Tekuće vode

1

2008/09 JKĆ – SAMO ZA POTREBE STUDENATA – ZABRANJENO KOMERCIJALNO UMNOŽAVANJE

1.TIPOVI KOPNENIH VODA1.1. TEKUĆE VODE

Jasmina Krpo-Ćetković

2008/2009

2Klasifikacija

Kopnene vode mogu se klasifikovati na više načina.

Na primer, klasifikacija prema:

Brzini toka:

Veličini:

Veličini:

Statusu nutrijenata:

Pogledajte sledeće primere…

tekuće stajaće

oligotrofna mezotrofna eutrofna

potok planinska reka nizijska reka velika nizijska reka

lokva efemerna bara bara jezero veliko jezero

3

Velike stajaće vode –jezera i močvare

Velike tekuće vode -reke

Male stajaće vode –bare i lokve

Male tekuće vode –potoci i izvorišne vode

Klasifikacija prema toku i veličini

Klasifikacija

4

MezotrofneIzmeđu dva tipa

Povećanje nivoa rastvorenih nutrijenata

Povećanje produktivnosti

Povećanje rastvorenog kiseonika

Klasifikacija prema statusu nutrijenata

OligotrofneManjak biljnih nutrijenata i

postojanje velikekoličine rastvorenog

kiseonika u celoj vodenoj masi.

EutrofneBogate

nutrijentima što izaziva intenzivan

rast algi.

Klasifikacija

5


KOPNENE VODE

TEKUĆE

LOTIČKE

lotus (lat.) = spran

STAJAĆE

LENTIČKE

lentus (lat.) = spor

IZVORI, POTOCI (< 5 M), REKE JEZERA, BARE, MOČVARE

6Tekuće vode

DeoDeo I I -- TekuTekuććee vodevode

Postoji čitav niz različitih tipova tekućih voda, često u okviru istog vodotoka:

• Reke – počinju kao izvorišne vode – transfomišu se u brzotekuće reke – završavaju kao sporotekuće nizijske reke

• Potoci – manje tekuće vode (do 5 m širine)• Izvori• Veštački kanali

Gledajući ove slajdove, govorićemo o temperaturi, kiseoniku, suspendovanim česticama, sezonskim varijacijama i trofičkom statusu, i o tome kako oni utiču na stanovnike vodotoka.

Pratimo sada nastanak i razvijanje reke…

7


Tekuće vode predstavljaju tip kopnenih voda kod kojih se

celokupna vodena masa kreće od izvora ka ušću usled razlike u nadmorskoj visini ovih tačaka odnosno pod uticajem zemljine teže

8


9


10


11


12


Lotička (tekuća) sredina se od lentičke (stajaće) sredine razlikuje u sledećim

osnovnim karakteristikama:

1.Dubina – po pravilu dubina je mala u poređenju sa jezerima

2.Širina bazena – izuzev rečnih korita koja se ponekad nazivaju rečnim jezerima, voda tekućica teče kroz relativno usko korito

13


3.Tok – celokupna količina vode u rekama teče u jednom pravcu

4.Gradijent od izvora do ušća – svi faktori sredine: fizički, hemijski i biološki postepeno se menjaju u jednom pravcu, po dužini rečnog korita, dok su u jezerima promene uslovljene povećanjem dubine

14


5.Širenje korita sa starošću

– rečni sistemi povećavaju dužinu, širinu i dubinu sa povećanjem starosti, nasuprot redukcionim procesima (u toku zarašćivanja i zatrpavanja) koji su karakteristični za sve stajaće vode.

15


6.Stalno pokretanje materijala

– sav erodirani materijal ili trenutno suspendovan, odnosno rastvoren, na ma kom mestu duž toka reke transportuje se nizvodno bez mogućnosti vraćanja.

U jezerima takav materijal ostaje u samom bazenu.

16


7.Odsustvo duže stagnacije

– stalni protok praćen mešanjem vode onemogućava formiranje letnje stagnacije u rekama.

Samo u slučajevima velikog pada vodostaja, kada se duboki virovi pretvaraju u izolovane bare, može se javiti stratifikacija vode.

17


8.Uticaj fizičkih faktora

– fizičke osobine vode često su značajnije za naselje tekućica nego stajaćih voda (brzina toka, temperatura).

18


9.Hranljivi materijal

– većina reka proizvodi malo ili nimalo hranljivih materija, i u većoj je zavisnosti od njihovog priticanja sa okolnog terena nego što je to slučaj sa jezerima.

19


Depresija po kojoj se kreće rečna voda naziva se KORITO. Korita su nastala tektonskim poremećajima, naročito nabiranjem planina ali i pri svakoj promeni površinskog reljefa.

Razlikuje se PLAVNO KORITO, koje se puni vodom za vreme visokog vodostaja, i GLAVNO KORITO, po kome reka teče u periodu niskih voda. Osušeno plavno korito posle povlačenja visokih voda leži iznad vodenog ogledala reke obrazujući PLAVNU TERASU

20

• litoralna oblast ili ripal• medijal• matica (deo sa najvećom brzinom rečnog toka)

• gornji tok• srednji tok• donji tok

POPREČNI PRESEK:

UZDUŽNI PROFIL:

Tekuće vode

21


U hidrološkom pogledu, tekućice su korita kroz koja se transportuje površinsko oticanje.

U stvari, samo 1/3 ukupnih površinskih taloga koji padnu na zemlju teče u vidu raznih tekućica, pošto jedan deo ispari a jedan deo apsorbuje tlo.

22


Pored atmosferskih padavina (kiša, sneg), tekućice se napajaju i podzemnom vodomi lednicima. Najćešće dobijaju vodu na više načina.

23


U prolećno-letnjem periodu vodostaj reka obično se povećava na račun površinskih voda (kiše i snega).

Zimi, kada su reke pod ledom, osnovni izvor njihovog vodosnabdevanja predstavljaju podzemne vode.

Podzemne vode napajaju reke i leti, u slučajevima kada teku kroz aridnu oblast ili ako nastupi duga suša, s obzirom da tada izostaje površinsko oticanje.

24

• Poreklo tekućica vezano je za izvore, za izbijanje podzemne vode na površinu zemlje, a ponekad i za jezera.

• U zavisnosti od nagiba i oblika terena izvori dalje otiču na razne načine: limnokren – najpre se stvara jezero, helokren – prvo se obrazuje bara, a samo kod reokrena voda neposredno otiče odmah po izbijanju iz zemlje.

• Između ovih tipova izvora postoje velike razlike u toplotnom budžetu i naselju živog sveta.

Tekuće vode

25

Ne nastaju sve reke prilivom sa velikih nadmorskih visina, jer podzemne vode mogu izbijati na površinu i samo usled kombinacije gradijenta i geološke podloge.

To su izdani i u nizijskim područjima predstavljaju glavni izvor mnogih reka.

Tekuće vode

26

Zbog prirode svog izvora, voda je tvrda, eutrofna, bistra i ima konstantnu temperaturu

Krečnjački potoci mogu nastati na nižim nadmorskim visinama iz podzemnih izdana tamo gde voda prolazi kroz porozni krečnjak. Da bi voda prošla kroz stenu

nekad je potrebno i više vekova.

Uočiti: znatan rast makrofita(Ranunculus peltatus)

Tekuće vode

27

• vodostaj

• vodeni tok (0,1 do 9 m/s)

• protok vode

• laminarna i turbulentna strujanja

• priroda rečnog dna

FIZIČKI FAKTORI

Tekuće vode

28


U vezi sa sezonskim promenama u količini vodenih taloga, vodostaj tekućica pokazuje znatna kolebanjau toku godine – visoke vode i niske vode.

Najveći je u periodu visokih voda.

Reke koje vodom snabdevaju kiše, maksimalni vodostaj postižu u proleće.

Kod reka koje se snabdevaju snežnom vodom, visoke vode nastupaju početkom leta.

Reke koje napajaju lednici najviši vodostaj imaju u leto.

VODOSTAJ

29

Dubina vode kod mesta Tefé, Brazil

0

2

4

6

8

10

12

14

16

N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O

Meseci 1992-95

Dubi

na (m

)

Stabilnost nije obezbeđena čak ni u velikim sistemima. U nekim oblastimaAmazona, uobičajene su godišnje varijacije vodostaja reke od 10m.

Tekuće vode

30Basen Amazona, Brazil

Godišnji nivo –visoke vode

Tekuće vode

31

Isto drvo nekoliko meseci kasnije

Linija visoke vode vidljiva na stablu

Tekuće vode Basen Amazona, Brazil

32


Vodeni tok, koji predstavlja jednu od glavnih razlika između lotičke i lentičke sredine, osnovni je ekološki faktor u tekućim vodama, i utiče i na druge važne faktore sredine.

VODENI TOK PREDSTAVLJA JAČE ILI SLABIJE KRETANJE VODENE MASE PO NAGIBU TERENA (m/s).

VODENI TOK

33


34


Brzina proticanja zavisi od mnogih faktora, a najviše od razlike u nadmorskoj visini određenog dela rečnog toka: što je pad rečnog korita na tom delu veći, to je i brzina proticanja vode veća.

U vezi s tim, rečni sistemi ravnica imaju spor i ravnomeran tok, dok su u planinama tekućice brze i turbulentne.

Amplituda brzine kretanja vode u tekućicama varira od 0,1 do 9 m/s.

VODENI TOK

35


Reka ne teče istom brzinom kroz ceo poprečni profil korita.

Brzina se smanjuje ka dnu i obalamareka, zbog efekta trenja, a maksimalna vrednost se obično nalazi na prvoj trećinidubine rečnog korita.

U slučaju ledenog pokrivača, reka najbrže teče na polovini svoje dubine.

36


37


Brzina proticanja vode postepeno se smanjuje i idući od izvora ka ušću reke, što je posledica smanjenja nagiba terena po uzdužnom profilu tekućice.

Na smanjenje brzine takođe utiče visina vodostaja i širina rečnog korita, pošto se nizvodno povećavaju dubina i širina svake tekućice.

38


Protok vode označava celokupnu količinu vode koja u jedinici vremena prođe kroz određeni poprečni profil korita (m³/s).

Veličina protoka odnosno količine vode zavisi od brzine toka, veličine rečnog korita i visine vodostaja.

PROTOK VODE

39


40


LAMINARNA I TURBULENTNA STRUJANJA

Voda se laminarno kreće samo pri vrlo maloj brzini i u vrlo uskom koritu.

Zbog toga je u tekućicama vodeno kretanje uvek turbulentno, a samo ponegde se javljaju i laminarne struje:

- u međuprostorima supstrata- u sloju vode neposredno iznad čvrste podloge

(npr. kamen)- između biljaka

41


U kontaktnom području sa čvrstim rečnim dnom od kamenja i šljunka dolazi do trenja vode i supstrata, usled čega nastaje vrtloženje.

Na mestima ispod vrtloga voda ne teče i stvara se granični sloj u kome jako opada brzina vode. U ovoj “mrtvoj vodi” većina stanovnika tekućica nalazi zaštitu od strujanja.

42


43


Debljina ove važne biološke zone zavisi od rapavosti rečnog dna: ukoliko supstrat čine finije čestice utoliko je sloj “mrtve vode”tanji. Zavisi i od brzine vode i smanjuje se sa povećanjem brzine.

U planinskim tekućicama on iznosi nekoliko mm, a kako visina organizama koji žive na kamenu dostiže nekoliko mm to se oni više pripijaju za podlogu ukoliko je brzina proticanja veća.

Na taj način dospevaju u tanak granični sloj koji im služi kao zaštita od vodenih strujanja.

44


45


Već je rečeno da rečna korita predstavljaju depresije koje su nastale na razne načine.Saglasno kinetičkoj energiji tekuće vode, reke vrše geološku eroziju i neprestano dube svoje korito.

U definitivnom obrazovanju rečnog korita učestvuju dva procesa: mehanička erozija, koja se zasniva na ABRAZIJI dna i obala, i KOROZIJA, pri kojoj se hemijski rastvarajurastvorljive materije rečnog korita.

PRIRODA REČNOG DNA

46


Stepen erozije rečnog korita zavisi od prirode geološke podloge, količine vode i brzine proticanja vode.

Na mekšoj podlozi reka mnogo brže dubi svoje korito nego na tvrdom materijalu.

Erodirani materijal se zatim iz gornjeg toka transportuje niže, i to grubo kamenje po dnu korita kao vučeni nanos, dok finije čestice voda prenosi kao suspendovani materijal (lebdeći nanos).

PRIRODA REČNOG DNA

47


vučeni nanos (bed load)

lebdeći nanos (suspended load)

48

Količina materijala koju reka nosi je ogromna…

Grand Canyon, Arizona, SAD

Erozija

Tekuće vode

49

Krečnjačke predele lako erodiratekuća voda

ErozijaErozija

Tekuće vode

50


U zavisnosti od transportne snage vode (odgovara 1/6 vrednosti brzine vode), reke prvo taložekrupniji materijal, a suspendovane čestice kao lakše prenose nizvodno i intenzivno ih deponuju u donji tok.

Otuda od veličine erodiranog materijala, transportne moći, odnosno brzine proticaja i sedimentacije tog materijala dužinom rečnog korita zavisi i priroda rečnog dna idući od izvora ka ušću.

51


52


U gornjem toku nalazi se kameno dno, pošto brzi tok ispira i odnosi sav mekši materijal ostavljajući matičnu stenu.

Niže se taloži šljunak zbog smanjene transportne moći, a sa daljim smanjenjem brzine proticaja postepeno se sedimentišu čestice koje odolevaju transportnoj moći reke, i to prvo peskovite, a pri manjim brzinama i muljevitečestice.

53

Priroda korita reke u velikoj merizavisi od brzine toka

nalik barskomfini mulj< 0.12

delimično zamuljeno

pesak> 0.20

nezamuljenositniji šljunak> 0.60

bujičnostena> 1.21

zamuljenokrupniji mulj> 0.12

delimično zamuljenošljunak> 0.30

bujičnokrupan šljunak> 0.91

StaništePodlogaBrzina tokam s-1

Korito reke

Tekuće vode

54


Zbog stalnog prisustva produkata erozije u rečnoj vodi, pri čemu se čestice peska, gline i detritusa nalaze u suspendovanom stanju, rečna voda se odlikuje povećanom mutnoćom.

U planinskim tekućicama i drugim rekama sa kamenitim dnom mutnoća je minimalna, dok je u ravničarskim rekama veoma velika.

55


U jako mutnim rekama može da se nađe 9-12 kg suspendovanog nanosa u 1 m3 vode.

Mutnoća je u nekim tekućicama stalna pojava, dok se u drugim javlja povremeno, samo u periodu obilnijih padavina.

To je pre svega posledica povećanog prisustva mineralnih čestica, pošto planktonski organizmi, zbog slabog razvoja, malo utiču na providnost tekućih voda.

56

• Svetlosni uslovi

• Toplotni budžet

• Kiseonički režim

Tip 1 – Abiotičke tekućice bez bioaktiviteta

Tip 2 – Nezagađene oligotrofne i eutrofne tekućice

Tip 3 – Slabo zagađene tekućice

Tip 4 – Jako zagađene tekućice

• Režim CO2

• Količina rastvorenih soli

Tekuće vode

57


Svetlosni uslovi u tekućicama zavise od insolacije, ali su u odnosu na stajaće vodesmanjeni zbog količine suspendovanih čestica usled erozije i refleksije svetlostikoje nešto veća u tekućicama zbog neravne površine tekuće vode.

Svetlost dopire do dna kada je providnost dovoljno velika, ali se brzo smanjuje u prisustvu suspendovanog materijala.

SVETLOSNI USLOVI

58


Planinske tekućice koje protiču kroz nerastvorljive stene providne su do dna, a u velikim ravničarskim rekama svetlost može da se apsorbuje već na nekoliko desetina milimetara zbog prisustva lebdećeg nanosa, tj. prodiranje svetlosti znatno je smanjeno zbog povećane mutnoće vode.

Zato se providnost izrazito menja pri prelasku iz perioda visokih voda ka malim vodama.

59


TOPLOTNI BUDŽET

Toplotni budžet tekućih voda, kao i jezera, zavisi od

energije sunčevog zračenja

odavanja toplote

isparavanja

razmene toplote sa podlogom i vazduhom.

Razmena sa vazduhom ima izuzetno važnu ulogu i zbog toga tekućice u zavisnosti od količine i brzine vode pokazuju veću ili manju dnevnu amplitudukolebanja vode.

60


TOPLOTNI BUDŽET

Pošto su zagrevanje i hlađenje procesi koji zahtevaju vreme, oni u rekama i prostorno teku zajedno sa kretanjem vodene mase.

Kroz ovu pojavu vidljivi su i termički odnosi u tekućim vodama, naime, dnevni tok temperature na nekom mestu u reci zavisi od uslova iznad tog dela reke. To važi i za ukupni promet materije.

61


Izvori imaju vrlo malu dnevnu i godišnju amplitudukolebanja temperature; temperatura izvora otprilike odgovara srednjoj godišnjoj temperaturi vazduha mesta na kome se nalazi.

Ispod izvora, srednja dnevna temperatura raste preko leta, kao i kolebanje temperature u toku 24 časa.

Za tekućice je karakteristično da se dnevno i godišnje kolebanje temperature progresivno povećava idući ka ušću, pri čemu su kolebanja veća u ravničarskim rekama.

62


LETO (MAX.)

ZIMA (MIN.)

IZVOR km

t °C

63


Zahvaljujući neprestanom kretanju vode u tekućicama, celokupna vodena masa izložena je mešanju.

Otuda je u njima karakterističan ravnomeran raspored temperaturepo vertikali.

U mnogim slučajevima razlika u temperaturi između površine i dna je beznačajna, što ukazuje na odsustvo termičke stratifikacije.

64


Temperatura vode zavisi od brzine proticaja, dubine, zapremine vode, podloge.

Zimi je većina reka pokrivena ledom koji se zadržava duže ili kreće vreme u zavisnosti od geografskog položaja. Severne reke su zaleđene oko pola godine.

65


KISEONIČKI REŽIM

Priliv kiseonika ima tri izvora:- iz podzemnih voda i površinskog oticanja,- putem fotosinteze i- direktno iz atmosfere,

čime se nadoknađuje utrošak kiseonika u procesima oksidacije.

Primanje kiseonika iz vazduha preko površine vode naročito je intenzivno ako postoji veliki deficit u kiseoniku, npr. noću i u rekama jako zagađenim organskim materijama.

Preko dana odvija se biogena produkcija kiseonika.

66


U malim tekućicama perifiton, mahovine i submerzne fanerogame produkuju kiseonik, a u velikim rekama gotovo isključivo fitoplankton.

Dnevno variranje rastvorenog kiseonika predstavlja posledicu termičkih promena kao i promena u asimilaciji i disimilaciji.

Odmah po sunčevom izlasku, količina kiseonika je u porastu, sa maksimumom u podne, a zatim opada i minimum nastaje pred izlazak sunca.

Količina kiseonika, po pravilu, opada od gornjeg prema donjem toku, za razliku od CO2.

67


68


Vertikalni raspored kiseonika, slično temperaturi, karakteriše se ravnomernošću, što je uslovljeno turbulentnim strujama.

Tekućice su obično bogato snabdevene kiseonikom.

69


Potrošnja kiseonika u tekućicama zavisi od količine organskih materija koje nosi rečni tok ili koje se talože u tišacima, u procesima mineralizacije tih materija.

Ukoliko je organskih ostataka više utoliko će i budžet kiseonika biti više opterećen.

Organske otpadne vode dodatno opterećuju bilans kiseonika tekućih voda.

70


Dok u jezerima vertikalno zoniranje kiseonika može da pruži uvid u veličinu prometa materija, u tekućicama to pokazuju krivulje dnevnog variranja sadržaja kiseonika.

Pod uticajem biogene produkcije kiseonika i disimilacionih procesa u kojima se troši, dobijaju se i različite krivulje dnevnog variranja kiseonika.

71

Tip 1 – Abiotičke tekućice bez bioaktiviteta: dnevna kiseonička kriva zavisi samo odtemperature (isključivo rastvaranje iz vazduha), tj. dnevni tok O2 poklapa se sa dnevnim tokom temperature.

Tip 2 – Nezagađene oligotrofne i eutrofne tekućice: kriva kiseonika određena je aktivnošću fotosinteze. Preko dana sadržaj kiseonika se povećava i javlja se prezasićenost, a u toku noći dolazi do deficita kiseonika zbog disimilacionih procesa (disanja).

Tekuće vode

72

Tip 3 – Slabo zagađene tekućice: u neosvetljenom delu dana javlja se deficit kiseonika, a pri svetlosti se kompenzuje biogenom produkcijom, tj. dnevna produkcija nadoknađuje noćnu potrošnju. Nema prezasićenosti.

Tip 4 – Jako zagađene tekućice: dnevni tok sadržaja kiseonika uslovljen je periodičnim prilivom otpadnih voda. Fotoautotrofni bioaktivitet potpuno izostaje, nasuprot heterotrofnom bioaktivitetu. Stoga se javlja stalni deficit kiseonika.

Tekuće vode

73


REŽIM CO2

Režim CO2 suprotan je režimu kiseonika.

U tekućicama sa dosta vegetacije koncentracija CO2 preko dana je u minimumu, a maksimum se javlja u ranim jutarnjim časovima.

U mirnim zamućenim tekućicama, zbog razlaganja organske materije i slabe fotosinteze, javlja se visok sadržaj ugljen dioksida, uz znatno opadanje koncentracije kiseonika.

Zahvaljujući cirkulaciji vode prilikom proticanja, svi gasovi oslobođeni razlaganjem (CO2, H2S, CH4) brzo se eliminišu iz vode u atmosferu.

74


RASTVORENE SOLI

Količina rastvorenih soli znatno varira, u zavisnosti od regionalnih karakteristika rečnog sliva.

Te količine ne variraju samo između dva različita sliva, već i po uzdužnom gradijentu jedne tekućice.

Reke koje leže u semiaridnim ravnicama bogate su natrijumom, sulfatima i hloridima, a siromašne kalcijumom i bikarbonatima.

One koje prolaze kroz mlade granitne planine sadrže velike količine silicijuma, a celokupni sadržaj soli je nizak.

Tekućice prostranih ravnica vlažne umerene oblasti bogate su sulfatima i karbonatima.

75


Uopšte uzev, količine rastvorenih gasova i hranljivih soli u tekućim vodama i ne

moraju biti naročito velike da bi u potpunosti zadovoljile potrebe živog sveta.

Vodeni tok neprestano donosi nove neiskorišćene količine hranljivih materija,

pa su tekuće vode FIZIOLOŠKI BOGATIJE u rastvorenim gasovima i hranljivim solima od stajaćih, iako u

apsolutnim vrednostima to stvarno nisu.

Documents

Tekuće vode