Voda nad zlato. Je na povrchu dôležitejšia ako v...

Yvetta Velísková

Vedecká cukráreň, február 2016

veď vody máme dostatok – stačí len otočiť vodovodným kohútikom: voda tu bola, je a aj bude!

Voda

Nie je to tak ako v rozprávke Soľ nad zlato? ....... Keď jej máme dostatok a v dobrej kvalite, tak ju

považujeme za niečo samozrejmé, až podradné.....!?

Je to ale naozaj tak...?

a bude to platiť stále?

Význam vody bez vody neexistuje ŽIVOT každý živý organizmus obsahuje vodu (embryo 90%, novorodenec 75-

80%, dospelý človek 60-65%, starý človek 55% svojej hmotnosti) ........ (krv 83%, mozok 75%, kosti 22%) ...... (uhorka 98%, jablko 85%, chlieb 40%)......

má nezastupiteľnú funkciu v živých organizmoch: rozvádza živiny, odplavuje škodlivé látky, zabraňuje prehriatiu.....

človek bez vody nevydrží viac než 5 dní

Význam vody

nebezpečný živel základ života na Zemi

Význam vody

nebezpečný živel základ života na Zemi

Význam vody

Fyzikálne vlastnosti vody 3 skupenstvá – všetky sa bežne vyskytujú v prírode

Fyzikálne vlastnosti vody

hustota viskozita elektrická vodivosť tepelná kapacita (....... regulácia teploty planéty)

tvrdosť pH ....

( ~ teplota)

Fyzikálne vlastnosti vody

ANOMÁLIA

H2O Máme teda jej dostatočné zásoby? A v dostatočnej kvalite? Sú lepšie povrchové alebo podzemné zdroje vody? Je ich vôbec možné separovať od seba? Ako spolu komunikujú? Vieme stanoviť mieru tejto komunikácie? Je dôležitejšia kvantita alebo kvalita vodných zdrojov? Ako sa určujú charakteristiky alebo parametre, ktoré to

ovplyvňujú?

Hydrosféra (z gr. hydro – voda) je názov zahŕňajúci všetko vodstvo (či už na povrchu, pod povrchom alebo nad povrchom) a v akejkoľvek forme (vodná para, tekutina, ľad).

Hydrológia (z gr. hydros - voda, logos - náuka, veda) je vedná disciplína, zaoberajúca sa vodou na Zemi. Skúma zákonitosti časového a priestorového rozdelenia a obehu vody na Zemi (tzv. vodný cyklus) a jej fyzikálne, chemické a biologické vlastnosti.

Hydrodynamika - štúdium zákonitostí prúdenia (pohybu) kvapalín.

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

Zásoby – ich množstvo a distribúcia Prístup populácie k pitnej vode (%)

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

cca 1/5 ľudstva nemá prístup k nezávadnej vode

cca 2,6 mld. ľuďom chýba základné hygienické zázemie

cca 3 milióny ľudí zomrie ročne na

choroby spôsobené kontaminovanou vodou a zlou hygiénou - z toho 90% sú deti do 5 rokov

nedostatok v dôsledku nedostatočných technických a finančných možností nedostatok z dôvodu fyzickej neprítomnosti nedostatok z nadmerného užívania

bez problémov nie sú dostupné údaje

Svetové zásoby vody

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

(https://dennikn.sk/215038/slovensko-nie-je-ziadna-vodna-velmoc-no-nevyschne/)

Zásoby – ich množstvo a distribúcia Úroveň hladiny podzemných vôd a výdatnosť prameňov k dlhodobému normálu – jún 2015 (modrá – výrazne nad normálom, červená – výrazne pod normálom)

(Správa o stave životného prostredia SR v roku 2014) (SHMÚ) (https://dennikn.sk/)

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

141 rajónov

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

Zásoby – ich množstvo a distribúcia

Odbery z povrchových vôd

(Správa o stave životného prostredia SR v roku 2014)

Kvalita zásob

Kvalita zásob

Kvalita zásob

2009-2012

Ekologický stav

Chemický stav (2009 -2012)

Kvalita zásob

Vodné zdroje ? kvalita <---> kvantita ?

<--->

Vodné zdroje ? kvalita <---> kvantita ?

kvantita kvalita

vstupné údaje

vodohospodársky problém

Kvantita

Povrchové vody • zrážky • veľkosť povodia • prietoková plocha • rýchlostný profil • akumulačné objemy •...

Podzemné vody • hrúbka kolektora (vrty) • pórovitosť • hladina podzemnej vody • výdatnosť •...

Kvalita

http://www.ldeo.columbia.edu/ http://toxics.usgs.gov/

( ) ( ) ( ) ( )

+

∂∂

∂∂

+

∂∂

∂∂

+

∂∂

∂∂

=∂

∂+

∂∂

+∂

∂+

∂∂

zCh

zyCh

yxCh

x

zwhC

yvhC

xhCu

thC

zyx εεε

+ vplyv nekonzervatívnosti, miestnych zdrojov , ”mŕtvych zón”

(Malík- Macháčková: využitie fyzikálnych zákonitostí šírenia sa kontaminácie...., Podzemná voda, 1/2004) http://toxics.usgs.gov/

mD.VD += α

Zdroje Povrchové <---> Podzemné

Dajú sa separovať?

Ako spolu komunikujú?

Vieme kvantifikovať mieru ich komunikácie?

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

? Sedimenty

<

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

PRÚDENIE V PRIRODZENÝCH KORYTÁCH

PRÚDENIE PODZEMNÝCH VÔD

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

PRÚDENIE V PRIRODZENÝCH KORYTÁCH

PRÚDENIE PODZEMNÝCH VÔD

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

PRÚDENIE V PRIRODZENÝCH KORYTÁCH

PRÚDENIE PODZEMNÝCH VÔD

2 2

2 2h d

h h dv vz y h Zg g

α α+ + = + +

h d h h dz h h z y h∆ = − = + −

( )2 2

2d hv v

z Zg

α −∆ = +

xhkv xf x ∂

∂−=

0 0x y

h hk H k H vx x y y

∂ ∂ ∂ ∂ + + = ∂ ∂ ∂ ∂

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

Transport znečistenia

• druh znečistenia (mobilita, degradovateľnosť, koncentrácia, znečistená plocha,...) • kvalita povrchového toku • geológia zvodnenca • jeho pórovitosť, koeficienty filtrácie, koeficienty disperzie/disperzivita • čas zdržania • gradient prúdenia podzemnej vody • oxidačno-redukčné podmienky • ..... • sorpcia

• disperzia • degradácia/rozpad

Vodné zdroje Povrchové <---> Podzemné

MODELY Vstupné data

http://water.usgs.gov/

MIKE SHE - DHI

MODFLOW

SUTRA HYDRUS SWIMv ....

INTERAKCIA POVRCHOVÝCH A PODZEMNÝCH VÔD

bez kanála

s kanálom

sedimenty

Meranie rychlostí, batymetrie

vzorka nánosu/ sedimet

zrnitosť

hydraulická vodivosť

hrúbka vrstvy/sedimentu

rozdiel hladín

priepustnosť (hydraulická vodivosť)

INTERAKCIA

Koeficienty filtrácie....koeficienty nasýtenej hydraulickej vodivosti

Miera priepustnosti hydraulická vodivosť 10-5 m/s cm/deň Veľmi nízka <0,023 <2 Nízka 0,023 – 11,5 2 - 10 Mierna 11,5 – 46 10 - 40 Stredná 46 – 110 40 - 100 Stredne vysoká 110 – 350 100 - 300 Vysoká 350 – 575 300 - 500 Značne vysoká >575 >500

Koeficienty filtrácie....koeficienty nasýtenej hydraulickej vodivosti

Žitný ostrov kfp = 0,5 up to 7,3.10-3 m s-1 kn = 2 up to 7,6.10-6 m s-1

Koeficient filtrácie kf(m/deň)

Dobre priepustné kf ≥ 10

Riečny štrk 300 - 500

Štrk 100 - 125

Piesok : hrubozrnný s prevládajúcou frakciou 0,5 -1 hrubozrnný mierne ílový s prevládajúcou frakciou 0,5 -1 Strednozrnný , rovnorodý s prevládajúcou frakciou 0,25 - 0,5 Strednozrnný, hlinitý s prevládajúcou frakciou 0,25 - 0,5 Drobnozrný, hlinitý s prevládajúcou frakciou 0,1 - 0,25

60 - 75 35 - 40 35 - 50 20 - 25 10 - 15

Vodopriepustné kf = 1 až 10

Piesky, popraskané horniny 1 - 10

Piesok prachový rovnorodý s prevládajúcou frakciou 0,01-0,05 1,5 - 5

Málo vodopriepustné kf = 0,01 až 1

Sliene, pieskovce 0,01 - 1

Piesok prachový, ílovitý s prevládajúcou frakciou 0,01 - 0,05 0,5 - 1

Hlinito piesčitá pôda 0,3 - 1

Hlinitý piesok 0,08-1

Celkom málo vodopriepustné kf = 0,001 až 0,01

Ílovité pieskovce, hlinitopiesčité pôdy 0,001 - 0,01

Nepriepustné, prakticky vodovzdorné kf ≤ 0,001

Mastné hlinitopiesčité pôdy menej než 0,001

„VODE BOLA DANÁ ĆAROVNÁ MOC BYŤ MIAZGOU ŹIVOTA NA ZEMI“ Leonardo da Vinci

Svetový deň vody 22. marec

Vody na Zemi je dostatok, ale .....

• kvalitnej , pitnej vody nie je všade dosť • vodné zdroje sú nerovnomerne rozdelené, t.z. voda nie je vždy tam, kde je potrebná a v čase, v ktorom je potrebná

• mnoho vodných zdrojov je ohrozených znečistením • .....

When the well is dry, we know the worth of water. BENJAMIN FRANKLIN, (1706-1790), Poor Richard's Almanac, 1746

Ďakujem za pozornosť