Temat 7: Krążenie wody w przyrodzie

Woda w przyrodzie nieustannie krąży. Występuje w trzech stanach skupienia: ciekłym (wszechocean, rzeki, jeziora, wody podziemne), stałym (lądolody, lodowce) i gazowym (para wodna).

Obieg wody w przyrodzie = cykl hydrologiczny; ruch wody pomiędzy hydrosferą, atmosferą, litosferą i biosferą wywoływany jest głównie przez energię promieniowania słonecznego i siły grawitacji. Promieniowanie powoduje nieustanne parowanie z powierzchni wód, gruntów i organizmów żywych; siła grawitacji sprowadza wodę na powierzchnię Ziemi
w postaci opadu atmosferycznego i powoduje jej wsiąkanie w grunt, a także spływ powierzchniowy i podziemny. Para wodna w atmosferze pochodzi z parowania mórz o oceanów, wód powierzchniowych na lądach, transpiracji (odparowywanie wody za pośrednictwem ciała organizmów, jej parowanie z powierzchni liści, skóry i płuc), a także wybuchów wulkanów. Kondensacja pary wodnej powoduje powstawanie opadów deszczu, śniegu, gradu lub osadów atmosferycznych. Większość opadów szybko wsiąka w grunt, bądź spływa po powierzchni lądu, zasilając zbiorniki wodne; pozostałe wody wyparowują lub zostają pobrane przez ludzi, zwierzęta i rośliny; morze też okresowo wyjść z obiegu zamieniając stan skupienia w lodowiec (retencja). Ilość wody ulegająca retencji zależy od klimatu, rzeźby terenu, przepuszczalności podłoża, szaty roślinnej.

Bilans wodny - zestawienie przychodu (opady atmosferyczne) i rozchodu (parowanie i odpływy). Ilość wody przybywającej
i ubywającej na różnych obszarach kuli ziemskiej jest różna, uwarunkowana klimatem:

- bilans dodatni - gdy wody przybywa [dorzecze Amazonki]

- bilans ujemny - gdy wody ubywa [Sahara]

Z + P = H + S + R

Z - retencja początkowa - ilość wody zgromadzona na początku okresu bilansowania (październik)

P - opady atmosferyczne - przypływ wody, który w postaci deszczu, gradu lub innego opadu spadł na dany obszar. W Polsce średnie roczne opady wynoszą 700 mm słupa wody

H - odpływ powierzchniowy - ilość wody, która odpłynęła z obszaru bilansowania (mierzymy w m³). Można mówić o prędkości lub o sumie odpływu

S - parowanie

R - retencja końcowa - ilość wody, która pozostała

Bilans wodny można poprawić retencją czyli gromadzeniem wody. Ograniczanie bezprodukcyjnego odpływu wody do morza.
Dostępne wody słodkie stanowią zaledwie 0,3% objętości hydrosfery, tj. ok. 4 mln km³. Są to głównie wody rzek, jezior, lodowców i częściowo wody podziemne. Dzięki krążeniu wody ulegają one odnowie i częściowemu oczyszczeniu w procesach parowania i wsiąkania.

Głównym źródłem zasilającym wody powierzchniowe i podziemne jest ta część opadów, która nie uległa wyparowaniu.

Wody podziemne

Woda opadowa nie tylko paruje czy spływa, ale również wsiąka w podłoże. Istnienie takiego zjawiska zależy od:

1. Ilości opadów i parowania na danym terenie

2. Ukształtowania terenu

3. Przepuszczalności skał

4. Szaty roślinnej

Zasoby wód podziemnych powstają w wyniku przesiąkania przez warstwy przepuszczalne i szczeliny uskoków w litosferze wód opadowych i powierzchniowych. Są to wody wypełniające pory i pęknięcia w skałach. Głównymi czynnikami decydującymi
o charakterze, wielkości i jakości wody są: wielkość opadów, gęstość sieci wód powierzchniowych, a przede wszystkim od rodzaju skał i sposobu ich zalegania. Skały łatwo przepuszczalne wody to: żwiry, piaski; a trudno przepuszczające - skały lite, np. granit, gnejs.

Infiltrująca w grunt woda wypełnia szczeliny bądź pory i gromadzi się ponad utworami trudno przepuszczalnymi. W ten sposób formuje się warstwa wodonośna.

Warstwa wodonośna - jest to warstwa posiadająca zdolność gromadzenia w sobie wody i jej przewodzenia. Składa się ona ze strefy napowietrzania (aeracji) i strefy nasycenia (saturacji), która wyznacza zwierciadło wody.

Rodzaje wód podziemnych:

- woda zaskórna [przypowierzchniowa]- zalega bardzo blisko powierzchni ziemi, do 0,5 m, podlega dobowym wahaniom temperatury, ich obfitość i głębokość zalegania zmienia się w ciągu roku, łatwo ulega zanieczyszczeniom [zanieczyszczenia antropogenicznie i ze szczątek zwierząt]. Miejsca: torfowiska, bagna. Nie nadają się do gospodarki.

Schemat występowania wody zaskórnej:

1. warstwa wodonośna

2. warstwa słabo przepuszczalna

- woda gruntowa [podziemna] - zalega głębiej pod powierzchnią ziemi, powstaje przez wsiąkanie wód opadowych, podlega małym wahaniom temperatury, wykorzystywana jest przez człowieka, zasilane przez deszcze, znajdują się w warstwach wodonośnych pokrytych otworami nieprzepuszczalnymi. Miejsca: utwory sypkie, doliny rzeczne, piaski, żwiry.

- wody głębinowe znajdują się głęboko pod powierzchnią ziemi. Izolowane są wieloma warstwami tworów nieprzepuszczalnych. Mają one często podwyższoną temperaturę i są zmineralizowane.

- wody artezyjskie - jeżeli utwory geologiczne maja budowę nieckowatą, a warstwa wodonośna znajduje się pomiędzy dwoma warstwami nieprzepuszczalnymi, wówczas woda gromadząca się na dnie niecki znajduje się pod ciśnieniem hydrostatycznym i może sama wypłynąć na powierzchnię. Znajdują się na głębokości - 60-800 m

Niecka artezyjska:

Górna warstwa jest nieprzepuszczalna, a pod nią znajduje się warstwa wodonośna (pod nią znajduje się znów warstwa nieprzepuszczalna), która w miejscach wyżej położonych wychodzi na powierzchnię i dzięki temu może być zasilana wodą opadową spływającą do miejsc niżej położonych. Może być też zasilana pośrednio poprzez szczeliny uskokowe albo przerwy
w utworach nieprzepuszczalnych. Woda podlega ciśnieniu hydrostatycznemu. Na obszarach artezyjskich buduje się studnie, przez które woda wypływa samoczynnie.

 Wody mineralne, wody podziemne zawierające sole mineralne i gazy w ilości nie mniejszej niż 1g /litr. Rozróżnia się: solanki zwykłe, zawierające gł. sól kamienną; solanki gorzkie (tzw. woda gorzka, przeczyszczająca), siarczany: magnezu i sodu; szczawy - wodorowęglany (kwaśne węglany): wapnia i sodu, oraz dwutlenek węgla; szczawy żelaziste - zawierające ponadto związki żelaza; wody siarkowe - siarkowodór, siarczki: sodu i wapnia, wody radoczynne - małe ilości pierwiastków promieniotwórczych.

Część z tych wód mineralnych stanowią wody lecznicze. Do wód leczniczych zalicza się także wody termalne (cieplice) o temperaturze powyżej 20°C u źródła. Wody mineralnej i wody lecznicze stosuje się w balneoterapii do kąpieli leczniczych, przepłukiwań, okładów, kuracji pitnych, inhalacji itp.; do celów spożywczych używane są wody mineralne stołowe.

Wody podziemne mogą zalegać (w zależności od budowy geologicznej) w odpowiednio ukształtowanych warstwach (wody warstwowe), szczelinach skał osadowych i krystalicznych (wody szczelinowe) lub krążąc pod powierzchnią w szczelinach, kanałach i jaskiniach (wody krasowe).

Wody podziemne rzadko pozostają bez ruchu. Pod naporem siły ciężkości lub ciśnienia hydrostatycznego wypływają na powierzchnię w postaci źródeł.

ŹRÓDŁO to naturalny, ześrodkowany w jednym miejscu wypływ wody podziemnej na powierzchnię

Rodzaje źródeł:

 źródło dolinne - najczęściej źródła te tworzą się wskutek wcięcia doliny w warstwę wodonośną - woda wytryska wówczas na dnie doliny.

 źródło warstwowe - powierzchnia ziemi przecina warstwy wodonośne i na granicach warstw przepuszczalnych
i nieprzepuszczalnych tworzą się źródła

 źródło szczelinowe - wypływa ze szczelin skalnych; może być:

ZSTĘPUJĄCE lub WSTĘPUJĄCE

Do źródeł tych należą także źródła krasowe, zwane wywierzyskami

GEJZERY - to gorące źródła wyrzucające gwałtownie, w jednakowych odstępach czasu wodę i parę wodną. Woda jest wyrzucana do wysokości 30 - 70 m. Gejzery występują na obszarach wulkanicznych.

---