Wykład nr 3

Wykład nr 3

OCHRONA WÓD

PODZIEMNYCH

OCHRONA WÓD

PODZIEMNYCH

POCHODZENIE WÓD

PODZIEMNYCH

Strefa SATURACJI

POCHODZENIE WÓD

PODZIEMNYCH

Strefa SATURACJI

Na podstawie podręcznika „HYDROGEOLOGIA z podstawami geologii”, Jerzy KOWALSKI, WUP, Wrocław 2007

OPRACOWAŁdr hab.inż.Wojciech Chmielowski prof.PK

Instytut Inżynierii i Gospodarki WodnejZakład Gospodarki Wodnej, PK

ziarno m ineralneotoczone w odąhigroskopijną

w oda w siąkow a

powietrze gruntow e

w oda błonkow ata

w oda kapilarna

zw ierciadło w odypodziem nej

w oda w olna

str

efa

are

acji

str

efa

wzn

ios

u

ka

pila

rneg

o

str

efa

sa

tura

cji

PROFIL

PIONOWY

Wody w strefie saturacji

Wody w strefie saturacjiPodział wód podziemnych wg Z. Pazdry ( 1977)Podział wód podziemnych wg Z. Pazdry ( 1977)

1/1 Wody zaskórne

Są to wody podziemne bardzo płytko zalegające, praktycznie pozbawione strefy areacji.

Zwierciadło wód zaskórnych występuje kilkanaście lub kilkadziesiąt centymetrów poniżej powierzchni ziemi .

Występują one najczęściej w zagłębieniach terenowych, w dolinach rzecznych, w których tworzą się torfowiska, bagna itp.

Powstawaniu wód zaskórnych sprzyja płytko występujące pod powierzchnią utwory nieprzepuszczalne, na których gromadzić się może woda opadowa.

Wahania wód zaskórnych są znaczne i szybko reagują na zmiany i wpływy atmosferyczne. W okresach suchych i gorących całkowicie zanikają.

W związku ze ścisłym kontaktem tych wód z glebą są one najczęściej silnie zanieczyszczone organicznie i bakteriologicznie.

Wody zaskórne ( przypowierzchniowe ) występują w miejscach płytkiego zalegania warstw nieprzepuszczalnych. Miejscami mogą wychodzić na powierzchnię ziemi tworząc zabagnienie terenu. Najczęściej spotykane w bezodpływowych wklęsłościach terenu lub płaskich dnach dolin rzecznych. Bardzo silnie uzależnione od opadów atmosferycznych charakteryzują się dużymi wahaniami poziomu. Skład chemiczny wód wynika z chemizmu opadów atmosferycznych. Z racji płytkiego zalegania podlegają wpływom atmosfery, a szczególnie zmianom temperatury. Często są w zasięgu strefy korzeniowej roślin i mogą służyć jako środek transportu rozpuszczalnych substancji pokarmowych. Tworzą wraz z glebą siedlisko życia bogatej gatunkowo fauny.

1/2 Wody zaskórne

2/1 Wody gruntowe

Wody te są oddzielone od powierzchni terenu mniej lub bardziej przepuszczalną strefą areacji

Zasilane są bezpośrednio z powierzchni Ziemi przez infiltrujące opady atmosferyczne, a obszar zasilania pokrywa się z obszarem ich rozprzestrzeniania.

w arstw y nieprzepuszczalne

strefa saturacji

zw iercadło w ody gruntow ej

rzeźba terenu

strefa areacji

2/2 Wody gruntowe

Temperatura wód gruntowych wykazuje wahania do głębokości 20m. Na tej głębokości zwanej strefą stałej temperatury, woda posiada temperaturę odpowiadającą średniej rocznej temperaturze danego terenu.

Zdatność wody gruntowej do picia zależy przede wszystkim od głębokości jej zalegania. Przeciętnie można przyjąć, że wody gruntowe zalegające na głębokości 3-4 m , nie są bakteriologicznie zanieczyszczone.

Wodą gruntowa ograniczona jest od góry powierzchnią wyznaczoną zasięgiem wody wolnej, zwaną zwierciadłem wody gruntowej.

Kształt zwierciadła nie jest wymuszony warstwą nieprzepuszczalną .

Zwierciadło wody jest swobodne, naśladuje w pewnym przybliżeniu kształt powierzchni terenu, podnosi się pod wyniosłościami a obniża w zagłębieniach.

Są oddzielone strefą aeracji znacznie grubszą niż wody przypowierzchniowe. Strefa ta sprawia, że własności fizyczne i właściwości chemiczne są bardziej stabilne. ► Wpływ wahań temperatury powietrza atmosferycznego na temperaturę wody zaznacza się do głębokości ok. 20 m. poniżej powierzchni terenu. ► Wielkość opadów atmosferycznych ma znaczenie dla ilościowego

składu chemicznego wód. ► Gdy opady nie występują poziom wód obniża się, następuje zagęszczanie substancji rozpuszczonych, a więc wzrasta stężenie. ► Stałość składu chemicznego pod względem jakościowym jest zapewniona przez znaczną strefę aeracji. ► Strefa ta posiada właściwości filtracyjne i substancje rozpuszczone

w opadach są adsorbowane w dużej mierze na cząstkach gruntu. ► Poziom wód gruntowych podlega wahaniom w cyklach rocznych (pory roku z opadami i okresy suche) i wieloletnich (np. związane z aktywnością Słońca).

2/3 Wody gruntowe

Wody podziemne występujące w warstwach wodonośnych, przykrytych utworami nieprzepuszczalnymi, nazywamy wgłębnymiZatem są oddzielone od powierzchni ziemi warstwą utworów nieprzepuszczalnych.

3/1 Wody wgłębne

Zasilane są wodami opadowymi ( infiltracja) przenikającymi przez różnego

typu okna hydrogeologiczne, szczeliny uskokowe czyli nieciągłości warstw nieprzepuszczalnych.


strefa saturacjiw oda gruntow a


rzeźba terenu

strefa areacji

w oda w głębna

szczelina uskokow a

Im głębiej zalegają wody wgłębne tym mniej wyraźny jest wpływ atmosfery. Cechy fizyczne i chemiczne zmieniają się na przestrzeni wieków geologicznych

3/2 Wody wgłębne

Zasilanie wody wgłębnej przez wychodnię zakrytą


strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji

w oda w głębna


w ychodnia zakryta

3 Wody wgłębne

Zasilanie wody wgłębnej przez okno hydrogeologiczne powstałe w skutek

wyklinowania się warstwy nieprzepuszczalnej


strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji

w oda w głębnaokno hydrologiczne

3/3 Wody wgłębne

Zasilanie wody wgłębnej przez sedymentacyjne okno hydrogeologiczne

strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji

w arstw y nieprzepuszczalnew arstw y nieprzepuszczalne

w oda w głębna hydrogeologiczneokno sedymentacyjne

strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji

w arstw y nieprzepuszczalne w arstw y nieprzepuszczalne

w oda w głębna hydrogeologiczneokno erozyjne

3/4 Wody wgłębne

Zasilanie wody wgłębnej przez

erozyjne okno hydrogeologiczne

Spąg warstwy jest to powierzchnia ograniczająca warstwę od dołu. Strop warstwy jest to powierzchnia ograniczająca warstwę od góry


strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji

w oda w głębna

spąg w arstw y w yżej

leżącej

zw ierciadło w ody napięte

3/5 Wody wgłębne

Zwierciadło wód wgłębnych jest najczęściej

napięte, przez co rozumiemy że jego położenie i kształt są wymuszone

przez spąg wyżej leżącej warstwy nieprzepuszczalnej


strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji

w oda w głębna

spąg w arstw y w yżej

leżącej

zw ierciadło w ody sw obodne

otw ór w iertniczy

3/6 Wody wgłębne

Jeżeli warstwa wodonośna z wodą pod ciśnieniem zostanie nawiercona , woda w otworze wiertniczym podniesie się na wysokość zależną od ciśnienia w spągu warstwy napinającej

4 Wody głębinowe

Do wód głębinowych zaliczamy takie, które znajdują się głęboko pod powierzchnią ziemi, izolowane są od niej całkowicie wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych.

Wody te nie biorą udziału w krążeniu wód, nie są zasilane ani odnawialne i znajdują się w stagnacji.

Są na ogół silnie zmineralizowane o pochodzeniu sedymentacyjnym lub juwenilnym


strefa saturacji


rzeźba terenu

strefa areacji



w ody głębinow e

Podział wód ze względu na rodzaj próżni skalnych wypełnionych przez wody podziemne:

Wody szczelinowe - występują w szczelinach skał głównie osadowych, pochodzenia chemicznego lub organicznego (wapienie, dolomity, gipsy, anhydryty ). Szczeliny przebiegają najczęściej w różnych kierunkach , krzyżują się wzajemnie tworząc bardzo skomplikowany układ krążenia wody. Ruch wody w szczelinach jest szybszy niż w skałach porowatych bardzo często przechodzi w ruch burzliwy.

Szczeliny powstają również w wyniku procesów geologicznych: okrzepnięcia magmy - efekt kurczenia się masy skałotwórczej ruchów skorupy ziemskiej procesów wietrzenia fizycznego - szczególnie procesy termiczne

Wody w strefie saturacji


źródło

źródłow arstw y nieprzepuszczalne

opad Wody szczelinowe ze źródłem

Wody krasowe - występują w próżniach skał szczególnie podatnych na rozpuszczanie.

Do tych skał zalicza się: sól kamienną, gipsy, anhydryty, wapienie i w mniejszym stopniu dolomity.

Wody krasowe zasilane są szczelinami, a często również przez potoki i rzeki, których wody nieraz na długich odcinkach płyną pod powierzchnią ziemi.


źródło

źródłow arstw y nieprzepuszczalne

opad

W układzie krążenia wód krasowych wyróżnić można ruch pionowy zasilający i ruch poziomy wyprowadzający wody krasowe na powierzchnie w postaci źródła.

1/1

Do charakterystycznych cech wód szczelinowych i krasowych, w warunkach bezpośredniego ich zasilania wodami opadowymi lub powierzchniowymi ( ciekami) , zalicza się:

Duża zmienność wydajności, położenia zwierciadła i temperatury wody w zależności od czynników meteorologicznych

Duża zmienność prędkości przepływu, wywołana szybko zmieniającymi się warunkami przepływu.

Duży na ogół stopień zanieczyszczenia substancjami organicznymi, w tym także drobnoustrojami

Ze względu na dużą zmienność wydajności oraz stopień zanieczyszczenia wody szczelinowe i krasowe często nie nadają się do zaopatrzenia ludności w wodę pitną i gospodarczą

1/2

Wpływ tektoniki na występowanie wód podziemnych

Na ruch i gromadzenie się wód podziemnych wpływa w dużej mierze

1. Sposób ułożenia warstw,

2. Ich zgodność,

3. Ciągłość,

4. Rodzaj spękań,

5. Pochodzenie i wykształcenie różnych warstw skalnych.

1 Sposób ułożenia warstw (poziomy) ciągły

warstwa przepuszcza lna



warstwa n ieprzepuszcza lna





warstwan ieprzepuszcza lna


źródło

Na obszarach o poziomym ułożeniu warstw warunki hydrogeologiczne kształtują się w zależności od sekwencji i głębokości występowania warstw wodonośnych.

Obszary zbudowane z naprzemianległych warstw przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych są na ogół ubogie w wodę.

Zasilanie warstw wodonośnych głębiej położonych odbywać się może jedynie przez okna hydrogeologiczne lub głębokie wcięcia erozyjne.

2 Sposób ułożenia warstw (ukośny) ciągły

Warunki hydrogeologiczne przy ukośnym układzie warstw ( monokliny) są korzystne.

Warstwy mogą być zasilane bezpośrednio jeżeli wychodnie ich znajdują się na powierzchni,

lub pośrednio jeżeli przykryte są od góry poziomo zalegającą warstwą przepuszczalną

warstwan ieprzepuszcza lna warstwa

n ieprzepuszcza lna

warstwaprzepuszcza lna




wychodnia otwarta


n ieprzepuszcza lna





wychodnia zakryta

3 Struktury nieciągłe ( rów, zręb)



rów tektonicznyzręb tektoniczny

Korzystniejsze warunki występują w rowach tektonicznych, znacznie gorsze w zrębach ,które są łatwo drenowane

4 Struktury fałdowe (siodło, łęk )



przepuszcza lna




Woda w siodleWoda w łęku

W strukturach fałdowych można przyjąć że, synkliny ( łęki) tworzą korzystne warunki do gromadzenia wody,

Antykliny ( siodła) są strukturami niekorzystnymi z uwagi na gromadzenie wody.

12

3

4

otwory w iertn icze



5 Struktury niezgodne ( dyskordancje)

Dyskordancje wpływają na dużą zmienność warunków hydrogeologicznych na wet na małych powierzchniach.

Pomiar z otworu nr 2, wskazuje na brak wody podziemnej, pomiar z otworu nr3 wykazuje znaczne zasoby wód podziemnych. Oba wskazania są fałszywe.

Wykład nr 3

OCHRONA WÓD

PODZIEMNYCH

OCHRONA WÓD

PODZIEMNYCH

POCHODZENIE WÓD

PODZIEMNYCH

Strefa SATURACJI

POCHODZENIE WÓD

PODZIEMNYCH

Strefa SATURACJI

Na podstawie podręcznika „HYDROGEOLOGIA z podstawami geologii”, Jerzy KOWALSKI, WUP, Wrocław 2007

OPRACOWAŁdr hab.inż.Wojciech Chmielowski prof.PK

Instytut Inżynierii i Gospodarki WodnejZakład Gospodarki Wodnej, PK

Documents

Wykład nr 3