Przedmiot: HYDROLOGIA Z ELEMENTAMI HYDROGEOLOGII. wykłady: dr inŝ. Anna śurek ćwiczenia: dr inŝ. Mariusz CZOP

Transkrypt

1 Przedmiot: HYDROLOGIA Z ELEMENTAMI HYDROGEOLOGII wykłady: dr inŝ. Anna śurek ćwiczenia: dr inŝ. Mariusz CZOP

2 CEL PRZEDMIOTU Rozumienie procesów i praw determinujących obieg wody w przyrodzie; zapoznanie ze śródlądowymi obiektami wodnymi; umiejętność charakterystyki hydrograficznej tych obiektów.

3 PROGRAM WYKŁADÓW Cykl krąŝenia wody w przyrodzie. Bilans wodny, jako ilościowe przedstawienie cyklu hydrologicznego. Charakterystyka głównych składowych bilansowych. Zlewisko, dorzecze, dział wodny i parametry zlewni. Charakterystyka cieków i ich rodzaje. Przyczyny wezbrań i niŝówek. Stany i przepływy charakterystyczne. Pochodzenie wód podziemnych. Związek wód podziemnych z wodami powierzchniowymi. Hydrogeologiczny podział wód podziemnych i rodzaje ich zbiorników. Wody na obszarach krasowych. Źródła i ich rodzaje. Chemizm wód podziemnych. Wody mineralne i lecznicze w Polsce. Wody geotermalne. Przyczyny wywołujące gejzery. Genetyczne i biologiczne typy jezior. Morfometria jezior i krzywa batygraficzna. Cechy fizyczne i stratyfikacja termiczna wód jeziornych. Stadia rozwojowe jezior i ich eutrofizacja. Bagna i rodzaje mokradeł. Torfowiska i ich rodzaje.

4 BIBLIOGRAFIA Dynowska I., Tlałka A., Hydrografia, PWN, Warszawa Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z. - Hydrologia ogólna, PWN, Warszawa (dowolne wydanie) Mikulski Z., Zarys hydrografii Polski, PWN, Warszawa Choiński A., Zarys limnologii fizycznej Polski, Wyd. UAM w Poznaniu Pazdro Z., Kozerski B., Hydrogeologia ogólna, Wyd. Geol. Warszawa Paczyński, Sadurski (red.) Hydrogeologia regionalna Polski. PIG Warszawa

5 Hydrologia nauka o hydrosferze Ziemi. Hydrologia nauka o środowisku wodnym ze szczególnym uwzględnieniem obiegu wody w przyrodzie i procesów związanych z tym obiegiem. Hydrogeologia nauka o wodach podziemnych. Zajmuje się badaniem zjawisk i procesów w związanych zanych z krąŝ ąŝeniem wód w d podziemnych w środowisku skalnym, badaniem oddziaływania skał na wodę i wody na skały, związk zków w z wodami powierzchniowymi, wpływu róŝnych czynników w na kształtowanie towanie się zasobów w wód w podziemnych.

6 Dziedziny dla przedmiotu: -geohydrologia -potamologia -limnologia -hydrogeologia Zakres: - hydrologia właściwa

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 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)

10 Obieg wody w przyrodzie

11

12 Schemat obiegu wody w przyrodzie

13

14 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.

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

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

17 Zrobił Kropelce niespodziankę, bo ona nie wsiąkała.

18 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

19 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

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

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

22 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.

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

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

25 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.

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

27 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.

28 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.

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

30 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

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

32 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!

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

34 A teraz bardziej na powaŝnie

35 Strefa aeracji Zwierciadło wody Strefa saturacji Strefa aeracji- strefa gdzie pustki skalne wypełniają powietrze i woda. Inaczej warstwa nienasycona. Strefa saturacji- strefa występowania skał, w których wolne przestrzenie (pory, szczeliny, próŝnie krasowe) wypełnione są całkowicie wodą. Inaczej warstwa nasycona lub wodonośna. Granicę między strefą aeracji, a saturacji nazywamy zwierciadłem wody.

36

37 Skały przepuszczalne to takie, w których odbywać się moŝe przepływ wody. Występuje w nich woda wolna. Wolne przestrzenie wypełnione wodą to: - pory -(rys.a-d) - skały takie jak piaski, Ŝwiry, piaskowce itp. - szczeliny -(rys. f) skały zwięzłe takie jak: piaskowce, skały krystaliczne (np. granity, gnejsy, bazalty itp.) -pustki krasowe (rys.e) skały rozpuszczalne, głównie wapienie Skały słaboprzepuszczalne to takie, które zawierają drobne cząsteczki ilaste np. gliny lub iły. Przez te skały przepływ wody jest bardzo utrudniony lub praktycznie niemoŝliwy. Większość wody to woda związana.

38 Schemat występowania wód podziemnych o zwierciadle swobodnym i naporowym Wody wgłębne Wody gruntowe

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

40 Wody podziemne dopływają do rzek. Rzeki takie nazywają się drenującymi. W naturalnych warunkach rzadko zdarza się sytuacja odwrotna, gdy rzeka oddaje wodę do warstwy wodonośnej. Taką rzekę nazywamy infiltrującą JeŜeli długo nie ma opadu to nie ma spływu powierzchniowego i rzekami płyną tylko wody podziemne. Podobna sytuacja moŝe zdarzyć się zimą. Przy długotrwałych mrozach teŝ nie ma spływu powierzchniowego.

41

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

43 Ilościowe ujęcie obiegu wody to BILANS WODNY

44

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

46 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

47 Podstawowe składniki bilansu

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

49 Równanie bilansu rozszerzone: P a +P u +H i +R 1 =H p +H g +E p +E g +T+G+H e +R 2 gdzie: P a opad atmosferyczny P u - opad utajniony H i dopływ (import) wody spoza obszaru bilansowego R 1 - retencja na początku okresu bilansowego H p spływ powierzchniowy H g odpływ podziemny E p parowanie z powierzchni wody E g - parowanie z powierzchni gruntu T transpiracja G bezzwrotne zuŝycie wody przez gospodarkę H e odpływ (eksport) wody poza obszar bilansowy R 2 retencja na końcu okresu bilansowego

50

51 28 T

52

53 Podstawowe składniki bilansu dla Polski

54

55