Limnologia dział hydrologii zajmujący się jeziorami

Transkrypt

1 Limnologia dział hydrologii zajmujący się jeziorami

2 Jezioro naturalne zagłębienie powierzchni lądu wypełnione wodą, nie mające bezpośredniego połączenia z morzem. Powstaje ono wówczas, gdy w podłoŝu znajdują się utwory słabo przepuszczalne i jest dostateczna ilość opadów w postaci deszczu bądź taka dostawa wody przez rzeki, która równowaŝy odpływ, wsiąkanie i parowanie wody z jeziora. Jeziora najczęściej stanowią obszar drenaŝu dla wód podziemnych i są zasilane przez te wody. Stąd wyróŝniamy jeziora drenujące i zasilające (infiltrujące).

3 Podział jezior ze względu na wzajemną relację jezioro-rzeka: jeziora wypływowe rzeka wypływa z jeziora jeziora przepływowe rzeka przepływa przez jezioro jeziora dopływowe rzeka wpływa do jeziora jeziora bezodpływowe jezioro nie ma ani odpływu ani dopływu Podział jezior ze względu na okres wypełnienia wodą: stale wypełnione wodą okresowo wypełnione wodą (jeziora periodyczne) chwilowo wypełnione wodą (jeziora epizodyczne)

4 Schemat obiegu wody w jeziorze. Bilans musi być dodatni dla jezior stale wypełnionych wodą.

5 Morfometria jezior długość jeziora pomiar wzdłuŝ jego osi. JeŜeli jezioro ma rozwiniętą linię brzegową to długość mierzy się wzdłuŝ linii łamanej, która nie wychodzi poza obręb zbiornika. szerokość maksymalna szerokość w najszerszym miejscu, mierzona prostopadle do długości. szerokość średnia średnia wartość z kilku pomiarów szerokości lub iloraz powierzchni jeziora przez jego długość. długość jeziora

6 rozwinięcie linii brzegowej jeziora stosunek długości linii brzegowej do obwodu koła, którego powierzchnia jest równa powierzchni jeziora: U = 2 L π A gdzie: U rozwinięcie linii brzegowej L długość linii brzegowej A powierzchnia jeziora

7 Głębokość jeziora ustala się na podstawie sondowania. Określa się głębokość: maksymalną i średnią. Głębokość średnią moŝna określić jako: średnią arytmetyczną ze wszystkich pomiarów; iloraz objętości jeziora przez powierzchnię; z krzywej batygraficznej, dzieląc powierzchnię zawartą między krzywą a układem współrzędnych przez podstawę wykresu. Wskaźnik głębokości jeziora stosunek głębokości średniej do maksymalnej - W g

8 Wskaźniki głębokości W g dla róŝnych kształtów mis jeziornych

9 spadek stoków misy jeziornej: d L tg β = + l + l A l n gdzie: β - kąt średniego spadku stoków d odstęp pionowy izobat [m] A powierzchnia jeziora [m 2 ] L obwód jeziora [m] l 1, l 2,...- długość poszczególnych izobat [m]

10 Objętość misy jeziornej moŝna policzyć metodą sumowania objętości cząstkowych misy lub metodą krzywej batygraficznej.

11 Objętość misy jeziornej metodą sumowania objętości cząstkowych misy

12 Plany batymetryczne jezior

13 Krzywa batygraficzna jeziora

14 Określanie objętości jeziora na podstawie pola pod wykresem krzywej batygraficznej

15 Określanie objętości jeziora na podstawie pola pod wykresem krzywej batygraficznej

16 Elementy morfologiczne misy jeziornej

17 Ustrój termiczny rzek i jezior zaleŝy od: temperatury powietrza temperatury wody zasilającej wykształcenia dna osłonięcia brzegów dopływu ścieków W rocznym przebiegu temperatury wyróŝniamy dwa okresy: wolnej powierzchni wody pokrywy lodowej Stratyfikacja termiczna wody: prosta (normalna, tzw. anotermia) odwrócona (katotermia) wyrównana (wymieszanie)

18 anotermia katotermia homotermia

19

20 Stratyfikacja w jeziorze w ciągu roku dla klimatu umiarkowanego

21 Dynamika wód jeziornych i mieszanie się wód Podstawowym czynnikiem mieszania się wód w jeziorze jest wiatr powodujący falowanie wiatrowe. Rodzaj fali i siła falowania zaleŝy od: prędkości wiatru długości odkrytej powierzchni wody na którą działa wiatr czasu działania wiatru Na formę fal i prędkość ich rozchodzenia wpływa takŝe: ukształtowanie dna zbiornika głębokość jeziora Wiatr powoduje powstanie w jeziorach prądów cyrkulacyjnych.

22

23 Mieszanie wody czyli miksja moŝe przebiegać w róŝny sposób: holomiksja pełne wymieszanie się wody w okresie cyrkulacji meromisja wody nie podlegają pełnemu wymieszaniu tachymiksja szybkie mieszanie się całej masy wody przy silnym wietrze eumiksja - wolniejsze mieszanie się mas wody bradymiksja bardzo wolne mieszanie się przy bardzo słabym wietrze Ruchy wód w jeziorze mogą takŝe być wywołane przez prądy: prądy przepływowe prądy wiatrowe prądy gęstościowe

24 Typy jezior ze względu na częstość całkowitego mieszania się mas wody: jeziora amiktyczne zbiorniki cały czas pokryte lodem, w których masy wód nie mieszają się zupełnie jeziora monomiktyczne zimne jeziora typu polarnego i jeziora wysokogórskie, w których woda jeden raz w roku ulega pełnemu mieszaniu jeziora dimiktyczne jeziora strefy umiarkowanej z dwoma stagnacjami i z dwoma okresami homotermii warunkującymi pełne wymieszanie jeziora meromiktyczne ciepłe jeziora strefy równikowej i międzyzwrotnikowej, w których temperatura wody nie spada poniŝej +4oC, mające jedno wymieszanie w ciągu roku jeziora oligomiktyczne jeziora strefy przyrównikowej z wodą ciepłą w całym przekroju i słabym mieszaniem jeziora polimiktyczne jeziora płytkie o licznych w ciągu roku okresach mieszania się wód (nawet codziennych)

25 Strefy jeziora ze względu na środowisko wodne litoral (strefa przybrzeŝna) I płytka część jeziora, naświetlana do dna; pelagial (toń wodna) dzieli się na naświetlany epipelagial (II) i mroczny batypelagial (III) I II I III

26 TYPY TROFICZNE JEZIOR Jeziora róŝnią się produktywnością biologiczną czyli tempem procesu wytwarzania materii organicznej. ZaleŜy ona od róŝnych czynników m.in. morfometrii jezior.

27

28 Główne typy troficzne (biologiczne) jezior strefy umiarkowanej jeziora eutroficzne jeziora oligotroficzne jeziora dystroficzne Dodatkowo wyróŝnia się jeziora mezotroficzne czyli średnio Ŝyzne jezioro o charakterze przejściowym pomiędzy jeziorem oligotroficznym a jeziorem eutroficznym. Jeziora alkalitroficzne (kalcytroficzne) woda zawiera znaczne ilości Ca; Jeziora acidotroficzne woda pozbawiona Ca, kwaśna, o znikomej Ŝyzności. Charakterystyczne dla terenów wulkanicznych. Jeziora siderotroficzne (Ŝelaziste) duŝo związków Fe w osadach dennych i wodzie. Typowe dla Skandynawii.

29 Charakterystyka głównych typów troficznych jezior strefy umiarkowanej

30 Charakterystyka głównych typów troficznych jezior strefy umiarkowanej

31 Charakterystyka głównych typów troficznych jezior strefy umiarkowanej

32 Charakterystyka głównych typów troficznych jezior strefy umiarkowanej

33 Jeziora oligotroficzne np. jeziora tatrzańskie

34 Jeziora mezotroficzne Jez. Łańskie

35 Jeziora eutroficzne

36 Jeziora dystroficzne

37 Zanikanie i zarastanie jezior

38 Naturalny proces zarastania

39 Zarastanie jezior

40

41 Obszary zabagnione efekt zarastania Obszary zabagnione (potocznie - bagna) są to obszary trwale nasycone wodą słodką lub słoną stanowiącą około 80% objętości gruntu, porośnięte roślinnością przystosowaną do występujących warunków środowiska. Bagna powstają tam, gdzie utrudniony jest odpływ wody spowodowany ukształtowaniem terenu (teren płaski lub wklęsły) i słabo przepuszczalnym podłoŝem (gliny, iły). Bagna występują na obszarach, gdzie zwierciadło wód podziemnych występuje bardzo płytko pod powierzchnią terenu.

42 Ze względu na sposób zasilania: Klasyfikacja bagien bagna ombrogeniczne prawie wyłącznie zasilane wodą opadową (występują głównie w obszarach wododziałowych); bagna topogeniczne zasilane wodami podziemnymi (głównie w dnach zagłębień bezodpływowych); bagna soligeniczne występują w miejscach wypływu wód podziemnych (na ogół u podnóŝy stoków wzdłuŝ krawędzi doliny); bagna fluwiogeniczne towarzyszą ciekom i są zasilane ich wodami wezbraniowymi, spływami powierzchniowymi ze stoków i wodami gruntowymi przy niskich stanach wód.

43

44 Bagna ombrogeniczne

45 Bagna fluwiogeniczne

46

47 Torfowisko bagno, z wykształconym pokładem torfu Ze względu na zróŝnicowanie stanu uwilgotnienia: mokradła stałe przez cały rok głębokość do zwierciadła wody gruntowej <0,5m mokradła okresowe

48

49 Mokradła stałe ze względu na sposób zasilania dzieli się na: torfowiska wysokie (tzw. mszary) bagna ombrogeniczne o ubogim składzie florystycznym. Występują w górach. torfowiska przejściowe występują w obwodzie torfowisk wysokich i w dolinach rzecznych. Zasilane głównie opadem atmosferycznym, przy słabym udziale przepływu wody. torfowiska niskie zasilane głównie wodami gruntowymi i wodami rzecznymi. Powstają na ogół w rozległych dolinach nizinnych. Wody gruntowe są zasobniejsze w składniki mineralne niŝ wody opadowe, stąd bogaty skład florystyczny.

50 Torfowiska wysokie

51 Torfowiska niskie dzieli się na: torfowiska mechowiskowe (darniowe) bagna soligeniczne zasilane ciągłym, stałym dopływem wód podziemnych. Występują w głębokich kotlinach i są to tzw. mszyste łąki. torfowiska zalewane (szuwarowe) bagna fluwiogeniczne zasilane wodami powierzchniowymi i podziemnymi, porośnięte szuwarami. torfowiska olesowe (leśne) zasilane wodami gruntowymi, bez nadmiernych podtopień. Końcowe stadium rozwoju torfowisk szuwarowych. torfowiska źródliskowe w miejscach młak, źródeł i wycieków, w górach

52 Torfowiska niskie

53

54 Trzęsawiska pływający koŝuch przesuwający się od brzegu jeziora ku jego środkowi.

55 Mokradła okresowe zwierciadło wód podziemnych w najsuchszym okresie roku głębiej niŝ 0,5 m Zaliczamy do nich: mułowiska - akumulacja mułów w strefie przykorytowej podmokliska obniŝenia terenu, gdzie przy wysokim stanie wód gruntowych rozwijają się procesy glejowe. namuliska w dolinach z aluwiami i deluwiami Na świecie występują bagna słone szczególnie w strefach przymorskich oraz w obszarach suchych z wypływem słonych wód podziemnych na powierzchnię (solniska).

56

57 Przyspieszenie procesu zarastania i zanikania jezior - eutrofizacja Eutrofizacja- wzbogacenie wody biogenami, w szczególności związkami azotu i fosforu, powodujący przyspieszony wzrost glonów oraz wyŝszych form Ŝycia roślinnego, w wyniku którego następują niepoŝądane zakłócenia biologicznych stosunków w środowisku wodnym oraz pogorszenie jakości tych wód. Eutrofizacja to inaczej przeŝyźnienie zbiorników wodnych. Głównymi przyczynami eutrofizacji są ścieki, zarówno komunalne jak i przemysłowe oraz rolnictwo i hodowla.

58 Ocena zagroŝenia eutrofizacją

59 Ocena podatności na eutrofizację

60

61