GEOLOGIA- W5

WODY PODZIEMNE

Hydrologia- nauka zajmująca się wodami podziemnymi

1. Hydrologia ogólna- pochodzenie(geneza), warunki występowania, krążenia oraz zależności między jakością, ilością i metodami zasobów

2. Hydrologia regionalna- rozpatruje występowanie i charakterystykę wód podziemnych w obrębie regionów hydrogeologicznych, która obejmuje strefy zasilania, drogi krążenia i strefy drenażu

3. Hydrologia stosowana- traktuje wodę podziemną jako surowiec dla celów komunalnych, leczniczych i przemysłowych

Woda jest:

• Najprostszym związkiem z najbardziej rozpowszechnianych reaktywnych pierwiastków

• Druga po(H₂) najczęściej występująca cząsteczka

• Występuje w 3 stanach skupienia

• Od 3,8 mld stała ilość wody w ciągu 11 dni wymienia się cała woda zawarta w atmosferze

• W ciągu 3,5 tys. lat wymienia się cała woda zawarta w Oceanie Światowym

Hipotezy na temat powstania wody:

1.

2.

Typy genetyczne wody:

1. Wody infiltracyjne- wody opadowe, wsiąkające w głąb na powierzchni. Może sięgać kilku km w głąb skorupy ziemskiej. Opad atmosferyczny spadający na powierzchnię lądów może ponownie wyparować do atmosfery, spływać po powierzchni terenu, wsiąkać w podłoże, bądź też zostaje zużyty przez roślinność.

Ilość wody infiltracyjnej zależy od:

• Ilości opadów

• Głębokości zalegania w Polsce sięga do 1000m

• Wody używane są do celów pitnych i przemysłowych

• W Polsce średnia suma opadów wynosi 600 mm/rok tylko część tej wody infiltruje w głąb-18%

Ilość infiltrowanej wody zależy od:

• Ilości i intensywności opadów

• Rodzaju skał podłoża

• Ukształtowania terenu

• Pokrywy roślinnej

• Temperatury i pory roku

• Stopnia nasycenia gruntu(im dłuższym opad tym mniejsza infiltracja)

• Działalności człowieka

• Przemarznięcia gruntu

• Wilgotności powietrza

Oprócz wód opadowych infiltrują również w pewnych warunkach wody rzek i zbiorników.

Rzeka drenarzowa- zwierciadło wody w rzece jest najniższym punktem dla wód podziemnych

Rzeka infiltrują- zwierciadło wody w rzece jest najwyższym punktem dla wód podziemnych; oddaje wodę do podłoża; w miarę posuwania się w dół rzeki ilości wody będzie malała

Warunki infiltracji:

1. Warunki bardzo dobre- infiltruje 30% opadów, na obszarach piasków i żwirów fluwioglacjalne, piasków wydmowych oraz piasków i żwirów pradolin

2. Warunki dobre- infiltruje 25% opadów na obszarach występowania piasków akumulacji lodowcowej, piasków: żwirów moren czołowych

3. Warunki średnie- infiltruje 15% opadów na obszarach występowania torfów, piasków i mad aluwiów, piasków akumulacji lodowcowej na podłożu gliniastym

4. Warunki złe- infiltruje 5% opadów na obszarach występowania glin zwałowych, osadów jeziornych i iłów

1. Wody kondensacyjne- powstają ze skroplonej pary wodnej w skałach. Związana jest z klimatem danego terenu i może osiągnąć wysokość 100 mm rocznie(najwięcej w klimacie suchym i gorącym). W polskich warunkach jest to około 65-80 mm rocznie.

2. Wody juwenilne- to para wodna wydobywającą się w głębi skorupy ziemskiej w czasie działalności wulkanicznej. Wody te są silnie zmineralizowane i gorące o niewielkim zasięgu występowania

3. Wody reliktowe- to stare wody sedymentacyjne i infiltracyjne zamknięte w pułapkach hydrogeologicznych między warstwami nieprzepuszczalnymi. Wody te są umiarkowane, występują głęboko, są silnie zmineralizowane i zmiennym składzie w stosunku do pierwotnej wody i nie nadaje się do celów pitnych. Mogą i są wykorzystywane jako surowiec do uzyskiwania różnych pierwiastków i sól, jak również po rozcieńczeniu jako kąpielowe wody lecznicze.

WŁAŚCIWOŚCI HYDROLOGICZNE:

1. Wodoprzepuszczalność

2. Wodochłonność

3. Odsączalność

WODOPRZEPUSZCZALNOŚĆ

zdolność gruntu do przepuszczenia wody systemem połączonych porów, zależy od obecności wolnych przestrzeni, połączonych ze sobą w skale

Tymi przestrzeniami mogą być:

1. Porowatość

2. Szczelinowatość

3. Krasowatość

POROWATOŚĆ

Podział porów w zależności od ich wielkości:

• Nadkapilarne o średnicy >0,5 mm- woda porusza się siłami grawitacji

• Kapilarne o średnicy 0,5-0,0002

• Subkapilarne <0,0002mm- woda zostaje całkowicie związana

Współczynnik porowatości: $\mathbf{h =}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{V}}\mathbf{100\%}$

Porowatość elastyczna- jest mniejsza niż całkowita o 10-40%, jest to stosunek objętości porów czynnych w czasie przepływu wody(nadkapilarne) do objętości skały

Porowatość zależy od:

• Stopnia jednorodności uziarnienia

• Kształtu ziaren

• Sposobu ułożenia ziaren

• Stopnia scementowania ziaren

• Nie zależy od wielkości ziaren

SZCZELINOWATOŚĆ

skały zbite i masywne wykazują minimalny współczynnik porowatości, ale mogą stać się dobrymi przewodnikami wody ze względu na istniejące szczeliny i spękania

Ze względu na genezę szczeliny możemy podzielić na:

• Syngenetyczne- powstanie w czasie powstawania skały

• Tektoniczne- powstanie w czasie ciśnienia wewnętrznego w czasie ruchów skorupy ziemskiej

• Wietrzeniowe- powstanie w skutek wietrzenia

Szczeliny dzielimy na:

• Nadkapilarne >0,25mm

• Kapilarne 0,25-0,0001 mm

• Subkapilarne <0,0001 mm

Współczynnik szczelinowatości(d)- stosunek sumaryczny powierzchni szczelin wychodzących na badane pole powierzchni

Gęstość szczelin- gęstość liniowa(G- stosunek liczby szczelin przecinających wybraną linę pomiarową do jej długości); gęstość powierzchni(G_p- stosunek sumaryczny długości wszystkich szczelin do powierzchni pola, na które one wychodzą)

Drożność szczelin- stopień wypełnienia szczelin materiałem skalnym

KRASOWATOŚĆ

próżnie krasowe, rodzaj pustek skalnych, którymi mogą płynąć woda metodami sejsmicznymi

Wodoprzepuszczalność zależy od:

• Wielkości próżni w skale

• Średnicy ziaren

• Lepkości i temperatury wody

• Stopnia jednorodności uziarnienia

• Kształtu ziaren

• Sposobu ułożenia

Filtracja- powolne przesączanie się wody przez system porów i szczelin

Ruch laminarny:

• Cząsteczka wody porusza się w warstwach

• Równolegle do siebie i do przodu

• Poszczególne warstwy i cząstki wody nie mieszają się

Prędkość cieczy: $\mathbf{V =}\frac{\mathbf{Q}}{\mathbf{F}}$

Prawo Darcy’ego- ilość wody przepływającej przez środowisko porowate w jednostce czasu jest proporcjonalne do spadku hydraulicznego poprzecznego przekroju środowiska filtrującego

Q = kJF

Liniowe prawo filtracji: $\frac{\mathbf{Q}}{\mathbf{F}}\mathbf{= kJ \rightarrow V = kJ}$

Współczynnik filtracji (k) zależy od:

• Uziarnienie

• Ciężaru właściwego ciecz

• Lepkości cieczy

• Temperatury

WODOCHŁONNOŚĆ

Zdolność do pochłaniania i gromadzenia wody przez skałę. Przez wodochłonność całkowitą ogólną należy rozumieć ilość wody wolnej i związanej jaką może zgromadzić skała.

Wodę mogą chłonąć tylko skały posiadające próżnie. Potencjalna wodochłonność jest zatem praktycznie równa ogólnej objętości próżni z jednostce objętości skały.

Współczynnik porowatości: $\mathbf{W =}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{V}}\mathbf{100}\mathbf{\%}$

ODSĄCZALNOŚĆ

Zdolność skały całkowicie nasyconej wodą do oddania wody wolnej. Ilość wody, która może odsączać się grawitacyjnie, zależy od wielkości porów. Im większe są pory, tym większa jest odsączalność.

Współczynnik odsączalności: $\mathbf{\mu =}\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{w}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{c}}}\mathbf{100\%}$

Piaski pylaste	0,12
Piaski drobne	0,17
Piaski średnie	0,19
Piaski grube	0,22
Żwiry	0,26
rumosze	0,26
Skały szczelinowate i krasowe	0,01