HYDROLOGIA,

METEOROLOGIA

I KLIMATOLOGIA

Cz. II – HYDROLOGIA

W 2 - jeziora

M. Nawalany

LIMNOLOGIA -

nauka o zbiornikach wód śródlądowych

(z.w.ś.)

Badania limnologiczne dotyczą:

•

własności fizycznych, chemicznych oraz

termiki środowiska

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 środowiskiem

wód podziemnych

• życia biologicznego w jeziorach i zbiornikach

wodnych

• związków pomiędzy procesami biologicznymi
a hydrodynamiką przepływu wód oraz dynamiką
zmian ich składu chemicznego i temperatury w
z.w.ś.

GENEZA JEZIOR

• j. tektoniczne (m.in. reliktowe)
• j. wulkaniczne
• j. glacjalne
• j. krasowe
• j. związane z rzekami (m.in.meandrowe;

siła Coriolisa F = -2mv

)

• j. nadbrzeżne
• j. bagienne

Podział jeziora na strefy

• litoral

- strefa przybrzeżna

• pelagial

- strefa wymiany tlenu z

atmosferą i produkcji tlenu w wyniku
fotosynezy chlorofilu przez
fitoplankton:

6CO

2

+ 6H

2

O + (E) = 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







Prawo zachowania masy:
Szybkość przyrostu masy jeziora [kg/s] =
nadmiar masy wody dopływającej nad
masą wody odpływającej z jeziora [kg/s]

Bilans wodny jeziora (2)

pob

out

pow

pob

E

out

pow

out

Q

E

Q

J

J

J

J

























)

(

)

(

K

P

Q

Q

J

J

J

J

J

Igr

in

pow

K

P

Igr

in

pow

in



























J

=ρ

Q

Q

Bilans wodny jeziora (3)

pob

out

pow

Igr

in

pow

Q

E

Q

K

P

Q

Q

dt

t

dR























)

(

)

(

)

(

pob

E

out

pow

K

P

Igr

in

pow

V

V

V

V

V

V

V























)

(

)

(

Chwilowy bilans wodny jeziora (m

3/s

)

Okresowy bilans wodny jeziora (m

3

)

powstaje po scałkowaniu chwilowego

bilansu jeziora od chwili tp do chwili

tk

Stratyfikacja termiczna

jeziora zima

Stratyfikacja termiczna

jeziora wiosna

Temperatura
powierzchni
jeziora

Stratyfikacja termiczna

jeziora lato

Stratyfikacja termiczna

jeziora jesień

Temperatura
powierzchni
jeziora

Klasyfikacja jezior (ze

względu na kryterium

mieszania)

• j. polimiktyczne

(płytkie jeziora

mieszające się wielokrotnie w ciągu roku)

• j. oligomiktyczne

(głębokie jeziora mieszające się 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













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



















 

s

m

z

D

gdzie

K

C

C

S

j

C

H

atm

A

A

C

atm

A

/

'





































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





























'

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















































'

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













'

sed

C

r

k

V

S

k

V

Q

K













Dopływ składnika A do

jeziora (6)

• warunek początkowy (dla t = 0)

=>

o

A

A

C

o

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 jakości

biologicznej jezior

wymienione w RDW

• zoobentos

• ryby

• fitoplankton

• rośliny wyższe (makrofity)

Ranking wskaźników

jakości wody wg.

ekspertów

Fitoplankton skład i obfitość

(presja koncentracji biogenów)

Bezkręgowy zoobentos w profundalu

(presja odtleniania)

Makrofity i bezkręgowy 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

Połączenie koncepcji

użytkowanie jeziora

status jeziora

wizja
jeziora

wizja

ekonomiczna

użytkowanie

wizja

ekologiczna

obustronna zgoda

zrównoważony ekosystem, czysta woda, rybne

jezioro