HYDROLOGIA,
METEOROLOGIA
I KLIMATOLOGIA
Cz. II  HYDROLOGIA
W 2 - jeziora
M. Nawalany
LIMNOLOGIA -
nauka o zbiornikach wód śródlądowych (z.w.ś.)
Badania limnologiczne dotyczą:
" własności fizycznych, chemicznych oraz termiki
środowiska wodnego z.w.ś.; ich przestrzennego
rozkładu i ewolucji w czasie
" procesów zasilania i hydrodynamiki przepływu wód
w jeziorach i zbiornikach wodnych
" wzajemnego oddziaływania z.w.ś. z systemem
atmosferycznym i środowiskiem wód podziemnych
" życia biologicznego w jeziorach i zbiornikach
wodnych
" związków pomiędzy procesami biologicznymi a
hydrodynamiką przepływu wód oraz dynamiką zmian ich
składu chemicznego i temperatury w z.w.ś.
GENEZA JEZIOR
" j. tektoniczne (m.in. reliktowe)
" j. wulkaniczne
" j. glacjalne
" j. krasowe
" j. związane z rzekami (m.in.meandrowe; siła
Coriolisa F = -2mw��v )
" j. nadbrzeżne
" j. bagienne
Podział jeziora na strefy
" litoral - strefa przybrzeżna
" pelagial - strefa wymiany tlenu z
atmosferą i produkcji tlenu w wyniku
fotosynezy chlorofilu przez fitoplankton:
6CO2 + 6H2O + (E) = C6H12O6 + 6O2
" profundal - strefa przydenna
0-wymiarowy model jeziora
Bilans wodny jeziora (1)
Prawo zachowania masy:
Szybkość przyrostu masy jeziora [kg/s] =
nadmiar masy wody dopływającej nad masą
wody odpływającej z jeziora [kg/s]
dr�R(t)
in out
=� J (t) -� J (t)
dt
Bilans wodny jeziora (2)
in pow-�in Igr P K pow-�in
J =� ą� J +� J +� J =� r� ( ą� QIgr +� P +� K)
��J ��Q
out pow -�out E pob pow -�out
J =� +� J ą� J =� r� ( +� E) ą� r� Qpob
��J ��Q
Q
J=� Q
Bilans wodny jeziora (3)
Chwilowy bilans wodny jeziora (m3/s)
dR ( t )
pow -� in Igr pow -� out pob
=� ( Q ą� Q +� P +� K ) -� ( Q +� E ) ą� Q
�� ��
dt
pow -� in Igr P K pow -� out E pob
=� ( V ą� V +� V +� V ) -� ( V +� V ) ą� V
�� ��
Okresowy bilans wodny jeziora (m3) powstaje
po scałkowaniu chwilowego bilansu jeziora
od chwili tp do chwili tk
Stratyfikacja termiczna jeziora
zima
Stratyfikacja termiczna jeziora
wiosna
Temperatura
powierzchni jeziora
Stratyfikacja termiczna jeziora
lato
Stratyfikacja termiczna jeziora
jesień
Temperatura
powierzchni jeziora
Klasyfikacja jezior (ze
względu na kryterium
mieszania)
" j. polimiktyczne (płytkie jeziora mieszające
się wielokrotnie w ciągu roku)
" j. oligomiktyczne
(głębokie jeziora mieszające się rzadko)
" j. monomiktyczne zimne
(strefa polarna; j.wysokogórskie)
" j. monomiktyczne ciepłe
(strefa subtropikalna i tropikalna)
" j. dimiktyczne (strefa umiarkowana)
Dopływ składnika A do jeziora (1)
Dopływ składnika A do jeziora (2)
o
dmA
I II atm sed
=� jA -� jA +� G� -� jA -� jA
A
dt
I I
jA =� CA �� Q
II
jA =� CA �� Q
Dopływ składnika A do jeziora (3)
o
G� =� V �� CA �� kr =� V �� CA �� (kch +� k +� kbio )
A
f
atm
ć� ��
CA D
�� ł�
atm
��
jA =� S ��C �� [�C ]�=� =� m / s
'
��CA -� KH �� gdzie
��
ę� ś�
z
�� ��
Ł� ł�
sed
jA =� ksed ��V �� CA
Dopływ składnika A do jeziora (4)
d(VC )
I
A
=� C �� Q -� C �� Q +� C �� kr ��V +�
A A A
dt
atm
ć� ��
CA
��
-�
'
��CA -� KH �� �� S -� CA �� ksed ��V
����C
Ł� ł�
atm
�� ł�
dCA Q CA S Q S
�� ł�
I
=� -� �� CA
A
ę�C �� V -� KH ��C �� V ś�
'
ę�V -� kr +�C �� V +� ksed ś�
dt
�� ��
�� ��
Dopływ składnika A do jeziora (5)
dC
A
=� J -� K �� C
A
dt
atm
Q CA S
I
J =� CA �� +� ��C ��
'
V KH V
Q S
K =� -� kr +� �� +� ksed
C
V V
Dopływ składnika A do jeziora (6)
o
" warunek początkowy (dla t = 0) =>
CA(o) =� CA
J J
ć�C -� ��
o
CA( t ) =� +� �� exp( -�K �� t )
�� ��
A
K K
Ł� ł�
J
CA(t) =� Coexp(-�K �� t) +� [�1-� exp(-�K �� t)]�
A
K
Elementy jakości biologicznej
jezior wymienione w RDW
" zoobentos
" ryby
" fitoplankton
" rośliny wyższe (makrofity)
Ranking wskaz
ników jakości
wody wg. ekspertów
��
Fitoplankton skład i obfitość
(presja koncentracji biogenów)
��
Bezkręgowy zoobentos w profundalu
(presja odtleniania)
��
Makrofity i bezkręgowy zoobentos
w litoralu (pobór wody, regulacja
przepływu, zmiany morfologii jeziora)
Dobry status jeziora
Dobry status  reprezentuje jezioro,
które tylko nieznacznie różni się od
swojego  naturalnego stanu odniesienia
w aspekcie swojej biologii (np. fito-
planktonu, ryb itp.), składu chemicznego
i warunków hydromorfologicznych
(np. linia brzegowa i morfologia misy
jeziornej).
Dobry status jeziora
Dobry status powinien zapewniać:
" Względnie niski ładunek biogenów i biomasy
fitoplanktonu
" Względnie niski poziom niedotlenienia hypolimnionu
" Bardzo niskie stężenia substancji toksycznych
" Małe zmiany reżimu hydraulicznego i niewielki jego
wpływ na zbiorowiska litoralu i ryb
" Mały wpływ ujmowania wody na organizmy wodne
" Niewielki wpływ przekształceń brzegu na organizmy
wodne
Połączenie koncepcji
status jeziora użytkowanie jeziora
wizja jeziora
wizja
wizja
użytkowanie
ekologiczna
ekonomiczna
obustronna zgoda
zrównoważony ekosystem, czysta woda, rybne jezioro