Hidrološki ciklus

Izvor: Wikipedia
Datoteka:Kruženje vode-hidrološki ciklus.png
Slika objašnjava Osnovne procese kruženja vode u zemljinom hidrološkom sustavu.

Hidrološki ciklus je stalni proces kruženja, obnavljanja i prividnog gubljenja vode na zemlji. Zemlja se smatra zatvorenim hidrološkim sustavom. Hidrološkim se ciklusima bavi hidrologija.

Najjednostavnije tumačenje hidrološkog ciklusa je da djelovanjem sunčeve toplinske energije voda stalno isparava sa površine oceana, mora i drugih kopnenih i vodenih površina. Te se pare dižu u Zemljinu atmosferu gdje se kondenziraju i padaju na zemlju tvoreći novi ciklus kretanja voda. Pri takvoj cirkulaciji ukupna količina vode na Zemlji ostaje nepromijenjena.

Osnovni procesi kruženja vode[uredi - уреди]

  • Osnovni procesi kruženja vode u zemljinom hidrološkom sustavu su:
    • oborine - percipitation P
    • isparavanje - evaporation E
    • otjecanje -outflow O
    • transpiracija - transpiration T
pri tome u jednom trenutku vrijedi relacija \ P = E+O kada je  \Delta H=0..

Zalihe vode - značajne retencije[uredi - уреди]

Kada pričamo o kruženju vode kao o hidrološkom procesu logika nam nalaže, a i prirodno je da se uvijek određene količine vode zadržavaju na pojedinim za to pogodnim područjima. Na taj način imamo oceane, rijeke, prirodne i umjetne akumulacije, ledenjake i slično. Najveća zaliha vode ili vodeni rezervoar su mora i oceani. Mora i oceani zauzimaju  97% = 1.320 x 10^6 km^3 od ukupne količine vode na zemlji -  (1.360 x 10^6 km^3). Ostatak je  3% = 40 x 10^6 km^3 i taj postotak zauzima slatka voda.
Zanimljivo je da od ukupne količine slatke vode 75% zauzimaju led i snijeg, 24,5% zauzimaju podzemne vode i 0,5% zauzimaju ostale vode.
Volumni udio ukupne količine vode na zemlji
odnosno vodne zalihe u jednom ciklusu kruženja vode
Prirodno područje
retencija
Volumni udio
vode
(106 km³)
Postotak od ukupne
količine vode na zemlji.
Oceani 1370 97.25
Ledene sante i glečeri 29 2.05
Podzemna voda 9.5 0.68
Jezera 0.125 0.01
Vlaga u tlu 0.065 0.005
Atmosfera 0.013 0.001
Brzaci i rijeke 0.0017 0.0001
Biosfera 0.0006 0.00004
Datoteka:Udio vode.png
Skica prikazuje udio slane i slatke vode na zemlji.

Vodna Bilanca[uredi - уреди]

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidroloških ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu.

Vodnom bilancom ili balansom voda se kvantitativno (količinski) opisuje hidrološki ciklus i njegove komponente, a zasniva se na općem konceptu održanja mase.

\ dW= U - I.


gdje je;

  • \ dW - promjena mase u ograničenom prostoru
  • \ U - masa koja je ušla u taj prostor u određenom vremenu - predstavlja oborine kao ulaznu veličinu
  • \ I - masa koja je izašla iz tog prostora u određenom vremenu - predstavlja isparavanje i otjecanje kao izlaznu veličinu
    • pod prostor podrazumijevamo jedan dio zemljine površine, ali gornje postavke mogu vrijediti na svim razinama - od globalne do lokalne, od velikih prirodnih sustava npr. Zemlja do pojedinačnih vodnogospodarskih sustava za transformaciju ili/i korištenje voda.


Iz gore navedenog vrijedi slijedeća jednadžba promjene vodnih količina na nekom prostoru:

\ U-I=\pm \Delta H

    • za slučaj kada je promjena vodnih količina na nekom prostoru jednaka nuli, odnosno \ \Delta H=0. tada vrijedi:
      \ P = E+O_1+O_2.

      Gdje su O_1 i O_2 brzo i sporo površinsko otjecanje. Odnosno ulazna vrijednost je jednaka izlaznoj. Točno onoliko koliko je palo kiše ili doteklo vode toliko je i oteklo i/ili isparilo bez zadržavanja.

Jednadžba vodne bilance[uredi - уреди]

\ H+Q_{dd}+Q_{bd}-E-Q_{do}-Q_{bo}=\pm \Delta V


gdje;

  • \ H - predstavlja volumen ukupne oborine
  • \ Q_{dd} - predstavlja volumen ukupnog i direktnog dotoka s drugih područja - (brzi površinski dotok)
  • \ Q_{bd} - predstavlja volumen ukupnog baznog dotoka s drugih područja (spori podzemni dotok)
  • \ E - predstavlja volumen ukupnog isparavanja
  • \ Q_{do} - predstavlja volumen ukupnog i direktnog otjecanja na druga područja - (brzo površinsko otjecanje)
  • \ Q_{bo} - predstavlja volumen ukupnog i baznog otjecanja na druga područja - (sporo podzemno otjecanje)
  • \ \Delta V - ukupna promjena volumena vode


Datoteka:Vodna bilanca.png
Grafički prikaz vodne bilance.

Globalna vodna bilanca za svijet[uredi - уреди]

\ E_{TP}=P_P-R_P. Gdje su: \ P_P - oborine s tog dijela kopna, a \ R_P - ukupne protoke vodotoka s tog dijela kopna.
  • za dio kopna koji se ne drenira evapotranspiracija je \ E_{TA}.
\ E_{TA}=P_A. Gdje su: \ P_A - oborine s tog dijela kopna
  • za more evapotranspiracija je \ E_{M}.
\ E_{M}=P_M+R_P. Gdje su: \ P_M - oborine na moru
    • Iz gore navedenog proizlazi da je za svijet evapotranspiracija ET jednaka palim oborinama P
\ ET= E_{TP}+E_{TA}+E_M=P_P+P_A+P_M=P

Globalne vrijednosti vodne bilance za svijet[uredi - уреди]

Ispod su navedene prosjećne vrijednosti. Tj. dati bilancni iskaz je dosta uprosječen i nisu uzete u obzir podzemne vode i sadržaj vlage u tlu.

  • za dio kopna koje se drenira vodotocima u mora -  (116.800.000 km^2)
oborine - 910mm -  (906.000 km^3)
rijeke - 350 mm -  (41.000 km^3)
evapotranspiracija - 560 mm' -  (65.000 km^3)
  • za dio kopna koji se neposredno ne drenira u mora -  (32.100.000 km^2)
oborine - 238mm -  (7.500 km^3)
evapotranspiracija - 238mm -  (7.500 km^3)
  • za svijetska mora -  (361.100.000 km^2)
oborine - 1.140mm -  (411.600 km^3)
dotok rijekama - 111mm -  (41.000 km^3)
evapotranspiracija - 560mm -  (65.000 km^3)
    • Za svijet u cjelini -  (510.000.000 km^2)
oborine - 1.030mm -  (525.100 km^3)
evapotranspiracija - 1.030mm -  (525.100 km^3)

Vrijeme zadržavanja tekućine[uredi - уреди]

Prosječna vremena zadržavanja vode
Retencija Prosječno vrijeme zadržavanja
Oceani 3,200 godina
Ledenjaci 20 to 100 godina
Sezonski snijeg 2 to 6 mjeseci
Vlaga u tlu 1 to 2 mjeseca
Podzemna voda: plitka 100 to 200 godina
Podzemna voda: duboka 10,000 godina
Jezera 50 to 100 godina
Rijeke 2 to 6 mjeseci
Atmosfera 9 dana
Vrijeme zadržavanja vodnih količina je prosječno vrijeme koje je potrebno da se dogodi ciklus izmjene tekućine. Ako bismo promatrali jedno jezero tako da u jednom trenutku kažemo da je sva voda koja se nalazi trenutno u tom jezeru stara voda, a sva voda koja u svakom slijedećem novom trenutku dotječe nova voda. Tada je vrijeme zadržavanja tekućine ono koje je potrebno za potpunu zamjenu stare tekućine novom, teoretski - do posljednje molekule vode.
S desne strane u tablici možemo vidjeti vremena zadržavanja tekućine za pojedine medije, rezervoare ili zalihe vode na zemlji.
Podzemnoj vodi treba čak 1.000 godina kako bi se dogodio jedan ciklus zamjene. Razlozi zbog čega se vodi u tlu dugo zadržava su zbog njezinog raspršenog položaja po porama podzemlja zemlje, procei evaporacije i transpiracije ne postoje, a i ako postoje zanemarivi su, podzemna voda ne posjeduje sposobnost bujičnog toka, već ako se kreće kreće se brzinama od 1[m/dan] do 1[m/godina].
Što se tiče vode na kopnu, kako bi se dogodila padalina, voda treba ispariti sa tla, ali toj istoj vodi kad ispari treba vremena oko 9 dana da se kondenzira i ponovno padne na tlo.

Određivanje vremena zadržavanja tekućine[uredi - уреди]

Promjene tijekom vremena[uredi - уреди]

Promjena klime[uredi - уреди]

Utjecaj klime na hidrološki ciklus[uredi - уреди]

Kruženje vode i biokemija[uredi - уреди]

Korisna literatura[uredi - уреди]

  • Ognjen Bonacci: "Oborine: glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus"; GEING, Split, 1994.; ISBN 953-96059-1-1
  • Ž. Vuković: "Osnovne hidrotehnike I/1 i 2", Akvamarine, Zagreb,1994,1995.

Poveznice[uredi - уреди]

Eksterni linkovi[uredi - уреди]

=