żródło	Zasoby[km3]	%całość	czas
oceany	1350000000	97,410	2500lat
lodowc	27500000	1,984	1600-9700
Wody podzie	8200000	0,592	1400
Jeziora,morza wewnetrzn	205000	0,0148	10-1000lat
Wilgoc glebowa	70000	0,00505	1rok
Wilgoć atmosferyc	13000	0,00094	8 dni
Woda w Zych komo	1100	0,00008	Kilka godzin
calosc	1385990800	100
rzeki	1700	0,00012	16dni

Hydrologia jest nauką o wodach występujących w przyrodzie. Przedmiotem badań hydrologii jest krążenie wody w przyrodzie z uwzględnieniem jej właściwości fizycznych i chemicznych.Krążenie wody w przyrodzie podlega w skali globu a także lokalnie: czynnikom naturalnym (kosmicznemu, geologicznemu, meteorologicznemu, biologicznemu) i czynnikowi antropogenicznemu.

Hydrometria-podstawa empiryczna hydrologi

Oceanologia-zajmuje się badaniem wód morskich

Hydrologia dzieli się na: hydrometeorologię - zajmuje się opadami i osadami atmosferycznymi. Potamologie-hydrologię wód płynących. Limnologię- hydrologię wód stojących. Geohydrologię/hydrogeologię-o wodach podziemnych glacjologię- o lodowcach i śniegu

Badania potamologiczne dotyczą:

- sposobu zasilania rzek w wodę

-dynamiki wahań poziomu i przepływu wody

- zmiany temp wody

- zjawisk towarzyszących zlodzeniu rzek

- ruchu rumowiska rzecznego

-składu chemicznego wody

-życia biologicznego w rzekach

- klasyfikacji rzek

- topologii sieci rzecznej

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 wod podziemnych

-życia biologicznego w jeziorach i zbiornikach wodnych

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

Badania geohydrologiczne dotyczą:

Zjawisk i procesów związanych z wystepowaniem wody w skałach skorupy ziemskiej

- własności fizycznych, chemicznych oraz termiki wód podziemnych z uwzględnieniem ich przestrzennego rozkładu i ewolucji/przemian w czasie

- procesów zasilania i dynamiki wód podziemnych

- wzajemnego oddziaływaniem wód podziemnych z systemem atmosferycznym i wodami powierzchniowymi (rzekami, jeziorami, zbiornikami)

Badania hydrogeologiczne dotycza ponadto

- metodyki poszukiwań wód podziemnych

- ustalania sposobów ich wykorzystania

- projektowania ujęć wod podziemnych

- monitorowania i ochrony zasobów wód podziemnych

Cząsteczka wody

Najprostszy trwały związek wodoru z tlenem (88,81% msy-tlen,11,19%- wodór). 36 odmian izotopowych wody ( 3 izotopy wodoru: H,D,T oraz 6 izotopów tlenu:
)

Wględna częstośc występowania ważniejszych odmian:

H2,16O 100000,H2,18O 204, H2,17O 37, D2,16O 5

H2O-prosta cząstka wody; cząstka dipolowa (tj. ładunek dodatni i ujemny są rozsunięte), odległość H-O wynosi 0.96A, odległość H-H wynosi 1,54 A, kąt rozwarcia H-O-H wynosi 105, H4O2, H8O4- asocjacje cząsteczek wody. Liczba koordynacyjna w krysztale lody-4. Układ elementarnej komórki lodu- heksagonalny.

Masa cząsteczkowa	18,0153
Gęstość kg/m3 (20stopni)	998,2
Temp topnienia, stopnie C	0,0
Temp wrzenia, stopnie C	+100,00
Temp maks. Gęstości, stop C	+3,98
Ciepło topnienia J/(gK)	333,75
Ciepło topnienia j/(g K)	2260
Ciepło właściwe, J/(g K)	4,19
Napiecie powierzchniowe, mN/m	72,75
Lepkość dynamiczna, mN s/M2	1,000
Przewodność elektrolityczna, S/m	5*10^-6

Anomalna rozszerzalność wody

- gęstość wody w przedziale ( O-3,98) wzrasta

(3,98 st C-100) maleje

- gęstość lodu o 10% mniejsza ni z gęstość wody w temp. 0 st C-wynosi 916,80 kg/m3

Gęstość wody konsekwencje

- lód wypływa na powierzchnie zbiorników

- woda o największym ciężarze właściwym( temp. 3,98) tonie i znajduje się na dnie zbiorni

- woda osiąga gęstość odu dopiero w temp+70

Ciepło właściwe wody:

- wśród wszystkich substancji chemicznych woda odznacza się jedna z największych wartości ciepła właściwego-4186 J/kgK

- oznacza to dużą pojemność cieplną wody, a w konsekwencji dużą bezwładność zbiorników wodnych na temperaturowe wymuszenia zewnętrzne

- duża wartość ciepła topnienia lodu powoduje, że woda pod lodem jest dobrze izolowana termicznie

Napięcie powierzchniowe- jest to praca jaką należy wykonać w celu zwiekszenia powierzchni cieczy o jednostke powierzchni (Nm/m2). Woda ma największe n.p. ze wszystkich cieczy. Napięcie p zmniejsza się wraz ze wzrostem temp. Wartość n.p. wody zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości w niej subst. Humusowych i rozpuszczalników organicznych, detergentów. Woda o zmniejszonym n.p. jest szkodliwa dla organizmów żywych.

Rozpuszczalność

Kazda subst rozpuszcza się w wodzie w określonym stopniu( zależy od: rodzaju subst., temp, i ciśnienia). Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem ze względu na swoja budowe dipolową. Woda w naturze jest zawsze roztworem różnych subs.

Geneza jezior

Tektoniczne, wulkaniczne, glacjalne, krasowe, związane z rzekami (meandrowe), nadbrzeżne, bagienne.

Klasyfikacja jezior ze względu na kryterium mieszania:

- polimiktyczne: płytkie jeziora mieszające się wielokrotne w ciągu roku

- oligomiktyczne: głębokie jeziora mieszające się rzadko

- monomiktyczne zimne: strefa polarna, j. wysokogórskie.

- monomiktyczne ciepłe: strefa tropikalna i subtropikalna

- dimiktyczne: strefa umiarkowana

Podział strefy jeziora

- litoral: strefa przybrzeżna

- pelagial- strefa wymiany tlenu z atmosferą i produkcji tlenu w wyniku fotosyntezy chlorofilu przez fitoplankton:

6CO2+^H2O+Ev=C6H12O6+6O2

- profundal: strefa przydenna

Elementy jakości biologicznej jezior wymienione w RDW

Zoobentos, ryby, fitoplankton, rośliny wyższe

Ranking wskaźników jakości wody wg. Ekspertów

-fitoplankton skład i obfitość (presja koncentracji miogenów)

-bezkręgowy zoobentos w profundalu ( presja odtlenienia)

- mikrolity i bezkręgowy zoobentos w litoralu ( pobór wody, regulacja przepływu, zmiana morfologii jeziora)

Dobry status jeziora- reprezentuje jezioro, które tylko nieznacznie różni się od swojego ,naturalnego stanu odniesienia' w aspekcie swojej biologii( np. fitoplanktonu,ryb itp.), składu chemicznego i warunków hydromorfologicznych (np. linia brzegowa i morfologia misy jeziornej).

Dobry status powinien zapewniać:

- względnie niski ładunek miogenów i biomasy fitoplanktonu

- względnie niski poziom niedotlenienia hipolimnionu

- 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

Cieki- powierzchniowe wody płynące w formi skoncentrowanej pod wpływem siły ciężkości korytem naturalnym lub sztucznym

Obszar zasilania, zlewnia- obszar, z którego wody spływają do jednego wspólnego odbiornika ( np. rzeki, jeziora, morza)

Zlewnia powierzchniowa - zlewnia podziemna

Strugi, strumienie- małe cieki naturalne w terenach równinnych o obszarze zasilania od kilku do kilkudziesięciu kilometrów kwadrato.

Potoki- małe naturalne cieki wypływające z wydajnego źródła o wartkim nurcie, płynace waskim korytem o dnie kamienistym lub żwirowym (potok górski), bądź piaszczystym lub mulistym (potok nizinny)

Rzeki- cieki naturalne powstałe z połączenia strumieni, potoków lub innych rzek, wypływające z czoła lodowca, jeziora, obszaru bagiennego lub wydajnego źródła oraz zasilane powierzchniowo i podziemnie przez opady występujące w ich zlewniach powierzchniowych i podziemnych

Cieki sztuczne:

Rów- sztuczne koryto (wykop podłużny, zwykle o przekroju poprzecznym trapezowym) często tylko okresowo wypełniony wodą

Kanał otwarty- sztuczna arteria wodna zwykle o przekroju poprzecznym trapezowym, o ubezpieczonych skarpach, wyposażona w urzadzenia hydrotechniczne. (melioracyjne, żeglugowe, przemysłowe)

sieć rzeczna- wody płynące powiazane ze sobą procesem przepływu tworzącym system fizyczny o strukturze topologiczne ,,drzewa”

Warunki klimatyczne wystepowania sieci rzecznej- opady:

200-250 mm/rok w strefie umiarkowanej

400-500 mm/rok w strefie podzwrotnikowej

700-1000 mm/rok w strefie gorącej

Klasyfikacja rzek wg czasu występowania:

- stale płynące, sporadycznie wysychające, okresowe, epizodyczne

Długość i wielkość zlewni

rzeka	Dł. Cieku głównego	Wielkość zlewni(1000km2)
Mala	100-200	1-10
Średnia	200-500	10-100
Duża	500-2500 Wisła(1047) Odra(854)	100-1000 Wisła(194) Odra(119)
wielka	>2500 Amazonka(6280) nil (6670)	>1000 Amazonka(6915) nil (2870)

Założenia modelu jednowymiarowego

-ruch wolnozmienny- krzywizny toru czastek są niewielkie

- ruch jednowymiarowy

-niewielka nierównomierność rozkładu prędkości w przekroju

- rozkład hydrostatyczny ciśnienia w przekroju

-niewielkie nachylenie dna koryta

- jedyna siła masowa-siła grawitacji

- dopływ boczny wnosi znikomy pęd

Wody podziemne- te wody, które wraz z innymi cieczami (np. ropa) i gazami wypełniają w sposób naturalny częściowo lub całkowicie pory i szczeliny ośrodka skalnego pod powierzchnią ziemi.

Zagadnienia związane z wodami podziemnymi:

- ilościowe: dystrybucja zasobów, zmienność czasowa i przestrzenna

- jakościowe: chemizm, biologia, temperatura (zanieczyszczenia, chemiczne, biologiczne, termiczne)

- strukturalne: dostępność warstwy, przepuszczalność warstwy

- interakcje z innymi systemami: lasy, rzeki, jeziora - zagadnienia zasialnia warstwy

- struktura systemu warstw wodonośnych

Antropogeniczne wpływy na wody podziemne:

- pobory wody, wykopywanie wody (pobory większe niż zasilanie)

- emisje przemysłowe i komunalne do wód podziemnych

- rolnictwo

- budowy hydrotechniczne- zaburzanie stosunków wodnych

- eksploatacja zasobów naturalnych, kopalnie

Źródła zanieczyszczeń wód podziemnych:

- punktowe: wysypiska nie izolowane, zbiorniki ścieków, wypływy punktowe, nielegalne składowiska

- liniowe: drogi, rurociągi, kanalizacja, zanieczyszczone rzeki;

- obszarowe (rozłożone)

*bezpośrednie: infiltracja wód opadowych zanieczyszczonych, zanieczyszczenia z roślinnej hodowli rolnej, zanieczyszczenia z działalności górniczej, pobór ropy naftowej i gazów, emisje z poligonów

*indukowane zanieczyszczenia gleby: zasolenie wskutek podchodzenia zwierciadła wody do powierzchni gruntu, odwrotny lej depresji- podchodzenie wody słonej do nafiltrowania studni.

Ludzka działalność na powierzchni i pod powierzchnią ziemi prowadzi do:

- zaburzenia bilansu wód podziemnych

- zaburzenia chemizmu wód podziemnych

- zmian geometrii ośrodka- np. osiadanie budynków

Naturalna stabilność wód podziemnych i brak turbulencji przy przepływie, czyli brak mieszania związanego z turbulencją, powoduje, ze woda raz zanieczyszczona może zostać oczyszczona, ale albo odbedzie się to wysokim kosztem, albo będzie trwało bardzo długo (kilkadziesiąt- kilkaset lat)

Przyspieszenie procesów oczyszczania wód podziemnych jest bardzo drogie- trzeba bowiem usunać zanieczyszczone nie tylko z wody, ale i z ośrodka porowatego.

Ośrodek porowaty/szczelinowy- osrodek w którym wystepuje faza stała tworzaca połączone między soba wolne przestrzenie zwane porami lub szczelinami

Szczeliny- wolne przestrzenie w skale, których jeden z wymiarów jest znacząco różny od dwóch pozostałych

Pory- wolne przestrzenie w skale, charakteryzujące się brakiem wyróżnienia któregokolwiek z wymiarów.

Pory/szczeliny mogą być wypełnione gazami, cieczami lub mieszaninami składającymi się z róznych faz.

Podział ośrodków porowatych: naturalne i sztuczne (filtry, wypełnienia)

Przepływ w ośrodkach porowatych

- ciecze: ropa naftowa, woda słodka, woda słona

- gazy: powietrze, gaz ziemny, inne

- mieszaniny: ciecz+ ciało stałe

Rodzaje wody w ośrodku skalnym:

Woda higroskopijna- woda zaadsorbowana w fazie stałej ośrodka porowatego wskutek działania sił molekularnych. Woda ta związana jest z fazą stałą ośrodka najsilniej i usuwa się ją przez suszenie w 105-110 C.

Woda błonkowata- woda związana z fazą stałą ośrodka dzięki siłom elektrycznym, związanie to jest dużo słabsze niż w przypadku wody higroskopijnej; z wodą błonkowatą wiąże się pojęcie wodochłonności molekularnej

Woda kapilarna- woda podnoszaca się ponad swobodne zwierciadło wody gruntowej wskutek sił kapilarnych; przyczyną powstawania sił kapilarnych są zjawiska na granicy faz powodowane przez siły adhezji i kohezji

Woda kapilarna zawieszona- woda zawieszona ponad swobodnym zwierciadłem wody podziemnej; zjawisko to zachodzi w momencie gdy zwierciadło opada i woda kapilarna traci z nim kontakt; zawieszenie wody jest możliwe dzięki łańcuszkowemu charakterowi kapilar

Woda zawieszona (przemijająca)- woda pozostająca na nieprzepuszczalnej soczewce znajdującej się w warstwie wodonośnej.

Współczynniki charakteryzujące grunt:

Grunt suchy- nie zawiera wody adhezyjnej, kapilarnej, charakteryzowany jes przez współczynnik porowatości objętościowej n

Vp-objetość porów w badanej próbce V-objetość próbki gruntu

Grunt wilgotny-dla tego gruntu definiuje się współczynnik odsączalności

Grunt mokry- zawiera wodę adhezyjną, wodę kapilarną i wodę w martwych porach; dla gruntu mokrego definiuje się współczynnik porowatości efektywnej

Prędkość w porze

Spi-powierzchnia przekroju poru

Vr- funkcja opisująca pole prędkości na powierzchni rozważanego przekroju poru

Średnia prędkość porowa

Np.-liczba porów w rozważanym przekroju

Pole przepływu właściwego

Ssk-pole powierzchni przekroju k-tego ziarna

Ns- porowatość powierzchniowa

-przepływ właściwy jest mniejszy od średniej prędkości porowej, ponieważ 0<ns<1

- przepływ właściwy ma wymiar strumienia:

Związek pomiędzy porowatością objetościową nv a powierzchniową ns:

Pomiar wysokości hydraulicznej

Wysokość słupa wody h a cisnienie hydrostatyczne p na dnie piezometru:

Po zainstalowaniu piezometru wielkości Hk i z i są zwane: Hk- z pomiaru geodezyjnego, z- na podstawie znajomości długości piezometru

Pomiar h polega na:

-zmierzeniu świstawką głębokości zalegania zwierciadła wody w piezometrze-G

-obliczeniu h na podstawie pomiaru G oraz znajomości Hk oraz z.

Zlewnia rzeczna- zwarty obszar powierzchni ziemi, z którego wszystkie wody powierzchniowe odpływają w określonym przekroju koryta rzeki głównej

Topograficzny dział wodny- zamknięta linia na mapie przechodząca przez przekrój zamykający i obejmujący obszar zlewni rzecznej

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.

Zlewnia jeziorna- zwarty obszar powierzchni ziemi, z którego wszystkie wody powierzchniowe odpływają do danego jeziora

Odpływ powierzchniowy ze zlewni- objętość wody V przepływającej przez przekrój zamykający zlewnię w ciągu oreślonego okresu czasu (zwykle roku)

Odpływ powierzchniowy w dwóch przekrojach koryta rzecznego-,,11” i ,,2”- wyróżnionej rzeki spełnia 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.Uwaga1: Na ogół założenie pierwsze nie jest spełnione w odpływie Q(t) w danym przekroj zamykającym oprócz wód powierzchniowych mogą uczestniczyć wody podziemne pochodzące z zasilania z obszaru zlewni jak i wody podziemne zasilane poza obszarem zlewni. Także część wód podziemnych zasilanych w danej zlewni może bezpowrotnie odpływać poza obszar zlewni. Uwaga 2: założenie 2 też często nie jest spełnione0 w podzlewniach zlewni może występować znaczne zróżnicowanie przestrzenne opadó, ewapotranspiracji oraz intensywności zasilania infiltracyjnego.W odniesieniu do każdego trójwymiarowego obszaru ziemi wyznaczonego przez zlewnię rzeczną można sensownie mówic o:

- strumieniach wody zasilających ten obszar z systemu atmosferycznego lub wpływających z tego obszaru do systemu atmosferycznego (ewapotranspiracja)

-strumieniu wody wpływającym korytem rzecznym w przekroju zamykającym zlewnię z danego obszaru do innego podobnego obszaru

-strumieniach wody zasilających ten obszar z sąsiednich systemów wód podziemnych lub wypływających z tego obszaru do sąsiednich systemów wó podziemnych

- na ogół skoncentrowanych strumieniach wody pobieranych lub zrzucanych przez człowieka z i do rozważanego obszaru

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

Klasyfikacja naturalnych zasobów wodnych:

- odnawialne i nieodnawialne: obiektywna własność możliwości odnowienia zasobów wodnych przez naturalne zasilani

- statyczne i dynamiczne: zmienność w czasie ilości zasobu

- dyspozycyjne: nadające się do wykorzystania z uwzględnieniem ograniczeń wynikających z wymogów środowiska naturalnego

- eksploatacyjne: część zasobów dyspozycyjnych, które można w sposób uzasadniony ekonomicznie pozyskać

Zasoby wodne Polski:

-suma opadów na terenie Polski- 600mm

* w pasie nizin 500-550mm

* rejonach górskich i podgórskich 1100mm

-Średni odpływ roczny z terytorium Polski- 62km3

+waha się w granicach 37,5-90 km3

-Wskażnik dostępności wody dla ludności- 1600m3/mieszkańca/rok (w Europie średnio 4500m3

- objętość zwykłych wód podziemnych

- 3000km3

- ze względu na niską odnawialność, zasoby eksploatacyjne- 16km3/rok

- 62% z utworów czwartorzędowych

- 38% z utworów trzeciorzędowych, kredowych i starszych

- długość rzek 95000km

- ilość jezior 9300 (dużych 34>1000ha)

---