HIDROGEOGRAFIJA

1. HIDROGEOGRAFIJA • UVOD • -Voda, kisik, sunčeva energija i tlo omogućavaju život na Zemlji • voda je bezbojna, bez mirisa i okusa, • univerzalna tvar jer se može istodobno pronaći u sva tri agregatna stanja • najveća gustoća joj je pri 4 ºC, a kao posljedica toga led pliva na njenoj površini, te se ledi od gore prema dolje • velike vodene površine svojim termičkim značajkama utječu na termičke prilike okolnog kopnenog područja • voda ima svojsto otapanja drugih tvari, te joj to omogućava da prenosirastopljena hranjiva (biosfera), a to joj omogućava korozijsko djelovanje i onečišćenje • -Jedinstvena prirodna tvar koja uvjetuje život i omogućava ljudsku aktivnost • -Čini bezuvjetnu osnovu za čitav organski život • -Na površini Zemlje najrasprostranjenija je u tekućem stanju • -led polarni i visokoplaninski krajevi • -u plinovitom stanju prisutna u atmosferi u kojoj vidimo produkte kondenzacije i sublimacije • -U Zemljinoj kori velik dio vode koja je fizički i kemijski vezana pretpostavlja se da je količina vode u plaštu 10 puta veća od one u morima i oceanima

2. HIDROGEOGRAFIJA U SKLOPU ZNANOSTI O VODI • Hidrologija: objekt promatranja voda • Proučavanje vode je interdisciplinarno • Definicija hidrologije: istražuje vodu kopna iznad površja, na njemu, ispod površja prema njenoj raspodjeli u prostoru i vremenu, prema njenom gibanju i promjenama, fizički, kemijski, biološki, prouzročenim svojstvima i učincima; sve u međuzavisnosti prirodnih uvjeta i utjecaja suvremenog društva • Geograf – proučava vodu ponajprije ekološki, kao dio krajolika • Tri etape u razvoju hidrologije: • I. -do 17. st • II. izum termometra (Ferdinand II, 1641) i barometra (Torricelli, 1643) prva mjerenja proticaja vode u tekućica počinju u 17 st. (kod nas Sava kod Stare Gradiške 1817) • III. Tehnološki pomaci prijelomnica mjerenje oborina pomoću radara, slijedi primjena izotopa u istraživanjima vode (najčešće se upotrebljavaju tritij (T) izotop vodika, argona (37Ar i 39Ar), kriptona (81Kr) • Može se utvrditi pouzdano podrijetlo i starost zaliha vode, brzina i smijer gibanja vode, te određivanje količine vode u tlu i stijenama.

5. OBJEKT HIDROGEOGRAFIJE • Objekt hidrogeografije je hidrosfera • Objekt hidrogeografije zasniva se na dva načela: • -I. Sveobuhvatnost vode (univerzalnost) • -II. Cjelovitost vode (integralnost) • Hidrosfera obuhvaća svu slobodnu vodu koja se može gibati pod utjecajem sile teže i topline sunca u širokom rasponu od od površja Plašta (plohe Mohorovičićevog diskontinuiteta) do najviših slojeva atmosfere, međutim 90% vlage nalazi se u dijelu do 5 km. Gibanje vode započinje isparavanjem mora i nastavlja se preko zraka do kopna te ponovo dospijeva u more

6. NAČELO SVEOBUHVATNOSTI VODE Najbolje se ogleda u životnim procesima. Biljka može bez tla ali ne bez vode. Načelo sveobuhvatnosti proistječe iz činjenice da je voda univerzalna tvar i nosilac života. NAČELO CJELOVITOSTI VODE Bez obzira na položaj, razmještaj, udaljenost, agregatno stanje pojavljivanje vode je u stalnoj međusobnoj vezi i odražava cjelovitost koja se uspostavlja procesom trajnog gibanja vode. Cjelovitost vode potvrđuje se i njezinim univerzalnim svojstvom, odnosno mogućnošću promjene agregatnih stanja bez gubitaka Voda je prema geografskoj metodologiji element prirodne osnove, no ona je izravno i cjelovito povezana sa životom na Zemlji, odnosno ima socioekonomsko značenje.

7. BITNI ASPEKTI PROUČAVANJA HIDROGEOGRAFIJETežište na svrhovitijem gospodarenju vodom. Glavni aspekti hidrogeografije: • HIDROMETEOROLOŠKI ASPEKT • Oborine su prvotan i glavni izvor vode. Motrenjem i mjerenjem u klimatološkim stanicama dobivaju se kvantitativne vrijednosti hidrometeoroloških elemenata. Raspodjela srednje godišnje količine oborina, tijekom toplije i hladnije polovice godine. Odnosi važni za izračunavanje bilance vode. • Temperatura zraka • Važna zbog isparavanja. • Bilanca vode obrine – isparavanje = otjecanje • radijacija

8. HIDROLOŠKI ASPEKT Težište na otjecanju Glavne hidrološke veličine su: Vodostaj (cm) temeljna jedinica Hidrološka istraživanja usmjerena su na otjecanje (hidrodinamički proces) te se protoka mjeri u određenom razdoblju (Q = m3 x s-1) mjeri se dalje kao specifično otjecanje ili dotok. Koeficijent otjecanja je odnos između visine otjecanja i visime oborina (u mm) Srednje mjesečne i godišnje protoke izračunavaju se na osnovu 20 god. nizova HIDROGEOLOŠKI ASPEKT Međuovisnost utjecaja vode na geološku osnovu i utjecaj geološke osnove na vodu Geološka osnova litološki sastav i tekktonski (strukturni)odnosi Propusnost i poroznost (glina 50 % poroznosti, a vodonepropusna je) Određivanje hidrogeološke razvodnice koja se ne mora poklapati s topografskom ili površinskom Pedološke značajke vlažnost tla uptimalna za uzgoj biljaka kad je ona na dubini od 40 cm 55 – 75% (gje je manjak navodnjavanje, i obrnuto, gdje je višak – odvodnja) Voda otapa i razara stijene

9. HIDROMORFOLOŠKI ASPEKT Odnos između vode i reljefa. Obujam je vrlo velik uz neograničene kombinacije. Onos more kopno i obrnuto, jezera, močvare, tekućice, ledenjaci. Uzajamnost se može promatrati na primjeru sliva i porječja Porječje dio od kuda se tekućice prihranjuju vodom Sliv dio prostora s kojeg se prihranjuju vodom jezera mora i oceani Indeks reljefa (H E) izračunava se kao razlika između najviše (H max) i najniže (H min) kote u porječju, relativni reljef (Rr) dobiva se podjelom indeksa reljefa (H E) kroz duljinu porječja (L E) Veliko značenje imaju morfometrijske karte (nagibi, hipsometrija, energija reljefa) HIDROSOCIOLOŠKI ASPEKT Sinteza svih kombinacija utjecaja i odnosa vode i suvremenog društva. Gradnja mostova, hidrocentrala, hidromelioracijski zahvati. Gradnja spremnika za vodu, regulacija rijeka (plovnost), vodopskrba (stanovništvo poljoprivreda i industrija

10. POSEBNA SVOJSVA VODES fizičkog, kemijskog i biološkog stajališta proistječu iz njezine molekularne strukture i određuju specifičan položaj vode među svim tvarimaU sklopu hidrogeografije najveće značenje ima gibanje vode i s tim povezana (SAMO)OBNOVA I (SAMO)PROČISČIVANJE • GIBANJE VODE • Voda se na Zemlji giba stalno i pod utjecajem Sunčeve energije • Isparavanje iz mora temeljno i glavno izvorište slatke vode koje u obliku oborina koje prihranju sve tekućice ostale pojave koje sadrže vodu na kopnu • -svake minute sa Zemlje ispari 1 mlrd tona vode = godišnje 525 000 km² • oborine koje odmah dospiju u mora (oceane) tvore mali hidrološki ciklus • «Veliki» hidrološki ciklus: • obuhvaća niz pojava i čini mnogovrsni proces premještanja, preobrazbe i obnove vode (vlage) na površini Zemlje, njenoj unutrašnjosti i atmosferi. • Oborine stvaraju na kopnu: • -rijeke • -jezera i mlake • -djelomično se procjeđuju u tlo • -voda iz tla isparava izravno ili transpiracijom biljaka, dio otječe i napaja tekućice, a dio otjreče direktno u more • -vlaga koja je dospjela u atmosferu isparivanjem ostale vode s površine kopna povećava ukupan iznos vodene pare i nastavlja stalno gibanje vode u prirodi. Zračne struje prenosi se vlaga na kopno (oborine), natapa tlo (koje je udaljenije od morai oceana) te ponovo prihranjuje tekućice dok jedan dio direkno ili indirektno isparava. • Mehanizam gibanja (kruženja) vode djeluje kontinuirano i na cijeloj Zemljinoj površini.

13. OBNOVA VODE (Samo)obnova vode svojstvo je i bitna značajka trajnog gibanja (kretanja)vode u najznačajnijoj karici između mora i kopna, u lancu stalnih izmjena vode Može se izdvojiti više faza izmjene vlage (vode): -Zzemlja i svemir -mora i atmosfere -mora i kopna -atmosfere tla i biosfer... Najznačajnije je gibanje između mora atmosfere i biosfere -živa bića nekolikosati -atmosfera 8 dana -rijeke 9-16 dana (srednji vodostaj) jezera od od jedne godine do nekolikostotina godina (Bajkal 380 god) SAMOČIŠĆENJE VODE Autopurifikacija je izuzetno važno svojstvo vode koje prirodnim procesima odražava poželjnu kakvoću, ali do određene granice, i omogućava njenu svrhovitu primjenu za različite potrebe suvremenog društva. Svojstvo samočišćenja vode uvjetovano je postojanjem živog svijeta (ekosustava) Razlikujemo: - autotrofne (grade organsku tvar) - heterotrofne (razgrađuju organsku tvar) organizme VODA U KOJOJ ČLANOVI HRANIDBENOG LANCA POSTIGNU BIOLOŠKU RAVNOTEŽU KARAKTERIZIRA SVOJSTVO SAMOČIŠĆENJA Kao posljedica uzimanja kisika i direktno iz zraka autopurifikacija je brža u tekućicama, međutim ako voda tekućica prolazi kroz nekakav materijal koji je bogat hranjivim tvarima onda je proces samopročišćenja sporiji Urbanizacija otpadne vode smanjuje autopurifikaciju Očuvanje vode od daljih štetnih utjecaja i pokušaji uspostavljanja (biološke) ravnoteže najvažniji je zadatak gospodarenja vodom

16. KOLIČINE VODEKoličine tzv. slobodne vode na Zemlji (UNESCO) • OBUJAM VODE • Količine vode također se odnose na slobodnu vodu, a iznosi 1 385 984 610 km3 • More 96,5%, dok ostatak zaprema 47 971 710 km2 ili 3,5% • 97.5% slana voda • 2.5% slatka voda od čega je 68.7% zaliha u ledu, 30 posto je u podzemlju, a tek 1.3% je raspoloživo za potrebe stanovništva Zemlje

17. POVRŠINSKI ODNOSI VODE • Zemljina površina 510 X 106 km2 71% ili 361 X 106 km2 mora i oceani. 149 x 106 km2 kopno. • Povećanje ili pad tlaka zraka za 1 mbar utječe na promjenu (+/-) razine mora za 1,33 cm. • Kad bi voda na površini Zemlje bila jednako raspoređena njena debljina (dubina) bi iznosila 2718 m • Nejednak raspored mora i kopna na sjevernoj (39% kopno 61% more) i južnoj (19% kopno i 81% more) polutci. Najveći dio kopnenih površina se nalazi u području sjevernih umjerenih širina • 16,1 mil km2 (3.16 %) je stalno zaleđeno 2 mil km2 (0,39 %) kopna prekrivaju vodene površine • 61 mil km2 je sezonski pokriven snijegom • 1. aktualna sadašnja raspoloživost vode – trenutni stupanj korištenja • 2. današnji potencijal vode- moguće korištenje s obzirom na raspoloživu tehnologiju • 3. budući potencijal vode – za sve oblike praktične upotrebe

18. PODZEMNE VODE ILI VODA U PODZEMLJUPrema porijeklu vodu dijelimo na:-Vadoznuili meteorsku onu koja se u podzemlju nakuplja infiltracijom s površine-Juvenilnu (primarnu)- koja nastaje u unutrašnjosti kondenzacijom vodene pare-Konatnu- koja je ostala u stijenama još iz razdoblja njihovog nastankaInfiltracija – prodor vode u podzemlje • S obzirom na hidrodinamske karakteristike vodu u podzemlju dijelimo u tri skupine: • -Voda prozračne zone ili aeracije – slobodna voda ispunjava šupljine i ne čini povezan sloj, stupanj ispunjenosti ovisi o količini dotoka meteorske vode • -Voda temeljnica ili freatska voda potpuno ispunjava šupljine, a prelaz prema prozračnoj (aeratskoj) zoni je postupan (kapilarni obrub). Površina vode temeljnice naziva se vodno lice, a dubina na kojoj se nalazi je promjenjljiva • -Ukliještena voda nalazi se pod hidrauličkim ili geostatskim tlakom. U slučaju kad počne izbijati na površinu nazivamo ju arteška (Artois u Francuskoj) ili u slučaju ako tlak nije dovoljno velik, te se voda samo izdigne u pukotini subarteška

20. ODNOS SLANE I SLATKE VODEovisi o dodirnih točaka ovisi o njihovoj gustoći i geološkom okviruu granuliranom terenu (pijesci) ovisi samo o vodnom licu i razlici u gustoći: na 1 m slatke vode iznad razine mora dolazi 30 m ispod razine mora

21. POROZNOST STIJENA Primarna i sekundarna Primarna karakteristična za zrnate stijene (međuzrnska poroznost) Sekundarna poroznost – nastaje poslije nastanka stijena različitim silama. Tako nastaje pukotinska poroznost Poroznost stijene – ukupan volumen IZVORI Voda iz podzemlja izbija na površinu tamo gdje postoje geološke i morfološke mogućnosti. Glavna mjesta su izvori ili vrela a uvjetovana su kontaktom propusnih i vodonepropusnih stijena Izvore dijelimo na: Gravitacijske – voda istječe pod silom teže a mogu biti: -izljevni -preljevni -arteški Uzlazne kad voda izbija pod utjecajem plina ili temperature Tipu ovih izvora pripadaju gejziri Izvori u kršu

25. OPĆA RASPODJELA MORA Danas odnos 71% more prema 29% kopno tijekom geološke prošlosti promjene u odnosu razine mora, što je rezultiralo i u promjenama kruženja vode, ali i zaliha vode na kopnu -Holocen, obilježavaju ga približno male promjene klime 20. st. Gusta mreža mjernih stanica na moru. Uočavaju se promjene rasta razine nivoa mora: -različit intenzitet i karakterističan za pojedine dijelove -1900 – 1964 viša razina za 10 cm (1933 - 1964 g. Za 6,5 cm, tijekom 1936 – 1948. g. 5 mm godišnje, najviše vrijednosti u Atlantskom oceanu 1928 – 1930 i 1947 – 8 za 5,5 mm godišnje) razlozi tome su: -zatopljenje (otapanje ledene mase za oko 250 km3 godišnje) -egzogeni procesi – tektonika ploča (procesi oceanizacije i orogeneze) GEOGRAFSKA RASPODJELA MORA I KOPNA Zemlja – vodeni planet (odnos mora i kopna) Južna polutka 81:19% Sjeverna polutka 61:39% Kopnena polutka (pol oko ušća rijeke Loire – JZ Francuska) 51:49% Vodena polutka (pol oko otočja Antipodesa JI od N. Zelanda) 91:9% Također: -Između 550 i 650 j. g. š. more skoro u potpunosti prekriva Zemljinu površinu -sjeverno od 700 s. g. š. prevladava more -Južnije od 700 j. g. š. prevladava kopno prekriveno ledom -Od 450 do 700 s.g.š. prevladava kopno -Kontinenti se sužavaju od sjevera prema jugu

26. HIDROLOŠKI CIKLUS (PLANETARNO KRUŽENJE VODE) JE VAŽNO ZA SLIJEDEĆE PROCESE: • -trajnu opskrbu Zemlje sa slatkom vodom (obnovljivost, samopročišćavanje) • -primarnu biološku produkciju (sa sunčevom energijom) • -viša temperatura donjeg dijela atmosfere • -prijenos topline u više geografske širine • 577 000 km3 oborina (1130 mm) • -za površinu Zemlje značajna je neravnomjerna prostorna raspodjela količine oborina isparavanja i izvora vode, na osnovu toga Zemlju možemo podijeliti na područja koja primaju: • -dovoljnu (ali i veću) količinu vode (oborina) za potrebe rasta vegetacije (i poljoprivrednu proizvodnju) (tropsko područje i područje viših geografskih širina) • -nedovoljnu količinu vode (oborina) potrebne za puni rast vegetacije (i poljoprivrednu proizvodnju) (najveće rasprostiranje u području sjeverne i južne obratnice) • -utjecaj čovjeka na hidrološki ciklus očituje se u promjenama vegetacijskog pokrova, povećanom korištenju vode i njenim onečišćenjem,

27. ZALIHE VODE NA ZEMLJI Vodni sistem Zemlje sastoji se od četiri osnovna «spremišta» -mora (ocean) 1,338 mlrd km3 –96,5% svih zaliha vode - najveći izvor vode - njaveća obnovljiva tvornica vode - glavno spremište i prijenosnik topline -kopnene vode 3,5% (2,5% predstavlja slatka voda) -voda u podzemlju 1,7% ukupne vode (30,1% slatka voda) -jezera -rijeke -močvare -leda na kopnu 1,74% ukupne vode (68,7% slatke vode) -Antarktika 1,56% ukupne vode (odnosno 61,7% slatke vode) -atmosfera – 0,001%, međutim, voda se obnavlja godišnje oko 40 puta (500 000 km3)

28. Vodna bilanca predstavlja razliku između dotjecanja i otjecanja količine vode na određenom području u određenom vremenskom razdoblju (odnos godišnje količine oborina na jednoj strani i isparavanja i otjecanja na drugoj strani) • Za stanovništvo Zemlje je važna vodna bilanca kopna zbog slatke vode (315 mm - prosjek) • Sa kopna ispari oko 60%, dok otječe 40% vode • Najviše otječe na području Južne Amerike (685 mm), u Europi 283 mm, a u Africi 153 mm • Danas jedan od velikih problema predstavlja prekomjerno korištenje vode. • Vodu treba koristiti u skladu sa stupnjem njenog obnavljanja. Za vodu koja se akumulira u uvjetima dugotrajnog obnavljanja karakteristična je i njena slabija mogućnost. Suprotno tome, za vode s brzom obnovom karakteristična je veća moć samopročišćavanja.

29. OTJECANJE VODE S KOPNA (I MOGUĆNOST ISKORIŠTAVANJA) • -Voda koja otječe s kopna ujedno predstavlja najveću količinu raspoložive slatke vode koja se može upotrijebiti za vodoopskrbu • -voda koja protječe rijekama predstavlja osnovnu slatku vodu za vodoopskrbu • -otjecanje s kopna u more iznosi oko 41 500 km3: • 27 000 km3 rijeke • 12 000 km3 podzemno • 2 500 km3 topljenje leda • -otjecanje u unutrašnje zatvorene depresije iznosi oko 1000 km3 • Na iskoristivost vode znatno utječe brzina otjecanja, njaveći dio vode 60 – 70% (28 000 km3) otječe u vrijeme visokih voda i poplava • 12 000 km3 otjecanja predstavlja stabilno otjecanje, od čega se oko 9 000 km3 koristi za potrebe čovječanstva • -pri iskoristivosti slatke vode prisutne su velike razlike među određenim područjima na Zemlji. • -sezonski i prostorno je neravnomjerno raspoređena: • -najveće svjetske zalihe se nalaze u višim geografskim širinama (led Antarktika, Grenlanda i jezerima Sjeverne Amerike i Rusije, dok je riječna voda prisutna u tropskom i umjerenom pojasu) • -Kao posljedica toga znatan dio Zemlje obilježavaju suše • -sezonski uočljiva su velika kolebanja otjecanja: • -Europa IV – VI mj. 48% -Azija IV-VII mj. 80% • -velika sezonska kolebanja utječu na vodopskrbu i promet, te smanjuju samopročišćavanje vode u rijekama

30. Interno godišnje otjecanje: predstavlja otjecanje koje je posljedica količine oborina s određenog područja –interno godišnje riječno otjecanje (godišnje obnovljiva količina vode - ne uzima se u obzir voda koja dotječe iz susjednih područja npr. Sava – voda iz Slovenije – ukupna riječna voda) • Godišnje interno riječno otjecanje s obzirom na broj stanovnika na Zemlji se smanjuje: • 1850. god. 33 000 m3 (40 670 km3) • početak 90-tih godina 20 st. 8 500 – 77 000 m3 • međutim po određenim područjima se uočavaju razlike: • -Azija 3 370 m3 • -Europa 4 660 m3 • -Afrika 6 460 m3 • -Sj. I sr. Amerika 16 260 m3 • -Australija 20 480 m3 • -Južna Amerika 34 960 m3

31. Prema količini (u m3) int. riječ. otjecanja države su podijeljene na: -do 1 000 (iznimno jako niska količina i.r.o.) -1 000 – 2 000 jako niska -2 000 – 5 000 niska -5 000 – 10 000 prosječna -10 000 – 20 000 nadprosječna -20 000 – 50 000 velika -više od 50 000 jako velika Kanada – najveća količina int. riječ vode – 109 370 m3 Malta 100 m3 -početkom 90.- tih god. 20 st. 12% stanovništva je živjelo u državama s manje od 2000 m3 po stanovniku -procjena za 2025. god. Da će oko 3 mlrd. Stanovnika živjeti u uvjetima trajnog ili povremenog nedostatka vode

32. ČOVJEKOVO POSEZANJE U VODNU BILANCU VODEUPOTREBA VODE • -Čovjek upotrebljava sve više vode • 1950. – 1 300 km3 • 1975. – 3 000 km3 • 1990. – 4 400 km3 • 2000. – 5 000 km3 • -1950. - 1990. udvostručenje broja stanovnika i potrošnje vode po stanovniku • -u zadnja tri stoljeća potrošnja vode se povećala za 35 puta • - gubici vode oko 43% • potrošnja je velika u industrijski razvijenim državama i državama s velikom površinom navodnjavanih područja • - U europi prosječno oko 800 m3 godišnje odnosno oko 2 000 l vode dnevno • 1992. god. u svijetu na 1 st. trošilo se vode: • -niski dohodak 386 m3 • -srednji dohodak 453 m3 • -visoki dohodak 1167 m3 • 2/3 st. Koristi manje od 50 l vode dnevno • velika upotreba vode u gradovima 300 – 600 l (London 400 l) dnevno što dovodi do prekomjernog trošenja vode • -2/3 vode koristi se u poljoprivredi • 16% navodnjavanih obradivih površina daje 40% svjetske proizvodnje hrane , međutim godišnje se gubi oko 2 mil ha površine zbog zaslanjivanja • -¼ vode koristi se u industriji • oko 10% domaćinstva

33. Značenje vode višestruko i može se promatrati u vrlo širokom rasponu -kemijski spoj, integralni dio geosfere -činiteljk društva (građa stanica , razmjena tvari u tjelesnim funkcijama, održavanje higijene) -kriterij gospodarskog razvoja -modifikator reljefa --regulator topline na Zemlji -najrasprostranjenije otzapalo na Zemlji - vodena para – zaštita od Sunčevog zračenja - voda uz kisik i ugljik odlučujuća u stvaranju biomase sintezom - pretpostavka bitka biosfere, preduvjet života, pripada joj zasebno (univerzalno ) mjesto među svim tvarima na Zemlji -potrošnja vode za piće oko 11 mlrd lit. Dnevno -najveći potrošači poljoprivreda i industrija Temeljni problemi upravljanja s vodom: Nezadovoljavajuća vodoopskrba Prekomjerno crpljenje podzemne vode Onečišćenje podzemne i površinske vode Neprimjerena kvaliteta pitke vode Poplave Erozija i sedimentacija Regulacija rijeka i hidromelioracije vlažnih područja Degradacija zaliva, estuarija i obalnih voda Primjeri: Aralsko jezero smanjilo se na ¼ površine Ganges ljeti ne teče do ušća – delte utjecaj morske vode -Nil – asuanska brana Meksiko Rio grande 1995. god. 2,8 mil m3 vode