- 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)
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- u studní na pobřeží je nebezpečné znečištění slanou vodou
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)
- pokud tok zahýbá, je největší rychlost při vnější straně oblouku – vznik meandrů
- 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
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)
- 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)
- 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
- 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)
- 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.