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
Recenzenci:
mgr in\
. Jolanta Odzimek
mgr in\
. Joanna Sznajder-Stworzyjanek
Opracowanie redakcyjne:
mgr Joanna Rudzińska
Konsultacja:
mgr in\
. 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
1
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. y
ródła 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
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy na temat występowania oraz cech
wód powierzchniowych i podziemnych. Wa\
ne jest równie\
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 ju\
opanowałeś określone treści,
 ćwiczenia, 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.
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
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
2. WYMAGANIA WST
PNE
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 krą\
enia wody w przyrodzie,
 posługiwać się mapą topograficzną,
 korzystać z ró\
nych z
ródeł informacji,
 obsługiwać komputer,
 współpracować w grupie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
3. CELE KSZTAA
CENIA
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 z
ródeł,
- obliczyć wydajność z
ródła,
- 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
5
4. MATERIAA
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 krą\
enie wody w przyrodzie, z uwzględnieniem jej właściwości fizycznych
i chemicznych. Do głównych zadań hydrologii nale\
y ocena procesów związanych z ró\
nymi
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 tak\
e kartowanie
i tworzenie map hydrograficznych. Wa\
ną równie\
dziedziną jest hydrologia stosowana,
której celem jest praktyczne zastosowanie wyników badań do rozwiązywania in\
ynieryjnych
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 km3 (tab. 1).
Wyró\
nia się następujące rodzaje:
- zasoby mórz i oceanów,
- zasoby wód powierzchniowych,
- zasoby wód atmosferycznych,
- wody zgromadzone w organizmach \
ywych.
Tabela 1. Zasoby wodne Ziemi [4, s. 100]
Rodzaje wód Objętość (tys. km3) Udział (%)
Oceny i morza 1338000,0 96,5
Wody podziemne 23400,0 1,7
Wody glebowe 16,5 0,001
Lodowce i stałe pokrywy śnie\
ne 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 \
ywe 1,1 0,0001
Para wodna w atmosferze 12,9 0,001
Razem wody na ziemi 1385984,5 100,0
Na powierzchni Ziemi zdecydowanie przewa\
ają 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 mo\
liwie najdalej posuniętej oszczędności w gospodarowaniu wodą
(tab. 2).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
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, \
e 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 du\
e 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 tak\
e grunt. Wsiąkające w podło\
e wody są przetrzymywane jako wody glebowe oraz wody
podziemne. Te zaś z du\
ym opóz
nieniem mogą zasilać wody powierzchniowe bądz
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 tak\
e dla dowolnych wydzielonych obszarów mo\
na określić tak
zwany bilans wodny, czyli zestawienie przychodów i ubytków wody na jakimś obszarze
w okresie roku hydrologicznego. Za najprostszą formę bilansu wodnego uwa\
a 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 wa\
ną rolę odgrywa czasowe zatrzymanie wody, czyli tak zwana
retencja. Wielkość retencji pozostaje w ścisłym związku z rzez
bą terenu, przepuszczalnością
podło\
a, występowaniem zbiorników wodnych oraz rodzajem pokrycia terenu. Opady
atmosferyczne zanim osiągną powierzchnię gruntu są zatrzymywane na ró\
norodnych
suchych powierzchniach środowiska przyrodniczego strefy przypowierzchniowej. Dopiero,
gdy zostaną one całkowicie nawil\
one, woda opadowa przemieszcza się osiągając
powierzchnie gruntu. Po zwil\
eniu ró\
nych rodzajów pokrycia, cześć wody zostaje zu\
yta na
zwil\
enie gruntu, część gromadzi się w zagłębieniach i nierównościach terenu, tworząc
retencję depresyjną, natomiast część trafia do zbiorników wodnych i cieków rzecznych,
a tak\
e na powierzchnię obszarów zabagnionych. Retencja powierzchniowa mo\
e mieć
równie\
postać pokrywy śnie\
nej lub lodowej, w zale\
ności od warunków klimatycznych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
panujących na danym terenie. Retencja gruntowa obejmuje wszelkiego rodzaju wody
podziemne.
Woda retencjonowana tworzy zasoby wodne. Na Ziemi wyró\
nia się obszary o dodatnim
i ujemnym bilansie wodnym. Obszary takie mo\
na wskazać, porównując roczne sumy
opadów, roczną wielkość parowania i roczną wielkość odpływu z danego terenu. Im wy\
sza
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 przewa\
a nad parowaniem, a nadwy\
ki wód zostaną zatrzymane na
pewien okres w postaci ró\
nych rodzajów retencji mają bilans wodny dodatni.
Bilans wodny mo\
na sporządzać dla całego kontynentu, a tak\
e oddzielnie dla mórz,
lądów, dorzecza, zlewni, obszarów administracyjnych. Mo\
na go wykonać dla ró\
nych
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 paz
dziernika.
Postać równania bilansowego zale\
y od czasu objętego bilansowaniem. W przypadku
wielolecia tzn. okresu powy\
ej 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 wyra\
a równanie Pencka
P = H + E + dR
gdzie: P  opad atmosferyczny, H  odpływ powierzchniowy i podziemny, E  parowanie,
dR - ró\
nica 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, szadz
)  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
zu\
ycie wody przez gospodarkę, R2  retencja na końcu okresu bilansowego.
Składniki bilansu określa się w milimetrach warstwy wody lub w jednostkach objętości km3.
Analizując elementy bilansu wodnego na świecie, mo\
na zauwa\
yć, \
e średnia zawartość
pary wodnej w atmosferze podlega niewielkim zmianom, tote\
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
z
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 równie\
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 ni\
zawartość wilgoci
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
w powietrzu nad lądami w dowolnej chwili. Rozpatrując większość zasobów wodnych mo\
na
stwierdzić, \
e opady na powierzchnie lądów są krytycznym składnikiem ekosystemu, gdy\

większość słodkiej wody wpada do oceanów, gdzie nie mo\
na 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 m3. Zasoby odnawialne wód podziemnych będących do dyspozycji,
rocznie dla całego kraju szacuje się na 18 mld m3. 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 m3. Polska jest jedynym krajem europejskim o bardzo niewielkich
zasobach wodnych, zagro\
onych deficytem wody. W podobnej sytuacji do nas są takie kraje,
jak: Etiopia, Indie, Iran czy Syria. Egipt, uwa\
any potocznie za region deficytu wody, gdzie
ogólne zasoby wodne przypadające na 1 mieszkańca to 1400 m3.
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 wyró\
nia się rodzaje zasobów wodnych świata?
3. Co to jest bilans wodny?
4. Z jakich elementów składa się bilans wodny?
5. Dla jakiego okresu czasu mo\
na obliczać bilans wodny?
6. Jakie wyró\
nia 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 mo\
na określić jako dodatni, a kiedy jako
ujemny. Wska\
na mapie świata przykłady regionów o zró\
nicowanych 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 ró\
nice między dodatnim, a ujemnym bilansem wodnym,
4) wskazać w atlasie geograficznym regiony o zró\
nicowanych bilansie wodnym,
5) zaprezentować wykonanie ćwiczenia,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposa\
enie 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
9
Ćwiczenie 2
Sporządz
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.
Wyposa\
enie 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?
1
1

2) wymienić rodzaje zasobów wodnych świata?
1
1

3) wymienić czynniki decydujące o wielkości zasobów wodnych
świata? 1
1

4) wyjaśnić pojęcie bilansu wodnego?
1
1

5) określić elementy bilansu wodnego?
1
1

6) wymienić rodzaje bilansów wodnych?
1
1

7) określić czas, dla którego oblicza się bilans wodny?
1
1

8) scharakteryzować zasoby wodne Polski?
1
1

9) scharakteryzować bilans wodny Polski?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
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 te\
podziemne cieki itp. Głównym
z
ródłem zasilania wód podziemnych są opady atmosferyczne (rys. 1) W zale\
ności od rodzaju
gruntu i poło\
enia 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 związane
aeracji
kapilarne
(napowietrzenia)
wsiąkowe
zawieszone
przypowierzchniowe
(zaskórne) wolne
saturacji
gruntowe
(nasycenia wodą)
wgłębne
głębinowe
Występowanie wody związanej zale\
y 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
11
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 luz
niej związana, a w miarę oddalania się od powierzchni
ziarna jej właściwości przyjmują cechy wody ciekłej. Woda kapilarna, zwana te\
włoskowatą,
wypełnia pory w gruncie, które tworzą układ połączonych ze sobą kanalików o ró\
nej
średnicy (rurki włoskowate, kapilary), podnosi się ona powy\
ej zwierciadła wody wolnej
w gruncie (rys. 2).
Rys. 2. Formy występowania wody w gruncie [1, s. 28]
Poni\
ej 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,
bądz
pod wpływem ró\
nicy ciśnień hydrostatycznych; mo\
e znajdować się te\
w stanie
bezruchu.
Zwierciadło wód podziemnych mo\
e 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 le\
ącej powy\
ej, ograniczone od stropu
utworami nieprzepuszczalnymi, woda w warstwie wodonośnej jest tu pod ciśnieniem
wy\
szym ni\
ciśnienie atmosferyczne (rys. 4).
W strefie aeracji mo\
e występować wolna woda, ale grunt nie jest nią nasycony, oznacza
to, \
e woda wypełnia całkowicie przestrzenie pomiędzy cząsteczkami gruntu. Wody tej strefy
określa się jako wilgoć glebową lub gruntową.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
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. Poło\
enie 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 mo\
na sklasyfikować ze względu na: pochodzenie, rodzaj skał,
w których woda występuje, oddziaływanie między cząsteczkami wody i gruntu, głębokość
poło\
enia pod powierzchnią terenu (tabela 4).
Tabela 4. Podział wód podziemnych [opracowanie własne]
Rodzaj skał,
Podział wód ze względu Głębokość
Pochodzenie w których
na ró\
ne kryteria występowania
występują
infiltracyjne,
przypowierzchniowe
kondensacyjne, warstwowe,
gruntowe
Rodzaje wód podziemnych juwenilne, szczelinowe,
wgłębne
reliktowe, krasowe.
głębinowe
metamorficzne
Podział wód podziemnych ze względu na pochodzenie:
1) wody infiltracyjne powstają w wyniku przesiąkania do gruntu wód opadowych. Zapasy
tych wód zale\
ą od ilości opadów, rzez
by 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
13
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 du\
ymi dobowymi wahaniami temperatury
(stepy, pustynie) mo\
e być znaczna,
3) wody juwenilne powstają w ostatnim etapie krzepnięcia magmy, tworzą lokalne zbiorniki
lub zasilają ju\
istniejące wody podziemne,
4) wody reliktowe występują na znacznych głębokościach ju\
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 pró\
niach, 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 du\
e
zanieczyszczenie i lokalnie mogą tworzyć zabagnienia, ich temperatura jest zbli\
ona 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 rzez
by 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 wyró\
nić mo\
na wody artezyjskie, gdy
wznios zwierciadła sięga powierzchni terenu lub subartezyjskie, je\
eli jest poni\
ej
(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
14
W miejscach, gdzie powierzchnia topograficzna przecina warstwę wodonośną lub
statyczne zwierciadło wody podziemnej powstają z
ródła, które są samoczynnym
i skoncentrowanym wypływem wody podziemnej na powierzchnię. Najwa\
niejszymi
czynnikami decydującymi o występowaniu z
ródeł są:
- du\
e opady atmosferyczne,
- zró\
nicowana budowa geologiczna,
- ukształtowanie terenu.
Powstawaniu z
ródeł sprzyjają głębokie doliny rzek na obszarach masywów górskich,
które przecinają wiele warstw wodonośnych oraz liczne spękania i szczeliny. Na terenach
równinnych z
ródła występują rzadziej i są zastępowane przez wypływy nieskoncentrowane:
młaki, wysięki i wycieki. Poni\
ej na rysunku 6 przedstawiony został schemat powstawania
z
ródła oraz kierunek dopływu wód podziemnych do z
ródła.
Rys. 6. Schemat z
ródła: a  skała przepuszczalna (strefa aeracji), b  zwierciadło wody podziemnej, c  strefa
saturacji, d  skała nieprzepuszczalna, e  z
ródło. Strzałki wskazują kierunek dopływu wody podziemnej do
z
ródła [1, s. 41]
Klasyfikacja z
ródeł ze względu na ró\
ne kryteria została przedstawiona w tabeli 5.
Tabela 5. Podział z
ródeł ze względu na ró\
ne kryteria [opracowanie własne]
Rodzaje z
ródeł Siła powodująca wypływ wody
spływowe
miejsca, z których woda wypływa na wskutek siły cię\
kości.
(grawitacyjne)
podpływowe miejsca, z których woda wypływa na wskutek ciśnienia hydrostatycznego, są
(artezyjskie) to naturalne wypływy wód artezyjskich
lewarowe
miejsca okresowego wypływu wody z kanału lewarowego na zasadzie ssania
(syfonowe)
Rodzaje z
ródeł Warunki geologiczne
miejsca wypływu wody z utworów porowych, zasilane przez wody
warstwowe podziemne, występujące w tych utworach, najczęściej są to z
ródła spływowe,
rzadziej artezyjskie
miejsca wypływu wody krą\
ącej w szczelinach skał litych, są to z
ródła
szczelinowe
grawitacyjne i artezyjskie
miejsca wypływu wody wodę szczelinowej, uskokowej, są to z
ródła
uskokowe artezyjskie charakteryzujące się występującymi w nich wodami termalnymi
i mineralnymi
miejsca wypływu wód krasowych, o charakterze lewarowym lub artezyjskim,
krasowe
wydajne z
ródła krasowe są nazywane wywierzyskami
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Rodzaje z
ródeł Właściwości fizyczno-chemiczne
zwykłe z
ródła o temperaturze wody ni\
szej od 20�C
termalne
z
ródła o temperaturze wody powy\
ej 20�C
(cieplice)
słodkie z
ródła o zawartość substancji mineralnych do 0,5g rozpuszczonych w 1dm3
wody
akratopegi z
ródła o mineralizacji 0,5-1,0 g/dm3
mineralne z
ródła o mineralizacji powy\
ej 1g/dm3
Rys. 7. Typy z
ródeł w zale\
ności 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  z
ródło,
8  szczeliny, 9  przewody krasowe.[1, s. 41]
Gejzery są z
ródłami, które w regularnych lub nieregularnych odstępach czasu wyrzucają
z otworu gorącą wodę i parę wodną. Nale\
ą 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).
y
ródła gazujące, czyli pieniawy wyprowadzają mieszaninę wody i gazu, którym najczęściej
jest dwutlenek węgla pochodzenia juwenilnego, rzadziej metan.
Wywierzyska to specyficzny rodzaj z
ródeł 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 z
ródłami o bardzo du\
ej wydajności ze względu na wysokie ciśnienie hydrostatyczne.
W Polsce wywierzyska spotyka się np. w Tatrach (Dolina Olczyska, Dolina Kościeliska), na
Wy\
ynie Krakowsko-Częstochowskiej (przełom Warty na wschód od Częstochowy).
Wydajność z
ródeł wykazuje du\
e zró\
nicowanie i zmienność w czasie. Ze względu na to
kryterium wyró\
nia się:
- z
ródła okresowe, które biją tylko w pewnym sezonie,
- z
ródła efemeryczne bijące przez krótki czas po ulewach lub roztopach,
- z
ródła stałe, z których wypływ jest ciągły.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Wahania wydajności z
ródeł są wa\
ne nie tylko z praktycznego punktu widzenia,
określają bowiem mo\
liwość u\
ytkowania, ale pozwalają równie\
wnioskować o zasobach
wody gruntowej i ich podziemnej wędrówce. Im dłu\
sza jest podziemna droga wody, z tym
większym opóz
nieniem z
ródło reaguje na okresowe zmiany pogody. Jeśli po deszczu woda
z
ródlana mętnieje, dowodzi to, \
e odbywa bardzo krótka drogę i pochodzi z wód zaskórnych.
Zanik wody z
ródlanej w zimie, wskazuje na to, \
e warstwa wodonośna, zaopatrująca z
ródło
w wodę, le\
y blisko powierzchni i w zimie zamarza. Pomiar wydajności z
ródła, czyli ilości
wody, która w jednostce czasu wypływa ze z
ródła dokonuje się ró\
nymi metodami. Najlepiej
dokonywać pomiaru przepływu w strumyku, odprowadzającym wodę ze z
ródła. Innym
sposobem mo\
e być napełnianie naczynia o znanej objętości w określonej jednostce czasu.
Wody podziemne są głównym z
ródłem wody pitnej. Decyduje o tym ich wydajność
i jakość. Nadmierna eksploatacja tych wód, zwłaszcza poziomów głębszych, doprowadza do
ich degradacji ilościowej i często te\
jakościowej. Na wielu ju\
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 z
ródło zasilania sieci hydrograficznej. Proces, w którym wsiąkająca woda
przedostaje się do sieci hydrograficznej nazwany został odpływem podziemnym. W procesie
tym wyró\
nia się dwie fazy:
- wsiąkania wody opadowej w skały podło\
a i przesiąkania przez nie ruchem
w przybli\
eniu 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. Zale\
y 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
17
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 wyró\
nia 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 z
ródło?
10. Jakie czynniki decydują o powstawaniu z
ródeł?
11. Jak klasyfikuje się z
ródła?
12. Jak oblicza się wydajność z
ródeł?
13. Gdzie występuje najwięcej z
ródeł?
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
18
Wyposa\
enie 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
Przeprowadz
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 ró\
nej wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód w warstwie
wodonośnej,
6) zapisać wnioski.
Wyposa\
enie 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 z
ródeł informacji sklasyfikuj z
ródła według ró\
nych kryteriów,
następnie sporządz
rysunki poszczególnych z
ródeł z uwzględnieniem budowy geologicznej
i rzez
by terenu. Wska\
obszary na mapie Polski o du\
ej ilości występujących z
ródeł.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) sklasyfikować z
ródła według ró\
nych kryteriów,
2) scharakteryzować warunki hydrogeologiczne określonego obszaru,
3) sporządzić rysunki poszczególnych rodzajów z
ródeł,
4) określić wpływ rzez
by terenu na intensywność występowania z
ródeł,
5) zapisać wnioski.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- papier formatu A4, flamastry,
- atlas geograficzny i hydrologiczny,
- komputer z dostępem do Internetu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić strefy występowania wody w gruncie?
1
1

2) sklasyfikować rodzaje wód podziemnych?
1
1

3) określić warunki występowania wody w gruncie?
1
1

4) scharakteryzować strefę aeracji i saturacji?
1
1

5) określić warunki powstawania z
ródeł?
1
1

6) scharakteryzować obszary występowania z
ródeł?
1
1

7) sklasyfikować z
ródła?
1
1

8) określić warunki występowania swobodnego zwierciadła wód
1
1

podziemnych?
9) scharakteryzować przyczyny powstania gejzerów?
1
1

10) zdefiniować wydajność z
ródeł?
1
1

11) określić związek wód podziemnych z powierzchniowymi?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
4.3. Charakterystyka wód powierzchniowych
4.3.1. Materiał nauczania
Woda na powierzchni lądowej występuje w ró\
nym stanie skupienia i pod ró\
nymi
postaciami. Nale\
ą do nich:
- wody płynące, mające postać ró\
nej wielkości cieków łączących się w potę\
ne rzeki,
- wody wypełniające naturalne zagłębienia czyli jeziora,
- pokrywa śnie\
na, która mo\
e 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 cię\
kości, o określonym obszarze zasilania. Cieki są
liniowymi obiektami hydrograficznymi, wśród których wyró\
niamy:
- strumienie, które są małymi ciekami naturalnymi występującymi na terenach równinnych
o obszarze zasilania od kilku do kilkudziesięciu km2. Cechuje je dość wartki nurt,
a w dnie ich koryt występują progi i przełomy,
- potoki, czyli małe naturalne cieki wypływające z wydajnego z
ródła o wartkim nurcie,
których koryto jest kamieniste lub \
wirowe (potoki górskie), rzadziej piaszczyste (potoki
nizinne).
Rys. 10. Schemat potoku górskiego [1, s. 56]
W potoku górskim wyró\
nia 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,
- sto\
ek napływowy, który jest najni\
szą częścią potoku, gdy uchodzi on do rzeki.
Naturalny ciek wodny powstały z połączenia potoków lub wypływający z czoła lodowca,
jeziora, z
ródła, 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
21
spływają do jednego wspólnego zbiornika. Wyró\
nia 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 ró\
nych systemów rzecznych (rys. 11).
Do parametrów fizyczno-geograficznych zlewni zalicza się wskaz
niki geometrii, takie
jak:
- powierzchnia zlewni topograficznej określona przez splanimetrowanie powierzchni
zamkniętej działem wodnym topograficznym, powierzchnia splanimetrowana musi być
przeliczona na wartości rzeczywiste, wyra\
ona jest w ha, km2,
- długość zlewni jest to długość linii prostej przechodzącej wzdłu\
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]
Ka\
da rzeka posiada określony ustrój rzeczny, na który składa się rodzaj zasilania oraz
zmienność przepływów w ciągu roku. Zasilanie rzeki mo\
e być:
- opadowe  uzale\
nione od wielkości i rozkładu opadów atmosferycznych występujących
w dorzeczu,
- roztopowe  występujące na obszarach zalegania pokrywy śnie\
nej 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 m3/s lub km3/rok). Zmienność przepływów zale\
y od
takich czynników jak:
- rzez
ba 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 zale\
y ilość krą\
ącej
wody w warstwach. Porowatość decyduje w du\
ym 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 wią\
e się
z zatrzymywaniem i ułatwionym wsiąkaniem wody w podło\
e, co zwiększa odpływ
podziemny. Roślinność opóz
nia odpływ, rozkłada go w czasie, zwiększa najni\
sze
przepływy,
- warunki klimatyczne  w największym stopniu kształtują przepływ, przesądzając
o wielkości opadów oraz intensywności parowania. Wielkość przepływu zale\
y nie tylko
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
od średniej wartości opadu, ale tak\
e jego częstotliwości i intensywności w ciągu roku.
Du\
e znaczenie ma w kształtowaniu przepływu opad śniegu, tajanie pokrywy śnie\
nej
i topnienie lodowców uwarunkowane temperaturą powietrza. Temperatura decyduje
równie\
o intensywności parowania.
Natę\
enie przepływu zmienia się z biegiem rzek, rośnie lub maleje wskutek wsiąkania
w podło\
e lub du\
ego parowania. Przepływ warunkuje siłę erozyjną i transportową rzek, przy
czym większość rzek wykazuje wyraz
ny 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 wyra\
ona jest
wahaniami stanów wód w rzekach. Wielkość wezbrań w du\
ym stopniu zale\
y 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 mo\
e spowodować gwałtowne podniesienie poziomu wód w dolinie rzeki.
Du\
y 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
zagro\
enia powodzią.
Zasoby wodne poszczególnych rzek są bardzo zró\
nicowane, ich miarą jest odpływ
roczny, tj. ilość wody odpływająca z określonego dorzecza, mierzona w przekroju koryta
rzeki w roku, podawana w km3. Roczna objętość wód odpływających rzekami do oceanu
wynosi 37 000 km3, co stanowi 1/3 opadów spadających na lądy. Rzeki transportują rocznie
do oceanu ok. 24 mld ton materiału mineralnego i organicznego. Najzasobniejszą rzeką
świata jest Amazonka (odpływ 6025 km3/rok).
W dolinie rzecznej wyró\
nić mo\
na elementy, które przedstawione zostały na rys. 12:
koryto, równinę zalewową i pozostałości dawnych ło\
ysk:
- 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
średnich i niskich stanach wody rzeka płynie wyłącznie korytem,
- ło\
ysko jest to koryto i terasa zalewowa, w niektórych rzekach nie występują terasy
zalewowe, wówczas ło\
ysko odpowiada szerokości koryta.
Kształt koryta zale\
y 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  najwy\
sza wysoka woda, NW  niska woda,
NNW  najni\
sza niska woda [1, s. 51]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
W rzece podobnie jak w przypadku potoku wyró\
nia się:
- bieg górny, odznacza się du\
ym spadkiem, du\
ą prędkością wody i intensywną erozją
wgłębną,
- bieg środkowy, charakteryzuje zmniejszenie spadku zwierciadła i prędkości wody, maleje
tak\
e 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, A
aba, Amur, Rzeka św. Wawrzyńca).
Rys. 13. Profil podłu\
ny rzeki z podziałem na odcinki i procesami erozji i akumulacji [1, s. 58]
Ze względu na cechy rzeki mo\
na je sklasyfikować według następujących kryteriów:
a) ciągłość zasilania:
- stale płynące, tj. prowadzące wodę przez cały rok, związane z obszarami, na których
opady przewy\
szają 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. km2),
- średnie (dł. 200 500 km, pow. dorzecza 10 100 tys. km2),
- du\
e (dł. 500 2500 km, pow. dorzecza 0,1 1 mln km2),
- wielkie (dł. ponad 2500 km, pow. dorzecza ponad 1 mln km2).
c) charakter środowiska fizycznogeograficznego dorzecza oraz morfologię doliny:
- górskie (wy\
ynne), o głębokich dolinach, wąskich korytach (często z progami
i wodospadami) i du\
ym spadku (jest to stosunek ró\
nicy wysokości między dwoma
rozpatrywanymi punktami wzdłu\
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
24
- jeziorne, wypływające z jezior lub przepływające przez jeziora, np.: Pisa, A
yna,
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 zale\
y od wielu czynników, wśród
których nale\
y 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 te\
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 wyró\
nia się dwa okresy, wolnej powierzchni wody
i pokrywy lodowej. W przebiegu zlodzenia wyró\
nia się trzy fazy:
- zamarzania rzeki,
- trwałej pokrywy lodowej,
- spływu lodów.
Ka\
da faza charakteryzuje się występowaniem określonych form zlodzenia oznaczanych
wizualnie na podstawie wyglądu zewnętrznego. Powstawanie form lodowych na ciekach
zale\
y przede wszystkim od temperatury powietrza spadającej znacznie poni\
ej 0oC, ruchu
przechłodzonej wody oraz odpływu ciepła do atmosfery, są to warunki charakterystyczne dla
bezchmurnych, mroz
nych nocy.
Formami zlodzenia występującymi w fazie zamarzania rzeki są: śry\
, lepa, lód denny, lód
brzegowy i częściowa pokrywa lodowa.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
- śry\
jest to lód o strukturze gąbczastej, tworzący się w całej objętości przechłodzonej
wody, w wyniku zło\
onego procesu fizycznego, w czasie którego wydziela się znaczna
ilość ciepła. Lód ten wypływając na powierzchnię tworzy krą\
ki, z których po połączeniu
powstają pola śry\
owe,
- 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 śry\
u do dna, występów
dennych lub roślinności wodnej. Dzięki du\
ej objętości i wyporności lód denny odrywa
się od dna i wypływa na powierzchnię, a łącząc się ze śry\
em 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 śry\
owe (rys. 16). Odcinki wolne od lodu
nazywane są płoniami.
Rys. 16. Pokrywa lodowa z podbitkami śry\
owymi [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 mo\
na 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 Klasyfikacja Strahlera (rys. Klasyfikacja Shreave a
Hortona (rys. 17a) 17b) (rys. 17c)
Cieki 1 rzędu Cieki z
ródłowe bez dopływów Cieki z
ródłowe bez dopływów Cieki początkowe
Odcinki cieków powstałe
z połączenia cieków 1 rzędu, Odcinki połączone z
Cieki utworzone z
Cieki 2 rzędu najdłu\
szy (uznany za główny) połączenia dwóch lub więcej
dwóch cieków 1 rzędu
jest na całej długości zaliczany cieków 1 rzędu
do 2 rzędu
Odcinki cieków powstałe z
połączenia dwóch lub więcej Cieki powstałe z połączenia Odcinki cieków
Cieki 3 rzędu cieków 2 rzędu, ciek dwóch lub więcej odcinków 2 utworzonych z cieków 2
najdłu\
szy na całej długości rzędu i 1 rzędu
zaliczany jest do rzędu 3.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Według tych klasyfikacji ka\
dy fragment cieku wodnego ma określony rząd, dzięki
czemu zajmuje określone miejsce w całym systemie rzecznym. Numerowanie cieków
zaczyna się od odcinków z
ródłowych i w zale\
ności 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 śnie\
nej oraz latem, czerwiec-
lipiec, podczas intensywnych opadów w górach. Najni\
sze stany wody występują wczesną
jesienią, a wysokie na wybrze\
u 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 póz
niejszego zanikania pokrywy
lodowej na północy ni\
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 mo\
na sklasyfikować rzeki?
8. Jakie cechy charakteryzują sieć rzeczną w Polsce?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
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 ró\
nych klasyfikacji,
3) zestawić w tabeli cieki odpowiednich rzędów w ujęciu ilościowym,
4) porównać otrzymane wyniki.
Wyposa\
enie 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) odnalez
ć na mapie z
ródło rzeki i jej ujście,
3) wykreślić linię działu wodnego, pamiętając o spadku terenu,
4) pamiętać, \
e linia działu wodnego powinna przebiegać wzdłu\
zboczy, prostopadle do
poziomic, a\
do wyraz
nej linii grzbietowej, przez linie grzbietową linia ta przebiega
prostopadle do poziomic i po ich wypukłościach.
Wyposa\
enie 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
28
Ćwiczenie 3
Oblicz powierzchnię zlewni rzeki nizinnej, wskazanej przez nauczyciela rzeki i określ jej
wskaz
niki geometrii.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować mapę topograficzną ze wskazaną zlewnią rzeki nizinnej,
2) odnalez
ć na mapie z
ródło 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.
Wyposa\
enie 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?
1
1

2) wymienić elementy doliny rzecznej?
1
1

3) zdefiniować pojęcia: dorzecze, zlewnia, dział wodny?
1
1

4) wymienić procesy zachodzące w rzekach?
1
1

5) sklasyfikować sieć rzeczną według Hortona, Strahlera, Shreve a?
1
1

6) wykreślić dział wodny na mapie topograficznej?
1
1

7) obliczyć parametry geometryczne zlewni?
8) podać kryteria klasyfikacji rzek?
1
1

9) określić znaczenie erozji w formułowaniu się koryta rzeki?
1
1

10) określić wpływ procesów akumulacji na zmiany koryta rzeki?
1
1

11) określić wpływ rzez
by terenu na charakter rzek w Polsce?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
4.4. y
ródła 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, \
e przy du\
ym przyroście naturalnym
ludności i niezmienności zasobów wodnych na naszym globie względna ilość wody
ustawicznie maleje.
Wody podlegają zanieczyszczeniu niezale\
nie od ścieków będącymi wodami zu\
ytymi
i przetworzonymi w gospodarce bytowo  przemysłowej człowieka. Ulewne deszcze
spłukując powierzchnię ziemi zabierają z niej cząstki ziemi oraz szczątki roślin i zwierząt,
wyługowują te\
łatwo rozpuszczalne substancje chemiczne, w tym równie\
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
uniemo\
liwiają 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 \
elaza,
2) sztuczne (antropogeniczne)  związane z działalnością człowieka, a pochodzące głównie
ze ścieków, a tak\
e 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). Nale\
ą do nich:
oleje, benzyna, smary, ropa, chemiczne środki ochrony roślin - pestycydy, nawozy
sztuczne, węglowodory aromatyczne, sole metali cię\
kich, kwasy, zasady, fenole.
Ze względu na pochodzenie, zanieczyszczenia mo\
na 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, łaz
ni, 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 ró\
nych 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
30
Tabela 7 Główne zanieczyszczenia chemiczne i ich z
ródła [opracowanie własne]
Główne zanieczyszczenia chemiczne wód y
ródła zanieczyszczeń
chemicznych
Detergenty  syntetyczne substancje czyszczące, zawierające składnik gospodarstwa domowe,
organiczny, obni\
ający napięcie powierzchniowe, dzięki czemu następuje pralnie, myjnie, przemysł
osłabienie sił wią\
ących cząstki brudu z podło\
em. Stanowią główny składnik papierniczy, farbiarski,
środków piorących, myjących, zwil\
ających. Są bardzo trwałe i nie ulegają gumowy, szklarski,
biodegradacji (rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów). Detergenty tekstylny, budownictwo
wpływają hamująco na procesy samooczyszczania się wody i działają
toksycznie na organizmy \
ywe.
Pestycydy  środki ochrony roślin np. owadobójcze - do zbiorników wodnych przemysł chemiczny,
dostają się w wyniku spłukiwania z opylonych lub opryskanych uprzednio rolnictwo i leśnictwo
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.
Fenole  to związki aromatyczne, jedne z najbardziej ucią\
liwych dla przemysł chemiczny,
otoczenia. Dostają się do wód wraz ze ściekami komunalnymi spo\
ywczy, ścieki
i przemysłowymi (z rafinerii, wytwórni tworzyw sztucznych, koksowni, komunalne, rafinerie,
przetwórstwa drzewnego i włókna syntetycznego). Woda zanieczyszczona koksownie, gazownie,
fenolami ma odra\
ający smak, a ryby w niej \
yjące nie nadają się do garbarnie
spo\
ycia. Są to substancje toksyczne i wywołujące oparzenia skóry.
Związki metali cię\
kich (Hg, Cd, Cr, Mn, Cu, Fe)  dostają się do wód wraz transport samochodowy,
ze ściekami przemysłowymi, z odpadami, ze spływami z pól, z hałd ścieki przemysłowe,
hutniczych. Mają zdolność kumulowania się w osadach dennych, są przemysł garbarski,
toksyczne dla organizmów równie\
dla człowieka, mogą powodować trwałe metalurgia, górnictwo,
i nieodwracalne uszkodzenia ró\
nych narządów, np. nerek, mózgu, rdzenia hutnictwo
kręgowego.
Węglowodory aromatyczne  do wód powierzchniowych dostają się ze petrochemia, przemysł
ściekami z koksowni, z gazami i rozpuszczalnikami. Pochodzą głównie chemiczny, przemysł
z przemysłu, motoryzacji i spalania węgla. Są słabo rozpuszczalne w wodzie, motoryzacyjny, sektor
kumulują się w osadach dennych oraz tkance tłuszczowej zwierząt wodnych. rolniczy
Są rakotwórcze. Węglowodory aromatyczne rolne to spłukiwane z pól
nawozy sztuczne i środki ochrony roślin (tzw. chemizacja rolnictwa) oraz
ścieki z intensywnej hodowli zwierząt (gnojowica). Mo\
na wprawdzie
sprawić, \
e określone zasoby wodne staną się w wyniku zanieczyszczenia
nieprzydatne dla człowieka lub nawet szkodliwe, ale zarówno w procesach
naturalnych, jak i sztucznych mo\
liwe jest ich oczyszczanie i powtórne
u\
ycie.
Radioizotopy - ich z
ródłem są: wybuchy bomb atomowych i wodorowych, eksplozje jądrowe, przemysł
reaktory jądrowe, kopalnie oraz zakłady posługujące się substancjami zbrojeniowy, odpady, ścieki
promieniotwórczymi. Mikroorganizmy  przede wszystkim bakterie
chorobotwórcze i wirusy przedostające się do wód ze ścieków komunalnych,
a tak\
e przemysłu, np. skórzanego.
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 najwa\
niejszych substancji ska\
ających wodę
nale\
ą: azotany pochodzące z nawozów, pestycydy oraz wycieki z wysypisk odpadów.
Ska\
enie wody mo\
e odbywać się tak\
e za pośrednictwem substancji trujących
występujących w powietrzu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Substancje trujące te mo\
emy podzielić na trzy kategorie: substancje ska\
ające, 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 \
ywe 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 tak\
e rozpad chlorofilu 
barwnika koniecznego do prawidłowego przebiegu fotosyntezy. Liście \
ółkną, a następnie
opadają. Kwaśne deszcze zwiększają kwasowość gleby, co powoduje uszkodzenie korzeni.
Następuje spadek zawartości niektórych pierwiastków niezbędnych roślinom do \
ycia, takich
jak: magnez, miedz
, 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 obni\
ają 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 du\
ych opadów zbyt
kwaśnych zdolność gleby do buforowania jest zakłócona. Na terenie, który zostały nara\
ony
na opad kwaśnego deszczu zaobserwowano znaczną degradację drzewostanu.
Ochrona wód przed zanieczyszczeniami
Ochronę wód powierzchniowych realizuje się ró\
nymi 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.
Środowisko wodne w Polsce jest zagro\
one, poniewa\
wiele terenów podmokłych uległo
osuszeniu, znaczna część wód płynących została zanieczyszczona. Jakość wód podziemnych
uległa znacznemu zanieczyszczeniu  na terenach rolniczych wody ska\
one 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
32
W 2000 Rada Europy i Parlament Europy przyjęły Ramową Dyrektywę Wodną (RDW).
Jest to dokument, który obowiązuje tak\
e 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, zrównowa\
onego 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 wskaz
ników fizyko-chemicznych
i biologicznych. Klasyfikacji wód dokonuje się poprzez porównanie miarodajnych stę\
eń
zanieczyszczeń określonych wskaz
nikami, z normatywnymi stę\
eniami 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 wartości wskaz
ników jakości wody są
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia kształtowane jedynie w efekcie naturalnych
ludności w wodę przeznaczoną do spo\
ycia, w przypadku procesów zachodzących w warstwie wodonośnej,
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A1,
II. Klasa druga  stan dobry
Wody powierzchniowe Wody podziemne
spełniają w odniesieniu do większości jakości wody wartości wskaz
ników jakości wody nie
wymagania określone dla wód powierzchniowych wskazują na oddziaływania antropogeniczne,
wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę
przeznaczoną do spo\
ycia, w przypadku ich uzdatniania
sposobem właściwym dla kategorii A2,
wartość biologicznych wskaz
ników jakości wody wskaz
niki jakości wody, z wyjątkiem \
elaza
wskazują na niewielki wpływ oddziaływania czynników i manganu, nie przekraczają wartości
antropogenicznych. dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do
spo\
ycia przez ludzi;
III. Klasa trzecia  stan umiarkowany
Wody powierzchniowe Wody podziemne
spełniają wymagania określone dla wód wartości wskaz
ników jakości wody są
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia podwy\
szone w wyniku naturalnych procesów
ludności w wodę przeznaczoną do spo\
ycia, w przypadku lub słabego oddziaływania antropogenicznego,
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A2. mniejsza część wskaz
ników jakości wody
przekracza wartości dopuszczalne jakości wody
przeznaczonej do spo\
ycia przez ludzi;
IV. Klasa czwarta  stan słaby
Wody powierzchniowe Wody podziemne
spełniają wymagania określone dla wód wartości wskaz
ników jakości wody są
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia podwy\
szone w wyniku naturalnych procesów
ludności w wodę przeznaczoną do spo\
ycia, w przypadku oraz słabego oddziaływania antropogenicznego,
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A3,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
wartość biologicznych wskaz
ników jakości wody większość wskaz
ników jakości wody przekracza
wskazują, na skutek oddziaływań antropogenicznych, wartości dopuszczalne jakości wody
zmiany ilościowe i jakościowe w populacjach przeznaczonej do spo\
ycia przez ludzi;
biologicznych.
V. Klasa piąta  stan zły
Wody powierzchniowe Wody podziemne
nie spełniają wymagań określonych dla wód wartości wskaz
ników jakości wody potwierdzają
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia oddziaływania antropogeniczne,
ludności w wodę przeznaczoną do spo\
ycia,
wartość biologicznych wskaz
ników jakości wody woda nie spełnia wymagań określonych dla wody
wykazują na skutek oddziaływań antropogenicznych, przeznaczonej do spo\
ycia przez ludzi.
zmiany polegające na zaniku występowania znacznej
części populacji biologicznych.
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 z
ródła zanieczyszczeń chemicznych?
4. Jakie są przyczyny zanieczyszczenia wód podziemnych?
5. Jakimi sposobami mo\
na 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 Przyczyny zanieczyszczeń wód podziemnych
powierzchniowych
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.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 przybory do pisania,
 literatura z rozdziału 6 dotycząca z
ródeł zanieczyszczenia wód powierzchniowych
i podziemnych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
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 ró\
nych z
ródłach 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 spostrze\
enia i uwagi.
Wyposa\
enie 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 z
ródła 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.
Wyposa\
enie 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?
1
1

2) określić rodzaje zanieczyszczeń chemicznych?
1
1

3) określić z
ródła zanieczyszczeń chemicznych?
1
1

4) scharakteryzować przyczyny zanieczyszczenia wód podziemnych?
1
1

5) określić co to jest Ramowa Dyrektywa Wodna?
1
1

6) określić wymagania dotyczące jakości wody przeznaczonej na
potrzeby gospodarki komunalnej?
1
1

7) scharakteryzować klasy czystości wód?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do ka\
dego zadania dołączone są 4 mo\
liwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki nale\
y błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\
jego rozwiązanie
na póz
niej 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 ZADAC
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 paz
dziernika.
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
36
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 u\
ywane 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. Du\
y spadek i du\
a 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
37
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 śnie\
nej.
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 zagro\
enia powodziowego.
d) mo\
liwość wystąpienia niskich stanów wód w rzece.
18. Rolnictwo jest głównym z
ródłem 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
38
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ...............................................................................
Charakteryzowanie wód powierzchniowych i podziemnych
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
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
39
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/
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40