Hydrodynamika Fyzikální vlastnosti vody Stratifikace Pohyby vody.

Prezentace na téma: "Hydrodynamika Fyzikální vlastnosti vody Stratifikace Pohyby vody."— Transkript prezentace:

1 Hydrodynamika Fyzikální vlastnosti vody Stratifikace Pohyby vody

2 Fyzikální vlastnosti vody
H2O H-můstky – změna vlastností

3 Fyzikální vlastnosti vody
H-můstky – změna vlastností více než kapalina – tekutý krystal kapalina v teplotách °C – srovnej H2S, NH3

4 Fyzikální vlastnosti vody
fcí: teploty tlaku snižuje Tmax  o 0.1 °C/100 m salinity snižuje Tmax  o 0.2 °C/1 gl-1 Hustota

5 Fyzikální vlastnosti vody
Viskozita dynamická viskozita – Pa s fce teploty určující pro pohyb objektů v kapalině (ryby, zoopl., seston) význam pro stratifikaci a prudění vody kinematická viskozita = dyn. visk./  (m-2s-1) -míra skutečného proudění vody -určuje gradient rychlostí proudění směrem od povrchu

6 Fyzikální vlastnosti vody
Specifické teplo změna teploty 1 g kapaliny o 1 °C 1 cal = J (15 °C) vysoká tepelná kapacita Odparné teplo – 2454 J g-1 teplota vody zřídka přesahuje 30 °C–proti přehřátí, snižuje odpar Sublimační teplo – 2843 J g-1 Teplo tání a tuhnutí – 334 J g-1 relativně nízké, ale dost vysoké na to, aby se voda dlouho neprohřívala - stratifikace Teplo x Teplota – určující pro rychlost procesů

7 Fyzikální vlastnosti vody
Povrchové napětí 2. největší po …. povrchová blanka pěnivost

8 Fyzikální vlastnosti vody
Adsorpce záření vysoký rozptyl světla – vysoká adsorpce odlišné pohlcení různých  - čím delší, tím větší pohlcení UV-vysoké u barevných vod

9 Fyzikální vlastnosti vody
Polarita dobré rozpouštědlo pro soli a polární látky transport látek z povodí

10 Q = Qsp + Qsr + Qp + Qw - Qe -Qk - Qr - Qv ± Qd ± Qa
Tepelná bilance Q = Qsp + Qsr + Qp + Qw - Qe -Qk - Qr - Qv ± Qd ± Qa kde, Qsp - přívod přímým slunečním zářením Qsr - rozptýlené sluneční zářením Qp - přítoky Qw - teplo vzniklé prací sil vnitřního tření ve vodě Qe - ztráta výparem z vodní hladiny Qk - ztráta konvekcí Qr - ztráta vyzařováním z vodní hladiny Qv - ztráta s odtékající vodou Qd - výměna mezi korytem a vodou Qa - přívod/ztráta atmosférickými srážkami + -

11 Stratifikace hustota

12 Změna teploty ve vodním sloupci

13 Roční cyklus – dimiktické jezero/nádrž
A jarní míchání B začátek letní stratifikace C vrchol letní stratifikace D podzimní míchání E zimní (převrácená) strat.

14 Typy stratifikace

15 Typy stratifikace jezero/nádrž: amiktické – trvale zamrzlé, není „klasické míchání“ studené monomiktické – led; 1 míchání; léto bez ledu studené polymiktické – led; mělké; léto bez ledu dimiktické teplé polymiktické – bez ledu; mělké; vícekrát mícháno teplé monomiktické – bez ledu; hluboké

16 Stabilita stratifikace
Jak určit, zda se jezero míchá nebo ne? stabilita stratifikace – síla, potřebná k promíchání vodního sloupce uplatňují se: rozdíl hustot, morfologie

17 Holomixie x Meromixie nedojde k promíchání celého vodního sloupce mixolimnion x monimolimnion chemoklina, haloklina čas

18 Hydrodynamika – pohyby vody
vlny – více periodické, na místě proudy – méně periodické, jednosměrné uplatnění – závisí na morfometrii jezera/nádrže a okolí mechanismy (činitelé) pohybu: stojaté vody – vítr – směr, rychlost tepelná výměna - ochlazování tekoucí vody - gravitace procesy pohybů vody velmi komplexní

19 L tloušťka vrstvy Proudění laminární
díky viskozitě – skluz vrstev po sobě diffusive boundary layer turbulentní jakékoli narušení laminarity Reynoldsovo číslo: Re=U L/ U rychlost proudění L tloušťka vrstvy  kinematická viskozita laminární – Re<500 proudění turbulentní – Re>2000 v trubkách

20 Typy pohybů

21 Coriolisovy síly, vítr odstředivá síla Země severní polokoule – voda tlačena doleva jižní polokoule – voda tlačena doprava Vítr – rychlost, směr střižná síla větru – moment působící na hladinu

22 Povrchové vlny délka výška frekvence periodicita advekce – horizontální pohyb – přemístění částic – depozice sedimentů

23 Langmuirovo proudění průměr „válce“ ~ hloubce míchané vrstvy

24 Seiche [séše] povrchové – uninodální, bi-, multinodální – naklánění hladiny vnitřní významnější, transport tepla, plynů a živin narušování stratifikace

25 Vnitřní seiche narušování termokliny, metalimnia

26 „coastal jets“ – působí u břehu
Kelvin waves kombinace vnitřní seiche a Coriolisovy síly „coastal jets“ – působí u břehu

27 Poincaré waves působí ve volné vodě „boule“ a „dolíky“ v hypolimniu

28 Časová měřítka pohybů

29 „Malé“ jevy Kelvin-Hemholtzova nestabilita turbulence, zamíchávání hypolimnia po rozpadu „velkých“ jevů konvekce – hustotní proudy hladina – den x noc po rozpadu „velkých“ jevů

30 Typy pohybů kinetická energie přítoku

31 Vliv přítoku Q, TRT odtok, manipulace