ZASOBY WODNE ZLEWNI

Zlewnia rzeczna

Zlewnia rzeczna – zwarty obszar powierzchni ziemi, z którego wszystkie wody powierzchniowe (wody w korytach rzek i strumieni

oraz wody spływu po powierzchni terenu)

odpływają w określonym przekroju koryta

rzeki głównej (w tzw. przekroju zamykającym).

Topograficzny dział wodny – zamknięta linia na mapie przechodząca przez przekrój zamykający

i obejmująca obszar zlewni rzecznej.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Zlewnia cząstkowa – zlewnia rzeczna wyznaczona dla przekroju koryta rzeki głównej znajdującego się powyżej przekroju zamykającego lub zlewnia rzeczna cieku stanowiącego dopływ rzeki głównej

Zlewnia różnicowa – część obszaru zlewni rzeki głównej rozważana z wyłączeniem określonej zlewni cząstkowej.

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

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Odpływ powierzchniowy ze zlewni – objętość wody V

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

T

V = ∫ Q t() dt

0

Odpływ powierzchniowy w dwóch przekrojach koryta rzecznego – „1” i „2” – wyróżnionej rzeki spełnia ( przybliżoną) zależność : V2/V1= A2/A1 , gdzie Ai – pole powierzchni zlewni dla i-tego przekroju, ( i=1,2).

Założenia:

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

zlewnię powierzchniową

• jednorodna powierzchnia terenu ze względu na infiltracje i opad efektywny

(opad – ewapotranspiracja).

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Uwaga 1: Na ogół założenie pierwsze nie jest spełnione –

w odpływie Q(t) w danym przekroju zamykającym oprócz wód powierzchniowych mogą uczestniczyć wody podziemne pochodzące z zasilania (infiltracyjnego) z obszaru zlewni jak i wody podziemne zasilane poza obszarem zlewni. Także część wód podziemnych zasilanych w danej zlewni może bezpowrotnie

odpływać poza obszar („walca”) zlewni.

Uwaga 2: Założenie drugie też często nie jest spełnione –

w podzlewniach (dużych) zlewni może występować znaczne zróżnicowanie przestrzenne opadów,

ewapotranspiracji oraz intensywności zasilania infiltracyjnego.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Wniosek: pojęcie zlewni podziemnej dla danego przekroju zamykającego (na ogół) nie ma sensu!

Pytanie: Co ma sens?

Odpowiedź: W odniesieniu do każdego trójwymiarowego obszaru ziemi wyznaczonego przez zlewnię rzeczną (walca wyciętego przez topograficzny dział wodny) można sensownie mówić o:

• strumieniach wody zasilających ten obszar z systemu atmosferycznego (opady) lub wypływających

z tego obszaru do systemu atmosferycznego

(ewapotranspiracja)

ZASOBY WODNE ZLEWNI

• strumieniu wody wypływającym korytem rzecznym w przekroju zamykającym zlewnię z danego obszaru do innego podobnego obszaru

• strumieniach wody zasilających ten obszar z sąsiednich systemów wód podziemnych (warstw wodonośnych) lub wypływających z tego obszaru do sąsiednich systemów wód podziemnych (warstw wodonośnych)

• (na ogół skoncentrowanych) strumieniach wody pobieranych lub zrzucanych przez człowieka

z i do rozważanego obszaru

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Oprócz strumieni zewnętrznych w stosunku do zlewni rzecznej istotny jest rozkład przestrzenny i dynamika

procesów hydrologicznych w skali zlewni:

• dynamika przepływu i retencja wody w sieci rzeczno-jeziornej

• dynamika spływu wody po powierzchni ziemi

• dynamika retencji wody przez szatę roślinną

• dynamika procesu ewapotranspiracji

• dynamika procesu infiltracji wody przez powierzchnię gruntu oraz retencji wody w strefie aeracji

• dynamika przepływu wód podziemnych w strefie saturacji

• dynamika wymiany wody pomiędzy wodami

powierzchniowymi i podziemnymi

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Słowo „ zasoby wodne” ma zarówno znaczenie

• obiektywne – jako miara ilości wody

w pewnym systemie,

jak i

• antropocentryczne – gdyż używane jest często w kontekście zagrożenia, jakie dla człowieka stwarza brak odpowiedniej ilości wody

o odpowiedniej jakości

w odpowiednim miejscu i czasie.

ZASOBY WODNE ZLEWNI

Klasyfikacja naturalnych zasobów wodnych:

1. odnawialne i nieodnawialne

(obiektywna własność możliwości odnowienia zasobów wodnych przez naturalne zasilanie)

2. statyczne i dynamiczne (zmienność w czasie ilości zasobu) 3. dyspozycyjne (nadające się do wykorzystania z uwzględnieniem ograniczeń wynikających

z wymogów środowiska naturalnego)

4. eksploatacyjne (część zasobów dyspozycyjnych, które można w sposób uzasadniony ekonomicznie pozyskać)

Zasoby wodne Polski

• Suma opadów na terenie Polski – 600 mm

– w pasie nizin 500-550 mm

– w rejonach górskich i podgórskich 1100 mm

• Średni odpływ roczny z terytorium Polski ~ 62km3

(lata 1951-2000)

– waha się w granicach 37,5 – 90 km3

– w latach suchych mogą powstawać rozległe obszary z niedoborem wody (w roku 2003 średni roczny odpływ z terytorium wynosił Polski 42 km3, a deficyt wody odczuwany był na powierzchni 40% kraju)

Zasoby wodne Polski

• Wskaźnik dostępności wody dla ludności –

1600m3/mieszkańca/rok (iloraz średniego rocznego odpływu do ilości mieszkańców)

– w Europie średnio 4500 m3/mieszkańca/rok

• Objętość zwykłych wód podziemnych (zasoby statyczne)

– 3000 km3

– ze względu na niską odnawialność, zasoby eksploatacyjne –

16 km3/rok

– 62% z utworów czwartorzędowych

– 38% z utworów trzeciorzędowych, kredowych i starszych

Zasoby wodne Polski

• Długość rzek ~ 95000 km (22 tys. km w gestii RZGW)

• Ilość jezior 9300 (1% powierzchni Polski)

– jezior dużych 34 (>1000 ha)

Bilans wodny zlewni

R

∆

+ R

∆ + R

∆ + R

∆ = V + V − V − V − V

wp

a

s

r

P

G

r

E

H

gdzie

∆ R = R ( T ) − R (0) R

∆

= R ( T ) − R ( )

0

wp

wp

wp

a

a

a

R

∆ = R ( T ) − R ( )

0

∆ R = R ( T ) − R (0) s

s

s

r

r

r

T

T

V =

P( x, y, t dxdy

)

dt

V =

q ( x, y, x, t d

) Σ dt

G

∫ ∫

P

∫ ∫

n

0 Ω

0 Σ

T

T

T

V =

E( x, y, t dxdy

)

dt

V = Q

t

( ) dt

V = Q t

( ) dt

H

∫ H

r

∫

E

∫ ∫

r

0 Ω

0

0