1. Napisz prawo ciągłości dla przepływów wody (do wyboru : albo w korycie rzeki albo w ośrodku porowatym). Podaj nazwy i jednostki występujących w tym prawie zmiennych fizycznych.

Prawo ciągłości:

Rozpatrujemy zmiany objętości (retencji) wody w czasie na 2 sposoby.

q_b – ile wody dopływa na jednym wycinku segmentu Δx.

Zmiana retencji zależy tylko od geometrii.

Po „=” mamy do czynienia z przyczynami fizycznymi tego zjawiska.

W szczególnym przypadku przepływ nie zmienia się. Na całym spadku rzeki występuje taki sam przepływ.

Kiedy q_b < 0 oznacza to, że rzeka infiltruje do wód podziemnych (z osią x przepływ się zmniejsza) dQ/dx będzie ujemne.

2. Wymień przynajmniej 3 funkcje jakie pełni (może pełnić) zbiornik wodny na rzece?

Zadania zbiorników wodnych:

• Produkcja energii elektrycznej

• Zaopatrzenie w wodę (lewobrzeżna Warszawa zaopatrywana przez zbiornik w Wieliszewie, nie przez Filtry Warszawskie):

- do picia

- do rolnictwa (produkcja żywności)

- do produkcji przemysłowej

• Ochrona przeciwpowodziowa

• Wędkarstwo / gospodarka rybna (tylko wtedy, kiedy woda nie jest wykorzystywana do celów pitnych)

• Rekreacja / żeglarstwo

3. Zapisz prawo Darcy – formuła, nazwy zmiennych, jednostki.

PRAWO DARCY:

q = −kgradΦ

W najprostszej postaci:

$$q_{x} = - k\frac{\partial\Phi}{\partial x}$$

$$q_{y} = - k\frac{\partial\Phi}{\partial y}$$

$$q_{z} = - k\frac{\partial\Phi}{\partial z}$$

4. Podaj definicję i fizyczną interpretację wysokości hydraulicznej w warstwie wodonośnej?

Wysokość hydrauliczna

$$\Phi = z + \frac{p}{\text{ρg}}$$

Wysokość, do której wypłynie woda w piezometrze.

Φ = h − z

5. Wymień siły uwzględnione w równaniu pędu Saint Venanta.

3 niewiadome (h, Q, u, A) – jeśli znamy h, to znamy też A. Prędkosć średnią u możemy wyznaczyć ze wzorów Manninga. Zatem rozwiązanie równań Saint – Venanta następuje na dwa sposoby – względem h i Q lub A i Q.

Mamy zatem 2 równania i 2 niewoadome, które można rozwiązać przy znajomości geometrii poszczególnych segmentów. Musimy wyodrębnić jak najwięcej pojedynczych segmentów, które potem wiążemy ze sobą:

• ilość masy dopływającej do jednego węzła, gdzie segmenty łączą się ze sobą - suma dopływów i odpływów są sobie równe.

• Porównujemy wysokości wody w poszczególnych węzłach (?)

6. Wymień przynajmniej 3 zagadnienia jakimi zajmuje się hydrogeologia?

7. Dlaczego rok hydrologiczny jest przesunięty względem kalendarzowego?

Krążenie wody w jakimś obszarze, bilans wodny dla takiego obszaru, rozpatruje się z reguły w pewnych ramach czasowych. Najczęściej podstawowym przedziałem jest rok hydrologiczny, zaczynający się w listopadzie, a kończący w październiku następnego roku kalendarzowego. Takie czasowe przesunięcie względem normalnego kalendarza związane jest z natężeniem procesów wchodzących w skład obiegu wody. Zasilanie (opad) w okresie jesiennym jest najsłabsze, w czasie zimy z reguły mamy do czynienia z jego całkowitym brakiem i retencją (czyli zatrzymaniem wody). Wiosenne roztopy i wzrost opadów powoduje, że do „systemu” doprowadzane jest coraz więcej wody – uruchamiane są, na dużą skalę, procesy wchodzące w skład obiegu wody. Początki kolejnej jesieni to okres, gdy znów zmniejsza się zasilanie, a zaczyna dominować odpływ dostarczanej na wiosnę i w lecie wody.

8. W jakich warunkach pompowania wody z warstwy wodonośnej przez studnię powstaje odwrotny lej depresji?

9. Czym się zajmuje limnologia?

10. Dlaczego w tropikach wymieszanie jezior występuje tylko raz w roku?

11. Podaj interpretację średniej prędkości przepływu wody w ustalonym przekroju koryta rzecznego.

12. Wymień dwie charakterystyki wód podziemnych powodujących, że wymagana jest szczególna ostrożność podczas korzystania z tych zasobów wodnych.

13. Jak nazywa się proces parowania biologicznego? Opisz w 2-3 zdaniach mechanizm tego procesu.

Transpiracja (parowanie biologiczne) obejmuje proces przejścia wody do atmosfery za pośrednictwem organizmów roślinnych. Przemiany stanu skupienia wody odbywają się w przestworach międzykomórkowych, do których przenika powietrza przez aparaty szparkowe. Transpiracja przebiega na ogół na podobnych zasadach jak parowanie fizyczne, w warunkach prawidłowego przebiegu zasilania roślin woda oraz w obrębie granic oporu środowiskowego.

Transpiracja – parowanie z roślin.

Tak określamy zjawisko przechodzenia wody z gleby do atmosfery za pośrednictwem żywych roślin. Pod otworami w tkance okrywającej roślinę znajdują się przestwory, w których odparowuje woda przedostając się na drodze dyfuzji z otaczających tkanek. Możliwość przechodzenia pary wodnej do atmosfery zależy od stopnia otwarcia aparatów szparkowych. Bardzo szybki przychód energii słonecznej, wysoka temperatura i suchość powietrza, duże prędkości wiatru mogą spowodować zmniejszanie otworów szparek i ograniczenie transpiracji, w skrajnych przypadkach całkowite ich zamkniecie. Ustaje wówczas także proces asymilacji. W przypadku długotrwałego oddziaływania niekorzystnych warunków rośliny zmniejszają powierzchnię, z której może odbywać się parowanie, co następuje przez więdnięcie a nawet usychanie liści. Transpiracja podczas większości faz rozwojowych rozwoju przebiega podobnie do parowania z wolnej powierzchni wodnej pod warunkiem prawidłowego zasilania woda części naziemnej przez korzenie. Znaczne zawieszenie transpiracji występuje w tzw. Okresach krytycznej gospodarki wodnej występujących u większości roślin podczas kwitnienia. Wielkość transpiracji może wówczas znacznie przewyższać parowanie wolnej powierzchni wodnej.

14. Opisz krótko na czym polega zjawisko wymieszania wiosennego jeziora.

Na wiosnę wody jeziora nagrzewają się stopniowo od słońca, poczynając od powierzchni. Woda nagrzana jest lżejsza od wody zimnej. Gdy więc wiatr porusza powierzchnię jeziora może stosunkowo łatwo wymieszać te cieplejszą wodę na górze, trudniej natomiast poruszyć cięższą wodę w głębi.

Najkorzystniejsze okresy do życia w jeziorze to wiosna i jesień, ponieważ wówczas następuje:
- całkowite wymieszanie wody z tlenem, dwutlenkiem węgla (CO2), substancjami pokarmowymi,
- wyrównanie temperatury na całej głębokości jeziora do +4 stopni Celsjusza.

Przy dnie znajduje się chłodna (4 stopnie Celsjusza) i nieruchoma warstwa wody.
Nagrzane i bogate w tlen wody powierzchniowe mieszają się w górnej części jeziora.

15. Podaj przykład konfliktu dotyczącego ilości zasobów wodnych, wymień strony konfliktu, wyjaśnij b. krótko powód/podłoże konfliktu (wykorzystaj ewentualnie drugą stronę).

16. Podaj związek pomiędzy przepływem w przekroju koryta rzecznego jako funkcję czasu a objętoścą wody jaka przepływa przez ten przekrój w okresie czasu [0,T]

17. Podaj nazwy i przeznaczenie dwóch typów cieków sztucznych / Wymień dwa cieki sztuczne i scharakteryzuj krótko funkcje jakie pełnią.

18. Dlaczego gęstość wody maleje przy wzroście temperatury powyżej 4 st. Celsjusza?

19. Czym zajmuje się potamologia?

21. Dlaczego Polskie rzeki nie zasychają w trakcie suszy letniej?

22. Co to jest filtracja objętościowa?

23.Co to jest zlewnia?

24. Podać 3 zanieczyszczenia liniowe.