1.1 RODZAJE WÓD NATURALNYCH.

Klasyfikacja wód:

1.wg pochodzenia: -opadowe,-powierzchnniowe,-podziemne,-juwenilne (wody które wydzieliły się podczas wgłębnych procesów magmowych i metamorficznych), -sedymentacyjne, -mieszane (wysoko zmineralizowane), -mineralne (chlorkowe, węglanowe, siarczanowe, kwaśne), -zaskórne, -gruntowe, -wgłębne.

2.wg temp. wody: - b.zimne, -zimne, -ciepłe, -gorące, -b.gorace, -wrzące. Wody b. Gorące i wrzące to wody termalne tzw. cieplice.

3.wg stopnia mineralizacji: -słodkie, -słabo zmineralizowane (lecznicze), -średnio zmineralizowane (lecznicze), -zmineralizowane, -solanki

4.wg składu chem. : - wodorowęglanowe, -siarczanowe, -chlorkowe.

1.2 WODY OPADOWE.

FAZA LĄDOWA-opad atmosferyczny odpływ powierzchniowy, wsiąkanie.

Para wodna - ilość zależna od temp. i ciśnienia.

Kondensacja - przejście pary wodnej w stan ciekły.

Sublimacja - przejście ze stanu stałego w stan gazowy. Zachodzi gdy prędkość pary wodnej odniesiona do temperatury śniegu /lodu jest większa od prędkości pary wodnej pod powierzchnią śniegu/wody.

Opady atmosfer. dzieliny na : - pionowe (deszcz, śnieg, grad), - poziome (osady - szron, rosa, szadź, gołoledź).

Inny podział: - opady ciągłe (zwykłe), opady przelotne (silne, ulewne, nawalne).

Parowanie (ewaporacja)- jest procesem fizycznym, wyst. w temp. niższej od temp. wrzenia, podczas którego ciecz zmienia swój stan skupienia przechodząc w fazę gazową.

Parowanie terenowe - zjawisko przechodzenia wody do atmosfery na danym obszarze.

Wody opadowe - zaliczane są do najczystszych. Zawierają głównie rozpuszczone gazy (tlen, dwutl.węgla, azot). Wody opadowe przenikają przez glebę, zasilając wody podziemne. Zawartość różnych substancji w wodzie uzależniona jest od stopnia uprzemysłowienia regionu. W postaci nierozpuszczonej w wodzie znajdują się: pyły, sadze, pyłki roślinne, mikroorganizmy. Wody opadowe nie powinny być spożywane w stanie surowym.

1.3 KLASYFIKACJA WÓD PODZIEMNYCH

WODY PODZIEMNE- to wody występujące pod powierzchnią ziemi w wolnych przestrzeniach skał skorupy Ziemskiej tworzące zal. od głębokości występowania wody przypowierzchniow. Oraz głębsze użytkowe poziomy wodnonośne.

Wody podziemne i ich rodzaje

1. Wody przypowierzchniowe (zaskórne), występujące płytko pod powierzchnią ziemi, najczęściej na terenach podmokłych, pozbawione strefy aeracji, zwykle nie nadające się do spożycia z uwagi na duże zanieczyszczenie.

Strefa aeracji (strefa napowietrzenia) jest to strefa w obrębie skorupy ziemskiej, od powierzchni ziemi do zwierciadła wód podziemnych, w której pory i szczeliny skał wypełnione są powietrzem. Występująca w strefie aeracji woda jest związana siłami międzycząsteczkowymi z ziarnami skał (tzw. woda błonkowata, woda higroskopijna, woda kapilarna).
2. Woda glebowa, woda znajdująca się w glebie, w strefie aeracji. Wyróżnia się:
- wodę higroskopijną ? ściśle związaną z budującymi glebę ziarnami mineralnymi dzięki siłom przyciągania międzycząsteczkowego, o dużej gęstości, zamarzającą w temperaturze ?78? C
- wodę błonkowatą ? tworzącą warstwę otaczającą ziarna gleby po osiągnięciu przez nie maksymalnej wilgotności higroskopijnej, o gęstości zbliżonej do zwykłej wody i temperaturze zamarzania zmiennej, ale poniżej 0?C
- wodę kapilarną ? podsiąkającą i wypełniającą szczeliny w glebie
- wodę zawieszoną ? rzadko spotykane soczewkowate zbiorowiska wolnej wody, tworzące się ponad niewielkimi wkładkami skał nieprzepuszczalnych, występującymi w podłożu, w warstwie aeracji.
3. Wody gruntowe, występujące głębiej, w strefie saturacji, nad którą znajduje się strefa aeracji, pełniąca rolę filtra dla zasilających te wody opadów atmosferycznych, wykorzystywane głównie w rolnictwie, a także do celów komunalnych.
Strefa saturacji czyli strefa nasycenia wodą jest to warstwa skalna przepuszczalna, ograniczona od góry zwierciadłem wody podziemnej, a od dołu warstwą skalną nieprzepuszczalną. W strefie saturacji wszelkie przestrzenie, szczeliny i próżnie są wypełnione wolną wodą (czyli taką, która może się swobodnie przemieszczać i którą można eksploatować), powstaje wskutek przesiąkania w dół wód opadowych, które napotkawszy skałę nieprzepuszczalną zatrzymują się i zaczynają wypełniać wolne przestrzenie, podnosząc stopniowo zwierciadło wody podziemnej.
4. Wody głębne, znajdujące się w warstwie wodonośnej, nad którą zalega warstwa nieprzepuszczalna, zasilana przez opady tylko tam , gdzie te warstwy odsłaniają się na powierzchni ziemi, ich odmianą są wody artezyjskie.
5. Wody artezyjskie, są to wody gruntowe, znajdujące się między dwiema warstwami skał wodoszczelnych, podlegające działaniu ciśnienia hydrostatycznego.
Wody artezyjskie gromadzą się na zróżnicowanych głębokościach (do 2135 m) i są czerpane z ponad 5000 studzien. Stanowią one podstawę gospodarki Wielkiego Basenu Artezyjskiego (hodowla), szczególnie w południowej części obszaru, cechującej się silnym niedoborem wody (opad roczny poniżej 150 cm. na km?.
6. Wody głębinowe, znajdujące się głęboko pod powierzchnią ziemi i izolowane od niej całkowicie wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych, nie odnawiane i nie zasilane, często silnie zmineralizowane, bez większego znaczenia gospodarczego.
7. Wody szczelinowe, tworzące sieć żył wodnych w szczelinach i spękanych masywnych skał.
8. Wody krasowe, występujące w próżniach i kanałach powstałych wskutek procesów krasowych. Inne podziały wód podziemnych uwzględniają ich skład chemiczny (wody mineralne), dostępność dla roślin, temperatura, pochodzenie.
9. Wody mineralne, o mineralizacji ogólnej wody powyżej 1g / dm?. Niektóre mineralne wody to wody lecznicze (o mineralizacji nie większej niż 60 g / dm?), wykorzystywane (najczęściej w uzdrowiskach) w leczeniu wielu schorzeń i w różnej formie (kąpiele, inhalacje, jako woda pitna).

Rodzaje wody: -woda wsiąkowa (w obrębie strefy aeracji), - woda

błonkowata (w obrębie str. aeracji), - woda kapilarna (w obrębie str. aeracji), - woda wolna (w obrębie strefy saturacji).

KLASYFIKACJA WÓD POWIERZCHNIOWYCH

Wody oceanów 97,24%
Woda w lodowcach, górach lodowych i wiecznych zmarzlinach 2.14%
Woda gruntowa 0.61%
Woda w jeziorach 0.009%
Woda mórz wewnątrz lądowych 0.008%
Woda w postaci pary wodnej 0.005%
Woda w atmosferze 0.001%
Woda rzek 0.0001%

1.4 MAGAZYNOWANIE ZASOBÓW WODNYCH

Retencja-naturalne zjawisko magazynowania wody opadowej, opóźniające jej odpływ z danego terenu.

Woda w lodowcach, górach lodowych i wiecznych zmarzlinach 2.14%
Woda gruntowa 0.61%

Rodzaje:

- retencja powierzchowna czyli zatrzymanie wody w dolinach rzek, jeziorach, zbiornikach retencyjnych, bagnach, a także w postaci lodu i śniegu,

- retencja podziemna - występuje w skałach podłoża, gdzie tworzą się zbiorniki wody podziemnej, które sprzyjają powstawaniu wód mineralnych.

Zbiornik retencyjny, jezioro, sztuczne jezioro- akwen utworzony przez człowieka, sztuczny obiekt wodny, powstały wskutek przegrodzenia doliny rzecznej zaporą lub przez podpiętrzenie jeziora. Zbiorniki nizinne charakt. Się znaczną powierzchnią i niewielką głębokością, górskie zaś - małą powierzchnią, ale dużą głębokością. Celem zbiornika jest wyrównanie odpływu rzecznego i zgromadzenie wody w okresach jej nadmiaru, w celu wykorzystania w czasie niedoboru.

Rodzaje zbiorników: - przeciwpowodziowe, - energetyczne, -żeglugowe, - komunalno-przemysłowe, - wielozadaniowe. Podstawowym parametrem zbiornika jest jego pojemność. Są dwa rodzaje: - pojemność całkowita, - pojemność użytkowa (taka, którą można wykorzystać do celów gospodarczych).

Mała retencja - zbiorniki i stawy wykonywane drogą gospodarczą, o głębokości max. 5 m.

DUŻA retencja -

1.5 STREFA AERACJI Inaczej strefa napowietrzniona, w której występują cząsteczki skał, woda, powietrze. Obejmuje warstwy skalne od powierzchni terenu do poziomu zwierciadła wód podziemnych. Woda w tej strefie występuje w postaci stałej, ciekłej i gazowej.

STERFA SATURACJI

Znajduje się poniżej strefy aeracji. To strefa nasycenia, w której wszystkie wolne przestrzenie wypełnione są wodą. Górną granicą tej strefy jest zwierciadło wód podziemnych.

Kapilarne podciąganie Podciąganie kapilarne polega na transportowaniu wody i powolnym nasiąkaniu obszarów materiału niemających bezpośredniego kontaktu ze źródłem wilgoci. Podciąganie kapilarne z fundamentów i piwnic może być powodem zawilgocenia ścian nawet do wysokości kilku metrów.

Podciąganie kapilarne jest zjawiskiem powszechnym także w gruntach i może być przyczyną stałego zawilgocenia ziemi przy budynku.

RODZAJE WÓD W GRUNCIE.

Źródła świadczą o występowaniu wód podziemnych:

• źródło warstwowe

• źródło szczelinowe

• źródło uskokowe

• źródło krasowe

Specyficzną odmianą wód gruntowych są wody szczelinowe. Charakterystyczne są wody krasowe.

Główne rodzaje wody:

1. woda wsiąkowa - strefa aeracji

2. woda błonkowata - strefa aeracji

3. woda kapilarna - strefa aeracji

4. woda wolna - strefa saturacji

Przydatność wody gruntowej: decyduje o tym głębokość zalegania co wiąże się z dopływem zanieczyszczeń z powierzchni.

1.6 Budowle hydrotechniczne

podział budowli hydrotechnicznych

Wszystkie budowle hydrotechniczne dzielimy na dwie kategorie :

1. budowle piętrzące wodę

2. budowle nie powodujące piętrzenia

Budowle nie powodujące piętrzenia

Do budowli tego typu zaliczamy ostrogi, namulniki, tamy podłużne z poprzeczkami lub bez, opaski i wały. Podstawowym materiałem używanym do budowy są kamienie, ziemia, faszyna, drewno, beton, stal, żelbeton, siatko beton.

Budowle piętrzące wodę

Piętrzenie wody jest człowiekowi potrzebne do różnych celów. Do najważniejszych należą :

	polepszenie warunków żeglugi rzecznej
	zmniejszenie prędkości przepływu
	wykorzystanie energii spadającej wody

Budowle piętrzące to przede wszystkim jazy i zapory . Jazy spiętrzające wodę dzielą się na stałe i ruchome. Ruchome pozwalają na opuszczanie lub podnoszenie części ruchomych, przez co istnieje możliwość regulacji spiętrzenia.

Większe budowle na rzekach

Prawie wszystkie zapory, jako budowle największe, stanowią zespół złożony m.in. z elektrowni wodnej, kanałów do spławu drewna, przepławki dla ryb, śluzy. Tego rodzaju zestaw nazywamy stopniem wodnym. Elementy stopnia wodnego stanowią znacznie większe niebezpieczeństwo dla człowieka, w przypadku zagrożenia życia.

Kanały

Budowanie kanałów umożliwia usprawnienia w żegludze oraz dotarcie szlakami wodnymi do wybranych obiektów. Najczęściej spotykane kanały mają szerokość od 10 - 15 m, głębokość do 4,5 m. Ściany kanałów mogą opadać pod kątem lub są pionowe. W kanałach prędkość wody nie jest duża gdyż utrudniałoby to prowadzenie nawigacji.

 Śluzy

Są to urządzenia wodne umożliwiające przepływania statków przez budowle piętrzące. Śluzy przypominają kształtem baseny. Od strony górnej i dolnej wody znajdują się wrota. Statek wpływa od strony dolnej wody. Aby możliwe było wprowadzenie jednostki do komory śluzy, musi nastąpić wyrównanie poziomów. Poziom wody w śluzie musi być równy poziomowi wody dolnej. Wyrównanie uzyskuje się poprzez otwarcie specjalnych kanałów przy wrotach dolnych. Po wyrównaniu poziomów wrota dolne otwierają się i statek wpływa do komory śluzy. Wtedy zamykają się dolne wrota i otwierają się kanały przy wrotach górnych. Gdy poziom wody w komorze zrówna się z poziomem wody górnej następuje otwarcie górnych wrót i statek opuszcza komorę śluzy. Na tej samej zasadzie odbywa się ruch statku płynącego z drugiej strony.

 Sztuczne zbiorniki retencyjne

Zbiorniki zaporowe różnych typów są różnie wykorzystywane: jako zbiorniki przeciwpożarowe, uspławnianie rzeki, jako rezerwuar wód pitnych (Goczałkowice), nawadnianie upraw, rekreacja, rybactwo , cele energetyczne .

Zadania zbiorników zaporowych

Jednym z celów budowy zbiorników zaporowych jest przeciwdziałanie powodziom i równoczesne zatrzymanie nadmiaru wód, które mogą być z kolei wykorzystane w okresach obniżonego ich stanu w rzekach. Ma to szczególne znaczenie w rejonach górskich i podgórskich Polski, gdyż strome zbocza wzniesień i duże spadki dorzecza potęgują spływ wód opadowych. W tych rejonach występują największe nieregularności przepływów w rzekach i częste powodzie.

Zbiorniki zaporowe wykorzystuje się w celu retencji wód, wykorzystywanych następnie do celów konsumpcyjnych, przemysłowych i rolniczych.

Zbiornik retencyjny, jezioro, sztuczne jezioro- akwen utworzony przez człowieka, sztuczny obiekt wodny, powstały wskutek przegrodzenia doliny rzecznej zaporą lub przez podpiętrzenie jeziora. Zbiorniki nizinne charakt. Się znaczną powierzchnią i niewielką głębokością, górskie zaś - małą powierzchnią, ale dużą głębokością. Celem zbiornika jest wyrównanie odpływu rzecznego i zgromadzenie wody w okresach jej nadmiaru, w celu wykorzystania w czasie niedoboru.

1.7 Ochrona przed powodzia

Rodzaje zbiorników: - przeciwpowodziowe, - energetyczne, -żeglugowe, - komunalno-przemysłowe, - wielozadaniowe. Podstawowym parametrem zbiornika jest jego pojemność. Są dwa rodzaje: - pojemność całkowita, - pojemność użytkowa (taka, którą można wykorzystać do celów gospodarczych).

Środki ochrony przed powodzią

Środki ochrony od szkód powodziowych mogą być różne: techniczne, administracyjne i ekonomiczne.

Do środków technicznych należy budownictwo wodne, mające na celu ochronę przed powodzią oraz sygnalizację i prognozowanie wezbrań. Środki techniczne leżą przeważnie w gestii inżynierów budownictwa wodnego bądź melioracyjnego.

Ochrona przeciwpowodziowa obejmuje zespół środków służących do zapobiegania powodziom lub do ograniczenia ich rozmiarów i skutków. Pod względem stosowanych środków technicznych, ochrona przeciwpowodziowa dzieli się na ochronę czynną i bierną.

Ochrona czynna polega głównie na tworzeniu na drodze przepływu fali powodziowej systemu zbiorników retencyjnych, przechwytujących przepływy grożące powodzią.

Należy do niej również tzw. retencyjne przysposobienie zlewni, obejmujące następujące zadania:

	zwiększenie powierzchni zalesienia
	zwiększenie zdolności retencyjnej małych zbiorników wiejskich, stawów i cieków wodnych;
	właściwą agrotechnikę i agromeliorację.

Ochrona bierna polega na zabezpieczeniu obszarów zagrożonych powodzią przed jej skutkami. Składa się ona głównie na uregulowaniu zwartego koryta i ochronie terenów przyległych za pomocą wałów. Zaliczamy tu także kanały ulgi oraz poldery przepływowe, które spełniają podobną rolę.

   

     2.1. Zbiorniki retencyjne

Najbardziej skutecznym sposobem walki z powodziami jest budowa zbiorników retencyjnych za pomocą przegród dolinowych. Pod osłoną przegrody (zapory) tworzymy pewną pojemność w celu zatrzymania dopływających fal powodziowych i w ten sposób zapobiegamy formowaniu się wezbrania powodziowego na cieku poniżej przegrody. Zatrzymaną wodę można wypuścić, gdy minie zagrożenie powodziowe lub w sprzyjających okolicznościach wykorzystać do celów gospodarczych w okresie późniejszym. Zbiorniki wyrównują przepływ w cieku, zmniejszają kulminację podczas wezbrań i łagodzą głębokość niżówek. Zadanie to mogą spełniać tym łatwiej, im większa jest ich pojemność w stosunku do zlewni zasilającej. Zbiorniki są budowlami kosztownymi, wymagającymi odpowiedniego przygotowania dokumentacji i przedsiębiorstw wykonawczych. Zbiorniki należy lokalizować tam, gdzie warunki geologiczne są sprzyjające i gdzie wydatek na budowę zbiornika równoważy się z zaoszczędzeniem strat spowodowanych powodziami albo korzyściami płynącymi z użycia zretencjonowanej wody do celów gospodarczych

Składa się ona głównie na uregulowaniu zwartego koryta i ochronie terenów przyległych za pomocą wałów. Zaliczamy tu także kanały ulgi oraz poldery przepływowe, które spełniają podobną rolę. 

    2.2. Zbiorniki inundacyjne i poldery

Zbiorniki inundacyjne lub poldery stanowią szczególny rodzaj zbiorników i występują licznie w dolinie Odry. Są to obszary retencyjne, które mogą być zalewane w czasie wezbrań do wysokości poziomu wody w korycie miedzywala. Obszary otoczone wałami ochronnymi są zalewane bądź samoczynnie przez odcinkowe obniżenie korony wału po przekroczeniu określonego stanu wody, bądź mogą mieć urządzenia sterowane typu jazowego. W zależności od sposobu napełniania wodą zbiornika inundacyjnego rozróżnia się poldery stałe i poldery przepływowe.

Oprócz wałów ochronnych lub ograniczających zalew i urządzeń wlotowych oraz wypustowych, na polderach musi być wykonany odpowiedni system odwadniający, który powinien bardzo skutecznie działać po przejściu wezbrania.

     2.3. Retencyjne przysposobienie dorzecza.

Podobny efekt jaki dają zbiorniki można uzyskać przez zwiększenie zdolności retencyjnej dorzecza. Jest to szczególnie wskazane wtedy, gdy nie ma warunków do budowy zbiorników. Retencyjne przysposobienie dorzecza i budowa zbiorników powinny być zastosowane równocześnie.

Powiększenie retencji zlewni osiągamy przez zwiększenie powierzchni zalesienia, podpiętrzenie wód w ciekach naturalnych, stawach i jeziorach, oraz przez odpowiednią agrotechnikę i nawożenie (orka przed zimą i na dużą głębokość zwiększa retencję wodną; orka wzdłuż warstw utrudnia spływ wody po pochyłościach terenu i ułatwia wsiąkanie wody w grunt).

     2.4. Regulacja rzek

Regulacja rzek i potoków polega na tworzeniu trwałych i regularnych brzegów koryta i utrwalaniu dna. Zabiegi takie gruntownie poprawiają warunki hydrauliczne przepływu wody i upodabniają ciek naturalny do kanału sztucznego. Woda może odpływać szybciej, bez przeszkód i nie czyniąc zniszczeń; spływanie kry lodowej odbywa się sprawniej, gdyż zmniejsza się niebezpieczeństwo tworzenia zatorów.

     2.5. Kanały ulgi

Nadmierna ścieśnienie przekroju poprzecznego cieków, zmniejszenie spadku podłużnego za pomocą progów, stopni i jazów podnoszą zwierciadło wielkiej wody. Przy zwartej osiedlowej lub miejskiej zabudowie zwiększa się przez to groźba powodzi. Jeżeli z uwagi na zabudowę nie można zwiększyć przekroju poprzecznego koryta, aby zwiększyć przepustowość, radykalnym środkiem są kanały ulgi, przejmujące część przepływu powodziowego odrębną trasą. Są dlatego nazywane również kanałami przeciwpowodziowymi. 

    2.6. Obwałowanie

Obwałowanie rzek ma na celu ochronę terenów przed ich zalaniem przez uformowaną falę wezbraniową. Jest to najpowszechniejszy i najprostszy sposób ochrony przed powodzią (znany i stosowany od starożytności). Jednak skuteczność tego sposobu nie może być gwarantowana ponieważ zawsze istnieje potencjalne ryzyko uszkodzenia czy przerwania wału lub przelania się wody przez wał np. wskutek utworzenia się zatoru.

Oceniając techniczne środki przeciwpowodziowe, możemy przyjąć, że budowa zbiorników retencyjnych, polderów stałych i przysposobienie zlewni mają charakter zapobiegawczy, gdyż nie dopuszczają one do powstania wezbrań. Regulacja rzek, kanały ulgi i poldery przepływowe są środkami o działaniu łagodzącym, zmniejszającym szkodliwy wpływ wezbrań. Obwałowanie daje efekt doraźny, jednak nie zawsze i nie na długo, gdyż nie usuwa przyczyny szkód.

 

1.8 Stan czystości wód i ich zanieczyszczenia

SKAŻENIA WÓD

Skażenia wód spowodowane są:

• wprowadzeniem ścieków bytowych

• ścieki przemysłowe

• wymywanie zanieczyszczonych gleb

Śródlądowe wody powierzchniowe dzielimy wg. klasy czystości:

• klasa I - zaopatrywanie dla ludności przemysł spożywczy, hodowla ryb łososiowatych

• klasa II - hodowla ryb, kąpieliska, potrzeby hodowlane

• klasa III - przemysł, nawadnianie pól rolniczych

KLASYFIKACJA WÓD POWIERZCHNIOWYCH

Klasa I - wody nadające się do:

·        Zaopatrzenia ludności w wodę do picia,

·        Zaopatrzenia zakładów wymagających wody o jakości wody do picia,

·        Hodowli ryb łososiowatych.

Klasa II - wody nadające się do:

·        Hodowli innych ryb niż łososiowate,

·        Chowu i hodowli zwierząt gospodarskich,

·        Celów rekreacyjnych, uprawiania sportów wodnych oraz do urządzania zorganizowanych kąpielisk.

Klasa III - wody nadające się do:

·        Zaopatrzenia zakładów innych niż zakłady wymagające wody o jakości wody do picia,

·        Nawadnianie terenów rolniczych, wykorzystywanych do upraw ogrodniczych oraz upraw pod szkłem i pod osłonami z innych materiałów.

KLASYFIKACJA UJMOWANYCH WÓD PODZIEMNYCH

Klasa I a - wody o bardzo dobrej jakości, ich skład odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze. Nie wymagają uzdatniania.

Klasa I b - wody o dobrej jakości, ich skład odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze, z wyjątkiem małej zawartości żelaza i manganu. Wymagają uzdatniania dla usunięcia małych ilości Fe i Mn.

Klasa II - wody o średniej jakości, ich skład nie odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze z uwagi na podwyższoną zawartość większej ilości składników jakości wody. Wymagają uzdatniania dla usunięcia Fe, Mn, NH₄, NO₃, F, bakterii.

Klasa III - wody o złej jakości, ich skład nie odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze z uwagi na znaczną zawartość substancji niepożądanych np. związków humusowych. Wymagają skomplikowanego uzdatniania.

1.9 Mechanizmy rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń

Oddziaływanie pośrednie czynników topograficznych polega na wywieraniu wpływu na czynniki meteorologiczne, decydujące o rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń, w szczególności stopień burzliwości powietrza, pionowy gradient temperatury, prędkość wiatru, gradient prędkości wiatru. Wartość pionowego gradientu temperatury zależy w dużej mierze od właściwości terenu, wpływających na wielkość nagrzewania się i chłodzenia powierzchni podłoża. Prędkość wiatru, jego kierunek i rozkład są w dużym stopniu uzależnione od pionowego ukształtowania terenu. Duży wpływ na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń ma również stopień i rodzaj zadrzewienia terenu. Tereny zadrzewione wpływają na zmiany prędkości wiatru, a duża powierzchnia igieł lub liści działa jak filtr na zanieczyszczenia pyłowe i gazowe.

Wiatr - poziomy ruch powietrza, z którym związane są wielkości:

• prędkość (m/s)

• kierunek (woj. kier. geograf..)

Wielkość stężenia zanieczyszczeń lub wartości opadu pyłu jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości wiatru wiejącego w płaszczyźnie poziomej.

Dyfuzja atmosferyczna - charakteryzują ją współczynniki stosowane do warunków meterealogicznych

Współczynnki te są miarą burzliwości.

Zmiany stężenia wynikają z opadów atmosferycznych. Deszcz wypłukuje pyły, ale w mniejszym stopniu eliminuje gazy.

1.10 Ochrona wód i urządzenia do oczyszczania wody

oczyszczanie polega na:

• -         działaniach mechanicznych (kraty, sita - zatrzymują duże zanieczyszczenia)

• -         filtrowanie (oddziela zawiesinę)

• -         oczyszczanie biologiczne (działanie mikroorganizmów - bakterie rozkładają zanieczyszczenia na substancje nieszkodliwe)

1.11 Oczyszczanie ścieków

Ścieki to wody zużyte w wyniku działalności życiowej i gospodarczej człowieka oraz wody opadowe pochodzące z opadu deszczu i topnienia śniegu. Odbiornikiem ścieków mogą być wody powierzchniowe: płynące i stojące, a także gleba.

METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Oczyszczanie mechaniczne - stosowane najczęściej jako pierwszy etap oczyszczania ścieków. Wykorzystuje się tutaj procesy: cedzenia, rozdrabniania, sedymentacji i flotacji. W tym celu wykorzystuje się urządzenia takie jak: kraty, sita, rozdrabniarki, piaskowniki, osadniki i odtłuszczacze. Efektem tego sposobu oczyszczania jest usunięcie ze ścieków zanieczyszczeń unoszonych i wleczonych, takie jak np.: papiery, resztki żywności itp., piasku i innych zanieczyszczeń mineralnych, zawiesin łatwo opadających oraz tłuszczy i olejów.

• Kraty

•  Oczyszczanie na sitach

• Piaskowniki

• Osadniki
         Odtłuszczacze

2. Oczyszczanie biologiczne - zazwyczaj przyjmowane jako drugi (po oczyszczaniu mechanicznym) etap oczyszczania ścieków. Polega na wykorzystaniu odpowiednich mikroorganizmów, które w wyniku działalności życiowej rozkładają zawarte w ściekach zanieczyszczenia: białka, tłuszcze, węglowodany. Procesy oczyszczania mogą zachodzić w środowisku tlenowym lub beztlenowym.

Procesy biologicznego oczyszczania ścieków mogą zachodzić:

        W warunkach sztucznych:

        Złoża biologiczne - urządzenie do tlenowego rozkładu biochemicznego zanieczyszczeń organicznych. Oczyszczanie odbywa się na złożach z błoną biologiczną, składającą się z mikroorganizmów roślinnych i zwierzęcych, głównie bakterii.

        Komory z osadem czynnym - zbiorniki, w których w wyniku mieszania i natleniania ścieków zanieczyszczenia rozkładane są przez mikroorganizmy tlenowe.

        Komory fermentacyjne - zbiorniki, w których rozkład zanieczyszczeń organicznych odbywa się w warunkach beztlenowych.

        W warunkach półnaturalnych, polega na odpowiednim przystosowaniu technicznym naturalnego środowiska gruntowego lub wodnego do oczyszczania ścieków.

I. W środowisku gruntowym:

a) Bez rolniczego wykorzystania ścieków

        Studnie chłonne

        Drenaż rozsączający

        Filtry gruntowe - Są to grunty przeznaczone do oczyszczania ścieków, nie wykorzystywane rolniczo.

b) Z rolniczym wykorzystaniem ścieków

        Pola nawadniane

        Pola irygowane

 

II. W środowisku wodnym - stawy ściekowe są to odpowiednio przystosowane naturalne stawy lub też sztucznie budowane zbiorniki. Wyróżniamy:

        Stawy beztlenowe

        Stawy tlenowe

        Stawy fakultatywne

        W warunkach naturalnych, czyli procesy oczyszczania (samooczyszczania) w wodzie i glebie, które aktualnie stosuje się coraz rzadziej ze względu na wysoki stopień obciążenia ścieków zanieczyszczeniami.

 

 

3. Oczyszczanie fizykochemiczne - polega na zastosowaniu odpowiednich preparatów chemicznych ułatwiających przebieg procesów koagulacji, wytrącania, utleniania, redukcji zawartych w ściekach zanieczyszczeń oraz wykorzystaniu procesów wymiany jonowej i odwróconej osmozy. Metodę tę można stosować np. do usuwania fosforu lub dezynfekcji ścieków za pomocą chloru. Wykorzystywane są tutaj urządzenia: do przygotowania i przechowywania roztworów reagentów, pompy dozujące, komory wolnego i szybkiego mieszania itp.

 

4. Uzdatnianie ścieków oczyszczonych - zespół procesów, których rolą jest przekształcenie oczyszczonych ścieków w wodę do picia. Zabiegi takie są konieczne, ponieważ wody wypływające z oczyszczalni są w znacznym stopniu oczyszczone lecz nie odpowiadają normom wody do picia (ad Rozporządzenie). Procesy te zaliczamy do czwartego stopnia oczyszczania ścieków.

Atmosfera - jest to najbardziej zewnętrzna powłoka Ziemi (gazowa). Granice atmosfery ziemskiej nie są jednoznacznie ograniczone ponieważ w swojej najniższej części atmosfera przenika się z litosferą, hydrosferą, biosferą, a jej górne partie stopniowo przechodzą w próżnie międzyplanetarną. Górna granica atmosfery przebiega na wysokości 2000 km, choć rozgrzane gazy zaobserwowano na 20 000km. gazowa powłoka otaczająca planetę. Atmosfera Ziemi składa się z powietrza, czyli mieszaniny gazów z przewagą azotu i tlenu.

składniki atmosfery

• stałe 78,08 % N₂ 20,95 % O₂ 0,93 % Ar 0,002 % Ne 0,0005 % He 0,0001 % Kr 0,00005 % H₂

• zmienne ok. 4 % para wodna 0,03 % CO₂ CO; SO₂; SO₃; NO₂; NO₃; O₃

Budowa atmosfery

• troposfera

• tropopauza

• stratosfera

• stratopauza

• mezosfera

• mezopauza

• termosfera

• egzosfera

Skład powietrza : 78% azot, 21% tlen, 1% pozostałe składniki (argon i dwutlenek węgla)

5. RUCHY GŁÓWNYCH MAS POWIETRZA.

Masa powietrza jest to rozległa cześć troposfery mająca jednorodne właściwości. Ruchy mas pow. mogą być pionowe(prądy), poziome (wiatry).
Masa powietrza to fragment troposfery o charakterystycznym uwarstwieniu termicznym, barycznym, stopniu wilgotności ukształtowanym nzd określonym typem podłoża. W skali globalnej wyróżniamy masy powietrza: równikowego, zwrotnikowego, polarnego(w umiarkowanych szer. geogr), arktycznego (antarktycznego).
Fronty - są to strefy przejściowe na styku różnych mas powietrza. Strefowo ułożone masy mogą nabierać cech morskich lub kontynentalnych.
Ruchy pionowe: tzw konwekcyjne widoczne na obszarach szczególnego oddawania ciepła przez pow ziemi (okołorównikowy pas) oraz na obszarach ochładzana i zagęszczania powietrze osiąga moment krytyczny i temu opada pod wpływem sił grawitacji (ośrodki wyżowe, pasy wyżów zwrotnikowych, okołobiegunowe).
Ruchy poziome: tzw wiatry (pasaty, wiatry zach, wsch) w dolnej troposferze, troposferze w górnej są to prądy (antypasaty, prądy strumieniowe). Wiatry sa to poziome ruchy mas pow. z wyżu do niżu. Suchy i ciepły wiatr wiejący z dużą prędkością z wierzchołków pasm górskich to wiatr fenowy (halny w Tatrach, fen w Alpach, Chinook w Skalistych).

Energie odnawialne:

1. 1.      wodna (sprawność do 80%, czyste przetwarzanie energii)

2. 2.      wiatrowa

3. 3.      słoneczna

4. 4.      geotermalna

5. 5.      jądrowa (alternatywa dla paliw kopalnych)

 

Ad. 1.

• -         energia rzek i przepływów

• -         energia mórz i oceanów

Elektrownie pompowe przepompowują wodę z powrotem w okresie niewielkiego zapotrzebowania na energię elektryczną

 

Wykorzystanie mórz i oceanów

• -         pływy

• -         prądy morskie

• -         fale morskie

 

Aby elektrownia wodna była opłacalna woda musi mieć duży przepływ i prędkość.

 

 

Ad. 2. Energia wiatrów

 

Wiatr - przepływ powietrza poziomo na skutek różnicy ciśnień(ciepło - niż)

Aby pracowały silniki prędkość wiatru musi wynosić przynajmniej 5 m/s.

W Polsce takie warunki panują na około 100 km. wybrzeża.

Silniki wiatrowe powodują hałas i drgania powietrza niebezpieczna dla słuchu.

 

Ad. 4 Energia geotermalna

 

Wykorzystuje się płyny geotermalne z głębokości od 1000 m. (Pyrzyce).

Temperatury przykładowe

85 ႰC - ogrzewanie

165 ႰC - energetyka

 

 

Ad. 3. Energia słoneczna

Do Ziemi dociera 1,73*10^12 kW = 1,73*10^9 MW

W Polsce zużywa się ~28*10^3 MW czyli ok. 62000 razy mniej.

 

 

 

Ad. 5. Energia jądrowa

Jedyne źródło energii do zastąpienia paliw kopalnych. Zbyt niedoskonałe metody kontroli i sterowania tą energią powodują, że jest ona niebezpieczna.

 

Fizyczne procesy przenoszenia i rozprzestrzenia nia się zanieczyszczeń w powietrzu

Rodzaj zanieczyszczeń w powietrzu:

• gazy

• pyły (toksyczne, policotwórcze, alergogenne, drażniące)

Powodują one schorzenia płuc: układu oddechowego, powodują zmiany stanu i pobudzenie, zmiany w układzie immunologicznym, podrażniają śluzówkę.

Źródła zanieczyszczeń:

• naturalne: erozja, rozdrabnianie skał i gleby, ruchy tektoniczne, pożary lasów, wybuchy wulkanów, pyły kosmiczne,

• sztuczne: spowodowane działalnością człowieka- górnictwo, przemysł chemiczny, spożywczy, energetyka - powodują one emisję pyłów wydobywających się

Pyły dzielimy na:

• organiczne - pochodzą ze źródeł sztucznych i z wulkanów

• nieorganiczne - źródłem są pyłki pochodzenia roślinnego i zwierzęcego

Przenoszenie i rozprzestrzenianie się substancji szkodliwych w powietrzu.

Przenoszenie zależne jest od :

• od wysokości na którą są emitowane

• rozmieszczenia ich cząsteczek

• rozmieszczenia gęstości

• warunków klimatycznych (temperatura ciśnienia)

Powietrze przemieszczając się wraz z zanieczyszczeniami powoduje:

• rozcieńczanie (zależy od prędkości wiatru, od wysokości lub stężenia zanieczyszczeń).

Rozprzestrzenianie się gazu zależy od następujących czynników:

• prędkość wiatru

• pionowy, gradient prędkości wiatru

• pionowy gradient temperatury

• dyfuzja atmosferyczna

Urządzenia ochronne

Adsorpcja - osadzanie

Absorpcja - pochłanianie

Metoda absorcyjna - polega na pochłanianiu zanieczyszczeń gazowych przez ciecz. Celem absorpcji jest usuwanie zanieczyszczeń gazowych w skutek ich fizycznego rozpuszczania w cieczy lub w połączeniu z reakcją chemiczną.

Absorcjami są: woda, roztwory soli, kwasów, zasad właściwych utleniających lub redukujących.

Do urządzeń ochronnych należą:

• natryskowe.

• półkowe

• z wypełniaczem

Adsorpcja- wydzielanie i zatrzymywanie składników pyłu na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej (w porach) ciała stałego zwanego adsorbentem.

Zatrzymywanie cząsteczek na powierzchni zachodzi w wyniku działania sił fizycznych i chemicznych bliskiego zasięgu. Proces adsorpcji jest egzotermiczny.

Jako adsorbenty stosuje się :

• węgiel aktywowany

• węgiel drzewny

• adsorbenty glinokrzemianowe

Najprostszym typem absorberów są:

• absorbery ceramiczne (powierzchniowe)

• absorbery rozpryskowe

Metody adsorpcyjne

W procesach adsorpcyjnych stosow. w oczyszczaniu gazów odlotowych, usuwanie zanieczyszczeń.

Wśród wielu adsorbentów największe znaczenie ma węgiel aktywny powinien się odznaczać znaczącą wytrzymałością na ściskanie, oraz posiadać możliwie największą gęstość. Zdolność adsorpcji charakteryzuje się chłonnością.

Urządzenia (adsorbery)

Proces adsorpcji składa się:

• pochłanianie

• desorbcji.

Metody redukcji zanieczyszczeń gazowych i stałych (pyły)

Metody usuwania pyłów: 4 techniki usuwania cząsteczek z gazów kominowych

- filtrowanie

• oczyszczanie w cyklonach

• adsorpcja pyłów

Metoda katalitycznego utleniania i redukcji

• katalityczne (przy zastosowaniu katalizatorów)

Proces katalityczny:

• temperatura

• obciążenie katalizatora

• konstrukcja reaktora katalitycznego

Metoda kondensacyjna

• stosowanie zmiennej temperatury na przemian ciepło, zimno

Metoda konpresyjna- odbywa się pod ciśnieniem przy sprężeniu gazów.

Urządzenia do zatrzymywania pyłów:

• -         cyklon (skuteczność ok. 45%)

• -         multicyklon (układ cyklonów) skuteczność 70-76%

• -         elektrofiltry (skuteczność do 99.98%)

Oczyszczanie gazów kominowych:

• odsiarczanie - stosowane mieszane techniki

Metody odsiarczania:

• odpadowe (strata lub odzysk stosowanego absorbentu)

• regeneracyjne (strata lub odzysk stosowanego absorbentu)

• mokre (zależy od stosowania absorbentu w stanie ciekłym lub stałym)

• suche (zależy od stosowania absorbentu w stanie ciekłym lub stałym)

Oczyszczanie gazów z zanieczyszczeń:

• komory osadowe - grawitacyjne wydzielanie cząsteczek pyłu

• odpylacze uderzeniowo-inercyjna

• multicyklony

• odpylacze filtracyjne oparte na stosowaniu filtrów.

---