Zagadnienia i odpowiedzi Hydrologia 2020 PDF

Preview

Summary

Zagadnienia z kolokwium ...

Description

Zagadnienia Hydrologia Ćwiczenia 1-5: Ćw. 1 wody podziemne Jakie są składowe bilansu hydrologicznego w zlewni w fazie kontynentalnej obiegu wody? Opad, ewapotranspiracja i odpływ są kluczowymi procesami służącymi do określenia bilansu hydrologicznego. ??? Jaka jest różnica pomiędzy strefą aeracji i saturacji? Co to jest zwierciadło wód podziemnych? Występują dwie strefy wód podziemnych: saturacji (wszystkie próżnie są wypełnione wodą) i aeracji (próżnie wypełnione są powietrzem), przedzielone zwierciadłem wód podziemnych Strefa saturacji ––„woda wolna”, przemieszcza się zgodnie ze zmianą ciśnienia hydrostatycznego Strefa aeracji woda infiltruje, woda występuje w postaci pary wodnej, wody higroskopijnej lub błonkowej Zwierciadło wód podziemnych (zwierciadło wód gruntowych) – granica stref aeracji (napowietrzenia) i saturacji (nasycenia). Zwierciadło wód podziemnych może być napięte lub swobodne. Co to jest wznios kapilarny i od czego on zależy? Pory gruntu tworzą naczynia kapilarne, w których woda podnosi się ponad zwierciadło wody podziemnej. Wysokość podnoszenia zależy bezpośrednio od frakcji gruntu (mniejsze ziarna tworzą kanaliki o mniejszej średnicy). Rozróżniamy kapilarność czynną i bierną. Kapilarność czynna - to wysokość, na jaką woda podnosi się ponad poziom zwierciadła wody podziemnej przy podsiąkaniu od dołu Kapilarność bierna - to wysokość, na jakiej woda utrzymuje się ponad poziomem zwierciadła wody podziemnej przy jego obniżeniu. Wówczas powstaje woda zawieszona w strefie aeracji – jest to tzw. „woda kapilarna zawieszona”. Czym się różni woda wsiąkowa od zawieszonej? Wody zawieszone – wody tworzące w strefie aeracji lokalne zbiorowisko nad stropem soczewki utworów nieprzepuszczalnych, którego zasoby zmieniają się pod wpływem opadów i parowania. Wody infiltracyjne – wody podziemne pochodzące bezpośrednio z opadów lub powierzchniowych zbiorników wodnych (rzeki, jeziora i bagna). Ich pochodzenie związane jest zwykle z infiltracją, to znaczy przesiąkaniem. Jakie skały charakteryzują się wysokim wskaźnikiem filtracji a jakie niskim? Jak to wpływa na prędkość ruchu wody?

Bardzo dobra: rumosze żwiry piaski gruboziarniste i równoziarniste skały masywne z bardzo gęstą siecią drobnych szczelin

Słaba: piaski pylaste, gliniaste mułki

piaskowce skały masywne z rzadką siecią drobnych spękań Skały nieprzepuszczalne: iły iłołupki (łupki ilaste) zwarte gliny ilaste margle ilaste skały masywne niespękane Jakie są metody pomiaru wód podziemnych i ich właściwości? Świstawka hydrogeologiczna służy do ręcznego pomiaru głębokości wód podziemnych w studniach. Sondy optyczno akustyczne Sonda automatyczna (zanurzeniowe) Opisz wpływ zmienności warunków meteorologicznych i środowiskowych na przebieg roczny wysokości zwierciadła wód podziemnych? Klimat umiarkowany ciepły: Wysokie opady sprzyjają wezbraniom na początku roku jednak wzrost temperatury powietrza zwiększa ewapotranspirację powodując obniżenie przepływu. Wysoka zmienność między sezonami. Klimat tropikalny: Temperatury powietrza nie ulegają dużym zmianom w ciągu roku, ale opady są najwyższe na początku roku co kształtuje odpływ. Zmienność między sezonowa może być niższa niż w przypadku klimatu umiarkowanego wilgotnego. Klimat suchy: Występują tylko epizodyczne wezbrania, które przybierają formę gwałtownych powodzi Retencja podziemna jest bardzo niska i o krótkim czasie. Klimat kontynentalny: Wezbrania są związane z wytapianiem śniegu i wzrostem temperatur powietrza powyżej 0°C. Zasilanie podziemne może być wysokie. Klimat polarny: Wezbrania są związane z wytapianiem śniegu i lodu (także permafrostu) i wzrostem temperatur powietrza powyżej 0°C, opady sprzyjają większemu topnieniu. Niska retencja powierzchniowa i podziemna Opisz różnice pomiędzy swobodnym i napiętym zwierciadłem wód podziemnych. Swobodne – pozostające pod ciśnieniem atmosferycznym, co oznacza, że nad zwierciadłem wody w tej samej warstwie przepuszczalnej występuje przestrzeń bez wody umożliwiająca jego podnoszenie się. Napięte – pozostające pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego. Jego położenie jest wymuszone przez wyżej leżące utwory nieprzepuszczalne, które uniemożliwiają wzrost poziomu zwierciadła wody. Występuje na granicy warstwy wodonośnej i warstwy nieprzepuszczalnej.

Ćw. 2 Chemia wody Wymień pierwiastki najczęściej występujące w wodach mineralnych. ANIONY TO JONY NEGATYWNIE NAŁADOWANE (POSIADAJĄ NADMIAR ELEKTRONÓW) •HCO3-JON WODOROWĘGLANOWY •SO4²-JON SIARCZANOWY •Cl-JON CHLORKOWY •Br-JON BROMKOWY •NO3-JON AZOTANOWY •NO2-JON AZOTYNOWY •PO4³-JON FOSFORANOWY Kationy to jony dodatnio naładowane (posiadają niedobór elektronów) •Ca2+ jony wapnia •Mg2+ jon magnezu •Na+ jon sodu •K+ jon potasu •NH4+ jon amonu •Cu2+ jon miedzi Co to jest mol? Opisz różnice w masie wyrażonej w gramach i w molach na przykładzie wybranego pierwiastka. •Mol –jednostka liczności materii •Masa atomowa –masa 1 mola pierwiastka

Jaki ładunek mają jony wapnia, magnezu, sodu, potasu oraz jony wodorowęglanowe, siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforowe? Wapń + wodorowęglanowe Magnez + siarczanowe Sod + chlorkowe Potas + azotanowe fosforowe -

Mając stężenie jonów podane w mval/L oblicz błąd bilansu analizy i określ czy woda nadaje się do dalszych interpretacji?

Przykład:

Opisz wpływ mikroplastiku na środowisko wodne. (wydaje mi się to problem na czasie) Mikroplastik to cząsteczki różnych polimerów, z których wytwarzane są różnorodne produkty, m.in. reklamówki foliowe, butelki, zabawki, strzykawki, części samochodowe, dywany czy materiały izolacyjne takie jak styropian. Globalnym problemem związanym z mikroplastkiem okazuje się być Wielka Pacyficzna Plama Śmieci, czyli „dryfująca wyspa” na północnym Pacyfiku, złożona, jak się szacuje, z 3,5 miliona ton tworzyw sztucznych. Cząsteczki te są absorbowane przez fitoplankton, który stanowi pożywienie dla ryb i ptaków morskich, trafiają do łańcucha troficznego. Szacuje się, że wraz z pokarmem mikroplastik przyjęło ok. 86% żółwi morskich, 36 % ptaków morskich i 23% ssaków morskich. Stanowi to tym samym zagrożenie dla całych ekosystemów. Mikroplastik zanieczyszcza także słodkie wody powierzchniowe, zarówno płynące, jak i stojące. Liczba cząstek mikroplastiku jest największa w przyujściowych odcinkach rzek oraz na terenach silnie zurbanizowanych, wzrasta także podczas ulewnych deszczy. Na cząsteczkach mikroplastiku mogą rozwijać się glony i bakterie, w tym bakterie chorobotwórcze. Mogą się na nich także sorbować organiczne i nieorganiczne mikrozanieczyszczenia.

Opisz wybrane symbole pierwiastków. (10 symboli) ??? Nazwij wodę mając zadane stężenie jonów stosując klasyfikację Altowskiego-Szwieca

Ćw. 3 Odpływ z rzek syberyjskich Czym się różni przepływ od odpływu? Dla konkretnych danych oblicz przepływ lub odpływ. Odpływ –ilość wody, która odpływa w określonym czasie z pewnego obszaru (np. zlewni, dorzecza w ciągu roku, miesiąca itd.) Natężenie przepływu (objętość przepływu, przepływ)–ilość wody przepływającej w jednostce czasu

przez określony przekrój poprzeczny cieku (przekrój hydrometryczny).

Korzystając z podanych wzorów oblicz odpływ jednostkowy, wskaźnik odpływu, współczynnik odpływu? Czym się różnią te trzy współczynniki? Który z tych współczynników należy użyć porównując opad z odpływem i z ewapotranspiracją?

Jak kształt zlewni wpływa na hydrogram odpływu?

Jakie są rodzaje ustrojów rzecznych?

Opisz sytuacje w których opad nie zasila cieków wodnych. ???

Ćw. 4 Granice zlewni Co to jest zlewnia, dorzecze, zlewisko? Zlewnia – jest obszarem z którego wody spływają do jednego wspólnego odbiornika, którym może być rzeka, jezioro, bagno itp. Dorzecze – obszar z którego wody spływają do jednego systemu rzecznego Zlewisko - zespół dorzeczy odprowadzający wody do jednego wspólnego morza stanowi zlewisko tego

morza. Pojęcie zlewiska stosuje się także w odniesieniu do zatok i zalewów przymorskich np.. zlewisko Zatoki Gdańskiej, zlewisko Zalewu Wiślanego.

Co to jest i dlaczego jest ważna zgodność i niezgodność w położeniu działu wodnego powierzchniowego i podziemnego? Powierzchniowy dział wodny – jest wyznaczony przez ukształtowanie terenu, biegnie po grzbietach wzniesień i stanowi granicę zlewni powierzchniowej. Podziemny dział wodny – jest wyznaczony przez ukształtowanie zwierciadła wód podziemnych i stanowi granice zlewni podziemnej. Wyznacza go układ warstw nieprzepuszczalnych i wodonośnych, a wykreśla się go na podstawie mapy hydroizohips. ??? Co to jest dział wodny niepewny? Dział wodny – jest to linia rodzielająca kierunki odpływu wód do dwóch różnych systemów rzecznych. Działy wodne topograficzne mogą by wyraźne, wyznaczone naturalnymi wyniosłościami terenu, lub niepewne, których przebieg jest trudny do ustalenia (np.. w płaskich zabagnionych dolinach).

Określ korzystając z mapy zlewni gdzie popełniono błędy przy wytyczaniu granicy zlewni. ???

Jak należy zaznaczyć na mapie dział wodny?

Co to jest i jakie są rodzaje bifurkacji? Utrudnienie w wyznaczaniu powierzchniowych działów wodnych stanowią miejsca o odpływie powierzchniowym skierowanym do różnych dorzeczy. Mamy wówczas do czynienia z bifurkacją. Rozróżnia się bifurkację punktową lub obszarową. Bifurkacja punktowa - występuje wtedy, gdy woda z obszaru źródłowego odpływa w różnych kierunkach lub gdy ciek dzieli się na ramiona prowadzące wodę do różnych dorzeczy. Bifurkacja powierzchniowa występuje wówczas, gdy z jednego jeziora lub bagna istnieje odpływ powierzchniowy do różnych zlewni Czym się różnią zlewnie cząstkowe od przyrzeczy? Wyznaczanie granic poszczególnych zlewni w granicach dorzecza jest nazywane podziałem dorzecza. Wykonując podział dorzecza otrzymujemy: zlewnie poszczególnych dopływów rzeki głównej, czyli zlewnie tzw. Cząstkowe (elementarne) i obszary odwadniane bezpośrednio do rzeki głównej, położone między zlewniami jej dopływów tzw. Przyrzecza.

Ćw. 5 Stany charakterystyczne Co to jest krzywa konsumcyjna? I jakie jest jej zastosowanie? Jak sprawdzić czy krzywa konsumcyjna jest prawidłowo skonstruowana? KRZYWA KONSUMCYJNA albo KRZYWA PRZEPŁYWU (krzywa K) jest to krzywa przedstawiająca związek pomiędzy stanem wody w rzece (H), a przepływem (Q). Q = f(H) (l) (formula) Krzywa konsumcyjna jest parabolą wyższego rzędu, a krzywizna jej zależy od wykładnika potęgowego, który z kolei zależny jest od kształtu przekroju (profilu) poprzecznego rzeki.

Znajomość zależności pomiędzy stanami i przepływami wody pozwala na określanie wielkości przepływów na podstawie obserwacji stanów wody na wodowskazie. Jest więc krzywa konsumcyjna jedną z najważniejszych w praktyce hydrologicznej. Krzywa konsumcyjna powstaje przez naniesienie w układzie prostokątnym punktów otrzymanych poprzez pomiar przepływów przy różnych stanach wody w danym przekroju. Najczęściej punkty te wykazują pewien rozrzut spowodowany m.in. przez: 1. zmiany poziomu zera wodowskazu, 2. zmiany przekroju poprzecznego rzeki, 3. ruchy dna (odkładanie materiału, wymywanie), 4. zmiany spadku zwierciadła wody, 5. sezonowe zmiany przekroju (zarastanie roślinnością w lecie, zjawiska lodowe w zimie) Co to jest stan wody i co to jest zero wodowskazu? Wzniesienie zwierciadła wody w danym profilu rzeki ponad przyjęty umownie poziom odniesienia (zero wodowskazu), stan wody jest mierzony na wodowskazie (urządzeniu służącym do pomiarów stanów wody) Zero wodowskazu może mieć różne położenie względem dna koryta:–bywa ustalane poniżej dna koryta, na jego dnie, lub ponad dnem–należy ustalić położenie zera wodowskazu n.p.m. (rzędna zera wodowskazu) •Stan wody w rzece –jest to wysokość wzniesienia zwierciadła wody ponad „zero wodowskazu”. •Wodowskaz –przyrząd służący do pomiary stanów wody –najprostszym wodowskazem jest łata wodowskazowa (wodowskaz łatowy). •Stan wody jest mierzony w cm Jakie są rodzaje wodowskazów i jakie jest ich zastosowanie? Jak działa DIVER i baroDIVER? Rodzaje wodowskazów: –Łata wodowskazowa prosta –Wodowskaz sprzężony (grupowy) –Wodowskaz schodkowy–Łaty skośne –Wodowskazy samopiszące –Elektroniczne (DIVER) ???

Jakie są rodzaje stanów hydrologicznych?

Co oznaczają stany charakterystyczne dla roku (WW, SW, NW), dla wielolecia (SSW, SWW, SNW) i stany ekstremalne (WWW, NNW)? Jakie jest znaczenie hydrologiczne tych stanów (występowanie powodzi i suszy)?

Korzystając z danych dla posterunku wodowskazowego określ stany charakterystyczne danego roku i porównaj ze stanami charakterystycznymi z wielolecia? przykład tabeli:

??? Co to jest wezbranie i susza opisz przyczyny ich występowania? Jakie są typy wezbrań i suszy? Na podstawie stanów wody można wyróżnić okresy wysokich przepływów –wezbrania (wysokie stany wód), oraz okresy przepływów niskich –niżówki (niskie stany wód). •Wezbraniem – podniesienie stanu wody w rzece powstałe w wyniku: –wzmożonego zasilania (duży zasięg) powstałe w wyniku długotrwałych opadów lub roztopów –wskutek piętrzenia wody (zasięg lokalny) powstałe w wyniku zatoru lodowego lub śryżowegolub nagromadzenie pni drzew. Typy wezbrania: •wezbrania opadowe nawalne, spowodowane gwałtownymi ulewami letnimi (głównie w górach); •wezbrania opadowe rozlewne, spowodowane opadami ciągłymi; •wezbrania roztopowe, wywołane gwałtownym topnieniem pokrywy śnieżnej; •wezbrania zatorowe lodowe, spowodowane spiętrzeniem wody, zator w czasie spływu lodów, towarzysza zwykle roztopom; •wezbrania zatorowe śryżowe, wywołane spiętrzeniem wody spowodowanym zatkaniem przekrojurz Niżówki –okresy niskich stanów wód w korycie rzeki (poniżej strefy SW, co najmniej kilkanaście dni) Przyczyny: •małe opady lub ich brak (półrocze letnie) • niska temperatura powietrza w zimie (utrzymywanie się lodów pokrywy śnieżnej, zlodzenia rzek; ograniczenie infiltracji) Typy: •niżówki płytkie, które występują wówczas, gdy stany wody w rzece przez co najmniej kilkanaście dni wahają się miedzy dolna granica stanów średnich a średnim niskim stanem wody

•niżówki głębokie, gdy stany wody znajdują się poniżej średnich niskich stanów. Im bardziej obniża się stan wody w rzece poniżej dolnej granicy stanów średnich, tym niżówka jest głębsza.

Czym się różni hydrogram odpływu rzek górskich? Rzeki górskie: •Bardzo niewyrównane stany wody i przepływy; •szczególnie duże wezbrania letnie –Przyczyna (duża intensywność opadów, słaba przepuszczalność podłoża, znaczne spadki terenu); –Efekt (szybki spływ powierzchniowy, nagły przybór wody w rzekach) •Wolniejsze niż na nizinach wytapienie pokrywy śnieżnej: –Przyczyna: stratyfikacja termiczna –Skutek: mimo miąższej pokrywy śnieżnej, wezbrania są krótkotrwałe z powodu niskiej temperatury. Rzeki nizinny: •Wyraźne i dość duże wezbrania wiosenne: –Przyczyna (duże obszary są jednocześnie objęte ociepleniem, w krótkim czasie dość duża ilość wody dostaje się do koryt rzecznych) –Efekt (nagły przybór wody w rzekach)...