14. Sladká voda na kontinentech

Obr. 14.1/359 - SS

-         povrchová a podpovrchová voda tvoří jen malou část zásob vody v hydrosféře

-         oběh vody: výpar z oceánů a pevniny → srážky → část srážek se vrací do atmosféry výparem z půdy, část odtéká z pevniny povrchovým nebo podzemním odtokem

-         hydrologie – komplexní studium vody na Zemi, tj. systému povrchových a podpovrchových vod

-         srážky vypadávající na povrch se dostávají do půdy infiltrací, tj. působením gravitace pronikají mezerami mezi půdními částicemi (pukliny, otvory po živočiších, prostory po ledových krystalcích aj.)

-         voda, která se dostane do půdy je půdní voda a vytváří zvodnělou vrstvu (soil water belt) – voda z této vrstvy se může dostat na povrch nebo do atmosféry evapotranspirací (výpar + transpirace)

Obr. 14.2/360 - SS

-         pokud se voda nestačí vsakovat (intenzivní déšť nebo půda je nasycena), vzniká na povrchu plošný odtok – ron → ronové rýhy → erozní rýhy

-         při odtoku dochází k odnosu částic a rozpustných látek a vytváření toků a řek – modelační činitel v krajině

 

14.1 Podzemní voda

Obr. 14.3/361

-         voda proniká díky gravitaci do hloubky

-         podzemní voda – část podpovrchové vody, která vyplňuje zónu saturace (pásmo nasycení)

-         hladina podzemní vody odděluje zónu saturace od svrchní vrstvy, kde póry nejsou plně vyplněny vodou – pásmo provzdušnění (zóna aerace) voda se zde drží díky kapilárnímu napětí (tenký film vody na povrchu minerálů) – kapilární voda

-         různé dráhy pronikání vody do hloubky a do toků

 

14.1.1 Hladina podzemní vody

Obr. 14.4/361

-         hladina podzemní vody sahá nejvýše pod vrcholy kopců a rozvodí (souvisí se vsakováním) a klesá směrem k údolím, kde odpovídá úrovni řek, jezer nebo bažin (prosakování)

-         při srážkách roste hladina vody pod vrcholy kopců a rozvodí, v období sucha zase klesá

 

14.1.2 Zvodnělé vrstvy

-         sedimentární vrstvy výrazně ovlivňují ukládání a pohyb podzemní vody

-         zvodnělá vrstva (zvodeň) – podloží písku nebo pískovce, obsahující volně protékající podzemní vodu

-         nepropustná vrstva – podloží jílů nebo břidlic obsahují málo volné vody

-         čočkovité břidlice vytváří zavěšené vodní těleso

Obr. 14.5/362

-         je-li propustná vrstva mezi dvěma nepropustnými, je voda v propustné vrstvě pod tlakem a při navrtání nadložní vrstvy vystřikuje nad povrch – artéská voda (studna)

Obr. 14.6/362

 

14.2 Rozpouštění vápence podzemní vodou

-         pomalý tok podzemní vody v zóně saturace může rozpouštět vápenec za vzniku podzemních jeskyň, nad nimiž se může povrch propadnout

 

14.2.1 Vápencové jeskyně

-         propojené podzemní prostory v podloží vytvořené působením cirkulující podzemní vody na vápenec

Obr. 14.7/363

-         vývoj jeskyní: kyselina uhličitá je zvlášť koncentrovaná v zóně saturace pod hladinou podzemní vody – vznikají tunely, otevřené komory, velké komíny, protékané vodou – prohloubení toků – snížení hladiny podzemní vody – jeskynní systém nyní nad zónou saturace – ukládání uhličitanů (travertin) – stalaktity, stalagmity, sloupy, sintrové povlaky, terasy

 

14.2.2 Krasové krajiny

-         v oblasti vápenců vznikají unikátní krajinné tvary, pojmenované podle Dalmácie v Chorvatsku jako kras

-         závrt – povrchová deprese v oblasti vápencových jeskyň, může být vyplněna erodovaným materiálem z okolních svahů

-         tvorba krasové krajiny – četné tunelovité závrty, později propad jeskyní, krasové kaňony

Obr. 14.10/364

 

14.3 Problémy managementu podzemní vody

-         rostoucí potřeba podzemní vody: růst počtu městského obyvatelstva a rozvoj ekonomických aktivit, zavlažování ze studní

 

14.3.1 Pokles hladiny podzemní vody

Obr. 14.12/368 - SS

-         čerpání podzemní vody ze studní vede ke vzniku depresního kužele, který může sahat až 16 km od studny

-         hloubka depresního kužele – rozdíl ve výše mezi vrcholem kužele a původní úrovní podzemní vody

-         při více intenzívně využívaných studních pokles hladiny podzemní vody, která nestačí být doplňována

-         vedlejším produktem intenzivního čerpání podzemní vody je pokles povrchu (čerpání vody z podložních sedimentů)

 

14.3.2 Kontaminace podzemní vody

-         znečištění látkami, které infiltrují půdou a dosahují podzemní vody – pevné a kapalné odpady

-         škodlivé látky jsou často srážkovou vodou vymývány ze skládek a znečistí podzemní vodu i řeky

Obr. 14.13/368 – SS

-         u studní na pobřeží je nebezpečné znečištění slanou vodou

 

14.4 Povrchová voda

 

14.4.1 Povrchový odtok

-         povrchový odtok vytváří různé formy:

a)      souvislá tenká vrstva (film) po hladkém povrchu půdy nebo hornin – plošný odtok (ron)

b)      hrubý nebo důlkovitý povrch – podoba řady malých potůčků (ronové rýhy) , spojující jednu rýhu s druhou do erozních rýh

c)      zatravněný povrch – povrchový odtok je rozdělen do nesčetných malých proudů, tekoucích kolem stonků

d)      zalesněné svahy – omezení odtoku v důsledku intercepce srážek

-         povrchový odtok přechází do toků – dlouhé, úzké tvary vyplněné tekoucí vodou, pohybující se ve směru sklonu v důsledku gravitace

-         koryto toku – úzká brázda, obsahující tekoucí vodu, unášející splaveniny (pevné částice minerálních a organických látek), které se dělí na:

a)      plaveniny – vznášející se jemné, různě velké části převážně minerálního původu, pocházející z povodí nebo vlastního řečiště

b)      dnové splaveniny – pevné částice pohybující se převážně v kontaktu s dnem koryta válením, sunutím a poskakováním

-         protože voda při dně unáší dnové splaveniny a překonává odpor dna – pomalejší pohyb vody (nejrychlejší ve střední části profilu)

Obr. 14.15/369 - SS

-         pokud tok zahýbá, je největší rychlost při vnější straně oblouku – vznik meandrů

Obr. 3.7/173 – FG I

-         pohyb vody ovlivněn turbulencí – systémem vírů, které stále vznikají a zanikají

 

14.4.2 Průtok

-         průtok – objem vody, který proteče průtočným profilem řeky za jednotku času (m3.s-1)

-         změny gradientu (sklonu koryta) řeky ovlivňují změny průtočného profilu toku a rychlosti tekoucí vody bez změny průtoku: větší sklon - větší rychlost tekoucí vody, menší průtočný profil, menší sklon – menší rychlost, větší průtočný profil

Obr. 14.16/370 - SS

měření průtoků – rychlost (měřena hydrometrickou vrtulí) v m.s-1 krát plocha průtočného profilu v m2

průtoky – důležitá hydrologická charakteristika využívaná v praxi (spotřeba vody, povodně aj.)

průtok na větších řekách roste směrem od pramene po toku přibíráním přítoků – čím větší je průtočný profil, tím menší je gradient toku (např. na dolní Mississippi je převýšení 3 cm na 1 km)

 

14.4.3 Systém odtoku

-         jak se řeka pohybuje z pramenné části ve směru spádu do menší nadmořské výšky, vytváří postupně odtokový systém (koryta jednotlivých toků a přilehlé svahy)

-         hranice mezi svahy odvodňovanými do různých toků tvoří rozvodí mezi těmito toky

-         celý systém propojený odtokem vytváří odtokovou pánev

-         odtokový systém vázaný na jeden tok vytváří jeho povodí

Obr. 14.18/371 - SS

 

14.4.4 Povodně

-         problém definování povodně: povodeň – řeka vystupuje z koryta a zaplavuje břehy a okolí

-         řeka se během povodně rozlévá do údolní nivy – zpravidla širokého rovinného pásu kolem koryta řeky

-         N-letost povodní – na základě dosavadních měření se počítá průměrná doba opakování určité hodnoty průtoků (vodních stavů)

Obr. – povodně na Vltavě v Praze a Labi v Děčíně

-         druhy povodní podle meteorologických příčin:

a)      bleskové povodně – přívalové srážky a náhlý povrchový odtok velkého množství vody, velké lokální škody, příp. oběti na životech

b)      povodně z několikadenních trvalých srážek – postihují větší oblasti (podle velikosti srážkové oblasti a kam je oblast odvodňována), škody v regionálním nebo supra-regionálním měřítku, oběti na životech

c)      povodně z tání sněhové pokrývky – souvisí s náhlým oteplením a táním velkého množství sněhu, často doprovázených srážkami, postihují větší oblasti, výraznější ve středních a dolních částech toků

d)      povodně z chodu ledu – po náhlém tání a odchodu ledu může dojít k zablokování koryta ledovými krami (tzv. ledová zácpa) a ke vzdutí vody za touto překážkou

-         ochrana před povodněmi:

a)      v období bez povodní: racionální využívání a plánovaní aktivit v krajině (land-use, průtočnost údolní nivy, ochranná zařízení, cvičení záchranných složek, příprava obyvatelstva)

b)      před začátkem povodně a během ní: předpověď počasí a hydrologická předpověď - vyhlašování tří stupňů povodňové aktivity – organizace záchranných prací

c)      po povodni: organizace aktivit směřujících k obnovení normálního chodu života společnosti – pomoc postiženým

-         pozitivní vlivy povodní – zvýšení hladiny podzemní vody, obohacení zaplavených půd, lužní lesy

 

14.4.5 Jezera

-         jezero – vodní těleso vystavené v horní části atmosféře bez významného gradientu

-         přívod vody: vodní tok, plošný povrchový přítok, podzemní přítok

-         ztráta vody: odtok vodním tokem, výpar

-         jezerní pánve různého geologického původu – hluboká jezera na tektonických zlomech, hrazená jezera tokem lávy nebo sesuvy půdy

-         hladina jezer koresponduje s hladinou podzemní vody

-         sladkovodní mokřady a bažiny (wetlands)

Obr. 14.21/374 - SS

-         jezera jsou z geologického hlediska krátkodobými formami v krajině – mohou vznikat následovně:

a)      zahlubováním toku odvádějícím vodu z jezera

b)      akumulací anorganických sedimentů a organického materiálu produkovaného v jezeře (rostliny, živočichové) → rašeliniště

c)      změnou klimatu – vysušování při poklesu srážek

-         využití jezer: zdroj pitné vody, zavlažování, elektrická energie, rekreace, přírodní scenérie

-         vytváření umělých „jezer“ přehrazováním toků – rybníky

 

14.4.6 Slaná jezera a slaniska

-         v aridních oblastech typická bezodtoká jezera – ztráty vody výparem mohou být vyrovnávány přívodem z vodního toku (v závislosti na vodní bilanci zvětšování nebo zmenšování plochy jezera – např. Aralské jezero)

-         výparem z jezer se uvolňuje voda, ale rozpuštěné soli ve vodě zůstávají, takže salinita může postupně narůstat – sůl může vysrážet v podobě pevných krystalků (evapority)

-         některá slaná jezera leží pod hladinou moře (Mrtvé moře -396 m, největší světové jezero Kaspické moře -25 m)

-         převažuje-li výpar nad přívodem vody – mělké pánve vyplněné sedimenty solí (slaniska, suchá jezera – zřídka pokryty mělkou vrstvou vody)

-         využití solí ze slanisek (výpar mělkých vod Arabského moře)

 

14.4.7 Zavlažování pouští

-         staré civilizace Egypt a Mezopotámie – přívod vod řekami pro zavlažování z oblastí mimo poušť 

-         zavlažování vodami takových řek jako Nil, Indus, Jordán nebo Colorado může trpět:

a)      zasolováním – díky velkému výparu zůstává sůl obsažená ve vodě na zavlažování na povrchu a zvyšuje se koncentrace soli (přivádění většího množství vody – sůl proniká níže pod povrch)

b)      „waterlogging“ (zamokření) – při zavlažování větším množstvím vody se zóna saturace dostává těsně k povrchu (do dosahu kořenového systému rostlin) → dostane-li se voda až k povrchu, nastává opět zasolování

-         zasolováním trpí např. údolí řeky Indus v Pakistánu, Eufratu v Sýrii, delta Nilu v Egyptě, semiaridní a aridní oblasti západu USA

 

14.4.8 Znečištění povrchových vod

-         znečištěniny povrchových a podzemních vod – sulfátové, chloridové, sodnaté, dusičnanové, fosfátové a vápníkové ionty

-         jejich zdroje: stoční kal, solení silnic, údržba trávníků (vápno, hnojiva) v urbánních oblastech, hnojiva a odpady z chovu dobytka v zemědělství

-         dusičnanové a fosfátové ionty – podpora růstu řas a vodních rostlin (eutrofizace) → mikroorganismy spotřebovávají kyslík při rozkladu → redukce obsahu kyslíku, nedostatek pro jiné organismy → zaplňování sedimenty a organickým materiálem

-         kyselé důlní vody – voda obsahuje kyseliny síry a různé soli kovů, hlavně železa (úhyn ryb)

-         toxické kovy (mj. rtuť), pesticidy, jiné průmyslové chemikálie, stoční kaly (baktérie a viry)

-         tepelné znečištění – přívod teplé vody do toků, estuárií a jezer

-         kontaminace radioaktivními částicemi

 

14.5 Povrchová voda jako přírodní zdroj

-         rostoucí spotřeba vody:

      zdroj vody pro zemědělství a průmyslové aktivity

      zásobování městských oblastí z vodních rezervoárů

      zavlažování

      výroba elektrické energie ve vodních elektrárnách

      říční doprava

      spotřeba vody v domácnostech

      voda pro chladící zařízení (např. elektrárny)

Obr. 14.25/377 - SS

-         povrchová voda je (na rozdíl od podzemní) jímána jen v malém množství – potřeba racionálního hospodaření s vodou

 

Literatura:

Netopil, R. a kol. (1984): Fyzická geografie I. SPN, Praha. Kap. 3.4.2: s. 163-177. 163-Kap. 3.6: s. 202-209. Kap. 3.7: s. 219-231.

Strahler, A., Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York. Kap. 14: Fresh Water of the Continents, s. 359-379.