STREFA OCHRONNA UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH

1. Cel pracy

Celem wykonywanego ćwiczenia jest wyznaczenie zasięgu strefy ochrony pośredniej projektowanego ujęcia

wód podziemnych. Jest to obszar, z którego woda migruje do ujęcia przez czas nie dłuższy, niż ustawowo przyjęte 25 lat.

1. Obliczanie czasu przepływu w poziomie wodonośnym t.

Obliczenie czasu dopływu t wykonuje się na podstawie następującego wzoru:

t=ta+t p [lata]

gdzie:

ta – czas przesączania pionowego przez utwory strefy aeracji [lata]

tp – czas przepływu poziomego w warstwie wodonośnej [lata]

Przesączanie pionowe ma następującą postać:

$$t_{a} = \ \frac{m_{a}*w_{osr}}{I_{e}} = \ \frac{m_{a}{*w}_{osr}}{P*\omega_{isr}}$$

gdzie:

m_a - miąższość strefy aeracji [m]

w_o – wilgotność objętościowa utworów strefy aeracji [-]

I_e – infiltracja efektywna opadów atmosferycznych [m/rok]

P – wysokość opadów atmosferycznych [m/rok]

ω_i −  wskaźnik infiltracji efektywnej dla utworów przypowierzchniowych [-]

Teren ograniczony liniami prądu , charakteryzuje zmienność gruntów, a co z tym związane i parametrów danego ośrodka. Teren ten zbudowany jest z :

• piasków ze żwirami

• piasków pylasto-gliniastych

• piasków drobnych

Lp.	Klasa utworów	wo [%]	ωi  ∖ n[%]	na [-]	k [m/d]	Powierzchnia [m^2]
1.	piaski ze żwirami	8	20	0,25	52	373800
2.	piaski pylasto-gliniaste	24	12	0,12	4,33	247500
3.	piaski drobne	12	15	0,17	11,33	630000

a) Obliczanie średniego wskaźnika infiltracji efektywnej z zastosowaniem średniej ważonej po powierzchni.

ω_i sr=$\frac{{\mathbf{\omega}_{\mathbf{\text{i\ }}}}_{\mathbf{1}}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{1}}{\mathbf{+ \omega}_{\mathbf{\text{i\ }}}}_{\mathbf{3}}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{3}}{\mathbf{+ \omega}_{\mathbf{\text{i\ }}}}_{\mathbf{4}}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{4}}}{\mathbf{P}_{\mathbf{1}}\mathbf{+ P}_{\mathbf{3}}\mathbf{+ P}_{\mathbf{4}}}$ [%]

$\omega_{i\ sr} = \ \frac{7476000 + 2970000 + 9450000}{373800 + 247500 + 630000}$=$\frac{19896000}{1251300} = 15,90\lbrack\%\rbrack$

ω_i sr=15, 90[%]

b)Obliczanie średniej wilgotności objętościowej z zastosowaniem średniej ważonej po powierzchni.

w_osr=$\frac{{\mathbf{w}_{\mathbf{\text{o\ }}}}_{\mathbf{1}}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{1}}{\mathbf{+ w}_{\mathbf{\text{o\ }}}}_{\mathbf{3}}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{3}}{\mathbf{+ w}_{\mathbf{\text{o\ }}}}_{\mathbf{4}}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{4}}}{\mathbf{P}_{\mathbf{1}}\mathbf{+ P}_{\mathbf{3}}\mathbf{+ P}_{\mathbf{4}}}$ [%]

$w_{o\ sr} = \ \frac{2990400 + 5940000 + 7560000}{373800 + 247500 + 630000}$=$\frac{16490400}{1251300} = 13,18\lbrack\%\rbrack$

w_o sr=13, 18[%]

c) Obliczanie średniego czasu przesączania pionowego przez utwory strefy aeracji

m_a = N/3=4/3=1,33 [m]

w_ośr = 13,18% =0,1318 [-]

P = 600 +4 [mm/rok] = 654 [mm/rok] = 0,654 [m/rok]

ω_isr = 15,90 % = 0,1590 [-]

t_aśr = $\frac{1,33*0,1318}{0,654\ *\ 0,1590} = \ \frac{0,1752}{0,1039} = 1,69\ \lbrack lat\rbrack$

Całkowity czas przesączania przez utwory strefy aeracji wynosi 1,69 lat.

Przesączanie poziome ma następującą postać:

Określając czas przepływu poziomego zanieczyszczonych wód w warstwie wodonośnej wzdłuż poszczególnych linii prądu, posługujemy się wzorem :

t_p = ∑t_pi

t_pi = $\frac{L_{i}}{U_{i}}$

U_i = 365 * $\frac{k_{i}*\text{\ I}}{n_{\text{ai}}}$ = 365 * $\frac{k_{i}*\ H_{i}}{n_{\text{ai}}\ *\ L_{i}}$

gdzie:

t_p - sumaryczny czas przepływu poziomego wody w warstwie wodonośnej do ujęcia [lata]

t_pi – czas przepływu obliczony dla wydzielonych cząstkowych odcinków linii prądu [lata]

L_i – długość wydzielonego odcinka linii prądu [m]

U_i – prędkość przepływu wód podziemnych, obliczona dla wydzielonego odcinka linii prądu [m/rok]

k_i – współczynnik filtracji utworów warstwy wodonośnej , przyjęty jako reprezentatywny dla wydzielonego odcinka cząstkowego linii prądu [m/d]

ΔH_i – różnica ciśnień na wydzielonym odcinku linii prądu [m]

n_ai – współczynnik porowatości aktywnej utworów warstwy wodonośnej, przyjęty jako reprezentatywny dla wydzielonego odcinka cząstkowego linii prądu[-]

Obliczenia dla kolejnych linii prądu

nr. lini prądu	nr. odc. cząstkowego	Li [m]	Δhi [m]	I [Δhi/Li]	k [m]	na [-]	µi [m/rok]	tpi [lata]	t = ta +∑tpi [lata]
1	1	50	0,25	0,005	51,33	0,25	374,71	0,13	1,82
	2	190	0,25	0,0013	51,33	0,25	98,61	1,93	3,75
	3	180	0,25	0,0014	51,33	0,25	104,09	1,73	5,48
	4	190	0,25	0,0013	51,33	0,25	98,61	1,93	7,41
	5	230	0,25	0,0011	34,24	0,22	61,75	3,72	11,13
	6	300	0,25	0,0008	4,33	0,17	7,75	38,72	49,85
	7	500	0,25	0,0005	4,33	0,17	4,65	107,56	157,41
	8	680	0,25	0,0004	4,33	0,17	3,42	198,95	356,36
3	1	20	0,25	0,0125	51,33	0,25	936,77	0,02	1,71
	2	20	0,25	0,0125	51,33	0,25	936,77	0,02	1,73
	3	50	0,25	0,005	51,33	0,25	374,71	0,13	1,86
	4	90	0,25	0,0028	51,33	0,25	208,17	0,43	2,29
	5	130	0,25	0,0019	51,33	0,25	144,12	0,9	3,19
	6	170	0,25	0,0015	51,33	0,25	110,21	1,54	4,73
	7	230	0,25	0,0011	37,03	0,23	63,88	3,6	8,33
	8	310	0,25	0,0008	4,33	0,17	7,5	41,35	49,68
	9	600	0,25	0,0004	4,33	0,17	3,87	154,89	204,57
	10	410	0,25	0,0006	4,33	0,17	5,67	72,33	276,9
6	1	30	0,25	0,0083	51,33	0,25	624,52	0,05	1,74
	2	140	0,25	0,0018	51,33	0,25	133,82	1,05	2,79
	3	170	0,25	0,0015	51,33	0,25	110,21	1,54	4,33
	4	190	0,25	0,0013	51,33	0,25	98,61	1,93	6,26
	5	240	0,25	0,001	44,67	0,23	73,84	3,25	9,51
	6	350	0,25	0,0007	4,33	0,17	9,41	37,2	46,71
	7	450	0,25	0,0006	4,33	0,17	7,32	61,5	108,21

Linia prądu nr 1

t₁ = 356,36 [lat] ≈ 356[lat]

Linia prądu nr 3

t₃ = 276,9 ≈ 277 [lat]

Linia prądu nr 6

t₆ = 108,21 ≈ 108 [lat]

1. Wyznaczanie izochrony 25 lat wymiany wody

Dla linii prądu nr 1:

49,85 – 11,13 = 38,72 lat

25 – 11,13 = 13,87 lat

38,72 lat – 300

13,87 lat – x

x = 107,5 m

Dla linii prądu nr 3:

49,68– 8,33 = 41,35 lat

25 – 8,33 = 16,67 lat

41,35 lat – 310

16,67 lat – x

x = 124,97 m

Dla linii prądu nr 6:

46,71 – 9,51 = 37,2 lat

25 – 9,51 = 15,49 lat

37,2 lat – 450

15,49 lat – x

x = 187,38 m

Obliczone zasięgi dla 25 lat odmierzono i zaznaczono na mapie.

1. Wnioski

Ujęcie zlokalizowane jest w niewielkiej odległości od składowiska odpadów, które będzie silnie oddziaływać na jakość pobieranych wód. Usunięcie tego ogniska zanieczyszczeń wymagać będzie przeprowadzenia długotrwałych badań stanu gleby i wód gruntowych, aby sprawdzić czy nie zostały one skażone. Ze względu na usytuowanie planowanego punktu poboru w bezpośrednim sąsiedztwie rzeki, znaczna ilość pobieranych wód pochodzić będzie z przesączania z tej rzeki. W związku z tym na jakość wody w ujęciu będzie miała bezpośredni wpływ jakość wody w Sanie.

Podsumowując planowane miejsce nie jest dobrą lokalizacją dla ujęcia wód.