Przedmiot: HYDROLOGIA ORAZ NAUKI O ZIEMI Podstawy hydrologii

Transkrypt

1 Przedmiot: HYDROLOGIA ORAZ NAUKI O ZIEMI Podstawy hydrologii Hydrologia nauka o hydrosferze Ziemi. Hydrologia nauka o środowisku wodnym ze szczególnym uwzględnieniem obiegu wody w przyrodzie i procesów związanych z tym obiegiem.

2 CEL PRZEDMIOTU Rozumienie procesów i praw determinujących obieg wody w przyrodzie, umiejętność ilościowej oceny związku pomiędzy wodami powierzchniowymi i podziemnymi

3 PROGRAM WYKŁADÓW Cykl hydrologiczny jako system fizyczny. Bilans wodny jako ilościowe przedstawienie cyklu hydrologicznego. Charakterystyka głównych składowych bilansowych. Związek wód powierzchniowych i podziemnych. Zlewnia jako podstawowy obszar bilansowy. Charakterystyka hydrologiczna cieku. Określanie stanów i przepływów charakterystycznych dla rzek kontrolowanych. Analiza wezbrań i niŝówek. Określanie pojemności uŝytkowej i przeciwpowodziowej zbiorników retencyjnych. Metody przenoszenia informacji hydrologicznej do miejsc niekontrolowanych. Modele zlewni z uwzględnieniem działalności gospodarczej człowieka. Statystyczne i genetyczne metody prognozowania zjawisk hydrologicznych.

4 BIBLIOGRAFIA Soczyńska U. (red), 1997 Hydrologia dynamiczna, PWN Bajkiewicz Grabowska E., Mikulski Z., - Hydrologia ogólna, PWN (dowolne wydanie) Ozga Zielińska M., Brzeziński J., 1994 Hydrologia stosowana, PWN Bajkiewicz Grabowska E. i in Hydrometria, PWN Byczkowski A Hydrologia t.i i II, Wyd. SGGW Pociask-Karteczka J. (red.), 2006 Zlewnia. Właściwości i procesy. Wyd. UJ

5 Dziedziny dla przedmiotu: -geohydrologia -potamologia Zakres: - hydrologia właściwa

6

7 Zasoby wodne Ziemi Słone wody mórz i oceanów: 97,2% Lądolody i lodowce: 2,14% Wody podziemne: 0,61% Wody powierzchniowe: 0,009% Wody glebowe: 0,005% Wody atmosferyczne: 0,001%

8

9

10 Obieg wody w przyrodzie Stała wymiana wody między atmosferą, litosferą i hydrosferą. Wyraz związku pomiędzy wodami atmosferycznymi, powierzchniowymi i podziemnymi. Jest to proces stały, który lokalnie moŝe ulec przyspieszeniu lub zwolnieniu. Czynnikiem zwalniającym jest retencja. GŁÓWNE PRZYCZYNY KRĄśENIA WODY energia cieplna słońca siła cięŝkości (przyciąganie ziemskie) ciśnienie atmosferyczne i inne ( w tym działalność człowieka)

11

12

13 Schemat obiegu wody w przyrodzie

14

15

16 Robak Robaczek wyszedł na ziemię i wziął swój plecak. To piękny dzień na przygodę pomyślał. Ciemne chmury na niebie zaczęły się zbierać. Oho, zanosi się na deszcz. Zaczął pełznąć szybciej po polu.

17 Wysoko nad Robaczkiem, w chmurach, Kropelka i jej przyjaciele wyruszali na nową przygodę.

18 Robaczek spojrzał w górę, a Kropelka na ziemię. Nadstawił ręce, by ją złapać. Inne krople pluskały dokoła i wsiąkały w ziemię.

19 Zrobił Kropelce niespodziankę, bo ona nie wsiąkała.

20 Jestem Kropelka i muszę iść na przygodę z wodami podziemnymi i wsiąknąć razem z moimi przyjaciółmi! Wsiąknąć? zapytał Robaczek. Kropelka odbiła się od jego rąk i odparła: Kiedy krople spadają i znikają w ziemi, nazywa się to wsiąkanie. Chcesz iść ze mną

21 Zaczekaj na mnie Kropelko. Robaczek wyciągnął z plecaka swoją łopatę i szybko kopał w ziemi. Kopanie było łatwe przez suche ziarenka ziemi. Potem ziarenka stawały się coraz cięŝsze. Rany, to cięŝka praca powiedział robaczek

22 Dalej dziura była pełna wody. Nie byłem wcześniej w wodzie powiedział Robaczek. Szybko nałoŝył swoją maskę do nurkowania, więc mógł dogonić Kropelkę.

23 Łatwo jest przekopać się dalej. powiedział Robaczek. I odepchnął ziarenka Ŝwiru.

24 Witam w warstwie wodonośnej Panie Robaku. powiedziała Kropelka. Proszę, nazywaj mnie Robaczek.. Dobrze Robaczku, powiedziała Kropelka, spójrz dookoła. Jesteśmy teraz w warstwie przepuszczalnej, gdzie Ŝwir przepuszcza wodę.

25 Przyjaciele Kropelki spadały z ziaren Ŝwiru w ziarenka piasku. Musiały się wykręcać i odbijać aby poruszać się w warstwie przepuszczalnej zbudowanej z mniejszych ziaren.

26 Robaczek kopał, kopał i kopał. CięŜko mu było, ale próbował nadąŝyć za Kropelką.

27 Robaczek i Kropelka dotarli do miejsca, gdzie krople spędzały duŝo czasu. Co to jest Kropelko? zapytał Robaczek. To jest warstwa słabo przepuszczalna odpowiedziała kropelka gdzie ziarna są bardzo drobne i tworzą skałę ilastą. Przestrzenie między ziarnami są tak małe, Ŝe krople nie mogą podróŝować przez nie. Niektóre z nich próbują, ale to zajmuje duŝo czasu, nawet setki lat.

28 Gdy kontynuowali przygodę, zaczęli się poruszać coraz szybciej w kierunku rury w piasku. Pomocy! krzyknęła Kropelka wciąga nas do studni! Studni? zapytał Robaczek.

29 Pewne stworzenia na powierzchni wciskają metalową rurę w grunt i nas do niej wciągają powiedziała Kropelka. Jedno z takich stworzeń, niejaki Pan Marcin pompuje właśnie wodę do koryta dla swoich świń. DuŜo kropel przelało się z wiadra i wsiąka z powrotem.

30 Udało się im uciec. Moi przyjaciele wypływają z warstwy przepuszczalnej do zbiornika kropelek. powiedziała Kropelka - Umiesz pływać? Nie. -odpowiedział robaczek. Więc chodźmy w górę do warstwy nienasyconej, gdzie Ŝyją twoi przyjaciele.

31 Och, świeŝe powietrze! Przestało padać. powiedział Robaczek i zdjął swoją maskę.

32 Wyszli na gorące kamienie. Jak długo ma jeszcze trwać ta przygoda? zapytał Robaczek. Nie długo tym razem odpowiedziała Kropelka jeśli podróŝowalibyśmy z tą samą prędkością, co moi przyjaciele to potrzebowalibyśmy od tygodni do wielu lat, aby tu dotrzeć

33 Kropelka zaczęła się od gorąca robić coraz bardziej przeźroczysta. Och, paruję powiedziała Nie martw się, to część przygody. Do zobaczenia wkrótce!

34 Kropelka wyparowała i jako para zaczęła wznosić się coraz wyŝej i wyŝej do chmur. Dziękuję zawołał za nią Robaczek Dziękuję za wspaniałą przygodę. Wróć wkrótce!

35 Po wyparowaniu Kropelki, Robaczek zrozumiał obieg wody w przyrodzie i był pewien Ŝe zobaczy jeszcze Kropelkę. Rozumowanie Robaczka narysowane jest na rysunku.

36 A teraz bardziej na powaŝnie

37

38

39

40 Schemat występowania wód podziemnych

41 Wody podziemne, w typowych, naturalnych warunkach dopływają do rzek (zasilają rzeki). Rzeki drenują wody podziemne.

42

43 Rzekami odpływają wody podziemne i wody ze spływu powierzchniowego (po opadzie).

44 Ilościowe ujęcie obiegu wody to BILANS WODNY

45

46 Ilościowe ujęcie obiegu wody to BILANS WODNY. Bilans wodny jest to zrównowaŝenie przybytków i ubytków wody w określonej przestrzeni i w określonym czasie.

47 Bilanse wodne dzielimy na: naturalne charakteryzują naturalny układ surowy uwzględnia się główne składniki ( opady, odpływ, straty, retencja) przeciętny, czyli średni z wielolecia (co najmniej 10 lat) sztuczne, czyli bilanse wodnogospodarcze wynikają nie tylko z warunków przyrodniczych, ale są wynikiem działalności człowieka

48 Podstawowe składniki bilansu

49 Ogólne równanie bilansu (Pencka): P=H+S+ R gdzie: P opad H odpływ S straty R róŝnica retencji

50 Równanie bilansu rozszerzone: Pa+Pu+Hi+R 1 =Hp+Hg+Ep+Eg+T+G+He+R 2 gdzie: Pa opad atmosferyczny Pu - opad utajniony Hi dopływ (import) wody spoza obszaru bilansowego R 1 - retencja na początku okresu bilansowego Hp spływ powierzchniowy Hg odpływ podziemny Ep parowanie z powierzchni wody Eg - parowanie z powierzchni gruntu T transpiracja G bezzwrotne zuŝycie wody przez gospodarkę He odpływ (eksport) wody poza obszar bilansowy R2 retencja na końcu okresu bilansowego

51

52

53

54

55 Podstawowe składniki bilansu dla Polski

56

57