HYDROLOGIA - WYKŁAD 1

Literatura:

• Bajkiewicz-Grabowska "Hydrologia ogólna" PWN

• Dynowska "Hydrografia" PWN

• Czaja "Rezki kuli Ziemskiej"

•Parde "Rzeki"

• Pazdo Kozerski "Hydrogeologia"

• Dynowska "Ćwiczenia z hydrografii"

H2O† - woda święcona

Nauki o wodzie:

Atmosfera	Hydrosfera	Litosfera
• Hydrometeorologia	• Hydrologia ♦ Oceanologia (oceany) ♦ Potamologia (wody płynące) ♦ Limnologia (jeziora) ♦ Krenologia (źródła) ♦ Kriologia (lód) ♦Glacjologia (lodowce i lądolody) ♦ Paludologia (bagna)	• Hydrogeologia

Studnie w Afryce

są głębokości min 1200m

Hydrologia - nauka zajmująca się wodami

Hydrografia - nauka zajmujaca się układem wód powierzchniowych

Hionosfera - czść lądowa, na powierzchni której występuje śnieg.

Zasoby wodne na Ziemi:

Ogólna ilość wody: 1 385 984 000 km³

(mierzona do głębokości 2000m pod powierzchnią ziemi)

Morza i oceany: 95,7%

Lodowce: 2,7%

Wody podziemne i lód gruntowy: 1,58%

Jeziora: 0,016%

Rzeki: 0,0019%

Bagna: 0,001%

Woda atmosferyczna: 0,001%

Cykl Hydrologiczny

- ciągłe przemieszczanie się wody spowodowane działaniem sił wiatru, słońca i grawitacji, związane przeważnie ze zmianą stanu skupienia.

Elementy cyklu hydrologicznego:

- ewaporacja - parowanie

- transpiracja - parowanie z powierzchni roślin i zwierząt

- kondensacja - skraplanie

- krystalizacja - zamarzanie

- topnienie - rozmarzanie

- sublimacja - przejście ze stanu stałego w lotny (parowanie śniegu)

- resublimacja - przejście ze stanu lotnego w stały

- infiltracja - wsiąkanie wody w podłoże

- konwekcja - pionowy ruch pary wodnej (ciepła↑ zimna↓)

- adwekcja - poziome ruchy pary wodnej między obszarami wodnymi i londowymi (→←)

- opady atmosferyczne

- osady atmosferyczne - skraplanie wody na powierzchni roślin i gleby

- spływ powierzchniowy - spływ wody po powierzchni ziemi zgodnie z nachyleniem terenu

- spływ podziemny - spływ wody pod powierzchnią ziemi uwarunkowany nachyleniem warstw nieprzepuszczalnych

- retencja - czasowe zatrzymanie wód w ich obiegu hydrologicznym

+powierzchniowa: śnieg, lód, jeziora, bagna….

+podziemna : wieczna zmarzlina, wody podziemne

+biologiczna: wewnątrz zwierzęt i roślin, intercepcja (zatrzymywanie wody na powierzchni roślin)

- wody juwenilne - pochodzące z magmy

- ciag kapilarny - róch wód ku górze w strefe aeracji, spowodowany siłami kapilarnymi

Wymiana całej wody w atmosferze: 2doby

Wymiana całej wody w rzece na niżu środkowoeuropejskim: 10 dni

Wymiana całej wody w jeziorze PL: od 1 roku do kilkudziesięciu lat

Prędkosc wud podziemnych zalezy od rodzaju materiału w jakim się przemieszcza.

Prędkośc w pionie:

Piasek: 1m/godz

Glina: 1m/doba

Ił: 1m/50 lat

Pochodzenie wód podziemnych:

- meteoryczne (opady)

- kondensacyjne (skraplanie pod powierzchnią)

- juwenilne ( w temp 374,15°C w etapie termalnym - ostatnim etapie zastygania magmy, powstaje woda)

- reliktowe

- metamorficzne (powstające przy przeobrażaniu się skał)

- poligenetyczne

Cieki wodne - wszystkie wody płynące (rzeki, strumienie, kanały idp.)

Laminy- poziomo płaskie materiały nieprzepuszczalne zawieszone w strefie aeracji

Drenaż - odpływ wody do określonego miejsca z określonej zlewni

Systemy krążenia: Lokalny - w obrębie zlewni

Regionalny - pomiedzy zlewniami

Alimętacja - zasilanie, dostarczanie nowej wody

Alimentacja rzek:

- powierzchniowe:

Pluwialne - deszczowe

Niwalne - śniegowe

Lodowcowe

- podziemne

Grawitacyjne w dolinie

Podziemne

Wody wgłębne

Strefa alimentacji - strefa zasilania

Zlewnia - Obszar z którego wody spływaja do jednego miejsca, np. rzeki

Dorzecze - obszar z którego wody spływaja do systemu jednej rzeki

System rzeczny - Rzeka główna wraz z dopływami

Rzeka gólwna - główna rzeka na danym obszarze, przy jej wyznaczaniu bierze się pod uwage: ilość wody (przepływ), względy historyczne, wysokość polożenia źrodla, kształt koryta, itp.

Obszar bezodpływowy - obszar z którego niema spływu powierzchniowego, woda może jedynie wsiąkać lub parować

Zlewisko - Obszar z którego wody splywają do jednego morza lub oceanu

Dzial wodny - granica dzieląca dwie zlewnie.

- powierzchniowe (topograficzne) - decydują o nich rzeźba terenu i wody powieszchniowe

- podziemne (hydrogeologiczne) - decydują o nich kształt zwierciadla wód podziemnych i topografia warstw nieprzepuszczalnych

Nigdzial powierzchniowy nie pokrywa się idealnie z działem podziemnym.

Brama wodna - miejsce w którym dział wodny przecina się z ciekiem

Bifurkacja - zozgalęzienie się rzeki na ramiona płynace do rożnych ujść

-punktowa - gdy rzeka się rozwidla (np. Obra)

- powierzchniowa - gdy rozwidla się splyw podpowierzchniowy

- pseudobifurkacja - gdy w jednym cieku woda płynie w dwie strony

Rys 4

Przyrzecze - Obszar położony nad rzeką główną pomiedzy zlewniami jej dopływów i odwadnianymi przez tą rzeke główną.

Rzękowośc rzek:

Rzeki I rzędu - wpływające do morza (np. Odra)

Rzeki II rzędu - dopływ rzeki I rzędu (np. Warta)

Rzeki III rzędu - dopływ rzeki II rzędu (np. Prosna)

Itd.

Strefy wód podziemnych (ze względu na cyrkulacje wody):

- Strefa aktywnej wymiany - do 200m p.p.z., duży wpływ na nie mają opady deszczu i drenowanie

- Strefa utrudnionej cyrkulacji - poniżej 200m p.p.z.

- Strefa zredukowanej wymiany - wody które ulegają długotrwałej retencji

Strefy wód podziemnych (ze względu na stan fizyczny):

-Strefa aeracji:

-woda higroskopijna - na powierzchni ziaren materiału, nie paruje, nie ulega oderwaniu

-woda błonkowata - na powierzchni wody higroskopijnej

- woda kapilarna - woda zawieszona między ziarnami materiału

- wody zawieszone - wody znajdujące się na laminach

Strefa saturacji:

- wody wolne: porowe, szczelinowe, krasowe

Wody głębinowe - odizolowane warstwami nieprzepuszczalnymi

Wody wgłębne - oddzielone warstwami słabo przepuszczalnymi

Wody przypowierzchniowe (zaskórne, hipotermiczne) - głównie w dolinach rzecznych, kontaktują się z warstwą glebową, nad ich strefą niema strefy aeracji, podtapiają pola

Wody gruntowe (freatyczne, studzienne) - występują w warstwie wodonośnej od kilku do kilkunastu m p.p.z., nieoddzielone utworami nieprzepuszczalnymi, ulegają ciśnieniu atmosferycznemu, nie kontaktują się z warstwa glebową, nad ich zwierciadłem znajduje się strefa aeracji.

Nazwy wód powstają również od utworów skalnych w jakich się znajdują, np. wody oligoceńskie, to wody znajdujące się w oligoceńskich utworach skalnych, sama woda może mieć dowolny wiek.

Woda Konstytucyjna - woda uwięziona w skałach np. CaSO4×2H2O (gips)

Siła wanderwalsa - siły międzycząsteczkowe

-Siły spójności (przyciągania) - siły przyciągania między cząsteczkami cieczy

-Siły przylegania - siły przyciągania miedzy cieczą a naczyniem

Menisk wklęsły tworzy się gdy siły spójności są mniejsze od sił przylegania.

Menisk wypukły tworzy się gdy siły spójności są większe od sił przylegania.

Napięcie powierzchniowe - zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją tak, że zachowuje się ona jak sprężysta błona.

Jednorodnośc gruntu:

Jednorodne - ich budowa w dowolnym punkcie jest taka sama.

Niejednorodne - ich budowa nie jest taka sama w karzdym punkcie.

Izotropowe - właściwości gruntu pozwalają na jednorodną przepuszczalność wody w karzdym kierunku.

Anizotopowe- właściwości gruntu nie pozwalają na jednorodną przepuszczalność wody w karzdym kierunku.

Rys 1

Układ materiału:

Rys 2

Gdy osady denne mają układ a, i coś (np. wstrząs sejsmiczny) spowoduje zmiane ich układu na b, dno może opaśc nawet o kilka metrów i spowodować tsunami.

Najwarzniejsze elementy sieci hydrograficznej w PL:

• Wisla z głownymi dopływami

• Odra z głównymi dopływami

• Rzeki Pomorza ( Paslęka, Rada, Wieprza)

Zlewiska w PL:

Zlewiska Morza Baltyckiego: 99,7%

Zlewiska Morza Północnego: 0,1%

Zlewiska Morza Czarnego: 0,2%

Ustroje (reżimy) rzeczne:

Prawidłowości zmienności wszystkich zjawisk zachodzących w rzekach, to jest: przepływ i stan wody, prędkość wody, temperatura i chemiczny skład wody, transport materialu, zlodzenie w normalnym cyklu rocznym, zależne od klimatu i hydrologicznej budowy Ziemi.

Klasyfikacja reżimów rzecznych:

Klasyfikacja Wojejkowa 1884r.

Wyróżnił 9 typów rzek różniących się pochodzeniem wód i rocznym przebiegiem stanów wody.

Klasyfikacja Parde'go 1949r.

Pdstawą podziału był sposób zasilania rzek (niwalne- śnieżne, pluwialne-opadowe,lodowcowe) oraz liczba okresów o ekstremalnych (max i min) przepływach.

Do charakterystyki zastosował współczynnik przepływu umożliwiający porównanie odpływu rzek różnych co do zasobności wodnej.

Reżim prosty - ma jeden okres wysokich i jeden niskich przepływów, rzeki zasilane są tylko w jeden sposób z którym związany jest przeplyw maksymalny.

Reżim złożony - rzeki zasilane w dwojaki sposób, z tąd posiadają dwa maksima i dwa minima.

Reżim złożony zmienny - rzeki mają wiecej niż dwa rodzaje zasilania, stąd kilka okresów przepływów wysokich i niskich charakterystycznych dla rzek tranzytowych (np. Ren, Nil)

Klasyfikacja Lwowicza 1964r.

Podstawa podziału są: rodzaj zasilania i sezonowy rozklad opadów z podziałem na wiosenny, letni, jesienny i zimowy.

Po określeniu procentowego stopnia zasileń można wyróżnić:

* typ śnieżny, deszczowy lub podziemny (>80%)

* typ o przewadze śnieżnego, deszczowego lub podziemniego (50-80%)

* typ złożony (<50%)

W PL Ustroj śnieżno-deszczowy

Rok hydrologiczny - W PL zaczyna się 1 listopada i kończy ostatniego dnia października

Rok hydrologiczny dzieli się na połrocze zimowe i letnie

- jesień (stan średni) małe parowanie, przeciętne sumy opadów, koniec wegetacji roslin

- zima - niezmienione zasilanie wód, zwiększona retencja śnieżno lodowa

- wiosna - topnienie lodu, wzrastanie poziomu wód, mała wegetacja roślin

- lato - najniższy pozio wód, duże parowanie, duży pobór przez rosliny

Niżówka - okres długotrwałych niskich stanów i przepływów które zwykle ustalaja się w następstwie wstrzymania spływu powierzchniowego, kiedy rzeki zasilane są przez wody gruntowe.

Niżówki zimowe - powstaje przy długotrwałych i stałych zlodzeniach

Niżówka letnia - powstaje przy wysokim parowaniu i braku opadów

Fazy niżowki:

- susza atmosferyczna (brak opadów)

- wysychanie gleby

- obniżenie zwierciadła wód gruntowych

-wysychanie źródeł i małych ciekow oraz powstawanie niżówek na rzekach

Fazy zlodzenia rzek:

-zamarzanie rzeki

- trwała pokrywa lodowa

- spływ lodu w postaci kry

Formy zlodzenia:

-lód denny

- śryż

- lod prądowy

- lód brzegowy

- pokrywa lodowa

- kra

-zator śryżowy

-zator lodowy

Hydrogram - wykres zmienności stanów lub przplywów wód w czasie.

Rys 6

Wezbranie - coroczne podniesienie się stanu wody w rzekach (wzrost przepływu) wywołany topnieniem śniegu lub deszczami. Wezbrania roztopowe są przeważnie dlugotrwałe a deszczowe krótkotrwałe.

Powódź - typ wezbrania ze stanem wody przekraczającym wodę brzegową, przynoszący straty materialne i moralne

Rys 5

Rodzaje powodzi (wg Lambora):

- Sztormowe (cofka)

- Opadowe - nawalne(oberwanie chmóry) i rozlewne(dlugotrwałe opady)

- Roztopowe

- Zimowe - Śryżowe(kry), zatorowe(zator z lodu)

---