Pomůcky: pracovní listy 1 a 2, tužky, podložky, provázek, metr, stopky (např. na mobilu), pingpongové míčky, graf průtoku Brno Poříčí (Příloha 1)

Transkript

1 KTIVIT 4.2. ŠPETK HYDROLOGIE notace Rychlost vodního toku a objem průtoku závisí na mnoha faktorech. Žáci spočítají rychlost vodního toku a velikost průtoku v jeho různých částech a uvědomí si, jak člověk svými zásahy může ovlivňovat hydrologické poměry na vodních tocích. Zařazení do RVP Vzdělávací oblast Matematika a její aplikace závislosti, vztahy a práce s daty závislosti a data Vzdělávací oblast Člověk a příroda Fyzika látky a tělesa měřené veličiny Geografie životní prostředí vztah příroda a společnost Průřezové téma Environmentální výchova tematický okruh Vodní zdroje Cílová skupina: ročník ZŠ Počet žáků: Cíle: žák změří rychlost vody v daném úseku vodního toku žák vypočítá průtok vody v daném úseku vodního toku žák porovná vliv délky a šířky říčního koryta na velikost rychlosti vodního toku a průtoku žák diskutuje o souvislostech tvaru toku a povodní Doba trvání: minut Pomůcky: pracovní listy 1 a 2, tužky, podložky, provázek, metr, stopky (např. na mobilu), pingpongové míčky, graf průtoku Brno Poříčí (Příloha 1) Klíčová slova: rychlost vody, průtok, průřez koryta, meandr, regulace vodního toku Popis: Rozdáme žákům do dvojice nakopírované grafy průměrného průtoku na řece Svratce za rok 2012 (údaje ze stanice Brno Poříčí) žáci z něj určují, ve kterých měsících byl průtok největší, kdy naopak klesl, zda došlo ke zvětšení průtoku až na některý z povodňových stupňů. Poté se zaměříme na model vodního toku v zahradě. Popíšeme si jednotlivé části vodního toku, aby se žáci v modelu zorientovali. Dále následuje samotné měření. Jedna skupina žáků bude provádět měření na dolní části vodního toku, kde lze nastavit buď meandrující, nebo rovné koryto řeky. Druhá skupina pak provádí měření v úseku vodního toku pod přehradou na širším a užším úseku (jedná se o pátý a šestý úsek počítáno zezdola). Žáci nejprve změří délku a šířku koryta z těchto měření počítají průměrnou hodnotu, jelikož se tvar koryta proměňuje. Dále měří, za jak dlouho proplave pingpongový míček měřeným úsekem. Z naměřených hodnot pak počítají průměrnou rychlost vodního toku, průřez koryta a průměrný průtok vody v měřeném úseku. Po provedených měřeních obě skupiny prezentují svoje výsledky, s žáky pak diskutujeme o tom, co vše může ovlivňovat rychlost vodního toku, jaký je nejvhodnější tvar říčního koryta pro zmírnění následků povodňové vlny, jak člověk zasahuje do vodních režimů v krajině (regulace, zpevňování břehů, zatrubňování ). Poznámka: Během měření je třeba, aby se neměnily hydrologické podmínky na toku, tzn., že nikdo nepumpuje (nepřipouští vodu) ani se neupouští přehrada.

2 Přílohy: Příloha 1 - graf průtoku Brno Poříčí Literatura a informační zdroje: DROBÍLKOVÁ, Miroslava a Petr DOLEŽL. O krajině a povodních. Brno: SEVER Středisko ekologické výchovy a etiky Rýchory a Rezekvítek, Český hydrometeorologický ústav [online]. [cit ]. Dostupné z: Meteorologická data [online]. [cit ]. Dostupné z:

3 PRCOVNÍ LIST 1 ŠPETK HYDROLOGIE Vaším úkolem bude zjistit a porovnat průtok vody v širší a užší části vodního toku. Změřte a zapište do první tabulky šířku (pozor, v metrech!) vybrané části vodního toku měření proveďte 5x. Pomocí stopek (např. na mobilu) a pingpongového míčku změřte čas (v sekundách), za jak dlouho míček měřeným úsekem propluje, a zapište do tabulky. Měření času opět proveďte 5x. širší tok užší tok šířka [m] čas [s] Nyní spočítejte průměrnou šířku a čas v širším i užším úseku výsledky zapište do druhé tabulky. Změřte délku (v metrech) širšího a užšího úseku, na kterém jste prováděli měření času. Vypočítejte rychlost vodního toku a zapište. Nakonec bude vašim úkolem spočítat průtok vody. K tomu potřebujete změřit hloubku toku (opět v metrech). Vynásobením hloubky a průměrné šířky získáte plochu průřezu koryta (m 2 ). Průtok vody vyjadřuje objem vody procházející daným úsekem toku za jednu sekundu. Zjistíte ho vynásobením rychlosti a plochy průřezu koryta. širší tok užší tok průměrná šířka [m] průměrný čas [s] délka [m] rychlost [m/s] hloubka [m] plocha průřezu koryta [m 2] průtok vody [m 3 /s]

4 Liší se rychlost proudění v užší a širší části toku? Pokud ano, čím je to způsobeno? Čím může být ovlivněn průtok vody?

5 PRCOVNÍ LIST 2 ŠPETK HYDROLOGIE Vaším úkolem bude zjistit a porovnat průtok vody v rovné a meandrující části vodního toku. Změřte a zapište do první tabulky šířku (pozor, v metrech!) vybrané části vodního toku měření proveďte 5x. Pomocí stopek (např. na mobilu) a pingpongového míčku změřte čas (v sekundách), za jak dlouho míček měřeným úsekem propluje, a zapište do tabulky. Měření času opět proveďte 5x. rovný tok meandrující tok šířka [m] čas [s] Nyní spočítejte průměrnou šířku a čas v rovném i meandrujícím úseku výsledky zapište do druhé tabulky. Změřte délku (v metrech) rovného a meandrujícího úseku, na kterém jste prováděli měření času. Vypočítejte rychlost vodního toku a zapište. Nakonec bude vašim úkolem spočítat průtok vody. K tomu potřebujete změřit hloubku toku (opět v metrech). Vynásobením hloubky a průměrné šířky získáte plochu průřezu koryta (m 2 ). Průtok vody vyjadřuje objem vody procházející daným úsekem toku za jednu sekundu. Zjistíte ho vynásobením rychlosti a plochy průřezu koryta. rovný tok meandrující tok průměrná šířka [m] průměrný čas [s] délka [m] rychlost [m/s] hloubka [m] plocha průřezu koryta [m 2] průtok vody [m 3 /s]

6 Liší se rychlost proudění v rovném a meandrujícím toku? Pokud ano, čím je to způsobeno? Čím může být ovlivněn průtok vody?

7 INFOLIST ŠPETK HYDROLOGIE Pro Českou republiku představují povodně největší přímé nebezpečí v oblasti přírodních katastrof. Výrazné záplavy se začaly objevovat až v raném středověku, v návaznosti na odlesnění zejména horských oblastí. V 11. a 12. století začalo při kolonizaci pohraničí a horních toků masivní kácení lesů, protože bylo potřeba velké množství dřeva a půdy pro zemědělství. Zhruba od 12. století pak v důsledku toho začala být niva pravidelně zaplavována a zanášena naplavenou hlínou. Vztah člověka k řece se změnil hlavně ve 20. století. Lidé začali úrodnou krajinu kolem toků v daleko větší míře využívat k zemědělské činnosti, k trvalému osídlení i pro výstavbu průmyslových objektů i přehradních nádrží. Vodní toky byly narovnávány, zkracovány a prohlubovány, jejich břehy upravovány a okolní mokřady zatrubňovány (meliorovány). Narovnávání meandrujících částí toků způsobilo zvýšení rychlosti tekoucí vody, což se dnes projevuje při povodních rychlejším nástupem povodňové vlny. Tento problém může přinést i zahloubení a zúžení původního profilu. Průtok Q množství vody, které proteče korytem za jednotku času zpravidla metry krychlové za sekundu. Průtok se počítá na základě znalosti tvaru říčního profilu toku v daném místě a výšky hladiny. Stoletá voda Q 100 průtok, který se vyskytne s pravděpodobností 1:100, tzn. jednou za 100 let. Za účelem ochrany proti povodním existují tzv. hlásné profily, což jsou místa sloužící ke sledování průběhu povodně. Podle údajů naměřených v těchto profilech se pak vyhlašují stupně povodňové aktivity (SP): I. SP bdělost nastává při nebezpečí povodně a zaniká, pominou-li příčiny nebezpečí. Stav bdělosti vyhlašuje Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ). II. SP pohotovost vyhlašuje příslušný povodňový orgán, když nebezpečí povodně přerůstá v povodeň a v době povodně, kdy nedochází k větším rozlivům a škodám mimo koryto. III. SP ohrožení vyhlašuje příslušný povodňový orgán při bezprostředním nebezpečí nebo při vzniku větších škod, ohrožení majetku a životů v záplavovém území. rychlost v = s/t [m/s] s délka, t - čas plocha průřezu koryta S = š*h [m 2 ] š šířka, h hloubka průtok Q = S*v [m 3 /s]