Technik_meteorolog_311[23]_Z3_01

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1.

Zasoby wodne świata i Polski

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2.

Charakterystyka wód podziemnych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3.

Charakterystyka wód powierzchniowych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4.

Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy na temat występowania oraz cech

wód powierzchniowych i podziemnych. WaŜne jest równieŜ poznanie wpływu działalności
antropogenicznej na hydrosferę oraz jej skutków.

W poradniku znajdziesz:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś wcześniej opanować, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,

–

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie będziesz mógł kształtować podczas pracy
z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania program
jednostki modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści,

–

wiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiedzę teoretyczną oraz kształtować

umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie programu całej jednostki modułowej,

–

literaturę uzupełniającą.

Schemat układu jednostek modułowych

311[23].Z3

Podstawy hydrologii

311[23].Z3.01

Charakteryzowanie wód

powierzchniowych i podziemnych

311[23].Z3.02.

Wykonywanie pomiarów hydrologicznych

311[23].Z3.03

Opracowywanie prognoz hydrologicznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

charakteryzować obieg wody w przyrodzie,

–

określać elementy obiegu wody,

–

określać zjawiska atmosferyczne w środowisku przyrodniczym,

–

określać znaczenie wody w przyrodzie,

–

charakteryzować procesy zachodzące podczas krąŜenia wody w przyrodzie,

–

posługiwać się mapą topograficzną,

–

korzystać z róŜnych źródeł informacji,

–

obsługiwać komputer,

–

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

scharakteryzować cele i zadania hydrologii,

−

określić zasoby wodne w Polsce i na świecie,

−

scharakteryzować elementy bilansu wodnego,

−

scharakteryzować zasady tworzenia czasokresu i rodzaje bilansów wodnych,

−

scharakteryzować wody powierzchniowe i podziemne,

−

scharakteryzować rodzaje źródeł,

−

obliczyć wydajność źródła,

−

scharakteryzować elementy cieku wodnego,

−

wyznaczyć granice zlewni,

−

wyjaśnić pojęcia: odpływ, spływ i przepływ,

−

scharakteryzować zjawiska lodowe na rzekach,

−

wyjaśnić proces zarastania koryt rzecznych,

−

określić czynniki wpływające na temperaturę wody w rzekach,

−

określić straty wody na parowanie i infiltrację,

−

scharakteryzować rodzaje retencji,

−

określić wpływ retencji na kształtowanie się odpływu rzeki,

−

scharakteryzować zanieczyszczenia wód powierzchniowych i podziemnych,

−

dobrać sposoby ochrony zasobów wód powierzchniowych i podziemnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.

Zasoby wodne świata i Polski

4.1.1. Materiał nauczania

Hydrologia jest nauką przyrodniczą zajmującą się badaniem i opisywaniem hydrosfery,

a wiec wód powierzchniowych, podziemnych i atmosferycznych. Głównym przedmiotem jej
badań  jest  krąŜenie  wody  w  przyrodzie,  z  uwzględnieniem  jej  właściwości  fizycznych
i chemicznych. Do głównych zadań hydrologii naleŜy ocena procesów związanych z róŜnymi
fazami  cyklu  hydrologicznego,  analiza  rozmieszczenia,  występowania  i  obiegu  wód
w określonym czasie i przestrzeni. Nauką, która wyodrębniła się z hydrologii jest hydrografia.
Jej celem jest opis i pomiar obiektów wodnych (np. oceany, rzeki, jeziora), a takŜe kartowanie
i tworzenie  map  hydrograficznych.  WaŜną  równieŜ  dziedziną  jest  hydrologia  stosowana,
której celem jest praktyczne zastosowanie wyników badań do rozwiązywania inŜynieryjnych
zadań  wodnogospodarczych  oraz  przygotowywanie  prognoz  hydrologicznych.  Szczegółowy
podział  hydrologii  na  poszczególne  dyscypliny  oraz  ich  przedmiot  badań  został  opisany
w jednostce 311[23].O1.03.

Całkowita objętość zasobów wodnych na Ziemi wynosi prawie 1,4 mld km

(tab. 1).

WyróŜnia się następujące rodzaje:

−

zasoby mórz i oceanów,

−

zasoby wód powierzchniowych,

−

zasoby wód atmosferycznych,

−

wody zgromadzone w organizmach Ŝywych.

Tabela 1. Zasoby wodne Ziemi [4, s. 100]

Rodzaje wód

Objętość (tys. km

)

Udział (%)

Oceny i morza

1338000,0

96,5

Wody podziemne

23400,0

1,7

Wody glebowe

16,5

0,001

Lodowce i stałe pokrywy śnieŜne

24064,0

1,74

Wieloletnia zmarzlina

300,0

0,022

Jeziora

176,4

0,013

Bagna

11,5

0,0008

Rzeki

2,1

0,0002

Organizmy Ŝywe

1,1

0,0001

Para wodna w atmosferze

12,9

0,001

Razem wody na ziemi

1385984,5

100,0

Na powierzchni Ziemi zdecydowanie przewaŜają wody słone stanowiące 96,5 %

zasobów  wodnych  hydrosfery,  które  pokrywają  71 %  powierzchni  kuli  ziemskiej.  Wody
słodkie  występują  w postaci  wód  otwartych  (płynących  i  stojących),  wody  uwięzionej
w lodowcach  oraz  wód  podziemnych.  Mają  one  dla  człowieka  największe  znaczenie,  ale
stanowią  tylko  2,5 %  zasobów  wodnych  świata.  Większość  wód  słodkich  zgromadzona  jest
w postaci stałej (69 %). Udział wód bezpośrednio wykorzystywanych przez człowieka tj. wód
rzecznych,  jeziornych  i  podziemnych  wynosi  tylko  0,4 %  objętości  wód  słodkich.  Fakt  ten
powinien  skłaniać  do  moŜliwie  najdalej  posuniętej  oszczędności  w gospodarowaniu  wodą
(tab. 2).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Zasoby wodne słodkich Ziemi [4, s. 101]

Rodzaje wód

Udział (%)

Lodowce i śnieg

68,7

Wody podziemne

30,1

Wieloletnia zmarzlina

0,86

Jeziora

0,26

Wilgotność gleby

0,05

Bagna

0,03

Rzeki

0,006

Woda biologiczna

0,003

Para wodna w atmosferze

0,004

Ogółem wody słodkie

100,0

Bilans wodny

W uproszczeniu przyjmuje się, Ŝe całkowita masa wody na Ziemi (ciecz, lód, para

wodna)  jest  niezmienna.  Między  tymi  trzema  stanami  skupienia  wody,  jak  wspomniano  we
wcześniejszym  materiale,  występuje  obieg  o  charakterze  cyklicznym.  W  dolnej  części
troposfery  występują  duŜe  ilości  pary  wodnej  dostarczane  przez  parowanie  z  powierzchni
wód  otwartych,  gleby,  biosfery  oraz  uwalniane  w  procesach  wulkanicznych.  Para  wodna
przenoszona  wskutek  konwekcji  i  innych  procesów  atmosferycznych  ulega  kondensacji
i wraca  na  powierzchnię  Ziemi  w  postaci  opadów.  Opady  zasilają  w  wodę  zbiorniki  wodne,
a takŜe grunt. Wsiąkające w podłoŜe wody są przetrzymywane jako wody glebowe oraz wody
podziemne. Te zaś z duŜym opóźnieniem mogą zasilać wody powierzchniowe bądź podlegać
parowaniu. Część z nich wraca do postaci pary przez parowanie z organizmów. Całość tych
przemian jest określana mianem cyklu hydrologicznego.

Dla całej Ziemi, a takŜe dla dowolnych wydzielonych obszarów moŜna określić tak

zwany bilans wodny, czyli zestawienie przychodów i ubytków wody na jakimś obszarze
w okresie roku hydrologicznego. Za najprostszą formę bilansu wodnego uwaŜa się ilość
wody, jaka w postaci opadów pojawia się na powierzchni Ziemi, przy czym ilość ta powinna
być równa masie wody, jaka w tym samym czasie wyparowała oraz odpłynęła z tego obszaru.

Na bilans po stronie przychodów składają się:

–

opady i osady atmosferyczne,

–

dopływy powierzchniowe i podziemne przesiąkanie z sąsiednich obszarów,

–

zasoby wodne z poprzedniego okresu.
Po stronie ubytków zaś zalicza się:

–

straty wskutek parowania,

–

odpływy powierzchniowe i podziemne przesiąkanie do sąsiednich obszarów,

–

zasoby pozostawione na następny okres.
W bilansie wodnym waŜną rolę odgrywa czasowe zatrzymanie wody, czyli tak zwana

retencja. Wielkość retencji pozostaje w ścisłym  związku z rzeźbą terenu, przepuszczalnością
podłoŜa,  występowaniem  zbiorników  wodnych  oraz  rodzajem  pokrycia  terenu.  Opady
atmosferyczne  zanim  osiągną  powierzchnię  gruntu  są  zatrzymywane  na  róŜnorodnych
suchych  powierzchniach  środowiska  przyrodniczego  strefy  przypowierzchniowej.  Dopiero,
gdy  zostaną  one  całkowicie  nawilŜone,  woda  opadowa  przemieszcza  się  osiągając
powierzchnie gruntu. Po zwilŜeniu róŜnych rodzajów pokrycia, cześć wody zostaje zuŜyta na
zwilŜenie  gruntu,  część  gromadzi  się  w  zagłębieniach  i nierównościach  terenu,  tworząc
retencję  depresyjną,  natomiast  część  trafia  do  zbiorników  wodnych  i  cieków  rzecznych,
a takŜe  na  powierzchnię  obszarów  zabagnionych.  Retencja  powierzchniowa  moŜe  mieć
równieŜ  postać  pokrywy  śnieŜnej  lub  lodowej,  w  zaleŜności  od  warunków  klimatycznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

panujących na danym terenie. Retencja gruntowa obejmuje wszelkiego rodzaju wody
podziemne.

Woda retencjonowana tworzy zasoby wodne. Na Ziemi wyróŜnia się obszary o dodatnim

i ujemnym  bilansie  wodnym.  Obszary  takie  moŜna  wskazać,  porównując  roczne  sumy
opadów, roczną wielkość parowania i roczną wielkość odpływu z danego terenu.  Im wyŜsza
temperatura  powietrza  i  mniejsza  wilgotność  względna,  tym  większe  jest  parowanie.
Na obszarach  o  większym  parowaniu  i  mniejszych  opadach  bilans  wodny  jest  ujemny.
Tereny,  gdzie  opad  przewaŜa  nad  parowaniem,  a  nadwyŜki  wód  zostaną  zatrzymane  na
pewien okres w postaci róŜnych rodzajów retencji mają bilans wodny dodatni.

Bilans wodny moŜna sporządzać dla całego kontynentu, a takŜe oddzielnie dla mórz,

lądów,  dorzecza,  zlewni,  obszarów  administracyjnych.  MoŜna  go  wykonać  dla  róŜnych
okresów czasowych, dla dziesięcioleci czy wieloleci, ale najczęściej okresem bilansowym jest
rok hydrologiczny. Początek roku hydrologicznego dobrany jest tak, aby  przypadał na okres
najmniejszej  retencji,  bowiem  stanowi  ona  składnik  bilansu  wodnego  najtrudniejszy  do
obliczenia. Rok hydrologiczny rozpoczyna się od 1 listopada i trwa do 31 października.

Postać równania bilansowego zaleŜy od czasu objętego bilansowaniem. W przypadku

wielolecia tzn. okresu powyŜej 10 lat, równanie przybiera postać:

P = H + E

gdzie: P – opad atmosferyczny, H – odpływ powierzchniowy i podziemny, E – parowanie.

Jeśli obieg wody chcemy scharakteryzować dla krótszego czasu, to najprostszą postać

bilansu wyraŜa równanie Pencka

P = H + E + dR

gdzie: P – opad atmosferyczny, H – odpływ powierzchniowy i podziemny, E – parowanie,
dR - róŜnica retencji na początku i na końcu okresu bilansowego.

Inny rodzaj bilansu wodnego opisujący poszczególne fazy obiegu to bilans poszerzony:

Pa + Pu + Z + R1 = Hp + Hg + Ep + Eg + T + G + R2

gdzie:  Pa  –  opad  atmosferyczny  (opad  pionowy:  deszcz,  śnieg),  Pu  –  opad  utajniony  (opad
poziomy:  rosa,  szadź)  –  kondensacja  pary  wodnej  w  strefie  aeracji,  Z  –  dopływ
powierzchniowy,  R1  –  retencja  na  początku  okresu  bilansowego,  Hp  –  odpływ
powierzchniowy,  Hg  –  odpływ  podziemny,  Eg  –  parowanie  z  powierzchni  gruntu
(ewapotranspiracja ), Ep - parowanie z powierzchni wody, T – transpiracja, G – bezzwrotne
zuŜycie wody przez gospodarkę, R2 – retencja na końcu okresu bilansowego.
Składniki bilansu określa się w milimetrach warstwy wody lub w jednostkach objętości km

Analizując elementy bilansu wodnego na świecie, moŜna zauwaŜyć, Ŝe średnia zawartość

pary wodnej w atmosferze podlega niewielkim zmianom, toteŜ średnia roczna suma opadów
na Ziemi musi być równa średniej wartości parowania. W związku z tym, średnie roczne
opady wynoszą około 1000 mm i jest to ilość znacznie przekraczająca zawartość pary wodnej
w dowolnym punkcie w atmosferze i w dowolnym momencie. Parowanie i oddychanie są
ź

ródłem zasilania atmosfery w wodę: 84 % pochodzi z oceanów, a 16 z kontynentów.

Gdyby średnia  zawartość  wody  w  atmosferze  spadła  od  razu  w  postaci  deszczu,
spowodowałoby  to  światowy  opad  o  wartości  2,5 cm,  a  jest  to  dziesięciodniowy  zapas
opadów.  Dziesięć  dni  trwa  równieŜ  średni  czas  pobytu  cząsteczki  wody  w  atmosferze.
Wskazuje  to  na  szybkość  obiegu  cyklu  parowania,  spływu  powierzchniowego  i  opadów.
Roczne  opady  na  powierzchnię  samych  lądów  są  30-krotnie  większe  niŜ  zawartość  wilgoci

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w powietrzu nad lądami w dowolnej chwili. Rozpatrując większość zasobów wodnych moŜna
stwierdzić, Ŝe opady na powierzchnie lądów są krytycznym składnikiem ekosystemu, gdyŜ
większość słodkiej wody wpada do oceanów, gdzie nie moŜna jej gromadzić.

Na zasoby wodne Polski składają się wody powierzchniowe i podziemne. Zasoby wód

powierzchniowych, oceniane są pod względem średniego rocznego odpływu i kształtują się
na poziomie 63,1 mld m

. Zasoby odnawialne wód podziemnych będących do dyspozycji,

rocznie dla całego kraju szacuje się na 18 mld m

. Według oceny dokonanej

w Międzynarodowym Programie "Populacja i Środowisko" zasoby wodne stawiają Polskę na
28 miejscu od końca listy 100 krajów świata. W przeliczeniu na mieszkańca daje to roczne
zasoby wody w ilości 1600 m

. Polska jest jedynym krajem europejskim o bardzo niewielkich

zasobach wodnych, zagroŜonych deficytem wody. W podobnej sytuacji do nas są takie kraje,
jak: Etiopia, Indie, Iran czy Syria. Egipt, uwaŜany potocznie za region deficytu wody, gdzie
ogólne zasoby wodne przypadające na 1 mieszkańca to 1400 m

4.1.2.

Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są cele i zadania hydrologii jako nauki?

Jakie wyróŜnia się rodzaje zasobów wodnych świata?

Co to jest bilans wodny?

Z jakich elementów składa się bilans wodny?

Dla jakiego okresu czasu moŜna obliczać bilans wodny?

Jakie wyróŜnia się rodzaje bilansów wodnych?

Który element bilansu wodnego decyduje o zasobach wodnych danego obszaru?

Na jakim poziomie kształtują się zasoby wodne Polski?

4.1.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyjaśnij, związek między bilansem wodnym a obiegiem wody w przyrodzie. Przedstaw

przykładowe zestawienie, kiedy bilans wodny moŜna określić jako dodatni, a kiedy jako
ujemny. WskaŜ na mapie świata przykłady regionów o zróŜnicowanych bilansie wodnym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przedstawić w formie opisowej bilans wodny,

wyjaśnić związek między bilansem wodnym a obiegiem wody w przyrodzie,

przedstawić na rysunku róŜnice między dodatnim, a ujemnym bilansem wodnym,

wskazać w atlasie geograficznym regiony o zróŜnicowanych bilansie wodnym,

zaprezentować wykonanie ćwiczenia,

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

arkusz papieru do części opisowej zadania,

−

długopis lub ołówek,

−

atlas geograficzny,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca bilansu wodnego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Sporządź bilans wodny dla wybranego regionu Polski. Oceń wielkość zasobów wodnych

tego regionu na tle kraju.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przedstawić w formie opisowej bilans wodny,

odszukać w atlasie hydrologicznym wybrany region Polski,

odczytać z rocznika hydrologicznego poszczególne wartości elementów bilansu
wodnego,

porównać wielkość zasobów wodnych wybranego regionu na tle kraju.

zaprezentować wykonanie ćwiczenia,

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

atlas hydrologiczny Polski,

−

roczniki hydrologiczne,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca bilansu wodnego,

−

arkusz papieru do części opisowej zadania,

−

długopis lub ołówek.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować pojęcie hydrologii jako nauki?

wymienić rodzaje zasobów wodnych świata?

wymienić czynniki decydujące o wielkości zasobów wodnych
ś

wiata?

wyjaśnić pojęcie bilansu wodnego?

określić elementy bilansu wodnego?

wymienić rodzaje bilansów wodnych?

określić czas, dla którego oblicza się bilans wodny?

scharakteryzować zasoby wodne Polski?

scharakteryzować bilans wodny Polski?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Charakterystyka wód podziemnych

4.2.1. Materiał nauczania

Wody podziemne zaliczane są do zasobów wodnych hydrosfery. Wypełniają one wolne

przestrzenie między ziarnami gruntu, mogą tworzyć teŜ podziemne cieki itp. Głównym
ź

ródłem zasilania wód podziemnych są opady atmosferyczne (rys. 1) W zaleŜności od rodzaju

gruntu i połoŜenia zwierciadła wody gruntowej tworzą się dwie strefy występowania wód
gruntowych.

Rys. 1. Strefy występowania wód gruntowych

[http://ga.water.usgs.gov/edu/graphics/polish/wcinfiltrationsoilzone.gif]

Woda w warstwie przypowierzchniowej pochodzi głównie z opadów, które infiltrując

w głąb, natrafiają na pewnej głębokości na warstwę utworów trudnoprzepuszczalnych. Jest to
spąg warstwy wodonośnej. Tworzą się w niej dwie strefy:

−

strefa aeracji, w której pory wypełnione są wodą i powietrzem,

−

strefa saturacji czyli nasycenia, występującą pod zwierciadłem wody, gdzie wolne
przestrzenie wypełnia woda (tabela 3).

Tabela 3. Podział wód podziemnych [opracowanie własne]

Strefa

Typ wód

Stan fizyczny

higroskopijne
błonkowate
kapilarne

związane

aeracji
(napowietrzenia)

wsiąkowe
zawieszone

saturacji
(nasycenia wodą)

przypowierzchniowe
(zaskórne)

gruntowe
wgłębne
głębinowe

wolne

Występowanie wody związanej zaleŜy od rodzaju gruntu i jego cząstek. Wody w postaci

higroskopijnej i błonkowatej utrzymują się na powierzchni cząstek gruntu, dzięki działaniu sił
przyciągania międzycząsteczkowego i elektrycznego. Woda higroskopijna tworzy powłokę

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

bezpośrednio przylegająca do ziarna i jest z nim silnie związana, nie ulega sile przyciągania
ziemskiego i nie przekazuje ciśnienia hydrostatycznego, ma większą gęstość od gęstości
wody wolnej, co nadaje jej cechy ciała stałego. Woda błonkowata tworzy otoczkę wodną na
powierzchni ziarna i jest z nim luźniej związana, a w miarę oddalania się od powierzchni
ziarna jej właściwości przyjmują cechy wody ciekłej. Woda kapilarna, zwana teŜ

włoskowatą,

wypełnia pory w gruncie, które tworzą układ połączonych ze sobą kanalików o róŜnej
ś

rednicy (rurki włoskowate, kapilary), podnosi się ona powyŜej zwierciadła wody wolnej

w gruncie (rys. 2).

Rys. 2. Formy występowania wody w gruncie [1, s. 28]

PoniŜej zwierciadła wody występuje strefa saturacji, czyli nasycenia wodą. W strefie tej

wolne  przestrzenie  i  szczeliny  skalne  wypełnione  są  wodą  wolną  (grawitacyjną).  W  strefie
aeracji  (napowietrzenia),  woda  występuje  w  trzech  stanach  skupienia:  stałym,  ciekłym
i gazowym,  tj.  jako  para  wodna,  woda  związana  chemicznie,  woda  związana  fizycznie
(inaczej wilgoć glebowa), woda kapilarna i okresowo woda wolna (grawitacyjna).

Utwory zawierające wodę wolną nazywamy utworami wodonośnymi. Przestrzeń skały

porowej lub szczelinowej zatopionej w wodzie nazywa się poziomem wodonośnym.
W poziomie wodonośnym woda porusza się w kierunku zgodnym z nachyleniem zwierciadła,
bądź pod wpływem róŜnicy ciśnień hydrostatycznych; moŜe znajdować się teŜ w stanie
bezruchu.

Zwierciadło wód podziemnych moŜe być:

−

swobodne, pozostające pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, występuje w skałach
przepuszczalnych i odzwierciedla ukształtowanie powierzchni gruntu, nie jest
ograniczone stropem warstw nieprzepuszczalnych (rys. 3),

−

napięte, czyli wymuszone przez spąg warstwy leŜącej powyŜej, ograniczone od stropu
utworami nieprzepuszczalnymi, woda w warstwie wodonośnej jest tu pod ciśnieniem
wyŜszym niŜ ciśnienie atmosferyczne (rys. 4).
W strefie aeracji moŜe występować wolna woda, ale grunt nie jest nią nasycony, oznacza

to, Ŝe woda wypełnia całkowicie przestrzenie pomiędzy cząsteczkami gruntu. Wody tej strefy
określa się jako wilgoć glebową lub gruntową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Poziom wodonośny; 1 – utwory wodonośne (piaski), 2 – utwory nieprzepuszczalne (iły), 3 – kierunek

ruchu wód podziemnych, a) strefa aeracji, b) strefa saturacji, c) zwierciadło wody podziemnej [1, s. 29]

Rys. 4. PołoŜenie zwierciadła wody gruntowej

[http://ga.water.usgs.gov/edu/graphics/polish/wcinfiltrationsoilzone.gif]

W tabeli 3 przedstawione zostały rodzaje wód występujących w strefie aeracji i saturacji.
Wody podziemne moŜna sklasyfikować ze względu na: pochodzenie, rodzaj skał,

w których woda występuje, oddziaływanie między cząsteczkami wody i gruntu, głębokość
połoŜenia pod powierzchnią terenu (tabela 4).

Tabela 4. Podział wód podziemnych [opracowanie własne]

Podział wód ze względu

na róŜne kryteria

Pochodzenie

Rodzaj skał,

w których
występują

Głębokość

występowania

Rodzaje wód podziemnych

infiltracyjne,

kondensacyjne,

juwenilne,

reliktowe,

metamorficzne

warstwowe,

szczelinowe,

krasowe.

przypowierzchniowe

gruntowe

wgłębne

głębinowe

Podział wód podziemnych ze względu na pochodzenie:

wody infiltracyjne powstają w wyniku przesiąkania do gruntu wód opadowych. Zapasy
tych wód zaleŜą od ilości opadów, rzeźby terenu i zdolności skał do przewodzenia wody

Wody infiltracyjne występują głównie w przypowierzchniowych warstwach skorupy
ziemskiej i w dogodnych warunkach mogą przenikać nawet do kilku kilometrów w głąb
Ziemi. Stanowią one główny typ genetyczny wód podziemnych hydrosfery,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wody  kondensacyjne  są  wynikiem  skraplania  pary  wodnej  na  powierzchni  ziemi  lub
w powietrzu  glebowym.  Ilość  powstającej  w  ten  sposób  wody  jest  na  ogół  niewielka,
jedynie  na  obszarach  charakteryzujących  się  duŜymi  dobowymi  wahaniami  temperatury
(stepy, pustynie) moŜe być znaczna,

wody juwenilne powstają w ostatnim etapie krzepnięcia magmy, tworzą lokalne zbiorniki
lub zasilają juŜ istniejące wody podziemne,

wody reliktowe występują na znacznych głębokościach juŜ poza strefą aktywnej
wymiany i nie biorą udziału w globalnym obiegu wody. Są to wody sedymentacyjne albo
infiltracyjne wyłączone z obiegu hydrologicznego przez procesy geologiczne,

wody metamorficzne tworzą się w czasie metamorfozy termicznej minerałów
nietrwałych, np.: hydrokrzemianów z grupy minerałów ilastych,

Ze względu na rodzaj skał, w których występują, wody podziemne dzielimy na:

wody warstwowe (porowe) wypełniają pory skalne tworząc poziomy wodonośne, mające
często układ piętrowy,

wody szczelinowe wypełniają szczeliny tworzące się w spękanych skałach litych,

wody krasowe tworzą się w próŜniach, kanałach i kawernach powstających w wyniku
ługowania wapieni, dolomitów, gipsów, anhydrytów oraz halitu.

Ze względu na głębokość występowania, wody podziemne dzielimy na:

wody  przypowierzchniowe  (hipodermiczne)  charakteryzują  się  płytkim  zaleganiem  pod
powierzchnią  terenu  i  praktycznie  nie  występuje  w  nich  strefa  aeracji,  cechuje  je  duŜe
zanieczyszczenie  i  lokalnie  mogą  tworzyć  zabagnienia,  ich  temperatura  jest  zbliŜona  do
temperatury otoczenia i reagują na zmiany pogodowe,

wody  gruntowe  (freatyczne)  oddzielone  są  od  powierzchni  strefą  aeracji,  są  zasilane
przez  wody  opadowe  i  powierzchniowe.  Zwierciadło  wód  jest  swobodne,  które
w umiarkowanych  szerokościach  geograficznych  jest  współkształtne  do  rzeźby  terenu,
wody te zasilają sieć rzeczną, jeziora, bagna,

wody  wgłębne  tworzą  się  w  warstwach  wodonośnych  przykrytych  skałami  trudno
przepuszczalnymi,  zwierciadło  ich  jest  napięte,  są  to  wody  pod  ciśnieniem
hydrostatycznym (wody naporowe). W grupie tej wyróŜnić moŜna wody artezyjskie, gdy
wznios  zwierciadła  sięga  powierzchni  terenu  lub  subartezyjskie,  jeŜeli  jest  poniŜej
(rys. 5).

wody głębinowe występują głęboko pod powierzchnią, są to na ogół wody reliktowe, nie
biorą udziału w cyklu hydrologicznym, są nieodnawialne, znajdują się w bezruchu.

Rys. 5. Wody podziemne o zwierciadle swobodnym i napiętym: 1 – utwory wodonośne, a – strefa aeracji,

2 – utwory nieprzepuszczalne, p – wysokość ciśnienia piezometrycznego[1, s. 31]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W miejscach, gdzie powierzchnia topograficzna przecina warstwę wodonośną lub

statyczne zwierciadło wody podziemnej powstają źródła, które są samoczynnym
i skoncentrowanym wypływem wody podziemnej na powierzchnię. NajwaŜniejszymi
czynnikami decydującymi o występowaniu źródeł są:

−

duŜe opady atmosferyczne,

−

zróŜnicowana budowa geologiczna,

−

ukształtowanie terenu.
Powstawaniu źródeł sprzyjają głębokie doliny rzek na obszarach masywów górskich,

które  przecinają  wiele  warstw  wodonośnych  oraz  liczne  spękania  i  szczeliny.  Na  terenach
równinnych  źródła  występują  rzadziej  i  są  zastępowane  przez  wypływy  nieskoncentrowane:
młaki,  wysięki  i  wycieki.  PoniŜej  na  rysunku  6  przedstawiony  został  schemat  powstawania
ź

ródła oraz kierunek dopływu wód podziemnych do źródła.

Rys. 6. Schemat źródła: a – skała przepuszczalna (strefa aeracji), b – zwierciadło wody podziemnej, c – strefa

saturacji, d – skała nieprzepuszczalna, e – źródło. Strzałki wskazują kierunek dopływu wody podziemnej do

ródła [1, s. 41]

Klasyfikacja źródeł ze względu na róŜne kryteria została przedstawiona w tabeli 5.

Tabela 5. Podział źródeł ze względu na róŜne kryteria [opracowanie własne]

Rodzaje źródeł

Siła powodująca wypływ wody

spływowe
(grawitacyjne)

miejsca, z których woda wypływa na wskutek siły cięŜkości.

podpływowe
(artezyjskie)

miejsca, z których woda wypływa na wskutek ciśnienia hydrostatycznego, są
to naturalne wypływy wód artezyjskich

lewarowe
(syfonowe)

miejsca okresowego wypływu wody z kanału lewarowego na zasadzie ssania

Rodzaje źródeł

Warunki geologiczne

warstwowe

miejsca wypływu wody z utworów porowych, zasilane przez wody
podziemne, występujące w tych utworach, najczęściej są to źródła spływowe,
rzadziej artezyjskie

szczelinowe

miejsca wypływu wody krąŜącej w szczelinach skał litych, są to źródła
grawitacyjne i artezyjskie

uskokowe

miejsca wypływu wody wodę szczelinowej, uskokowej, są to źródła
artezyjskie charakteryzujące się występującymi w nich wodami termalnymi
i mineralnymi

krasowe

miejsca wypływu wód krasowych, o charakterze lewarowym lub artezyjskim,
wydajne źródła krasowe są nazywane wywierzyskami

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rodzaje źródeł

Właściwości fizyczno-chemiczne

zwykłe

ródła o temperaturze wody niŜszej od 20°C

termalne
(cieplice)

ródła o temperaturze wody powyŜej 20°C

słodkie

ródła o zawartość substancji mineralnych do 0,5g rozpuszczonych w 1dm

wody

akratopegi

ródła o mineralizacji 0,5-1,0 g/dm

mineralne

ródła o mineralizacji powyŜej 1g/dm

Rys. 7. Typy źródeł w zaleŜności odbudowy geologicznej: a) warstwowe, b) szczelinowe, c) uskokowe,

d) krasowe, 1 – utwory wodonośne, 2 – utwory szczelinowate i skrasowiałe, 3 – utwory nieprzepuszczalne,

4 – strefa dyslokacji tektonicznej, 5 – zwierciadło wody poziemnej,6 – zwierciadło piezometryczne, 7 – źródło,

8 – szczeliny, 9 – przewody krasowe.[1, s. 41]

Gejzery są źródłami, które w regularnych lub nieregularnych odstępach czasu wyrzucają

z  otworu  gorącą  wodę  i  parę  wodną.  NaleŜą  do  form  o  stosunkowo  krótkim  okresie
działalności,  a  ich  występowanie  ogranicza  się  do  obszarów  czynnego  wulkanizmu,  np.:
w Islandii,  na  Kamczatce,  Nowej  Zelandii,  w  Stanach  Zjednoczonych  (Park  Yellowstone).
Ź

ródła gazujące, czyli pieniawy wyprowadzają mieszaninę wody i gazu, którym najczęściej

jest dwutlenek węgla pochodzenia juwenilnego, rzadziej metan.

Wywierzyska to specyficzny rodzaj źródeł szczelinowych, które wypływają na

powierzchnię ziemi ze skał skrasowiałych, najczęściej wapiennych. Cieki krasowe często
wpływają pod ziemię ponorami, ponownie wypływając na jej powierzchnię w wywierzysku.
Są źródłami o bardzo duŜej wydajności ze względu na wysokie ciśnienie hydrostatyczne.
W Polsce wywierzyska spotyka się np. w Tatrach (Dolina Olczyska, Dolina Kościeliska), na
WyŜynie Krakowsko-Częstochowskiej (przełom Warty na wschód od Częstochowy).

Wydajność źródeł wykazuje duŜe zróŜnicowanie i zmienność w czasie. Ze względu na to

kryterium wyróŜnia się:

−

ródła okresowe, które biją tylko w pewnym sezonie,

−

ródła efemeryczne bijące przez krótki czas po ulewach lub roztopach,

−

ródła stałe, z których wypływ jest ciągły.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wahania wydajności źródeł są waŜne nie tylko z praktycznego punktu widzenia,

określają  bowiem  moŜliwość  uŜytkowania,  ale  pozwalają  równieŜ  wnioskować  o  zasobach
wody  gruntowej  i  ich  podziemnej  wędrówce.  Im  dłuŜsza  jest  podziemna droga  wody,  z  tym
większym  opóźnieniem  źródło  reaguje  na  okresowe  zmiany  pogody.  Jeśli  po  deszczu  woda
ź

ródlana mętnieje, dowodzi to, Ŝe odbywa bardzo krótka drogę i pochodzi z wód zaskórnych.

Zanik wody źródlanej w zimie, wskazuje na to,  Ŝe warstwa wodonośna,  zaopatrująca źródło
w wodę,  leŜy  blisko  powierzchni  i  w  zimie  zamarza.  Pomiar  wydajności  źródła,  czyli  ilości
wody, która w jednostce czasu wypływa ze źródła dokonuje się róŜnymi metodami. Najlepiej
dokonywać  pomiaru  przepływu  w  strumyku,  odprowadzającym  wodę  ze  źródła.  Innym
sposobem moŜe być napełnianie naczynia o znanej objętości w określonej jednostce czasu.

Wody podziemne są głównym źródłem wody pitnej. Decyduje o tym ich wydajność

i jakość. Nadmierna eksploatacja tych wód, zwłaszcza poziomów głębszych, doprowadza do
ich degradacji ilościowej i często teŜ jakościowej. Na wielu juŜ obszarach płytsze wody
podziemne, ze względu na znaczne ich zanieczyszczenie, nie nadają się do eksploatacji.

Wody podziemne w wyniku swojego ruchu (przepływu), w warunkach sprzyjających

mogą stanowić źródło zasilania sieci hydrograficznej. Proces, w którym wsiąkająca woda
przedostaje się do sieci hydrograficznej nazwany został odpływem podziemnym. W procesie
tym wyróŜnia się dwie fazy:

−

wsiąkania wody opadowej w skały podłoŜa i przesiąkania przez nie ruchem
w przybliŜeniu pionowym zwany infiltracją,

−

odpływu podziemnego zwanego filtracją.
Pierwsza faza występuje w strefie aeracji i odbywa się w obecności powietrza. Proces ten

przebiega  w  czasie  deszczu  i  roztopów  oraz  bezpośrednio  po  nich.  ZaleŜy  on  od
przepuszczalności  utworów  powierzchniowych  i  intensywności  opadu.  Przepuszczalność
utworów  określa  ich  zdolność  do  przewodzenia  wody  wolnej.  Miarą  jego  jest  prędkość
filtracji.  Sposób  zasilania  wód  powierzchniowych  przez  wody  podziemne  przedstawiony
został na rysunkach 8 i 9.

Rys. 8. Związki hydrauliczne cieków powierzchniowych i wód podziemnych: 1 – ciek okresowy, mający

okresowy kontakt z wodami gruntowymi, 2 – ciek stały zasilany przez wody gruntowe, 3 – ciek stały zasilany

przez wody gruntowe i zasilający wody wgłębne [1, s. 135]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 9. Związki wód podziemnych i rzecznych; a – rzeka drenuje wody podziemne, b – rzeka zasila wody

podziemne, c – rzeka na jednym brzegu drenuje wody podziemne, a na drugim zasila je [1, s. 137]

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jak powstają wody podziemne?

Na czym polega infiltracja?

Jakie wyróŜnia się rodzaje wód podziemnych?

Co to jest poziom i warstwa wodonośna?

Czym charakteryzują się wody strefy aeracji?

Czym charakteryzują się wody strefy saturacji?

Jakie wody nazywamy wolnymi, a jakie związanymi?

Jakie są kryteria klasyfikacji wód podziemnych?

Co to jest źródło?

10.

Jakie czynniki decydują o powstawaniu źródeł?

11.

Jak klasyfikuje się źródła?

12.

Jak oblicza się wydajność źródeł?

13.

Gdzie występuje najwięcej źródeł?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie mapy hydrogeologicznej i atlasu hydrologicznego scharakteryzuj warunki

hydrologiczne powstawania wód podziemnych na wskazanym przez nauczyciela obszarze.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odszukać obszar wskazany przez nauczyciela na mapie hydrogeologicznej,

odszukać w atlasie przekroje hydrogeologiczne wykonane dla danego obszaru,

wypisać rodzaje wód podziemnych występujących na danym obszarze,

scharakteryzować warunki hydrogeologiczne obszaru i ich genezę,

ocenić przydatność gospodarczą rozpoznanych wód,

zapisać wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

atlas hydrologiczny,

−

mapa topograficzna,

−

instrukcja do ćwiczenia przygotowana przez nauczyciela,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika dotycząca wód podziemnych.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź klasyfikację wód w strefie aeracji i saturacji. Scharakteryzuj czynniki

decydujące o wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

określić rodzaje wód występujących w strefie aeracji oraz czynniki, które mają
decydujący wpływ na ich powstawanie,

określić rodzaje wód występujące w strefie saturacji,

scharakteryzować cechy wód wymieniowych w poszczególnych strefach,

określić czynniki decydujące o wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód,

określić skutki róŜnej wysokości zalegania swobodnego zwierciadła wód w warstwie
wodonośnej,

zapisać wnioski.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

arkusz papieru do części opisowej zadania,

−

długopis lub ołówek,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca wód podziemnych.

Ćwiczenie 3

Na podstawie dostępnych źródeł informacji sklasyfikuj źródła według róŜnych kryteriów,

następnie sporządź rysunki poszczególnych źródeł z uwzględnieniem budowy geologicznej
i rzeźby terenu. WskaŜ obszary na mapie Polski o duŜej ilości występujących źródeł.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

sklasyfikować źródła według róŜnych kryteriów,

scharakteryzować warunki hydrogeologiczne określonego obszaru,

sporządzić rysunki poszczególnych rodzajów źródeł,

określić wpływ rzeźby terenu na intensywność występowania źródeł,

zapisać wnioski.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, flamastry,

−

atlas geograficzny i hydrologiczny,

−

komputer z dostępem do Internetu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić strefy występowania wody w gruncie?

sklasyfikować rodzaje wód podziemnych?

określić warunki występowania wody w gruncie?

scharakteryzować strefę aeracji i saturacji?

określić warunki powstawania źródeł?

scharakteryzować obszary występowania źródeł?

sklasyfikować źródła?

określić warunki występowania swobodnego zwierciadła wód
podziemnych?

scharakteryzować przyczyny powstania gejzerów?

10)

zdefiniować wydajność źródeł?

11)

określić związek wód podziemnych z powierzchniowymi?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Charakterystyka wód powierzchniowych

4.3.1.

Materiał nauczania

Woda na powierzchni lądowej występuje w róŜnym stanie skupienia i pod róŜnymi

postaciami. NaleŜą do nich:

−

wody płynące, mające postać róŜnej wielkości cieków łączących się w potęŜne rzeki,

−

wody wypełniające naturalne zagłębienia czyli jeziora,

−

pokrywa śnieŜna, która moŜe przekształcać się w lodowce,

−

sztuczne stawy i zbiorniki wodne, powstałe przez budowę zapór wodnych,

−

bagna i mokradła.

Cieki są to wszystkie wody płynące korytem naturalnym lub sztucznym, w formie

skoncentrowanej pod wpływem siły cięŜkości, o określonym obszarze zasilania. Cieki są
liniowymi obiektami hydrograficznymi, wśród których wyróŜniamy:

−

strumienie, które są małymi ciekami naturalnymi występującymi na terenach równinnych
o obszarze zasilania od kilku do kilkudziesięciu km

. Cechuje je dość wartki nurt,

a w dnie ich koryt występują progi i przełomy,

−

potoki, czyli małe naturalne cieki wypływające z wydajnego źródła o wartkim nurcie,
których koryto jest kamieniste lub Ŝwirowe (potoki górskie), rzadziej piaszczyste (potoki
nizinne).

Rys. 10. Schemat potoku górskiego [1, s. 56]

W potoku górskim wyróŜnia się trzy strefy (rys. 10):

−

obszar zbiorczy tzw. kocioł – górna partia bez wykształconego koryta, w którym
następuje formowanie się potoku,

−

część środkowa tzw. szyja, będąca właściwą częścią potoku z wykształconym korytem,

−

stoŜek napływowy, który jest najniŜszą częścią potoku, gdy uchodzi on do rzeki.

Naturalny ciek wodny powstały z połączenia potoków lub wypływający z czoła lodowca,

jeziora, źródła, rzadziej z obszaru zabagnionego to rzeka. Wszystkie naturalne cieki wodne
występujące na danym obszarze tworzą sieć rzeczną. Zlewnia to obszar, z którego wody

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

spływają do jednego wspólnego zbiornika. WyróŜnia się zlewnię powierzchniową
i podziemną, a gdy zlewnia obejmuje cały system rzeczny, obszar ten określa się dorzeczem.
Granicę zlewni stanowi dział wodny, czyli linia rozdzielająca kierunki odpływu wód do
dwóch róŜnych systemów rzecznych (rys. 11).

Do parametrów fizyczno-geograficznych zlewni zalicza się wskaźniki geometrii, takie

jak:

−

powierzchnia zlewni topograficznej określona przez splanimetrowanie powierzchni
zamkniętej działem wodnym topograficznym, powierzchnia splanimetrowana musi być
przeliczona na wartości rzeczywiste, wyraŜona jest w ha, km

−

długość zlewni jest to długość linii prostej przechodzącej wzdłuŜ osi zlewni [km], linia ta
przebiega przez środki wielu prostych poprzecznych poprowadzonych przez zlewnie,

−

długość maksymalna zlewni jest to długość doliny cieku uznanego za główny,

−

szerokość zlewni jest to stosunek powierzchnia zlewni do jej długości maksymalnej.

Rys. 11. Przebieg działu wodnego między dwoma rzekami [1, s. 36]

KaŜda rzeka posiada określony ustrój rzeczny, na który składa się rodzaj zasilania oraz

zmienność przepływów w ciągu roku. Zasilanie rzeki moŜe być:

−

opadowe – uzaleŜnione od wielkości i rozkładu opadów atmosferycznych występujących
w dorzeczu,

−

roztopowe – występujące na obszarach zalegania pokrywy śnieŜnej lub lodowców,

−

gruntowe – związane z występowaniem wód podziemnych.
Ilość wody, jaką transportuje rzeka, ocenia się na podstawie przepływu. Pojęcie to

oznacza całkowitą objętość wody przepływającej w jednostce czasu przez przekrój
poprzeczny koryta rzecznego (liczoną w m

/s lub km

/rok). Zmienność przepływów zaleŜy od

takich czynników jak:

−

rzeźba terenu – im większe spadki, nachylenie terenu, tym szybszy spływ
powierzchniowy wód,

−

budowa  geologiczna  –  decyduje  o  przepuszczalności  skał,  istnieniu  pokrywy
zwietrzelinowej  oraz  typie  gleb.  Od  porowatości  i  spękania  skał  zaleŜy  ilość  krąŜącej
wody  w  warstwach.  Porowatość  decyduje  w  duŜym  stopniu  o  wsiąkaniu  i  przenikaniu
wody  w  głąb  skał,  czyli  infiltracji.  Rzeki  zasilane  przez  wody  podziemne  mają  bardziej
wyrównane przepływy,

−

pokrywa  roślinna  –  jej  oddziaływanie  na  kształtowanie  przepływu  wiąŜe  się
z zatrzymywaniem  i  ułatwionym  wsiąkaniem  wody  w  podłoŜe,  co  zwiększa  odpływ
podziemny.  Roślinność  opóźnia  odpływ,  rozkłada  go  w  czasie,  zwiększa  najniŜsze
przepływy,

−

warunki klimatyczne – w największym stopniu kształtują przepływ, przesądzając
o wielkości opadów oraz intensywności parowania. Wielkość przepływu zaleŜy nie tylko

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

od  średniej  wartości  opadu,  ale  takŜe  jego  częstotliwości  i  intensywności  w  ciągu  roku.
DuŜe  znaczenie  ma  w  kształtowaniu  przepływu  opad  śniegu,  tajanie  pokrywy  śnieŜnej
i topnienie  lodowców  uwarunkowane  temperaturą  powietrza.  Temperatura  decyduje
równieŜ o intensywności parowania.
NatęŜenie  przepływu  zmienia  się  z  biegiem  rzek,  rośnie  lub  maleje  wskutek  wsiąkania

w podłoŜe lub duŜego parowania. Przepływ warunkuje siłę erozyjną i transportową rzek, przy
czym większość rzek wykazuje wyraźny wzrost wraz z biegiem. Wyjątkiem są rzeki płynące
na  obszarach  pustynnych,  gdzie  przepływ  maleje  w  dolnym  biegu  rzeki  na  skutek  strat
wynikających  z  intensywnego  parowania  i  infiltracji.  Zmienność  przepływu  wyraŜona  jest
wahaniami  stanów  wód  w  rzekach.  Wielkość  wezbrań  w  duŜym  stopniu  zaleŜy  od  kształtu
doliny.  W  dolinach  o szerokim,  płaskim  dnie  nawet  wielokrotne  powiększenie  przepływu
powoduje tylko nieznaczne podniesienie poziomu wód. W wąskich dolinach nawet niewielki
wzrost przepływu moŜe spowodować gwałtowne podniesienie poziomu wód w dolinie rzeki.

DuŜy wpływ na przebieg przepływu ma obecność jezior i zbiorników sztucznych,

znajdujących się rzece. Ich główna rola polega na retencji wód w okresach większego
zasilania, co powoduje wyrównanie przepływów w ciągu roku, a ponadto zmniejsza ryzyko
zagroŜenia powodzią.

Zasoby wodne poszczególnych rzek są bardzo zróŜnicowane, ich miarą jest odpływ

roczny, tj. ilość wody odpływająca z określonego dorzecza, mierzona w przekroju koryta
rzeki w roku, podawana w km

. Roczna objętość wód odpływających rzekami do oceanu

wynosi 37 000 km

, co stanowi 1/3 opadów spadających na lądy. Rzeki transportują rocznie

do oceanu ok. 24 mld ton materiału mineralnego i organicznego. Najzasobniejszą rzeką
ś

wiata jest Amazonka (odpływ 6025 km

/rok).

W dolinie rzecznej wyróŜnić moŜna elementy, które przedstawione zostały na rys. 12:

koryto, równinę zalewową i pozostałości dawnych łoŜysk:

−

koryto rzeki jest to ta część doliny, którą woda płynie przez większą część roku,

−

równina zalewowa stanowi część zalewaną w okresie wysokich stanów wód, przy
ś

rednich i niskich stanach wody rzeka płynie wyłącznie korytem,

−

łoŜysko jest to koryto i terasa zalewowa, w niektórych rzekach nie występują terasy
zalewowe, wówczas łoŜysko odpowiada szerokości koryta.
Kształt koryta zaleŜy od wielkości przepływu, ilości i jakości rumowiska rzecznego, czyli

materiału stałego i rozpuszczonego, transportowanego przez rzekę oraz materiału budującego
jego dno i brzegi. W czasie ruchu wód cieku zachodzą w jego dolinie procesy erozyjne
i akumulacyjne (rys. 13)

Rys. 12. Elementy doliny rzecznej: WWW – najwyŜsza wysoka woda, NW – niska woda,

NNW – najniŜsza niska woda [1, s. 51]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W rzece podobnie jak w przypadku potoku wyróŜnia się:

−

bieg górny, odznacza się duŜym spadkiem, duŜą prędkością wody i intensywną erozją
wgłębną,

−

bieg środkowy, charakteryzuje zmniejszenie spadku zwierciadła i prędkości wody, maleje
takŜe erozja wgłębna na rzecz erozji bocznej prowadzącej do powstawania zakoli,
a dolina staje się szersza,

−

bieg  dolny  (ujściowy)  to  odcinek  cieku,  gdzie  spadek  zwierciadła  wody  jest  niewielki,
ruch  wody  powolny,  rzeka  akumuluje  transportowany  materiał,  bieg  rzeki  kończy  się
z nielicznymi wyjątkami (obszary bezodpływowe) jej ujściem do innej rzeki, jeziora lub
morza,  w  biegu  dolnym  rzek  uchodzących  do  morza  wydziela  się  dodatkowo  odcinek
ujściowy,  którym  jest  albo  delta  (Wisła,  Nil,  Wołga,  Indus,  Missisipi),  albo  estuarium
(Loara, Tamiza, Łaba, Amur, Rzeka św. Wawrzyńca).

Rys. 13. Profil podłuŜny rzeki z podziałem na odcinki i procesami erozji i akumulacji [1, s. 58]

Ze względu na cechy rzeki moŜna je sklasyfikować według następujących kryteriów:

a) ciągłość zasilania:

−

stale płynące, tj. prowadzące wodę przez cały rok, związane z obszarami, na których
opady przewyŜszają nad parowaniem,

−

okresowe, prowadzące wodę okresowo, ale regularnie, związane z obszarami, gdzie
występują pory roku sucha i deszczowa,

−

epizodyczne, prowadzące wodę sporadycznie i nieregularnie, występujące na
obszarach suchych, gdzie opady są niewielkie, a woda w korycie płynie rzadko
i bardzo krótko.

b) długość i wielkość dorzecza:

−

małe (długość 100–200 km, powierzchnia dorzecza 1–10 tys. km

−

rednie (dł. 200–500 km, pow. dorzecza 10–100 tys. km

−

duŜe (dł. 500–2500 km, pow. dorzecza 0,1–1 mln km

−

wielkie (dł. ponad 2500 km, pow. dorzecza ponad 1 mln km

c) charakter środowiska fizycznogeograficznego dorzecza oraz morfologię doliny:

−

górskie (wyŜynne), o głębokich dolinach, wąskich korytach (często z progami
i wodospadami) i duŜym spadku (jest to stosunek róŜnicy wysokości między dwoma
rozpatrywanymi punktami wzdłuŜ biegu rzeki do odległości między tymi punktami),
np.: Soła, Poprad, Dunajec,

−

równinne (nizinne), o szerokich dolinach, krętych korytach (często dzielących się na
odnogi) i niewielkim spadku, np.: Narew, Warta,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

jeziorne, wypływające z jezior lub przepływające przez jeziora, np.: Pisa, Łyna,
Drwęca, Brda,

−

bagienne, przepływające przez bagna lub odwadniające obszary bagienne
(np.: Biebrza),

−

krasowe, zasilane wodami podziemnymi na obszarach krasowych (ginące
w ponorach i wypływające w wywierzyskach).

Cechą charakterystyczna rzeki jest zarastanie koryt. Rozmieszczenie roślinności

w rzekach jest liniowe, tworzące strefy równoległe do linii brzegowej. Na intensywność
zarastania wpływa:

−

kształt i głębokość koryta,

−

prędkość ruchu wody,

−

stopień dopływu światła słonecznego,

−

częstość i wysokość wahania stanów wody,

−

sposób zasilania i temperatura wody w cieku.
Przy brzegach, gdzie prędkość wody jest najmniejsza występuje roślinność szuwarowa,

wynurzona, w miejscach, gdzie prędkość wody nie przekracza 0,5 m/s, występuje roślinność
zanurzona  o  liściach  pływających,  natomiast  w  nurcie,  gdzie  prędkość  dochodzi  do  1 m/s
rozwijają  się  zbiorowiska  roślinności  zanurzonej  dennej.  W  procesie  zarastania  rzek
roślinność  denna  i  o  liściach  pływających  pojawia  się  od  razu  w  całym  korycie,  natomiast
roślinność wynurzona wkracza od brzegów w kierunku nurtu rzecznego.

Temperatura wody w rzece ma charakter zmienny i zaleŜy od wielu czynników, wśród

których naleŜy wymienić:

−

temperaturę powietrza i wody zasilającej ciek,

−

rodzaju rzeki i prędkości wody,

−

ukształtowanie doliny rzecznej,

−

osłonięcie i porastanie roślinnością brzegów,

−

dopływy ścieków.
W wodach rzecznych panuje z reguły ruch turbulentny, dlatego teŜ nie wytwarza się tu

charakterystyczna dla mis jeziornych stratyfikacja termiczna, a temperatura wody w pionie
jest jednorodna (rys. 14).

Rys. 14. Schemat przestawiający rozkład temperatury wody w rzece [1, s. 167]

W rocznym przebiegu temperatury wyróŜnia się dwa okresy, wolnej powierzchni wody

i pokrywy lodowej. W przebiegu zlodzenia wyróŜnia się trzy fazy:

−

zamarzania rzeki,

−

trwałej pokrywy lodowej,

−

spływu lodów.
KaŜda faza charakteryzuje się występowaniem określonych form zlodzenia oznaczanych

wizualnie na podstawie wyglądu zewnętrznego. Powstawanie form lodowych na ciekach
zaleŜy przede wszystkim od temperatury powietrza spadającej znacznie poniŜej 0

C, ruchu

przechłodzonej wody oraz odpływu ciepła do atmosfery, są to warunki charakterystyczne dla
bezchmurnych, mroźnych nocy.

Formami zlodzenia występującymi w fazie zamarzania rzeki są: śryŜ, lepa, lód denny, lód

brzegowy i częściowa pokrywa lodowa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

ryŜ jest to lód o strukturze gąbczastej, tworzący się w całej objętości przechłodzonej

wody, w wyniku złoŜonego procesu fizycznego, w czasie którego wydziela się znaczna
ilość ciepła. Lód ten wypływając na powierzchnię tworzy krąŜki, z których po połączeniu
powstają pola śryŜowe,

−

lepa jest to śnieg przesiąknięty wodą,

−

lód  denny  stanowi  gąbczastą  masę,  składającą  się  z  kryształków  lodu  powstających  na
występach  dennych  i  roślinności  wodnej,  na  skutek  wypromieniowania  ciepła
z powierzchni  dna  rzeki  lub  przez  przyklejenie  się  cząsteczek  śryŜu  do  dna,  występów
dennych lub  roślinności  wodnej. Dzięki duŜej objętości i wyporności lód  denny  odrywa
się od dna i wypływa na powierzchnię, a łącząc się ze śryŜem tworzy lód prądowy.

−

lód brzegowy rozwija się od brzegów koryta do środka, na skutek przechłodzenia wody
w procesie wymiany ciepła z przechłodzonym brzegiem, w miarę postępu zlodzenia
tworzy się jednolita pokrywa lodowa.

−

częściowa pokrywa lodowa jest formą zlodzenia nierównomiernego (rys. 15)

Rys. 15. Częściowe zamarznięcie rzeki [1, s. 168]

W fazie trwałej pokrywy lodowej na rzekach występuje stała, nieruchoma pokrywa

lodowa o gładkiej lub nierównej powierzchni, pokrywająca zwierciadło wody na całej
szerokości, pod którą mogą występować podbitki śryŜowe (rys. 16). Odcinki wolne od lodu
nazywane są płoniami.

Rys. 16. Pokrywa lodowa z podbitkami śryŜowymi [1, s. 169]

Na skutek zmian temperatury i ruchu wody następuje ruszanie lodu i trzecia faza,

w której występują formy zlodzenia w postaci kry i zatorów. Kra to popękana pokrywa
lodowa unoszona z prądem w dół rzeki. Zator powstaje wskutek zahamowania swobodnie
spływającego w dół rzeki lodu prądowego lub kry.

Rzeki moŜna sklasyfikować w oparciu o stosowane w hydrologii klasyfikacje ilościowe,

polegające na numeracji hydrograficznej opisanej przez Hortona, Strahlera, Shreave’a.

Tabela 6. Klasyfikacje hydrograficzne sieci rzecznej [opracowanie własne]

Klasyfikacja

Hortona (rys. 17a)

Klasyfikacja Strahlera (rys.

17b)

Klasyfikacja Shreave’a

(rys. 17c)

Cieki 1 rzędu

Cieki źródłowe bez dopływów

Cieki początkowe

Cieki 2 rzędu

Odcinki cieków powstałe

z połączenia cieków 1 rzędu,

najdłuŜszy (uznany za główny)

jest na całej długości zaliczany

do 2 rzędu

Odcinki połączone z

połączenia dwóch lub więcej

cieków 1 rzędu

Cieki utworzone z

dwóch cieków 1 rzędu

Cieki 3 rzędu

Odcinki cieków powstałe z

połączenia dwóch lub więcej

cieków 2 rzędu, ciek

najdłuŜszy na całej długości

zaliczany jest do rzędu 3.

Cieki powstałe z połączenia

dwóch lub więcej odcinków 2

rzędu

Odcinki cieków

utworzonych z cieków 2

i 1 rzędu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Według tych klasyfikacji kaŜdy fragment cieku wodnego ma określony rząd, dzięki

czemu zajmuje określone miejsce w całym systemie rzecznym. Numerowanie cieków
zaczyna się od odcinków źródłowych i w zaleŜności od określonej klasyfikacji przebiega
w sposób przedstawiony w tabeli 6.

Rys. 17. Klasyfikacja sieci rzecznej według a) Hortona, b) Strahlera, c) Shreve’a [1, s. 70]

Rzeki w Polsce zasilane są głównie przez opady atmosferyczne tylko nielicznie przez

dopływy podziemne. Obserwuje się zmienność stanów wód w rzekach, najmniejsza amplituda
wahań stanów wody występuje na rzekach pojezierzy, a największa na większych rzekach
górskich np.: Dunajec 9-10 m. Rzeki polskie cechuje występowanie dwóch wysokich stanów
wody: na wiosnę, luty-kwiecień, w okresie zanikania pokrywy śnieŜnej oraz latem, czerwiec-
lipiec, podczas intensywnych opadów w górach. NajniŜsze stany wody występują wczesną
jesienią, a wysokie na wybrzeŜu Bałtyku spowodowane są spiętrzaniem wód morskich przez
sztormy.

Rzeki w Polsce w zimie zamarzają, na zachodzie Polski na około miesiąc, w centrum i na

wschodzie na około trzy miesiące. Występuje zjawisko późniejszego zanikania pokrywy
lodowej na północy niŜ na południu, co sprzyja powstawaniu powodzi zatorowych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie znasz rodzaje cieków wodnych?

Jak zdefiniować pojęcia: ciek, dorzecze, zlewnia?

Jakie są elementy doliny rzecznej?

Jakie procesy biorą udział w kształtowaniu koryta rzeki?

Jakie są formy zlodzenia występujące na rzekach?

Jakie są metody klasyfikacji opisowej sieci hydrograficznej?

Według jakich kryteriów moŜna sklasyfikować rzeki?

Jakie cechy charakteryzują sieć rzeczną w Polsce?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj klasyfikacji sieci rzecznej wg Hortona, Strahlera, Shreave’a wskazanego przez

nauczyciela systemu hydrograficznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

opisać odcinki cieków wodnych wg klasyfikacji Hortona, Strahlera, Shreve’a na
otrzymanej mapie topograficznej,

zaznaczyć innym kolorem cieki tego samego rzędu według róŜnych klasyfikacji,

zestawić w tabeli cieki odpowiednich rzędów w ujęciu ilościowym,

porównać otrzymane wyniki.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,

−

flamastry,

−

mapa topograficzna sieci rzecznej,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca klasyfikacji sieci rzecznej.

Ćwiczenie 2

Na mapie topograficznej wykreśl powierzchniowy dział wodny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

określić na podstawie mapy topograficznej występujące na danym obszrze formy terenu,

odnaleźć na mapie źródło rzeki i jej ujście,

wykreślić linię działu wodnego, pamiętając o spadku terenu,

pamiętać, Ŝe linia działu wodnego powinna przebiegać wzdłuŜ zboczy, prostopadle do
poziomic, aŜ do wyraźnej linii grzbietowej, przez linie grzbietową linia ta przebiega
prostopadle do poziomic i po ich wypukłościach.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,

−

flamastry,

−

ołówek,

−

gumka,

−

mapa topograficzna w skali 1:25000 lub 1:100000

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca klasyfikacji sieci rzecznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Oblicz powierzchnię zlewni rzeki nizinnej, wskazanej przez nauczyciela rzeki i określ jej

wskaźniki geometrii.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować mapę topograficzną ze wskazaną zlewnią rzeki nizinnej,

odnaleźć na mapie źródło rzeki i jej ujście,

wykreślić granice zlewni,

wykonać pomiar powierzchni zlewni przy pomocy planimetru biegunowego,

powierzchnię splanimetrowana przeliczyć na wartości rzeczywiste,

wykonać pomiar długości zlewni i długości maksymalnej,

obliczyć średnią szerokość zlewni,

zapisać wyniki obliczeń.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,flamastry,

−

mapa topograficzna,

−

atlas geograficzny,

−

planimetr biegunowy

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca geometrii zlewni.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

sklasyfikować cieki wodne?

wymienić elementy doliny rzecznej?

zdefiniować pojęcia: dorzecze, zlewnia, dział wodny?

wymienić procesy zachodzące w rzekach?

sklasyfikować sieć rzeczną według Hortona, Strahlera, Shreve’a?

wykreślić dział wodny na mapie topograficznej?

obliczyć parametry geometryczne zlewni?

podać kryteria klasyfikacji rzek?

określić znaczenie erozji w formułowaniu się koryta rzeki?

10)

określić wpływ procesów akumulacji na zmiany koryta rzeki?

11)

określić wpływ rzeźby terenu na charakter rzek w Polsce?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.

Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych

4.4.1. Materiał nauczania

Problemy zanieczyszczenia wody stają się we współczesnym świecie jednym

z naczelnych

zagadnień

dla

ludzkości

obszarów

zurbanizowanych

wysoko

uprzemysłowionych.  Byt  społeczeństw  ludzkich  związany  jest  nieodłącznie  z  dostateczną
ilością  czystej  wody.  Istnieje  ogólna  prawidłowość,  Ŝe  przy  duŜym  przyroście  naturalnym
ludności  i  niezmienności  zasobów  wodnych  na  naszym  globie  względna  ilość  wody
ustawicznie maleje.

Wody podlegają zanieczyszczeniu niezaleŜnie od ścieków będącymi wodami zuŜytymi

i przetworzonymi  w  gospodarce  bytowo  –  przemysłowej  człowieka.  Ulewne  deszcze
spłukując  powierzchnię  ziemi  zabierają  z  niej  cząstki  ziemi  oraz  szczątki  roślin  i  zwierząt,
wyługowują teŜ łatwo rozpuszczalne substancje chemiczne, w tym równieŜ nawozy, którymi
obficie  zasilane  są  pola  uprawne.  Zanieczyszczenie  wód,  do  którego  dochodzi  stale  są  to
niekorzystne  zmiany  właściwości  fizycznych,  chemicznych  i  bakteriologicznych  wody
spowodowane  wprowadzeniem  w  nadmiarze  substancji  nieorganicznych  (stałych,  płynnych
i gazowych),  organicznych,  radioaktywnych,  czy  wreszcie  ciepła,  które  ograniczają  lub
uniemoŜliwiają wykorzystanie wody do picia i celów gospodarczych.

Zanieczyszczenia wód powierzchniowych mogą być:

naturalne – pochodzące z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych
i podziemnych, np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami Ŝelaza,

sztuczne (antropogeniczne) – związane z działalnością człowieka, a pochodzące głównie
ze ścieków, a takŜe z powierzchniowych i gruntowych spływów z terenów
przemysłowych, rolniczych, składowisk odpadów komunalnych (wysypisk śmieci).

Zanieczyszczenia sztuczne dzielimy na:

biologiczne – spowodowane obecnością drobnoustrojów, np. bakterii, wirusów, glonów,
grzybów, pierwotniaków i ich toksyn,

chemiczne – odnoszą się do zmian składu chemicznego i odczynu (pH). NaleŜą do nich:
oleje, benzyna, smary, ropa, chemiczne środki ochrony roślin - pestycydy, nawozy
sztuczne, węglowodory aromatyczne, sole metali cięŜkich, kwasy, zasady, fenole.

Ze względu na pochodzenie, zanieczyszczenia moŜna podzielić na:

komunalne – są to głównie ścieki miejskie, powstające na skutek działalności człowieka
i będące mieszaniną odpadów z gospodarstw wydalin fizjologicznych człowieka
i zwierząt domowych, odpadów szpitalnych, łaźni, pralni oraz niektórych zakładów
przemysłowych. Są to głównie związki organiczne (białka, tłuszcze i węglowodany),

przemysłowe  –  mogą  się  dostawać  do  wód  pośrednio  jako  ścieki  przemysłowe  lub
z atmosfery w postaci kwaśnych deszczów, pyłów oraz róŜnych związków chemicznych.
Specyficznym  rodzajem  zanieczyszczeń  są  zanieczyszczenia  termiczne,  związane
ze spuszczaniem  do  zbiorników  wodnych  wód  ciepłych  i  gorących  (wody  z  procesów
chłodzenia).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 7 Główne zanieczyszczenia chemiczne i ich źródła [opracowanie własne]

Główne zanieczyszczenia chemiczne wód

Źródła zanieczyszczeń
chemicznych

Detergenty – syntetyczne substancje czyszczące, zawierające składnik
organiczny, obniŜający napięcie powierzchniowe, dzięki czemu następuje
osłabienie sił wiąŜących cząstki brudu z podłoŜem. Stanowią główny składnik
ś

rodków piorących, myjących, zwilŜających. Są bardzo trwałe i nie ulegają

biodegradacji (rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów). Detergenty
wpływają hamująco na procesy samooczyszczania się wody i działają
toksycznie na organizmy Ŝywe.

gospodarstwa domowe,
pralnie, myjnie, przemysł
papierniczy, farbiarski,
gumowy, szklarski,
tekstylny, budownictwo

Pestycydy – środki ochrony roślin np. owadobójcze - do zbiorników wodnych
dostają  się  w  wyniku  spłukiwania  z  opylonych  lub  opryskanych  uprzednio
roślin,  wymywania  z  gleby  oraz  spływania  wraz  ze  ściekami  zakładów
produkujących  te  związki.  Powodują  pogarszanie  stanu  sanitarnego  wód
podziemnych,  działają  toksycznie,  naruszają  procesy  samooczyszczania  się
wód, przyczyniają się do zjawiska eutrofizacji wód. Mają długi czas rozpadu
i zdolność kumulowania w środowisku wodnym.

przemysł chemiczny,
rolnictwo i leśnictwo

Fenole  –  to  związki  aromatyczne,  jedne  z  najbardziej  uciąŜliwych  dla
otoczenia.  Dostają  się  do  wód  wraz  ze  ściekami  komunalnymi
i przemysłowymi  (z  rafinerii,  wytwórni  tworzyw  sztucznych,  koksowni,
przetwórstwa  drzewnego  i  włókna  syntetycznego).  Woda  zanieczyszczona
fenolami  ma  odraŜający  smak,  a  ryby  w  niej  Ŝyjące  nie  nadają  się  do
spoŜycia. Są to substancje toksyczne i wywołujące oparzenia skóry.

przemysł chemiczny,
spoŜywczy, ścieki
komunalne, rafinerie,
koksownie, gazownie,
garbarnie

Związki metali cięŜkich (Hg, Cd, Cr, Mn, Cu, Fe) – dostają się do wód wraz
ze  ściekami  przemysłowymi,  z  odpadami,  ze  spływami  z  pól,  z  hałd
hutniczych.  Mają  zdolność  kumulowania  się  w  osadach  dennych,  są
toksyczne  dla  organizmów  równieŜ  dla  człowieka,  mogą  powodować  trwałe
i nieodwracalne  uszkodzenia  róŜnych  narządów,  np.  nerek,  mózgu,  rdzenia
kręgowego.

transport samochodowy,
ś

cieki przemysłowe,

przemysł garbarski,
metalurgia, górnictwo,
hutnictwo

Węglowodory aromatyczne – do wód powierzchniowych dostają się ze
ś

ciekami z koksowni, z gazami i rozpuszczalnikami. Pochodzą głównie

z przemysłu, motoryzacji i spalania węgla. Są słabo rozpuszczalne w wodzie,
kumulują się w osadach dennych oraz tkance tłuszczowej zwierząt wodnych.
Są rakotwórcze. Węglowodory aromatyczne rolne to spłukiwane z pól
nawozy sztuczne i środki ochrony roślin (tzw. chemizacja rolnictwa) oraz
ś

cieki z intensywnej hodowli zwierząt (gnojowica). MoŜna wprawdzie

sprawić,  Ŝe  określone  zasoby  wodne  staną  się  w  wyniku  zanieczyszczenia
nieprzydatne  dla  człowieka  lub  nawet  szkodliwe,  ale  zarówno  w  procesach
naturalnych,  jak  i  sztucznych  moŜliwe  jest  ich  oczyszczanie  i  powtórne
uŜycie.

petrochemia, przemysł
chemiczny, przemysł
motoryzacyjny, sektor
rolniczy

Radioizotopy  -  ich  źródłem  są:  wybuchy  bomb  atomowych  i  wodorowych,
reaktory  jądrowe,  kopalnie  oraz  zakłady  posługujące  się  substancjami
promieniotwórczymi.  Mikroorganizmy  –  przede  wszystkim  bakterie
chorobotwórcze i wirusy przedostające się do wód ze ścieków komunalnych,
a takŜe przemysłu, np. skórzanego.

eksplozje jądrowe, przemysł
zbrojeniowy, odpady, ścieki

Benzyna, nafta, olej, ropa naftowa, smary

komunikacja, transport
samochodowy i wodny,
awarie i katastrofy
tankowców, platform
wiertniczych, przemysł
paliwo-energetyczny

Zanieczyszczenia wód podziemnych
Działalność człowieka, rozwój przemysłu oraz nieracjonalna gospodarka wodna

doprowadziła  do  zanieczyszczenia  wód.  Do  najwaŜniejszych  substancji  skaŜających  wodę
naleŜą:  azotany  pochodzące  z  nawozów,  pestycydy  oraz  wycieki  z wysypisk  odpadów.
SkaŜenie  wody  moŜe  odbywać  się  takŜe  za  pośrednictwem  substancji  trujących
występujących w powietrzu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Substancje trujące te moŜemy podzielić na trzy kategorie: substancje skaŜające, które

powodują zmiany kwasowości, nawozy mineralne i trucizny.

Kwaśne deszcze są potoczną nazwą całego zakresu zjawisk powstających w wyniku

reakcji  niektórych  zanieczyszczeń  powietrza  z  wodą,  które  następnie  opadają  na  ziemię
w postaci  deszczu,  śniegu,  gradu  lub  mgły.  Głównymi  zanieczyszczeniami  powietrza
powodującymi  kwaśne  deszcze  są  tlenki  siarki  i  azotu,  które  w  reakcji  z  wodą  powodują
powstawanie  kwasu  siarkowego  i  azotowego.  Organizmy  Ŝywe  są  szczególnie  podatne  na
działanie  kwaśnego  deszczu.  W  przypadku  roślin  szkodliwe  ich  działanie  objawia  się  przez
niszczenie  warstwy  ochronnej  wosku  na  liściach,  uszkadzając  przy  tym  szparki  oddechowe.
Wywołuje  to  nadmierne  parowanie  wody.  Kwasy  powodują  takŜe  rozpad  chlorofilu  –
barwnika  koniecznego  do  prawidłowego  przebiegu  fotosyntezy.  Liście  Ŝółkną,  a  następnie
opadają.  Kwaśne  deszcze  zwiększają  kwasowość  gleby,  co  powoduje  uszkodzenie  korzeni.
Następuje spadek zawartości niektórych pierwiastków niezbędnych roślinom do Ŝycia, takich
jak:  magnez,  miedź,  mangan.  To  wszystko  doprowadza  do  osłabienia  roślin.  W  świecie
zwierząt szkodliwy  wpływ zakwaszenia jest widoczny w środowisku wodnym. Dzieje się to
z dwóch  powodów:  kwaśne  deszcze  padają  bezpośrednio  do  wód  i  obniŜają  pH  oraz
szkodliwe substancje z zakwaszonych gleb są wypłukiwane do zbiorników wodnych. Kwaśne
deszcze  mają  swój  niewątpliwy  wkład  w  niszczenie  lasów.  Czysty  deszcz  ma  wartość
pH  =  5,6  i  gleba  jest  w  stanie  go  zneutralizować.  W  przypadku  duŜych  opadów  zbyt
kwaśnych zdolność gleby do buforowania jest zakłócona. Na terenie, który zostały naraŜony
na opad kwaśnego deszczu zaobserwowano znaczną degradację drzewostanu.

Ochrona wód przed zanieczyszczeniami

Ochronę wód powierzchniowych realizuje się róŜnymi sposobami, zaliczamy do nich:

−

oszczędne gospodarowanie wodą i zwiększenie jej zasobów dyspozycyjnych dzięki
oczyszczaniu ścieków i innych wód zanieczyszczonych,

−

zmniejszenie strat w gospodarce powodowanych wodami zanieczyszczonymi (ochrona
przed korozją stalowych urządzeń i budowli, ochrona przed rozprzestrzenianiem się
chorób itp.),

−

zwiększenie ilości wód dyspozycyjnych i poprawienie bilansu wodnego (racjonalny
sposób zatrzymania zbyt szybko spływającej wody do morza).
Ochrona wód podziemnych opiera się na trzech zasadach:

−

utrzymaniu jakości niezanieczyszczonych wód podziemnych,

−

zapobieganiu dalszemu zanieczyszczeniu,

−

poprawie stanu zanieczyszczonych wód podziemnych.

Ocena stanu czystości zasobów wodnych

Monitoring jakości wód śródlądowych realizowany jest w podsystemach monitoringu

wód powierzchniowych (obejmujących badania i ocenę: rzek, jezior, i zbiorników
zaporowych) oraz w ramach podsystemu monitoringu wód podziemnych Państwowego
Monitoringu Środowiska.

rodowisko wodne w Polsce jest zagroŜone, poniewaŜ wiele terenów podmokłych uległo

osuszeniu, znaczna część wód płynących została zanieczyszczona. Jakość wód podziemnych
uległa znacznemu zanieczyszczeniu – na terenach rolniczych wody skaŜone są azotanami
(ponad 25 mg/l). W wielu obszarach poziom zanieczyszczeń przekroczył nawet 50 mg/l,
a poziom zanieczyszczenia wód podziemnych ma tendencje rosnącą. Z tego względu zostały
podjęte działania w kierunku ograniczenia powstawania nowych zanieczyszczeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W 2000 Rada Europy i Parlament Europy przyjęły Ramową Dyrektywę Wodną (RDW).

Jest to dokument, który obowiązuje takŜe w Polsce. Za główny cel (RDW) wyznacza:

−

ochronę i poprawę stanu środowiska wodnego, dobry stan wszystkich wód ma być
osiągnięty do 2015 roku,

−

działania na rzecz trwałego, zrównowaŜonego i sprawiedliwego korzystania z wód.
W Polsce obowiązuje Ustawa Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001, która reguluje warunki

korzystania z wód, ochrony tych wód i zarządzania nimi.

Klasyfikacja wód ze względu na stopień czystości i przeznaczenia

Klasy czystości wód podaje się na podstawie wyników monitoringu stanu czystości wód.

Ocenę  jakości  przygotowuje  się  na  podstawie  wskaźników  fizyko-chemicznych
i biologicznych.  Klasyfikacji  wód  dokonuje  się  poprzez  porównanie  miarodajnych  stęŜeń
zanieczyszczeń  określonych  wskaźnikami,  z  normatywnymi  stęŜeniami  zanieczyszczeń
określonymi  w  rozporządzeniu  Rady  Ministrów.  Do  roku  2004  roku  obowiązywała
czterostopniowa  skala:  wody  I,  II,  III  klasy  oraz  NON  –  pozaklasowe.  Od  roku  2005
w raportach  WIOŚ  posługują  się  skalą  pięciostopniową,  na  podstawie  Rozporządzenia
Ministra  Środowiska  z  dnia  11  lutego  2004  w  sprawie  klasyfikacji  dla  prezentowania  stanu
wód  powierzchniowych  i  podziemnych,  sposobu  prowadzenia  monitoringu  oraz  sposobu
interpretacji  wyników  i  prezentacji  stanu  tych  wód  (Dz.U.  Nr  32,  poz.  284).  Nowa
klasyfikacja wód obejmuje pięć klas czystości I, II, III, IV oraz V (tabela 8).

Tabela 8. Klasyfikacja wód powierzchniowych [opracowanie własne]

I. Klasa pierwsza – stan bardzo dobry

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

spełniają wymagania określone dla wód
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia
ludności w wodę przeznaczoną do spoŜycia, w przypadku
ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A1,

wartości wskaźników jakości wody są
kształtowane jedynie w efekcie naturalnych
procesów zachodzących w warstwie wodonośnej,

II. Klasa druga – stan dobry

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

spełniają w odniesieniu do większości jakości wody
wymagania określone dla wód powierzchniowych
wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę
przeznaczoną do spoŜycia, w przypadku ich uzdatniania
sposobem właściwym dla kategorii A2,

wartości wskaźników jakości wody nie
wskazują na oddziaływania antropogeniczne,

wartość biologicznych wskaźników jakości wody
wskazują na niewielki wpływ oddziaływania czynników
antropogenicznych.

wskaźniki jakości wody, z wyjątkiem Ŝelaza
i manganu, nie przekraczają wartości
dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do
spoŜycia przez ludzi;

III. Klasa trzecia – stan umiarkowany

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

wartości wskaźników jakości wody są
podwyŜszone w wyniku naturalnych procesów
lub słabego oddziaływania antropogenicznego,
mniejsza część wskaźników jakości wody
przekracza wartości dopuszczalne jakości wody
przeznaczonej do spoŜycia przez ludzi;

IV. Klasa czwarta – stan słaby

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

wartości wskaźników jakości wody są
podwyŜszone w wyniku naturalnych procesów
oraz słabego oddziaływania antropogenicznego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wartość biologicznych wskaźników jakości wody
wskazują, na skutek oddziaływań antropogenicznych,
zmiany ilościowe i jakościowe w populacjach
biologicznych.

większość wskaźników jakości wody przekracza
wartości dopuszczalne jakości wody
przeznaczonej do spoŜycia przez ludzi;

V. Klasa piąta – stan zły

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

nie spełniają wymagań określonych dla wód
powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia
ludności w wodę przeznaczoną do spoŜycia,

wartości wskaźników jakości wody potwierdzają
oddziaływania antropogeniczne,

wartość biologicznych wskaźników jakości wody
wykazują na skutek oddziaływań antropogenicznych,
zmiany polegające na zaniku występowania znacznej
części populacji biologicznych.

woda nie spełnia wymagań określonych dla wody
przeznaczonej do spoŜycia przez ludzi.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie są przyczyny zanieczyszczenia wód powierzchniowych?

Jakie są główne zanieczyszczenia chemiczne?

Jakie są źródła zanieczyszczeń chemicznych?

Jakie są przyczyny zanieczyszczenia wód podziemnych?

Jakimi sposobami moŜna chronić wody przed zanieczyszczeniami?

Co to jest Ramowa Dyrektywa Wodna?

Ile klas czystości obejmuje obowiązująca klasyfikacja wód?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych na

terenie Polski. Wnioski zapisz w tabeli.

Przyczyny zanieczyszczeń wód

powierzchniowych

Przyczyny zanieczyszczeń wód podziemnych

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

określić przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych,

uzupełnić tabelę,

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca źródeł zanieczyszczenia wód powierzchniowych
i podziemnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Na podstawie dostępnych informacji dokonaj analizy stanu czystości wód

powierzchniowych i podziemnych na terenie Twojego województwa.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wyszukać w róŜnych źródłach informacji dane dotyczące stanu czystości wód
powierzchniowych i podziemnych na terenie Twojego województwa,

przygotować analizę stanu czystości wód powierzchniowych i podziemnych na terenie
Twojego województwa,

przeanalizować z kolegami swoje spostrzeŜenia i uwagi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

normy jakości wody,

−

dane z Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca stanu czystości wód powierzchniowych i podziemnych.

Ćwiczenia 3

Na podstawie Ustawy Prawo Wodne z dn. 18 lipca 2001 określ warunki korzystania

z wód, ochrony tych wód oraz zarządzania nimi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przeanalizować źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych i podziemnych,

określić warunki korzystania z wód, ochrony tych wód oraz zarządzania nimi,

zaprezentować wykonane ćwiczenie,

dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

przybory do pisania,

−

ustawa Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001 roku,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca warunków korzystania z wód powierzchniowych
i gruntowych.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić przyczyny zanieczyszczeń wód powierzchniowych?

określić rodzaje zanieczyszczeń chemicznych?

określić źródła zanieczyszczeń chemicznych?

scharakteryzować przyczyny zanieczyszczenia wód podziemnych?

określić co to jest Ramowa Dyrektywa Wodna?

określić wymagania dotyczące jakości wody przeznaczonej na
potrzeby gospodarki komunalnej?

scharakteryzować klasy czystości wód?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 25 min.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia

−−−−

instrukcja,

−−−−

zestaw zadań testowych,

−−−−

karta odpowiedzi.

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

Zasoby wód słodkich stanowią
a)

96,5%.

1,7%.

0,022%.

2,5%.

Na przychód w bilansie wodnym składają się
a)

parowanie.

odpływy powierzchniowe.

dopływy powierzchniowe.

zasoby pozostawione na następny okres.

Rok hydrologiczny to okres trwający
a)

od 1 stycznia do 31 grudnia.

od 1 listopada do 31 października.

od pierwszego dnia zimy do pierwszego dnia jesieni.

od pierwszego dnia lata do pierwszego dnia zimy.

Czasowe zatrzymanie wody na określonym obszarze to
a)

retencja.

infiltracja.

spływ podziemny.

saturacja.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Parowanie z roślin to
a)

koagulacja.

transpiracja.

sublimacja.

hydroliza.

Wody gruntowe to
a)

wody dobrze przefiltrowane, nie podlegające wpływom atmosferycznym.

wody samoczynnie wypływające.

wody bardzo silnie zanieczyszczone.

wody uŜywane do nawadniania gruntów.

W strefie aeracji występują wody
a)

wgłębne.

głębinowe.

kapilarne.

artezyjskie.

Swobodne zwierciadło wód podziemnych
a)

jest wymuszone przez spąg warstwy nadległej.

występuje pod ciśnieniem artezyjskim.

nie odzwierciedla ukształtowania powierzchni gruntów.

nie jest ograniczone stropem warstw nieprzepuszczalnych.

Gejzer to miejsce, gdzie
a)

woda jest gorąca i silnie zmineralizowana.

gorąca woda wypływa samoczynnie w regularnych odstępach czasu.

woda znika pod powierzchnią ziemi.

woda wypływa pod ciśnieniem hydrostatycznym.

10.

Dorzecze to
a)

wszystkie dopływy wpadające do rzeki.

obszar ujściowy rzeki.

rzeka główna wraz z dopływami.

obszar, na którym znajduje się rzeka główna wraz z dopływami.

11.

Całkowita objętość wody przepływająca w jednostce czasu przez przekrój poprzeczny
koryta rzecznego to
a)

przepływ rzeczny.

spływ rzeczny.

odpływ rzeczny.

odpływ powierzchniowy.

12.

DuŜy spadek i duŜa prędkość oraz intensywna erozja wgłębna występują w
a)

biegu środkowym cieku.

biegu dolnym cieku.

biegu górnym cieku.

odcinku ujściowym cieku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13.

Na intensywność zarastania rzek mają wpływ
a)

wysokość nad poziomem morza.

prędkość ruchu wody.

prędkość wiatru.

budowa geologiczna.

14. Lepa i lód denny to formy występujące w fazie

trwałej pokrywy lodowej.

spływu lodów.

topnienia pokrywy śnieŜnej.

zamarzania rzeki.

15. Temperatura w wodach rzecznych

rośnie wraz z głębokością rzeki.

jest jednorodna w poziomie.

jest jednorodna w pionie.

maleje wraz z głębokością rzeki.

16.

Wysokie parowanie na obszarze zlewni powoduje
a)

zmniejszenie przepływów.

wyrównanie przepływów.

stany powodziowe na rzekach.

nie maja wpływu na przepływ.

17.

Obecność jezior i zbiorników sztucznych na rzekach ma wpływ na
a)

wzrost retencji wód.

wzrost przepływu rzek.

zwiększenie zagroŜenia powodziowego.

moŜliwość wystąpienia niskich stanów wód w rzece.

18.

Rolnictwo jest głównym źródłem zanieczyszczenia wód przez
a)

fenole.

węglowodory.

radioizotopy.

pestycydy.

19.

Zjawisko wpływające na zakwaszaniu wód przez tlenki siarki i azotu to
a)

kwaśne deszcze.

efekt cieplarniany.

dziura ozonowa.

smog.

20. Warunki korzystania z wód, ich ochrony i zarządzania nimi reguluje

Ustawa o Ochronie Środowiska.

Ramowa Dyrektywa Wodna.

Ustawa Prawo Wodne.

Ustawa o Prawie Cywilnym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ...............................................................................

Charakteryzowanie wód powierzchniowych i podziemnych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z.: Hydrologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa 2007

Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A.: Przewodnik do ćwiczeń z hydrologii
ogólnej. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002

Kietlińska Z, Walczak S.: Miernictwo w budownictwie lądowym i wodnym. WSiP,
Warszawa 1997

Popek M., Wapińska B.: Planowanie elementów środowiska cz.1. WSiP. Warszawa 2004

Woś A.: Meteorologia dla geografów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997

http://meteo.icm.edu.pl/pages/NWP.html

http://www.geografia.com.pl/

http://www.imgw.pl/wl/internet/zz/index.html

http://portalwiedzy.onet.pl/