Hydrosfera i jej właściwości

Awatar użytkownika
Manager
Posty: 252
Studiuję: Geodezja
Lokalizacja: Polska

Tomy666, 09 kwie 2013, 11:33

HYDROSFERA I JEJ WŁAŚCIWOŚCI

Hydrosfera
jest wodną powłoką Ziemi przenikającą atmosferę i litosferę, obejmującą wody atmosferyczne, powierzchniowe i podziemne w postaci gazowej, ciekłej i stałej. Wody hydrosfery gromadzą się w oceanach, morzach, jeziorach, rzekach, bagnach, pokrywie śnieżnej, lodowcach i zbiornikach wód podziemnych. Część hydrosfery, która obejmuje wody mórz i oceanów, jest nazywana oceanosferą, a ta, która obejmuje wody w postaci nie zanikającego lodu lodowcowego, morskiego i gruntowego, nosi nazwę kriosfery. Za pasy wodne hydrosfery są stałe, nie ulegają zmianie. Ocenia się je na około 1,4 mld km3

- wody oceanu światowego 96,5% zapasów wodnych
- wody podziemne 1,7% zapasów wodnych
w tym wody w strefie aktywnej wymiany do 100 m 0,76% zapasów
- wody glebowe 0,001% zapasów wodnych
- lodowce i stała pokrywa śnieżna 1,74% zapasów wodnych
- marzłoć trwała 0,002% zapasów wodnych
- jeziora 0,013% zapasów wodnych
- bagna 0,0008% zapasów wodnych
- rzeki 0,0002% zapasów wodnych
- para wodna w atmosferze 0,001% zapasów wodnych
- woda biologiczna 0,0001% zapasów wodnych

Hydrosfera jest zatem powłoką słoną; jedynie 2,5% jej zapasów wodnych, a więc 35 mln km3, to wody słodkie.
- lodowce i stała pokrywa śnieżna 68,7% ogólnej objętości wód słodkich
- marzłoć trwała 0,86%
- wody podziemne 30,1%
- jeziora (słodkie) 0,26%
- wody glebowe 0,05%
- bagna 0,03%
- rzeki 0,006%
- para wodna w atmosferze 0,04%
- woda biologiczna 0,003%

Hydrosfera jest w ciągłym ruchu wiążącym wszystkie jej części: oceany, morza, rzeki, jeziora, bagna, lodowce, wilgoć glebową, wody podziemne, wodę atmosferyczną.
Motorem tego ruchu są energia cieplna Słońca i siła ciężkości. Zjawisko ciągłego przemieszczania się wody między atmosferą, hydrosferą i litosferą nazywa się krążeniem wody w przyrodzie. Zachodzi ono w strefie obejmującej wierzchnią warstwę skorupy ziemskiej i troposferę, tj. od ok. 0,8 km litosfery do ok. 16 km atmosfery i stanowi zamknięty cykl obiegu wody, tzw. cykl hydrologiczny.

Faza atmosferyczna: parowanie wody, przenoszenie pary wodnej w atmosferze, jej kondensację i opad atmosferyczny
Faza kontynentalna: odpływ powierzchniowy, wsiąkanie, odpływ podziemny i różne formy retencji
Duży obieg wody - ocean, atmosfera, kontynent, ocean Uczestniczy w nim co roku ok. 577 000 km3 wody tj. 0,04% zapasów wodnych hydrosfery
Mały obieg wody - ocean, atmosfera lub atmosfera, kontynent Lądowa faza cyklu hydrologicznego ®
Pk – Ek – Hk = DRk Pk > Ek

Oceaniczna faza cyklu hydrologicznego bPo – Eo + Hk = DRo Po < Eo
Teoretycznie woda w hydrosferze jako całości wymienia się przeciętnie co 2800 lat;
oznacza to, że średnio każda drobina wody około 40 razy wyparowuje i 40 razy kondensuje w ciągu roku. Pojęcie wymiana wody charakteryzuje czas trwania wymiany całej objętości wody w danej części hydrosfery podczas obiegu wody (cyklu hydrologicznego).

II. WODY PODZIEMNE Typy genetyczne wód podziemnych:
wody infiltracyjne, wody kondensacyjne, wody juwenilne, wody reliktowe: (sedymentacyjne, infiltracyjne), wody metamorficzne
Woda w strefie aeracji(górnej)- para wodna, woda związana chemicznie (krystalizacyjna), woda związana fizycznie: (woda higroskopowa, woda błonkowata,), woda kapilarna (włoskowata), woda wolna (grawitacyjna),
Para wodna: występuje w powietrzu glebowym, może się przemieszczać w strefie aeracji biernie wraz z powietrzem glebowym pod wpływem zmian ciśnienia atmosferycznego, temperatury i wilgotności, albo aktywnie – na skutek dyfuzji, dzięki występowaniu gradientu prężności, w czasie przemieszczania przeobraża się w inne postacie wody dzięki kondensacji i sorpcji
Woda związana chemicznie (tzw. krystalizacyjna): jest składnikiem niektórych związków i minerałów glebowych (np. gipsu, wodorotlenków żelaza), nie rozpuszcza składników pokarmowych, jest niedostępna dla roślin, w sensie fizycznym ma postać stałą, nie bierze udziału w krążeniu wody w przyrodzie.
Woda związana fizycznie: jest związana z ziarnami skał siłami molekularnymi, jej ilość w strefie aeracji decyduje o możliwościach przemieszczania się wody wolnej grawitacyjnej w głąb skały, okrywa ziarna skały mikroskopijnymi warstewkami, ma ograniczone możliwości ruchu, nie odcieka pod wpływem siły grawitacji.
Ze względu na możliwości ruchu wyróżnia się jej dwie postacie:wodę higroskopową, wodę błonkowatą.
Woda higroskopowa: powstaje w wyniku adsorpcji pary wodnej z powietrza na powierzchni ziaren skały i drobin organicznych, jest ona z nimi związana w sposób najbardziej trwały, najbardziej adsorbują wodę cząstki koloidalne i ziarna frakcji iłowej, otacza ona ziarno częściowo lub całkowicie warstewką grubości ok. 2,76•10-2 mikrometra, ma właściwości zbliżone do sprężystego ciała stałego, nie ma zdolności ruchu ma dużą gęstość (2 g/cm3) i ma niską temperaturę zamarzania (-780C), nie rozpuszcza innych substancji, nie może być pobierana przez rośliny, przemieszcza się w postaci pary wodnej w zależności od zmian temperatury i wilgotności powietrza.
Woda błonkowata: otacza ziarno wraz z wodą higroskopową w postaci błonki, tworzy się wówczas, gdy skała osiągnie stan maksymalnej wilgotności higroskopowej, ma możliwość przemieszczania się wokół ziaren w kierunku cieńszej warstwy błonki, nie podlega działaniu siły ciężkości i nie ma wpływu na zmiany ciśnienia hydrostatycznego, zamarza przy temperaturze poniżej 00C, ma ograniczoną zdolność rozpuszczania soli, jej ilość w skale jest tym większa im mniejsza jest średnica ziaren.
Woda kapilarna (włoskowata): przemieszcza się w próżniach skalnych, jej występowanie jest wywołane napięciem powierzchniowym wody i przyleganiem do powierzchni skalnej pod wpływem sił międzycząsteczkowych, wysokość wzniosu kapilarnego zależy od średnicy włoskowatych porów i szczelin, w których znajduje się woda,
Wysokość wzniosu kapilarnego: żwiry 0,1-0,05 m,piaski średnioziarniste 0,15-0,35 m, piaski pylaste 1,0 –1,5 m, gliny piaszczyste 3,0-4,0 m, gliny zwięzłe i iły 3,5-8,0 m,
Woda kapilarna: występuje w stanie płynnym, wykazuje dużą ruchliwość, podlega sile ciężkości, przekazuje ciśnienie hydrostatyczne, przemieszcza się od wilgotności większej do mniejszej, zarówno w kierunku pionowym, jak i poziomym, aktywnie rozpuszcza i transportuje sole i drobne zawiesiny.
Woda wolna (grawitacyjna): występuje w strefie aeracji głównie w postaci wody wsiąkowej, woda wsiąkowa zapełnia niekapilarne przestwory skalne i przesuwa się w głąb pod wpływem siły grawitacji, występuje też w strefie aeracji jako woda wolna zawieszona.
Wody występujące w strefie aeracji (para wodna, woda związana fizycznie, woda kapilarna i woda wolna) są określane mianem wilgoci glebowej lub gruntowej. Miąższość strefy aeracji jest zmienna w czasie; zależy od wielkości zasilania.
Utwory wodonośne (warstwa wodonośna, wodonosiec) – utwory zawierające i przewodzące wodę wolną
Poziom wodonośny – przestrzeń skały porowej lub szczelinowej zatopionej w wodzie
Ilość wody wolnej w strefie saturacji(dolnej chyba wody gruntowe) zależy od wielkości wolnych przestrzeni w skale. Ich miarą są: porowatość; system drobnych próżni i kanalików między ziarnami skał okruchowych; określają ją współczynnik porowatości i wskaźnik porowatości;
szczelinowatość; system pęknięć i szczelin powstałych w skałach litych pod wpływem różnych procesów geologicznych; określają ją współczynnik gęstości szczelin i współczynnik szczelinowatości;
krasowatość; próżnie w skałach podlegających krasowieniu;
W poziomie wodonośnym woda porusza się w kierunku zgodnie z nachyleniem zwierciadła. W niektórych strukturach ruch wody odbywa się pod wpływem różnicy ciśnień hydrostatycznych
W poziomie wodonośnym, w którym woda znajduje się w ruchu, można wydzielić trzy strefy poziome: zasilania, spływu i drenażu.

Zwierciadło wody podziemnej może być: swobodne i napięte
Powierzchnia piezometryczna – powierzchnia swobodnego zwierciadła wód podziemnych

Wody pod ciśnieniem biorą także udział w cyklu hydrologicznym.
W każdej warstwie wodonośnej pod ciśnieniem można wydzielić strefy: zasilania, ciśnienia pizometrycznego i drenażu
Te wody podziemne, które zasilają powierzchniowe obiekty hydrograficzne noszą nazwę wód potamicznych, te które nie mają z nimi kontaktu hydraulicznego są nazywane wodami apotamicznymi.
Hydroizobaty - linie łączące punkty odpowiadające jednakowym głębokościom od powierzchni terenu do swobodnego zwierciadła wody podziemnej
Hydroizohipsy - linie łączące punkty jednakowej wysokości swobodnego zwierciadła wody podziemnej w stosunku do poziomu morza.
Hydroizopiezy - linie łączące punkty o jednakowych wielkościach ciśnienia piezometrycznego (tj. wysokościach, do których wzniesie się zwierciadło wód napiętych).
Rodzaje wód podziemnych

Ze względu na charakter zwierciadła wody podziemne dzielimy na: wody o zwierciadle swobodnym (wody freatyczne), wody o zwierciadle napiętym (wody naporowe, napięte, pod ciśnieniem): wody artezyjskie, wody subartezyjskie
Ze względu głębokość występowania wody podziemne dzielimy na: wody przypowierzchniowe (hipodermiczne), wody gruntowe (freatyczne),wody wgłębne, wody głębinowe.Wody wgłębne mogą występować w jednej lub kilku warstwach wodonośnych. Jeśli warstwy te powstały w jednej epoce geologicznej, nazywamy je piętrem wodonośnym (np. piętro kredowe, piętro trzeciorzędowe, piętro czwartorzędowe).Zasilanie wód wgłębnych odbywa się: drogą infiltracji opadów atmosferycznych w wychodniach warstw wodonośnych, lub pośrednio przez szczeliny uskokowe albo różnego rodzaju okna hydrogeologiczne Okna hydrogeologiczne (przerwy w utworach nieprzepuszczalnych występujących w stropie warstwy z wodami wgłębnymi) mogą być erozyjne, sedymentacyjne

Wody głębinowe są to wody podziemne całkowicie odizolowane od powierzchni Ziemi kompleksami utworów nieprzepuszczalnych. Są to na ogół wody reliktowe; nie biorą udziału w cyklu hydrologicznym.Są to wody nieodnawialne, znajdują się w bezruchu. Są na ogół silnie zmineralizowane, występują pod wysokim ciśnieniem; często są to cieplice.
Rodzaje wód podziemnych - ze względu na rodzaj skał, w których woda występuje, wody podziemne dzielimy na: wody warstwowe (porowe), wody szczelinowe, wody krasowe. Zwierciadło wód szczelinowych nie ma charakteru ciągłego – w tym samym masywie skalnym wody maja łączność hydrauliczną.

Zasilanie wód krasowych jest intensywne, woda opadowa wlewa się przez lejki, kominy, studnie i szczeliny krasowe. W układzie krążenia wód krasowych wyróżnia się ruch pionowy, zasilający, i ruch poziomy wyprowadzający te wody na powierzchnię. Strefa pionowego przepływu wód krasowych tylko częściowo nasycona wodą to strefa wadyczna. Przechodzi ona w strefę wadyczno-freatyczną, często utożsamianą z poziomem głównej rzeki podziemnej. Strefa, w której wszystkie próżnie i szczeliny masywu wypełnia woda wolna poniżej najniższego poziomu zwierciadła wód podziemnych to strefa freatyczna.
Uniwersytet Rolniczy Kraków

Awatar użytkownika
Student
Posty: 16
Studiuję: muzyka, książki, bieganie

annamaria, 08 maja 2020, 11:58

Co do energii słonecznej, to jestem wielką fanką fotowoltaniki, z pomocą JKT umieściliśmy kilka paneli w ogrodzie i od razu czuję się bardziej eco ;^)


Wróć do „Hydrologia”