przekrój i mapa

ROZPOZNANIE WARUNKÓW HYDROGEOLOGICZNYCH

NA PODSTAWIE WIERCE

Wody podziemne to wody wyst

puj

ce pod powierzchni

ziemi w wolnych przestrzeniach skalnych.

Wody podziemne powstaj

głównie dzi

ki infiltracji (wsi

kaniu) opadów atmosferycznych, a niekiedy

równie

wód powierzchniowych – wody o tej genezie s

typu infiltracyjnego. Czynniki wpływaj

ce na infiltracj

to: przepuszczalno

ść

gruntów i skał, rze

ba terenu, temperatura powietrza, niedosyt wilgotno

ci powietrza,

pokrycie szat

linn

, nasycenie wod

rodowiska skalnego, przemarzanie gruntu, działalno

ść

człowieka. W

Polsce infiltruje około 17% opadu.

Inne genetycznie typy wód, o mniejszym znaczeniu, to wody:

•

kondensacyjne – powstałe z kondensacji (skroplenia) pary wodnej zawartej w powietrzu wypełniaj

cym pory i

wolne przestrzenie w glebie, gruntach i skałach;

•

juwenilne – hydrotermalne roztwory b

ce pomagmowymi resztkami wydzielonymi w ostatnim etapie

procesu krzepni

cia magmy;

•

reliktowe – (szcz

tkowe) – uwi

zione w skałach, powstałe w dawnych epokach geologicznych (resztki

dawnych mórz b

stare wody infiltracyjne), całkowicie izolowane od wpływu czynników zewn

trznych, silnie

zmineralizowane;

•

metamorficzne – wydzielone podczas termicznej metamorfozy skał podczas, gdy minerały nietrwałe w
podwy

szonej temperaturze, ulegaj

przeobra

eniu.

Wody podziemne wyst

puj

jako:

•

wody wolne – wykazuj

ce zdolno

ść

przemieszczania si

pod wpływem siły ci

ęŜ

ci i ró

nicy ci

nie

hydrostatycznych,

•

wody zwi

zane – nie ods

czaj

ce si

pod wpływem siły ci

ęŜ

ci, utrzymywane w

rodowisku skalnym siłami

molekularnymi wi

kszymi ni

siły ci

ęŜ

ci (woda higroskopijna, błonkowata).

Poziom, do którego wznosi si

woda wolna zawarta w

rodowisku skalnym - zwany jest zwierciadłem

wody podziemnej. Zwierciadło wody podziemnej jest granic

dwóch stref: strefy aeracji – czyli napowietrzenia i

strefy saturacji – nasycenia wod

W strefie aeracji pustki skalne wypełnia powietrze

i woda wyst

puj

ca w postaci pary wodnej, wody

zwi

zanej

(woda

higroskopijna,

błonkowata),

wody

kapilarnej oraz wody wolnej – zawieszonej i wsi

kowej

(infultruj

cej). Zdolno

ść

do utrzymywania na powierzchni

ziarna wody zwi

zanej to wilgotno

ść

molekularna.

Wilgotno

ść

molekularna jest tym wi

ksza im mniejsza jest

rednica ziaren. I tak dla piasku wynosi około 1,5% suchej

masy a dla mułów i iłów ok. 40 %.

Wody kapilarne s

to wody podci

gni

te powy

ej poziomu wód podziemnych (działanie sił

molekularnych) przez wznios kapilarny – h=0,15/r (r –

rednica porów). Jest to kapilarno

ść

czynna. Zwierciadło

wód podziemnych nie jest stałe – gdy si

podnosi lub opada powstaje nowa strefa kapilarna, cz

ęść

wody z

poprzedniej strefy kapilarnej spływa a cz

ęść

pozostaje zawieszona w strefie aeracji – powstaj

wody kapilarne

zawieszone – kapilarno

ść

bierna. Wysoko

ść

wzniosu kapilarnego dla

wiru wynosi 3 cm, dla mułków i lessów 1,2

– 3,5 m.

W strefie saturacji wolne przestrzenie (pory, szczeliny, pró

nie krasowe) wypełnione s

całkowicie

wod

. Górn

granic

strefy saturacji jest zwierciadło wód podziemnych, doln

stanowi strop utworów

wodoszczelnych.

Tak rozumiane zwierciadło wód podziemnych to zwierciadło swobodne. Pozostaje ono pod ci

nieniem

atmosferycznym i na ogół na

laduje w przybli

eniu kształt powierzchni terenu. Ustala si

w otworze wiertniczym

na gł

boko

ci, na której zostało nawiercone.

Zwierciadło napi

te – poło

enie i kształt

zwierciadła napi

tego wymuszone s

przez wy

ej le

Ŝą

utwory nieprzepuszczalne. Zwierciadło napi

te znajduje

pod ci

nieniem wy

szym od atmosferycznego. Je

eli

woda taka zostanie nawiercona, to parta ci

nieniem

hydrostatycznym podniesie si

w rurze wiertniczej do

okre

lonej

wysoko

ci.

Wznios

ten

nienie

piezometryczne, a poziom na którym si

ustaliło, to

zwierciadło ustalone (ustabilizowane).

c na przekroju pionowym wysoko

ci słupów wody w punktach obserwacyjnych lini

, otrzymamy

piezometryczn

lini

nie

. Natomiast powierzchnia wyznaczona wysoko

nienia piezometrycznego w

szeregu punktów obserwacyjnych jest zwierciadłem statycznym, lub zwierciadłem piezometrycznym.

Zwierciadło statyczne - zwierciadło ustabilizowane w wyniku naturalnego ci

nienia hydrostatycznego.

Tworzy go poziom wyznaczony przez zwierciadło ustabilizowane.

Wody podziemne pod ci

nieniem mog

charakteryzowa

zwierciadłem statycznym stabilizuj

cym si

ponad powierzchni

terenu. Mówimy wtedy o ci

nieniu artezyjskim.

Zwierciadło dynamiczne – zwierciadło wody podziemnej obni

one wskutek pompowania wody albo

podniesione wskutek jej wprowadzenia do warstwy wodono

nej (ukształtowane w wyniku eksploatacji wody

podziemnej).

W zale

ci od gł

boko

ci wyst

powania wód podziemnych oraz warunków geologicznych wyró

niamy

nast

puj

ce typy wód w strefie saturacji:

•

wody przypowierzchniowe (zaskórne) – wyst

puj

bardzo płytko pod powierzchni

ziemi i praktycznie

pozbawione s

strefy aeracji, jest to szczególny typ wody gruntowej, jak gdyby przej

ciowy do wód

powierzchniowych;

•

wody gruntowe – oddzielone od powierzchni ziemi mniej lub bardziej grub

przepuszczaln

stref

aeracji,

zasilane bezpo

rednio z powierzchni ziemi przez infiltruj

ce opady atmosferyczne, a wi

c obszar ich zasilania

jest równy co do zasi

gu z obszarem ich rozprzestrzenienia;

•

wody wgł

bne – równie

zasilane przez opady atmosferyczne, lecz znajduj

ce si

w warstwach

wodono

nych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi;

•

wody gł

binowe – znajduj

gł

boko pod powierzchni

ziemi, izolowane całkowicie wieloma kompleksami

utworów nieprzepuszczalnych.

Warstwa wodono

na zbudowana jest ze skał wodono

nych czyli takich, które mog

pochłania

(gromadzi

), przewodzi

i oddawa

wod

woln

w wyniku działania siły ci

ęŜ

ci.

Aby mo

liwe było akumulowanie i przewodzenie wody wolnej, skała musi wykazywa

•

porowato

ść

(lub szczelinowato

ść

, krasowato

ść

) – która polega na wyst

powaniu w skale drobnych pró

ni i

kanalików mi

dzy poszczególnymi ziarnami mineralnymi, porowato

ść

zale

y od jednorodno

ci uziarnienia,

uło

enia i kształtu ziaren (nie zale

y od wielko

ci ziaren skalnych!);

współczynnik porowato

ci - n = obj

ść

porów / obj

ci skały (n=V

/V); n=e/(1+e) gdzie:

wska

nik porowato

ci – e = obj

ść

porów / obj

ci ziaren (e=V

)

wska

nik porowato

ci efektywnej – obj

ść

porów efektywnych czynnych podczas przepływu wody przez

skał

•

przepuszczalno

ść

hydrauliczn

(wodoprzepuszczalno

ść

) – zdolno

ść

do przewodzenia wody wolnej w

przypadku ró

nicy ci

nie

hydrostatycznych; mo

liwe jest to, gdy pró

nie i pustki w skale s

ze sob

poł

czone, oraz gdy maj

one odpowiednio du

e wymiary (gdy wymiary pró

ni s

bardzo małe, woda zostaje

zwi

zana siłami mi

dzycz

steczkowymi i staje si

niezdolna do ruchu, np. w iłach). Wodoprzepuszczalno

ść

zale

y wi

c od wielko

ci i ilo

ci porów, kształtu ziaren skalnych, lepko

ci i temperatury wody. Miar

przepuszczalno

ci hydraulicznej skał i gruntów jest współczynnik filtracji.

Pod wzgl

dem wodoprzepuszczalno

ci skały dzielimy na:

przepuszczalne –

wiry, piaski, pospółki, skały lite silne szczelinowate;

półprzepuszczalne – piaski gliniaste, ilaste, gliny piaszczyste, torfy, namuły;
nieprzepuszczalne – gliny, iły, mułki, skały lite nieszczelinowate;

METODY ODWZOROWANIA WARUNKÓW HYDROGEOLOGICZNYCH

Zwierciadło wody gruntowej prawie nigdy nie jest zupełnie poziome, najlepszym sposobem odwzorowania

kształtu zwierciadła jest zastosowanie izohips, podobnie jak w przedstawianiu rze

by terenu. Izohipsy zwierciadła

wód gruntowej nazywamy hydroizohipsami.

Hydroizohipsy - linie krzywe ł

ce punkty o jednakowej wysoko

ci hydraulicznej w warstwie

wodono

nej. Przy wodach zwykłych chodzi tu o rz

dne zwierciadła wody.

Mapa hydroizohips jest wi

c map

morfologii zwierciadła wody podziemnej (zwierciadła swobodnego, a dla wód

naporowych zwierciadła statycznego).

Hydroizobaty - linie ł

ce punkty na mapie o jednakowej gł

boko

ci do zwierciadła wody gruntowej.

Powstaje w ten sposób mapa warstwy suchej.

Mapa hydroizohips przedstawia poziom zwierciadła ustabilizowanego na całym obszarze – dla danego

poziomu wodono

nego, wykre

la si

metod

interpolacji. Punkty w których dane s

dne zwierciadła wody

czy si

w sie

trójk

tów mniej wi

cej równobocznych i w ka

dym trójk

cie osobno przeprowadza si

interpolacj

. Mapa hydroizohips b

dzie tym dokładniejsza, im wi

cej jest punktów pomiarowych i im bardziej

równomiernie s

one rozmieszczone.

Nale

y przy tym pami

•

hydroizohipsy odzwierciedlaj

kształt zwierciadła wody wyst

puj

cej w tej samej geologicznie okre

lonej

warstwie wodono

nej (st

d wa

na jest znajomo

ść

budowy geologicznej obszaru)

•

hydroizohipsy nie mog

przecina

, ani tworzy

linii załamuj

cych si

, lecz linie krzywe płynne, zamkni

te.

Przy kre

leniu hydroizohips wody gruntowej nale

y zwróci

szczególn

uwag

na:

•

morfologi

terenu

•

sie

wód powierzchniowych, które znacz

co wpływaj

na przebieg hydroizohips.

Z mapy hydroizohips mo

na odczyta

•

kierunki przepływu wód - w ka

dym punkcie prostopadłe do hydroizohips;

•

spadki hydrauliczne (spadek hydrauliczny - ró

nica wysoko

ci hydraulicznej mi

dzy dwoma punktami

poło

onymi na jednej linii pr

du, przypadaj

ca na jednostkow

odległo

ść

dzy tymi punktami) oraz

informacje o warunkach przepływu wód;

•

charakter powi

z ciekami powierzchniowymi; rzeki mog

drenuj

ce, infiltruj

ce, lub oboj

tne.

Rzeka drenuj

ca - rzeka zasilana przez wody

podziemne z warstwy wodono

nej, przez któr

przepływa

i któr

drenuje. Ma to miejsce, gdy wody powierzchniowe

rzeki znajduj

w zwi

zku hydraulicznym

(bezpo

rednim lub po

rednim) z wodami podziemnymi,

których zwierciadło poło

one jest wy

ej ni

poziom wody

w rzece drenuj

cej.

Rzeka infiltruj

ca - rzeka zasilaj

ca wody

podziemne. Ma to miejsce wtedy, gdy zwierciadło wód
podziemnych znajduje si

ej, ni

poziom wody w rzece

infiltruj

cej.

Przekrój

hydrogeologiczny

graficzne

odwzorowanie

warunków

hydrogeologicznych

(wyst

powanie

poziomów

wodono

nych,

poło

enie

zwierciadeł wody, charakter wodoprzepuszczalno

ci skał)

wzdłu

obranej płaszczyzny pionowej w zwi

zku z

budow

geologiczn

Przekrój

hydrogeologiczny

opracowuje si

na podstawie danych z profili otworów

wiertniczych oraz interpretacji wyników rozpoznania
hydrogeologicznego terenu.

Profil hydrogeologiczny - graficzne lub opisowe, punktowe przedstawienie w pionie danych

hydrogeologicznych na tle litologii i stratygrafii.

Mapa hydrogeologiczna - kartograficzne odwzorowanie warunków wyst

powania, rozprzestrzeniania,

jako

ci i ilo

ci wód podziemnych. Najprostsz

map

hydrogeologiczn

jest rysunek hydroizohips, hydroizobat lub

innych hydroizolinii. Oprócz oznacze

liniowych, do których nale

Ŝą

tez linie graniczne, posługujemy si

oznaczeniami punktowymi, cyframi, literami, szrafur

i barwami.

PROJEKT NR 2

NALIZA

APY

YDROGEOLOGICZNEJ

Na podstawie mapy hydrogeologicznej w skali 1:200 000 opisa

warunki hydrogeologiczne dla zadanego

miasta.

Dla obszaru zadanego miasta nale

y okre

- opisa

przynale

ść

do jednostki hydrogeologicznej,

wydzieli

tra i poziomy wodono

ne, dla ka

dego pi

tra opis: litologia i stratygrafia (z opisu regionów

hydrogeologicznych oraz na podstawie przekroju), zasi

g i mi

ąŜ

szo

ść

utworów wodono

nych,

przepuszczalno

ść

utworów powierzchniowych i gł

boko

ść

wyst

powania pierwszego zwierciadła wód

podziemnych – czy istnieje zagro

enie zanieczyszczenia wód gruntowych?

istniej

ce ogniska zanieczyszcze

gł

boko

ść

wyst

powania oraz izolacj

pierwszego u

ytkowego poziomu wodono

nego,

w jakich utworach i o jakiej stratygrafii wst

puje główny poziom u

ytkowy, jaka jest jego wodoprzewodno

ść

jaki układ hydroizohips,

jako

ść

wód głównego poziomu u

ytkowego,

poda

potencjaln

wydajno

ść

typowego otworu studziennego,

poda

głównych u

ytkowników wód podziemnych (obja

nienia do mapy),

oraz wszystkie inne informacje, które mo

na odczyta

z zadanej mapy,