HYDROGEOLOGIA

WŁASNOŚCI FIZYCZNE I CHEMICZNE WÓD PODZIEMNYCH

(krótko tak jak trzeba)

Do właściwości chemicznych wód podziemnych zaliczane są zwykle: odczyn wody (pH), warunki utleniająco-redukcyjne (Eh), kwasowość i zasadowość wody, jej mineralizacja lub sucha pozostałość oraz twardość.

Najważniejszymi właściwościami fizycznymi wód podziemnych są: temperatura, przewodność elektrolityczna właściwa, radoczynność, gęstość i lepkość wody.

SKŁAD CHEMICZNY WÓD PODZIEMNYCH

-substancje nieorganiczne (makro i mikro składniki)

- substancje organiczne (zawiesiny, koloidy i roztwory rzeczywiste)

- gazy ( CO2,N2,O2, H2S)

- mikroorganizmy (bakterie)

OGÓLNA MINERALIZACJA WODY

Jest to ilościowy wyraz zmineralizowania wód podziemnych. Ogólna mineralizacja wody określa masę suchej pozostałości po odparowaniu 1l wody. Jest to osad jaki pozostaje po odparowaniu próbki w temp. 105° C i wysuszeniu go do stałej masy w tej samej temperaturze przez 1 godzinę.

Wzory: S= [(a-b)/V ]*100 gdzie: a -masa parownicy z osadem w mg

b- masa parownicy próżnej w mg

V- objętość pobranej próbki wody w cm3

M= S-Z+0,5 HCO3 gdzie: S- sucha pozostałość

Z - zawiesiny mineralne

Podział:

• ultrasłodkie (o suchej pozostałości mniejszej niż 0,1 g/l

• słodkie ( o suchej pozostałości 0,1-0,5 g/l)

• akratopegi (wody o podwyższonej mineralizacji 0,5-1 g/l, jeśli ich temp jest

wyższa od 20°C nazywamy je akratotermami

• mineralne (o suchej pozostałości od 1- ponad 400g/l)

∗ słabo zmineralizowane (1-3 g/l)

∗ średnio zmineralizowane ( 3-10 g/l)

∗ silnie zmineralizowane ( 10-35 g/l)

∗ solanki (ponad 35g/l)

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

OGÓLNA TWARDOŚĆ WODY

Twardość wody jest to obecność w wodzie soli wapniowych i magnezowych. Im większe jest stężenie jonów Ca i Mg w wodzie, niezależnie od rodzaju związku, w którym one występują, tym większa jest twardość wody. Wyróżnia sięt twardość węglanową oraz twardość niewęglanową. Suma obydwu twardości nazywana jest twardością ogólną. Twardość węglanowa(przemijająca) wywołana jest dwuwęglanami wapnia i magnezu. Można ją usunąć poprzez gotowanie wody.Twardość niewęglanowa spowodowana jest obecnością mniej pospolitych soli wapniowych i magnezowych, takich jak siarczany i chlorki, rzadziej azotany, fosforany i krzemiany. Twardość niewęglanową można usunąć tylko za pomocą środków chemicznych bądź poprzez destylację wody.

Twardość wody podziemnej zależy od składu mineralnego środowiska skalnego, prędkości przepływu, długości jego drogi i czasu, przez jaki woda kontaktuje się ze skałą. Płytkie wody podziemne nabierają wysokiej twardości wskutek zanieczyszczeń pochodzących z powierzchni ziemi, jak wapniowanie gleb, nawozy sztuczne, oborniki itp.

Twardość wody ma duże znaczenie praktyczne i gospodarcze. Wody zbyt twarde nie nadają się do zasilania kotłów przemysłowych, centralnego ogrzewania ponieważ wewnątrz kotłów i przewodów ogrzewczych powodują tworzenie się kamienia kotłowego (wody zasilające kotły nie powinny mieć większej twardości niż 0,712mwal/l ).Twarde wody utrudniają gotowanie niektórych potraw, powiększają straty mydła przy myciu i praniu.

Podział wód podziemnych według twardości:

Określenie klasy twardości wody	1 mg CaCO3/dm^3	1 mval Ca/dm^3	^on (stopnie niemieckie)
bardzo miękka	< 75	< 1,5	< 4,2
miękka	75 - 150	1,5 - 3,0	4,2 - 8,4
średnio twarda	150 - 300	3,0 - 6,0	8,4 - 16,8
twarda	300 - 500	6,0 - 10,0	16,8 - 28,0
bardzo twarda	> 500	> 10,0	> 28,0

Metody oznaczania twardości wody:

• mydło Clarka

• metoda Boutron-Boudeta

• metoda wersanianowa

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 filtracji

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.

POJĘCIA:

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 l , w at (Pa) lub w m

J= v/k

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

U= V/ne

Ne- współczynnik porowatości miarodajnej

V- prędkość filtracji

Przepływ 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. Pod względem ciśnienia gromadzonej wody rozróżnia się warstwy wodonośne o zwierciadle wody swobodnym i warstwy wodonośne o zwierciadle wody napiętym. Jest to głównie woda gruntowa. W przypadku warstw wodonośnych występujących bezpośrednio pod powierzchnią terenu, kiedy poziom wód podziemnych jest zbyt płytki powstają bagna. Kiedy poziom wód podziemnych takich warstw podniesie się ponad powierzchnię terenu, powstają źródła (lub zbiorniki wód powierzchniowych stojących o dopływie podziemnym). Źródła mogą się również pojawić, gdy warstwa jest odizolowana od powierzchni ziemi, lecz zwierciadło wód jest napięte - wody występują pod ciśnieniem i wypływ nastąpi w momencie jakiegokolwiek przebicia warstwy nieprzepuszczalnej.

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 hipotetyczne

PROFIL LITOLOGICZNY (nawiercona warstwa o zw. swobodnym i 2 warstwy o zwierciadle napiętym) oznaczyć jeszcze skalę i wysokości !!!

żwir - skała osadowa, okruchowa, frakcja żwirowa.> 2mm,trzeba określić stopień obtoczenia, kształt i stopień selekcji okruchów, skałą zwięzłą jest brekcja i zlepieniec, charakteryzuje się porowatością intergranularną, współczynnik filtracji >10 do minus 3, porowatość 20-55%, skała b.dobrze przepuszczalna

pył - skała osadowa, okruchowa, frakcja pyłowa 0,1-0,01, porowatośc intergranularna, współczynnik filtracji 10minus 5 - 10minus8, porowatośc 50-60%, skała słabo przepuszczalna

glina- skała osadowa okruchowa, frakcja iłowa, skała składająca się gł. z iłu z domieszką mułu, piasku, niekiedy żwiru. Porowatość intergranularna, W jej skład wchodzą minerały ilaste, ziarna kwarcu, współczynnik filtracji: 10do minus6-10minus8, porowatość intergranularna, porowatość 24-42%

ił - skała osadowa, okruchowa, frakcja iłowa, W stanie suchym nie dają się łatwo rozcierać, chłonąc wodę stają się plastyczne , ma porowatość intergranularną , porowatość 18-35% (zwarte), wsp. Filtracji: <10minus8

wapień - Rozkładaja się pod wpływem kwasu solnego dając burzliwą reakcję, skała osadowa, chemiczna, skała masywna, zbita,powstała w wyniku wytrącania się składników mineralnych z wody, krasowatość, wsp. Filtracji: <10minus8, wsp. Porowatości 0,2-7%

kreda pisząca - skała osadowa, węglanowa, która powstała na dnie mórz i oceanów. Jest odmianą wapieni. Jej podstawowym składnikiem jest kalcyt. Zbudowana jest głównie z mikroskopowych skorupek kokolitów i otwornic. Jest to skała miękka, niezbyt zwięzła i porowata, dzięki czemu ma mały ciężar właściwy i jest lekka.Skała zbita, Charakteryzuje ją krasowatość, współczynnik filtracji: <10minus8, porpwatość: 3-55%

dolomit - skała osadowa, dolomityczna,chemiczna,klastyczna składającą się głównie z minerału dolomitu (węglanu magnezu - ponad 90%) i minerału kalcytu (węglanu wapnia), minerałów ilastych. ulega reakcji z kwasem solnym dopiero po sproszkowaniu. zwięzła, masywna, porowata. Charakteryzuje się krasowatością, porowatość: 0,2-7%, współczynnik filtracji: <10minus8

gips - skała osadowa, chemiczna, bardzo drobnoziarnista, biała, szara, Składa się głównie z minerału o tej samej nazwie, skała zbita, współczynnik filtracji: 10minus6-10minus8, współczynnik porowatości: 3-7%, charakteryzuje się krasowatością

pumeks - wulkaniczna,wylewna skała magmowa zbudowana z porowatego szkliwa wulkanicznego powstałego z silnie gazującej, pienistej lawy. Ma szklistą, drobnoziarnistą strukturę, tekstura bezładna, gąbczasta, charakteryzuje się szczelinowatością, współczynnik filtracji <10minus8,

bazalt - wylewna skała magmowa, obojętna, barwa ciemna, aż po czarną.

porfirowa struktura skał. Tekstura bezładna,zbita. Głównymi składnikami są amfibole i pirokseny, charakteryzuję się szczelinowatością, współczynnik filtracji <10minus8, porowatość 0,2-

granit- skała magmowe, głębinowe o barwie szarej, różowej lub czerwonej.

Struktura porfirowata, jawnokrystaliczna. Tekstura bezładna, zbita, masywna

Skład mineralny stanowią: skalenie potasowe,plagioklazy, kwarc, łyszczyki

Skała kwaśna, charakteryzuję się szczelinowatością, współczynnik filtracji <10minus8, porowatość 0,2-2,2%

gabro- obojętna skała magmowa gruboziarnista lub średnioziarnista, o barwie czarnej, szarej, brązowej lub zielonoszarej.W jej skład wchodzą: plagioklazy, pirokseny i amfibole oraz w mniejszych ilościach oliwin, biotyt, apatyt, struktura jawnokrystaliczna, ofitowa, porfirowata. Tekstura: bezładna, zbita, masywna, charakteryzuję się szczelinowatością, współczynnik filtracji <10minus8, porowatość 0,2-2,2%

piasek: skała osadowa, okruchowa, frakcja piaskowa(2-1,1-0,5,0,5-0,1), złożone z ziaren o średnicy od 2mm do 0,05mm , skład: kwarc, charakteryzuje się porowatością intergranularną, porowatość: 20-48%

Wspłóczynnik filtracji : gruboziarniste >10do minus3

Średnioziarniste 10do minus3 - 10minus4

Drobnoziarniste 10minus4 - 10minus5

KLASYFIKACJA WÓD WG. ZDZISŁAWA PAZDRO

Strefa występowania	Typy wód		Stan fizyczny wody	Rodzaje wód
Aeracji	Wody higroskopijne Wody błonkowate Wody kapilarne		Wody związane
		Wody wsiąkowe Wody zawieszone		Wody wolne	Wody porowe Wody szczelinowe Wody krasowe
	Saturacji	w.przypowierzchniowe w. gruntowe	Wody swobodne
		Wody wgłębne Wody głębinowe	Wody naporowe

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.
- warstwa wewnętrzna — o cechach zbliżonych do wody higroskopijnej
- warstwa zewnętrzna - gęstość około 1 g/cm3, temperatura zamarzania < O C, nie przenosi ciśnienia hydrostatycznego, ma niewielką zdolność rozpuszczania.
Woda kapilarna — woda, która podnosi się ponad zwierciadło swobodne na skutek zjawiska włoskowatości.
- podlega sile ciężkości
- przenosi ciśnienie hydrostatyczne
- rozpuszcza sole mineralne
- zamarza <0 C
- jest wykorzystywana przez rośliny
Zdolność skał do wzniosu kapilarnego to wodochłonność kapilarna.
Wysokość wzniosu wynosi w metrach:
żwiry 0,03
piaski grube 0,03 — 0,12
piaski średnie 0,12 — 0,35
piaski drobne 0,35 — 1,20
mułki, lessy, piaski pylaste 1,20 — 3,50
Przyczyną wzniosu kapilarnego są siły działające na granicy ciała stałego i cieczy: siły spójności i przylegania.
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.
- zasilane przez wody opadowe i gruntowe
- nie nadają się do zaopatrzenia w wodę (silnie zażelazione i zakwaszone)
- wykorzystywane są przez rośliny
- są uciążliwe w budownictwie

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.
- zasilane bezpośrednio przez infiltracje opadów atmosferycznych
- brak izolacji od powierzchni terenu
- podlegają nieznacznym wpływom temperatury powietrza
- zmienny skład chemiczny zależny od klimatu
- dobry stan sanitarny
- mają znaczenie użytkowe
- mogą być uciążliwe w budownictwie
- Zwierciadło wody gruntowej reaguje na ilość opadów atmosferycznych. Reakcja ta jest jednak opóźniona ze względu na małą prędkość wsiąkania wody infiltrującej w skały.

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
- - mają mniejszy udział w krążeniu wód i mniejsze tempo wymiany niż wody gruntowe
- -nie reagują (lub reakcja jest słaba) na zjawiska klimatyczne
- -mają stałe właściwości fizyczno — chemiczne
- -ulegają wpływom natury geologicznej — tektoniki, geotermiki
- -piętrowość wód wgłębnych - serie skał osadowych zbudowane są z naprzemianległych osadów przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych i dlatego w profilu pionowym spotyka się kilka warstw wodonośnych. Woda zawarta w takim kompleksie i przywiązana do określonej stratygraficznie formacji geologicznej to PIĘTRO WODONOSNE.
---strefowe warunki krążenia wód wgłębnych (zasilanie przez opady, krążenie w skałach, wypływ na powierzchnię):
WODY ARTEZYJSKIE — są szczególnym rodzajem wód wgłębnych pozostających pod ciśnieniem hydrostatycznym spowodowanym nadkładem utworów nieprzepuszczalnych. W zależności od wielkości ciśnienia, budowy geologicznej i ukształtowania terenu linia ciśnień piezometrycznych może wznosić się ponad powierzchnię terenu, tzn. że po nawierceniu woda w otworze wypłynie samoczynnie na powierzchnię. Wody takie nazywany ARTEZYJSKIMI. Jeśli linia ciśnień piezometrycznych nie wznosi się ponad powierzchnię terenu, tzn. że po nawierceniu nie nastąpi samo wypływ a woda podniesie się w otworze. Takie wody nazywamy
SUBARTEZYJSKIMI.
Występowanie wód artezyjskich:
- obecność warstw zdolnych do gromadzenia i akumulowania wody
- podścielenie i przykrycie warstw wodonośnych utworami nieprzepuszczalnymi
- nieckowate, synklinalne lub monoklinalne ułożenie warstw
wody głebinowe — wody znajdujące się głęboko pod powierzchnią ziemi i całkowicie od niej izolowane kompleksem utworów nieprzepuszczalnych
- nie są zasilane ani odnawiane
- znajdują się w stagnacji i podlegają tylko powolnym ruchom dyfuzyjnym i osmotycznym
- są silnie zmineralizowane
- są to stare wody reliktowe lub sedymentacyjne
- są pod dużym ciśnieniem, które jednak przy ich eksploatacji ulega obniżeniu na skutek braku zasilania
wody szczelinowe- wody występujące w szczelinach skał litych. Zwierciadło wody nie ma tu ciągłego charakteru a uzależnione jest od obecności szczelin.
- zasilanie przez infiltrację opadów atmosferycznych (bezpośrednio) lub pośrednio lateralnie
skomplikowane warunki krążenia
- są słabiej zmineralizowane niż wody porowe
- duże zagrożenie zanieczyszczeniem w przypadku szczelin chłonących wodę w powierzchni
wody krasowe — wody podziemne występujące w próżniach, kawernach i kanałach powstałych w procesach krasowych. Zwierciadło wód uzależnione jest od ukształtowania powierzchni i podlega wahaniom zależnie od ilości opadów. Przepływ wód jest skomplikowany i zależy od sieci kanałów krasowych.
- zasilanie może być bezpośrednie przez opady atmosferyczne i cieki powierzchniowe lub pośrednie przez infiltrację wód poprzez utwory przykrywające kras
- stopień mineralizacji jest niewielki i zależny od charakteru skał - przy bezpośrednim zasilaniu jest duże zagrożenie zanieczyszczeniem
wody w czwartorzędowych utworach polodowcowych:
- występują tu ogromne ilości wód podziemnych
- charakterystyczne środowiska:
naprzemianległe osady przepuszczalne i nieprzepuszczalne pochodzenia lodowcowego, przepuszczalne osady wodnolodowcowe np. sandry, ozy,
rynny lodowcowe,
doliny kopalne (pogrzebane),
- zmienne warunki hydrogeologiczne (zmienność miąższości warstw,
uziarnienia, składu litologicznego, obecność soczewek nieprzepuszczalnych,
obecność okien hydrogeologicznych i zaburzeń glacitektonicznych)
- zasilanie bezpośrednio z opadów atmosferycznych lub pośrednio z wód
gruntowych oraz poprzez dopływ lateralny
- konieczność uzdatniania wód do spożycia ze względu na wysokie stężenia
jonów żelaza i manganu
wody w dolinach rzecznych:
- charakterystyczną cechą aluwiów jest duża różnorodność i zmienność warstw
- miąższość aluwiów wzrasta wraz z biegiem rzeki
- występują wody denne i tarasowe
- zasilanie poprzez bezpośrednią infiltrację opadów, infiltrację wód dopływów,
dopływ lateralny wód z podłoża
- płytko występujące zwierciadło wody najczęściej swobodne
- silne narażenie na zanieczyszczenia z powierzchni
- możliwość wzbogacenia w niekorzystne jakościowo składniki w wyniku
rozkładu materii organicznej zawartej w torfach, namułach i drobnych
piaskach
- dążenie do równowagi ilościowej wód podziemnych zawartych w aluwiach i
wód rzeki (rzeki drenujące lub infiltrujące)

WODY PODZIEMNE — wody występujące w skałach i posiadające zdolność ruchu w wyniku działania sił ciężkości.
POCHODZĄ ONE Z:
• Infiltracji (wsiąkania) opadów atmosferycznych do podłoża skalnego — wody infiltracyjne.

Kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu wypełniającym pory i wolne przestrzenie w skałach - wody kondensacyjne
teoria Volera - ciepłe i wilgotne powietrze wchodzące w środowisko skalne ochładza się, a przy spadku ternperatury do punktu rosy czyli temperatury przy której para wodna w powietrzu osiąga stan nasycenia, następuje kondensacja i wydzielenie wody
• wody juwenalne — powstające na dużych głębokościach z ostygłej magmy. Część z nich może wypływać na powierzchnię w postaci gorących źródeł lub gejzerów
• reliktowe — stare wody uwięzione w osadach, wyłączone z systemu krążenia i występujące obecnie na większych głębokościach, silnie zmineralizowane:
- reliktowe pochodzenia sedymentacyjnego — wody dawnych osadów rnorskich lub jeziornych odizolowane w macierzystych skałach
- reliktowe pochodzenia kopalnego — wody atmosferyczne odcięte od systemu
krążenia przez procesy geologiczne

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.
Obszar ochrony bezpośredniej — ustanawiany obligatoryjnie o promieniu 8—20 metrów zależnie od ujęcia. Zakazana jest tu wszelka działalność nie związana bezpośrednio z eksploatacją ujęcia.
Obszar ochrony pośredniej — ustanawiany fakultatywnie
- wewnętrzny — wyznaczony 30 — dniowym czasem dopływu wody do ujęcia i utożsamiany ze strefą ochrony biologicznej
- zewnętrzny — obejmujący obszar zasilania i wyznaczony 25 — letnim czasem przepływu wody w warstwie wodonośnej; traktowany jako strefa ochrony chemicznej
W obrębie terenu wewnętrznego są zabronione wszelkie roboty i czynności mogące spowodować
zmniejszenie przydatności ujmowanej wody lub wydajności ujęcia.
W obrębie terenu zewnętrznego dopuszcza się ograniczenia działalności oraz pozostawienie obiektów
mogących stanowić zagrożenia dla jakości wód pod warunkiem wykonania urządzeń
zabezpieczających i systemu sygnalizacji zagrożenia.

WIĘŹ HYDRAULICZNA Z POWIERZCHNIĄ TERENU

ZANIECZYSZCZENIA WÓD WGŁĘBNYCH PRZEZ WODY GRUNTOWE

SYTUACJE HUDROGEOLOGICZNE W POBLIŻU RZEK:

DRENUJĄCEJ, INFILTRUJĄCEJ, OBOJĘTNEJ

,

ŹRÓDŁA

Źródło - naturalny, skoncentrowany, samoczynny wypływ wody podziemnej na powierzchnię terenu, który odbywa się pod wpływem siły ciężkości lub pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego.Każde źródło jest przejawem naturalnego drenażu wód podziemnych.Źródła mogą występować pojedynczo lub grupowo-jako zespół źródeł usytuowanych linearnie lub na szerszej przestrzeni, tworząc obszar źródliskowy. Skoncentrowany wypływ polega na tym, że woda podziemna dąży do pewnego punktu, w którym wylewa się na powierzchnię ziemi. Źródła występują w tych miejscach, gdzie powierzchnia ziemi przecina warstwę wodonośną lub statyczne zwierciadło wody podziemnej. Najobficiej występuje na obszarach górskich, gdzie głębokie wcięcia erozyjne rozcinają warstwy wodonośne. Rzadsze są natomiast na równinach i nizinach.

Oprócz źródeł występują liczne wypływy nie skoncentrowane w postaci: Młak, wycieków, wysięków, wypływów kroplistych albo kap.

Wyciek - słaby, nieskoncentrowany, powierzchniowy lub liniowy wypływ wody podziemnej z odsłoniętego w sposób sztuczny lub naturalny wodonośca. Wycieki mogą występować w jaskiniach i korytarzach krasowych, w kopalniach, w skarpach i zboczach dolin. Woda wyciekająca łączy się w strużki odpływające w dół. Wycieki są zjawiskiem okresowym, zanikają w okresie bezdeszczowym.

Młaka - powierzchniowy, nieskupiony wyciek wód podziemnych, także wokół źródła, zwykle zatorfiony lub zabagniony wskutek utrudnionego odpływu wody. Często porośnięty roślinnością bagienną. Młaki pojawiają się z reguły tam, gdzie następuje zatamowanie swobodnego odpływu na powierzchni, a więc na odcinkach terenu płaskich lub słabo nachylonych. Woda, która nie może swobodnie odpłynąć, nasyca warstwę przypowierzchniową lub zwietrzelinę powodując zabagnienie terenu i rozwoju roślinności hydrofilnej. Początkowo woda z młaki odpływa powoli w postaci jednej lub kilku strug. Jest to młaka odpływowa. W miarę rozwoju roślinności tworzy się zwarty jej kożuch uniemożliwiający odpływ. W tym momencie młaka przechodzi w typ ewaporacyjny. Młaki zajmują powierzchnię o różnej wielkości, od kilkunastu do kilku tysięcy metrów kwadratowych. Bardzo duże młaki tworzą pola młaczne.

Młaką określa się również typ łąki występującej na terenach o wysokim poziomie wód gruntowych i utrudnionym odpływie (młaki, wysięki, źródliska itp.). Tworzą ją głównie mchy, turzyce, sitowate, wełnianki i in.

Wysięk - miejsce słabego, nie skoncentrowanego wypływu wód gruntowych na powierzchnię terenu. Zazwyczaj woda ta pozbawiona jest odpływu, wskutek tego teren wysięku jest zawilgocony lub zabagniony. Wysączająca się woda powoduje zawilgocenie terenu i nie ma widocznego odpływu na zewnątrz, lecz paruje lub ponownie infiltruje. Stąd wyróżnia się wysięki ewaporacyjne, infiltracyjne i infiltracyjno-ewaporacyjne. Wysięki mogą być stałe lub okresowe.

PODZIAŁ ŹRÓDEŁ:

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;

• źródło lewarowe (intermitujące) - wypływa ze skał w regionie krasowym przez naturalny lewar, dziający okresowo.

2. Ze względu na charakter procesów geologicznych, które formują podziemną część źródła, wyróżnia się:

• źródła warstwowe - najczęściej mało wydajne źródła spływowe lub obfite źródła przelewowe

• źródła uskokowe - zarówno spływowe, jak i przelewowe; woda jest transportowana na powierzchnię ziemi przez uskok tektoniczny

• źródła szczelinowe - mające zmienną wydajność

• źródła krasowe - spływowe, przelewowe bądź lewarowe; największe z nich, dające początek rzekom, to wywierzyska.

3.Ze względu na położenie i stosunek do morfologii terenu wyróżnia się:

• źródła grzbietowe - występujące na grzbietach

• źródła zboczowe - położone na zboczach dolin

• źródła stokowe - położone na stokach wzniesień

• źródła krawędziowe - wypływające u podnóża krawędzi morfologicznej

• źródła podzboczowe i podstokowe

• źródła terasowe

• źródła przykorytowe

• źródła dolinne

• źródła podwodne

• źródła klifowe

4. Ze względu na charakter litologiczny utworów, w których występują, wyróżnia się:

• źródła rumoszowe - wypływające z pokrywy zwietrzelinowej o dużych okruchach skalnych

• źródła skalne - wypływające bezpośrednio z niezwietrzałych skał

• źródła zwietrzelinowe

• źródła osuwiskowe

• źródła deluwialne - drenujące deluwia

• źródła sandrowe - wypływające na obszarach sandrowych

• źródła morenowe - wypływające z utworów morenowych

5. Ponadto wyróżnia się:

• źródła mineralne - zawierające wody o większej od przeciętnej ilości soli mineralnych (powyżej 1 g/l)

• źródła artezyjskie

• źródło termalne (cieplice) - w których temperatura wypływającej wody jest znacznie wyższa od średniej temperatury powietrza w tym miejscu. Powstają w miejscach aktywności wulkanicznej lub takich, gdzie taka aktywność ustała dość niedawno. Woda, krążąc głęboko pod powierzchnią, nagrzewa się tam do wyższych temperatur. Szczególnym ich rodzajem są gejzery, w których wrząca woda wytryska regularnie w postaci fontanny.

www.studentcwaniak.pl

---