HYDROLOGIA,
METEOROLOGIA
I KLIMATOLOGIA
Cz. II – HYDROLOGIA
W 2 - jeziora
M. Nawalany
HYDROLOGIA,
METEOROLOGIA
I KLIMATOLOGIA
Cz. II – HYDROLOGIA
W 2 - jeziora
M. Nawalany
LIMNOLOGIA -
nauka o zbiornikach wód
ś
ródl
ą
dowych (z.w.
ś
.)
Badania limnologiczne dotycz
ą
:
•
własno
ś
ci fizycznych, chemicznych oraz termiki
ś
rodowiska wodnego z.w.
ś
.; ich przestrzennego
rozkładu i ewolucji w czasie
•
procesów zasilania i hydrodynamiki przepływu wód
w jeziorach i zbiornikach wodnych
•
wzajemnego oddziaływania z.w.
ś
. z systemem
atmosferycznym i
ś
rodowiskiem wód podziemnych
•
ż
ycia biologicznego w jeziorach i zbiornikach
wodnych
•
zwi
ą
zków pomi
ę
dzy procesami biologicznymi a
hydrodynamik
ą
przepływu wód oraz dynamik
ą
zmian
ich składu chemicznego i temperatury w z.w.
ś
.
GENEZA JEZIOR
• j. tektoniczne (m.in. reliktowe)
• j. wulkaniczne
• j. glacjalne
• j. krasowe
• j. zwi
ą
zane z rzekami (m.in.meandrowe;
siła Coriolisa F = -2m
ω×
v
)
• j. nadbrze
ż
ne
• j. bagienne
Podział jeziora na strefy
• litoral
- strefa przybrze
ż
na
• pelagial
- strefa wymiany tlenu z
atmosfer
ą
i produkcji tlenu w wyniku
fotosynezy chlorofilu przez fitoplankton:
6CO
2
+ 6H
2
O + (E
νννν
) = C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
• profundal
- strefa przydenna
0-wymiarowy model jeziora
Bilans wodny jeziora (1)
)
(
)
(
)
(
t
J
t
J
dt
t
R
d
out
in
−
=
ρ
Bilans wodny jeziora (2)
)
(
pob
IIp
pob
E
IIp
out
Q
E
Q
J
J
J
J
+
+
=
+
+
=
∑
∑
ρ
)
(
K
P
Q
Q
J
J
J
J
J
Ig
Ip
K
P
Ig
Ip
in
+
+
+
=
+
+
+
=
∑
∑
ρ
Bilans wodny jeziora (3)
)
(
)
(
)
(
pob
IIp
Ig
Ip
Q
E
Q
K
P
Q
Q
dt
t
dR
+
+
−
+
+
+
=
∑
∑
=
−
=
∆
)
(
)
(
p
k
t
R
t
R
R
)
(
)
(
pob
E
IIp
K
P
Ig
Ip
V
V
V
V
V
V
V
+
+
−
+
+
+
=
∑
∑
Stratyfikacja termiczna jeziora
zima
Stratyfikacja termiczna jeziora
wiosna
Stratyfikacja termiczna jeziora
lato
Stratyfikacja termiczna jeziora
jesie
ń
Klasyfikacja jezior (ze wzgl
ę
du
na kryterium mieszania)
• j. polimiktyczne
(płytkie jeziora mieszaj
ą
ce
si
ę
wielokrotnie w ci
ą
gu roku)
• j. oligomiktyczne
(gł
ę
bokie jeziora mieszaj
ą
ce si
ę
rzadko)
• j. monomiktyczne zimne
(strefa polarna; j.wysokogórskie)
• j. monomiktyczne ciepłe
(strefa subtropikalna i tropikalna)
• j. dimiktyczne
(strefa umiarkowana)
Dopływ składnika A do jeziora (1)
Dopływ składnika A do jeziora (2)
sed
A
atm
A
A
o
II
A
I
A
A
j
j
j
j
dt
dm
−
−
Γ
+
−
=
Q
C
j
I
A
I
A
⋅
=
Q
C
j
A
II
A
⋅
=
Dopływ składnika A do jeziora (3)
)
(
bio
f
ch
A
r
A
A
o
k
k
k
C
V
k
C
V
+
+
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
Γ
[ ]
s
m
z
D
gdzie
K
C
C
S
j
C
H
atm
A
A
C
atm
A
/
'
=
=
−
⋅
⋅
=
ν
ν
A
sed
sed
A
C
V
k
j
⋅
⋅
=
Dopływ składnika A do jeziora (4)
+
⋅
⋅
+
⋅
−
⋅
=
V
k
C
Q
C
Q
C
dt
VC
d
r
A
A
I
A
A
)
(
V
k
C
S
K
C
C
sed
A
C
H
atm
A
A
⋅
⋅
−
⋅
⋅
−
−
ν
'
A
sed
C
r
C
H
atm
A
I
A
A
C
k
V
S
k
V
Q
V
S
K
C
V
Q
C
dt
dC
⋅
+
⋅
+
−
−
⋅
⋅
−
⋅
=
ν
ν
'
Dopływ składnika A do jeziora (5)
A
A
C
K
J
dt
dC
⋅
−
=
V
S
K
C
V
Q
C
J
C
H
atm
A
I
A
⋅
⋅
+
⋅
=
ν
'
sed
C
r
k
V
S
k
V
Q
K
+
⋅
+
−
=
ν
Dopływ składnika A do jeziora (6)
• warunek początkowy (tj. dla t = 0) =>
o
A
A
C
C
=
)
t
K
exp(
K
J
C
K
J
)
t
(
C
o
A
A
⋅
−
⋅
−
+
=
[
]
t)
K
exp(
1
K
J
t)
K
exp(
C
(t)
C
o
A
A
⋅
−
−
+
⋅
−
=
Elementy jako
ś
ci biologicznej
jezior wymienione w RDW
• zoobentos
• ryby
• fitoplankton
• rośliny wyższe (makrofity)
Ranking wska
ź
ników jako
ś
ci
wody wg. ekspertów
Fitoplankton skład i obfito
ść
(presja koncentracji biogenów)
Bezkr
ę
gowy zoobentos w profundalu
(presja odtleniania)
Makrofity i bezkr
ę
gowy zoobentos
w litoralu (pobór wody, regulacja
przepływu, zmiany morfologii jeziora)
Dobry status jeziora
Dobry status – reprezentuje jezioro,
które tylko nieznacznie różni się od
swojego ‘naturalnego stanu odniesienia’
w aspekcie swojej biologii (np. fito-
planktonu, ryb itp.), składu chemicznego
i warunków hydromorfologicznych
(np. linia brzegowa i morfologia misy
jeziornej).
Dobry status jeziora
Dobry status powinien zapewniać:
• Względnie niski ładunek biogenów i biomasy
fitoplanktonu
• Względnie niski poziom niedotlenienia hypolimnionu
• Bardzo niskie stężenia substancji toksycznych
• Małe zmiany reżimu hydraulicznego
i
niewielki jego
wpływ na zbiorowiska litoralu i ryb
• Mały wpływ ujmowania wody na organizmy wodne
• Niewielki wpływ przekształceń brzegu na organizmy
wodne
Poł
ą
czenie koncepcji
u
ż
ytkowanie jeziora
status jeziora
wizja jeziora
wizja
ekonomiczna
u
ż
ytkowanie
wizja
ekologiczna
obustronna zgoda
zrównowa
ż
ony ekosystem, czysta woda, rybne jezioro