Sporządzanie map hydrogeologicznych

Paweł Kłósko

Jakub Kolasa

Szymon Kozok

Wojciech Kurek

GiG WGiG Gr.V

1. Wstęp teoretyczny:

Mapa hydrogeologiczna jest integralną częścią dokumentacji hydrogeologicznej kopalni. Sporządzane są zazwyczaj na podkładach w skali 1:5000 lub 1:10000, zawierających aktualną sytuację górniczą. Na mapie hydrogeologicznej pokładu powinny być zaznaczone:

- zbiorniki wodne w zrobach z podaniem ich pojemności, roku powstania i rzędnej zwierciadła wody,

- filary bezpieczeństwa od zbiorników wodnych, o ile zostały wyznaczone,

- otwory spływowe oraz otwory badawcze prowadzące wodę,

- miejsca zawilgoceń, wykropleń i wypływów wód podziemnych oznaczone za pomocą znaków konwencjonalnych,

- drogi i kierunki przepływu wód kopalnianych w wyrobiskach (ściekach),

- rurociągi wodne z podaniem średnicy i kierunku przepływu wody,

- punkty pomiarowe natężenia wypływu lub przepływu wód kopalnianych,

- miejsca opróbowania wód,

- tamy wodne, przy czym dla tam wodoszczelnych należy podać ciśnienie wody, na jakiej zostały obliczone,

- chodniki wodne z podaniem ich pojemności,

- pompownie główne i polowe z podaniem nominalnej wydajności poszczególnych pomp lub ich zespołów.

Na mapach hydrogeologicznych powinny być ponadto uwidocznione informacje geologiczne rzutujące na zawodnienie kopalni, jak np. strefy skał wodoprzepuszczalnych i wodonieprzepuszczalnych w przekopach, uskoki, szczeliny w górotworze itp. (Rogoż 2004)

Bardzo ważną częścią dokumentacji hydrogeologicznej kopalni są przekroje hydrogeologiczne. Są one sporządzone zazwyczaj w tej samej skali, co mapy hydrogeologiczne pokładów i poziomów kopalni, bez przewyższenia. W uzasadnionych przypadkach, np. dla bardziej przejrzystego zobrazowania warunków hydrogeologicznych w nadkładzie serii złożowej, można sporządzić przekroje hydrogeologiczne przewyższone, to znaczy o skali pionowej większej od skali poziomej.

Podkładem dla przekrojów hydrogeologicznych powinny być przekroje geologiczne, na które należy nanieść:

- warstwy wodoprzepuszczalne i wodonieprzepuszczalne,

- uskoki i szczeliny mogące prowadzić wodę,

- zbiorniki wodne w zrobach,

- rzędne ustalonego zwierciadła wody w otworach wiertniczych,

- poziomy piezometryczne stwierdzone pośrednio za pomocą pomiaru ciśnienia statycznego wody w dołowych otworach wiertniczych,

- drogi migracji wód podziemnych, ewentualnie inne dane istotne do scharakteryzowania warunków hydrogeologicznych dokumentowanego obszaru.

Mapy i przekroje hydrogeologiczne powinny być ciągle aktualizowane i uzupełniane, w miarę postępu wyrobisk górniczych, informacjami geologicznymi wynikającymi z postępu rozpoznania geologicznego złoża.

Zależnie od rodzaju i zakresu aktualizacji uzupełnia się istniejące mapy i przekroje lub sporządza się nowe. Obowiązujące okresy aktualizacji map i przekrojów określają odpowiednie przepisy (Rogoż, 2004)

Ukształtowanie swobodnego zwierciadła wody podziemnej przedstawia się na mapie za pomocą linii równej wysokości bezwzględnej zwierciadła wody, zwanych hydroizohipsami. W podobny sposób przedstawia się ukształtowanie powierzchni piezometrycznej warstwy wodonośnej o zwierciadle napiętym. Linie jednakowej wysokości piezometrycznej nazywają się hydroizopiezami. Morfologia swobodnego zwierciadła wody lub powierzchni piezometrycznej pozwala na określenie kierunków filtracji wody w warstwie wodonośnej. W przypadku, gdy znana jest przepuszczalność utworów stanowiących warstwę wodonośną – również prędkość filtracji. (Rogoż, 2004)

Mapa hydroizobat informuje o głębokości zalegania zwierciadła wody podziemnej, a tym samym o miąższości strefy aeracji. Hydroizobata jest linią łączącą punkty zwierciadła wody podziemnej położone na tej samej głębokości względem powierzchni terenu. (E.Bajkiewicz -Grabowska i inni, 1993)

Profil hydrologiczny profil podłużny rzeki, na którym przedstawione są najważniejsze dane hydrologiczne rzeki; na osi odciętych: kilometraż rzeki, lokalizacje odpływów, budowli hydrotechnicznych, źródeł zanieczyszczeń, przekrojów kontrolno-pomiarowych, a na osi rzędnych; przyrost powierzchni zlewni, spadek zwierciadła, przepływy charakterystyczne itp. (Słownik IMGW)

Swobodne zwierciadło wody gruntowej układa się w przybliżeniu równolegle do powierzchni terenu. Jego nachylenie odpowiada spadkowi hydraulicznemu wody przesączającej się w warstwie wodonośnej. Spadek ten w przypadku swobodnego zwierciadła może być opisany równaniem

$$J = \frac{h_{1} - h_{2}}{l}$$

gdzie:

J – spadek hydrauliczny między punktami 1 i 2,

h₁, h₂ – wysokości zwierciadła wody nad poziomem odniesienia,

l− odległość między punktami 1 i 2.

Spadek hydrauliczny wody gruntowej zależy od przepuszczalności warstwy wodonośnej oraz intensywności zasilania. Jest on tym większy, im większa jest intensywność zasilania i im mniejsza jest przepuszczalność wodonośna. (Rogoż, 2004)

2.Średni gradient hydrauliczny

DANE:

H_p1 = 201,906m

H_p2 = 200,483m

H_p3 = 200,811m

H_{AGH − 1} = 200,841m

D₁ = 62,04m

D₂ = 47,08m

D₃ = 61,05m

D₄ = 17,60m

D₅ = 13,86m

D₆ = 11m

SZUKANE:

Grad_sr = ?

OBLICZENIA:

$$J_{1} = \ \frac{H_{p1} - H_{p2}}{D_{1}} = \ \frac{201,906m - 200,483m}{62,04m} = \frac{1,423m}{62,04m} = 0,023$$

$$J_{2} = \ \frac{H_{p1} - H_{p3}}{D_{2}} = \ \frac{201,906m - 200,811m}{47,08m} = \ \frac{1,095m}{47,08m} = 0,023$$

$$J_{3} = \ \frac{H_{p1} - H_{AGH - 1}}{D_{3}} = \ \frac{201,906m - 200,841m}{61,05m} = \ \frac{1,065m}{61,05m} = 0,017$$

$$J_{4} = \ \frac{H_{p3} - H_{p2}}{D_{4}} = \ \frac{200,811m - 200,483m}{17,60m} = \ \frac{0,328m}{17,60m} = 0,019$$

$$J_{5} = \ \frac{H_{AGH - 1} - H_{p3}}{D_{5}} = \ \frac{200,841m - 200,811m}{13,86m} = \ \frac{0,03m}{13,86m} = 0,002$$

$$J_{6} = \ \frac{H_{AGH - 1} - H_{p2}}{D_{6}} = \ \frac{200,841m - 200,483m}{11m} = \ \frac{0,358m}{11m} = 0,032$$

$$\text{Grad}_{sr} = \ \frac{\sum_{i = 1}^{n = 6}J_{i}}{n} = \ \frac{0,023 + 0,023 + 0,017 + 0,019 + 0,002 + 0,032}{6} = \ \frac{0,116}{6} = 0,019$$