości dopuszczalne jakości wody
przeznaczonej do spożycia przez ludzi;

V. Klasa piąta – stan zły

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

nie spełniają wymagań określonych dla wód
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia
ludności w wodę przeznaczoną do spożycia,

wartości wskaźników jakości wody potwierdzają
oddziaływania antropogeniczne,

wartość biologicznych wskaźników jakości wody
wykazują na skutek oddziaływań antropogenicznych,
zmiany polegające na zaniku występowania znacznej
części populacji biologicznych.

woda nie spełnia wymagań określonych dla wody
przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.

Jakie są przyczyny zanieczyszczenia wód powierzchniowych?

2.

Jakie są główne zanieczyszczenia chemiczne?

3.

Jakie są źródła zanieczyszczeń chemicznych?

4.

Jakie są przyczyny zanieczyszczenia wód podziemnych?

5.

Jakimi sposobami można chronić wody przed zanieczyszczeniami?

6.

Co to jest Ramowa Dyrektywa Wodna?

7.

Ile klas czystości obejmuje obowiązująca klasyfikacja wód?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych na

terenie Polski. Wnioski zapisz w tabeli.

Przyczyny zanieczyszczeń wód

powierzchniowych

Przyczyny zanieczyszczeń wód podziemnych

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

określić przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych,

2)

uzupełnić tabelę,

3)

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

4)

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca źródeł zanieczyszczenia wód powierzchniowych
i podziemnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

Ćwiczenie 2

Na podstawie dostępnych informacji dokonaj analizy stanu czystości wód

powierzchniowych i podziemnych na terenie Twojego województwa.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

wyszukać w różnych źródłach informacji dane dotyczące stanu czystości wód
powierzchniowych i podziemnych na terenie Twojego województwa,

2)

przygotować analizę stanu czystości wód powierzchniowych i podziemnych na terenie
Twojego województwa,

3)

przeanalizować z kolegami swoje spostrzeżenia i uwagi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

normy jakości wody,

−

dane z Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca stanu czystości wód powierzchniowych i podziemnych.

Ćwiczenia 3

Na podstawie Ustawy Prawo Wodne z dn. 18 lipca 2001 określ warunki korzystania

z wód, ochrony tych wód oraz zarządzania nimi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)

przeanalizować źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych,

2)

określić warunki korzystania z wód, ochrony tych wód oraz zarządzania nimi,

3)

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

4)

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

przybory do pisania,

−

ustawa Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001 roku,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca warunków korzystania z wód powierzchniowych
i gruntowych.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1)

określić przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych?

2)

określić rodzaje zanieczyszczeń chemicznych?

3)

określić źródła zanieczyszczeń chemicznych?

4)

scharakteryzować przyczyny zanieczyszczenia wód podziemnych?

5)

określić co to jest Ramowa Dyrektywa Wodna?

6)

określić wymagania dotyczące jakości wody przeznaczonej na
potrzeby gospodarki komunalnej?

7)

scharakteryzować klasy czystości wód?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.

Przeczytaj uważnie instrukcję.

2.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

3.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

4.

Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.

5.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

7.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8.

Na rozwiązanie testu masz 25 min.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia

−−−−

instrukcja,

−−−−

zestaw zadań testowych,

−−−−

karta odpowiedzi.

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1.

Zasoby wód słodkich stanowią
a)

96,5%.

b)

1,7%.

c)

0,022%.

d)

2,5%.

2.

Na przychód w bilansie wodnym składają się
a)

parowanie.

b)

odpływy powierzchniowe.

c)

dopływy powierzchniowe.

d)

zasoby pozostawione na następny okres.

3.

Rok hydrologiczny to okres trwający
a)

od 1 stycznia do 31 grudnia.

b)

od 1 listopada do 31 października.

c)

od pierwszego dnia zimy do pierwszego dnia jesieni.

d)

od pierwszego dnia lata do pierwszego dnia zimy.

4.

Czasowe zatrzymanie wody na określonym obszarze to
a)

retencja.

b)

infiltracja.

c)

spływ podziemny.

d)

saturacja.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

5.

Parowanie z roślin to
a)

koagulacja.

b)

transpiracja.

c)

sublimacja.

d)

hydroliza.

6.

Wody gruntowe to
a)

wody dobrze przefiltrowane, nie podlegające wpływom atmosferycznym.

b)

wody samoczynnie wypływające.

c)

wody bardzo silnie zanieczyszczone.

d)

wody używane do nawadniania gruntów.

7.

W strefie aeracji występują wody
a)

wgłębne.

b)

głębinowe.

c)

kapilarne.

d)

artezyjskie.

8.

Swobodne zwierciadło wód podziemnych
a)

jest wymuszone przez spąg warstwy nadległej.

b)

występuje pod ciśnieniem artezyjskim.

c)

nie odzwierciedla ukształtowania powierzchni gruntów.

d)

nie jest ograniczone stropem warstw nieprzepuszczalnych.

9.

Gejzer to miejsce, gdzie
a)

woda jest gorąca i silnie zmineralizowana.

b)

gorąca woda wypływa samoczynnie w regularnych odstępach czasu.

c)

woda znika pod powierzchnią ziemi.

d)

woda wypływa pod ciśnieniem hydrostatycznym.

10.

Dorzecze to
a)

wszystkie dopływy wpadające do rzeki.

b)

obszar ujściowy rzeki.

c)

rzeka główna wraz z dopływami.

d)

obszar, na którym znajduje się rzeka główna wraz z dopływami.

11.

Całkowita objętość wody przepływająca w jednostce czasu przez przekrój poprzeczny
koryta rzecznego to
a)

przepływ rzeczny.

b)

spływ rzeczny.

c)

odpływ rzeczny.

d)

odpływ powierzchniowy.

12.

Duży spadek i duża prędkość oraz intensywna erozja wgłębna występują w
a)

biegu środkowym cieku.

b)

biegu dolnym cieku.

c)

biegu górnym cieku.

d)

odcinku ujściowym cieku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

13.

Na intensywność zarastania rzek mają wpływ
a)

wysokość nad poziomem morza.

b)

prędkość ruchu wody.

c)

prędkość wiatru.

d)

budowa geologiczna.

14. Lepa i lód denny to formy występujące w fazie

a)

trwałej pokrywy lodowej.

b)

spływu lodów.

c)

topnienia pokrywy śnieżnej.

d)

zamarzania rzeki.

15. Temperatura w wodach rzecznych

a)

rośnie wraz z głębokością rzeki.

b)

jest jednorodna w poziomie.

c)

jest jednorodna w pionie.

d)

maleje wraz z głębokością rzeki.

16.

Wysokie parowanie na obszarze zlewni powoduje
a)

zmniejszenie przepływów.

b)

wyrównanie przepływów.

c)

stany powodziowe na rzekach.

d)

nie maja wpływu na przepływ.

17.

Obecność jezior i zbiorników sztucznych na rzekach ma wpływ na
a)

wzrost retencji wód.

b)

wzrost przepływu rzek.

c)

zwiększenie zagrożenia powodziowego.

d)

możliwość wystąpienia niskich stanów wód w rzece.

18.

Rolnictwo jest głównym źródłem zanieczyszczenia wód przez
a)

fenole.

b)

węglowodory.

c)

radioizotopy.

d)

pestycydy.

19.

Zjawisko wpływające na zakwaszaniu wód przez tlenki siarki i azotu to
a)

kwaśne deszcze.

b)

efekt cieplarniany.

c)

dziura ozonowa.

d)

smog.

20. Warunki korzystania z wód, ich ochrony i zarządzania nimi reguluje

a)

Ustawa o Ochronie Środowiska.

b)

Ramowa Dyrektywa Wodna.

c)

Ustawa Prawo Wodne.

d)

Ustawa o Prawie Cywilnym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ...............................................................................

Charakteryzowanie wód powierzchniowych i podziemnych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1.

a

b

c

d

2.

a

b

c

d

3.

a

b

c

d

4.

a

b

c

d

5.

a

b

c

d

6.

a

b

c

d

7.

a

b

c

d

8.

a

b

c

d

9.

a

b

c

d

10.

a

b

c

d

11.

a

b

c

d

12.

a

b

c

d

13.

a

b

c

d

14.

a

b

c

d

15.

a

b

c

d

16.

a

b

c

d

17.

a

b

c

d

18.

a

b

c

d

19.

a

b

c

d

20.

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

6. LITERATURA

1.

Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z.: Hydrologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa 2007

2.

Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A.: Przewodnik do ćwiczeń z hydrologii
ogólnej. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002

3.

Kietlińska Z, Walczak S.: Miernictwo w budownictwie lądowym i wodnym. WSiP,
Warszawa 1997

4.

Popek M., Wapińska B.: Planowanie elementów środowiska cz.1. WSiP. Warszawa 2004

5.

Woś A.: Meteorologia dla geografów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997

6.

http://meteo.icm.edu.pl/pages/NWP.html

7.

http://www.geografia.com.pl/

8.

http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/index.html

9.

http://portalwiedzy.onet.pl/