1.

a) Szczelinowatość(porowatość szczelinowa - skały zwięzłe, krystaliczne) Cecha utworów skalnych wynikająca z obecności w nich sieci spękań i szczelin.

Genetycznie wyróżniamy szczeliny:

syngenetyczne - (związane z samą skałą(sk.magmowe-cios,sk.głębinowe-granit,wylewne-bazalt)) tworzące się wskutek działania sił wewnętrznych w procesie powstawania skały,

tektoniczne - (szczeliny otwarte, siatka pękań) tworzące się wskutek ciśnień zewnętrznych podczas ruchów górotwórczych,

wietrzeniowe - (do 30 m) powstające wskutek działania słońca, różnica temperatur

Rozwarcie szczelin: nadkapilarne - > 0,25 mm, kapilarne - 0,25 - 0001 mm, subkapilarne - < 0,0001 mm.

Gęstość liniowa szczelin G_L= n/L - liczba szczelin na długość odcinka n

Gęstość powierzchniowa szczelin G_P=∑l/F - suma długości szczelin na powierzchnie

Współczynnik szczelinowatości n_F=b*∑_l/F - gęstość pow *b

Ośrodek szczelinowaty jest prawie zawsze anizotropowy dlatego że nie jest niejednorodny i nieciągły.

b) wodochłonność - zdolność skał do gromadzenia wody W=V_W/V - objętość wody zmagazynowanej do całej objętości

c)przepuszczalność hydrologiczna - zdolność skały do przewodzenia wody wolnej

* występowanie pustek(pory,szczeliny,kawerny)

* pustki połączone

*odpowiednia wielkość

Duże prędkości wody - przepływ poziomy, Małe prędkości wody - przepływ pionowy

Skała nieprzepuszczalna - przepływ jest pomijalny

Przepuszczalność skał charakteryzuja rózne parametry:

*współczynnik filtracji k

* współczynnik przepuszczalności K_P

* przewodność hydrauliczna skał T

2. STREFA SATURACJI. - powstaje w ten sposób, że woda infiltracyjna przesiąka przez środowisko przepuszczalne w dół dopóty dopóki nie napotka na strop warstwy nieprzepuszczalnej. Wówczas zatrzymuje się i zaczyna wypełniać wszystkie próżnie,
STREFA AERACJI (strefa napowietrzenia) jest to strefa w obrębie skorupy ziemskiej, od powierzchni ziemi do zwierciadła wód podziemnych W strefie aeracji zachodzą procesy wietrzenia. Jej głębokość waha się od zera (na bagnach) do kilkudziesięciu metrów. Woda tu filtruje, szybko przesiąka, warstwa jest natleniona, wolna od H2O

3. HYDROIZOBATY - linie jednakowej odległości zwierciadła wody gruntowej od powierzchni terenu
HYDROIZOHIPSY - (linia jednakowej wysokości zwierciadła: nie mogą się przecinać, pomiary tylko w tej samej warstwie wodonośnej) - linia krzywa łącząca punkty zwierciadła wody leżącej na tej samej wysokości względem przyjętego poziomu odniesienia.
HYDROIZOPIEZY - linie łączące punkty wykazujące tę samą wysokość ciśnienia.

4. Własności organoleptyczne wód podziemnych - własności określane za pomocą zmysłów człowieka

a) smak-wynika z obecności soli i gazów, zależny od organów czułości(badania na zimno i gorąco)

* stopień odczucia (skala 1-5)

* jakość (słony,gożki-siarczany,magnezy,słodki-sub org,kwasny-ałuny)

* wrażenie odczucia-(przyjemne-wodoroweglan,nieprzyjemne-siarkowwodór,orzeźwiające-CO2

* posmak (rybi,fenolowy)

b) zapach 3 rodzaje(natężenie 1-5,badania na zimno,badania na gorąco podgrzewa się temp do 60^O

roślinny R(przyczyny natur)-ziemisty,torfowy,trawiasty)

gnilny G-stęchły, zbutwiały,zgniłych jaj

specyficzne S(zw min sztuczne)-ropny,benzynowy,fenolowy

c) przezroczystość[cm]/mętność[mg/dm³] - zdolność wody do przepuszczenia promieni słonecznych/zdolność do absorbowania promieni świetlnych zależy od substancji koloidalnych.

Przezroczystość mierzona za pomocą kolumny Stellera. Mętność - odwrotność przezroczystości gdzie rozpuszcza się SiO2

5.Wody lecznicze:

a)wody podziemne

b) niezanieczyszczone pod względem chemicznym

c) o naturalnej zmienności cech fizycznych: chemicznych

d) spełniające co najmniej jeden warunek:

* mineralizacja M≥ 1g/dm3

* zawartość jonu żelazowego Fe²⁺≥10mg/dm3

* zawartość jonu fluorkowego F^- ≥2(woda fluorkowa)

* zawartość jonu jodkowego I^- ≥1 (woda jodkowa)

* zawartość jonu S²⁺ ≥1(woda siarczkowa)

* zawartość H2SiO3≥70(w.krzemowa)

* > 74 Bq/dm³(w.wodorowa)

* CO2 - 250-999 mg/dm3(w.kwasowęglowa)

*1000mg/dm3(w.szczawowa)

*uznane przez RM za lecznicze: 70 złóż -> za wody lecznicze uznaje się wody z CO2,wody termalne ≥20^OC

6. Wyprowadzić wzór na średni dopływ wody o zwierciadle swobodnym:

z: h-> H, x: r-> R

równanie krzywej depresji

Średni dopływ w zwierciadle swobodnym

7. Zasoby statyczne i dynamiczne wód podziemnych. Zasoby statyczne obejmują całkowitą objętość wody wolnej, zawartej w danym poziomie wodonośnym. Zasoby statyczne mogą być nieodnawialne (nie uzupełniane w cyklu hydrologicznym) i odnawialne (uzupełniane dzięki naturalnym czynnikom zasilania). Zasoby dynamiczne określa się, podając natężenie przepływu strumienia wody podziemnej w przekroju poprzecznym danego poziomu wodonośnego. Zasoby eksploatacyjne wód podziemnych stanowią część naturalnych zasobów dynamicznych lub statycznych, których pobór nie zakłóci równowagi hydrologicznej i nie wyrządzi szkód innym użytkownikom zasobów wodnych.

Do czego służy tryt. Tryt, H^3, izotop wodoru, T, T1/2=12,63 lat, Służy do określania czasu przebywania wody w systemach podziemnych, określa wiek wody do 1954r. Jeśli zbadana woda ma 0 TV tzn, że jest albo sprzed 1954, albo jest czysta. Należy do metody znacznikowej, izotopów radioaktywnych. H2O-> infiltracja-> jednostka trytowa=1 atom T/10^18 atomów H

Lej depresji. obszar obniżonego statycznego zwierciadła wód gruntowych w stosunku do jego naturalnego poziomu wokół miejsca ich poboru. Przyczyny: wypompowywanie wody dla celów gospodarczych lub bytowych, podczas działalności kopalń odkrywkowych i podziemnych.

Wzory. O zw swobod (Kusakina): R=575s*sqr(kH); o zw nap (Sichardta): R=3000s*sqr(k); k - współ filtracji, H-wys zwier wody nad podstawą warstwy wodonośnej, s- depresja

Aniony wód podziemnych. Substancje nieorganiczne: składniki główne świadczące o mineralizacji: Cl, SO2 ^2-, HCO3+CO3 ^2-

Wody głębinowe. Wody, które nie mają kontaktu z warunkami zewnętrznymi, wyst głęboko pod pow. Są wysoko zmineralizowane. Wody strefy saturacji, stanu fizycznego: wolne. Typy w zal od genezy: reliktowe, juwenilne, metamorficzne

Poziom wodonośny - warstwa lub zespół warstw skalnych, zawierających w porach, szczelinach i próżniach wodę wolną, tzn. wodę możliwą do pobrania przez człowieka i korzenie roślin. Poziom wodonośny o swobodnym zwier ma wykształconą strefę aeracji, poziom naporowy to poziom ograniczony w stropie i spągu utworami nieprzepuszczalnymi, o napiętym zwier.

Warstwa wodonośna - ośrodek skalny zdolny do gromadzenia i przewodzenia wody. Charakteryzuje się dużym współ filtracji (10^-4 m/s). Ograniczona jest od dołu przez warstwy nieprzepuszczalne. Górna granica to np. zwierciadło wody gruntowej. Pod względem ciśnienia gromadzonej wody rozróżnia się warstwy wodonośne: o zwier swobod i napiętym.

Źródło - samoczynny, naturalny i skoncentrowany wypływ wody podziemnej na pow Ziemi. Krenologia - nauka o badaniu źródeł. Podział: a)występowanie: poj, grupowe b)siła motoryczna: descensyjne, ascensyjne c)położenie: grzbietowe, podgrzbietowe, stokowe, dolinne, terasowe, zalewowe d)typy: warstwowe, szczelinowe, uskokowe, krasowe e)mineralizacja: mineralne (M>1 g/dm3), słodkie (M<1)

Infiltracja - wsiąkanie wód powierzchniowych i opadowych w głąb skor ziem, zależy od: rodz skały, wys opadów, szaty roślinnej, nachylenia zbocza, działal człow, temp

Influacja - wlewanie się wód opadowych z pow w środowisko skalne otwartymi szczelinami i kanałami krasowymi

Gazy w w. podziem - N2-neutralny, O2-w pr utleniania, wraz z głębokością maleje, CO2-z atmosfery, CH4-metan, bagna, H2S-siarkowodór

wody złożowe

Wody złożowe to wody podziemne w zlozach kopalnych. Dzielą się na: wody nadzlozowe, wody zlozowe, wody podzlozowe. Wody złożowe dzielą się również ze wzgeldu na charakter przewodow doprowadzajacyh: na wody porowe, szczelinowe, kawernowe i fugi. Dziela sie tez ze wzgledu na miejsce doplywu : doplywy przodkowe, stropowe, spągowe, ociosowe. Oraz ze wzgeldu na trwalosc doplywu: doplywy nie zmieniajace sie i doplywy zmienne.

genetyczne rodzaje wód podziemnych

Genetyczne rodzaje wód podziemnych - wody infiltracyjne, wody reliktowe - zamknięte w porach skał osadzających się na dnie zbiorników morskich, wody juwenilne - zw. z ogniskami magmowymi ( w Polsce nie ma ), wody metamorficzne - pow. w procesach metamorfozy skał

porowatość, a porowatość efektywna

Porowatość- charakteryzuje skały o strukturze ziarnowej. Wolne przestrzenie miedzy ziarnami to pory, porowatość zależy od ułożenia ziaren i różnorodności uziarnienia. Porowatość zależy od współczynnika porowatości. Jest to stosunek objętości porów Vp do objętości skały wraz z porami n=Vp/V(porowatość całkowita).

Porowatość efektywna uwzględnia tylko te pory, które łączą się między sobą i z otoczeniem umożliwiając przepływ filtracyjny płynów przez skałę ne=Ve/V, ne<n. Porowatość określana jest liczbą niemianowaną, mniejszą od jednośći, można przedstawiać ją także procentowo, współczynnik x100. Rodzaje porów: nadkapilarne>0,5 mm, kapilarne0,5-0,0002, subkapilarne<0,0002.

4. wyprowadzić wzór na studnię niedogłębioną

Wyprowadzić wzór na studnię niedogłębioną.

Qw- wydatek st niedogłebionej, Qi- wydatek st zupełnej, b- poprawka Forchheimera

w zwierciadle swobodnym:

w zwierciadle napiętym

gdzie:

l- długość robocza filtra w metrach

h- wysokość obniżonego zwierciadła wody w otw

m- miąższość warstwy wodonośnej w metrach

Jeżeli otwór badawczy nie doszedł do spągu warstwy wodonośnej to nieznana jest jej miąższość ani też wysokość zwierciadła nad podstawą. W tym wypadku należy przyjąć strefę aktywną tj. tę część warstwy wodonośnej, z której odbywa się rzeczywiście dopływ wody do otworu:
s- depresja

Podstawiając mamy następujące wzory

-zwierciadło swobodne:

-zwierciadło napięte :

5. wody podziemne strefy arreacji

- wody błonkowate (wody adhezyjne) - woda otaczająca błonką ziarna mineralne, powierzchnia których jest wysycona wodą higroskopijną. Z ziarnem mineralnym wiążą je siły elektryczne przyciągające drobiny wody. Grubość błonki nie przekracza 0,5 μm. Gęstość wód błonkowatych jest większa niż wody wolnej, temperatura zamarzania niższa od 0 st.C. Nie podlega sile ciężkości, nie przenosi ciśnienia

- wody higroskopijne - związane siłami molekularnymi z ziarnami mineralnymi skał. Powstają na drodze adsorbcji przez ziarna drobin pary wodnej z powietrza. Nie przenoszą ciśnienia hydrostatycznego, nie mają zdolności rozpuszczania, ani zdolności do ruchu.

- wody kapilarne - występują w strefie aeracji w porach i szczelinach o wymiarach kapilarnych. Poruszają się pod wpływem sił spójności i przylegania tworząc na granicy strefy saturacji i strefy aeracji strefę wzniosu kapilarnego. Wody kapilarne podlegają sile ciężkości, przekazują ciśnienie, mają zdolność rozpuszczania, zamarzają w temperaturze nieco niższej od 0 st.C.

- wody wolne - tworzące w strefie aeracji lokalne zbiorowisko nad stropem soczewki utworów nieprzepuszczalnych, którego zasoby zmieniają się pod wpływem opadów i parowania.

6. zasoby wód podziemnych: dyspozycyjne i eksploatacyjne

Zasoby eksploat. WP- dyspozycyjne przez które rozroznia się ilość wody która można uzyskac z obszaru bilansowego i nie uwzg liczby i rodzaju ujec

7. fizyczne właściwości wód podziemnych
najważniejsze wł fiz WP: temp, przewodność elektrolityczna właściwa, radoczynność, gęst i lepkość wody.

RÓWNANIE PRZEPŁYWU WÓD

V=Q/F ~ k

Darcy Q~JF

Bazin v=kJ

Rzeczywista prędkość wody w=Q/S=Q/Fn_e

gdzie: Q - wydatek wody, S - rzeczywisty przekrój, n_e - porowatość efektywna

Mamy rurę przez którą przepływa woda: w pierwszej części mamy filtrację : v=kJ, dalej (po środku mamy) ruch nielaminarny v=kJ^1/n gdzie 1<n<2 i na końcu jest prawo Chezy'ego v=kJ^1/2

ZWIERCIADŁO WODY

Swobodne:

- zwierciadło wód podziemnych

- granica między strefa aeracji i saturacji

- działają tylko siły grawitacji

- naśladuje kształt terenu

-zwierciadło większości wód podziemnych znajduje się w ruchu

- odwzorowanie zwierciadła wód podziemnych - hydroizohipsy

+ spadek hydrauliczny, spadek ciśnienia na określonym odcinku drogi h_a-h_b/l=Δh/l=I, który jest zmienny w czasie i GO OBLICZAMY, bo to stosunek.

WODY PODZIEMNE NA OBSZARZE MORSKIM

Mamy wysepkę otoczoną oceanem, na wysepce znajdują się podziemne wody słodkie, zdesperowany wyrzutek chce się wykąpać, więc musi wykopać studnię, dokopuje się w wyniku tego do wody słodkiej woda wypływa, ale jednocześnie tworzy się lej depresyjny oraz następuje przebicie wody słonej. P₀*h*γ_m=P₀*γ_s*(t+h)

t - ma wartość ujemną, dlatego szybko wyjdzie woda słona, np.: Gdańsk, Żuławy Wiślane.

STOSUNEK WÓD GŁĘBINOWYCH DO RZECZNYCH

- rzeki drenujące - czyli tak jakby woda z gruntu do rzeki

- rzeki infiltracyjne - rzeka oddaje wodę do podłoża

- rzeki drenująco - infiltracyjne

Wody powierzchniowe a wody podziemne, zlewnia powierzchniowa nie zawsze jest jednoznaczna ze zlewnią podziemną.

ZASOBY:

STATYCZNE - ilość wody w warstwie wodonośnej nie uwzględniając przepływu [km³].

DYNAMICZNE- ilość wody jaka przepływa przez przekrój warstwy wodonośnej w jednostce czasu [m³/h], dzielimy je na stałe i zmienne.

DYSPOZYCYJNE - ilość wody jaką można wydobyć z jednostki bilansowej - najczęściej zlewiska, bez uwzględnienia ilości i rodzaju ujęć [m³/h].

EKSPLOATACYJNE - określona ilość wody jaką można wyciągnąć z jednego ujęcia [m³/h].

RADIOAKTYWNOŚĆ WODY:

- cecha fizyczna

- Rn, Ac, Th - radioaktywność czasowa (T1/2 krótkie)

- Ra, U - radioaktywność stała (T1/2 długie)

- ²²²Rn rozkład do Ra, rozkład 3,8 doby

- w Polsce wody radoczynne - Rn

- jednostka 1Bg/1 dm³ 1 rozkład w ciągu 1 sekundy na 1 dm³ wody

- >74Bg/dm³ wody radoczynne, lecznicze

- Polska max ~300 Bg/dm³

TEMPERATURA

- cecha fizyczna

- zależna od głębokości

- jednostka: stopień geotermiczny [m]

- Polska średnia to ~33

- temperatura wody: optymalna i średnia to 6^o, średnia źródeł zmienia się od 4-10/12

- wzór na temperaturę wody: T_w=t_śr +głębokość-30/g

- podział hydrogeologiczny:

- chłodne tw<tśr

- zwykłe tw~tśr

- ciepłe tw>tśr

- podział balnegeologiczny:

- chłodne <20^oC

- termalne >20^oC

ŹRÓDŁA

- ze względu na występowanie: pojedyncze, grupowe, źródlisko

- na siły motoryczne: descensyjne, ascensyjne, nagazowane

- położenie: grzbietowe, podgrzbietowe, stokowe, dolinne, terasowo, osuwiskowe

- typy warstwowe - dolina przecina zw. Wody

- szczelinowe

- uskokowe

- spiętrzenie wód: zaporowe i przepływowe

- mineralizację: słodkie <1gM, mineralne >1gM

- temperaturę: chłodne i cieplice

- charakter podłoża: pokrywowe (zwietrzelina) i skalne (świeża skała)

Źródła specyficzne:

- gejzery: działalność ciepła i ciśnienia jest stała, dlatego ich wybuchy można kontrolować, żeby wywołać wybuch trzeba zmienić lepkość wody

- pieniawy: źródła nagazowane, gazy gromadzą się i wydostają na wierzch W_G = wykład gazowy, W_G = V _gazów/V_wody

WODY HIGROSKOPIJNE

Wody związane strefy aeracji. Woda higroskopijne są wody związane za pomocą sił absorpcji z ziarnami. Mają charakter elektryczny, międzycząsteczkowy oraz międzyatomowy (siły). Miąższość tworzonej przez nie warstwy wynosi około 0,04 mm . Największą wodochłonność mają gliny oraz iły około 20%. Wody te mają gęstość około 2 g/cm³ oraz temp. Zamarzania wynosi - 78^oC, nie wody, który nie rozpuszczają żadnych innych substancji, wody, które nie przekazują ciśnienia, wody nie mające zdolności ruchu.

WODY BŁONKOWATE

Wody związane, strefy aeracji. Woda błonkowata, także jak woda higroskopijna tworzy warstwę wokół ziaren. Jej charakter jest tylko elektryczny, a miąższość jest większa i wynosi do 0,5 mm . Gdy dojdzie do styku ziaren to błonki łączą się ze sobą. Jest to woda trudna do oznaczenia, im jest jej więcej tym mniejsze są ziarna.

WODY WGŁĘBNE

Woda wolna, strefy saturacji.

Są oddzielone warstwo nie przepuszczalną.

Rodzaj zasilanie:

- bezpośrednie - wychodnie warstw

- pośrednie - uskoki

- okna hydrogeologiczne: erozyjne, sedymentacyjne, z wyklinowania.

WODA GŁĘBINOWA

Woda wolna, strefy saturacji.

- nie mają kontaktu z warunkami zewnętrznymi

- wody zamknięte w skale w czasie tworzenia

- dawna infiltracja

- bardzo wysoka mineraliznacja

- wody reliktowe

RÓWNANIE PRZEPŁYWU WÓD

V=Q/F ~ k

Darcy Q~JF

Bazin v=kJ

Rzeczywista prędkość wody w=Q/S=Q/Fn_e

gdzie: Q - wydatek wody, S - rzeczywisty przekrój, n_e - porowatość efektywna

Mamy rurę przez którą przepływa woda: w pierwszej części mamy filtrację : v=kJ, dalej (po środku mamy) ruch nielaminarny v=kJ^1/n gdzie 1<n<2 i na końcu jest prawo Chezy'ego v=kJ¹

---