MAKROSKŁADNIKI
Pierwiastki występujące powszechnie w wodach podziemnych, uznawane za główne ich składniki. Zazwyczaj makroskładniki stanowią w sumie ponad 90% substancji rozpuszczonych. Makroskładniki mogą być pochodzenia naturalnego i antropogenicznego.
Makroskładniki: wodór, mangan, brom, FeCaCON, Cl K, MgS, NaCl
MIKROSKŁADNIKI
Grupa pierwiastków, które w wodach podziemnych występują w nieznacznych ilościach,
najczęściej nie przekraczająca stężeń 1 mg/dm3. Obejmują pierwiastki rzadkie, śladowe i promieniotwórcze.
Mikroskładniki: bor,bar, Si Ni Li Ti , Al.,As,Ag, Pb,Cu, F
EKSPLOATACJA WÓD PODZIEMNYCH. STUDNIE .
Depresja w studni- Obniżenie w powierzchni zwierciadła wody podziemnej wywołane pompowaniem lub wymuszone obniżeniem stanów wody na granicach warstwy, parowaniem itp. Wyrażona jest wzorem: S = H- h
Rysunek przedstawia lej depresyjny w przekroju i planie
S- depresja w studni
H- wysokość statycznego zwierciadła wody nad nieprzepuszczalną podstawą
h - wysokość obniżonego zwierciadła w otworze przy pompowaniu wody
R- promień leja depresyjnego
Lej depresji - obszar obniżonego statycznego zwierciadła wód gruntowych w stosunku do jego naturalnego poziomu wokół miejsca ich poboru. Przy pompowaniu studni w warstwie jednorodnej lej depresji wykazuje symetrię walcową i charakteryzuje się go depresją w studni i promieniem leja depresyjnego.
W ruchu ustalonym promień leja depresji ma nieskończoną wartość lub odpowiada odległości do granic warstwy wodonośnej
Promień leja depresyjnego (zasięg depresji)- odległość w poziomie od osi otworu do miejsca, w którym obniżone zwierciadło łączy się ze statycznym jego poziomem.
Zależy od:
- depresji w otworze pompowanym
- miąższości warstwy wodonośnej
- własności filtracyjnych warstwy wodonośnej
Dla wód naporowych: R= 3000 s√k
Dla wód o zwierciadle swobodnym: R= 575 s √kH
Krzywa depresji: linia krzywa na przekroju, która powstała po przecięciu leja depresyjnego.
Dla wód o zwierciadle swobodnym: H² - h² =(Q/πk) ln (R/r)
Q- ilość pompowanej wody przy obniżeniu zwierciadła o s=H-h
Wydajność studni- objętość wody uzyskiwana w określonych warunkach hydrogeologicznych i technicznycg oraz przy określeniu depresji zwierciadła wody podczas samowypływu lum pompowania z otworu studni w jednostce czasu Q=L³/T [m³/h]
Wydatek studni: Ilość wody, jaką w określonych warunkach hydrogeologicznych i technicznych można otrzymać w jednostce czasu przez pompowanie. [m³/d] [m³/s]
dla wód o swobodnym zwierciadle:
Q=1,36 (k(2H-s)s)/lg R -lg r
dla wód pod ciśnieniem:
Q= 2,73 (km(H-h))/lg R - lg r
Gdzie: k- współczynnik filt
R- promień leja depresji
m - miąższość warstwy wodonośnej
r - promeń otworu wiertniczego
H- wysokość statycznego zwierciadła wody nad nieprzepuszczalną podstawą
h - wysokość obniżonego zwierciadła w otworze przy pompowaniu wody
Wydatek jednostkowy studni -ilość wody, którą otrzymuje się w jednostce czasu na 1m depresji.
Dla wód o swobodnym zwierciadle: q= 1,36 (k(2H-s))/(lg R - lg r)
Dla wód naporowych: q= Q/s
Depresja w warstwie wodonośnej -średnia wielkość obniżenia statycznego zwierciadła wody podziemnej wywołane eksploatacją wody
Depresja na pobocznicy studni -średnia róznica wysokości między zwierciadłem statycznym a dynamicznym wokół ujęcia
Depresja na pobocznicy studni- obniżenie zwierciadła poza studnią
ZWU- obszar wpływu ujęcia, zasięg wpływu ujęcia- obszar w otoczeniu ujęcia, w którym w wyniku pompowania następuje zmiana parametrów filtracyjnych (wysokości hydraulicznej, prędkości lub/i kierunku filtracji)
OSW- obszar spływu wód do ujęcia - część obszaru ZWU, z którego woda spływa do ujeciai w obrębie którego linie prądu zbiegają się w ujęciu. OSW ograniczają neutralne linie prądu.
Wyznaczenie OSW jest ważniejsze niż ZWU ponieważ zanieczyszczenia przenikające do warstwy wodonośnej w jego obrębie prędzej czy później dopłyną do ujecia, i to tym szybciej, im większe jest zdepresjonowanie.
Prawo Darcy'ego - darcy stwierdził że ilość wody przechodzącej przez środowisko porowate w jednostce czasu, jest proporcjonalne do spadku hydraulicznego, poprzecznego przekroju środowiska filtrującego i współczynnika filtracji. Wyraża ono liniową zależność prędkości filtracji od spadku hydraulicznego. Prawo to jest ważne tylko dla ruchu laminarnego. Q=kJF
k- wspólczynnik filtracji
J - spadek hydrauliczny
F - powierzchnia przekroju prowadzącego wodę w m²
Spadek hydrauliczny : wyrażony różnicą wysokości słupów wody lub różnicą ciśnień na drodze l:
J= Δh/l
Δh -różnica wysokości słupów wody na końcach drogi
Spadek hydrauliczny jest odwrotnie proporcjonalny do współczynnika filtracji.
Spadek hydrauliczny- różnica wysokości hydraulicznej między dwoma punktami położonymi na jednej linii prądu (na kierunku maksymalnego spadku) w przestrzeni przepływu, przypadająca na jednostkową odległośc między punktami
Wysokość hydrauliczna: w określonym punkcie w przestrzeni przepływu wyraża sumę wysokości położenia tego punktu ponad poziom odniesienia (zwykle poziom morza) i wysokość ciśnienia (piezometrycznego)
Strefa aeracji : H=z- p/γ
Strefa saturacji: H=z+ p/γ
Średnia rzeczywista prędkość przepływu - ilość wody przepływającej w jednostce czasu przez powierzchnię przekroju warstwy wodonośnej, po uwzględnieniu powierzchni prześwitów porów i kanalików.
W=Q/S
Ne- współczynnik porowatości miarodajnej
V- prędkość filtracji
Pzepływ może być ustalony lub nieustalony. Ruch płynu jest ustalony, kiedy parametry strumienia wody podziemnej, takie jak: ciśnienie,prędkość,napór są funkcją położenia, nie zmieniają się w czasie tzn. każda cząsteczka przechodząca przez dany punkt zachowuję się tak samo. Warunki takie osiąga się przy niskich prędkościach, np. łagodnie płynącego strumyka. Gdy parametry się zmieniają wtedy mamy do czynienia z ruchem nieustalonym.
Prędkość filtracji- fikcyja makroskopowa prędkość przepływu wody podziemnej w ośrodku nasyconym. Wyraża natężenie strumienia filtracji przypadające na jednostkowy przekrój poprzeczny (ortogonalny do linii prądu ośrodka porowatego(skały))
t=L/V t=L/u
Linia ekwipotencjalna(hydroizohips)- linia łącząca punkty o jednakowym potencjale w ruchu ustalonym. W ośrodku izotropowym linia ekwipotencjalna jest ortogonalna do linii prądu i do granicy nieprzepuszczalnej.
Hydroizobat- Linia łącząca punkty na mapie o jednakowej głębokości do zwierciadła wody podziemnej
Warstwa wodonośna jest ośrodkiem skalnym zdolnym do gromadzenia i przewodzenia wody. Charakteryzuje się stosunkowo dużym współczynnikiem filtracji. Najczęściej dla warstw wodonośnych wynosi on ponad 10-4 m/s, czyli >0,36 m/h; tak wysoki współczynnik filtracji mają szczegolnie grunty piaszczyste i żwirowe, a także ośrodki szczelinowe (masywy skalne z drożnymi szczelinami). Warstwa wodonośna od dołu ograniczona jest osadami (warstwami) nieprzepuszczalnymi lub trudnoprzepuszczalnymi dla wody.
Warstwa słabo przepuszczalna- Warstwa, masyw skał nasyconych o małej przepuszczalności tak, że ujęcie z nich wody nie jest możliwe, lecz przez które w warunkach kontaktu hydraulicznego sąsiednich warstw wodonośnych przepływa strumień przesączającej się wody tranzytowej (przesączanie, przesiąkanie międzywarstwowe)
Warstwa nieprzepuszczalna - Warstwa, utwór o bardzo małej przepuszczalności wykluczającej możliwość ujmowania wody a nawet wytworzenia strumienia przesączającej się wody tranzytowej między warstwami wodonośnymi rozdzielonymi przez poziom nieprzepuszczalny. W praktycznej hydrogeologii traktowany często jako pojęcie hipotetyc
STREFA AERACJI
Wody związane — wody podlegające siłom molekularnym wiążącymje z ziarnami mineralnymi w brew sile ciężkości. Zdolność ziaren skalnych do wiązania wody to adsorpcja.
Wody higroskopijne — woda powstająca na skutek adsorbowania drobin pary wodnej z powietrza w strefie aeracji.
- duża gęstość około 2 g/cm3
- zamarza w temperaturze - 78 C
- nie przekazuje ciśnienia hydrostatycznego nie ma zdolności ruch
- nie ma zdolności do rozpuszczania innych substancji
- nie jest wykorzystywana przez rośliny
Wody błonkowate — powstaje na skutek wiązania drobin ciekłej wody przez ziarna mineralne dzięki siłom elektrycznym działającym pomiędzy cząsteczką mineralną a cząsteczką wody.
Woda kapilarna — woda, która podnosi się ponad zwierciadło swobodne na skutek zjawiska włoskowatości.
Wody wolne — wody mające zdolność ruchu pod wpływem sił grawitacji i różnicy ciśnień hydrostatycznych. Występują w strefie aeracji jako wody wsiąkowe i zawieszone oraz w strefie saturacji jako wody przypowierzchniowe, gruntowe, wgłębne i głębinowe.
Woda wsiąkowa — woda opadowa lub powierzchniowa infiltrująca w głąb pod wpływem siły ciężkości.
Woda zawieszona— woda wsiąkowa, która zatrzymuje się i gromadzi ponad soczewką słaboprzepuszczalną.
STREFA SATURACJI
Woda przypowierzchniowa — (zaskórne lub hipogermiczne) to wody występują bardzo płytko pod powierzchnią ziemi i praktycznie pozbawione strefy aeracji.
Woda gruntowa — występują w strefie saturacji, gdzie ich górną granicą jest zwierciadło wód podziemnych a od powierzchni oddzielone są strefą aeracji. Głębokość ich występowania to przeważnie 5 — 15 metrów.
Woda wgłębna — występują w warstwach wodonośnych przykrytych utworami nieprzepuszczalnymi. Głębokość ich występowania to przeważnie 200 - 250 metrów (czasami może dochodzić do 1000 metrów) ijest określona jako strefa aktywnej wymiany wód. - zasilanie odbywa się w dwojaki sposób: infiltracja opadów atmosferycznych na wychodniach warstw, które stanowią obszar zasilania lub zasilanie przy udziale innych warstw wodonośnych drogą pośrednią poprzez więź hydrauliczną wód wgłębnych z wodami gruntowymi
STREFY OCHRONNE ŹRÓDEŁ I UJĘĆ WÓD PODZIEMNYCH:
Strefy ochronne — obszary poddane zakazom, nakazom i ograniczeniom w zakresie użytkowania gruntów i korzystania z wody. Wyznacza się je na podstawie ustaleń zawartych w dokumentacjach hydrogeologicznych.
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Srodowiska z dnia 5.11.1991 r dostosowano przepisy wyznaczania stref ochronnych do standardów światowych, czyli trójstrefowego modelu ochrony ujęć wód podziemnych.
Obzar ochrony bezpośredniej — ustanawiany obligatoryjnie o promieniu 8—20 metrów zależnie od ujęcia. Zakazana jest tu wszelka działalność nie związana bezpośrednio z eksploatacją uję
Źródło - naturalny, skoncentrowany, samoczynny wypływ wody podziemnej na powierzchnię terenu, który odbywa się pod wpływem siły ciężkości lub pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego.
1.Ze względu na sposób wypływu wód wyróżnia się:
źródła descenzyjne (zstępujące, descenzyjne, grawitacyjne) - gdy woda swobodnie wypływa na powierzchnię pod wpływem siły ciężkości;
źródło ascenzyjne (wstępujące, podpływowe) - woda pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego podnosi się w pustkach skalnych (porach lub szczelinach) w końcowym odcinku do góry i wypływa w miejscu, gdzie powierzchnia przetnie zwierciadło statyczne lub warstwę wodonośną poniżej zwierciadła;
www.studentcwaniak.pl