Hydrologia: jest nauką przyrodniczą, obejmuje wodę powierzchniową, podziemną, atmosferyczną i głównym przedmiotem badań hydrologicznych jest krążenie wody w przyrodzie, z uwzględnieniem jej właściwości fizycznych i chemicznych
Zasoby wodne hydrosfery są stałe: a ich wielkość szacuje się na 1,4 mld km3
a) woda mórz i oceanów to około 96,5% wszystkich zasobów wody
b) wody na powierzchni lądów (w lodowcach, w jeziorach, w bagnach, w rzekach): 2,3% wszystkich zasobów hydrosfery ziemskiej
c) wody podziemne: 1,7% wszystkich zasobów hydrosfery ziemskiej
d) para wodna: ok. 0,001% zasobów hydrosfery
e) woda glebowa: ok. 0,001%
Metr sześcienny - 1000 litrów
1 gram = 1000 miligramów
Krążenie wody w przyrodzie: zjawisko ciągłego przemieszczania się wody między: atmosferą, hydrosferą i litosferą. Ruch ten wywołany jest dzięki energii cieplnej słońca oraz sile ciężkości. Krążenie wody w przyrodzie odbywa się w cyklu zamkniętym czyli w tzw. cyklu hydrologicznym.
Wyróżniamy 2 rodzaje obiegu wody:
a) zamknięty cykl krążenia wody między oceanami, atmosferą i kontynentem nosi nazwę dużego obiegu wody
b) krążenie wody pomiędzy atmosferą a kontynentem lub atmosferą i oceanem nazywamy małym obiegiem wody.
W obiegu wody wyróżniamy:
fazę atmosferyczną, która obejmuje: parowanie wody, przenoszenie pary wodnej w atmosferze, kondensacja (skroplenie) pary wodnej
faza kontynentalna (lądowa) obejmuje:
a) opad atmosferyczny
b) odpływ powierzchniowy
c) wsiąkanie (infiltracja)
d) odpływ podziemny
e) retencję (magazynowanie wody)
Woda krążąca w przyrodzie w swej ogólnej masie są constans (bez zmian).
W roku średnim w dużym obiegu wody udział masa wody około 577 tys km3, tj. około 0,04% zasobów wodnych hydrosfery,
80% wody cyrkulującej w dużym obiegu wody (corocznie) bierze udział w wymianie: ocean-atmosfera,
20% wody bierze udział w obiegu: atmosfera-kontynent
Rok hydrologiczny: pierwsze 10 miesięcy 2006roku, 2 ostatnie miesiące 2005roku
Bilans wodny globu ziemskiego: równowaga między opadem atmosferycznym (P) a parowaniem (E)
P = E
P - całkowity opad atmosferyczny
E - całkowite parowanie z powierzchni
Bilans wodny lądowej fazy cyklu hydrologicznego możemy opisać równaniem:
Pk - opad atmosferyczny całkowity na obszar lądów
Ek - całkowite parowanie z powierzchni lądów
Hk - całkowity odpływ z lądów do wszechoceanów
Rk - zmiany retencji, magazynowanie wody na lądach
Bilans wodny oceanicznej fazy cyklu hydrologicznego:
Po - całkowity opad atmosferyczny na powierzchni oceanu
Eo - parowanie z powierzchni oceanu
Hk - całkowity dopływ wód z kontynentów
Ro - zmiany retencji w oceanie
Okres wymiany wody w różnych strefach epi:
Okres wymiany wody w różnych częściach hydrosfery jest różny np. wynosi on teoretycznie:
a) woda w hydrosferze jako całości wymienia sie przeciętnie co 2800 lat
b) woda w oceanie światowym (wymianie: E-P) - ok. 3000 lat
c) wody podziemne światowe (wymianie: E-P) - ok 5000 lat
a) Rzeki: wymiana całkowita ok 12-25 dni
b) jeziora: wymiana całkowita ok 3 lat (zależy od wielu czynników)
c) lodowce: wymiana całkowita ok 8000 lat
d) woda atmosferyczna: wymiana co 8 dni
Woda występuje w każdym elemencie:
cechy:
a) jest duża pojemność cieplna wody
b) jest potrzebna organizmom żywym
c) jest jednym z najlepszych rozpuszczalników ciał stałych
d) cząsteczka wody ma charakter polarny / biegunowy
Wody podziemne:
Geneza wód podziemnych: pochodzenie wód podziemnych:
a) wody infiltracyjne: wiążą się z infiltracją, z przesiąkaniem wód atmosferycznych, głębokość przesiąkania zależy: od ilości opadów, od rzeźby terenu, rodzaju skały (od litologii), pokrycie terenu
b) wody kondensacyjne: skraplanie: są to wody które powstają z kondensacji pary wodnej w gruncie
c) wody juwenilne: dziewicze: które pojawiają się po raz pierwszy. Powstają w ostatnim etapie krzepnięcia magmy
d) wody reliktowe: wody szczątkowe, występują na dużych głębokościach pod powierzchnią terenu m p.p.t. Na ogół pochodzą z dawnych epok geologicznych. Są to wody silnie zmineralizowane
e) wody metamorficzne: powstają w czasie przeobrażenia termicznego czyli metamorfoza
Rodzaj wód podziemnych: są 2 strefy:
a) strefa aeracji (strefa napowietrzenia): znajduje się powietrze w przestforkach ziarnistych gruntu
b) strefa saturacji (nasycenia wody): znajduje się woda w przestforkach
Woda słodka czyli woda zwykła
Jak jest różnica między wodą słodką a mineralną: Podział:
mineralizacja ogólna: ilość rozpuszczonych ciał mineralnych w wodzie (w litrze wody)
Mog do 1g / dm3 - woda słodka czyli zwykła
powyżej 1g / dm3 - woda mineralna
Średnie zasolenie wód i oceanów
35 w jednym 1kg wody jest rozpuszczonych
Szczawy: silnie zagazowane wody - waży mniej niż kilogram
Jakie typy wody występują w strefie aeracji:
1) para wodna: w przestforkach między ziarnistych, może się przemieszczać w powietrzem
2) woda związana chemicznie: tzw. woda krystalizacyjna
3) woda związana fizycznie (jest związana siłami do gruntu): wyróżniamy 2 podgrupy:
a) higroskopowa
b) błonkowata
4) woda kapilarna: typ między wodą wolną, woda, która znajduje się w jakiś kapilarach
Im drobniejsze ziarno tym mniejsze kapilary
a: stała włoskowatości
r: promień kapilary
h: wysokość
5) woda wolna: grawitacyjna
Strefy wody:
1) 1 strefa: zasilania
2) 2 strefa: strefa spływu podziemnego
3) 3 strefa: strefa drenażu
a) piaski fluwoglacjalne
b) piaski rzeczne
c) gliny zwałowe
d) źródło
e) zwierciadło wody podziemnej
Wyróżniamy 2 pojęcia:
a) zwierciadło swobodne: woda nie jest pod ciśnieniem
b) zwierciadło napięte: woda jest pod ciśnieniem
Wody subartezyjskie: pod wysokim ciśnieniem, ponieważ gdy wykopujemy studnie woda wypływa pod ciśnieniem.
Studnia subartezyjska: nie wypływa na powierzchnie
Studnia artezyjska: woda wypływa na powierzchnie
Słup artezyjski: woda dochodzi do hipotetycznej linii ciśnień
Wody potamiczne: def: są to wody podziemne poziomów wodonośnych drenowanych przez wody powierzchniowe i mające z nimi kontakt hydrauliczny (strefy wzajemnej wymiany wód)
Wody apotamiczne: są to wody podziemne które nie mają kontaktu hydraulicznego z wodami powierzchniowymi tzn. ani ich nie zasilają ani nie są przez nie zasilane.
Kryterium głębokości występowania wód pod powierzchnią terenu:
Ze względu na głębokość: typy: (są to wody podziemne):
a) wody przypowierzchniowe: wody podskórne, zaskórne (wody hypodermiczne) występują na niewielkiej głębokości pod powierzchnią terenu. Są to wody które podlegają zanieczyszczeniu. Jak jest gorąco intensywnie parują
b) wody gruntowe: tzw. freatyczne, od powierzchni terenu są oddzielone sferą aeracji. Wody są zasilane przez wody atmosferyczne, przez wody opadowe a także wody powierzchniowe. Zwierciadło wód gruntowych ulega wahaniom w ciągu roku. Zwierciadło współkształtne do rzeźby terenu. Nad zwierciadłem wody nie ma warstw nieprzepuszczalnych. Często występują w utworach czwartorzędowych.
c) wody wgłębne: są to wody podziemne występujące w warstwach wodonośnych przykryte skałami trudno przepuszczalnymi. Są zasilane drogą infiltracji na wychodniach warstw wodonośnych.
Przez okna hydrologiczne (nieszczelności): mogą również być przez to zasilane. Występują wody naporowe (subartezyjskich, artezyjskich)
d) wody głębinowe: są to wody występujące głęboko pod powierzchnią terenu. Są całkowicie odizolowane kompleksami utworu nieprzepuszczalnych. Są to wody reliktowe: pochodzące z danych epok geologicznych. Nie biorą udziału w obiegu, w krążeniu cyklu hydrologicznym. Są one nieodnawialne. Na ogół są w bezruchu, są wodami silnie zmineralizowanymi. Są to wody termalne o większej temperaturze.
Wody głębinowe reliktowe: im głębiej pod powierzchnią tym cieplej
HCO3 - Ca
Są to na ogół wody typu hydrologicznego. Są to wody zasolone, silnie zmineralizowane (reliktowe wody)
Cl - Na
Cl - Ca
Cl - Na-Ca
3 typy podziemne ze względu na rodzaj skał: w których ta woda występuje:
a) wody podziemne typu warstwowe (porowe): które wypełniają pory skalne, tworząc warstwy wodonośne
b) wody szczelinowe: wody występują w spękanych skałach osadowych ( w szczelinach) ilość wód zależna od szczelin, ilości, ten system ma na ogół charakter zwierciadła swobodnego
c) krasowe: występują w próżniach, kanałach, w kawernach, powstają w wyniku ługowania skał węglanowych
Wody powierzchniowe: obiekty hydrograficzne - występują w:
a) punktowych: jest źródło, wpływ wody na powierzchnię terenu czyli punktowy obieg hydrograficzny
b) linowych: ciek powierzchniowy (rzeka, strumień)
c) obszarowych: obiekty obszarowe: z punktu widzenia hydrologii: lodowce, wietrzne śniegi, obszary zabagnione, bagna, zbiorniki wodne
Punktowe obiekty hydrograficzne: źródło
Źródło: def: samoczynny i skoncentrowany wpływ wody podziemnej na powierzchnię terenu występujący w miejscu przecięcia warstwy wodonośnej przez powierzchnię topograficzną
Kryterium stanu napięcia zwierciadła wody podziemnej zasilającej źródło:
Wyróżniamy 3 typy źródeł:
a) źródło spływowe: descenzyjne, grawitacyjne,zstępujące (woda pojawiająca się w źródle wypływa pod wpływem ciężkości), grawitacyjne
b) źródła podpływowe: ascenzyjne, wstępujące, artezyjskie, woda ze źródeł wypływa pod ciśnieniem hydrostatycznym, płynie od dołu ku górze
c) źródła lewarowe: intermitujące, syfonowe, woda wypływa okresowo z tzw. kanału lewarowego na zasadzie ssania.
Kryterium klasyfikacji źródeł:
Warunki geologiczne: rodzaj przewodów wyprowadzających wodę na powierzchnię terenu
a) warstwowe: wypływają z utworów porowatych: są zasilane przez wody podziemne występujące w tych utworach
b) szczelinowe: woda wyprowadzana jest przez szczelinę (szczelina wyprowadza wodę na powierzchnię)
c) uskokowe: wyprowadza wodę szczeliną uskokową
d) źródła krasowe: woda wyprowadzana z próżni, kanałów, np. w dolomitach
Kryterium ze względu na położenie źródła:
a) zboczowe: na zboczach dolin
b) krawędziowe: np. klif: u podnóża klifu
c) tarasowe (terasowe): terasy rzeczne z pod niego wypływa woda
d) przykorytowe, przy korytach rzecznych
e) korytowe
Kryterium charakteru litologicznego utworów w którym występuje źródło
a) źródła skalne: skały lite
b) rumoszowe
c) źródła osuwiskowe (osuwisko)
Kryterium ze względu na cechy fizykochemiczne wypływające wody:
1) temperatura wody
a) źródła zimne (temperatura niższa od średniej temperatury powietrza
b) źródła zwykłe
c) cieplice (większa niż 20oC) czyli termalne
Kryterium: ogólna mineralizacja wody:
a) do 1 g/dm3: wody słodkie
b) powyżej 1g/dm3: wody mineralne
Kryterium hydrologiczne: trwałość wypływu: podział na źródła:
a) stałe (funkcjonują przez cały rok)
b) okresowe (tylko w wilgotniejszych okresach)
Gejzer: szczególny rodzaj źródła. Źródło o niekoniecznym stałym wypływie, ma nieregulowany wypływ. Gejzer: pustki skalne wypełnione wodą np. Islandia, Yellowstone, Kamczatka - gejzer.
W wodzie gorącej rozpuszcza się więcej związków mineralnych
Źródła gazujące: czyli pieniawy: wyprowadzona jest woda silnie zgazowana, tym gazem który najczęściej występuje jest CO2: jest to pochodzenie juwenilne (po raz pierwszy został uwolniony), rzadziej w wodzie występuje metan CH4: który jest również obecny
Wody gazujące: pieniawy: jeśli jest dużo CO2 to są to szczawy
Źródła soffione: typowe źródła gazujące, wyziewy pary wodnej, dwutlenek węgla, siarkowodór
Źródła nieskoncentrowane wypływ wody:
młaka: mają nieskoncentrowany wypływ wody, powierzchniowe, rozlane miejsce wypływu wody podziemnej, często są zabagnione
wyciek: nieskoncentrowany wypływ wody np. woda w górach wypływa na powierzchnię np. wykapy czarnej Wisełki
Liniowe obiekty hydrograficzne: (rzeki, strumienie, potoki)
Recypien: odbiornik recypient
Recypient: rzeka główna w stosunku do cieku np. Wisła, jest recypientem Pilicy
Objętość przepływu:
Bystrza: tam gdzie woda płynie szybciej, płynie bystrzej przy tej samej objętości wody zmniejszył się przekrój poprzeczny koryta rzecznego
Rzeka: ciek naturalny powstały z połączenia potoków, strumieni lub wypływający z czoła lodowca, jeziora, źródła, np. wywierzyska, zasilany powierzchniowo i podziemnie wodą z opadów spadłych w jej dorzeczu, mający ukształtowane koryto i płynące po wpływem siły grawitacji w łożysku i dolinie wyżłobionych w wyniku działania jego siły erozyjnej.
Morfologia koryta rzecznego
Ploso: przy brzegu podcinanym (gdzie występuje erozja boczna) tworzy się zagłębienie.
Odsypisko: po przeciwległej stronie od ploso, tworzy się odsypisko (akumulacja materiału z ploso)
Przemiał (bród): przepłycenie w rzece
Typy rzek:
a) rzeka w biegu krętym: występują bystrza, plosa, łachy przybrzeżne
b) rzeka meandrująca: jeden brzeg etalowany, na drugim tworzą się odsypiska roztokowe (warkoczowe): w obrębie koryta płynie kilka mniejszych, płytkich koryt (rozdzielają się, a potem łączą), tworzą się mielizny (formy występujące ponad wodę).
c) anastomozujące: koryta tej rzeki są równorzędne. Między korytami występują wyspy.
Profil podłużny rzeki
Spadek podłużny cieku
Średni spadek rzeki
Typy podłużnych profili rzek (schemat):
a: wklęsły: typowy dla rzek świata
b: prostoliniowy
c: wypukły
d: schodkowy
Delta: płaskie, rozgałęzione ujście do morza lub jeziora powstające w wyniku akumulowania materiału transportowanego przez rzekę w jej dolnym biegu jeżeli działalność budująca rzeki na tym odcinku jest większa niż działalność niszcząca morza.
Estuarium: jest to rozszerzone, lejkowate ujście rzeki do morza lub oceanu powstałe w skutek erozyjnego działania pływów morskich.
Pływy: przypływy i odpływy:
Fala przypływu jest wtłaczana w ujście rzeki rozszerzając je, a prąd odpływu wynosi materiał erodowany.
Rozwinięcie rzeki: stosunek długości rzeki do odcinka łączącego źródła rzeki z jej ujściem
Rozwinięcie rzeki
Krętość rzeki: stosunek długości rzeki do długości jej doliny
Kanał otwarty: sztuczna arteria wodna, zwykle o trapezowatym przekroju poprzecznym, o ubezpieczonych skarpach, zaopatrzoną w różne urządzenia hydrotechniczne
Kanał melioracyjny: proces nawadniania i odwadniania od których odchodzą kanały boczne (rowy melioracyjne)
Kanał żeglugowy: śródlądowy: szerokość 100m, głębokość 6m
Kanał przemysłowy
Kanał energetyczny
Podział rzek: (kryterium - ciągłość zasilania):
a) stałe (stale płynące, pernamentnie), płyną cały rok, opad jest większy od parowania (zasilanie powierzchowne i podziemne)
b) sporadycznie wysychające: są podobne do stale płynących, ale zanikają w czasie długotrwałej suszy (dzieje się tak, gdy zwierciadło wody podziemnej jest poniżej koryta, brak wody podziemnej)
c) rzeki okresowe (periodyczne) prowadzą wodę w porze wilgotnej. Występują tam gdzie mamy porę suchą i wilgotną
d0 rzeki epizodyczne (sporadycznie i nie regularnie prowadzące wodę przez krótki czas)
Kryterium: (w zależności od długości rzeki i wielkości dorzecza):
a) rzeka mała: długość w granicach 100-200km, a powierzchnia dorzecza od 1 tys. do 10 tys km2
b) rzeka średnia: mają długość w granicach 200-500 km, powierzchnia dorzecza od 10 tys do 100 tys km2
c) rzeka duża: długość od 500-2500 km, powierzchnia dorzecza od 0,1 do 1 mln km2
d) rzeka wielka: długość: powyżej 2500 km, powierzchnia dorzecza powyżej 1 mln km2
Charakterystyka rzeki autochtonicznej: płynie w obrębie jednej strefy klimatycznej i jest zasilana w całym swoim biegu, np. rzeki europejskie: Wisła, Odra, Ren, Dunaj.
Charakterystyka rzeki olochtonicznej: rzeki tranzytowe, zasilane są w wodę w górnych odcinkach biegu i po wypłynięciu ze strefy zasilania, przemieszczają się do strefy klimatycznej, gdzie występują niedostatki wody zasilającej np. Nil, Syrdaria, Wołga.
Kształty systemu rzecznego:
a) układ sieci rzecznej równoległy
b) układ sieci rzecznej drzewiasty (dendryczny)
c) układ sieci rzecznej kratowy
d) układ sieci rzecznej widlasty
e) układ sieci rzecznej pierzasty
Sieć rzeczna może być:
a) symetryczna, np. Wisła
b) asymetryczna np. Odra
Obszarowe obiekty hydrograficzne:
a) zbiornik naturalny (jeziora) i sztuczny (są obszarowe)
b) zabagnione obszary
c) lodowce (wieczne śniegi)
c) wieczne śniegi
e) sztuczne: basen, staw, wyrobisko, są to zbiorniki wielofunkcyjne
Jezioro: naturalny zbiornik śródlądowy stanowiący wypełnione wodą zagłębienie terenu o brzegach ukształtowanych pod wpływem działania falowania i prądów wodnych charakteryzujący się stosunkowo powolną wymianą wody
a) bezodpływowe: ma dopływy, ale brakuje odpływów
b) odpływowe: ilość wody doprowadzającej jest mniejsza od odpływów
c) przepływowe: ilość wody dopływającej jest równoważna z wodami odpływającymi.
Intensywność wymiany wody w jeziorze: charakteryzuje iloraz objętości wody wypływającej z jeziora w ciągu roku i pojemności misy jeziornej
Im większa jest wartość tym szybsza jest wymiana w jeziorze.
Jeżeli wartość jest poniżej jedności - ustrój pasywny
Jeżeli wartość jest od 1 do 5 - ustrój przeciętny
Jeżeli wartość jest od 5 do 10 - ustrój aktywny
Jeżeli wartość jest powyżej 10 - ustrój bardzo aktywny
Klasyfikacja: z punktu wypełnienia wody jeziora:
a) stałe
b) okresowe
c) epizodyczne (wypełnione wodą po opadach)
Obiekty sztuczne: (zbiorniki sztuczne)
a) zbiornik powodziowy: żeby złagodzić skutki wód wezbraniowych (prawdziwych)
b) zbiornik żeglugowy: np. Odra, powstaje na rzecze gdzie istnieje transport towarowy
c) zbiornik energetyczny: wykorzystanie tego zbiornika do urządzeń elektrowni (elektrownie szczytowo-popowe: tam buduje się dwa zbiorniki dolny i górny)
d) zbiornik typu komunalnego: zapotrzebowanie na wodę na potrzeby mieszkańców np. zbiornik Sulejowski na Pilicy
- zbiornik przemysłowy
- rolniczy
f) zbiornik przeciw rumoszowy
g) zbiornik suche: wspomagają zbiorniki przeciw powodziowe
Wykład nr 4
Wyróżniamy obszary, które mogą być pozbawione rzek:
a) obszary egzoreiczne: zlewiska oceanów czyli dorzecza które rzeki i morza wpadają do oceanów
b) obszary bezodpływowe: bez odpływu powierzchniowego do mórz i oceanów
Wyróżniamy: obszary areiczne: obszary pozbawione sieci rzecznej
obszary endoreiczne:obejmujące dorzecza których rzeka główna kończy swój bieg w obrębie zagłębienia bezodpływowego.
Lądowa część cyklu hydrologicznego:
opad atmosferyczny: część wody spływa po powierzchni
część infiltruje
część paruje
Opad który przechodzi z pary wodnej w stan ciekły - proces kondensacji pary wodnej
Proces sublimacji: przejście ze stanu stałego w stan gazowy
Opad atmosferyczny (P)
Parowanie terenowe: (E) Et = E1 + E2 + E3
Parowanie: E1 - parowanie z gruntu
E2: parowanie z wolnej powierzchni wody - paruje staw, rzeka
E3: parowanie przez rośliny: rośliny też parują - parowanie terenowe
Odpływ: ilość wody systemem powierzchniowym i gruntowym która odpływa z danej jednostki terenu
Hc = Hp (Hc - odpływ całkowity)
Hg - odpływ gruntowy
Hp - odpływ powierzchniowy
H - odpływ całkowity
Przepuszczalność podłoża: odgrywa dużą rolę
Spływ powierzchniowy: będzie mniejszy niż spływ powierzchniowy np. glinu
Nachylenie powierzchni: stopień nachylenia terenu decyduje o wielkości spływu
Spływ powierzchniowy największy jest w górach dlatego że woda nie wsiąka w podłoże a spływa. Jest większy kiedy powierzchnia gruntu jest sucha, jest przesuszona (nie sprzyja wsiąkaniu)
Przemarzanie gruntu: to zachowuje się jak utwór nieprzepuszczalny np. przemarznięte piaski, żwiry
Rodzaj pokrycia terenu: jeśli jeden stok pokryty jest lasem a drugi na gruntach ornych to większy spływ będzie na obszarach pozbawionych roślinności.
Ustroje rzeczne (reżimów):
Wyróżniamy:
a) ustroje proste: mamy 1 okres (1 kulminacje) w ciągu roku i jakiś okres gdzie jest niski stan wody.
Jest jeden sposób zasilania. Jeden rodzaj, jedno źródło zasilania.
b) ustroje złożone: mają 2 maxima przedzielone dwoma minima stanów wody
Ustrój prosty: proste systemy rzeczne:
a) ustrój lodowcowy: maximum odpływu przypada na późne lato, minimalne ma zimą.
Są to rzeki alpejskie: rzeki w Himalajach, gdzie zlewnie leżą od 3500 m npm - typowe zasilanie lodowcowe rzek górskich
b) śnieżny górski: max przypadają też na lato, ale trochę wcześniej, zlewnie są trochę niżej, poniżej 3500 m npm.
c) śnieżny równinny: max odpływu przypada na późną wiosnę, minimium na zimę: północna Rosja, Syberia
d) strój deszczowy oceaniczny: max przypadają na zimę: obszary północno-zachodniej Europy
e) ustrój deszczowy międzyzwrotnikowy: w okresie pory deszczowej: maxima, okresy suche: minima np. Amazonka, Jangcy.
Ustroje złożone: rzeki w Polsce można zaliczyć do ustrojów złożonych
w okresie roztopów wiosennych
okres niskiego wypełnienia koryt rzecznych
deszcz w okresie letnim
2 okresy: śnieg i deszcz, opady letnie
W Polsce: ustrój złożony: objętość zasilana w okresach letnich niesie stany wody które są charakterystyczne dla okresu kiedy tego odpływu nie ma.
Rok hydrologiczny: zaczyna się od 1 listopada
P = H + E - surowy bilans wodny
Opad: odpływ + parowanie
Surowy bilans wodny: opad atmosferyczny
Odpływ: możemy bardzo dobrze określić (jest dość pewna)
Parowanie: znanych jest ponad 200 metod służących wielkości do odczytu parowania
np: P = H + E
10 = 4 + 6
6 = 10 - 4
E = P - H E - strata wody na parowaniu - jest to różnica między opadem a odpływem
S = P - H - deficyt odpływu
Rozwinięte równanie bilansu wodnego dorzecza:
Źródłem zasilania jest opad atmosferyczny
R1 + P = Hp + Hg + E1 + E2 + E3 + R2
Hc Et
strona przychodowa powierzchniowy, gruntowy parowanie z gruntu
całkowity odpływ przez rośliny
parowanie terenowe
R1 - retencja początkowa w dorzeczu, woda zgromadzona w rzekach, zasób wody dorzecza na początku roku hydrologicznego
R2 - retencja końcowa, zasób wody na końcu okresu bilansowego
Jeśli: R1 = R2
ΔR = 0
Różnice zaznaczamy ΔR
Bilans wodny jest zrównoważony kiedy R1 = R2 - zasoby wodne na początku i na końcu
Może być tak że: bilans wodny nadwyżkowy ΔR > 0
ΔR < 0 - bilans deficytowy
Współczynnik odpływu -
a = H / P stosunkowi odpływu do opadu atmosferycznego jaka część opadu odpłynęła to:
a = 0,75 (75%) górskie
a = 0,20 (20%) nizinne
W obszarze górskim jest większy współczynnik odpływu niż w obszarach nizinnych
Bilans wodny jeziora - jeziora przepływowego:
(Pj - Ej) + (Hd - Hw) = ΔRj - z książki
Pj - opad atmosferyczny który spadł na powierzchnię jeziora w danym roku hydrologicznym
E - parowanie z powierzchni jeziora
Hd - dopływ do jeziora wód powierzchniowych i podziemnych
Hw - odpływ z jeziora wód powierzchniowych i podziemnych
ΔRj - różnica retencji na początku i na końcu okresu bilansowego (roku hydrologicznego)
Przychód Rozchód
V1 + P + Dp + Dg = E + Hp + Hg + V2
V1 - początkowa objętość misy jeziora okresu bilansowego
V2 - pojemność misy jeziora na końcu okresu bilansowego
P - opad atmosferyczny na powierzchnię jeziora
Dp - dopływ powierzchniowy w postaci rzek
Dg - dopływ gruntowy
E - parowanie z lustra wody
Hp - odpływ powierzchniowy
Hg - odpływ gruntowy
V2 - pojemność misy jeziora na końcu okresu bilansowego
Termika jezior: jest uzależniona od temperatury, powietrza atmosferycznego, od wielkości jeziora
Stratyfikacja termiczna: warstwy o różnych temperaturach
Lato
Termika wody latem
Normalna
Prosta stratyfikacja termiczna
(anotermia) typowy układ latem
Wyróżniamy 3 warstwy:
a) epilimnion: cechą charakterystyczną jest największa temperatura w stosunku do jeziora i spadek temperatury jest stosunkowo niewielki
b) metalimnion: najmniej miąższa warstwa: wyraźne obniżenie temperatury wraz z głębokością
c) hypolimnion: temperatura jest najniższa wraz z głębokością nie ulega większym zmianom. Jest zbliżona do temperatury największej gęstości wody. Jest to około 4-6 oC. Jest najmniej podatna na wymianę.
W całej toni jeziora późną jesienią się wyrównują
Jesień
Jest to homotermiczny
Jest to układ późną jesienią
Od powierzchni wody do dna
temp jest taka sama
Jest to homotermia jesienna
Zima
Potem ta temp rośnie
Jest to odwrócona stratyfikacja termiczna wody w jeziorze zimą
Jest to katotermia
Wczesna wiosna:
w jeziorach pojawi się wyrównanie temp
ponownie jest to układ homotermiczny
Termika jezior w różnych porach stratygraficznych:
Gospodarka narodowa: gospodarka wodna: ocena, ilość wody w skali kraju.
Głównym celem gospodarki wodnej Polski jest takie pokierowanie rozkładem wody - przy minimum strat przyniosła maximum korzyści.
Celem gospodarki jest: dostarczenie konsumentom i użytkownikom dostatecznej ilości wody o odpowiedniej jakości oraz obrona przed wodą jako żywiołem np. przed skutkami powodzi, suszy.
Konsument: pobiera wodę, przetwarza i oddaje do środowiska np. w postaci pary wodnej, ścieków, uwięzionych w produkcie np. przemysł, gosp komunalna, rolnictwo, poj osoba np. Kowalski
Użytkownik: podmiot który korzysta z zasobów wodnych ale nie uszczupla ich, wykorzystuje wody ale nie pobiera np. energetyka wodna.
O zasobności : suma opadów w danym kraju decyduje wielkość odpływu rzecznego
Polska jest w ogonie krajów europejskich jeśli chodzi o zasoby wodne
Średni odpływ roczny z terytorium Polski
H = 61,9 km3 - należy do krajów ubogich w krajach europejskich, rozpiętość między latami suchymi a mokrymi jest znaczna np: 33 - 90 km3
7 - 14 km3 - woda biologiczna niezbędna do podtrzymania życia w rzece
Mamy 3 rodzaje suszy:
a) susza atmosferyczna: przez jakiś czas utrzymuje się dość długo
b) susza glebowa: jest takim rodzajem, który odbija się niekorzystnie na uwilgotnienie gleby
c) susza hydrologiczna: najgorszy z możliwych rodzajów: obniżenie poziomów wód podziemnych w rzekach,w jeziorach.
W Polsce była susza hydrologiczna.
Zbiorniki małej retencji: za małą retencję - taki zbiornik którego pojemność jest poniżej 5 000 000 m3
Zbiornik Sulejowski 50 000 000 m3
Zasoby wodne kraju można mierzyć za pomocą odpływu rzecznego 61,9 km3 - roczny
Mamy zasoby wód podziemnych: zasoby dyspozycyjne wód podziemnych i wynoszą ok 12,5 km3 w kraju
Zasoby dyspozycyjne: które gosp narodowa mogłaby wykorzystać w ciągu roku a przyroda je odbuduje
Gosp narodowa Polski: 10,12 km3 - gospodarka tyle wykorzystuje
W Polsce wydzielono pewne obszary zbiorników podziemnych:
Główne zbiorniki wód podziemnych: zasoby dyspozycyjne: 12,5 km3 w tym 7,35 km3
GZWP: ONO i OWO
Głównym źródłem zapotrzebowania gosp w wodę są wody powierzchniowe: (80%), reszta wód podziemna
Źródło zanieczyszczenia wody: ognisko zanieczyszczenia wody:
Jakiego rodzaju klasyfikacje wyróżniamy z punktu widzenia ich charakteru przestrzennego:
a) ognisko wielo powierzchniowe (wielo obszarowe) - rolnictwo poprzez stosowanie nawozów np. wapnowanie gleb, poprzez fakt stosowania nawozów
b) ognisko mało powierzchniowe: jest np. źle zabezpieczone wysypisko odpadów, źle zlokalizowany cmentarz
Często cmentarze lokalizowane są w dolinach rzecznych, jest to źle i nie jest to dobrze
c) ognisko punktowe: pod którym ogniskiem może: ma charakter przestrzennie nie duży, wylot nieoczyszczonych ścieków z miasta, nieszczelne szambo, wylot ścieków z oczyszczalni ścieków
d) ognisko liniowe i pasmowe: np. drogi, szlaki kolejowe, trasy samochodowe, transport, rurociągi, silnie zanieczyszczona rzeka.
Obszary zurbanizowane:
Po opadzie atmosferycznym woda opada zanieczyszczona. Woda znajdująca się w kanale jest wodą zanieczyszczoną. Woda z obszaru zurbanizowanego jest zanieczyszczona.
Woda która płynie w rzece spełnia rolę drenującą.
W okresie bezopadowym woda nie może zasilać koryta rzecznego. Wiele rzek nie jest zasilanych w obszarze zurbanizowanym.
Rzeki spełniają funkcję odbiorników ścieków, w ten sposób dają jakieś przepływy, sztuczne ponieważ są to ścieki.
Teren zurbanizowany: jest wyspą ciepła, obszar z którego więcej wody paruje.
Stwarza pewne zagrożenie dla jakości wody:
a) jest to przemysł, gospodarka komunalna
b) ogniskiem zanieczyszczenia jest również rolnictwo
Zapotrzebowanie w wodę gospodarki narodowej:
Polska nie ma dobrych warunków przypadających na 1 mieszkańca jeśli chodzi o dostępność wody.
Ile wody pobierają różne dziedziny gospodarki wodnej:
3 główne dziedziny gospodarki narodowej:
a) przemysł: upadek przemysłu spowodował mniejszy pobór wody, za wodę trzeba było płacić
b) gospodarka komunalna: około 2 połowy lat 80 jest tendencja do zmniejszenia poboru wody na potrzeby komunalne, pojawiły się nowoczesne urządzenia, pralki, spłuczki ustępowe, cena wody, liczniki wody, spowodowało, że ilość wody maleje, zmniejszająca się tendencja do poboru wody
c) rolnictwo i leśnictwo: około połowy lat 80: jest również tendencja malejąca poboru wody; upadek PGR, zamiast systemu nawodnień, wprowadzono zraszacze, bardziej ekonomiczne wykorzystywanie wody.
Od połowy lat 80 następuje tendencja do zmniejszania poboru wody w tych 3 sektorach.
Ilość ścieków:
ścieki pobiera się z różnych dziedzin gospodarki.
Ilość ścieków komunalnych jest większa niż przemysłowych.
Do wód zakwalifikowanych jako te, które się nie oczyszcza:
Są to wody pochłodnicze,
woda pochłodnicza jest nazywana umownie czystą
nie kwalifikujemy tej wody jako ścieki - która ma poniżej 26oC (umownie czysta)
Jest ona termicznie zanieczyszczona
Są ścieki które wymagają oczyszczenia:
od połowy lat 80 jest spadek ilości ścieków wymagających oczyszczania; ścieki oczyszczamy mechanicznie, biologicznie, chemicznie
od połowy lat 90 jest podwyższone czyszczenie, usuwanie biogenów (ścieków)
w miarę upływu la maleje oczyszczanie ścieków
jest podwyższone usuwanie biogenów
Mamy określone typy hydrometryczne wody:
W miarę głębokości p.p.t rośnie mineralizacja wody:
np: Cl - Na
Cl - Ca - Na
Cl - Ca
Cl + SO4
Zasolenie wody: określamy sumę chlorków i siarczanów, to decyduje o zasoleniu wody
wody znajdujące się po ziemią są silnie zasolone
7 tys ton/na dobę - ładunek soli zawarta w wodach dołowych, zawartość soli wydobywana na powierzchnię
Jakie są metody odprowadzania solanki z wody rzecznej: (sól nie ulega biodegradacji):
a) przez budowę zakładów (oscalanie wód dołowych) w zakładach do odscalania soli z wody usuwa się sól
b) budowa tzw. zbiorników dozujących (solankę pochodzącą z wód dołowych gromadzi się w zbiornikach dozujących) - tą solankę odprowadza się do rzeki (w korelacji z przepływem rzeki)
c) powtórne zatłaczanie solanki pod ziemie
d) z tej solanki produkujemy nawozy mineralne
e) tą solankę (górny Śląsk) wydobytą jako podziemną rurociągiem przeprowadzić bezpośrednio do Bałtyku
Klasyfikacja i jakość wód płynących:
1 klasa: nadająca się do:
a) zaopatrzenia ludność w wodę do picia
b) zaopatrzenia zakładów wymagających wody o jakości wody do picia
c) bytowania w warunkach naturalnych ryb łososiowatych
2 klasa: wody nadające się do:
a) bytowania w warunkach naturalnych ryb innych niż łososiowate
b) chodu i hodowli zwierząt gospodarskich
c) celów rekreacyjnych, uprawiania sportów wodnych oraz do urządzania zorganizowanych kąpielisk
3 klasa: (w przemyśle):
a) do zaopatrzenia zakładów innych niż zakłady wymagające wody o jakości wody do picia
b) nawadnianie terenów rolniczych, wykorzystywanie do upraw ogrodniczych oraz upraw pod szkłem i pod osłonami z innych materiałów
Klasyfikacje: jeśli WIOŚ robi monitoring np: rzeki 12 razy do roku, jest to obraz uzyskiwany jako obraz orientacyjny.
Stężenie miarodajne:
SM = QR x SR / Q x SN
SM - mg/l QSN - m3/s
SR - mg/l QR - m3/s
SM - stężenie miarodajne
QR - przepływ średni roczny
SR - stężenie średnie roczne danego składnika
QSN - stężenie średnie niskie (przepływ)
Obraz ilości wody jest obrazem orientacyjnym
1) n.o.n I klasa
2) I klasa n.o.n
a) długość rzek
b) przepływ miarodajny
c) 3 klasy
Dorzecze Odry jest bardziej zanieczyszczone.
Dorzecze Wisły: jest więcej natury w dorzeczu Wisły, jest mniej uprzemysłowione, dlatego jest czystsze od Odry.
Jeziora:
Podatność jezior na degradację: jeśli jest jezioro płytkie, mające mniejszą objętość wody
a) dokonujemy stopnia podatności na degradację
b) wprowadzamy klasyfikacje: 1, 2, 3 i n.o.n
Klasyfikacja jezior:
a) odnosi się do liczby zbadanych jezior
b) jeżeli np. zbadaliśmy 150 jezior - to tyle zajmowały powierzchnię w hektarach
c) chodzi o powierzchnię
Jest najbardziej optymistyczne w stosunku do objętości wody (mówimy o masie wody).
Z roku na rok zwiększa się eutrofizacja jezior czyli pogarsza się jakość wody.
Ocena jakości wód podziemnych:
a) jest dość zróżnicowane
b) klasyfikacja- nieco starsza
Sposób podejścia: woda, którą chcemy wprowadzić do spożycia:
a) minister zdrowia nadaje kryteria ocen wód zdatnych do picia
b) jest to ujęcie które ma masowy odbiór (musi być przestrzegana wartość wskaźnika, która dopuszcza wodę do spożycia)
c) jeśli jest dużo związków żelaza wodę się napowietrza
d) stosujemy metody uzdatniania wody żeby spełniały kryteria ministra zdrowia
Jeśli chodzi o bakterie: woda do picia:
a) wodociągi mogą mieć do 1 bakterii
b) z ujęć indywidualnych np. studnie mogą mieć do 10 bakterii
c) jeśli liczba osób jest większa niż 50 - to ta studnia musi mieć takie normy jak np. w wodociągach, jeśli nie, woda musi być uzdatniana do picia.
Kolejny sposób traktowania wód podziemnych:
klasyfikacja jakości zwykłych wód podziemnych dla potrzeb monitoringu środowiska (która mineralizacja ogólna niższa niż 1g/m3)
(Jaka jest woda w warstwie wodonośnej, niekoniecznie wód do picia)
Klasyfikacja:
Klasa 1a: woda najwyższej jakości
Klasa 1b: woda wysokiej jakości
Klasa 2: woda średniej jakości
Klasa 3: woda niskiej jakości
1) dopuszcza się przekroczenie wartości 3 wskaźników, ale z jednym wyjątkiem:
a) nie dopuszcza się (z wyjątkiem wskaźników toksycznych minerałów: azotany i azotyny): jej wartość nie może być przekroczona.
Wyniki jakości wody
Monitoring wody: dla potrzeb monitoringu zwykłych wód podziemnych: są otwory badawcze które są bardzo dobrze zlokalizowane.
1) w roku 1995 było 696 stanowisk badawczych
2) w roku 2000 było 652 stanowisk badawczych
a) w roku 2000 w klasie 1a i 1b było 60,9%
b) w klasie 2 było 15,3%
c) w klasie 3 było 23,8%
Klasyfikacja ministra zdrowia przeznaczona woda do picia:
wodociągi: podział
a) wodociągi publiczne
b) wodociągi zakładowe
c) wodociągi lokalne
Studnie:
a) publiczne
b) zakładowe
Im większa wydajność, tym lepsza jakość
a) ujęcia indywidualne czyli studnie przydomowe) mają najniższą jakość
Klasyfikacja ministra zdrowia: wodę nadającą się do picia prowadzi nadzór, badania, stacja sanitarno-epidemiologiczna.
Cechy charakterystyczne:
a) położenie
b) grunt
c) teren
d) dopływ z sąsiednich posesji.
Są to badania sporadycznie prowadzone przez sanepid
Badania przeprowadzane są dla większych podmiotów np. wodociągi
Dla przeciętnego mieszkańca: rzadko lub prawie wcale
Jaka jest przyczyna zanieczyszczenia wód podziemnych: w stosunku do 63 prac:
a) zły stan techniczny studni: 55,6%
b) nieszczelne szamba: 46,0%
c) doły chłonne: 44,4%
d) błędna lokalizacja studni: 38,1%
e) gnojownica:
f) nawozy mineralne
g) studnie zamienione na odbiorniki ścieków fekalnych (głównie na obszarach pozbawionych sieci kanalizacyjnej): 17,5%
Które ze składników wody były odpowiedzialne za zły stan jakości:
a) azot azotanowy: 57,1%
b) azot azotynowy: 38,1
c) żelazo
d) mangan
Rolnictwo:
1) uprawa 2) hodowla 3) ludność wsi
a) nawozy sztuczne a) nieczystości płynne a) nieczystości płynne
b) chlor
c) wymywanie gleb
d) zanieczyszczenia wody
Mamy skażenie wody: bakteriologiczne przez:
a) azotany
b) azotynowy
c) związki organiczne
10mg N-NO3/dm3: są to dopuszczalne normy
Zdrowotne aspekty zanieczyszczenia wód:
Wskaźnikami zanieczyszczenia najczęściej wpływającym na obniżenie jakości wód są:
a) azotany
b) żelazo
c) wskaźniki bakteriologiczne
d) amoniak
Dlaczego związki azotowe są tak groźne dla człowieka:
a) Azotany i azotyny są szczególnie niebezpieczne dla niemowląt, powodują metamoglobinumię (potocznie tzw. sinice), mogą spowodować metamoglobinumię płodu.
b) Obserwuje się nowotworowe schorzenia przewodu pokarmowego jeśli zawartość azotanów jest powyżej 100g/m3
c) np. rak żołądka występuje szczególnie często wśród ludności wiejskiej, co daje się skorelować z bardzo wysoką zawartością azotanów i azotynów w wodzie ze studni.
d) Azotyny i azotany nie są rakotwórcze. Jeśli przedostają się do przewodu pokarmowego to już są rakotwórcze.
e) Jeśli człowiek pije wodę o stężeniu azotanu powyżej 80 lub więcej mg/dm3: to jest wysokie prawdopodobieństwo, że będzie miał poważne choroby w tym choroby na raka.
Żelazo wchodzi w skład związków azotowych, następuje szczepienie się cząstek (wchodzą w reakcje z sobą), żelazo ma to do siebie że przewodzi tlen w organizmie, w ten sposób z reakcją z azotanem następuje redukcja tlenu (tlen jest zabierany z organizmu), jest to szczególnie niebezpieczne dla kobiet w ciąży.
Jest problemem głębokość przenikania organizmów, zwłaszcza bakterii np:
a) w glinach: 05,
b) w piaskach: 3,0m,
c) w żwirach: 5,0m
Okres przeżywalności bakterii chorobotwórczych w warstwie wodonośnej:
Okres jest bardzo zróżnicowany, zależy m.in. od warunków środowiska, może ona wynosić od kilku godzin do ponad roku.
Szybkość migracji bakterii chorobotwórczych w warstwie wodonośnej jest mniejsza niż prędkość filtracji wody (tzw. wskaźnik opóźnienia).
Wydajność wszystkich źródeł regionu łódzkiego: wynosi około 355 dm3/na dobę.
W ciągu doby: 355 czyli 86400sekund = 30 672 000 litrów czyli
30 672 wynosi: czyli około 205 tysięcy mieszkańców dobowo mogłoby czerpać wodę.