Gospodarka wodna – wykłady

Gospodarka wodna – wykłady
18.02.2004
1. Pojęcia podstawowe :
a) gospodarka wodna – jest to celowe oddziaływanie człowieka na zasoby i potrzeby wodne
dla zaspokojenia potrzeb ludności. Oddziaływanie to dokonuje się w procesach produkcji,
podziału, wymiany i konsumpcji wody przy jednoczesnym zachowaniu wymagań ochrony
środowiska.
b) zasoby wodne – są to wody opadowe, powierzchniowe ( rzeki i kanały ), oraz wody w
glebie i wody podziemne.
c) użytkownikami wody są odbiorcy, którzy korzystają z wód nie zmniejszając jej zasobów (
np. transport wodny i energetyka wodna )
d) konsumenci wody są to odbiorcy zużywający wodę w celach konsumpcyjnych lub
przemysłowych powodujący jej bezzwrotne zużycie ( np. rolnictwo, gospodarka komunalna
i przemysł )
2. Zadania i cele gospodarki wodnej :
1) Cele gospodarki wodnej :
- zaspokojenie potrzeb wodnych ilości i jakości dla różnych użytkowników i
konsumentów
- ochrona zasobów wodnych przed zanieczyszczeniem
- ochrona przed ujemnymi skutkami nadmiaru lub deficytu wody
- ochrona przed niszczącym działaniem wody
- ochrona przed zbyt wysokim lub zbyt niskim położeniem zwierciadła wody
- dążenie do zachowania i rozwoju ekosystemu
- dążenie do zachowania różnorodności krajobrazowej i biologicznej
- zapewnienie wypoczynku oraz możliwości uprawiania sportów wodnych
2) Zadania gospodarki wodnej :
Zadania bieżące i perspektywiczne powinny być wykonywane w sposób
zapewniający zachowanie równowagi zasobów wodnych.
3. Polityka zrównoważonego rozwoju a gospodarka wodna :
Zrównoważony rozwój to podporządkowanie potrzeb społeczeństwa oraz państwa
możliwością jakie daje środowisko. Najważniejszymi zasobami środowiska są zasoby
wodne.
Polityka w zakresie gospodarki wodnej powinna uwzględniać :
- decentralizację zarządzania zasobami wodnymi
- wzmocnienie elementów ekonomicznych w celu zmniejszenia poboru wody i
ograniczenie strat ( stosowanie opłat za odprowadzenie ścieków )
- stałe zwiększanie ilości magazynowanej wody
- tworzenie zlewni chronionej
- zwiększenie wymagań dotyczących dopuszczalnych koncentracji zanieczyszczeń w
odprowadzonych ściekach
- ograniczenie poboru wód podziemnych
- poprawa ochrony ludności i majątków przed powodzią
- wykorzystanie transportu i energetyki rzek
Do zadań polityki należy również :
a) budowa i odbudowa małej retencji
b) zwiększenie lesistości szczególnie na działanie wód i górnym biegu rzeki
c) przeciwdziałanie obniżania poziomu wód gruntowych
1
d) przeciwdziałanie ujemnym skutkom wadliwie wykonywanych melioracji
4. Zarys historyczny gospodarki wodnej :
Systemy gospodarki wodnej w Starożytności:
A. System gospodarki wodnej podziemnej:
- system perski – ( na obecnej nizinie irańskiej ), na terenie tym opad roczny wynosi
120mm, parowanie 2200mm. System ten polegał na magazynowaniu wód w naturalnych
zbiornikach podziemnych oraz na rozprowadzaniu wody kanałami podziemnymi i jej
wydobywaniu na powierzchni w miejscach rozbioru.
System ten był ujęty w ramach prawa, władca Persji Dariusz I (501 – 485 p.n.e.) wydał
prawo na mocy którego zwalniał od płacenia podatków w przeciągu 5-ciu pokoleń tych
użytkowników którzy prowadzili system nawodnień na swoich działkach.
B. System gospodarki wodnej powierzchniowej:
- system asyryjski – obecnie na terenie Iraku, polegał na magazynowaniu wód
powierzchniowych w wielkich zbiornikach wodnych i rozprowadzeniu tych wód do
obszarów deficytowych ok. 1740 roku p.n.e. , opracowano kompleksowy plan gospodarki
wodnej w dolinie Tygrysu i Eufratu; plan ten obejmował :
a) budowę sztucznego zbiornika pod Babilonem o Vc=800mln m3
b) regulację Eufratu i Tygrysu na przepływy wód wielkich pod kątem ochrony
przeciwpowodziowej
c) budowę systemu kanałów nawadniających
d) budowę 27 zapór z instalacją kół wodnych do produkowania energii
mechanicznej ( kuźni, młynów, zbrojowni itp.)
- system egipski – obecnie na terenie Egiptu, polegał na regulacji przepływów
powodziowych Nilu za pomocą wielkich zbiorników wodnych i nawadnianiu doliny
systemem zabudowy. Około 3000 lat temu zbudowano pierwszy zbiornik na nilu i wały
przeciwpowodziowe. 2000 lat temu zbudowano także na Nilu jezioro Moeris o powierzchni
300km2 i Vc=4km3.
Egipcjanie stosowali system zalewowy na powierzchni 400-1500hagłębokość zalewu 1-2m i
czas trwania zalewu od 40 do 60 dni. W czasach rzymskich system ten obejmował 2,5mln
ha (większy niż powierzchnia województwa Wielkopolskiego)
1898-1902 – Anglicy zbudowali zbiornik o Vc=2km3 co okazało się, że aktualnie jest
on za mały.
1952 – Egipcjanie rozpoczęli budowę zapory zbiornika Assnańskiego a zakończyli w
1970 przy budowie pomagali Rosjanie (o wysokości H=100m i długości zapory
L=6000m, Vc=2km3, długość zbiornika l=500km, znajduje się tam elektrownia o
mocy M=2800MW). W przekroju zapory Assuanu, odpływy Nilu w ciągu roku
wynoszą:
(1) rok suchy => 41km3
(2) rok mokry => 151km3
(3) rok średni => 85km3
25.02.2004
Uwagi do zbiornika w Asuanie:
Nie uwzględniono wpływu namułu naniesionego przez Nil. Muł spełniał funkcję lepiszcza. Osadzał
się na terenach zalewowych. Lepił cząstki piasku, gdy go zabrakło nastąpiła erozja wietrzna,
wywiewało glebę, muł spełniał funkcje nawozowe, osadzał się w zbiorniku. Budowali cegły, domy.
Trzeba było wzmacniać dodatkowo brzegi przed erozją. W przypadku Nilu zmieniono wahania
zwierciadła wody( 8 m wynosiły).
2
Po wybudowaniu zbiornika wahania 2 m. Przy niskich przepływach cały system kanałów wysychał,
teraz nie. Parowanie ze swobodnej powierzchni zwierciadła wody nie określili jej.
System rzymski
Polegał na doprowadzeniu do miast czystej wody z okolic górskich za pomocą kanałów i
akweduktów. Rzeki były wykorzystywane do odprowadzania ścieków wg Lambora Tybr w rejonie
Rzymu był uregulowany i silnie zanieczyszczony. Wszystkie rzeki w obrębie miast były
zanieczyszczone.
Łączna długość 14 akweduktów w rejonie Rzymu = 600km. Dostarczały one w ciągu wody
grawitacyjnie ok. 1000000m³. Na 1 mieszkańca w ciągu doby przypadało 600l wody( Poznań
obecnie ok. 300l/1M/dobę. Od IVw. w Rzymie p. n. e. rozpoczęto budowę systemu
kanalizacyjnego. Niektóre przewody są czynne do dzisiaj m. in. Maxima o Φ5mm, kolektor
centralny wybudowany za czasów Juliusza Cezara.
Zasoby wodne
Rodzaje zasobów wodnych.
Zasoby wodne to wody dostępne, możliwe do wykorzystania w danym regionie w określonym
przedziale czasu. Są to wody o określonej ilości i jakości, przeznaczone na pokrycie potrzeb
wodnych. Mogą to być w stanie naturalnym lub sterowane przez odpowiednie urządzenia
hydrotechniczne( 100m³/s średni przepływ Warty w Poznaniu). Cechą charakterystyczną zasobów
wodnych jest ich losowość.
Efektem tego jest brak możliwości dokładnego określenia wielkości tych zasobów oraz czasu i
miejsca ich występowania, wyróżnia się:
a) Zasoby (przepływy) dyspozycyjne określane jako różnica pomiędzy przepływami średnimi
rocznymi lub średnimi niskimi i przepływem nienaruszalnym.
b) Przepływ nienaruszalny to taki, który musi pozostać w cieku dla zapewnienia życia
biologicznego oraz spełnienia wymogów turystycznych, wędkarskich itp.( dla Warty
14,9m³/s). Zasób wód opadowych określa się na podstawie obserwacji opadów P=[mm]
Zasoby wód powierzchniowych objętość masy wody w m³, która przepływa przez dany przekrój
rzeki po określonym przedziale czasu. Zasoby te charakteryzują się:
a) wysokością warstwy odpływu [mm]
b) średnim odpływem jednostkowym [s/s,km²]
c) przepływami charakterystycznymi( średnim rocznym SQ lub przepływami o określonym
prawdopodobieństwie występowania>
d) ciągami przepływów ( hydrografami przepływów)
Woda w glebie występuje w postaci:
a) wody krystalicznej ( woda związana chemicznie z minerałami glebowymi)
b) woda w postaci pary, występuje w powietrzu glebowym
c) woda higroskopijna i błonkowata związana siłami molekularnymi z cząsteczkami gleby
d) woda kapilarna, występuje w kapilarach glebowych, utrzymywana siłami kapilarnymi i
może poruszać się we wszystkich kierunkach
e) woda wolna, grawitacyjna porusza się pod wpływem siły ciężkości, które przezwyciężają
siły molekularne i kapilarne
Źródłem tej wody są opady atmosferyczne infiltrujące przez powierzchnie gleby. Woda ta
zapewnia większe, niekapilarne przestrzenie gleby.
f) woda gruntowa wypełnia wszystkie pory w glebie i tworzy pierwsze zwierciadło wody.
Ruch wody gruntowej odbywa się pod wpływem sił grawitacji od miejsc o wyższym
3
poziomie zwierciadła wody gruntowej do miejsc o niższym poziomie zwierciadła wody
gruntowej. Prędkość tego przepływu jest wprost proporcjonalna do współczynnika filtracji.
Zasoby wód podziemnych są to wody:
a) przypowierzchniowe występująca całych głębokościach pod powierzchnią terenu i
pozbawione strefy aeracji.
b) wody gruntowe oddzielone od powierzchni strefą aeracji zasilane opadami i wodami
powierzchniowymi.
c) wody wgłębne występują w warstwach wodonośnych, pokrytych skałami trudno
przepuszczalnymi. Zasilane są przez infiltrację opadów z wychodnich warstw wodonośnych
przez szczeliny uskokowe lub okna hydrologiczne.
d) wody głębinowe znajdują się głęboko pod powierzchnią terenu i są całkowicie od niej
odizolowane warstwami nieprzepuszczalnymi.
Zasoby wód opadowych:
1. Metody oceny opadów.
Wielkość opadów decyduje o nadmiarze lub niedoborze wody w produkcji rolnej. Cechą
charakterystyczną opadów jest losowość, nie możemy przewidzieć dokładnie wielkości, czasu i
miejsca występowania opadów. Podstawowym źródłem informacji o wysokości i rozkładzie
opadów w zlewni są pomiary deszczomierzami lub pluwiografami pluwiografami zapisie ciągłym.
Tam gdzie dominuje typ opadów nawalnych( opadów o małej zmienności na dużych obszarach)
można projektować rzadką sieć pluwiografów. Tam gdzie jest deszcz typu konwekcyjnego o dużym
natężeniu i nierównomiernym rozmieszczeniem przestrzennym sieć pluwiografów winna być
bardziej gęsta. Minimalna liczba posterunków opadowych w małych zlewniach nizinnych winna
wynosić:
1 posterunek w zlewni o powierzchni do 20 km²
2 posterunki w zlewni o powierzchni do 50 km²
3 posterunki w zlewni o powierzchni do 100 km²
Warstwy średnich sum opadów w zlewniach określa się metodą: izohiet, wielokątów
(Byczkowski 1996r.). Na podstawie sum dobowych opadów określa się charakterystyki opadowe
minimalne, średnie, zwyczajne i maksymalne, z roku i okresów sezonowych. Wielkości te opisują
opad w danej zlewni.
Z obserwacji pluwiograf otrzymujemy z wartości: wydajności opadu i czasu trwania opadu. Na tej
podstawie określa się rozkład opadów przy różnych czasach jego trwania. Na podstawie sumy
opadów z różnych okresów można wnioskować o wilgotności danego roku wg Kaczorowskiej(
1962r.) można wyróżnić:
a) rok skrajnie suchy- rok , w którym suma opadów jest mniejsza od 50% wartość średniej
sumy opadów rocznych z wielolecia( normy z wielolecia)(Poznań 500mm więc <250 mm)
b) rok bardzo suchy od 50%- 74 % normy z wielolecia
c) rok suchy od 75%- 89% normy z wielolecia
d) rok normalny od 90%- 110%
e) rok wilgotny 111%- 125%
f) rok bardzo wilgotny 126- 150%
g) rok skrajnie wilgotny > 150%
2. Zasoby wód opadowych Polski.
Opady w Polsce są mniejsze niż w krajach sąsiednich. Charakteryzują się nierównomiernym
rozkładem przestrzennym. Średnie roczne sumy opadów z wielolecia na obszarze Polski wynoszą:
a) 621 mm wg Stachy z lat 1951- 1980
b) 629 mm wg IMGW z lat 1901-1990
Występują różnice w okresach dziesięcioletnich:
a) 638 mm w latach 1971- 1980
b) 585 mm w latach 1981-1990
Zróżnicowanie przestrzenne średnich rocznych sum opadów z wielolecia na obszarze Polski:
4
1. Strefa północna o opadach P> 600mm tj Pomorze i część woj. Mazurskiego
2. Strefa środkowa 500< P< 600mm tj. obszar niżu środkowopolskiego. Opady o P< 500mm
występują w rejonie Poznania, Leszna i Kalisza.
3. Strefa południowa P> 700mm tj. Przedgórze Sudeckie i Karpackie oraz Sudety i Karpaty.
W okresie wegetacji (IV.- 31. X) opady przeciętne wynoszą P= 400m w zachodniej i
środkowej części Polski P< 350mm w rejonie Poznania i Kalisza.
3.03.2004
Roczne sumy opadów atmosferycznych w mm w latach 1951- 1990.
Okres
Dorzecze Warty
Środkowe dorzecze Warty
1951- 1960
528
483
1961-1970
583
583
1971-1980
563
516
1981-1990
531
504
1951-1990
531
521
Poznań- Ławica
487
577
490
478
508
Klimatyczny niedobór opadów
N= P- E
N- klimatyczny niedobór opadów w mm
P- ilość wody opadowej dochodząca do powierzchni terenu w mm
E- parowanie potencjalne w mm
Ujemne wartości „N” oznaczają brak opadów potrzebnego do optymalnego rozwoju roślin.
Potencjalne parowanie miesięczne możemy obliczyć wzorem Schmucka ( 1908)
E= k* d* √w
k- współczynnik wyznaczony na podstawie pomiarów parowania ewaparametrem Wilda
umieszczony na wysokości 50 cm
d- średni miesięczny niedosyt wilgotności powietrza w [mm Hg]
w- średnia miesięczna prędkość wiatru [m/ s]
Przestrzenny rozkład N w okresie rocznym wykazuje, że w Polsce ujemne wartości N występują w
otoczeniu dużych miast ( Poznań, Warszawa, Łódz). W okresie wegetacji największe ujemne
wartości występują:
a) N= -140 mm na obszarze Kujaw i Mazowszu
b) N= -170 mm w rejonie Torunia, Łodzi, Warszawa
c) N= (-130mm)- ( -150 mm) występują na całym obszarze środkowej Polski
Zasoby wód powierzchniowych płynących
1. Obliczenie zasobów wodnych na podstawie danych hydrometrycznych.
Określa się rok miarodajny, w którym przepływ średni jest zbliżony do przepływu o
określonym prawdopodobieństwie np.
a) Q 5% przepływ o zasobach średnich, zdarzający się w roku wilgotnym.
b) Q 95% przepływ o zasobach średnich, zdarzający się w roku bardzo suchym.
Przepływy średnio roczne i sezonowe prawdopodobieństwa wyznacza się metodami bezpośrednimi
np. metoda Pearsona. Długość ciągu musi być >od 30; N> 30.
Zasoby wód płynących w ciekach określa się:
 na podstawie ciągu przepływów ( hydrografów przepływów)
 na podstawie przepływów średnich rocznych, przepływy średnie miesięczne lub
przepływy średnie z okresu wegetacyjnego
5
2. Ocena zasobów wodnych na podstawie danych hydrometrycznych krótkookresowych lub danych
niekompletnych.
Takie sytuacje występują dla małych lub średnich zlewni o A<1000km². Stosuje się wtedy
metodę analogii, które polegają na uzupełnieniu danych o przepływach w profilu zlewni
analogowym. Stosuje się różne sposoby:
a) wydłużanie ciągów obserwacyjnych
b) przenoszenie wartości przepływów charakterystycznych okresu wielolecia
c) przenoszenie wartości przepływów prawdopodobnych z okresu wielolecia.
Opracowuje się związki korelacyjne między przepływami w profilu badanym i analogowym.
Przy czym te związki korelacyjne przepływu opracowuje się na podstawie przepływów dobowych
lub przepływów korespondencyjnych określanych na podstawie analizy hydrogramów przepływu.
W przypadku braku pomiarów hydrometrycznych związki korelacyjne opracowuje się na
podstawie wyników jednoczesnych ( synoptycznych) pomiarów przepływów wykonanych w profilu
badanym i profilu analogu.
q
Sporządza się iloraz odpływów jednostkowych k= x
qo
q x odpływ jednostkowy w profilu badanym [l/ s, km²]
q o odpływ jednostkowy w profilu analoga [l/ s, km²]
Współczynnik k nie jest wielkością stałą dla danej pary profili i zmienia się w różnych stanach
przepływów. Jeśli dysponujemy serią pomiarów synoptycznych to możemy określić zależność k=
f(q o ). Przy braku pomiarów musimy szacować wartość „k” dla różnych stref przepływu lub
przyjmować wartość przeciętną na całym obszarze przepływu.
3. Ocena zasobów wodnych w przypadku braku danych hydrometrycznych.
W zależności od położenia, od liczby analogów wyróżnia się następujące metody ( Byczkowski
1996):
a) metoda interpolacji
b) metoda zlewni różnicowej
c) metoda ekstrapolacji
ad. a
Możemy ją stosować, gdy na badanej rzece znajdują się dwa wodowskazy o znanej charakterystyce
hydrologicznej. Przepływy w profilu badanym określa się na podstawie:
- interpolacji graficznej przy wykorzystaniu profilu
- drogą interpolacji analitycznej
Profil hydrologiczny odpływu sporządza się na podstawie wartości przepływów pomierzonych w
kolejnych profilach wodowskazowych. Profil taki sporządza się dla przepływów średnich
miesięcznych lub rocznych lub przepływów wód wielkich i niskich. Wtedy przepływ w profilu
badanym rzeki o powierzchni zlewni A określa się graficznie z wykresu profilu hydrologicznego.
Profil hydrologiczny odpływu
Rysunek
Przepływy sposobem analitycznym określa się ze wzoru:
Q  Q1
QB  Q1  Q  Q1  2
( AB  A1 )
A2  A1
Q B , Q1 , Q2 to przepływy w profilu badanym oraz w profilu 1, 2 [m³/s]
A B , A1 , A2 powierzchnia zlewni w profilu badanym oraz w profilu 1, 2( km²)
6
ad. b
Stosuje się wtedy, gdy na badanej rzece brak jest wodowskazów natomiast na rzece głównej poniżej
i powyżej ujścia badanej rzeki znajdują się profile wodowskazowe.( rysunek)
Pod pojęciem zlewni różnicowej rozumiemy przyrost powierzchni zlewni między dwoma profilami
wodowskazowymi.
Odpływ jednostkowy q r ze zlewni różnicowej:
Qd  Q g
Qr
Ad  Ag
Ar
Qd przepływ w profilu dolnym zlewni różnicowej [m³/ s]
Qg przepływ w profilu górnym zlewni różnicowej [m³/ s]
Ad powierzchnia zlewni w dolnym profilu zlewni różnicowej [km²]
Ag powierzchnia zlewni w górnym profilu zlewni różnicowej [km²]
qr=

Przyjmuje się założenia, że odpływ jednostkowy całej zlewni różnicowej jest niezmienny
q x  q r [l/ s, km²]
Wartość Q w profilu badanym q x , obliczamy z zależności:
Q x  10 3 * q r * Ar  Qr
Ax
[m³/ s]
Ar
Metoda zlewni różnicowej można stosować do określenia przepływów przeciętnych niskich i
średnich. Metoda tej nie można stosować do wyznaczania przepływów maksymalnych ze względu
na transformacje folii wezbrania oraz nierównomierne zasilanie rzek w okresie wezbrań.
Warunek stosowania tej metody jest odpowiedni stosunek przepływów
Q
k= d  1,5
Qg
10.03.2004
ad. c
Stosowana jest wtedy, gdy na danym cieku nie mamy posterunku obserwacyjnego. Posterunek
obserwacyjny może znajdować się na tej samej rzece, na jej dopływie lub najczęściej na innej rzece
płynącej w sąsiedztwie. Istotny jest właściwy dobór zlewni analoga. Jako kryterium doboru
przyjmuje się miarę podobieństwa odpływów jednostkowych. Jest to iloraz odpływów
jednostkowych w profilu badanym i w profilu zlewni analoga.
Rozpatruje się tutaj dwa przypadki:
1. Odpływy jednostkowe po obu zlewniach są jednakowe qx = qo
2. Odpływy w obu zlewniach są różne qx ≠ qo
Ad.1 Często przyjmujemy założenie, że qx ≈ qo wtedy wielkość przepływu w przekroju badanym
obliczamy:
Q x  Ax

Qo  Ao



n
n
A 
Q x  Qo *  x 
 Ao 
Qx, Qo – dowolne przepływy w profilu badanym i w profilu porównawczym i w profilu analoga
[m3/s]
7
Ax, Ao – powierzchnia zlewni w profilu badanym i w profilu analoga [km2]
Wykładnik potęgowy „n” wg. Prof. Stachy:
a) n = 1 przy przepływach średnich i niskich
b) n = 0,61 – 0,92 przy przepływach wód wielkich
c) n = 0,57 – 0,92 przy przepływach maksymalnych rocznych
(wykres)
Ad. 2. qx ≠ qo
Określa się iloraz odpływów jednostkowych w dużych zbiornikach czyli miarę podobieństwa
odpływu w dwóch zlewniach jako:
q x  k * qo
Wartość przepływu w profilu badanym określamy z takiego równania:
n
A 
Q x  k * Qo *  x 
 Ao 
Metody jakościowej oceny wód płynących. Przyjmuje się trzy klasy jakości wód:
Klasa I – woda do picia i woda dla zakładów wymagających takiej jakości i hodowli ryb
łososiowatych.
Klasa II – wody do hodowli ryb, zwierząt gospodarskich, kąpielisk i celów rekreacyjnych.
Klasa III – wody do zaopatrzenia zakładów przemysłowych, nawodnień terenów rolniczych, upraw
ogrodniczych oraz upraw pod szkłem.
Ze względu na koszty analiz chemicznych wprowadza się umowne wartości stężeń jako wielkości
reprezentatywne.
Umowne wartości stężeń określane są trzema metodami:
1. Stężeń charakterystycznych
2. Stężeń miarodajnych
3. Stężeń gwarantowanych
Najczęściej stosowana metoda stężeń miarodajnych polega na określeniu funkcji regresji stężeń
poszczególnych wskaźników od przepływu wody i określeniu stężenia miarodajnego przy SNQ.
Ocena jakościowa zasobów wodnych odnoszona jest do danego odcinka rzeki i klasy czystości
wody. W tym celu sporządza się profile hydrochemiczne rzek na podstawie:
a) wyników ocen jakości wody w badanych profilach kontrolnych
b) informacji ilościowych i jakościowych dotyczących punktowych źródeł zanieczyszczeń.
c) informacji o zagospodarowaniu zlewni cząstkowych
d) charakterystyki warunków tlenowych
Według stanu badań z 1994 r. wody powierzchniowe w Polsce charakteryzowały się:
a) nadmiernym zasoleniem
b) nadmierną żyznością powodującą intensywny rozwój glonów
c) złym stanem sanitarnym
Stan czystości rzek w 1996 r. (badania dla rzek o długości 6188 km)
a) Kryterium fizyko-chemiczne
I klasa – (rzek o długości) 4,8 %
II klasa – 23,7 %
III klasa – 38,7 %
non (nie objęte normą) – 32,8 %
b) Kryterium biologiczne
I klasa – 0,1 %
II klasa – 2,6 %
III klasa – 13,4 %
8
non (nie objęte normą) – 83,9 %
Zasoby powierzchniowych wód płynących Polski
Zasoby wodne Polski są małe i nierównomiernie rozmieszczone. Obszary najbardziej zasobne w
wodę to:
a) obszary górskie (Karpaty, Sudety)
b) przedgórze Karpackie
c) pojezierza Pomorskie i Mazurskie
Najmniejsze zasoby występują na obszarach:
a) pasa środkowej Polski
b) na nizinie Śląskiej
c) wyżyny: Śląska, Małopolska i Lubelska
Istotny jest przy tym stopień zanieczyszczenia wód płynących. Rzeki o stężeniu zanieczyszczeń
jakie występuje w ściekach to : Bzura, Ner, Krzyna, Pisa, Bystrzyca Kłodzka, Kłodnica i Przemsza.
Wartości odpływu średniego rocznego z wielolecia z obszaru Polski wynosi:
a) wg Komitetu Gospodarki Wodnej PAN (obliczonej w latach 1953-1955) odpływ wynosi
53,4 km3 + 5,2 km3 (dopływ rzekami spoza granic Polski) = 58,6 km3
b) wg IMGW ten sam odpływ z lat 1901-1990 został oszacowany następująco: 53,9 km3 +7,6
km3 (z zagranicy) = 61,5 km3
Obserwuje się zmienność odpływu średniego rocznego w cyklu wieloletnim.
Tabela. Średnie i ekstremalne roczne wartości bilansu wodnego w okresie 1901-1990 na obszarze
Polski (wg IMGW)
Rodzaj
wartości
Max
Średnie
Min
Opad P
[mm]
795
(1974 r.)
629
(1935 r.)
436
(1982 r.)
Odpływ
H [mm]
V [km3]
256
89,8
(1981 r.)
175
61,5
(1945 r.)
107
37,6
(1954 r.)
Straty (PH) [mm]
615
(1912 r.)
454
(1987 r.)
210
(1982 r.)
Z terytorium Polski odpływa w półroczu zimowym 57,1 % odpływu rocznego. Natomiast w
półroczu letnim 42,9 % odpływu rocznego. Rozkład odpływu w poszczególnych miesiącach zależy
od warunków klimatycznych:
a) największe odpływy występują w kwietniu
b) najmniejsze we wrześniu
Stan zasobów wodnych można scharakteryzować lub opisać za pomocą średniego rocznego
odpływu jednostkowego.
a) Do 50 [l/s*km2] są to obszary o dużych wartościach zasobów i są to obszary źródliskowe
min. Soły, Dunajca, Sanu, Nysy Kłodzkiej i Bobru.
b) Rzędu 2 [l/s*km2] są to obszary o małych i bardzo małych zasobach wodnych min. zlewnia
rzeki Wełny, Środkowej Krosny, Górnej Noteci.
c) Odpływ średni q = 5-6 [l/s*km2] dorzecze Dolnej Odry, Dolnej Wisły.
Do oceny ilościowej zasobów wykorzystuje się naturalny bilans wodny
Prz  H c  E
Prz – opad rzeczywisty skorygowany
Hc – odpływ całkowity równy sumie odpływu powierzchniowego i podziemnego
E – parowanie terenowe
9
Odpływ średni z wielolecia Hc (1901-1990) wynosi 175 mm, odpływy ekstremalne z tego okresu:
a) Minimalny (Hc)min = 107 mm (1954 r)
b) Maksymalny (Hc)max = 256 mm (1981 r)
17.03.2004
Zasoby wodne kuli ziemskiej
Pod względem ilościowym zasoby są wystarczające do pokrycia potrzeb wodnych. Ograniczenia w
pokryciu potrzeb wodnych ludności na kuli ziemskiej wynikają z dwóch przyczyn:
a) Złej jakości wody
b) Niekorzystnego rozmieszczenia zasobów wodnych na kuli ziemskiej
Ograniczenia na kuli ziemskiej notuje się dla 20 % mieszkańców miast i 75 % mieszkańców wsi.
Całkowite zasoby wodne kuli ziemskiej wynoszą 1,4 * 109 km3 w tym:
- 97,3 % tj. 1,36 * 109 km3 to są wody oceanów
- 2,7 % tj. 0,0038 * 109 km3 to są wody słodkie
Wody słodkie w ilości 37,8 * 106 km3 rozmieszczone są następująco:
a) 77,2 % tj. 29,18 * 106 km3 to są wody zmagazynowane w pokrywach lodowych (na
biegunach, na Antarktydzie).
b) 22,4 % tj. 8,47 * 106 km3 to są wody podziemne
c) 0,35 % tj. 0,132 * 106 km3 to są zasoby wodne w jeziorach i w bagnach
d) 0,04 % tj. 0,015 * 106 km3 to jest wilgoć atmosferyczna
e) 0,01 % tj. 0,0038 * 106 km3 to są wody rzeczne
Σ = 100 %
37,8 * 106 km3
Objętość wody słodkiej w jeziorach na kuli ziemskiej Vjez = 0,2 * 106 km3 tj. 200000 km3
Roczny odpływ z obszarów lądowych Vodp = 0,05 * 106 km3 = 50000 km3
Sumaryczna objętość sztucznych zbiorników Vzb = 0,005 * 106 km3 = 5000 km3
Zasoby wód powierzchniowych Polski w odniesieniu do zasobów innych krajów.
Średnie odpływy jednostkowe zasobów:
a) Polski = 5,4 [l/s*km2]
b) Europy = 9,6 [l/s*km2]
Odnawialne zasoby wód powierzchniowych na mieszkańca w okresie rocznym wynoszą:
a) Świat = 7300 [m3/miesz,rok]
b) Europa = 4560 [m3/miesz,rok]
c) Polska = 1580 [m3/miesz,rok]
Klasyfikacja dostępności wody wg zasobów na jednego mieszkańca.
Średnie roczne
zasoby wodne na 1
mieszkańca w [m3]
< 1000
10
Dostępność
wody
Skrajnie mała
1000 – 2000
2000 – 5000
5000 – 10000
10000 – 20000
20000 – 50000
> 50000
Bardzo mała
Mała
Średnia
Powyżej średniej
Duża
Bardzo duża
Dostępność wody w Polsce razem z Belgią i Niemcami sytuuje się w grupie krajów o bardzo
małych zasobach wodnych.
Tabela. Składniki bilansu zasobów wód słodkich wybranych państw o powierzchniach zbliżonych
do powierzchni Polski (wg Lwowicza 1979 r).
Państw
o
Powie
rzchni
a
Opad
rzeczywis
ty Prz
[km3]
Finlandi
a
Norwegi
a
Polska
Włochy
Wybrze
że Kości
Słoniow
ej
337
Odpływ [km3]
Całkowit
y Hc
Podzie
mny Hg
185
106
30,3
Powie
rzchni
owy
Hp
75,7
324
435
376
116
260
313
301
320
189
330
457
56,3
160
133
28,2
66,2
40
28,1
93,8
94
Uwilgotni
enie w
[km3]
Parowa
nie E
[km3]
109,3
Odpływ
przypadający na 1
mieszkańca [tys m3]
Całkowit
y
Podzie
mny
79
22,5
6,38
175
59
96,9
29,9
160,9
236,2
363
132,7
170
323
1,72
2,98
30,8
0,86
1,23
9,05
W Polsce występuje niewielki odpływ całkowity wg Lambora (1965 r), w Polsce występuje
niekorzystna wartość współczynnika odpływu:
H
c  * 100%
P
P – opad [mm]
H – odpływ [mm]
Zmienność współczynnika odpływu c:
c = 44 % - w zlewni Renu
c = 35 % - Wezera
c = 28 % - Łaba
c = 24 % - zlewnia rzeki Odry
c = 25 % - Wisła
c = 27 % - Pregoła
c = 34 % - Niemen
Jednostkowe zasoby wodne na 1 mieszkańca w Polsce szacowane sa następująco:
a) 1430 [m3/miesz,rok] w roku średnim
b) 783 [m3/miesz,rok] w roku suchym
11
Niekorzystny jest stosunek ilość ścieków odprowadzana do rzek, do wielkości odpływu wód w
okresie rocznym.
ilośl _ ścieków _ odprowadzana _ do _ rzek
1

wielkośi _ odprowadzanych _ wód _ w _ okresie _ rocznym 8
(rok suchy)
Retencjonowanie wód
1. Rodzaje retencji.
Przyrost zasobów wodnych można uzyskać przez zwiększenie retencyjności terenu. Jest to zdolność
do gromadzenia wody w zlewni i przetrzymywanie jej w dłuższym przedziale czasu. Wyróżnia się
pięć form retencji (wg prof. Mioduszewski):
1. krajobrazowa (siedliskowa)
2. glebowa
3. wód gruntowych i podziemnych
4. wód powierzchniowych
5. śnieżna i lodowcowa
Retencje wodną całkowitą Rc na terenie zlewni możemy opisać następująco:
Rc = Ei + Rpn + Rw + Rrz + Rd + Ra + Rf + Rap
Gdzie:
Ei – intercepcja szaty roślinnej
Rpn – retencja powierzchni nieprzepuszczalnej
Rw – retencja wód otwartych (jezior, zbiorników, mokradeł)
Rrz – retencja rzek i kanałów
Rd – retencja depresyjna (w obniżeniach terenowych)
Ra – retencja glebowa
Rf – retencja wód gruntowych
Rap – retencja apotamiczna (obszarów bezodpływowych)
Największe znaczenie ma retencja wód otwartych Rw, na terenach leśnych największe znaczenie ma
intercepcja szaty roślinnej Ei, dalej retencja glebowa i retencja wód gruntowych. Zwiększenie
retencji można dokonać przez:
1. odbudowę i odtwarzanie małych zbiorników
2. budowa zbiorników różnej wielkości
3. zwiększenie retencji istniejących zbiorników przez dodatkowe piętrzenie
4. budowa urządzeń piętrzących na ciekach i kanałach
5. ochrona bagien i torfowisk
2. Mała retencja
Jest to zdolność do gromadzenia wody w małych zbiornikach naturalnych, dolinach i małych
zbiornikach sztucznych (stawy, zbiorniki w powyrobiskach kopalnianych). Celem małej retencji
jest:
1. zmiana uwilgotnienia siedlisk
2. podniesienie poziomu wody gruntowej
3. zmiana mikroklimatu
Polskę można podzielić na 5 kategorii hierarchii potrzeb obszarowych małej retencji:
I.
Obszar bardzo dużych potrzeb w zakresie małej retencji na terenach o ujemnych
wartościach klimatycznego bilansu wodnego o okresie od maja do października (Wełna,
Noteć, Prosna, Odra) – centralna część obszaru Wielkopolski.
II.
Obszar dużych potrzeb – zlewnia Dolnej Warty.
12
Obszar umiarkowanych potrzeb – bilans wodny poniżej 200 mm w okresie od maja do
października – pozostały obszar niżu Polskiego.
IV.
Obszar małych potrzeb wodnych – tj. obszar wyżyny na południu Polski.
V.
Obszar bardzo małych potrzeb – tj. Pojezierze Pomorskie i Mazurskie.
Korzyści wynikające z rozwoju małej retencji:
1. Spowolnienie odpływu wód powierzchniowych
2. Podniesienie poziomu wód gruntowych na terenach przyległych do zbiornika
3. Zwiększenie biologicznej odporności drzewostanów w otoczeniu zbiornika
4. Zapobieganie degradacji siedlisk roślinnych
5. Podniesienie bezpieczeństwa pożarowego w lasach
6. Poprawa warunków rozwoju ptactwa wodnego
7. Powstawanie wodopojów dla zwierzyny
8. Powstawanie erozji gleb i gruntów
9. Zwiększenie atrakcyjności terenów
III.
24.03.2004
Woda w glebie
Źródłem wody w glebie są opady atmosferyczne w postaci ;deszczu ,śniegu ,gradu ,rosy,
mgły i szronu . Przeciętnie do gleby dostaje się tylko część opadów w granicach od 50-80 %
reszta zostaje zatrzymana przez szatę roślinną lub paruje do atmosfery. Woda która dopływa do w
części zatrzymuje się w porach gleby , część zostaje zużyta przez świat organiczny , reszta
przedostaje się w głąb i zasila wody gruntowe .Niekorzystna są nadmiary i niedobory wody w
glebie. Podczas mokrej wiosny giną rośliny mezoficzne tj. pszenica , żyto, natomiast rozwijają się
rośliny wodolubne ; mietnica zbożowa ,trawy lub chwasty. Nadmiar wód powoduje wyleganie
zbóż , wyleganie i gnicie zbiorów .
W Polsce gleby uprawne o odpowiednim uwilgotnieniu zajmują ok.44 % powierzchni i nie
wymagają melioracji. Gleby okresowo lub trwale nadmiernie uwilgotnione zajmują ok. 20 %
powinny być odwadniane . Gleby okresowo suche zajmują ok.25% powierzchni lub gleby trwale
suche zajmują ok. 11% wzmagaj nawodnień ( ok.36% ).
BILANS WODNY GLEBY W OKRESIE WEGETACJI
ERUp + P + Wg + N = ERUk +ETR + H
ERUp – zapas wody użytecznej w glebie na początku okresu bilansowania
P – suma opadów atmosferycznych
Wg – suma dopływu powierzchniowego oraz podsiąk wód gruntowych
N – dawka nawodnieniowa
ERUk – zapas wody użytecznej w glebie na końcu okresu bilansowania
ETR – ewapotranspiracja rzeczywista
H – suma odpływu powierzchniowego i przesiąkanie wody .
RETENCJA GLEBOWA
Woda glebowa utrzymywana jest w spoczynku lub porusza się pod działaniem sił ; grawitacyjnych ,
kapilarnych , absorpcji osmotycznej . Miarą liczbową działania sił kapilarnych jest ciśnienie ssące
gleby i zależność tego ciśnienia od wilgotności wody nazywa się krzywą retencji wody glebowej.
Ta krzywa jest przedstawiana w formie pF gdzie ;
a) na osi rzędnych odkłada się wartość logarytmu dziesiętnego z wartości bezwzględnej
wysokości ciśnienia ssącego gleby wyrażonego w [cm] słupa wody .
pF = log (h)
13
b) na osi odciętych czyli na osi poziomej odkłada się wilgotność gleby w procentach objętości
gleby.
(wykres)
ZASOBY WÓD PODZIEMNYCH
1) Metoda oceny zasobów wód podziemnych
Zasada i sposób ustalania oraz tryb zatwierdzania zasobów wód podziemnych zawiera ustawa z
dnia 4 lutego 1994r.” Prawo geologiczne i górnicze „i zgodnie z ustawą ustala się ;
1” Zasoby dyspozycyjne – są to zasoby z danego obszaru finansowego możliwe do
zagospodarowania w określonych warunkach hydrogeologicznych i środowiskowych . Zasoby
te ustala się w celu ;
a) sporządzenia dokumentacji regionalnej
b) rozpoznania terenów do perspektywicznej budowy ujęć wód podziemnych .
c) ustalenie warunków korzystania z wód dorzeczy.
2” Zasoby eksploatacyjne – są to zasoby możliwe do pobrania z danego ujęcia w założonej
jednostce czasu i określonych warunkach hydrogeologicznych i środowiskowych , technicznych
i ekonomicznych .Zasoby te ustala się dla potrzeb budowy ujęć wód podziemnych .W procesie
oceny i zagospodarowania wód podziemnych należy uwzględnić następujące ograniczenia ;
a) Ograniczenia przyrodnicze
1. Ochrona składników środowiska
2. Zachowanie min. poziomu wód podziemnych
3. Zachowanie określonych wydatków źródeł
4. Zabezpieczenie przed wpływem antropopresji
5. Zabezpieczenie przed deformacjami filtracyjnymi gruntu
6. Nie przekraczanie dopuszczalnych zmian składników bilansowych
b) Ograniczenia techniczno- ekonomiczne
1. Dopuszczalny koszt produkcji wody
2. Dopuszczalne depresje eksploatacyjne
3. Dopuszczalne koszty odszkodowań
4. Dopuszczalny koszt przesyłu wody
5. Wybór typu ujęcia
6. Starzenie się ujęcia i utrzymanie określonych wydajności ujęć istniejących
Jakość wód podziemnych - można podzielić na podstawie klasyfikacji wg. PIOŚ
Klasa I a – wody najwyższej jakości
Klasa I b – wody wysokiej jakości
Klasa II – wody średniej jakości
Klasa III – wody niskiej jakości
Wg. Badań z 1996r. stan jakości wód podziemnych był następujący
Klasa I a – 0 %
Klasa I b – 56,2%
Klasa II – 12,9%
Klasa III – 30,9%
Ocena ilościowa zasobów wód podziemnych Polski
Zasoby eksploatacyjne wód podziemnych Polski szacuje się na 37,7 hm3/dobę =
37,7mlnm3/dobę = ok.13,6km3/rok
Największe zasoby występują w niecce Mazowieckiej , najmniejsze na terenie Sudetów.
14
Zasoby wód podziemnych można ocenić wg. miary jednostkowych zasobów eksploatacyjnych
M eks.
a) jeśli 150 < M eks < 408[ m3/dobę , km2], są to tereny zasobne w wodę
b) jeśli 70 < M eks < 150[m3/dobę, km2], tereny umiarkowanie zasobne
c) jeśli 20 < M eks < 70 -----\\\---------- , tereny słabo zasobne
d) jeśli M eks < 2 [m3/dobę,km2] , są to tereny bezwodne
Pobór wód podziemnych na potrzeby gospodarki narodowej w 1995r.wynosił ogółem 1721 hm3
– ok.11,2% zasobów eksploatacyjnych.
POTRZEBY WODNE
1. Struktura potrzeb wodnych
Potrzeby wodne są to niezbędne ilości wody o określonej jakości dostarczane w odpowiednim
czasie w celu zaopatrzenia w wodę ludności i gospodarki narodowej , oraz w celu utrzymania
ekosystemu
Konsumenci wody – są to użytkownicy którzy powodują straty bezzwrotne tj. rolnictwo,
leśnictwo , gospodarka komunalna , przemysł w tym energetyka cieplna .
Użytkownikami wody – są te jednostki , które nie powodują strat bezzwrotnych czyli
energetyka wodna , żegluga śródlądowa i turystyka wodna .
W 1900r. na wszystkich kontynentach największe pobory wody przypadały na rolnictwo i w
drugiej kolejności na gospodarkę komunalną i przemysł.
W 1970r. w Europie i Ameryce Północnej gdzie nastąpił intensywny rozwój gospodarczy,
największe pobory wykazuje przemysł , następnie gospodarka komunalna i rolnictwo.
Natomiast na kontynentach o umiarkowanym rozwoju przemysłu Azja i Afryka występują duże
dysproporcje między poborami wody przez rolnictwo i inne działy gospodarki .
Np. w Azji w 1970r. pobór wody na cele rolnicze wynosił 1400km3, a w drugiej kolejności
przemysł pobierał zaledwie 60 km3 . W perspektywie roku 2020 i dalszych lat należy
spodziewać się znacznego ilościowego poboru wody .
Wynikać to będzie :
a) z prognoz zwiększonego przyrostu naturalnego
b) dalszego intensywnego rozwoju gospodarczego i cywilizacyjnego kontynentów
c) zwiększonego zużycia wody przez rolnictwo wynikającego z problemów
wyżywienia większej liczby ludności.
Obecnie w krajach Europejskich dominuje pobór wody na cele przemysłowe i procesy
chłodzenia przy wytwarzaniu energii elektrycznej.
Z danych bilansowych w perspektywie roku 2020 wynika ,że w skali kuli ziemskiej i
poszczególnych kontynentów nie powinno zabraknąć wody , natomiast mogą wystąpić regiony
na różnych kontynentach gdzie będą występować okresowe deficyty wody.
Podstawowym rozwiązaniem problemu jest budowa zbiorników i kanałów przerzutowych.
2. Struktura potrzeb wodnych Polski
Strukturę zużycia wody w Polsce w 1995r.
1) 71,4% - przemysł
2) 18,5% - gosp. komunalna
3) 10,1% - rolnictwo
Struktura zużycia wody w Europie
1) 53% - przemysł
2) 21% - gosp. Kom.
3) 26% - rolnictwo i leśnictwo
31.03.2004 (tu na początku brakuje czegoś)
Woda w roślinie
15
Woda pobierana przez roślinę służy do:
a) dostarczania wodoru do procesu fotosyntezy
b) chłodzenie i ogrzewanie rośliny
c) stwarzanie odpowiednich warunków dla przebiegu procesów chemicznych i
biochemicznych w tkankach i komórkach roślin
W gospodarce wodnej rośliny istotą jest właściwa proporcja między dopływem wody do korzeni a
jej zużyciem w procesie transpiracji.
Warunkiem ruchu wody w glebie jest odpowiedni gradient ciśnienia ssącego korzeni i gleby przy
pełnym nasyceniu gleby wodą. Siła zatrzymywania wody przez glebę wynosi 0. W miarę
wysychania gleby siła stopniowo rośnie aż do momentu odpowiadającego punktowi PTW (trwałego
więdnięcia).
Rośliny uprawne najekonomiczniej korzysta z wody glebowej, gdy w warstwie korzeniowej
wilgotność wynosi ok. 60-70%. W stosunku do pełnego nasycenia gleby dla łąk wartość ta wynosi
80%.
Potrzeby wodne roślin
Do oceny potrzeb roślin może być stosowana metoda opadów optymalnych. Są to opady potrzebne
do wzrostu rośliny od siewu lub początku wegetacji do końca zbioru dojrzałej rośliny.
Opady optymalne w okresie wegetacji [mm] – potrzeby wodne roś. w równinnej części Polski
Gatunek rośliny
Gleby ciężkie
Gleby średnie
Gleby lekkie
Żyto
100-150
150-200
250-300
Ziemniak późny
300-350
350-400
400-450
Pomidor
200-250
250-300
300-350
Burak cukrowy
400-450
450-500
>500
Marchew
450-500
400-450
450-500
Efektywna retencja użyteczna ERU = p RU
RU – retencja użyteczna
p – wskaźnik wykorzystania wody ogólnie dostępnej
RU – zapas wody ogólnie dostępnej wykorzystywanej przez rośliny i liczymy wg
wzoru RU = ( PPW – WTW) h
PPW – polowa pojemność wodna [%]
WTW – wilgotność trwałego więdnięcia [%]
h – miąższość warstwy [m]
PPW – ilość wody jaka może być zatrzymana w warstwie gleby przy określonym położeniu
zwierciadła wody i po odcieknięciu wody grawitacyjnej wolnej w warunkach parowania i poboru
wody przez korzenie.
Maksymalna pojemność wodna – definiuje się jako ilość wody w określonej warstwie gleby przy
stanie pełnego nasycenia gleby wodą. Wypełnione są wszystkie pory kapilarne i niekapilarne, co
ma miejsce po dużym opadzie, nawodnieniu lub podniesieniu poziomu wody gruntowej.
Jest
to ogólna ilość wody jaką może pomieścić w porowatej przestrzeni określonej warstwy gleby.
Pojemność wodna okresu suszy – to ilość wody w określonej warstwie gleby na początku
hamowania rozwoju roślin i zmniejszenia się intensywności ewapotranspiracji roślin. Pojemność ta
zależy od rodzaju gleby i składu gatunków roślin.
Różnica pomiędzy maksymalną a polową pojemnością wodną to ODCIEKALNOŚĆ GLEBY.
Różnica pomiędzy PPW a pojemnością wodną okresu suszy to EFEKTYWNA RETENCJA
UŻYTECZNA GLEBY.
Zapotrzebowanie wody do nawodnień oblicza się ze wzoru:
16
0,116  N  F
n T
z – dopływ wody niezbędnej do zaspokajania potrzeb [l/s]
N – niedobór wody [mm]
F – powierzchnia nawadniana [ha]
T – czas nawodnień [d]
n – współczynnik wilgotnego działania wody okresu wegetacyjnego
- Ostromęckiego (podsiąk kapilarny)
- Grupki (deszczownie)
z
7.04.2004
Potrzeby wodne stawów rybnych.
Obejmują one:
a) wodę potrzebną do ich zalania
b) wodę potrzebną do podtrzymania zalewu
c) wodę potrzebną do stałej wymiany w okresie eksploatacji
Zapotrzebowanie dla stawów rybnych można obliczyć ze wzoru:
V V p
PS 
 Str
t
PS – potrzeby wodne stawów, wynikające z napełnienia i uzupełnienia strat w okresie eksploatacji
[m3/s]
V – pożądane napełnienie stawu [m3]
Vp – napełnienie początkowe stawu [m3]
Δt – długość przedziału czasowego [s]
Str – straty wody na parowanie i filtrację [m3/s]
Wielkość strat na parowanie można obliczyć na podstawie przybliżonej zależności między
parowaniem z powierzchni stawu i ewapotranspiracją potencjalną
E = α · ETp
E – parowanie z powierzchni stawu rybnego [mm]
α – współczynnik korekcyjny
Etp – ewapotranspiracja potencjalna wg Penmanna
W praktyce inżynierskiej do obliczania parowania ze swobodnego zwierciadła wody można
stosować wzór Schmucka (1968r.)
E=k·d· w
E – parowanie ze swobodnego zwierciadła wody [mm/miesiąc]
d – średni miesięczny niedosyt wilgotności powietrza [mm Hg]
17
w – średnia miesięczna prędkość wiatru [m/s]
k – współczynnik – o wartościach:
Miesiące
I
II
III
IV
V
VI
k
9,5
9,8 11,1 10,0 10,3 8,4
VII
8,6
VIII
9,2
IX
9,3
X
11,6
XI
9,8
XII
10,0
Zadania gospodarki wodnej rolnictwa:
Rozwój demograficzny i cywilizacyjny powoduje stałe zmniejszanie się powierzchni użytków
rolnych przypadających na 1 mieszkańca.
Struktura użytkowania powierzchni kraju w ha/1 mieszkańca
Lata
Rodzaj użytkowania
1980
1990
Użytki rolne
0,54
0,49
Lasy i zadrzewienia
0,25
0,23
Osiedla
0,02
0,02
Powierzchnia Polski
0,88
0,82
na 1 mieszkańca
1995
0,48
0,23
0,03
0,81
Po osiągnięciu pełnego nawożenia, głównym czynnikiem zwiększenia produkcji roślinnej i
zwierzęcej staje się woda. Dlatego ważne jest aby:
a) doskonalić techniczne rozwiązania melioracji wodnych
b) racjonalnie gospodarować wodą w ramach istniejących systemów wodno –
melioracyjnych
w latach suchych duża część użytków rolnych i stawów rybnych zagrożona jest deficytem wody
ok.2% powierzchni przygotowanej do nawodnień wymaga pełnej renowacji i modernizacji
urządzeń melioracyjnych. Racjonalne gospodarowanie wodą na terenach rolniczych, powinno
uniezależniać produkcje rolną od zmian klimatycznych.
Potrzeby wodne i gospodarowanie wodą w leśnictwie:
1. Oddziaływanie lasów na zasoby wodne
Gospodarowanie wodą w lasach polega na:
a) zaspokojeniu potrzeb roślin leśnych
b) zapewnieniu wody zwierzynie leśnej
c) zabezpieczenie wody na cele przeciwpożarowe
Oddziaływanie lasu na zasoby wodne polega na:
a) magazynowanie przez intercepcje szaty roślinnej
b) retencje gleby i ściółki leśnej
c) zmniejszanie, przesunięcie w czasie występowania kulminacji wezbrań
d) zwiększenie odpływu w czasie występowania kulminacji wezbrań
e) opóźnienie topnienia śniegów
f) ograniczenie natężenia odpływu powierzchniowego
g) zmniejszenie parowania z powierzchni gleby i zwiększenie transpiracji
h) zwiększenie ilości opadów w porównaniu z terenami nie zalesionymi
i) zmniejsza amplitudę temperatur
j) zmniejsza nasilenie procesów erozyjnych
k) zużywa wodę w większych ilościach niż inni naturalni konsumenci
Hydrogramy wezbrań w zlewniach bardziej zalesionych są bardziej płytkie. Najniekorzystniejsze
jest zalesianie stref wododziałowych, oraz górnych obszarów ziemi. Zalesianie powoduje
koncentracje zasobów wodnych w zlewni oraz zmniejszenie zagrożenia powodziowego przez
łagodniejszą kulminację fali wezbrań.
Bilans wodny zlewni leśnej. Równanie rozwiniętego naturalnego bilansu wodnego zlewni
leśnej:
Ps  Pt  Hp  Hf  Hgd  Hg  Ep  Et  Eu  Rp  Ra  Rf
Ps – ilość wody docierającej do powierzchni gruntu
18
Pt – ilość wody spływającej wzdłuż pni drzew
Hp – odpływ powierzchniowy
Hf – odpływ powierzchniowy ze strefy wahań wód podziemnych
Hgd – dopływ wód podziemnych do zlewni
Hg – odpływ podziemny do cieku
Ep – parowanie z gleby, śniegu, wód powierzchniowych
Et – transpiracja drzew
Eu – parowanie z roślinności podokopowej, dna lasu i ściółki leśnej
ΔRp – zmiany retencji powierzchniowej
ΔRa – zmiany retencji w strefie aeracji
ΔRg – zmiany retencji w strefie saturacji, wywołane długookresowymi wahaniami poziomu wody
ΔRf – zmiany retencji w strefie podpowierzchniowej saturacji ( krótkookresowe wahania wody)
2. Wartość elementów bilansu wodnego zlewni leśnej:
1) intercepcja wynosi 10-40% rocznych opadów
2) wahania opadów przez ściółkę 5-10% opadów
3) wzrost opadów przez zalesienie, wzrost lesistości o 10% powoduje wzrost
opadów rocznych o ok.16mm
4) ze zlewni zalesionych w okresie wegetacji odpływ może być o 35%
mniejszy niż w zlewniach bezleśnych
5) opóźnienie odpływu wód roztopowych o ok.2tygodnie
6) zwiększenie transpiracji o ok.20% w porównaniu ze zlewniami bezleśnymi
3. Określenie potrzeb wodnych lasu:
Do oceny potrzeb wodnych bierze się wiek lasu oraz skład gatunkowy. Największe potrzeby wodne
drzewostanów występują w okresie kulminacji przyrostu wysokości, który dla danego gatunku
przypada w różnych latach wzrostu, np. dla osiki okres 20-25lat , dębu 60-80lat.
Potrzeby wodne drzewostanów sosnowych w okresie maksymalnego przyrostu wynoszą:
a) młodniki 10 – letnie  160mm
b) drzewostany 30 – letnie  190mm
W 1997r. Lesistość w Polsce wynosiła 28,1% a powierzchnia lasów wynosiła 8,802tys ha
(88020km2)
4. Potrzeby wodne gospodarki komunalnej:
Zużycie wody w gospodarce komunalnej w Polsce; woda w miastach i osiedlach wiejskich
wykorzystywana jest do zaspokojenia:
a) potrzeb bytowych ludzi i zwierząt domowych
b) pokrycia potrzeb gospodarstwa rolnego
c) potrzeb inflastruktury komunalnej (transport, handel)
d) zakładów przemysłu rolno – spożywczego w którym procesy technologiczne wymagają
wody o parametrach wody pitnej
Zużycie wody w gospodarce komunalnej w Polsce w latach 1995-1999 wynosiło 1,5-2,5 km3.
Zużycie to rośnie ze względu na przyrost ludności oraz wzrost wymagań bytowych ludzi.
Struktura zużycia wody wodociągowej w miastach w Polsce jest następująca:
a) 45% bezpośrednie zaopatrzenie w wodę ludności
b) 28% woda dla przemysłu
c) 16% potrzeby komunalne
d) 11% straty
W krajach rozwiniętych zużycie wody na cele bytowe wynosi ok.104-295 dm3/mieszk., dobę.
W krajach słaborozwiniętych Afryki i Azji, zużycie wody na cele bytowe wynosi
4-20 dm3/mieszk., dobę.
Źródłem ścieków komunalnych w miastach są:
19
a) gospodarstwa domowe
b) odpływ z powierzchni nieprzepuszczalnych (dachy, ulice)
c) ścieki z różnego typu zakładów przemysłowych, wytwórczych i usługowych
Ścieki zawierają części mineralne, organiczne w tym bakterie, wirusy i pierwotniki.
Wyróżnia się następujące rodzaje ścieków:
a) bytowo – gospodarcze
b) przemysłowe
c) opadowe
d) przypadkowe, infiltracyjne, drenażowe
Mieszanie tych ścieków nazywamy ściekami miejskimi , wymagają one oczyszczania
mechanicznego i biologicznego.
Stan wyposażenia miast i wsi w wodociągi i oczyszczalnie:
- w 1995 roku blisko 10% (ok.2mln mieszkańców miast) nie korzystało z wody
wodociągowej
- w około 20% miast woda dostarczana mieszkańcom nie spełniała wymogów sanitarnych
- około 20% urządzeń wodociągowych wymaga modernizacji i niesprawność urządzeń
powoduje straty na sieci (ok.10%)
Zużycie wody wodociągowej ogółem (miasta i wsie) w gospodarstwach domowych:
Zużycie wody w latach
Wyszczególnienie
1960
1999
hm3 (mln m3)
403
1406,5
m3/mieszk.,rok
27,7
36,4
3
dm /dobę,mieszk.
75,8
99,7
Liczba mieszkańców [mln]
15,548
38,640
Zużycie wody w Poznaniu:
a) średnie dobowe zużycie wody w 1991r wynosi 196,000 m3/dobę = 2,27m3/s
b) w 1999r wynosi 141,096 m3/dobę = 1,63m3/s
c) maksymalne zużycie wody wodociągowej w 1994r wynosi 257,000 m3/dobę = 2,97m3/s
d) średnie dobowe zużycie wody wodociągowej w gospodarstwach domowych w 1996r
wynosi 167,8 dm3/dobę, mieszkańca
e) w 1999r wynosi 142,6 dm3/dobę, mieszkańca
f) w 2003r wynosi 125,0 dm3/dobę, mieszkańca
W Europie:
a. średnie zużycie wody wodociągowej w gospodarstwie domowym w latach 19931994:
- Niemcy wynosi 145 dm3/dobę, mieszkańca
- Holandia 141 dm3/dobę, mieszkańca
- Anglia 135 dm3/dobę, mieszkańca
- Szwajcaria 276 dm3/dobę, mieszkańca
21.04.2004
W różnych planach przewidywano rozbudowę zbiorników infiltracyjnych, których zadaniem jest
sztuczne zasilanie warstwy wodonośnej i ograniczenie zasięgu leja depresyjnego ujęcia wody w
Mosinie.
20
W Polsce w latach 1980 – 1999 nastąpił wzrost liczby miast wyposażonych w sieć kanalizacyjną i
wodociągową oraz wzrost liczby oczyszczalni ścieków.
Tabela 1 Miasta zaopatrywane w wodę i obsługiwane przez oczyszczalnie ścieków w Polsce
Rok Miasta Wyposażone w sieć Wyposażone w sieć Obsługiwane przez
ogółem wodociągową
kanalizacyjną
oczyszczalnie ścieków
1980
804
733
678
357
1995
860
854
793
643
1999
875
778
Tabela 2 Wyposażenie wsi w sieć kanalizacyjną i oczyszczalnie ścieków
Rok
Długość sieci
Oczyszczalnie
Ludność wsi
ogólnospławnej
ścieków
Ogółem Obsługiwana przez
[km]
obsługujące wsie
[tys.]
oczyszczalnie [%]
1980
3078
19
14563
1995
5359
433
14721
3,1
1999
13312
1266
14759
8,5
Normy zapotrzebowania na wodę:
Na terenie osiedli wiejskich i gospodarstw rolnych należy uwzględnić:
a) potrzeby bytowe u ludzi i zwierząt
b) potrzeby sanitarne
c) potrzeby komunalne (potrzeby przeciwpożarowe, polewanie i utrzymanie parków)
d) polewanie upraw (ogródki, inspekty)
e) utrzymanie pojazdów mechanicznych
f) potrzeby zakładów rzemiosła i zakładów usługowych
Zapotrzebowanie poszczególnych użytkowników i konsumentów wody ustala się na podstawie
norm zapotrzebowania na jednostkę produkcyjną, mieszkańca.
Do celów bilansowania wodno-gospodarczego prowadzi się w okresach dobowych: Qdsr=qwzGpr
Qds – średnie dobowe zapotrzebowanie na dobę [m3/d]
qwz – jednostkowe zużycie wody na mieszkańca, zwierze [m3/M(Z)] lub jednostkę
produktu [m3/t] [m3/kg]
Gpr – liczba mieszkańców, zwierząt korzystająca z wody na dobę [M(Z/d)] lub
wielkości produkcji [t/d] [kg/d]
Średnie zapotrzebowanie na wodę [m3/s] oblicza się sumując potrzeby poszczególnych
gospodarstw, osiedli, zakładów a następnie całość zlewni do profilu bilansowego.
Dla celów projektowania sieci wodociągowej określa się również:
a) maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę Qdmax = Qds  Nd [m3/d]
b) maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę Qhmax=(Qdmax – Qoh)/24 Nh [m3/h]
c) maksymalne sekundowe zużycie wody Qhmax = Qdsr/(3,6T)  Nh [dm3/s] [l/s]
Nd – współczynnik dobowej nierównomierności zużycia wody
Nh – współczynnik godzinowej nierównomierności zużycia wody
Qoh – zapotrzebowanie na cele ogólno komunalne [m3/d]
T – czas pracy zakładu [h/d]
Przy ocenie potrzeb w perspektywie w bilansie wodno-gospodarczym musimy uwzględnić:
- liczbę mieszkańców w przyszłości,
- wielkość produkcji,
- oszacować stan hodowli w przyszłości,
- wielkość produkcji przez różne zakłady.
LICZBĘ MIESZKAŃCÓW Mn po n latach można określić z zależności
Mn = M (1+p/100)n =   M
M – początkowa liczba mieszkańców
21
p - % rocznego przyrostu naturalnego (mieszkańców)
określonych na podstawie roczników statystycznych
Potrzeby wodne przemysłu:
W Polsce dominuje zużycie wody na cele gospodarcze i przemysłowe i wynosi ono ok. 70%
całkowitego zużycia wody w gospodarce narodowej. Największe ilości wody (60 – 70%) zużywa
się w procesie chłodzenia urządzeń mechanicznych, pieców baltonowskich, łożysk itd. ok. 20%
zużywa się na cele produkcyjne (woda jako surowiec, woda jako rozpuszczalnik lub woda do mycia
produktów). W Polsce najwięcej wody zużywa przemysł paliwowo-energetyczny do wytwarzania
energii elektrycznej i świetlnej (cieplnej). W następnej kolejności przemysł chemiczny i
metalurgiczny. Zużycie wody do produkcji artykułów spożywczych ok. 100 hm3. Wiele zakładów
wykazuje duże zużycie wody na jednostkę produkcji, wynika to z przestarzałych technologii oraz
braku zamkniętych obiegów wody na terenie zakładu.
Przy gospodarce wodą w przemyśle można wyróżnić następujące problemy:
- dobór źródła zaopatrzenia w wodę
- priorytet dostarczania wody (hierarchia potrzeb)
- odprowadzanie ścieków, wód oczyszczonych
- woda jako środek chłodniczy
Tylko część zakładów zaopatruje się z ujęć własnych, większość z wodociągów komunalnych. W
przypadku małych zasobów wodnych występuje problem priorytetów dostarczanie wody –
kolejność dostarczania wody różnym zakładom przemysłowym. Problem hierarchii potrzeb
występuje jaskrawo w sytuacjach ekstremalnych czyli suszy i w przypadku nadmiaru wody w
czasie powodzi. W hierarchii potrzeb w pierwszej kolejności powinny być uwzględnione potrzeby
ludności i zachowanie w korytach przepływu nienaruszalnego. Potrzeby wodne przemysłu winny
być pokrywane z ujęć wód powierzchniowych a w przypadku ich braku z ujęć wód podziemnych.
Kierunki działań w zakresie racjonalnego gospodarowania wodą w przemyśle to:
1) rozbudowa zamkniętych obiegów wody
2) wprowadzenie wodo oszczędnych technologii produkcji
3) ograniczenie korzystania z wody wodociągowej
4) zmniejszenie strat przy doprowadzaniu wody i w procesie produkcji
5) recelkrulacja – wtórne wykorzystanie wody w przemyśle
Techniczne sposoby zaopatrzenia w wodę zakładów przemysłowych:
1) system otwarty:
polega na poborze wody powyżej budowli piętrzącej i pompowaniu wody do wieży ciśnień
skąd woda doprowadzana jest na teren zakładu. Woda po wykorzystaniu może być
odprowadzana bezpośrednio do rzeki poniżej ujęcia lub odprowadzana do oczyszczalni
ścieków. Jeśli jakość wody w rzece nie odpowiada parametrom wody do produkcji to
pomiędzy ujęciem a zakładem instaluje się urządzenie do uzdatniania wody.
pompownia
wieża ciś.
zakład
22
oczyszczalnia
rzeka
ujęcie wody
budowla piętrząca
2) system zamknięty:
woda z ujęcia pompowana jest do wieży ciśnień i dostarczana jest na teren zakładu po
wykorzystaniu woda jest oczyszczana i ewentualnie chłodzona i pompowana do wieży
ciśnień skąd ponownie na teren zakładu. Ten zamknięty obieg wody jest uzupełniany o
wielkość strat w procesie produkcji oraz wielkość strat powstających w skutek
nieszczelności na trasie przepływu wody, ponadto powstają straty na skutek czyszczenia
urządzeń i przewodów.
wieża ciś.
zakład
pompownia
oczyszczalnia
pompownia II stopnia
ujęcie
rzeka
zalety obiegu zamkniętego:
- znaczne zmniejszenie ilości wody pobieranej na ujęciu i związana z tym mniejsza
wydajność źródła zaopatrzenia
- mniejsze wymiary i koszty urządzeń ujęcia wody, pompowania, rurociągi doprowadzające
wodę
- zmniejszenie zużycia energii na doprowadzanie wody na teren zakładu
wady systemu zamkniętego:
- konieczność budowy dodatkowych urządzeń do oczyszczania i chłodzenia wody oraz
budowy pompowni II stopnia
- konieczność chemicznego uzdatniania wody w celu zmniejszenia twardości wody krążącej
w obiegu zamkniętym
- większa liczba urządzeń i przewodów zwiększa możliwości ucieczki wody
- może być wyższa temperatura wody chłodniczej dostarczanej do wydz. produkcyjnych
Niezależnie od wad system zamknięty jest powszechnie stosowany ze względu na oszczędność
wody i potrzebną mniejszą wydajność źródła poboru wody.
28.04.2004
Normy zużycia wody:
Zapotrzebowanie użytkowników i konsumentów wody w przemyśle określa się na podstawie norm
zapotrzebowania na jednostkę produkcji.
- Przemysł przetwórstwa owocowo-warzywnego wykorzystuje ok. 5 – 10 razy więcej wody
od ilości przerobionego surowca,
- przy przemyśle cukrowniczym, przy obiegu zamkniętym zużywa się 25 m3/t cukru a przy
otwartym 75 m3/t cukru.
- produkcja krochmalu 21,5 m3/t ziemniaków,
23
-
przy produkcji oleju jadalnego 35 m3/t oleju,
do produkcji mleka 5 m3/l mleka,
przemysł metalurgiczny zużywa wodę do chłodzenia urządzeń, do gruntowania żużlu, do
chłodzenia gazu wielkopiecowego oraz gaszenia koksu 15 – 20 m3/t surówki stali.
do produkcji nawozów sztucznych zużywa się 50-100 m3/t saletry amonowej.
w przemyśle papierniczym zużywa się 200-500 m3/t celulozy i 50-100 m3/t papieru.
w górnictwie węglowym do płukania węgla 2-4 m3/t węgla
w koksowniach 5 m3/t koksu.
Ustalanie zapotrzebowania na wodę:
Przy ustalaniu potrzeb wodnych zakładu przemysłowego należy analizować procesy technologiczne
i określić ilość wody zużywanej w kolejnych etapach tego procesu. Należy obliczać ilość wody
potrzebnej do:
1) produkcji surowca wyjściowego
2) do mycia surowców i produktów
3) zasilania kotłów parowych itd.
4) chłodzenia urządzeń mechanicznych i produktów
5) zaspokojenia potrzeb sanitarnych i bytowych załogi
6) do celów przeciwpożarowych
7) hydrotransportu
ŚCIEKI:

ścieki przemysłowe – mogą zawierać:
- oleje
- fenole i benzeny, wpływające na zapach, smak i wygląd wody
- ropę naftową, rozkładającą się przez dłuższy czas i może dostawać się do łańcucha
pokarmowego
 ścieki mineralne z kopalni węgla kamiennego:
- są silnie zasolone
- zawierają chlorki Ca, Mg, Na
- siarczany
- żelazo
 przemysł sodowy produkuje ścieki o dużym zasoleniu i toksyczności. Są to ścieki
bardzo uciążliwe i hamujące proces samooczyszczania wód rzecznych.
 ścieki organiczne pochodzą z oczyszczania w przemyśle naftowym, mleczarskim,
ziemniaczanym, garbarskim i tworzyw sztucznych.
- ścieki z przemysłu mleczarskiego pochodzą z mycia urządzeń, płukania masła, kazeiny
zawierają detergenty i substancje wywołujące procesy gnilne
- ścieki z przemysłu ziemniaczanego powstają w wyniku płukania ziemniaków i krochmalu,
niszczą organizmu znajdujące się w wodzie, powodują zanikanie tlenu a na dnie powstają
gnijące osady
- ścieki z przemysłu garbarskiego
Zgodnie z prawem wodnym ścieki przemysłowe nieoczyszczone nie mogą być odprowadzane do
wód stojących i płynących.
Woda jako środek chłodzący ( ok. 70% ), woda stosowana jest do chłodzenia:
- cieczy lub gazów przez bezpośrednie zetknięcie się z wodą chłodzącą ( np. chłodzenie
urządzeń w zbiorniku lub powierzchniowe wymienniki ciepła typu rurowego )
- woda używana do chłodzenia pieca i urządzeń produkcyjnych
- ciał stałych przez polewanie wodą
Ilość wody potrzebną do chłodzenia urządzeń lub obiektów oblicza się z równania bilansu
wodnego:
24
C
C

(t 2  t1 )  c t  c
Q – ilość wody chłodzącej [l/s] [l/min]
C – ilość ciepła jaką trzeba odjąć produktowi w tej samej jednostce czasu [kcal/s] [kcal/min]
c – ciepło właściwe wody [1 kcal/kgC]
t1- temperatura początkowa wody chłodzącej w [C]
t2- temperatura końcowa wody chłodzącej w [C]
(1) Q 
(2) C  G  ct 2  t1   G  c  t 
G – ciężar chłodzonego produktu [kg]
c` – ciepło właściwe produktu [1 kcal/kgC]
t` - spadek temperatur produktu [C]
Ilość wody cieplnej, którą możemy odprowadzić do rzeki pod warunkiem jej wymieszania z wodą
rzeczną oblicza się z takiej zależności:
(t  t )
(3) Q    Qrz rz
(t  t 2 )
Q – objętość wody zrzucanej do rzeki [m3/s]
Qrz – objętość (przepływ) wody w rzece [m3/s]
 - % wymieszania wody
t – temperatura wody w rzece po wymieszaniu z wodą zrzucaną [C]
trz – temperatura wody w rzece [C] poniżej zrzutu wody ciepłej
t2 – temperatura wody zrzucanej do rzeki [C]
Temperatura wody podgrzanej odprowadzanej do cieku nie może przekraczać w miejscahc zrzutu:
- dla ryb łososiowatych 21C
- dla ryb karpiowatych 28C
dyrektywa.....78/659
Systemy zamknięte chłodzenia wody:
1.Stawy chłodnicze – mogą być naturalne i sztuczne, przy niewielkiej wydajności
chłodniczej
2
do 200tys. kcal wymagany jest staw o powierzchni rzędu 800-1000 m i głębokości 1,5-3 m.
2.Baseny rozpryskowe – mają wymiary: głębokość 1,5-2 m, szerokość 40-50 m oraz strefę
ochronną o szerokości 7-10 m nad basenem znajduje się system rur z dyszami doprowadzającymi
wodę podgrzaną, woda wypływa z dysz i chłodzi się w zetknięciu z powietrzem i opada do basenu
3.Wierze chłodnicze i chłodnie kominowe – składają się ze zraszalnika, urządzenia
doprowadzającego wodę do zraszalników, zbiornika wody chłodzącej i komina wysokości
kominów żelbetowych dochodzącej do 100 i więcej metrów.
5.05.2004
Energetyka wodna:
Energia wodna cieków może być wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej. Umownie
wyróżnia się :
1) duże elektrownie wodne (ew) o mocy >1000kW = 1 MW
2) małe elektrownie wodne o mocy < 1000kW
3) mikro elektrownie wodne o mocy < 100kW
Zalety energetyki wodnej:
- koszty wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach wodnych są bardzo niskie
- eksploatacja tania i wygodna
- możliwość bardzo szybkiego włączania ew do sieci ( kilka minut ). W elektrowniach
cieplnych włączanie do sieci trwa kilkadziesiąt (24-48) godzin, dlatego ew pracują jako
25
awaryjno-szczytowe. Ew może pracować jako awaryjno-szczytowa jeśli poniżej zbiornika
głównego jest dolny zbiornik wyrównawczy.
- Nie zanieczyszcza środowiska naturalnego wybudowanie ew o produkcji rocznej 5650GWh
pozwala zaoszczędzić na zużyciu węgla rzędu 5 mln t rocznie
Przy ocenie możliwości wykorzystania energetycznego rzek, wielkość potencjału energetycznego
czyli moc oblicza się z zależności:
P    g  Q  H [W]
P – moc wyrażona w [W]
 - gęstość wody
g – przyspieszenie ziemskie
H – różnica spadu [m/km]
Q – natężenie przepływu wody w rzece [m3/s]
Wykonano obliczenie potencjału energetycznego dla naszych rzek na długości 12 500km, tylko na
długości 1000km można uzyskać moc Pj>500kW/km na długości 7600 można uzyskać moc
jednostkową Pj<100kW/km . Najbardziej zasobne w energię są Wisła i Dunajec.
Produkcja w ew w Polsce w 1995roku wynosiła 3,8TWh (T - tera) 1012 stanowi to ok..3% produkcji
energii elektrycznej w elektrowniach cieplnych. W Polsce istnieje ok.120 większych elektrowni
wodnych. Największe są elektrownie wodne szczytowo-pompowe zbudowane w latach 1973 –
1981 roku. Elektrownia Żydowo o mocy 150MW, Porąbka-Żar 500MW i na północy elektrownia
Żarnowiec 680MW. Elektrownie wodne Dychów, Różnów, Solina, Włocławek oraz CzorsztynNidzica pracują na dopływach naturalnych, mają łączną moc 518MW = 73% mocy wszystkich
elektrowni pracujących na przepływie naturalnym. Dębe 22MW, Porąbka 12,6MW, Koronowo
27,5MW, Tresna 21MW – są to 4 ew o mocy >10MW.
W ramach programu Wisła planowano budowanie ew na stopniach wodnych rzeki:
1) na Wiśle górnej 7 ew = 120MW
2) na Wiśle środkowej 12 ew = 750MW
3) na Wiśle dolnej 6 ew = 1200MW i łączna roczna produkcja wszystkich ew na Wiśle
wynosiłaby 5650GWh.
Na terenach rolnych korzystne byłoby odbudowanie zdewastowanych małych ew które wcześniej
były nazywane zakładami o sile wodnej, większość z nich pracowała do 1954 roku ( jest ok. 5600
takich małych ew. i z tego niewielka część jest odbudowana )
Elektrownie wodne są użytkownikami a nie konsumentami gdzie woda pobierana i zrzucana jest w
tym samym miejscu i nie wpływa na jakość wody.
Moc elektrowni Jeziorsko : P=gQH [kW]
GW
DW
H
Q
P
m n.p.m. m n.p.m. m m3/s
kW
35
1717
116,07
111,00
5
70
3433
35
3609
121,50
111,00
10
70
7210
MW
1,72
3,43
3,61
7,21
moc instalacyjna Pe
MW
2,2
2,2
4,4
2 turbiny
moc instalacyjna Pe = /1000gQHtg [kW]
t – współczynnik sprawności turbiny
g – współczynnik sprawności generatora
Roczna produkcja energii elektrycznej E = PT24 [kWh]
P – średnia eksploatacyjna moc elektrowni [kW]
T – czas przepływu wody przez elektrownie [doba]
26
24 – liczba godzin w ciągu doby [h]
E = 400036524 = 35040000kWh = 35,04 GWh
Energetyka cieplna:
Jest ona poważnym użytkownikiem i stosunkowo niewielkim konsumentem. Potrzeby wodne w m3
na jednostkę produkcyjną energii elektrycznej, wyrażonej w MWh. Średni pobór wody 48,2
m3/MWh czyli potrzebny dopływ wody wynosi 48,2m3/3600MW=0,0134[m3/sMW]
Elektrownia Pątnów 2800MW0,0134 m3/sMW=37,5m3/s
Żegluga śródlądowa:
Wykorzystywana jest do przewozu prefabrykatów (np. piasek, żwir) i surowców (np. węgiel
kamienny, siarka) oraz drobnicy. W Polsce wyróżniamy 5 klas wodnych. Klasa wodna zależy od
ładowności statku oraz szerokości trasy a także minimalnej głębokości gwarantowanej,
minimalnego promienia łuku i od średniej głębokości nawigacyjnej.
Klasa I – dopuszczalna ładowność 300t, min R=250m, szerokość szlaku 30m, min głębokość 0,8m,
głębokość średnia nawigacyjna 1,0m
Klasa V – dopuszczalna ładowność 3000t, min R=750m, szerokość szlaku 90m, min głębokość
3,0m, głębokość średnia nawigacyjna 3,5m
Ok. 97tys. km rzek i potoków na drogi żeglowne przypada 4615km a na drogi spławne 2240km. W
Polsce wykorzystuje się ok. 2000km dróg wodnych.
DROGI WODNE w Polsce:
1. dolna Wisła od Płocka = 310km
2. górna i środkowa Wisła = 100km
3. Odra z kanałem Gliwickim = 684km
4. Noteć z kanałem Bydgoskim = 294km
5. kanał Warta – Gopło + Warta = 400km
6. kanał Żerański + odcinek Narwi = 80km
7. system jezior mazurskich = 150km
w sumie 2018km
Z ekonomicznego punktu widzenia najtańszy jest transport wodny ( aż czterokrotnie ) liczone na
1km. Rozwój żeglugi w Polsce wymaga nakładów na następujące elementy:
- przystosowanie dróg wodnych
- budowa i wyposażanie portów za i wyładowczych
- budowa statków i szkolenie załóg
12.05.2004
BILANS WODNO GOSPODARCZY ZLEWNI
Równanie bilansu wodno gospodarczego wg. wzoru Peneka-Oppdckowa
P – H = E + ΔR
P – opad całkowity
H – odpływ całkowity
E – parowanie
ΔR – retencja
Bilansowanie wodno-gospodarcze polega na porównaniu zasobów wodnych zlewni z
potrzebami konsumentów, użytkowników uwzględniając jednocześnie gwarancje pokrycia potrzeb i
wymogi jakościowe wody.
27
Metody statystyczne bilansowania wodno-gospodarczego
I.Metoda Bipromelu
Równanie podstawowe
QI m = Qo m – Qn m +
i  n 1
 Q
i 1
d
-Qp m
QI - wyniki bilansu w profilu [m3/s]
Qo - przepływ miarodajny [m3/s]
Qn - przepływ nienaruszalny [m3/s]
ΔQd - zmiany przepływu spowodowane użytkowaniem wody powyżej profilu i ewentualnym
zrzutem ze źródeł obcych
Qp - sumaryczny pobór wody [m3/s]
m - indeks numer danego profilu bilansowego
Założenia metody
1). Warunki hydrologiczne i meteorologiczne nie ulegają zmiana podczas bilansowania
2). Woda jest w pełni przydatna do bilansowania i może być wielokrotnie wykorzystywana
3). Deficyty wody będą pokrywane w danym profilu zlewni
4). W profilach w których nie ma możliwości pokrycia niedoborów wody nie wprowadza się
wielkości przewidywanych zrzutów.
Etap I – Wybór profilu bilansowego
Profil powinien być zlokalizowany w następujących przekrojach :
- powyżej lub poniżej większego dopływu
- w miejscach ujęć wód dla potrzeb gospodarki komunalnej
- w miejscu ujęcia wody do nawodnień
- w przekroju lokalizacji zapor, zbiorników, przerzutów wody lub innych ujęć
Zasoby dyspozycyjne w danych profilach Qd obliczamy
Qd = Qo m – Qn m +
i  n 1
 Q
i 1
d
Przepływ miarodajny Qo ustala się na podstawie przepływów średnich rocznych SQ
Opracowujemy ciąg rozdzielczy przepływów średnich rocznych z okresu min. 20 lat.
Następnie obliczamy prawdopodobieństwo empirycznie.
mx
p
 100%
N 1
mx – numer kolejnego wyrazu ciągu
N – liczba wszystkich wyrazów ciągu
Z krzywej prawdopodobieństwa przyjmujemy jako przepływ miarodajny przepływ średni roczny o
prawdopodobieństwie p=75-80%(SQ)p. Następnie określamy rok , w którym SQ jest równy (SQ)p.
Ten rok przyjmujemy jako rok miarodajny. Dla tego roku określamy przeplew miarodajny Qo dla
okresów dekadowych lub pentadowych. Jeśli obliczenia prowadzi się tylko w jednym profilu to
wtedy pomijamy przepływ ΔQd. Natomiast przy obliczeniach w kilku profilach, w kolejnych
profilach z biegiem rzeki uwzględnia się różnice bilansowe w profilu położonym powyżej danego
profilu. Przepływ nienaruszalny Qn jest to przepływ, który musi być zachowany w cieku ze
względów biologicznych, krajobrazowych, rekreacyjnych. W obliczeniach wartości Qn można
przyjmować jako przepływ min. roczny o p = 90% lub jako przepływ równy SNQ.
Wzór Kostrzewy (1980 r.) uwzględnia kryteria hydrobiologiczne
Qn = k · SNQ
SNQ – przepływ średniej niskiej wody
K –parametr zależny od typu zlewni wielkości i jej powierzchni (0,5-1,5)
Wartości parametru „k” do wzoru Kostrzewy
Typ rzeki
Prędkości
Powierzch Parametr
28
miarodajne przy nia zlewni k
SNQ [m3/s]
[km2]
< 1000
1
Nizinny
0,2
1000-2500 0.58
>2500
0,5
<500
1,27
500-1500 0,77
Przejściowy i
0,25
podgórski
1500-2500 0,52
>2500
0,5
<300
1,52
300-750 1,17
Górski
0,3
750-1500 0,76
1500-2500 0,55
>2500
0,5
Na podstawie przepływów dyspozycyjnych i wielkości poborów bilansuje się zasoby w danym
profilu, określa się niedobory lub nadmiary.
Jeśli oznaczymy przez BI wynik bilansu w danym profilu, a BII w profilu położonym poniżej, to
możemy określić następujące równanie
BI = Qdm –ΣQp
BI >0 - nadmiar wody
BI <0 – deficyt wody
Przy nadmiarze wody w przekroju BII
BII =Qdm –ΣQp + ΣQz
Przy deficycie wody
BII = Qdm – ΣQp + ΣQz -BI
W przekroju BII
BII = ΣQz
Qp – wielkość poborów [m3/s]
Qz – wielkość zużycia wody [m3/s]
Qdm – przepływ dyspozycyjny [m3/s]
II.Metoda jednolitych bilansów wodno-gospodarczych
Opracowanie Hydroprojekt W-wa z 1992 r.
Ustalenia ogólne
1. Metodyka zawiera wytyczne do przygotowania bilansów wodno-gospodarczych, które będą
podstawa do określenia warunków korzystania z wód dorzeczy.
2. Bilans wodno-gospodarczy jest to zestawienie zasobów dyspozycyjnych wód powierzchniowych
i wód podziemnych z potrzebami wodnymi użytkowników. Bilans obejmuje porównanie ilościowe
i jakościowe.
3. Celem bilansu jest:
a).ocena możliwości zaspokojenia potrzeb wodnych pod względem ilościowym i
jakościowym użytkowników wód.
b).ocena zmian w środowisku wodnym spowodowana oddziaływaniem zewnętrznym
(zrzuty wody, nadmierna eksploatacja ).
c).ocena wielkości niedoborów pod względem ilościowym.
d).przygotowanie koncepcji działań perspektywicznych.
4. Wyrozniamy dwa rodzaje bilansowania
a).stan aktualny, czyli odwzorowanie aktualnych warunków gospodarowania woda
b).bilans perspektywiczny - układ warunków gospodarczo-wodnych w przyszłości
5. Obszary bilansowe dostosowuje się do podziału hydrologicznego (zlewniowego ).
29
6. Przekroje bilansowe powinny być zlokalizowane w punktach istotnych dla rozrządu wody (
zapora czołowa zbiornika Jeziorsko ).
7. Opracowaniem, które powinno wyprzedzać opracowanie bilansu jest tzw. identyfikacja
głównych problemów gospodarczo-wodnych zlewni, powinna zawierać min.
- ograniczenia środowiskowe
- założenia do bilansu
- wykaz opracowań związanych z bilansem itp.
8. Bilans wód podziemnych powinien wyprzedzać opracowanie bilansu wód powierzchniowych.
Ustalenia metodyczne dla bilansu zasobów wód powierzchniowych.
1).Definicje i założenia podstawowe
2).Opis zasobów wodnych zlewni
3).Jakość wód powierzchniowych
4).Określenie potrzeb wodnych
5).Dane dotyczące zbiorników retencyjnych
6).Dane dotyczące przerzutów miedzyzlewniowych
Zasady modelowania i optymalizacji
Model matematyczny odwzorowuje układ gospodarki wodnej w formie sieci przepływowej
składającej się z :
a).węzłów – źródeł zasobów i miejsc poboru wody
b).łuków – kierunków przenoszenia się zasobów miedzy węzłami
c).współczynników wagowych określających preferencje dla opisania wielkości
przepływów w danym luku
Kryterium optymalizacyjnym jest minimalizacja strat spowodowanych niespełnieniem potrzeb
odbiorców i niedotrzymaniem wymagań odnośnie przepływów.
C. Ustalenia metodyczne dla bilansu wód podziemnych.
1). Bilans zasobów wód podziemnych ( czynniki ograniczające wykorzystanie wód podziemnych
wpływ działań gospodarki na zasoby wód podziemnych, charakterystyka zbiorników wód
podziemnych ).
2). Jakość wód podziemnych i ich wpływ na wielkość zasobów.
19.05.2004
GOSPODARKAWODNA NA ZBIORNIKACH
1.Cele i zadania budowy zbiorników
Celem budowy jest użytkowanie gospodarcze wód, ochrona przeciwpowodziowa, ochrona
elementów przyrodniczych, wykorzystanie energetyczne oraz wykorzystanie rekreacyjne i rybackie.
Wszystkie zbiorniki niezależnie od wielkości i funkcji jaka spełniają przyczyniają się do
zmniejszenia zagrożenia ponieważ magazynują cześć wód wezbraniowych. Ponad to wszystkie
zbiorniki przyczyniają się do zasilania wód gruntowych droga infiltracji.
W Polsce w 1997 r. we wszystkich zbiornikach retencyjnych i nadpietrzonych jeziorach pojemność
całkowita zmagazynowanej wody wynosiła 3,43 mln m3 (km3)-dotyczy zbiorników o Vc < 1,16 mln
km3.
Pojemność użytkowa tych zbiorników
Vu = 1,2 mld m3
30
Pojemność powodziowa stała
Rs = 0,700 mld m3
Pojemność martwa
RM = 0,39 mld m3
W Polsce magazynuje się ok. 5% odpływu średniego rocznego. Ze względu na deficyty wody poj.
całkowita wszystkich zbiorników powinna wynosić ok. Vc =7,0 mld m3 w tym rezerwa
powodziowa stała Rs wynosiła 1,5-2,0 mld m3
2. Podział zbiorników:
1. Kryteria podziału.
Zbiorniki dzielimy ze wzgldu na:
A. Funkcje i zadania:
 zbiorniki powodziowe (suche i pldery)
 zbiorniki uzytkowe
B. Lokalizacje:
 nizinne (duże i płytkie)
 górskie (mniejsze, ale głębsze, podatne na erozję)
C. Sposób uzyskania pojemności:
 naturalne (stawy i jeziora)
 sztuczne (spiętrzenia w dolinie rzek i podpiętrzenia jeziora)
D. Klasy budowli hydrotechnicznych – rozporządzenie MOŚZS,L z dnia
20.12.1996, w sprawie warunków technicznych jakim powinny
odpowiadać obiekty budowlane gospodarki wodnej i ich usytuowanie
Dziennik Ustaw nr 21 poz.,111  4 klasy ważności:
 Klasy ważności wyróżnia się w zależności od:
- rodzaju podłoża i wysokości spiętrzenia
- skutków awarii budowli hydrotechnicznych, powodujących utratę pojemności lub zatopienie
terenów doliny poniżej zbiornika
- obszar nawadniany lub odwadniany
- obszar chroniony wałami przeciwpowodziowymi
- moc elektrowni wodnej
- budowle przeznaczone do zaopatrzenia w wodę (zaliczamy do I i II klasy ważności)
E. Na pojemność zbiornika:
 Vc <10mln m3 – zbiorniki małe
 Vc = 10-100mln m3 zbiorniki średnie
 Vc >100mln m3 zbiorniki duże
2. Rodzaje zbiorników za względu na funkcje i zadania;
A. zbiorniki powodziowe – zbiorniki jedno funkcyjne, cała pojemność
przeznaczona jest na ochronę przeciwpowodziową
 zbiorniki suche – napełniane są tylko w okresie wezbrań w pozostałym okresie
czasu, czasza zbiornika wykorzystywana jest jako łąki i pastwiska. Budowane są w
górnych biegach rzek (górskich) . Regulacja odpływu ze zbiornika suchego odbywa
się za pomocą ciągle otwartych upustów dennych. Pojemność suchych zbiorników
jest określana tak że fala powodziowa P3% mieści się w zbiorniku w całości, a fala
P1% w 70% powinna mieścić się w zbiorniku.
 zbiorniki ..... –
się wodę przy wezbraniach
w okresie pozawezbraniowym lub przy małych wezbraniach, wykorzystywane są
jako łąki i pastwiska
B. Zbiorniki użytkowe:
31


zbiorniki komunalne – magazynują wodę w celu zaopatrzenia w wodę ludności,
zwierząt na terenie miast i osiedli wiejskich. Do tej grupy zalicza się zbiorniki
infiltracyjne zasilające warstwy wodonośne ujęć wód podziemnych
zbiorniki rolnicze – przeznaczone są do nawodnień i hodowli ryb. Woda
magazynowana jest w okresie wezbrań wiosennych i użytkowania w okresie
wegetacyjnym. Z reguły ich pojemność jest mała od 1 do kilku mln m3.
Charakteryzują się dużą wysokością warstwy użytkowej Vu = 0,5 – 0,9 Vcałk. (Vu =
0,85Vc)
Podział zbiorników rolniczych:
Nazwa
-zbiorniki małej retencji:
*stawy wiejskie małe
*stawy wiejskie duże
*zbiorniki wiejskie małe
*zbiorniki wiejskie duże
-zbiorniki retencyjne:
*małe
*duże
*bardzo duże
Pojemność Powierzchnia Powierzchnia nawadniana [ha]
V [mln m3] zlewni [ha] Deszczownie
Podsiąkowe
0,05
0,05-0,25
0,25-0,5
0,5-1,0
5
5-25
25-50
50-100
10-50
70-300
70-300
50-200
50-200
1-5
5-50
>50
-
300-1500
-
250-1250
-

zbiorniki przemysłowe – magazynują wodę na potrzeby procesów technologicznych,
przede wszystkim do chłodzenia
 zbiorniki energetyczne – magazynują wodę do potrzeb produkcji energii elektrycznej
 zbiorniki sanitarne – osadniki, czy stawy natleniające, budowane są wg zasad
stosowanych w oczyszczalniach. Zaliczamy tu zbiorniki wstępne, budowane w
górnej części zbiornika głównego. Zbiorniki wstępne przechwytują zawiesiny
mineralne i roślinne oraz rumowisko wleczone, przyczyniają się do przedłużenia
żywotności zbiornika głównego i poprawy jakości wody w zbiorniku głównym.
Powstają przez wykonanie dodatkowej przegrody w postaci zapory ziemnej z
urządzeniem przelewowym.
 zbiorniki rekreacyjne – powinny mieć wody co najmniej 2klasy czystości.
Amplituda wahań stanów wody <0,5m
Rozróżniamy 2 rodzaje zbiorników:
- powstałe w wyrobisku kopalń (gliny, żwiru)
- powstały przez spiętrzenie wody w dolinie cieku, głębokość wody powinna wynocić ok.3m,
powierzchnia 4-5ha a plaże na brzegach o nachyleniu od 1:5 do 1:10
Klasyfikacja funkcjonalna planów gospodarki wodnej na zbiornikach:
1) Plan regulacji odpływu – opracowany z danych hydrologicznych z minionego wielolecia.
Celem tego planu jest:
a) ustalenie pojemności zbiornika
b) podział pojemności na warstwy funkcjonalne
c) określenie danych do wymiarowania urządzeń zrzutowych
d) ustalenie danych do opracowania instrukcji eksploatacji zbiornika
32
e) określenie danych do obliczeń fali spiętrzenia w przypadku
ewentualnej awarii zapory czołowej zbiornika
2) Plan regulacji operacyjnej – dotyczy gospodarki woda na zbiornikach w warunkach
eksploatacji .
Wykorzystuje się tutaj:
a) bieżące obserwacje hydrologiczne
b) ustalenia zawarte w instrukcji gospodarki wodnej zbiornika
Na podstawie w/w informacji określa się:
- najkorzystniejsze warunki korzystania z wód zbiornika
- warunki bezpiecznego odprowadzania wód w okresie przejścia fali powodziowej przez
zbiornik
26.05.2004
Klasyfikacja zbiorników wg okresów wyrównania
1) Regulacja roczna – polega na przerzucie wody z okresów nadmiaru do okresu niedoboru i
ten proces odbywa się w zamkniętym cyklu rocznym. Wyróżniamy tutaj:
a) wyrównanie roczne zupełne
b) wyrównanie roczne niezupełne
2) Regulacja wieloletnia – polega na przerzucie nadmiaru w okresie mokrym do okresu
niedoboru w latach suchych. To wyrównanie wieloletnie przedstawia się jako wyrównanie
średnich rocznych odpływów Qśr na średni odpływ wieloletni Qo
Qo – średni odpływ z wielolecia
Regulacje wieloletnie stosuje się na największych zbiornikach na świecie.
3) Regulacja dobowa odpływu – występuje w przypadku zmiennego zapotrzebowania na
wodę w ciągu doby. Przepływ w rzekach w ciągu doby możemy traktować jako stały, za
wyjątkiem przejścia fali wezbrań na małych ciekach.
Ze względu na krótki okres wyrównania, pojemności zbiorników dobowych są bardzo małe
w porównaniu z pojemnościami zbiorników pracujących w cyklu rocznym.
4) Regulacja roczna kombinowana z dobową – ma to miejsce w przypadku zbiorników
wielozadaniowych. Dobową zmiennością zapotrzebowania na wodę charakteryzują się tacy
odbiorcy jak wodociągi, energetyka wodna, częściowo rolnictwo. W tych przypadkach
33
zaangażowana jest cienka warstwa wody o niewielkiej pojemności i w niektórych
przypadkach może to być pominięte.
HYDROLOGICZNE PODSTAWY PLANU GOSPODARKI WODNEJ (na zbiorniku)
Operat hydrologiczny powinien zawierać wszystkie dane potrzebne do:
- opracowania projektu zbiornika;
- opracowania wytycznej do jego eksploatacji.
Operat powinien składać się z następujących części:
1) Opis fizjograficzny zlewni zbiornika, który powinien zawierać:
a) warunki klimatyczne i fizjograficzne
b) temperatury
c) opady
d) morfologie i geologie terenu
e) szata roślinna (leśna)
f) występowanie jezior.
2) Wykaz stacji pomiarowej
3) Zestawienie obserwacji wodowskazowych; (najkrótszy okres obserwacji wynosi 15 lat)
4) Opracowanie ciągów przepływów (hydrogramy przepływu). Ciągi te stanowią podstawę
obliczeń gospodarki pojemnością użytkową zbiornika.
5) Analizy probabilistyczne średnich przepływów rocznych. Wykorzystuje się do ustalenia
gwarancji pokrycia zapotrzebowania na wodę poszczególnych użytkowników (odbiorców).
6) Opracowanie ciągu przepływów maksymalnych. Określa się:
a) serie hydrogramów fal powodziowych
b) kształt fali wezbrania
c) okresy występowania fal wezbraniowych.
Na podstawie tych danych określa się:
1)
pojemność rezerwy powodziowej zbiornika
2)
wytyczne dla gospodarki wodnej w okresie powodzi
7) Określenie maksymalnych przepływów prawdopodobnych. Określa się tzw.:
Qm -> przepływ miarodajny
Qk -> przepływ kontrolny
Na bazie serii hydrogramów fal powodziowych można wyznaczyć krzywe
prawdopodobieństwa pojemności szczytów fali Vs
8) Obliczenia parowania z wolnej powierzchni wodnej. Wykonuje się celem określenia strat
wody w zbiornikach.
9) Filtracja ze zbiornika w celu oceny strat wody na zbiorniku
10) Określenie ilości i składu granulo metrycznego rumowiska transportowanego przez rzekę
34
FUNKCJONALNY PODZIAŁ POJEMNOSCI ZBIORNIKA
PM -> poziom martwy
DPP -> dolny poziom rezerwy powodziowej przygotowanej
NPP -> normalny poziom piętrzenia użytkowego
NP -> normalny poziom piętrzenia
Max PP -> najwyższy poziom piętrzenia
Vm -> pojemność martwa (poniżej poziomu upustów dennych)
Vu -> pojemność użyteczna zbiornika
V -> pojemność zbiornika w normalnych warunkach eksploatacji
Vc -> pojemność całkowita zbiornika
Rp -> rezerwa powodziowa przygotowana (częściowo opróżniana przed nadejściem fali)
Rs -> stała rezerwa powodziowa
Rf -> rezerwa powodziowa forsowana (wymuszona)
Rc -> całkowita rezerwa zbiornika
Rc = Rp + Rs + Rf
CHARAKTERYSTYKA REŻIMU ZBIORNIKA
1) Krzywe charakterystyczne zbiornika
a) krzywa powierzchni zalewu
b) krzywa pojemności zbiornika
Zapora:
F = f(h)
V = f(h)
Plan warstwicowy czaszy zbiornika:
Przyrost objętości:
h
Vi  i  Fi  Fi  Fi 1  Fi 1 hm 3
3
hi  hi 1  hi

 
V  Vi
35
36