HYDROLOGIA I OCEANOGRAFIA
WYKAAD 1;
CZYM JEST HYDROLOGIA?
Jest to nauka o wodzie. Zajmuje się badaniem hydrosfery, czyli przestrzeni, w której występuje woda.
Odnosi się do procesów w atmosferze, na powierzchni Ziemi oraz w litosferze;
PODZIAA HYDROLOGII WG. DBSKIEGO:
Podział wg. 3 kryteriów:
Tematyki badań;
Środowiska, w którym występuje woda;
Metodyki badań;
DZIAAY HYDROLOGII WG. TEMATYKI:
Hydrologia właściwa zajmująca się występowaniem i krążeniem wody w hydrosferze;
Hydrofizyka z hydromechaniką, zajmująca się fizyczną stroną zjawisk wodnych;
Hydrobiologia zajmująca się życiem w środowiskach wodnych;
Hydrochemia zajmująca się chemicznymi właściwościami i przemianami wody;
INNE PROPOZYCJE DODATKOWYCH DZIAAÓW HYDROLOGII:
Hydrologia dynamiczna hydrologia procesów;
Hydrologia regionalna porównawcze badanie procesów hydrologicznych w różnych regionach;
Hydrologia stosowana praktyczne zastosowanie wyników badań dla celów wodno gospodarczych;
GAAZIE HYDROLOGII WG. ŚRODOWISKA:
Hydrometeorologia;
Potamologia;
Limnologia;
Oceanologia;
Agrohydrologia;
Hydrogeologia;
Glacjologia;
Geohydrologia;
POZIOMY HYDROLOGII WG. METODYKI BADAC:
Hydrometria obserwacje i pomiary;
Hydrografia opis zjawisk poznawanych w wyniku obserwacji i pomiarów;
Hydronomia procesy zachodzące w hydrosferze;
KRŻENIE WODY W HYDROSFERZE;
1
PRZYCZYNY KRŻENIA WODY:
Energia cieplna słońca;
Przyciąganie ziemskie;
Przyciąganie słońca i księżyca;
Ciśnienie atmosferyczne i jego zmiany;
Siły międzycząsteczkowe w gruncie;
Reakcje chemiczne i nuklearne;
Procesy biologiczne;
Działalność człowieka;
CYKL HYDROLOGICZNY:
Krążenie wody przebiega w obiegu zamkniętym, nazywanym cyklem hydrologicznym. Wyróżniamy dwa
schematy krążenia: obieg duży i obieg mały;
OBIEG DUŻY:
FAZY OBIEGU DUŻEGO:
Atmosferyczna;
Kontynentalna;
Czas trwania obiegu dużego jest szacowany na około 2500 lat;
FAZA ATMOSFRYCZNA OBIEGU DUŻEGO:
Parowanie wody z mórz i oceanów;
Przenoszenie pary wodnej nad kontynenty;
Kondensacja pary wodnej w atmosferze;
Opadanie wody na powierzchnię kontynentów;
FAZA KONTYNENTALNA OBIEGU DUŻEGO:
Osiągnięcie powierzchni terenu przez wodę atmosferyczna;
Wsiąkanie wody w podłoże infiltracja;
Spływ wody po powierzchni terenu do miejsc niżej położonych;
Spływ podziemnej wody;
Wpływ wody na powierzchnię;
OBIEG MAAY:
Jest to lokalna wymiana wody miedzy atmosferą i wodami powierzchniowymi;
Woda parując z mórz i oceanów lub kontynentów może powracać na powierzchnię obszarów, w których
wyparowała.
W związku z tym istnieją dwa obiegi małe:
Oceaniczny;
2
Kontynentalny;
Czas trwania obiegu małego jest wielokrotnie krótszy niż obiegu dużego;
ILOŚĆ WODY W PRZYRODZIE:
Ogółem 1 385, 985 mln kmł;
Morza i oceany 1 338 mln kmł (96,5%);
Pozostałe (3,5%);
ROLA WODY W PRZYRODZIE:
Znaczenie wody dla biosfery:
o Przyjmuje się, że życie na Ziemi powstało w środowisku wodnym;
o Jest zasadniczym składnikiem organizmów żywych;
o Jest rozpuszczalnikiem i środkiem transportu substancji ustrojowych;
o Reguluje temperaturę organizmów;
o Uczestniczy w kształtowaniu gleb;
Znaczenie wody dla klimatu Ziemi:
o Wysokie ciepło właściwe oraz ciepło przemian fazowych czyni wodę wydajnym
akumulatorem ciepła;
o Woda jest podstawowym czynnikiem w dystrybucji ciepła w skali globalnej;
o Woda atmosferyczna wpływa na wielkość promieniowania docierającego do powierzchni
Ziemi;
o Woda wpływa na wielkość albedo powierzchni terenu;
Znaczenie wody dla procesów wietrzenia:
o Woda jest głównym współczynnikiem w środowisku naturalnym;
o Woda transferuje substancje rozpuszczone, w tym będące regulatorami;
o Woda jest ważnym czynnikiem wietrzenia fizycznego;
Znaczenie wody dla procesów erozyjno denudacyjnych:
o Woda jest ważnym czynnikiem erozji;
o Woda jest ważnym czynnikiem transportacyjnym materię;
o W stanie stałym także dokonuje prace erozyjne i transportujące;
Znaczenie wody w procesach sedymentacyjnych:
o Fizyczne procesy depozycji osadów;
o Chemiczne procesy depozycji osadów;
o Przemiany osadu w środowisku wodnym;
o Hydrauliczne sortowanie materiału podczas jego transportu i depozycji;
GOSPODARCZE ZNACZENIE WODY:
Wykorzystanie dla celów komunalnych;
Wykorzystanie dla produkcji lub pozyskiwania żywności;
Wykorzystanie dla celów przemysłowych;
Wykorzystanie dla celów energetycznych;
Wykorzystanie dla transportu wodnego;
Rekreacyjne wykorzystanie wody i obiektów wodnych;
Inne;
WODY PODZIEMNE:
3
POCHODZENIE WÓD PODZIEMNYCH:
Infiltracyjne;
Kondensacyjne;
Juwenilne;
Reliktowe;
Metamorficzne;
STREFOWOŚĆ PIONOWA:
Strefa aeracji strefa rozpowietrzona i występująca powyżej zwierciadła wód podziemnych;
Strefa saturacji strefa zawodniona występująca poniżej zwierciadła wód podziemnych;
WODA W STREFIE AERALNEJ:
Para wodna występuje w powietrzu glebowym, przemieszcza się w wyniku zmian ciśnienia i
temperatury;
Woda związana chemicznie inaczej krystalizacyjna, jest składnikiem niektórych minerałów;
Woda związana fizycznie przyciągana siłami molekularnymi i przylegająca do cząstek gleby,
przemieszcza się pod wpływem grawitacji;
WODA ZWIZANA FIZYCZNIE:
Woda higroskopowa absorpcja pary wodnej na powierzchni cząstek gruntu;
Woda błonkowata warstewki wody tworzącej otoczki ziaren gruntu w większe odległości niż woda
higroskopowa;
Woda kapilarna forma pośrednia miedzy wodą związaną fizycznie oraz woda wolną; występuje w
drobnych porach i szczelinach w dwóch postaciach:
o Bezpośrednio ponad strefą saturacji;
o Jako woda kapilarna zawieszona powstająca podczas wnikania wody opadowej do kapilar lub
podczas opadania zwierciadła wód wolnych i oderwania się ich od strefy wzniosu
kapilarnego;
Woda wolna (grawitacyjna):
o Występuje zarówno w strefie aeracji i saturacji;
o Podlega przemieszczaniu w Stefie aeracji ku zwierciadłu wód podziemnych pod wpływem sił
grawitacyjnych;
o Wypełnia przestrzenie nadkapilarne;
o Może występować w formie zawieszonej;
Woda wolna w strefie saturacji:
o Przemieszczać się może gdy spełnione są następujące warunki:
Skała ma możliwość przewodzenia wody;
Istnieje strefa zasilania;
Istnieje możliwość oddawania wody z ośrodka wodonośnego;
Ruch wody w strefie saturacji:
o Zalega w utworach wodonośnych pomiędzy zwierciadłem wody podziemnej a lezącą niżej
warstwą utworów nieprzepuszczalnych;
o Może formować wielopiętrowe układy poziomów wodonośnych;
o Może występować w strefach wodonośnych podłoża jeżeli nie cechuje się ona
uwarstwowieniem;
o Ruch wody w strefie saturacji nazywamy filtracją;
4
o Niekiedy część wód w strefie saturacji jest w bezruchu;
o Ruch wody w strefie saturacji zachodzi poprzez następujące strefy: zasilania, spływu oraz
drenażu;
STREFY POZIOME RUCHU WODY PODZIEMNEJ:
Strefa zasilania obszar wychodni warstwy wodonośnej na powierzchnie terenu, gdzie może następować
infiltracja wód opadowych lub powierzchniowych;
Strefa spływu pośrednia pomiędzy strefą zasilania oraz drenażu, dominuje tu poziomy ruch wody bez
zmian ilościowych;
Strefa drenażu część warstwy wodonośnej, gdzie występuje odpływ wód podziemnych do odbiorników
powierzchniowych;
ZWIERCIADAO WODY PODZIEMNEJ:
Wyróżniamy dwa podstawowe typy zwierciadła wód podziemnych:
Zwierciadło swobodne podlegające wahaniom położenia, występuje nad nimi część aerowana warstwy
wodonośnej, a powierzchnia terenu nad nią stanowi strefę zasilania wód podziemnych;
Zwierciadło napięte jego położenie jest wymuszone występowaniem warstwy nieprzepuszczalnej nad
warstwą wodonośną, strefa zasilania leży w pewnej odległości poziomej;
CIGAOŚĆ ZWIERCIADAA SWOBODNEGO:
W utworach przepuszczalnych o przewodnictwie porowym zwierciadło uważamy za ciągłe;
W utworach o przepuszczalności szczelinowej zwierciadło jest nieciągłe, ogranicza się tylko do szczelin
wypełnionych wodą;
WYKAAD 2;
ZWIERCIADAO PREZOMETRYCZNE:
Dotyczy stref niezawodnionych leżących ponad zwierciadłem napiętym;
Ma charakter potencjalny w szczególności ujawnia się w studniach przebijających warstwę
przepuszczalną lezącą nad ośrodkiem zawodnionym;
Wykazuje obniżanie się kierunku ponad wody w strefie spływu w ośrodku wodonośnym;
DWA PRZYPADKI ZWIERCIADEA USTABILIZOWANYCH:
SUBARTEZYJSKIE po podniesieniu poziomu wody występuje poniżej powierzchni gruntu;
ARTEZYJSKIE po udostępnieniu woda może wpływać, samo wypływ;
PRZEDSTAWIENIE OBRAZU ZWIERCIADAA WÓD PODZIEMNYCH:
HYDROHIPSY jednakowa wysokość zwierciadła nad poziomem morza;
5
HYDROIZOBATY jednakowa głębokość zwierciadła swobodnego co oznacza potencjalne położenie
zwierciadła po przebiciu nieprzepuszczalnej warstwy napinającej;
ZASILANIE RZEK PRZEZ WODY PODZIEMNE:
Mamy dwa typy wód podziemnych w relacji do zasilania wód powierzchniowych:
POTAMICZNE uczestniczą w zasilaniu odpływu wód powierzchniowych;
APOTAMICZNE nie uczestniczy w zasilaniu odpływu w zasilaniu wód powierzchniowych;
RODZAJE WÓD PODZIEMNYCH:
Ze względu na głębokość występowania:
Przypowierzchniowe;
Gruntowe;
Wgłębne;
Głębinowe;
WODY PRZYPOWIERZCHNIOWE:
Występuje płytko pod powierzchnia i określa się je umowną granicą głębokości do 1 metra poniżej
powierzchni terenu;
Strefa aeracji jest szczątkowa;
Ich odpływ jest niewielki;
Duże parowanie z powierzchni zwierciadła;
Często tworzą mokradła;
Zwykle bardzo zanieczyszczone;
WODY GRUNTOWE:
Wody w zwierciadle swobodnym wyrażone strefą aeracji;
Ich zwierciadło może występować na głębokości od 1 metra do kilkudziesięciu;
W Polsce występują głównie w utworach czwartorzędowych polodowcowych i rzecznych;
Ich jakość jest zróżnicowana zwykle są to zanieczyszczenia przenikające z powierzchni terenu;
WODY WGABNE:
W utworach wodonośnych przykrytych skałą nieprzepuszczalną;
Zasolone są w obszarach wychodnej warstwy wodonośnej;
Ich zwierciadło jest zwykle napięte, formując wody artezyjskie lub subartezyjskie;
Zwykle charakteryzują się dobrą jakością;
6
WODY WGABNE ARTEZYJSKIE:
Wody wgłębne, których zwierciadło ma osiągać powierzchnie terenu;
Ujawniają się w studniach przebijających warstwę nieprzepuszczalną nad ośrodkiem zawodnionym;
WODY WGAEBNE SUBARTEZYJSKIE:
SA to wody wgłębne, których zwierciadło pirometryczne osiąga wysokość powyżej powierzchni
terenu;
Ujawnia się w studniach przebijających warstwę nieprzepuszczalną nad ośrodkiem zawodnionym;
WODY GABINOWE:
Bardzo głęboko pod powierzchnią terenu;
Całkowicie odizolowana warstwami nieprzepuszczalnymi;
Są wśród nich takie wody reliktowe, nie uczestniczące w krążeniu;
Na ogół silnie zmineralizowane, czasem są to cieplice;
WODY KRASOWE:
Występują w ośrodkach skalnych cechujących się wtórnie szczelinowością typu krasowego,
powstała w skutek rozpuszczania skały na drogach krążenia wody;
Krasowy ośrodek wodonośny cechujący się często wysokim udziałem arterialnego przewodnictwa
wody;
Często występuje zasalanie drenażem wód powierzchniowych przez skrasowiałe podłoże;
Częste występowanie zródeł krasowych;
Duża wrażliwość na zanieczyszczenia;
Krasowe ośrodki wodonośne są zasobne w wodę;
Częste występowanie dużych kawern wypełnionych wodą;
Wahania zwierciadła wody mogą osiągać duże rozmiary;
ELEMENTY HYDROLOGII WÓD POWIERZCHNIOWYCH:
Liniowe;
Punktowe;
Obszarowe;
OBIEKTY PUNKTOWE:
ZRÓDAA skoncentrowany wypływ wody podziemnej na powierzchnię terenu. Pojawia się w miejscach
przecięcia przez powierzchnię terenu warstwy wodonośnej;
TYPY ZRÓDEA:
7
Spływowe woda wypływa z góry w dół pod wpływem grawitacji;
Podpływowe woda wypływa pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego;
Lewarowe woda wypływa okresowo z systemu lewarowego, pod wpływem siły rwącej;
ZE WZGLDU NA WARUNKI TERENU:
Warstwowe związane z utworami szczelinowymi i porowymi w miejscu nacięcia warstwy
wodonośnej przez powierzchnie terenu;
Szczelinowe wypływ wód podziemnych krążących w szczelinach skał litych;
Uskokowe wypływ wody podziemnej w strefie uskoku tektonicznego;
Krasowe wypływ wody podziemnej z utworów podlegających krasowieniu;
ZRÓDAA WARSTWOWE:
Inaczej warstwowo erozyjne gdy powierzchnia topograficzna przecina granicę warstwy przepuszczalnej
i nieprzepuszczalnej;
Dzieli się na:
Warstwowo kontaktowe gdy granica warstw jest pochylona w kierunku przeciwnym do kierunku
spływu wody podziemnej;
Warstwowo zaporowe gdy następuje nagłe zmniejszenie przepuszczalności utworów warstwy
wodonośnej lub zmniejszenia jej miąższości;
ZRÓDAA W RELACJI DO RZEZBY TERENU:
Zboczowe;
Krawędziowe;
Terasowe;
Grzbietowe;
ZE WZGLDU NA PITRZENIE WODY PODZIEMNEJ:
Zaporowe;
Przelewowe;
WPAYW LITOLOGII NA PODZIAA ZRÓDEA:
Skalne;
Zwietrzelinowe;
Morenowe;
Osuwiskowe;
8
Deluwialne
ZE WZGLDU NA CECHY FIZYCZNO CHEMICZNE:
Temperatura wody;
o Zimne;
o Zwykłe;
o Cieplice;
Mineralizacja wody;
o Słodkie;
o Mineralne;
INNE RODZAJE ZRÓDEA:
Gejzery;
yródła gazujące;
NIESKONCENTROWANE WYPAYWY WODY PODZIEMNEJ:
Młaki rozlewowe wypływy, zwykle z odpływem;
Wyciek słaby nieskoncentrowany wypływ z odsłoniętej warstwy wodonośnej;
Wysięk lokalnie nawilgocenie powierzchni terenu wodą podziemną;
CIEKI NATURALNE:
Struga;
Strumień;
Strumyk;
Małe cieki na terenach równinnych, zasilane na niewielkich obszarach:
Potok cienki o wąskim nurcie, zwykle o charakterze górskim;
Rzeka ciek powstały z połączenia strug lub potoków, lub wypływający z czoła lodowca, jeziora;
STAN WODY:
Stan wody rzeki jest rozmieszczeniem zwierciadła wody w danym profilu poprzecznym ponad
przyjęty umownie poziom odniesienia;
Pomiar przy pomocy wodowskazów;
Miejsce posterunek wodowskazowy;
Punkt profil wodowskazowy;
WYKAAD 3;
9
WARUNKI LOKALIZACJI PROFILÓW WODOWSKAZOWYCH:
Koryto rzeki powinno w miarę możliwości prowadzić cały przypływ;
Zwierciadło wody nie powinno być pod wpływem piętrzenia i depresji;
Dno rzeki nie powinno ulegać istotnym zmianom (erozja i akumulacja);
Powinny istnieć dobre warunki techniczne do założenia i funkcjonowania wodowskazu;
Profil powinien leżeć w pobliżu miejsca zamieszkania obserwatora, powinna być możliwość dojazdu
obsługi technicznej;
Wodowskaz powinien być łatwo dostępny dla obserwatora przy każdym stanie wody i o każdej
porze;
RODZAJE WODOWSKAZÓW:
Wodowskazy łatowe, wyposażone w łatę wodowskazową z podziałką na specjalnej tablicy;
Wodowskazy schodkowe szereg segmentów łat wodowskazowych instalowanych na schodkach
przy brzegu rzeki;
Wodowskazy polowe szereg pali w przekroju poprzecznym rzeki, poziom wody mierzy się
przenośną miarką lub łatą;
Wodowskazy grupowe kilka łat w profilu od brzegu rzeki poprzez strefę nadrzeczną;
Wodowskazy pływakowe;
o Zwykłe - wyposażone są w podwieszany pływak, pomiar od znaku na lince odczytywany od
podziałki lub bezpośrednio z podziałki na lince pływaka;
o Specjalne np.: różnicowe (pomiar wody powyżej i poniżej budowli piętrzącej);
WODOWSKAZY SAMOPISZCE (LIMNIGRAFY):
Poprzednie rodzaje wodowskazów służą do obserwacji termicznych;
Wodowskazy limnigraficzne służą do obserwacji ciągłych;
Stosuje się limnigrafy analogowe lub cyfrowe;
Limnigrafy służące do pomiaru poziomu morza (mareografy);
Limnigraf rurowy;
Limnigraf z ujęciem poziomym studzienka lub rura pływakowa jest połączona z rzeką, poziomą
rurą;
Limnigraf lewarowy woda do studzienki pływakowej dostaje się poprzez lewar;
Limnigraf stosuje się także w jeziorach oraz do badania poziomu wód gruntowych;
Limnigrafy podstawą jest wykres analogowy na taśmie papierowej lub zapis cyfrowy;
Limnigrafy perforujące rejestrują stan wody co określony czas;
Limnigrafy ciśnieniowe;
Limnigrafy nadążne;
Telelimnigrafy;
INNE TYPY WODOWSKAZÓW:
Wodowskaz maksymalny stosujemy na ciekach o nagłych i krótkotrwałych wezbraniach;
Wodowskaz precyzyjny umożliwiający pomiar z dokładnością 0,1 lub nawet 0,01 mm;
10
POSTERUNKI WODOWSKAZOWE:
Posterunki badawcze, zakładane przez służbę hydrologiczną lub instytuty naukowo badawcze do
Zelów badań hydrologicznych (podstawowe i specjalne);
o Podstawowe stosuje się do ogólnego rozpoznania warunków hydrologicznych;
o Specjalne lokalizuje się w miejscach planowej budowy obiektów gospodarki wodnej;
Posterunki eksploracyjne, zakładane przez różne firmy przy obiektach gospodarki wodnej;
OBSERWACJE WODOWSKAZOWE:
Obserwacje terminowe:
o Zwyczajne wykorzystywane raz na dobę zwykle o godzinie 7:00; w innych 3x na dobę;
o Nadzwyczajne wykorzystywane w okresie wezbrań (nawet co godzinę); przyjmuje się
ogólną zasadę, że wykonuje się je , gdy opad w ciągu 8 godzin przekroczy 10mm lub stan
wody podniesie się w tym czasie o 50 cm;
Obserwacje ciągłe:
o Obserwator wykonuje je raz dziennie o 7:00, pomiar na łacie kontrolnej z dokładnością 1cm,
z uwzględnieniem falowania wody;
o Podczas pomiaru kontrolnego wykonuje się znak kontrolny na pasku limnigrafu;
OBSERWACJE ZJAWISK LODOWYCH:
Wyróżniamy 7 podstawowych form zjawisk lodowych:
o Śryż krążki lodu gąbczastego;
o Lepa gęsta masa powstała z opadu śniegu na ochłodzoną wodę;
o Lód brzegowy;
o Pokrywa lodowa;
o Kra;
o Zator zwały kry lub śryżu;
INNE OBSERWACJE PROFILOWE:
Określenie stopnia pokrycia profilu lodem, jako stosunku szerokości rzeki ze śryżem, lodem
brzegowym lub krą do całkowitej szerokości rzeki;
Pomiary grubości pokrywy lodowej co 5 dni w przeręblach na środku rzeki, wykonywane
przyrządem zwanym kosą;
Obserwacje stopnia zarastania koryta roślinnością raz w tygodniu a na wiosnę co drugi dzień;
Odnotowywanie dat wykaszania roślinności i pogłębiania koryta rzeki przez służby melioracyjne;
STANY CHARAKTERYSTYCZNE:
Stany główne:
Stany główne 1 stopnia:
Stany skrajne WW oraz NW;
11
Stany średnie SW oraz ZW;
Stany główne 2 stopnia:
Wyróżniamy wody w każdym ze stanów:
v Najwyższą W;
v Średnią S;
v Zwyczajną Z;
v Najniższą N;
Aącznie wyróżnia się 16 stanów głównych 2 stopnia:
Przykłady:
WWW stany najwyższe w wieloleciu;
NNW stany najniższe w wieloleciu;
SWW średnia wartość najwyższych w wieloleciu;
SNW średnia wartość najniższych w wieloleciu;
SSW średni stan w wieloleciu;
CZSTOŚĆ STANÓW WODY:
DEFINICJA: Częstością stanów wody n nazywa się liczbę wystąpień w określonym czasie stanów wody o
określonych wysokości lub w określonych przedziałach wysokości. Wykresy wykonuje się w postaci
histogramu słupkowego lub diagramu z linią łamaną;
CZSTOTLIWOŚĆ STANÓW WODY:
DEFINICJA: Częstotliwością występowania stanów wody n/N nazywa się liczbę określaną jako część danego
zbioru stanów złożona jest ze stanów o określonych wysokości lub zawartych w określonych przedziałach
wysokości. Linia ta rysowana jest jako wartość bezwzględna lub procentową;
Wykresy sporządza się w postaci histogramu słupkowego lub diagramu z linią łamaną;
STAN MODALNY:
Nazywany jest też stanem najdłużej trwającym (NTW). Jest to stan o największej częstości lub
częstotliwości;
STANY OKRESOWE:
DEFINICJA: stanem okresowym nazywa się stan wody o określonych sumowanej częstości (częstotliwości),
bądz czasie trwania wraz ze stanami wyższymi lub niższymi. Dla częstości (częstotliwości stosuje się
oznaczenie WP, a dla czasu trwania WT;
WYKRESY CZSTOŚCI (CZSTOTLIWOŚCI) STANÓW WODY:
Krzywej rozkładu częstotliwości (częstości) stanów;
Krzywej sumowanych częstości (częstotliwości) stanów;
Wykresów czasów trwania stanów wody wraz ze stanami wyższymi lub niższymi;
METODY HYDROLOGICZNE:
12
Dwa różne schematy hydrologiczne: wpływ przez otwór w ścianie zbiornika, przepływ wody przez
zwężenie przekroju poprzecznego;
Wpływ wody przez otwór w ścianie zbiornika może następować przez otwór zatopiony lub
częściowo zatopiony przez przelew o formie zgeometryzowanej lub przez upust denny;
Przy metodzie zwężania przekroju poprzecznego stosuje się zwykle zwężkę Venturiego (pomiar
różnicy ciśnień z zastosowaniem równań) lub koryto Porshalla (z przepływem swobodnym
obliczanym równaniami wykładniczymi);
WYKAAD 4;
PODZIAA OBSZARU ZMIENNOŚCI STANÓW WODY:
Obliczanie granic stref stanów wody;
Graniczny stan strefy wysokiej i średniej wyznacza się ze wzoru:
Hgr ww/sw = 0,5 (NWW + WSW);
Lub Hgr ww/sw = Ł H/h dla H >SW, gdzie n jest liczbą stanów wody wyższych od średniego;
Graniczny stan strefy średniej i niskiej wyznacza się ze wzoru Hgr sw/nw = 0,5 (NSW + WNW);
Lub Hgr sw/nw = Ł H/h dla H
ZWIZKI DWÓCH WODOWSKAZÓW:
Równanie związku wodowskazów określa się ze zbioru stanów korespondencyjnych z
zastosowaniem diagramu korelacyjnego oraz metody najmniejszych kwadratów;
Związek może mieć charakter prosty, złożony linią z jednym załamaniem a wielokrotnie złożony linia
wielokrotnie łamaną;
Pętlowy związek wodowskazów zwykle spowodowany wpływem wezbrań z pętlą histerezy na
diagramie;
ZWIZKI WIELU WODOWSKAZÓW:
Dla związku 3 wodowskazów na tej samej rzece zwykle stosuje się różnego rodzaju nomogramy;
Dla większej ilości wodowskazów na rzece i jej dopływach stosuje się rozwiązanie równaniami
korelacji wielokrotnej, zwykle liniowymi;
ZMIANY ZWIZKU WODOWSKAZÓW:
Zmiany trwałe przy zmianie kształtu koryta rzeki lub jej strefy zalewowej;
Zmiany nietrwałe przy czasowych podpieprzeniach stanów wody z przyczyn naturalnych;
Zmiany sezonowe w określonych sezonach roku;
ZASTOSOWANIE ZWIZKÓW WODOWSKAZÓW:
13
Korekta stanów wody błędnie odczytywanych przez obserwatorów;
Uzupełnianie brakujących danych w ciągach obserwacyjnych;
Kontrola zmian koryta rzeki i zmian położenia zera wodowskazu;
Prognozowania hydrologiczne;
PRZEPAYWY;
POMIARY NATŻENIA PRZEPAYWÓW:
Natężeniem przepływu - nazywa się objętość wody przepływającej przez dany przekrój poprzeczny w
jednostce czasu;
Natężenie przepływu wyraża się w jednostkach objętości na jednostkę czasu: najczęściej mł/s, dmł/s;
METODY CAAKOWANIA:
Trapezu;
Metoda numeryczna Simsona;
Metoda Monte Carlo;
BEZPOSREDNIE METODY POMIARU PRZEPAYWU:
Cechują się dużą dokładnością ale mogą być stosowane przy niewielkich natężeniach przepływu;
Najczęściej stosowanymi metodami przepływu są:
o Objętościowa;
o Hydrauliczna;
o Rozcieńczenia;
o Wskaznika;
o Elektryczna;
METODA OBJTOŚCIOWA:
Należy do najdokładniejszych;
Podstawową jest metoda podstawionego naczynia, którym może być duże naczynie;
W metodzie mierzy się objętość uchwyconej do naczynia wody oraz czas;
Odmianą tej metody jest koryto wywrotne;
WYKAAD 5;
PRZELEWY POMIAROWE:
Przelewy pomiarowe są bardzo często stosowane w pomiarach. Są to przegrody spiętrzające wodę
w korycie wyposażone w zgeometryzowane wycięcie, przez które woda się przelewa;
14
Prawidłowy przelew powinien spełniać warunki: ścianka powinna mieć ostre krawędzie, powinien
być niezatopiony, dopływ do przelewu powinien być spokojny, przelewająca się woda nie może
spływać po ściance przegrody;
W praktyce warunki te są niekiedy trudne do spełnienia;
Pomiar: zmierzenie warstwy wody ponad dobą krawędz przelewu. Obliczenia przepływu dokonuje
się z nomogramu lub równaniem;
PRZELEWY POMIAROWE:
Stałe i przenośne;
W przypadku przelewu stałego można dodatkowo sporządzić krzywą kalibrującą zależność między
warstwą wody na przelewie i natężeniem przepływu;
Przelewy przenośne powinny być zaopatrzone w piezometry pomiarowe;
Szacowanie dokładności oszacowania przepływu 1 3%;
Zakres pomiarów od poniżej litra do kilkuset litrów na sekundę;
METODYPOŚREDNIE POZIOMU PRZEPAYWU:
Najczęściej opierają się na równaniu hydraulicznym Q = Vs * F;
Zwykłe pomiary prędkości ruchu wody wykorzystuje się punktowo w przekroju poprzecznym, w
różnych odległości od dna młynek hydrometryczny;
W metodzie uproszczonej mierzy się powierzchniową prędkość ruchu wody (metoda pływakowa),
redukowaną następnie do prędkości średniej w pionie;
Aktualnie rozwijane są nowe metody pomiarowe wykorzystujące echosondy, dalmierze
mikrofalowe oraz komputery;
ZALEŻNOŚCI MIDZY STANEM WODY I NATŻENIEM PRZEPAYWU:
W równaniu przepływu zmienną niezależną jest przepływ Q, a zmienną zależną jest stan wody H: H = f(Q).
Jednak w praktyce wykorzystuje się zależność odwrotną: Q = f(H);
Przepływ jest zależny także do innych czynników i ogólne równanie powinno mieć postać: Q = f(H, i, F, m,
x), gdzie: H stan wody w cm; i spadek zwierciadła wody [0 ]; F przelew przekroju poprzecznego [m2];
m współczynnik szerokości koryta; x obwód zwilżony [m];
KRZYWA KONSUMPCYJNA (1):
Jest to krzywa natężenia przepływu zwykle określana jako związek Q = f(H);
Krzywa konsumpcyjna jest nazwą zwyczajową, wywodzącą się z Austryjackiego Centralnego Biura
Hydrologicznego;
W literaturze polskiej jest niekiedy określana innymi nazwami, np.: krzywa objętości;
KRZYWA KONSUMPCYJNA (2):
W celu skonstruowania krzywej konsumpcyjnej należy wykonać serię synchronicznych pomiarów
stanów wody oraz objętości przepływu przy różnych stanach wody i przepływach;
Wyniki są przedstawiane na wykresie typu x, y;
15
Dawniej do krzywej dołączano tabele wielkości odczytanej z krzywej, np.: co 1 cm zmiany stanu
wody;
W dzisiejszych czasach wyniki są przeliczane metodą najmniejszych kwadratów do postaci równania
aproksymującego rozkład punktu na wykresie;
Najczęściej dopasowanie równania następuje poprzez zastosowanie zależności wykładniczej, a
rzadziej wielomianowej lub innej;
KRZYWA KONSUMPCYJNA (3):
W przypadku zależności wykładniczej, linearyzacja krzywej następuje po zlogarytmizowaniu obu
zmiennych (Q, H) lub jednej z nich regresja limniczna;
W przypadku zależności wielomianowej stosuje się procedurę regresji wielokrotnej z podstawieniem
x1, x2,& ,xn kolejnych potęg zmiennej H;
W przypadku bardziej złożonych zależności stosować można procedury przekształceń zmiennych
różnymi funkcjami, zwykle ma podstawę porównania kształtu krzywej z krzywymi wzorcowymi
także krzywa sklejona;
KRZYWA KONSUMPCYJNA (4):
Dla koryt naturalnych krzywa zwykle obrazuje w ograniczonym przedziale czasowym;
Przedziały czasowe obowiązywania danej krzywej są ustalane na podstawie kontroli kolejnych
wyników pomiarów;
W rzadkich przypadkach stosuje się odrębne krzywe sezonowe: dla okresu porastania koryta
roślinnością lub dla okresów występowania zjawisk lodowych;
KRZYWA KONSUMPCYJNA (5):
Kształt krzywej jest zależny przede wszystkim od relacji pomiędzy przyrostem stanu wody i
przyrostem powierzchni przekroju zwilżonego;
W większości przypadków w miarę wzrostu stanu wody zwiększa się tempo przyrostu wielkości
przepływu krzywa ma kształt wklęsły;
Przyczyny takiego kształtu krzywej: szybki wzrost powierzchni przekroju zwilżonego oraz wzrost
prędkości ruchu wody ze wzrostem stanu wody;
Zazwyczaj nie udaje się uzyskać pomiarów dla stanów wezbrań maksymalnych i wtedy trzeba
stosować ekstrapolowanie krzywej;
Ekstrapolację najlepiej jest wykonać na podstawie obliczanego równania krzywej metodami
statystycznymi;
Ekstrapolacja powinna towarzyszyć weryfikacji geometrii koryta w zasięgu stanów najwyższych;
WYKAAD 6;
ODPAYW jest procesem przemieszczania się cząstek wody pod wpływem grawitacji po za granice
określonego obszaru; zasilany jest przez opady i osady atmosferyczne;
OPADY:
Zmienione;
16
Skorygowane;
Nieskorygowane;
OSADY:
Szron;
Rosa;
Mgła;
Osad ciekły;
Osad stały;
ODPAYW PODZIEMNY ETAPY IFAZY:
Pierwszym etapem odpływu podziemnego jest infiltracja;
INFILTRACJA wchłanianie wody przez grunt do strefy aeracji;
Infiltracja dzieli się na fazę wsiąkania i przesiąkania;
Faza wsiąkania woda nie wypełnia wszystkich przestrzeni w gruncie stopniowo wypełnia
przestrzenie nadkapilarne;
Drugi etap: filtracja z przewagą składowej poziomej ruchu wody;
Proces filtracji rozpoczyna się gdy infiltrująca woda osiągnie poziom wodonośny;
W procesie filtracji woda przemieszcza się zgodnie z nachyleniem zwierciadła wody podziemnej;
Trzeci etap: drenowanie poziomu wodonośnego;
Jest to ostatni etap podziemnej drogi wody z rozpoczęciem odpływu powierzchniowego;
Drenowanie poziomu wodonośnego następuje przez cieki;
ODPAYW POWIERZCHNIOWY:
Powierzchniowy odpływ wody dzielimy na:
Spływ powierzchniowy;
Dopływ korytami cieków;
SPAYW POWIERZCHNIOWY:
PONADINFILTRACYJNY zwany także spływem hortonowskim powstaje gdy natężenie opadu lub
tajania przewyższy natężenie infiltracji;
PRZEDINFILTRACYJNY gdy deszcz spada na glebę przesuszoną;
SPYW spowodowany podwyższeniem zwierciadła wody podziemnej powstaje gdy zwierciadło
wody podziemnej osiągnie powierzchnię terenu;
ETAPY TWORZENIA SPAYWU POWIERZCHNIOWEGO:
Przezwyciężenie detencji powierzchniowej ziaren gruntu;
Powierzchniowy spływ laminarny;
17
Powierzchniowy spływ rozproszony;
Koncentracja spływu;
ODPAYW KORYTAMI CIEKÓW:
Stanowi sumę spływu powierzchniowego i odpływu podziemnego;
Wyróżniamy ponadto spływ pod powierzchniowy, zwykle powstający na stokach nachylonych i
uwarunkowany istnieniem w strefie aeracji pionowego zróżnicowania przepuszczalności;
Spływ powierzchniowy i pod powierzchniowy decydują o charakterze wezbrań;
Składowa długo retencjonowana zasilania odpływu rzek jest odpływ podziemny w strefie saturacji;
ROZDZIAA ODPAYWU NA POWIERZCHNIOWY I PODZIEMNY:
W Polsce stosowana jest tzw. Metoda ścięcia fali wezbraniowej;
Polega ona na przeprowadzeniu pod wykresem hydrogramu wezbrania cieku linii hydrogramowej
wezbrania podziemnego;
CZYNNIKI MODYFIKUJCE ODPAYW:
Wydzielamy następujące czynniki:
Klimatyczne;
Fizjograficzne;
Czynniki klimatyczne dzielimy na:
Bezpośrednie (opady);
Pośrednie (temperatura, wilgotność, itd.);
Czynniki fizjograficzne:
Wielkość i kształt zlewni;
Ukształtowanie terenu zlewni;
Przepuszczalność podłoża;
Pokrycie terenu;
WPAYW POKRYCIA TERENU:
Zatrzymywanie osadów na częściach nadziemnych roślin, zwane INTERCEPCJ;
Zużywanie dużych ilości wody na transpirację;
Zmniejszenie parowania z powierzchni gruntu w skutek zakrycia jego powierzchni;
Zwiększenie szerokości powierzchni gruntu;
Opóznienie tajania śniegu;
18
WPAYW LASU NA ODPAYW:
Wpływ na klimat tworzenie klimatu lokalnego, zwiększenie przychodu wody z osadów
atmosferycznych;
Wpływ na wielkość odpływu;
Wpływ na rozkład odpływu w czasie;
WPAYW JEZIOR I BAGIEN NA ODPAYW:
Jeziora powodują wyrównanie charakterystyk odpływu;
Zwiększają straty na parowanie z wolnej powierzchni wodnej;
W warunkach klimatu wilgotnego nie zmniejszają odpływu a jedynie wyrównują go podobnie jak
jeziora;
W warunkach klimatu suchego zwiększają straty na parowanie;
PAROWANIE TERENOWE:
Jest to sumaryczna wielkość strat wody z obszaru dorzecza; przyczyny tych strat są różnorodne:
Parowanie z wolnej powierzchni zbiorników wodnych;
Parowanie z intercepcji;
Parowanie z gleb;
Parowanie z wody zebranej na powierzchni terenu;
Sublimacja śniegu i lodu;
Parowanie fizjologiczne organizmów żywych;
Straty wody na procesy chemiczne;
Straty wody w procesach technologicznych;
RODZAJE PAROWANIA:
PAOWANIE POTENCJALNE Z POWIERZCHNI WODY jest ilością pary wodnej, która może się ulotnić w
optymalnych warunkach z powierzchni czystej wody;
PAROWANIE AKTUALNE Z POWIERZCHNI WODY jest warstwa wody odparowanej w istniejących
warunkach z powierzchni zwierciadła wody;
EWAPOTRANSPIRACJA MOŻLIWA jest ilością pary wodnej jaka mogła by powstać w wyniku zużycia
całej energii dostarczanej przez słońce;
EWAPOTRANSPIRACJA POTENCJALNA;
EAPOTRANSPIRACJA RZECZYWISTA;
EWAPOTRANSPIRACJA AKTUALNA jest stratą pary wodnej z gleby i transpirowanej przez rośliny w
danych warunkach meteorologicznych;
METODY OKREŚLANIA PAROWANIA TERENOWEGO:
19
METODA BILANSU CIEPLNO RADIACYJNEGO. Metoda ta nie jest szerzej stosowana w praktyce;
METODA DYFUZJI TURBULENCYJNEJ. W metodzie tej dysponować trzeba danymi o prędkości wiatru
i gradientu pionowego wilgotności powietrza dla krótkich odcinków czasu;
METODA KONSTANTINOWA została zmodyfikowana przez Dębskiego z wprowadzeniem poprawek
zależnych od pory roku;
METODA KOMBINOWANA PENMANA. Metoda ta ma wiele modyfikacji, z których dla warunków
Polski sprawdzona została modyfikacja Francuzka.
METODA BILANSU WODNEGO. Opiera się na uproszczonym równaniu bilansu wodnego. E = P H;
PAROWANIE TERENOWE W ZLEWNIACH:
Dla zlewni rzecznych parowanie terenowe można określić ze średnich obszarowych wartości
elementów, od których zależy parowanie lub na podstawie punktowych wielkości parowania
określonych w stacjach meteorologicznych;
Parowanie terenowe jest wówczas ustalane na podstawie średniej ważonej, wielkości
reprezentacyjnej;
Innym sposobem jest wykreślanie izotym;
OKREŚLANIE EWAPOTRANSPIRACJI POTENCJALNEJ;
METODA THORNTHWAITE`A (1948). Pozwala określać ewapotranspirację potencjalną z danych
klimatycznych. Metoda ta nie nadaje się dla miesięcy z ujemną średnią temperaturą powietrza;
METODA TURCA. Opracowana dla klimatu umiarkowanie wilgotnego, ze średnią wilgotnością
powietrza powyżej 50%;
METODA PENMANA MOUTHEITHA. Opiera się na zmodyfikowanym w 1965 roku równania
Penmana. Problemem jest tu określenie oporu dyfencyjnego pokrywy roślinnej;
OKREŚLENIE EWAPOTRANSPIRACJI RZECZYWISTEJ:
Stosuje się współczynniki korelacyjne do wielkości ewapotranspirację potencjalnej;
Współczynniki te określa się dla faz rozwoju roślinności i początkowej fazy rozwoju roślin do
efektywnego pokrycia terenu roślinnością (70 80%), faza środkowa do początku dojrzewania roślin
oraz faza końcowa do pełnej dojrzałości lub zbioru roślin;
OKREŚLENIE EWAPOTRANSPIRACJI AKTUALNEJ:
Uproszczone metody polegają na zastosowaniu współczynników korygujących ewapotranspirację
potencjalną do aktualnej;
Metody oparte na bilansie radiacji;
Metody oparte na niedosycie wilgotności powietrza;
Proponowano też inne metody;
20
BILANS WODNY:
Bilans wodny zlewni określa zasoby wodne występujące stale lub czasowo na tym terenie;
Równanie bilansu wodnego dla wielolecia: P = H + E, gdzie P opad atmosferyczny, H odpływ
powierzchniowy i podziemny, E parowanie terenowe;
Dla okresów krótszych stosowane jest równanie Pencka Oppokowa: P = H + E + "R, gdzie "R jest
różnicą retencji pomiędzy początkiem a końcem okresu bilansowania;
Bilans wodny wg. Lwowicza uwzględnia oddzielenie odpływu powierzchniowego, podziemnego,
uwilgotnienie oraz wprowadza współczynniki odpływu podziemnego i parowania;
Bilans wodny rozwinięty opisuje poszczególne fazy biegu wody;
Podstawową jednostką czasu jest rok hydrologiczny trwający od 1 listopada do 30 pazdziernika roku
następnego;
RETENCJA:
DEFINICJA: retencją nazywamy czasowe przetrzymywanie wody w zlewni;
RODZAJE RETENCJI: powierzchniowa i podziemna;
Retencja powierzchniowa: śniegowa i lodowcowa, jeziorna i zbiornikowa, koryt i dolin rzecznych oraz
retencja terenu;
Retencja podziemna: retencja związana z retencją wolną. Wyróżnia się także retencję czynną oraz
retencję bierną. (optymalna, zastoiskowa);
RETENCJA ŚNIEGOWA I LODOWA:
Występuje w okresie zimowym oraz na obszarach występowania lodowców. Miarą retencji śniegowej
jest zapas wody w pokrywie śnieżnej lub sama grubość pokrywy śnieżnej;
RETENCJA KORYT I DOLIN RZECZNYCH:
Retencja korytowa ilość wody znajdującej się w korytach rzecznych
Retencja dolin rzecznych objętość wody zalewającej dna dolin podczas wezbrań; retencja dolin rzecznych
na terasach nizinnych może być bardzo duża, jest ograniczona przez obwałowania przeciwpowodziowe;
WYKAAD 7;
RETENCJA JEZIOROWA I ZBIORNIKOWA:
Jest to ilość wody znajdująca się w jeziorach i w zbiornikach sztucznych;
Zdolność retencyjna jeziora lub zbiornika jest określana objętością warstwy wody pomiędzy
aktualnym i najwyższym dopuszczalnym poziomem zwierciadła wody;
21
USTROJE RZECZNE:
Ustrój (reżim) wodny odzwierciedla rodzaj i strukturę czasową stanów i przepływów rzeki w
umiarkowanym cyklu rocznym. Pierwszą typologię ustroju wodnego rzek zaproponował Wojejkow w 1884
roku:
Rzeki klimatów zimnych;
Rzeki typu wschodnioeuropejskiego;
Rzeki typu klimatu umiarkowanego oceanicznego;
Rzeki typu górskiego;
Rzeki typu śródziemnomorskiego;
Rzeki klimatów podzwrotnikowych;
Rzeki typu pustynnego;
Klasyfikacja PARDEGO. Trzy typy ustrojów rzecznych:
Prosty;
Złożony pierwotny;
Złożony zmienny;
Trzy rodzaje zasilania:
Śnieżny;
Deszczowy;
Lodowcowy;
Ustrój prosty jeden okres wysokich i jeden okres niskich przepływów. Wyróżnia w nim 5 podtypów:
1) Lodowcowy wysokie stany i przepływy w lecie;
2) Śnieżny górski wysokie stany latem, ale wcześniej niż w ustroju lodowcowym;
3) Śnieżny równikowy wysokie stany wiosną;
4) Deszczowy oceaniczny wysokie stany zima z małą amplitudą stanów;
5) Deszczowy międzyzwrotnikowy wysokie stany w porze deszczowej a niskie w porze suchej;
amplituda stanów wody dość znaczna;
Ustrój złożony pierwotny, z dwoma maksimami i dwoma minimami w ciągu roku. Cztery podtypy:
1) Śnieżny przejściowy;
2) Śnieżny równinny;
PODZIAA TYPÓW JEZIOR ZE WZGLDU NA CHARAKTER WYMIANY WODY:
Odpływowe (przepływowe);
22
Bezodpływowe;
PODZIAA TYPÓW JEZIOR ZE WZGLDU NA WYPEANIEWNIE WOD:
Stałe;
Okresowe;
Epizodyczne;
PODZIAA TYPÓW JEZIOR ZE WZGLDU NA INTENSYWNOŚC:
Podział Pasłowskiego 4 typy:
O ustroju pasywnym, mniejszy od 1;
O ustroju przeciętnym, intensywność 1 5;
O ustroju aktywnym, intensywność 5 10;
O ustroju bardzo aktywnym, intensywność >10;
SZTUCZNE ZBIORNIKI:
1) Powodziowe zatrzymanie wody w celu zabezpieczenia;
2) Żeglugowe ciągłość żeglugowa, elektrownie;
3) Wyrównawcze poniżej zbiornika głównego w celu wyrównania;
4) Komunalne zapotrzebowanie ludności;
5) Przemysłowe;
6) Rolnicze;
7) Suche okresowo podczas wezbrań;
8) Przeciw rumowiskowe;
BAGNA;
Trwałe nasycenie wodą (80%) objętości gruntu, porośnięte charakterystyczną roślinnością;
Gdzie występują: tundra, tajga, równiny aluwialne, delty dużych rzek;
ZE WZGLDU NA ZASILANIE:
AMBROGENICZNE zasilane wodą opadową strefy wododziałowe;
TOPOGENICZNE wody podziemne, bezodpływowe;
SOLIGENICZNE wypływające z podziemi u podnóży stoków;
FLUWIOGENICZNE w sąsiedztwie cieków, wody wezbraniowej gdy niski stan wody podziemnej;
MOKRADAA;
23
Obszary gdzie zwierciadło wody podziemnej przez cały rok nie zalega więcej niż 0,5 metra pod
powierzchnią terenu;
Dzielimy je na:
Torfowiska wysokie;
Torfowiska przejściowe;
Torfowiska niskie;
TORFOWISKA WYSOKIE:
Atlantyckie;
Kontynentalne;
TORFOWISKA PRZEJŚCIOWE:
Występują w strefach wododziałowych i dolinach rzecznych; zasilane opadowo, niewiele wody płynącej;
TORFOWISKA NISKIE:
Zasilane przez wody podziemne i rzeczne. Powstają w szerokościach dolin rzecznych;
Dzielą się na:
Mechowiskowe (darniowe) bagna poligeniczne, zasilane podziemnie, wszystkie łąki;
Zalewane (szuwarowe) bagna fluwiogeniczne, przewaga roślin szuwarowych;
Okresowe (leśne) zasilane podziemnie, zalewane na krótki czas, występują na terenach rzecznych,
stanowią końcową fazę torfowisk szuwarowych;
yródliskowe w obrębie niewielkiego zródełka , zasilane podziemnie, występują głównie w górach;
MOKRADAA STAAE I OKRESOWE:
TRZSAWISKA występują w strefie przyjeziornej. Jest to pływający Korzuch roślinny, rozrastający
się od brzegów jeziora ku jego środkowi;
MOKRADAA OKRESOWE zwierciadło wody podziemnej zalega w najsuchszej porze roku głębiej niż
0,5 metra, ale podczas roztopów lub wezbrań rzek mogą być na krótko zalane. Występuje
roślinność: trawy, jaskry, turzyce, szczaw, niezapominajki;
Procesy glebotwórcze o charakterze błotnym darniowo glejowym lub murszowym:
BAGNA SAONE I SAONAWE;
LESISTE BAGNA NADMORSKIE;
24
JEZIORA;
ROZWÓJ I DYNAMIKA JEZIOR:
W jeziorach o odpowiedniej głębokości występuje pionowe uwarstwienie termiczne wody;
Wyróżnia się:
Stratyfikację termiczną prosta obniżane są temperatury wody wraz z głębokością;
Stratyfikację termiczną odwróconą (katotermię) wody cieplejsze około 4C zalegają pod zimniejszą
i lżejszą wodą powierzchniową;
Brak stratyfikacji termicznej (homotermia) występuje w jeziorach głębszych wiosną i jesienią, a w
jeziorach płytkich nawet przez większość roku;
W jeziorach stratyfikowanych ano termicznych wyróżniamy:
EPILIMNION (woda naskokowa) górna warstwa silniej nagrzana z częstym i raczej powolnym
spadkiem temperatury z głębokością;
METALIMNION przejściowa warstwa skoku termicznego (termoklina);
HYPOLIMNION (warstwa podskokowa) dolna warstwa wody o niskiej temperaturze;
TERMICZNA KLASYFIKACJA JEZIORNA:
Polarne stale odwrócona stratyfikacja termiczna; temperatura nie przekracza +4C;
Umiarkowane z rozwiniętym cyklem termicznego uwarstwowienia;
Subtropikalne całoroczne uwarstwienie proste; z dużą różnicą temperatur pomiędzy warstwą
powierzchniową i przydenną;
Tropikalne uwarstwienie proste z małymi różnicami temperatur pomiędzy epilimnionem i
hipolimnionem;
Mieszaniem się wód w jeziorach zależy od wiatru, prądów cyrkulacji i uwarstwienia termicznego wody;
Głównym czynnikiem jest falowanie wiatrowe zależne od: prędkości wiatru, rozległości akwenu, jego
głębokości;
TYPY MIESZANIA WODY JEZIORNEJ:
HOLOMIKSJA pełne wymieszanie się wody w jeziorze;
TACHYMIKSJA mieszanie holomiktyczne spowodowane oddziaływaniem silnego wiatru;
EUMIKSJA powolne mieszanie się wód jeziornych pod wpływem słabego wiatru;
BRADYMIKSJA bardzo słabe mieszanie, przy bardzo słabym wietrze;
MEROMIKSJA brak pełnego mieszania się wody jeziornej;
25
ZE WZGLDU NA CZAS CAAKOWITEGO MIESZANIA SI WÓD JEZIORNYCH WYRÓŻNIAMY TYPY MIKTYCZNE
JEZIOR:
Amiktyczne całkowicie pokryte lodem i w ogóle nie podlegające mieszaniu;
Monumiktyczne zimne typ polarny, wysokogórskie z pełnym mieszaniem wody;
Dimiktyczne strefa umiarkowana, 2 okresy mieszania i 2 okresy homeotermiczne;
Meromiktyczne ciepłe równik i między zwrotnikami, 1 okres mieszania;
Oligomiktyczne strefa przyrównikowa, woda ciepła w całym przekroju, mieszanie słabe;
Polimiktyczne płytkie, wielokrotne pełne mieszanie wody w ciągu roku;
PRDY JEZIORNE:
Przepływowe powodowane dopływem wody do jeziora lub jej wpływem;
Wiatrowe cechują się dużą zmiennością;
Gęstościowe pionowe ruchy wody związane z jej różnicami temperatury i gęstością;
ZARASTANIE JEZIOR PRZEJAWIA SI STREFOWOŚCI POSTEPUJC OD BRZEGU:
Strefa błotna lub bagienna przy kontakcie wody i lądu;
Strefa oczeretów roślin o wysokich pędach nadwodnych w wodzie o niewielkiej głębokości;
Strefa roślin o liściach pływających w wodzie o głębokości do 3 metrów;
Strefa roślin o liściach zanurzonych;
Strefa występowania osadów organiczno mineralnych i mineralnych;
W wyniku zarastania jezior oraz gromadzenia się osadów dennych następuje ich stopniowy zanik
(powstają torfowiska);
Zanik jeziora jest zależny od misy jeziornej oraz panujących warunków troficznych;
Trofia określa biologiczną produktywność zbiorników wodnych a zatem ich żyzność;
ZE WZGLDU NA ŻYZNOŚĆ JEZIOR I ZBIORNIKÓW WYRÓŻNIAMY:
DIAGOTROFICZNE powstała materia organiczna podlega mineralizacji i wraca do obiegu przez co
powstaje mało osadów dennych. Cechują się bogactwem gatunkowym flory i fauny. Są to zwykle
jeziora młode geologicznie, duże i głębokie, często dobrze natlenione;
MEZOTROFICZNE (umiarkowanie żyzne) przejściowy stan pomiędzy diagotroficznym a
eutroficznym;
EUTROFICZNE (żyzne) duża koncentracja substancji odżywczych i silny rozwój życia biologicznego,
duża depozycja osadów dennych;
POLITROFICZNE (bardzo żyzne) zwykle z zakwitami glonów, z bardzo małą przezroczystością wody
bez roślinności w głębszych partiach;
SAPROTROFICZNE (przeżyznione);
DYSTROFICZNE (jezioro schyłkowe) o silnym brunatnym zabarwieniu wody i jej niedotlenieniem;
26
Niekiedy występują jeziora ALKALITROFICZNE z nadmiarem Ca. Głębiej tworzy się kreda jeziorna i gytia ą
jest osadem zbiorników dobrze natlenionych. Wyróżniamy różowawą gytię wapienną (z przewaga materii
mineralnej) oraz ciemną gytię detrytusową (z przewaga materii organicznej)
1) EUTROFIZACJA jest procesem naturalnym związanym z istnieniem i rozwojem biomasy;
2) Pod wpływem działania eutrofizacji jezioro zaczyna się powoli starzeć poprzez rozwój biomasy;
3) Końcowym etapem rozwoju misy jeziornej jest jej wypełnienie osadami i zamiana w trzęsawiska,
torfowiska lub bagno;
4) Pod wpływem melioracji odwadniających, rozwój jeziora ulega zmianom, z przyspieszeniem ich
zaniku;
MORZA I OCEANY;
Ocean światowy pokrywa 71% powierzchni Ziemi; 61% półkuli PN oraz 81% półkuli PD;
Ocean światowy dzieli się na: morza, zatoki, cieśniny;
MORZE:
Wyodrębniona część oceanu, zwykle przylegająca do kontynentu lub oddzielona wyspą lub półwyspą;
zajmuje 11% powierzchni oceanu światowego;
Wyróżniamy:
MORZE PRZYBRZEŻNE - ZE SWOBODN WYMIAN WODY Z OCEANEM;
MORZE ŚRÓDLDOWE w tym międzykontynentalne (szelfowe);
MORZE MIEDZYWYSPOWE zwane też girlandowe (np.: morze Koralowe);
WYRÓŻNIAMY MORZA ZE WZGLDU NA STOPIEC IZOLACJI OD OCEANU:
OTWARTE łączy się bezpośrednio z oceanem ze swobodną wymianą wód;
PÓAZAMKNITE oddzielone wyspami, półwyspami lub podwodnymi progami ograniczające
wymianę wód;
ZAMKNITE izolowane od wód oceanu (morze Kaspijskie);
Część mórz nazywamy zatokami, a morza obustronnie otwarte cieśninami;
ZATOKA:
Jest akwenem głęboko wcinającym się w ląd;
CIEŚNINA:
Wąski akwen rozdzielający ląd i łączący 2 inne akweny;
27
W obrębie dna oceanicznego wyróżniamy: szelf, stok oceaniczny, podnóże kontynentalne (platforma
oceaniczna, równiny abysalne, kaniony, góry podwodne, grzbiety śródoceaniczne oraz rowy;
SZELF KONTYNENTALNY:
Jest podwodnym przedłużeniem kontynentu. Wg. Międzynarodowej komisji ds. Nazewnictwa Form Dna
Oceanu, szelf jest strefą rozpościerającą się wokół kontynentu do głębokości, gdzie nachylenie zbocza
podwodnego gwałtownie wzrasta;
Średnia głębokość szelfu - 132 m; graniczna głębokość jest zmienna od 10 m do 500 m;
STOK KONTYNENTALNY:
Sięga od krawędzi szelfu po głębokość 2 3,5 km i głębiej;
Zajmuje 30% powierzchni podwodnego obrzeża kontynentu;
Średnie nachylenie od 3 - 4 ale może i 30;
Może opadać tarasowo. Na peryferiach oceanów spłaszczenie te nazywamy PAASKOWYŻEM (np.:
Norwegia);
W jego obrębie występują kaniony podwodne;
PODNÓŻE KONTYNENTÓW:
Kończy ono stok kontynentalny mając charakter nachylonej, falistej równiny o szerokości do 1000
km;
Od strony oceanu podnóże oceanu jest strefa przejściowa skorupy ziemskiej. Przechodzi z typu
kontynentalnego w oceaniczny;
Elementem rzezby dna strefy przejściowej są: baseny morskie, łuki wyspowe, rowy głębokowodne;
AOŻE OCEANU:
Jest właściwym dnem oceanu. Zajmuje 69% oceanu światowego; Skład:
Platforma oceaniczna (takso kretony) cechuje się oceanicznym typem skorupy ziemskiej; w ich
obrębie istnieją baseny oceaniczne oddzielone progami lub grzbietami;
Grzbiety śródoceaniczne wielkie pasma wzniesień podwodnych oddzielające baseny oceaniczne;
OSADY MORSKIE:
Ze względu na rodzaj materiału:
OSADY KONTYNENTALNE (terygeniczne) występują głównie w strefie obrzeża kontynentu,
pochodzą z transportu rzecznego, erozji eolicznej, niszczenia brzegów i klifów;
28
OSADY PELAGICZNE (dna otwartych mórz, oceanów) powstają ze szczątków organizmów +
materiał nieorganiczny;
Ze względu na głębokość osadu:
LITORALNE strefa przybrzeżna na głębokości 60 m;
NERYTYCZNE osady poniżej strefy litoralnej do 230 m, brak roślinności dennej ale obfite Zycie
organiczne;
BATIALNE (hemipelagiczne) powyżej strefy nerytycznej; osady bardzo ciemne;
ABYSALNE osady wielkiej głębi oceanicznej, ubogie Zycie organiczne, opad obumarłego planktonu;
Wśród pelagicznych osadów organogenicznych:
Muły wapienne (ponad 30% CaCO3) najczęściej muł otwornicowy;
Muły krzemionkowe 5 10% krzemionki biogenicznej, muł okrzemkowy, muł radiolariowy;
Muły wulkaniczne i chemiczne;
Wśród osadów morskich 83% powierzchni dna oceanu światowego zajmują organizmy z czego 36%
czerwony ił głębinowy, 47% muły organogeniczne ą w tym 33% otwornice;
POCHODZENIE MÓRZ I OCEANÓW:
Hipoteza Wagnera ą rozpad jednolitego prakontynentu Pangei;
Hipoteza ekspansji dna oceanicznego (spreding) ą dno oceaniczne rozszerza się w strefie grzbietów
śródoceanicznych (prądy konwekcyjne w płaszczu ziemskim);
Teoria wielkich płyt litosfery ą koncepcja obecnie rozwijana, wypiera inne definicje; także tu jest
związek z prądami konwekcyjnymi w płaszczu ziemskim (astenosfery); 6 wielkich płyt:
o Pacyficzna;
o Amerykańska;
o Afrykańska;
o Eurazjatycka;
o Indyjska;
o Antarktyczna;
WODA MORSKA:
Skład:
Kationy: sód, magnez, wapń, potas, stront;
Aniony: chlorki, siarczany, wodorowęglany, bromki;
Zasolenie wody w Oceanie Światowym zależy od czynników hydrometeorologicznych (opad, parowanie),
fizyko geograficznych (rzeki, topienie lodu), oceanograficznych (mieszanie wody);
29
Zasolenie obniżają: dopływ rzeczny, opady, topienie lodu;
Średnie zasolenie wód powierzchni oceanów = 350 , 370 ;
Średnie zasolenie poszczególnych oceanów:
Atlantyk 35,40 ;
Pacyfik 34,90 ;
Indyjski 34,80 ;
Wyróżniamy strefy zasolenia wód morskich:
Euhalinowe 30 - 400 ;
Mezohalinowe 5 - 180 ;
Diagohalinowe poniżej 50 ;
Typy stratyfikacji zasolenia:
Północny zasolenie rośnie do 200 m; głębiej osiąga 34,80 ; nie zmienia się do dna;
Subarktyczny przy powierzchni 33 33,20 i rośnie do 34,80 na głębokości 1500 m;
Umiarkowany minimum zasolenia na głębokości 600 1000 m;
Równikowy maksymalnie na głębokości 100 m (napływ słonych wód tropikalnych);
Tropikalny przy powierzchni 35,5 - 360 do głębokości 1000 m silnie spada;
GAZY W WODZIE:
TLEN stężenie od 4 do 6 mg/dmł, zależy od fotosyntezy, oddychania zwierząt i od gnicia substancji
organicznych;
CO2 zawartość niewielka i silnie zmienna z powodu pochłaniania przez fitoplankton, ważny
ponieważ tworzy układ buforujący PH z solami oraz warunkuje rozwój litosfery morskiej;
WAASNOŚCI OPTYCZNE:
Różne pochłanianie fal o różnej długości; zasięg promieni różnych barw:
Czerwony 15 20 m;
Żółty 100 m;
Zielony 250 m;
Niebieski powyżej 250 m;
Przezroczystość:
Szafirowa 35 m;
Niebieska 27 m;
30
Zielono niebieska 18 m;
Niebiesko zielona 12 m;
Zielona 9 m;
Brunatna 2 m;
TERMIKA:
Średnia roczna temperatura powierzchni wody oceanu 17,4 C;
Temperatura wód powierzchniowych oceanu zmienia się 35 C również do 1,9 C w strefie
polarnej (nie zamarza ponieważ ocean jest zasolony);
Jest jednorodna termicznie na równiku;
CYRKULACJA TERMOHALINOWA:
Podstawowe znaczenie dla mieszania się wód oceanicznych;
Powstaje w wyniku zmian gęstości wody na powierzchni oceanu zależnie od uwarunkowań
temperatury i zasolenia wody;
W schemacie idealnym jest to komórka konwekcyjna ze wznoszeniem w strefie przyrównikowej
oraz strefach biegunowych;
Ze względu na strefowość klimatu masy:
Równikowe;
Zwrotnikowe wzrost temperatury i wzrost zasolenia;
Szerokości umiarkowane formują się z wód zwrotnikowych wynoszących przez prądy zachodnie do
umiarkowanych szerokości; wody ciepłe o wysokim zasoleniu ulegają schłodzeniu;
Subpolarne spadek temperatury i spadek zasolenia, sezonowa zmiana stratyfikacji termicznej;
zasolenie;
Polarne spadek temperatury i zasolenia;
W szerokości przyrównikowej = masa równikowo zwrotnikowa ą największa temperatura,
obniżone zasolenie, adwekcja wychładzania wód (prąd peruwiański i kalifornijski);
WYKAAD 8;
PODSTAWOWE WAASNOŚCI HYDROLOGICZNE SKAA;
POROWATOŚĆ:
Porowatość polega na występowaniu w skale drobnych próżni i kanalików między poszczególnymi
ziarnami mineralnymi.
PORY DZIELIMY NA:
31
" nadkapilarne o średnicy większej niż 0,5 mm, zawierające wodę wolną poruszającą się pod
wpływem siły ciężkości;
" kapilarne o średnicy 0,0002-0,5 mm, zawierające wody przemieszczające się pod wpływem sił
kapilarnych
" subkapilarne o średnicy mniejszej niż 0,0002 mm, zawierające wyłącznie wody całkowicie
związane i unieruchomione pod wpływem sił przyciągania cząsteczkowego;
" Współczynnik porowatości n jest stosunkiem objętości wszystkich porów w próbce skały do
objętości całej próbki. Wyrażany jest zazwyczaj w procentach;
" Wskaznik porowatości e jest stosunkiem objętości porów do objętości ziaren w próbce skały;
" Zależność pomiędzy wskaznikiem i współczynnikiem porowatości jest następująca:
n
e =
1- n
POROWATOŚĆ ZALEŻY OD:
" jednorodności uziarnienia im większe zróżnicowanie średnic ziaren, tym porowatość jest mniejsza
" kształtu ziaren im ziarna bardziej zaokrąglone, tym porowatość jest większa;
" stopnia scementowania ziaren im większy stopień wypełnienia porów spoiwem, tym mniejsza jest
porowatość;
" Pory mogą być otwarte lub zamknięte, dlatego istnieje porowatość otwarta i zamknięta. Pory
zamknięte nie są połączone z sąsiednimi przestrzeniami porowymi;
" Na ściankach porów występują warstewki wody związanej, co zmniejsza wymiary i objętość porów
efektywnie gromadzących i przewodzących wodę dlatego stosuje się pojęcie porowatości
efektywnej (miarodajnej);
" Porowatość efektywna (miarodajna) jest wyrażana współczynnikiem porowatości efektywnej ne = Ve
/ V gdzie: Ve jest objętością porów czynną w czasie przepływu wody; V jest objętością skały;
" Współczynnik porowatości efektywnej może być wyznaczany ze wzoru empirycznego ne = kJ / W
gdzie: k współczynnik filtracji w m/s; J spadek hydrauliczny; W rzeczywista (zmierzona)
prędkość ruchu wody w m/s;
SZCZELINOWATOŚĆ:
Szczeliny widoczne gołym okiem nazywamy makroszczelinami, a niewidoczne mikroszczelinami.
Szczeliny ulegają poszerzaniu pod wpływem wietrzenia, mogą też ulec wypełnianiu materiałem
wietrzeniowym.
Podobnie jak pory szczeliny dzielimy ze względu na ruch wody i działanie sił międzycząsteczkowych na:
" nadkapilarne o szerokości większej niż 0,25 mm;
" kapilarne o szerokości 0,0001-0,25 mm;
" subkapilarne o szerokości mniejszej niż 0,0001 mm;
PARAMETRAMI SZCZELINOWATOŚCI S:
32
" gęstość liniowa szczelin liczba szczelin przypadająca na linię poziomą o danej długości: Gl = n / l;
" gęstość powierzchniowa szczelin (współczynnik gęstości szczelin) stosunek sumarycznej długości
wszystkich szczelin do powierzchni pola, na które one wychodzą Gp = Sl / F;
" współczynnik szczelinowatości d = bs Sl / F gdzie bs jest średnią szerokością szczelin;
KRASOWATOŚĆ:
" Krasowatość występuje wtedy, gdy w skale istnieją próżnie skalne powstające wskutek
rozpuszczania łatwo rozpuszczalnych skał (sól kamienna, gips, wapienie, dolomity);
ODSCZALNOŚC:
" Odsączalność (defiltracja) jest zdolnością skały całkowicie nasyconej wodą do oddawania wody
wolnej, wypływającej pod działaniem siły ciężkości;
" Miarą odsączalności jest współczynnik odsączalności m = VO / V gdzie: VO jest objętością wody
odsączonej ze skały; V jest objętością skały;
FILTRACJA I PRAWA FILTRACJI:
" Ruch wody w skałach porowatych nasyconych wodą nazywamy filtracją;
" Ruch filtracyjny wody opisuje prawo Darcy ego: gdzie v jest prędkością ruchu wody w m/s; k jest
współczynnikiem filtracji; Dp jest różnicą ciśnień w atm jest ciężarem właściwym wody w G/cm3; l
jest długością drogi filtracji;
" Współczynnik filtracji k ma wymiar prędkości (najczęściej w m/s lub m/d) i jest obliczany k = v / J
gdzie v jest prędkością przepływu; J jest spadkiem hydraulicznym obliczanym: J = (h1 h2) / l; gdzie
h1 h2 jest różnicą wysokości słupa wody nad poziomem odniesienia, l jest długością odcinka
pomiędzy h1 oraz h2;
FILTRACJA:
" Współczynnik filtracji zależy od własności ośrodka przewodzącego wodę oraz własności wody,
zwłaszcza od jej współczynnika lepkości określanego empirycznie: ht = 1,79 / (1 + 0,0337t +
0,00022t2) gdzie ht jest współczynnikiem lepkości w danej temperaturze w centypuazach; t jest
temperaturą wody w C;
" Współczynnik przepuszczalności c jest wielkością wynikającą ze współczynnika filtracji ale
niezależną od fizycznych własności cieczy. Jego wymiarem jest cm2 lub darcy. Darcy jest jednostką
znacznie mniejszą. Jest następująco rozumiana: 1 darcy jest taką przepuszczalnością, kiedy 1 cm2
przekroju przepuści w ciągu 1s objętość 1 cm3 cieczy o lepkości 1 centypuaza przy różnicy ciśnień 1
atmosfera techniczna na długości 1 cm;
WAASNOŚCI FILTRACYJNE SKAA:
Podział skał wg ich przepuszczalności:
33
" bardzo dobra (rumosze, żwiry, żwiry piaszczyste, piaski gruboziarniste i równoziarniste, skały
masywne z b. gęstą siecią drobnych szczelin) k > 10 3 m/s; c >100 darcy;
" dobra (piaski gruboziarniste nieco ilaste, piaski różnoziarniste i średnioziarniste, kruche i słabo
spojone gruboziarniste piaskowce, skały masywne z gęstą siecią szczelin) k 10 3-10 4 m/s; c 100-10
darcy;
" średnia (piaski drobnoziarniste równomiernie uziarnione, less) k 10 4-10 5 m/s; c 10-1 darcy;
" słaba (piaski pylaste, gliniaste, mułki, piaskowce, skały masywne z rzadką siecią drobnych spękań) k
10 5-10 6 m/s; c 1-0,1 darcy;
" skały półprzepuszczalne (gliny, namuły, mułowce, iły piaszczyste) k 10 6-10 8 m/s; c 0,1-0,001 darcy;
" skały nieprzepuszczalne (iły, iłołupki, zwarte gliny ilaste, margle ilaste, skały masywne niespękane) k
< 10 8 m/s; c <0,001 darcy;
34
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
wykłady Podstawy oceanografii
hydrologia wyklad
hydrologia wyklad
WYKŁAD NR 5 HYDRAULIKA i HYDROLOGIA (PDF)
hydrologia wyklad
hydrologia wyklad 2
Hydrologia zaliczenie wykładów (moje)
WYKŁAD NR 8 HYDRAULIKA i HYDROLOGIA (PDF)
hydrologia wyklad
hydrologia wyklad 2
WYKŁAD NR 3 HYDRAULIKA i HYDROLOGIA (PDF)
hydrologia wyklad
hydrologia wyklad
WYKŁAD NR 9 HYDRAULIKA i HYDROLOGIA (PDF)
hydrologia wyklad
Sieci komputerowe wyklady dr Furtak
Wykład 05 Opadanie i fluidyzacja
więcej podobnych podstron