Zlewnia rzeczna
Zlewnia rzeczna – zwarty obszar powierzchni ziemi, z którego wszystkie wody powierzchniowe (wod
w
y
od w
w korytach
h r
ze
z k i strum
u ieni
n
oraz wody spływu po powierzchni terenu)
odpływają w określonym przekroju koryta
rzeki głównej (w tzw. przekroju zamykającym).
Topograficzny dział wodny – zamknięta linia na mapie przechodząca przez przekrój zamykający
i obejmująca obszar zlewni rzecznej.
Zlewnia cząstkowa – zlewnia rzeczna wyznaczona dla przekroju koryta rzeki głównej znajdującego się powyŜej przekroju zamykającego lub zlewnia rzeczna cieku stanowiącego dopływ rzeki głównej
Zl
Z ewn
w i
n a róŜn
Ŝ i
n cowa
ow – czę
z ść obs
ob zar
z
u
u zl
z ewn
w i
n rze
z ki gł
ówn
ów e
n j
rozwaŜana z wyłączeniem określonej zlewni cząstkowej.
(Powierzchniowa) zlewnia jeziorna – zwarty obszar powierzchni ziemi, z którego wszystkie wody powierzchniowe (wody w korytach rzek i strumieni oraz wody spływu po powierzchni terenu) odpływają do danego jeziora.
Odpływ powierzchniowy ze zlewni – objętość wody V
przepływającej przez przekrój zamykający zlewnię w ciągu określonego okresu czasu (zwykle jednego roku).
T
V = ∫ Q t
( ) dt
0
Odp
d ł
p yw p
yw ow
p
i
ow erzc
z hn
h i
n owy
ow w
w dw
d óc
w
h
h pr
p ze
z kroj
r ach k
h oryta
rzecznego – „1” i „2” – wyróŜnionej rzeki spełnia ( przybliŜoną) zaleŜność : V /V = A /A , gdzie A – pole
2
1
2
1
i
powierzchni zlewni dla i-tego przekroju, ( i=1,2).
ZałoŜenia:
•
brak dopływu/odpływu podziemnego z zewnątrz do „walca” reprezentującego
zlewnię powierzchniową
•
jednorodna powierzchnia terenu ze względu na infiltracje i opad efektywny
(opad – ewapotranspiracja).
Uwaga 1: Na ogół załoŜenie pierwsze nie jest spełnione –
w odpływie Q(t) w danym przekroju zamykającym oprócz wód powierzchniowych mogą uczestniczyć wody podziemne pochodzące z zasilania (infiltracyjnego) z obszaru zlewni jak i wody podziemne zasilane poza obs
ob zar
z
em zl
z ewn
w i
n . Tak
T
Ŝe
Ŝ czę
z ść wód
w
ód pod
p
z
od i
z emnyc
n
h
h
zasilanych w danej zlewni moŜe bezpowrotnie
odpływać poza obszar („walca”) zlewni.
Uwaga 2: ZałoŜenie drugie teŜ często nie jest spełnione –
w podzlewniach (duŜych) zlewni moŜe występować znaczne zróŜnicowanie przestrzenne opadów,
ewapotranspiracji oraz intensywności zasilania infiltracyjnego.
Wniosek: pojęcie zlewni podziemnej dla danego przekroju zamykającego (na ogół) nie ma sensu!
Pytanie: Co ma sens?
Odp
d ow
p
i
ow edź
d :
ź W odn
W od i
n esieni
n u
u d
o k
d
aŜ
a d
Ŝ e
d go trójwym
w
iarowe
ow go
obszaru ziemi wyznaczonego przez zlewnię rzeczną (walca wyciętego przez topograficzny dział wodny) moŜna sensownie mówić o:
• strumieniach wody zasilających ten obszar z systemu atmosferycznego (opady) lub wypływających
z tego obszaru do systemu atmosferycznego
(ewapotranspiracja)
• strumieniu wody wypływającym korytem rzecznym w przekroju zamykającym zlewnię z danego obszaru do innego podobnego obszaru
• strum
u ieni
n ach
h w
od
w
y
od zas
z ilając
ą ych
h t
en ob
n
s
ob zar
z
z
z sąsiedn
d i
n ch
h
systemów wód podziemnych (warstw wodonośnych) lub wypływających z tego obszaru do sąsiednich systemów wód podziemnych (warstw wodonośnych)
• (na ogół skoncentrowanych) strumieniach wody pobieranych lub zrzucanych przez człowieka
z i do rozwaŜanego obszaru
Oprócz strumieni zewnętrznych w stosunku do zlewni rzecznej istotny jest rozkład przestrzenny i dynamika
procesów hydrologicznych w skali zlewni:
• dynamika przepływu i retencja wody w sieci
rzeczno-jeziornej
•
dynamika spływu wody po powierzchni ziemi
•
dynamika retencji wody przez szatę roślinną
•
dynamika procesu ewapotranspiracji
•
dynamika procesu infiltracji wody przez powierzchnię gruntu oraz retencji wody w strefie aeracji
•
dynamika przepływu wód podziemnych w strefie saturacji
•
dynamika wymiany wody pomiędzy wodami
powierzchniowymi i podziemnymi
Słowo „ zasoby wodne” ma zarówno znaczenie
• obi
ob ektywn
yw e
n –
jako m
o iara i
a loś
o ci w
od
w
y
od
w pewnym systemie,
jak i
• antropocentryczne – gdyŜ uŜywane jest często w kontekście zagroŜenia, jakie dla człowieka
stwarza brak odpowiedniej ilości wody
o odpowiedniej jakości
w odpowiednim miejscu i czasie.
Klasyfikacja naturalnych zasobów wodnych:
1. odnawialne i nieodnawialne
(obiektywna własność moŜliwości odnowienia zasobów wod
w
n
od yc
n
h
h pr
p ze
z z
z nat
n ur
u alne
n zas
z ilani
an e)
2. statyczne i dynamiczne (zmienność w czasie ilości zasobu) 3. dyspozycyjne (nadające się do wykorzystania z uwzględnieniem ograniczeń wynikających
z wymogów środowiska naturalnego)
4. eksploatacyjne (część zasobów dyspozycyjnych, które moŜna w sposób uzasadniony ekonomicznie pozyskać)
• Suma opadów na terenie Polski – 600 mm
– w pasie nizin 500-550 mm
– w rejonach górskich i podgórskich 1100 mm
• Średni odpływ roczny z terytorium Polski ~ 62km3
• Średni odpływ roczny z terytorium Polski ~ 62km (lata 1951-2000)
– waha się w granicach 37,5 – 90 km3
– w latach suchych mogą powstawać rozległe obszary z niedoborem wody (w roku 2003 średni roczny odpływ z terytorium wynosił Polski 42 km3, a deficyt wody odczuwany był na powierzchni 40% kraju)
• Wskaźnik dostępności wody dla ludności –
1600m3/mieszkańca/rok (iloraz średniego rocznego odpływu do ilości mieszkańców)
– w
w E
u
E ro
r pie
i
e ś
re
r d
e nio
i 4
500 m3
m /m
/ i
m e
i s
e zk
z ańca
c /r
/ o
r k
• Objętość zwykłych wód podziemnych (zasoby statyczne)
– 3000 km3
– ze względu na niską odnawialność, zasoby eksploatacyjne –
16 km3/rok
– 62% z utworów czwartorzędowych
– 38% z utworów trzeciorzędowych, kredowych i starszych
• Długość rzek ~ 95000 km (22 tys. km w gestii RZGW)
• Ilość jezior 9300 (1% powierzchni Polski)
– jezior duŜych 34 (>1000 ha)
R
∆
+ R
∆ + R
∆ + R
∆
= V + V − V − V − V
wpow
a
s
rosl
P
G
r
E
H
gdzie
R
∆
= R
T − R
∆ R = R ( T ) − R (0) wpow = R
( T
( )
wpow
− R
(0)
wpow
∆ Ra = R ( T)
a
− R (0
a
∆ R = R ( T) − R (0)
∆ R = R ( T ) − R (0) s
s
s
rosl
rosl
rosl
T
T
V
P( x, y, t d
) xdy dt
V
q ( x, y, x, t d
) Σ dt
G = ∫ ∫
P = ∫ ∫
n
0 Ω
0 Σ
T
T
T
V
E( x, y, t d
) xdy dt
V
Q
t
( ) dt
H = ∫
E = ∫
V
Q t
( ) dt
∫ ∫
H
r = ∫
r
0 Ω
0
0