Cykl hydrologiczny można wyrazić za pom. równ. bilansu wodnego, w którym składowe przedst. liczbowo poszczególne fazy obiegu wody. Bilans wodny globu ziemskiego charakt. równowaga pomiędzy parowaniem wód. (P = E) P - całkowity opad atm. na obszarze lądów i oceanów; E - całkowite parowanie lądów i oceanów

Faza kontynentalna ; Pk-Ek-Hk=Rk

Pk - całkowity opad atmosferyczny na obszarze lądów

Ek - całkowite parowanie na obszarze lądów

Hk - całkowity odpływ powierzchniowy na obszarze lądów

Rk - zmiana retencji na obszarze lądów

Faza oceaniczna ; Po-Eo+Hk=Ro

Po - całkowity opad na obszarze oceanów

Eo - całkowite parowanie na obszarze oceanów

Hk - całkowity odpływ wody z lądów

Ro - zmiana retencji w oceanach./

CZAS WYMIANY: Rzeki są tym ogniwem kontynent. w któ. wymiana wody odbywa się b. szybko, od 12 do25 dni. Wymiana wody w jezi. jest wolniejsza, szacuje się ja na około 3 lata. Najw. aktywnością charakt. się woda w atmosf., wymienia się co 8 dni. Teoret. woda jako całość w hydrosf. wymienia się co 2700 lat.

CIEKI -są liniowymi obiektami hydrograficznymi. Jest to ogólne określenie powierzchniowych wód płynących w formie skoncentrowanej pod wpływem siły ciężkości korytem naturalnym - cieki naturalne, lub sztucznym - cieki sztuczne.

Ciekami jako obiektami wodnymi zajmuje się potamologia.

Przekrój poprzeczny koryta cieku można opisać podając następujące parametry: Szer. zwierciadła wody w metrach (B); Powierz. przekroju poprzecznego w m² (F)

Głęb. max koryta przy danym napełnieniu, czyli szerokości; Obwód zwilżony(P), czyli długość odcinka w metrach obwodu przekroju poprzecznego, na której woda styka się z podłożem.

Sieć rzeczna, jej układ i gęstość zależy od warunków fizyczno-geogr. na danym obszarze. Gęstość sieci rzecznej można zobrazować jedyną z następujących charakterystyk:

Średnia gęstość się ci rzecznej - iloraz długości cieków różnego rzędu i powierzchni pola rozpatrywanego obszaru (dorzecza, zlewni) ; D = L / A (m/km²)

Wskaźnik gęstości cieków (F_n) - iloraz całkowitej liczby cieków rożnego rzędu i pow. ich zlewni; F_n = N/P (1/km2)

Spadek podłużny cieku - różnica wys. na danym odcinku

Spadek średni rzeki - różnica wysokości między źródłem a ujściem rzeki do odległości między nimi

Rzeka infiltrująca - oddaje wodę do warstwy wodonośnej

Rzeka drenująca - pobiera woda z warstwy wodonośnej

W PL rzeki drenujące okresowo mogą być infiltrujące. Na stałe taka syt. ma miejsce kiedy w dolinie mamy ujęcie wody.

Wyznaczanie granic poszczególnych zlewni na obszarze dorzecza jest nazywane podziałem dorzecza. Wykonując podział dorzecza otrzymujemy zlewnie cząstkowe ( elementarne), Zlewnie poszcz. dopływów rzeki głównej i tzw. przyrzecza, obszary bezpośrednio odwadniane do rzeki głównej , położone nad nią między zlewniami jej dopływów.

Wyznaczanie granic wód podziemnych wykonuje się z mapy hydroizohips ( mapa ukształtowania powierzchni wód podziemnych) . Dział wód powierzchniowych może, ale nie musi pokrywać się z działem wód podziemnych.

Podstawowe warunki wodowskazowe: koryto rzeki musi być zwarte i jednolite; zwierciadło wody musi być swobodne; możliwości techniczne przeprowadzania stałych pomiarów; dna rzeki nie powinno ulegać zmianom (erozja); musi posiadać dokumentacje; musi być zaniwelowany do państwowej sieci niwelacyjnej (określenie rzędnej zera wodowskazu)

Obserwacje stanów wód pow; dzieli się na stałe i terminowe (zwyczajne i nadzwyczajne). Obser. stałe przeprowadza się codziennie o godzinie 7 rano. Ilość wody w rzecze zależy od:

ilości i wielkości dopływów; zjawiska infiltracji dolinowej; poborów i zrzutów wód; zbiorników retencyjnych

STANY CHARAKTERYSTYCZNE (opracowywane dla potrzeb hydrologii operacyjnej) - publikacja IMGW dla posterunków wodowskazowych sygnalizacji codziennej i powodziowej, w której zamieszczone są stany charakterystyczne, ekstremalne i średnie z wielolecia. Oprócz zwykle opracowywanych stanów charakterystycznych do zestawienia wprowadzono stany alarmowe, ostrzegawcze oraz graniczne między strefami stanów niskich i średnich oraz średnich i wysokich. Obecnie stany te aktualizowane są co rok. Hydrologiczne definicje konkretnych stanów charakterystycznych można znaleźć m.in. w pracach Dębskiego (1970), Lambora (1971) i Ozga-Zielińskiej (1997).
KRZYWE HYDROGRAFICZNE

KRZYWA CZASÓW TRWANIA - wykres przedstawiający czas, w ciągu którego wartość danego parametru, np. stanu wody, jest równa lub większa od pewnej zadanej jego wartości, niezależnie od czasu jego wystąpienia. Krzywa czasu trwania stanów wody obrazująca czas trwania danych stanów wody ( liczba dni w ciągu danego okresu przy obserw. termin.stałych) wraz ze stanami wyższymi lub wraz ze stanami niższymi

KRZYWA CZĘSTOŚCI - krzywa określająca związek możliwych wartości zjawiska hydrologicznego z częstością jego występowania. Częstość stanów wody liczba wystąpień określonego stanu w określonym czasie

KRZYWA KONCENTRACJI (gałąź wznosząca hydrogramu) - część hydrogramu przedstawiająca przybór wody aż do osiągnięcia kulminacji.

KRZYWA RECESJI (krzywa opadania, wysychania) - krzywa obrazująca spadek przepływu rzecznego w wyniku malejącego zasilania przez wody pow... Przy przedłużającym się braku zasilania przechodzi w krzywą wysychania, która obrazuje tempo wyczerpywania zapasu wód podziemnych.

KRZYWA SUM CZASÓW TRWANIA PRZEPŁYWÓW - krzywa określ. czas trwania danego przepływu (wraz z niższymi lub wyższymi) w roku hydrol., niezal. od porządku chronolog. Czas trwania- podany w dniach lub procentach.

KRZYWA SUMOWA (krzywa całkowa) - krzywa sum. określonych wartości np. przepływów w funkcji czasu.
KRZYWA PRZEBIEGU STANÓW WODY (hydrogram) - jest to krzywa przedstawiająca przebieg stanów wód rzeki w czasie w określonym przekroju hydrometr.H = f(t); Stany skrajne do określenia amplitudy przepł., nie można z tego odczytać ile taki stan trwał.ZWIĄZKI WODOWSKAZOWE

Hydrogramy wykazują duże cechy podobieństwa, jeśli dotyczą tej samej rzeki lub rzek sąsiednich. Stany można ze sobą porównywać, mówimy wtedy o korespondencji stanów wody.

Związki wodowskazowe służą do; korekty stanów; wodowskazowych; uzupełnienie braków stanów wód; kontroli zmian zachodzących w korycie rzeki ( erozja, zarastanie); kontroli poziomu zera wodowskazu; opracowywania prognoz hydrologicznych;; Zbiór stanów koresp; nanosi się na układ osi współrzędnych prostokątnych w postaci zbioru punktów gdzie: Ha=x ; Hb=y ;Taki wykres naz; diagramem korelacyjnym.

Liniowy związek określamy za pomocą równania y= a*x + b, gdzie y to stan na wodowskazie dolnym, a x stan na wodowskazie górnym.; Stopień zależności miedzy x, y charakteryzuje współczynnik korelacji r. wartość r² pokazuje w jakim procencie zmienna y zależy od zmiennej x, a w jakim procencie przypada na czynniki oboczne.

NATĘŻENIE PRZEPŁYWU - ilość wody przepływającej przez przekrój poprzeczny koryta w jednostce czasu w m³/s.

METODY BEZPOŚREDNIE POMIARU:

metoda objętościowa ( mierzymy objętość w czasie, za pomącą naczynia o znanej objętości); metody hydrauliczne (w przepustach czy zwężeniach); metoda rozcieńczania wskaźnika ( do cieku wprowadza się wskaźnik o dane objętości i stężeniu, i mierzy odległość na jakiej wskaźnik uległ całkowitemu rozpuszczeniu czyli tzw. przekrój detekcji. przelicza się za pomocą specjalnych równań) METODY POŚREDNIE POMIARU - polegają na pomiarze elementów od których przepływ zależy . najczęściej tymi elementami są: prędkość przepływu v , powierzchnia przekroju poprzecznego A

Natężenie przepływu obliczamy ze wzoru: Q = v*f

Metody te dziel się w zależności od sposobu pomiaru prędkości przepływu na: metoda pływakowa- rzuca się coś na powierzchnie wody i mierzy się czas w jakim to ciało przebyło określona drogę; metoda młynka hydrometrycznego - przyrząd do pomiaru prędkości przepływu, a pośrednio do pomiaru natężenia przepływu. MIARY ODPŁYWU ( PRZEPŁYWU)

Podstawowa miarą odpływu jest natężenie przepływu. ODPŁYW v jest to ilość wody , która odpływa przez przekrój poprzeczny koryta cieku z określonej zlewni w ciągu określonego czasu np. miesiąca lub roku. Jednostka: m³.

Odpływ obliczany jest jako iloczyn średniego w danym czasie natężenia przepływu Q i czasu t w sekundach ; V = Q*t

OBJĘTOŚĆ ODPŁYWU oblicza się z zależności:

V = 86400Qs*d ; Qs przepł śr w danym profilu; d - układ dni

ODPŁYW JEDNOSTKOWY q - natężenie przepł. na jednostkę pow. zlewni, w l/s/ km² ; q = 1000Q/A A - pow. zlewni w km²; WARSTWA ODPŁYWU H - stosunek objętości odpływu z danego obszaru V do powierzchni tego obszaru A (mm) ; H = V/A ; WSPÓŁCZYNNIK ODPŁYWU α - iloraz warstwy odpływu H i opadu P wyrażony jako liczba niemianowana lub w %. Informuje jaka część widy opadowej odpłynęła z danego obszaru ; α = H / P

Wykres natężenia przepływu wody w cieku przedstawia hydrogram odpływu(przepływu).

Hydrogram odpływu uformowany przez pojedynczy opad ma kształt niesymetrycznej krzywej o następujących cechach charakterystycznych: krzywa wznoszenia , której kształt uzależniony jest od charakteru opadu, warunków fizyczno-geograficznych zlewni, pierwotnego zwilgocenia w zlewni.

kulminacja- największa wartość przepływu w danym cieku

krzywa opadania - charakteryzuje bardzo szybkie; zmniejsz. się przepływu w cieku; krzywa wysychania - charakteryzuje się powolnym spadaniem przepływu w cieku, charakterystyczne dla okresu bezopadowego

SCHEMATY KICIŃSKIEGO - pozwalające określić co w rzece pochodzi od wód podziemnych a co od pow.

w czasie wezbrania odpływ podziemny rośnie nieznacznie wzdłuż linii prostej łączącej punkty, które na hydrogramie odpowiadają przejściu z fazy odpływu podziemnego w fazę powierzchniową i odwrotnie.

odpływ podziemny w czasie wezbrania rośnie proporc.do wielkości wezbrania i czasu jego trwania , a jego kulminacja występuje nieco później niż maksymalne wezbranie

w czasie wezbrania odpływ podziemny maleje w wyniku wzrostu stanów wody w rzece lub wcale nie występuje genetyczny podział hydrogramu w metodzie tej przyjmuje się ze termin wystąpienia kulminacji odpływu podziemnego przesunięty jest w stosunku do kulminacji spływu powierzchniowego o czas t. Wartość tego parametru wynosi od 0 do 14. w zlewni górskie jest bliska zeru, w zlewniach nizinnych bliska górnej granicy.

KRZYWA PRZEPŁYWU (KONSUMCYJNA)

W hydrologii stosuje się metodę polegająca na określeniu przepływu na podstawie wyników pomiarów stanów wody ze związku statystycznego, jaki istnieje między zmierzonymi wartościami przepływu i stanu wody - krzywą przepływu.

Ogólna postać równania: Q = f (H,I,F,m,x); I - spadek zwierciadła wody ; F - powierzchnia przekroju poprzecznego

M - współczynnik szorstkości koryta ; X - obwód zwilżony

W warunkach przepł. swobodnego w korytach jednorodnych upraszcza się: Q = f (H) ;Rozrzut pktów może być spowodow.

zmianami kształtu przekroju poprzecznego koryta; zmianami poziomu odniesienia stanu wód; zbytnim uproszcz. związku

Związek stanów wody i przepływ wyznaczamy na podstawie krzywej przepływu. ; KOREKTA OPADU - przeliczanie opadu na wysokości 1 metra na opad docierający do powierzchni ziemi ( różnica do 30%). ; przyczynami powst. błędów przy pomiarze opadu są: starty wody na zwilżanie zbiornika i wewnętrzną część deszczomierza; straty wody opadowej na parowanie; omijanie deszczomierza przez część kropli deszczu wywołane zakłóceniami pola wiatru

wywiewanie lub nawiewania śniegu do cylindra deszczomierza

rozprysk kropel deszczu na pierścieniu; W celu scharakter. wysokości opadu z pewnego okresu, zależny tylko od czynników stałych , określa się średnią arytmetyczna opadów z wielolecia, które powinno obejmować przynajmniej 20 lat - jest to tzw. opad normalny(moduł pluwiometryczny)

Normalne wysokości opadów wypośrodkowane dla terenu polski wynoszą około 600 mm (dla dorzecza Wisły: 604mm, dla dorzecza Odry: 583mm). Rocznie suma opadów w Polsce waha się w przedziale: 500-700mm. Najbardziej suchy rok w latach 1881-1980 to rok 1951 - 489 mm.

Najbardziej mokrym rokiem był 1970 - 802 mm.

Najniższy zanotowany opad - Wrocław:318 mm (1953).

Najwyższy zanotowany opad - zakopane:1564 mm (1913).

Polska podzielona jest na 256 regionów

Na wartośc okresowych sumopadów składają się wysokości warstw poszczególnych deszczów czyli wydajność opadu.

Każdy opad ma swój czas trwania.; Iloraz wydajności opadu i czasu jego trwania nosi nazwę natężenia opadu.

STAN RETENCJI to całkow. ilość wody, która w określ. czasie znajduje się w obszarze zlewni lub dorzecza. Stan retencji zlewni wyraża siew jednostkach objętości np.m³ ; Lub analog. do wysokości warstwy opadu lub odpływu.. retencja może być pow. lub podziemna. R = 10^-3V_ret/A; V_ret - objętość wody retencjonowanej (m3); A - powierzchnia zlewni (km2)

Wartość retencji na obszarze Polski: Śniegowa - 10 km^3;

Wód powierzchniowych 37 km³; W sztuczn. zbiorn. 4 km³

Torfów 28 km³; Glebowa 10 km³; Płytkich wód podziemnych 75 km³; Głębokich wód podziemnych 1000 km³

W badaniach hydrograficznych najczęściej stosowaną charakterystyka opadów jest średnia wysokość warstwy opadu jaka spadła w pewnym czasie na powierzchnie zlewni.

Zmienność opadu - stosunek największej sumy rocznej do najmniejszej sumy nazywa się współczynnikiem nieregularności opadu.K = P_max - P_min ; k = (200.250)

Rozkład opadów w ciągu roku wyraża się w % i oznacza jaki procent opadu spadł w danym miesiącu

P = (P(normalny mies., mm)/P (normalny roczny, mm))*100%

Wysokość opadu określa się na podstawie wartości opadów zmierzonych na poszczególnych stacjach opadowych położonych na danym obszarze ze wzoru:

Charakt. wilg.okresu( w % opadu roczn)

skrajnie suchy < 50%; b. suchy 50-74%

suchy75-89% ; przeciętny 90-110%

wilgotny 111-1258% ; b. wilgotny 126- 150% ; skrajnie wilgotny >150%

hydrogeologia jest nauka o wodach podziemnych i procesach wzajemnego oddziaływania hydrosfery podziemnej, litosfery, atmosfery i biosfery oraz działaln. człowieka (antropopresja).

Przedmiotem zainteresowania hydrogeologów są w równym stopniu wody podziemne jak i ośrodek skalny, w którym one występują. Łącznie tworzą one środowisko hydrogeo. Skł. się z trzech elementów: ośrodek skalny (hydrogeo.), warunki hydrodyn. przepływu, właściwości fizykochemiczne wód.

Generalnie wyróżniamy następujące rodzaje przestrzeni hydrogeologicznej: porowa (pustki między ziarnami mineral. czyli pory międzyziarnowe); szczelin.; kawernowa (od krasu)

W zależności od tego jaki rodzaj porów i pustek odgrywa dominująca rolę w magazynowaniu i przewodzeniu wody podziemnej wyróżnia się ośrodki: porowy (piaski)

szczelinowy (wapienie); szczelin.-porowy; szczelin.-krasowy; krasowo-szczelin.-porowy (wyż. lubelska, kreda + less)

termin Warstwa wodonośna używany jest powszechnie przy rozpatrywaniu zagadnień związanych z dynamika wód podziemnych oraz w zagadnieniach eksploatacji wód podziemnych.; Natomiast w regionalnej systematyce wód podziemnych najmniejszą jednostką podziału hydrodstratygraficznego jest poziom wodonośny, który może składać się z jednej lub kilku warstw wodonośnych.

Generalnie wyróżniamy: warstwy o zwierciadle swobodnym

warstwy o zwierciadle napiętym; ŹRÓDŁO czyli naturalne, samoczynne i skoncentrowane wypływy wody podziemnej na powierzchnię oraz wypływy nie skoncentrowane (młaki, wysięki, wycieki, wykapy) są miejscem , gdzie woda krążąca pod powierzchnią terenu przedostaje się na jego powierzchnię.

Rodzaje źródeł: grzbietowe; stokowe; zboczowe; podzboczowe

Tarasowe; korytowe; przykorytowe ; PIEZOMETR to najczęściej małośrednicowy otwór zainstalowany w określ. punkcie warstwy wodonośnej i przystosowany do pomiarów stanów wód podziemnych. Działy wód powierzchniowych i podziemnych mogą być ze sobą zgodne lub nie.

---