V / 1

MATERIAŁY DO ĆWICZENIA NR 5

 

TEMAT: ROZPOZNANIE WARUNKÓW HYDROGEOLOGICZNYCH 

NA PODSTAWIE WIERCEŃ 

 

Wody podziemne to wody występujące w skałach skorupy ziemskiej.  
Są  one  głównie  typu  infiltracyjnego,  tzn.  powstają  dzięki  infiltracji  (wsiąkaniu)  opadów 
atmosferycznych, a niekiedy również wód powierzchniowych. Inne genetycznie typy wód, o 
mniejszym znaczeniu, to wody:  
•  reliktowe - uwięzione w skałach, powstałe w dawnych epokach geologicznych, całkowicie 

izolowane od wpływu czynników zewnętrznych, silnie zmineralizowane; 

•  kondensacyjne – powstałe z kondensacji pary  wodnej, która  wraz z powietrzem zawarta 

jest w porach; 

•  juwenilne  –  powstałe  podczas  dyferencjacji  magmy  jako  hydrotermalne  roztwory 

wydzielane w ostatnim etapie procesu krzepnięcia magmy; 

•  metamorficzne  –  pochodzące  z  przeobrażenia  minerałów    podczas  metamorfozy 

termicznej. 

Wody podziemne występują jako: 
•  wody  wolne  –  wykazujące  zdolność  przemieszczania  się  pod  wpływem  siły  ciężkości  i 

różnicy ciśnień hydrostatycznych, 

•  wody  związane  –  nie  odsączające  się  pod  wpływem  siły  ciężkości,  utrzymywane  w 

środowisku skalnym siłami molekularnymi (woda higroskopijna, błonkowata). 

Poziom, do którego wznosi się woda wolna zwany jest zwierciadłem wody podziemnej. 
Zwierciadło wody podziemnej jest granicą dwóch stref: strefy aeracji – czyli napowietrzenia i 
strefy saturacji – nasycenia wodą. 

W  strefie  aeracji  pustki  skalne  wypełnia  powietrze  i  woda  występująca  w  postaci  pary 
wodnej,    wody  związanej  (woda  higroskopijna,  błonkowata),  wody  kapilarnej  oraz  wody 
wolnej – zawieszonej i wsiąkowej. 

W  strefie  saturacji  wolne  przestrzenie  (pory,  szczeliny,  próżnie  krasowe)  wypełnione  są 
całkowicie  wodą.    Górną  granicą  strefy  saturacji  jest  zwierciadło  wód  podziemnych,  dolną 
stanowi strop utworów wodoszczelnych. 

Tak rozumiane zwierciadło wód podziemnych to zwierciadło swobodne. Pozostaje ono pod 
ciśnieniem  atmosferycznym  i  na  ogół  naśladuje    w  przybliżeniu  kształt  powierzchni  terenu. 
Ustala się w otworze wiertniczym na głębokości, na której zostało nawiercone. 
 

 

 

Strefa aeracji i saturacji 

1-  utwory przepuszczalne, 2 - utwory nieprzepuszczalne 

 

 

 

V / 2

Zwierciadło napięte – położenie i kształt zwierciadła napiętego wymuszone są przez wyżej 
leżące utwory nieprzepuszczalne. Zwierciadło napięte  znajduje się pod ciśnieniem wyższym 
od  atmosferycznego.  Jeżeli  woda  taka  zostanie  nawiercona,  to  parta  ciśnieniem 
hydrostatycznym  podniesie  się  w  rurze  wiertniczej  do  określonej  wysokości.  Wznios  ten  to 
ciśnienie  piezometryczne,  a  poziom  na  którym  się  ustaliło,  to  zwierciadło  ustalone 
(ustabilizowane). 

Łącząc  na  przekroju  pionowym  wysokości  słupów  wody  w  punktach  obserwacyjnych  linią, 
otrzymamy piezometryczną linię ciśnień. Natomiast powierzchnia wyznaczona wysokością 
ciśnienia  piezometrycznego  w  szeregu  punktów  obserwacyjnych  jest  zwierciadłem 
statycznym, lub zwierciadłem piezometrycznym. 

Zwierciadło  statyczne  -  zwierciadło  ustalone  w  wyniku  naturalnego  ciśnienia 
hydrostatycznego. Tworzy go poziom wyznaczony przez zwierciadło ustabilizowane. 
Wody  podziemne  pod  ciśnieniem  mogą  charakteryzować  się  zwierciadłem  statycznym 
stabilizującym się ponad powierzchnią terenu. Mówimy wtedy o ciśnieniu artezyjskim. 
 
 

 

 
 

Zwierciadło  dynamiczne  –  zwierciadło  wody  podziemnej    obniżone  wskutek  pompowania 
wody albo podniesione wskutek jej wprowadzenia do warstwy wodonośnej (ukształtowane w 
wyniku eksploatacji wody podziemnej). 

W zależności od głębokości występowania wód podziemnych oraz warunków geologicznych 
wyróżniamy następujące typy wód w strefie saturacji: 
•  wody przypowierzchniowe (zaskórne) – występują bardzo płytko pod powierzchnią ziemi 

i praktycznie pozbawione są strefy aeracji; 

•  wody  gruntowe  –  oddzielone  od  powierzchni  ziemi  mniej  lub  bardziej  grubą 

przepuszczalną strefą aeracji, zasilane bezpośrednio z powierzchni ziemi przez infiltrujące 
opady atmosferyczne; 

•  wody  wgłębne  –  również  zasilane  przez  opady  atmosferyczne,  lecz  znajdujące  się  w 

warstwach wodonośnych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi; 

•  wody  głębinowe  –  znajdują  się  głęboko  pod  powierzchnią  ziemi,  izolowane  całkowicie 

wieloma kompleksami utworów nieprzepuszczalnych. 

 
Warstwa  wodonośna  zbudowana  jest  ze  skał,  które  mogą  wodę  gromadzić,  przewodzić  i 
oddawać  w  wyniku  działania  siły  ciężkości.  W  sensie  hydrogeologicznym  nie  musi  to  być 
pojedyncza warstwa lecz także zespół warstw wypełnionych wodą wolną. 
Aby możliwe było akumulowanie i przewodzenie wody wolnej, skała musi wykazywać:  

 

V / 3

•  porowatość (lub szczelinowatość, krasowatość) – tzn. muszą istnieć wolne przestrzenie w 

skale; 

•  przepuszczalność  hydrauliczną  (wodoprzepuszczalność)  –  zdolność  do  przewodzenia 

wody wolnej w przypadku różnicy ciśnień hydrostatycznych; możliwe jest to, gdy próżnie 
i pustki w skale  są ze sobą połączone, oraz gdy mają one odpowiednio duże wymiary (gdy 
wymiary  próżni  są  bardzo  małe,  woda  zostaje  związana    siłami  międzycząsteczkowymi  i 
staje  się  niezdolna  do  ruchu,  np.  w  iłach).  Miarą  przepuszczalności  hydraulicznej  skał  i 
gruntów jest współczynnik filtracji.  

 
Pod względem wodoprzepuszczalności  skały dzielimy na:  
przepuszczalne – żwiry, 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 

 
Przekrój  hydrogeologiczny  -  graficzne  odwzorowanie  warunków  hydrogeologicznych 
wzdłuż  obranej  płaszczyzny  pionowej  w  związku  z  budową  geologiczną.  Przekrój 
hydrogeologiczny  opracowuje  się  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  występowania, 
rozprzestrzeniania,  jakości  i  ilości  wód  podziemnych.  Najprostszą  mapą  hydrogeologiczną 
jest rysunek hydroizohips, hydroizobat lub innych hydroizolinii. Oprócz oznaczeń liniowych, 
do  których  należą  tez  linie  graniczne,  posługujemy  się  oznaczeniami  punktowymi,  cyframi, 
literami, szrafurą i barwami. 
 
Hydroizohipsy  -  linie  krzywe  łączące  punkty  o  jednakowej  wysokości  hydraulicznej  w 
warstwie wodonośnej. Przy wodach zwykłych chodzi tu o rzędne zwierciadła wody. 
Mapa  hydroizohips  jest  więc  mapą  morfologii  zwierciadła  wody  podziemnej  (zwierciadła 
swobodnego, a dla wód naporowych zwierciadła statycznego).   
 
Hydroizobaty - linie łączące punkty na mapie o jednakowej głębokości do zwierciadła wody 
gruntowej. Powstaje w ten sposób mapa warstwy suchej. 
 
Mapę  hydroizohips  wykreśla  się  metodą  interpolacji.  Punkty  w  których  dane  są  rzędne 
zwierciadła  wody  łączy  się  w  sieć  trójkątów  mniej  więcej  równobocznych  i  w  każdym 
trójkącie osobno przeprowadza się interpolację. Mapa hydroizohips będzie tym dokładniejsza, 
im więcej jest punktów pomiarowych i im bardziej równomiernie są one rozmieszczone.  
Należy przy tym pamiętać, że: 
•  hydroizohipsy  odzwierciedlają  kształt  zwierciadła  wody  występującej  w  tej  samej 

geologicznie  określonej  warstwie  wodonośnej  (stąd  ważna  jest  znajomość  budowy 
geologicznej obszaru) 

•  hydroizohipsy nie mogą przecinać się, ani tworzyć linii załamujących się, lecz linie krzywe 

płynne, zamknięte. 

 

 

V / 4

Przy kreśleniu hydroizohips wody gruntowej należy zwrócić szczególną uwagę na: 
•  morfologię terenu  
•  sieć wód powierzchniowych, które znacząco wpływają na przebieg hydroizohips. 
 
Z mapy hydroizohips można odczytać: 
•  kierunki przepływu wód - w każdym punkcie prostopadłe do hydroizohips;  
•  spadki    hydrauliczne  (spadek  hydrauliczy  -  różnica  wysokości  hydraulicznej  między 

dwoma  punktami  położonymi  na  jednej  linii  prądu,  przypadająca  na  jednostkową 
odległość między tymi punktami) oraz informacje o warunkach przepływu wód; 

•  charakter powiązań z ciekami powierzchniowymi; rzeki mogą być drenujące, infiltrujące, 

lub obojętne. 

 
Rzeka drenująca - rzeka zasilana przez wody podziemne z warstwy wodonośnej, przez którą 
przepływa i którą drenuje. Ma to miejsce, gdy wody powierzchniowe rzeki znajdują się w 
związku hydraulicznym (bezpośrednim lub pośrednim) z wodami podziemnymi, których 
zwierciadło położone jest wyżej niż poziom wody w rzece drenującej. 
 
Rzeka infiltrująca - rzeka zasilająca wody podziemne. Ma to miejsce wtedy, gdy zwierciadło 
wód podziemnych znajduje się niżej, niż poziom wody w rzece infiltrującej. 

 

 

 

ZADANIE DO WYKONANIA: 

 

1. Wykonać przekrój hydrogeologiczny wzdłuż zadanej linii łamanej. 
 Skala  pozioma  przekroju  jednakowa  z  skalą  mapy,  tzn.  1:  10  000,  skala  pionowa  1:  1000.              
Na  przekroju  zaznaczyć  litologię  -  szrafurą,  charakter  wodoprzepuszczalności  -  barwą 
(utwory  przepuszczalne  w  strefie  aeracji  na  żółto,  w  strefie  saturacji  na  niebiesko,  utwory 
półprzepuszczalne  na  pomarańczowo,  utwory  nieprzepuszczalne  na  brązowo),  zwierciadła 
wód podziemnych, kierunki przepływu wód. 

 

V / 5