plik


ÿþHydrogeologia egzamin obraz: Jacek Malczewski  Zatruta studnia 1. Rola wody w przyrodzie - procesy magmowe: bierze udziaB w gBównym etapie krystalizacji magmy; wchodzi jako woda krystalizacyjna w skaBy krzemianowe uwodnione; - jest niezbdna do |ycia organizmów |ywych; - jest pierwszorzdnym czynnikiem w procesach geologicznych i w geologicznym rozwoju skorupy ziemskiej pod wzgldem geochemicznym jak i mechanicznym; - w strefie wietrzenia (na pograniczu litosfery i atmosfery) woda wnika w najdrobniejsze szczeliny i pory skalne  zamarzajc w nich i powikszajc sw objto[ przyczynia si do pkania skaB; - hydratacja: uwodnienie polegajce na przyBczeniu si jednej lub kilku czsteczek wody do mineraBu bezwodnego lub sBabo uwodnionego; - dziaBa na niektóre mineraBy rozpuszczajco, przeprowadzajc je w stan roztworu  nosiciel ró|nych pierwiastków chemicznych; - abrazja: niszczce dziaBanie fal morskich na brzegi; - woda uwiziona w lodowcach  zlodowacenia (rzezbienie terenu); 2. Miejsce hydrogeologii w naukach przyrodniczych Hydrogeologia to nauka o wodach podziemnych. Nauk t mo|emy traktowa tak|e jako jeden z dziaBów geologii surowcowej. Nauk z któr hydrogeologia ma bardzo [cisBe stosunki pokrewieDstwa jest hydrologia, która bada zjawiska i prawa kr|enia wody w przyrodzie. - 2 - 3. Historia hydrogeologii - 4500 p.n.e.: kanaB pomidzy Eufratem a Tygrysem  Sumerowie; - ~5w. p.n.e.: Persja  sie setek kopalnych studzien z których prowadzono wod grawitacyjnie do podziemnych zbiorników; - staro|ytna Grecja: zaopatrywano si w wod ze zródeB lub studzien; - IVw. p.n.e.: Rzym  budowa akweduktów; - Iw. p.n.e.: Marek Witruwiusz   wody podziemne i zródlane tworz si z wód deszczowych gincych w Ziemi ; - 1580r. B.Palissy  wody podziemne powstaj wskutek przesikania w gBb skaB wód atmosferycznych. Proces wsikania zatrzymuj dopiero skaBy nieprzepuszczalne; - 1674r.: de la Metherie  opad atmosferyczny rozdziela si na trzy cz[ci; - 1686r.: E.Mariotte  badania nad infiltracj; - XVIIw.: R.Boyle  badaB chemiczny skBad wód mineralnych; - XVII/XVIIIw.  F.Redi  znaczenie wód mineralnych do lecznictwa; - XVIIIw.: M.W.Aomonosow  kr|enie wody w przyrodzie; 4. Historia hydrogeologii w Polsce - XIX/XXw.: R.RosBawki  twórca samodzielnego nurtu hydrogeologii polskiej; - 1923, 1951, 1956, 1966r.: powstaj WydziaBy/Katedry/Instytuty hydro... W powojennej historii Polski dokonaB si ogromny postp hydrogeologii. Przede wszystkim zwrócono uwag na hydrogeologiczne rozpoznanie kraju. Rozwinite zostaBy badania zwizane z regionalizacj hydrogeologiczn kraju. SzczegóBowo i w sposób kompleksowy opracowano wiele regionów przede wszystkim wa|nych gospodarczo. Odkryto i rozpoznano nowe struktury w formacji czwartorzdowej. Opracowano zasobowe dokumentacje hydrogeologiczne uj wód podziemnych dla zaopatrzenia miast. Bardzo wa|ne osignicia mamy w zakresie hydrogeologii kopalnej, prognozowania dopBywu wód do kopalD gBbinowych i odkrywkowych. RozwinBy si tak|e badania nad chemizmem wód podziemnych i jego genez (...) 5. Pochodzenie wód podziemnych Wody caBkowicie izolowane warstwami nieprzepuszczalnymi uwa|ane s za wody dawnych epok geologicznych, jako resztki dawnych mórz, bdz jako stare wody infiltracyjne (wody reliktowe). W czasie termicznej metamorfozy skaB niektóre mineraBy nietrwaBe w podwy|szonej temperaturze ulegaj przeobra|eniu (wody metamorficzne). Wody ró|nego pochodzenia, kr|ce w skorupie ziemskiej mog si miesza tworzc w ten sposób wody poligenetyczne. - 3 - - wody kondensacyjne: powstaj poprzez skraplanie lub kondensacj pary wodnej; - wody juwenilne: pochodz z ostygajcej magmy; - wody reliktowe: wystpuj na du|ych gBboko[ciach. PozostaBo[ci wód z minionych okresów geologicznych; s to zwykle wysBodzone wody morskie; - wody metamorficzne: w czasie metamorfozy termicznej mineraBy nietrwaBe w wy|szych temperaturach ulegaj przeobra|eniu przy czym uwolnione zostaj grupy hydroksylowe (OH) wchodzce w ich skBad; 6. Kr|enie wody w przyrodzie Na wydBu|enie lub skracanie drogi i czasu obiegu wpBywa wiele czynników. Woda opadowa zostaje czsto zatrzymana czasowo w swym obiegu (retencja). Rodzaje retencji: - powierzchniowa (wody stojce) - jeziorowa i zbiornikowa - [niegowa i lodowcowa - intercepcja (woda na pow. li[ci) - organiczna (procesy biologiczne organizmów) - gruntowa (wody wsikajce w gleb) 7. Infiltracja i czynniki ni rzdzce Woda rzek lub jezior mo|e w pewnych warunkach infiltrowa przez dno i brzegi w otaczajce [rodowisko skalne. Mo|e zachodzi w warunkach naturalnych lub w sposób wymuszony (np. w skutek spitrzenia si wody w rzece). Wymuszon infiltracj brzegow mo|na wywoBa tak|e wówczas, gdy w pewnej odlegBo[ci od brzegu obni|y si zwierciadBo wody gruntowej, która infiltrujc dociera rzeczywi[cie do warstw wodono[nych, odpBywa podziemnie do zródeB, rzek, jezior lub morza (infiltracja efektywna). Bezpo[redni pomiar tej infiltracji mo|e by wykonany za pomoc lizymetru. Odsetek wody opadowej infiltrujcej w gBb Ziemi waha si w bardzo szerokich granicach i zale|y od czynników: - przepuszczalno[ gruntów i skaB  zdolno[ do przewodzenia wody - urzezbienie terenu - temperatura powietrza - niedosyt wilgotno[ci powietrza (nasycenie powietrza par wodn) - pokrycie szat ro[linn - nasycenie wod [rodowiska skalnego - przemarzanie gruntu - dziaBalno[ czBowieka (wycinanie lasów, orka, zabudowania) 8. Metody wyznaczania infiltracji efektywnej Bezpo[redni metod jest pomiar za pomoc lizymetru. Obok lizymetru umieszczona jest stacja meteorologiczna (opady, temperatura, ci[nienie baryczne, wilgotno[ powietrza, kierunek i siBa wiatru). Opad (mm) i infiltracj (mm) mierzy si tu bezpo[rednio. Poniewa| naczynie zbiorcze ma inn powierzchni ni| powierzchnia - 4 - infiltracji obliczenie nale|y do wielko[ci porównywalnych. Infiltracja jest funkcj liniow wzgldem opadów i mo|na j wyrazi ogólnym równaniem y=ax-b. Wskaznik infiltracji efektywnej oblicza si z w=Ic/p. Po[rednie metody opieraj si na jej szacowaniu przez porównanie opadów z przepBywem ni|ówkowym w ciekach. ZakBada si tu, |e w okresach bezdeszczowych cieki zasilane s wyBcznie przez wody podziemne, których gBówna masa jest pochodzenia infiltracyjnego. W celu obliczenia infiltracji nale|y wykona map litologiczn, wydzielajc na niej obszary przynale|ce do poszczególnych klas infiltracji. Nastpnie oblicza si [redni wa|on [mm/rok]. W zale|no[ci od warto[ci wspóBczynnika filtracji utworów przypowierzchniowych, ich litologicznego charakteru, warunków klimatycznych, morfologicznych, hydrologicznych, florystycznych i dziaBalno[ci czBowieka wydzielono 4 typy infiltracyjne (tab. 67): - korzystny (zwizany z sandrami, dolinami rzecznymi i pradolinami) - mniej korzystny (w strefach ozów i kemów) - niekorzystny (na terenach podmokBych) - kompleksowy (zaburzenia glacitektoniczne) 9. Hydrogeologiczne wBa[ciwo[ci skaB Þ porowato[ i miary porowato[ci Porowato[ polega na wystpowaniu w skale sieci drobnych pró|ni i kanalików midzy poszczególnymi ziarnami mineralnymi. Charakterystyczna jest przede wszystkim dla osadowych skaB okruchowych i piroklastycznych, które cechuj si struktur ziarnist. PodziaB porów: - nadkapilarne (>0,5mm) - kapilarne (0,5-0,0002mm) - subkapilarne (<0,0002mm) V -Vz wsp. porowato[ci (stosunek V wszyst. porów do V caBej próbki): n = 100% V V -Vz Vp wsk. porowato[ci (stosunek V porów do V ziarn w próbce): e = = Vz Vz - 5 - Czynniki rzdzce porowato[ci: - stopieD jednorodno[ci uziarnienia - ksztaBt ziarn - sposób uBo|enia ziarn (ryc. 19) - gBboko[ (porowato[ zmniejsza si wraz z gBboko[ci) - stopieD scementowania ziarn Je[li wyobrazimy sobie sze[cian wycity w sposób (a)  ryc. 23 to Batwo mo|emy obliczy pust przestrzeD pozostajc poza wycinkami kul i jej stosunek do objto[ci sze[cianu, czyli wspóBczynnik porowato[ci. Wycinki kul Bcznie tworz oczywi[cie jedn kul o [rednicy d, a jej objto[ Vz okre[la wzór: 3 pd Vz = 6 Objto[ sze[cianu V=d3. Podstawiajc teraz te warto[ci do wzoru na porowato[ otrzymamy: 3 pd 3 d - p 1 æ - 3,14 ö100% = 47,64% 6 n = 100% = (1- )100% = ç ÷ 3 d 6 6 è ø Analogicznie mo|emy obliczy maksymaln porowato[ w przypadku (b). Wyniesie ona 25,95%. Pozornie wydawaBoby si, |e porowato[ zale|y od wielko[ci ziarn, w istocie jednak wielko[ ziarn nie wpBywa na porowato[. Jak udowodni? Je[li w sze[cian o boku a wpiszemy jedn kul o [rednicy d=a to stosunek objto[ci kul do objto[ci sze[cianu wyniesie: pa3 p 6 = = 0,52 a3 6 - 6 - Je[li w tym sze[cianie umie[cimy kul o [rednicy d=a/2 i uBo|ymy je w sposób sze[cienny, to kul takich zmie[ci si w nim 8: 3 a æ ö p 8 ç ÷ 2 è ø p 6 = = 0,52 ... i si nic nie zmieniBo ;) a3 6 Inne rodzaje porowato[ci: - miarolityczna (zakrzepBe gazy w skale magmowej); - pcherzykowa (pcherzyki zamknite, np. pumeks); - gbczasta (poBczone pcherzyki, np. martwice wapienne); - matrycowa (jednolity, niespkany fragment o[rodka skalnego zawierajcy mikroporowato[ci); Þ szczelinowato[  cecha wynikajca z obecno[ci spkaD i szczelin szczeliny: rozwarcia masy skalnej bez widocznego przesunicia lub z przesuniciem w pBaszczyznie przekroju. Rozró|niamy szczeliny: - nadkapilarne (>254mm) - kapilarne (0,0001-0,254mm) - subkapilarne (<0,0001mm) Parametry szczelinowato[ci: - liniowa gsto[ szczelin [m-1] - powierzchniowa gsto[ szczelin [m/m2] - szczelinowato[ powierzchniowa [-] [%] - objto[ szczelin w o[rodku [-] [%] Þ krasowato[  obecno[ w skale pustek powstaBych na skutek Bugowania skaBy. O[rodek krasowy jest niejednorodny, niecigBy i anizotropowy. - 7 - Procesy krasowe dr|ce wntrze skaB mog si rozwija tylko wtedy, gdy istniej w nich pknicia i szczeliny lub fugi midzywarstwowe, którymi mo|e swobodnie przepBywa woda. Postp Bugowania uwarunkowany jest bowiem cigBym dopBywem [wie|ej, nie nasyconej rozpuszczon substancj wody. Krasowienie przebiega Batwiej i szybciej w obszarach wy|ynnych i górskich, w których uBatwiony jest przepByw wody podziemnej do miejsc ni|ej poBo|onych. W szczelinach kapilarnych proces krasowy albo nie rozwija si wcale, albo jest bardzo utrudniony, poniewa| woda kapilarna w swym ruchu jest nader ograniczona. Þ wodochBonno[: zdolno[ do pochBaniania i gromadzenia wody [-] [%] Þ odsczalno[ [uBamek dziesitny lub % objto[ci]: zdolno[ skaBy caBkowitej nasyconej wod do oddania wody wolnej, [ciekajcej pod dziaBaniem siBy ci|ko[ci. Vo wsp. odsczalno[ci (stos. V wody odsczonej ze skaBy do V skaBy): m = V Þ porowato[ efektywna: cz[ V porów przez któr odbywa si ruch wody. Ve wsp. porowato[ efektywnej (V porów czynnych do V skaBy): ne = V Þ wodoprzepuszczalno[: zdolno[ do przewodzenia wody wolnej. Czynniki determinujce przepuszczalno[ hydrauliczn skaB: - wystpowanie porów, szczelin, itd. - pory, pustki, itd. musz by poBczone - pory musz by odpowiedniej wielko[ci Czynniki od których zale|y przepuszczalno[: - udziaB porów nadkapilarnych (>0,5mm) - wielko[ i ksztaBt porów, itd. - skBad granulometryczny - stopieD scementowania Wodoprzepuszczalno[ zale|y od: - wielko[ci pró|ni w kaBach - [rednicy ziarn (przy niescementowanych) - lepko[ci i temperatury wody Þ WspóBczynnik filtracji: miara wodoprzepuszczalno[ci skaBy okre[lajca zgodnie z liniowym prawem prdko[ci filtracji wody podziemnej: V=kI [m/s] Zale|y od: wBa[ciwo[ci skaBy i cieczy. Parametry hydrogeologiczne skaB wyznaczone na wysokich kolumnach: - wodochBonno[ [%] - filtracja [m/s] - porowato[ efektywna [-] - odsczalno[ [uBamek dziesitny lub % objto[ciowy] - 8 - 10. Filtracja Filtracja: ruch wody w skaBach. Q DH Prdko[ filtracji: V = [m/s] Spadek hydrauliczny: I = [-] F l Þ Prawo Darcy Do[wiadczenie Darcy ego wykazaBo, |e objto[ wody przepBywajcej w jednostce czasu przez cylinder wypeBniony piaskiem jest wprost proporcjonalna do wysoko[ci straty ci[nienia ”h i odwrotnie proporcjonalna do odlegBo[ci l. Otrzymujemy równanie: Dh Q = -kF l Czsto wyra|ane jest w uproszczonej formie: v = kÁ <-spadek hydrauliczny [-] spadek hydrauliczny  jest to stosunek spadku wysoko[ci ci[nienia do odlegBo[ci na jakiej on nastpuje 11. Metody wyznaczania wspóBczynnika filtracji: laboratoryjne: terenowe: - wysokie kolumny - rurki KamiDskiego - aparat Z. WiBuna - bezpo[redni pomiar V filtracji - rurki KamiDskiego - próbne pompowanie - perneametr - studnie i doBy chBonne - 9 - 12. Analiza granulometryczna: Rodzaje analiz: sitowa i areometryczna Metody wykonania: tabela i wykres Wykorzystanie: - do obliczenia p - efektywna [rednica ziarn de=d10 d60 - wspóBczynnik nierównomierno[ci uziarnienia du = d10 13. yródBa yródBo jest samoczynnym, naturalnym i skoncentrowanym wypBywem wody podziemnej. yródBa wystpuj w tych miejscach, gdzie powierzchnia ziemi przecina warstw wodono[n lub statyczne zwierciadBo wody podziemnej. MBaka  powierzchniowy rozlewny wypByw wody podziemnej zatorfiony lub zabagniony, pojawia si z reguBy tam, gdzie nastpuje zatamowanie swobodnego odpBywu na powierzchni, a wic na odcinkach terenu pBaskiego lub sBabo nachylonego. Wyciek  bardzo sBaby, nie skoncentrowany, przewa|nie powierzchniowy, rzadziej linijny wypByw wody z odsBonitej warstwy wodono[nej lub zwietrzeliny skalnej. Wysik  sBabe, powierzchniowe wysczanie si wody, przewa|nie ze zwietrzeliny pod[cielonej utworami nieprzepuszczalnymi. Wyró|nia si wysiki: ewaporacyjne, infiltracyjne i infiltracyjno-ewaporacyjne. Klasyfikacja zródeB: 1. rodzaj o[rodka hydrogeologicznego: a. porowaty: zr. warstwowe; b. szczelinowaty: zr. szczelinowe; c. krasowy: zr.: krasowe, szczelinowo-krasowe, dyslokacyjne; 2. siBa motoryczna wypBywu: a. siBa ci|ko[ci: zr. descenzyjne (spBywowe, grawitacyjne); b. ci[nienie hydrostatyczne: zr. ascenzyjne (wstpujce, podpBywowe); 3. geneza wody: zródBo: meteoryczne i juwenilne; 4. morfologiczne poBo|enie zródBa; 5. tektoniczny ukBad warstw wodono[nych (np. zródBo monoklinalne); 6. litologia i geneza utworów (skalne, pokrywowe, aluwialne, osuwiskowe); 7. mineralizacja wody: M=S1-Z+0,5HCO3 - wody ultrasBodkie o suchej pozostaBo[ci mniejszej ni| 0,1g/dm3 - wody sBodkie przy suchej pozostaBo[ci 0,1-0,5g/dm3 - wody akratopegi  0,5-1,0g/dm3 - wody mineralne - >1,0g/dm3: - sBabo zmineralizowane  1-3g/dm3 - [rednio zmineralizowane  3-10g/dm3 - silnie zmineralizowane  10-35g/dm3 - solanki - >35g/dm3 - 10 - 8. wydajno[ i staBa wypBywu (staBe, okresowe); 9. charakter chemiczny wody (siarkowodorowe, |elaziste, radoczynne, itd); 10.temperatura wody (wody zwykBe, termalne); Þ re|im zródBa: zespól wzajemnie powizanych ze sob parametrów i cech charakteryzujcych [rodowisko hydrogeologiczne zródBa oraz zmienno[ tych cech w powizaniu z wpBywem czynników zewntrznych; Þre|im wBasny zródBa: zródBo ma re|im wBasny w okresie gdy zbiornik wody podziemnej nie jest zasilany tzn. niezale|ny od opadów. W tym czasie zbiornik opró|nia si ze swojego zasobu wodnego Q=Qo*e^(-alfa * t) Parametry opisujce re|im zródeB: - wydajno[ (od I do VIII) [l/s]; - wskaznik zmienno[ci zródBa (R=Qmax/Qmin): wydajno[ max do min z wielolecia; - wspóBczynnik regresji zródBa (±): prognoza wydajno[ci zródBa; - wskaznik pojemno[ci zródBa (P=£Qroczne/V [-]): ile razy woda si wymienia; 14. Hydrogeologiczna systematyka wód podziemnych strefa wystpowania typy wód stan fizyczny wód rodzaje wg o[rodka skalnego higroskopijne bBonkowate wody zwizane aeracja kapilarne wody porowe wsikowe wody szczelinowe zawieszone wody szczelinowo-krasowe przypowierzchniowe wody krasowe wody wolne gruntowe saturacja wgBbne gBbinowe Woda: - higroskopijna: para wodna absorbowana w strefie aeracji bezpo[rednio z powietrza; - bBonkowata: woda zwizana tworzca si wokóB ziarn mineralnych; - kapilarna: woda podnoszca si ponad swe zwierciadBo swobodne, w skaBach zawierajcych wskie szczeliny lub kanaliki; - wsikowa: inaczej woda infiltracyjna; - zawieszona: zwizana ze zwierciadBem wody zawieszonej; - przypowierzchniowe: zwane zaskórnymi lub hipodermicznymi; wystpuj bardzo pBytko pod powierzchni ziemi i praktycznie pozbawione s strefy aeracji; gromadz si one tam, gdzie pBytko pod powierzchni ziemi wystpuj utwory nieprzepuszczalne lub sBabo przepuszczalne; - 11 - - gruntowe: wystpuj w strefie saturacji oddzielone od powierzchni ziemi mniej lub wicej grub przepuszczaln stref aeracji; zasilane bezpo[rednio z powierzchni ziemi przez infiltrujce opady atmosferyczne; na gBboko[ci ~20m maj staB temperatur odpowiadajc [redniej na powierzchni; - wgBbne: zasilane przez opady atmosferyczne, lecz znajdujce si w warstwach wodono[nych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi; - gBbinowe: znajduj si gBboko pod powierzchni i s od niej izolowane; 15. Czynniki warunkujce wahania wód gruntowych - stopieD przepuszczalno[ci utworów skalnych z których zBo|ona jest strefa aeracji; - dBugo[ drogi infiltracji  mi|szo[ strefy aeracji; - stan wilgotno[ci molekularnej panujcy w strefie aeracji; - cieki powierzchniowe i ich stosunek do wód gruntowych; - ró|ny stopieD konsumpcji wody przez ro[liny; 16. Warstwa wodono[na Warstwa wodono[na to warstwa lub zespóB warstw skalnych wypeBnionych woln wod. Wyró|niamy rodzaje: - o zwierciadle swobodnym (nienaporowe) Do powierzchni terenu mamy wyBcznie utwory przepuszczalne, od doBu za[ nieprzepuszczalne lub póBprzepuszczalne, ale hamujce przepByw. Stropem jest zwierciadBo wody poziomej. Jest ono swobodne  znajduje si w stanie równowagi siB - 12 - dziaBajcych na wod: grawitacj i opory siB o[rodka. ZwierciadBo ukBada si wspóBksztaBtnie z powierzchni terenu. < ----- I - warstwa wodono[na o zwierciadle swobodnym; II - warstwa wodono[na o zwierciadle napitym; G - warstwa glin zwaBowych (warstwa sBabo przepuszczalna); A - zwierciadBo swobodne wód podziemnych; B - zwierciadBo napite wód podziemnych; C - zwierciadBo nawiercone wód podziemnych; D - zwierciadBo ustabilizowane wód podziemnych; R - rzeka - o zwierciadle napitym (naporowe) Z obu stron warstwy wodono[nej utwory nieprzepuszczalne. Stropem jest spg wy|ej le|cych utworów nieprzepuszczalnych lub póBprzepuszczalnych. Wymusza on poBo|enie zwierciadBa. - ci[nienie piezometryczne  ró|nica midzy zwierciadBem statycznym a napitym 17. Mapa hydroizohips i hydroizobat X hydroizohipsy hydroizobaty pkt. zw. wody le|ce na tej pkt. okre[lajce gBboko[ do dane samej wys. wzgldem zwierciadBa wody podziemnej przyjtego poziomu odniesienia po odjciu rzdne zw. wody od rzdnej terenu otrzymujemy gBboko[ do zw. wody; druga sie punktów wyznaczajca t gBboko[ powstaje w miejscach plan warstwowy wykre[la si metodyka przecicia si hydroizohips z metod interpolacji (trójkty) warstwicami terenu, z ró|nicy warto[ci tych linii; midzy uzyskanymi punktami przeprowadzamy interpolacj i wykre[lamy hydroizobaty - 13 - wyznaczenie kierunku ruchu wykorzystanie wody gruntowej i spadek planowanie urbanistyczne hydrauliczny przykBad 18. WBasno[ci wód fizyczne: organoleptyczne: - temperatura [oC] - smak - przezroczysto[ i mtno[ - zapach - barwa [Pt/dm3] - przewodnictwo elektryczne [©-1m-1] - radoczynno[ [Bq  bekerel] 19. Gazy w wodach podziemnych Najcz[ciej wystpuj gazy: - CO2 (woda: szczawa, kwasowglowa) - H2S (>1mg/l) - NH3 - CH4 - O2 Rozpuszczalno[ gazów w cieczach zale|y od: - ci[nienia jakie panuje w atmosferze - temperatury cieczy i maleje z jej wzrostem 20. Rodzaje analiz chemicznych wody - 14 - -> hydrogeochemiczna (3 rodzaje: ogólne, peBne, wskaznikowe): - ogólna: wykonywana w celu oznaczenia parametrów fizycznych i chemicznych niezbdnych do ogólnej chemicznej charakterystyki wody, wstpnej oceny jej chemizmu u podstaw do sklasyfikowania - peBna: oznaczenie wszystkich cech fizycznych i chemicznych wody - wskaznikowa: oznaczenie jednego lub kilku skBadników charakterystycznych - techniczna: je|eli badanie dla potrzeb konsumpcyjnych (tab. 24): - skrócona - peBna - rozszerzona - specjalna - balneologiczne: przy eksploatacji dla celów leczniczych 21. Formy zapisu analiz chemicznych - przedstawienie skBadu w postaci jonowej z wyjtkiem gazów, zwizków nie zdysocjowanych i koloidów [mg/dm3] - diagramy koBowe H.Udlufta - wykres Schoellera - diagramy Pipera - diagramy Tickley a - barwne paski ogólnie to praktycznie caBy pierwszy zaBcznik (...) 22. Kilka poj -wskazniki hydrotermalne  niemianowane wielko[ci liczbowe okre[lajce stosunki midzy zawarto[ci niektórych jonów w naturalnym, nieska|onym skBadzie chemicznym wody. - 15 - -tBo hydrochemiczne  okre[la zawarto[ elementów hydrochemicznych charakterystycznych dla danej jednostki hydrogeologicznej jednolitej pod wzgldem hydrochemicznym. -anomalie hydrochemiczne  warto[ci le|ce poza górna lub doln granic przedziaBu okre[lajcego tBo, a wic warto[ci anomalne wysokie lub niskie. 23. Jako[ wód podziemnych i degradacja ich jako[ci Najwa|niejszym zródBem zanieczyszczeD (i chyba jedynym) s czynniki antropogeniczne. Istniej ró|ne klasyfikacje ognisk zanieczyszczeD. H.U. Mollweide wydziela pi grup: - w górnictwie przez wiercenia, odkrywki itd. - w przemy[le przez emisj ró|nych substancji itp. - w rolnictwie przez nawozy mineralne i inn. - w gospodarce komunalnej: [cieki, cmentarze, [mieci itp. - w transporcie: u|ycie produktów naftowych i chemicznych Stosownie do przepisów ka|de ujcie wody podziemnej zostaje otoczone stref ochronn, która skBada si z dwóch terenów: - ochrony bezpo[redniej (8-20m): podlega zbiornik eksploatowanej wody podziemnej w miejscu jej poboru wraz z obiektami i urzdzeniami zwizanymi bezpo[rednio z poborem i cz[ci terenu ochrony przylegB do tych obiektów; - ochrony po[redniej (20-100m): otacza teren ochrony bezpo[redniej i obejmuje zbiornik wody podziemnej lub jego cz[ oraz tereny przylegBe. Przy wyznaczaniu granicy obu terenów uwzgldnia si: uksztaBtowanie terenu, budow geologiczn, gBboko[ i rozprzestrzenienie utworów wodono[nych, gBboko[ eksploatowanych poziomów wodono[nych, zasoby eksploatacyjne, wielko[ poboru wody, itd. 24. Rodzaje i cele próbnych pompowaD Pompowanie próbne przeprowadza si zale|nie od potrzeby w pojedynczych otworach badawczo- eksploatacyjnych lub na wzBach hydrogeologicznych. Pompowania mog by krótkotrwaBe i dBugotrwaBe. Zadaniem tych ostatnich, zwanych próbno- eksploatacyjnymi jest zbadanie staBo[ci wydatku i jako[ci wody oraz wpBywu eksploatacji na inne poziomy wodono[ne. Przed przystpieniem do pompowania próbnego poziom wody porowej musi by na wybranym odcinku zafiltrowany. Istniej ró|ne typy filtrów jak szkieletowe, siatkowe, rurowe, szczelinowe, prtowe, kieszeniowe, |wirowe i inn. W przypadku wód szczelinowych i krasowych warstwy wodono[nej najcz[ciej nie zafiltrowuje si, a [ciany otworu na badanym odcinku s caBkowicie odsBonite. - 16 - Cele próbnych pompowaD: - wyznaczenie wspóBczynnika filtracji lub fluacji utworów wodono[nych - uzyskanie danych dotyczcych depresji i jej promienia - zale|no[ wydatku od depresji (wyznaczenie) - wyznaczenie zasobno[ci wody - wyznaczenie praktycznej zdolno[ci produkcyjnej warstwy wodono[nej, jej rozprzestrzenienia, stopnia wzajemnego oddziaBywania otworów eksploatacyjnych, wizi hydraulicznej midzy ró|nymi poziomami wodono[nymi, itp. 25. Kolejne pojcia ;) ÞWydatek jednostkowy studni  ta ilo[ wody, któr otrzymuje si w jednostce czasu na 1m depresji. ÞWydatek wBa[ciwy studni  wydatek przypadajcy na 1m depresji i na 1m2 powierzchni filtra. 26. Parametry hydrodynamiczne warstw wodono[nych - przewodno[ warstwy wodono[nej (T) - wsp. zasobno[ci spr|ystej (ß) - wsp piezozasobno[ci (±) - wspóBczynnik przesczania (B) - wsp. filtracji (k) 27. Schemat obliczeniowy Theisa ZaBo|enia: - warstwa wodono[na przykryta jest utworami nieprzepuszczalnymi, a zwierciadBo wody jest napite; - dopByw do otworu jest nieustalony; - pompowanie wody powoduje natychmiastowe obni|enie ci[nienia; - promieD studni jest na tyle maBy, |e objto[ wody w otworze mo|e by w obliczeniach pominita; - 17 - Schemat (czynno[ci): - przygotowanie wzorcowej krzywej funkcji Theisa - utworzenie normalnej krzywej (z tej ­) - wykre[lenie zale|no[ci s od t/r2 - ustalenie punktu arbitralnego wspólnego dla obu wykresów Q - podstawienie do wzoru: T = W (u) 4ps - obliczenie warto[ci przewodnictwa hydraulicznego - otrzymamy wspóBczynnik zasobno[ci spr|ystej 28. Metoda przybli|enia logarytmicznego  Theisa-Jacoba ZaBo|enia s podobne jak przy metodzie Theisa, lecz dodatkowo warto[ci u powinny by maBe (ud"0,01) przy niewielkim r a du|ym t. Warunek niskiej warto[ci u jest Batwo speBniony w warstwie wodono[nej pod napiciem przy odlegBo[ci otworów obserwacyjnych od studni badawczej nie przekraczajcej kilkudziesiciu metrów i po upBywie 1 godziny pompowania. W warstwach o swobodnym zwierciadle okres ten wynosi mo|e kilkana[cie godzin. Schemat (czynno[ci): - przedBu|a si lini prost do punktu przecicia z osi czasu t, gdzie s=0 i odczytuje warto[ci t0. - okre[la si nachylenie prostej z ró|nicy depresji s w czasie objtym jednym cyklem logarytmicznym 2,30Q - podstawia si warto[ci Q i "s do wzoru T = i oblicza T. 4pDs 2,25Tt0 - obliczamy S posBugujc si wzorem: S = 2 r 2 r S - uzyskane warto[ci T i S wstawiamy do wzoru: u = 4Tt - sprawdzamy czy zostaB speBniony warunek ud"0,01 Opisana metoda pozwala znalez charakteryzujce warstw wodono[n wspóBczynniki i przynosi wynik u[redniony dla objtego badaniami obszaru. - 18 - 29. Metoda Hantusha GBównym zaBo|eniem tej metody jest przesczanie si wody przez utwory póBprzepuszczalne z poziomu górnego (ryc. 323). Ponadto: - wspóBczynnik zasobno[ci spr|ystej warstwy póBprzepuszczalnej jest bardzo maBy w porównaniu z tym wspóBczynnikiem póBnaporowej warstwy wodono[nej; - przepByw wody jest pionowy w warstwie póBprzepuszczalnej i poziomy w warstwie póBnaporowej W tej metodzie u|ywamy wzoru okre[lajcego depresj s w warstwie póBnapitej w Q r æu, ö warunkach dopBywu nieustalonego: s = W ç ÷ 4pT B è ø Ponadto wykorzystujemy pomiary tylko jednego piezometru. Schemat (czynno[ci): - na pojedynczo logarytmicznym papierze nanosi si zmierzone warto[ci depresji s i odpowiadajcy im czas t i rysuje si krzyw, która najlepiej odpowiada punktom wykresu (ryc. 326); - okre[la si depresj maksymaln sm przez ekstrapolacj; - oblicza si punkt przegicia P (wzór jest przegiciem wic lepiej wyznaczy z wykresu) - odczytuje si warto[ tp odpowiadajc punktowi P na osi czasu; - okre[la si nachylenie "sp krzywej w punkcie przegicia; - dalej same dupne obliczenia (Hydro na stronie 480 dla ciekawych) wa|ne |e obliczamy c=B2/T; - Je[li obserwacje prowadzone byBy w wicej ni| jednym piezometrze, obliczenia nale|y wykona dla ka|dego z nich oddzielnie; - 19 - 30. Zasoby wód podziemnych Zasoby wody podziemnej to ilo[ wody zawarta w okre[lonych utworach skalnych, ale do okre[lenia jej stosuje si inne kryteria ni| do surowców mineralnych takich jak np. wgiel itp. Wynika to z dwóch specyficznych wBa[ciwo[ci wody podziemnej: zasoby znajduj si w ruchu i s przewa|nie odnawialne. PodziaB zasobów (kryteria): - dynamika wód; - warunki zasilania i odnawiania zasobów; - zmienno[ ilo[ciowa pod wpBywem czynników naturalnych; - znaczenie gospodarcze i przemysBowe; - mo|liwo[ sztucznego oddziaBywania na stosunki ilo[ciowe; Zasoby okre[la si w jednostkach objto[ciowych lub przepBywowych, przy czym bierze si pod uwag wyBcznie wod woln. PodziaB zasobów (wg. aspektu przestrzennego): - zasoby punktowe (przywizane do pracy pojedynczej studni); - zasoby lokalne (jako zródBa zaopatrzenia np. osiedla  zwizane z prac zespoBu studni czerpicego wod z okre[lonego poziomu wodono[nego); - zasoby regionalne (caBkowite rozprzestrzenienie danego poziomu wodono[nego); PodziaB zasobów (kolejny): - naturalne (opady, infiltracja, influacja, kondensacja, procesy juwenilne); - sztuczne (sztuczne zasilanie, irygacja, itp. itd.) Rodzaje zasobów wód podziemnych: - statyczne: caBkowita objto[ wody wolnej zawartej w porach, pró|niach lub szczelinach danego hydrogeologicznego poziomu wodono[nego; ilo[ t okre[la si niezale|nie od ruchu wody; [m3 lub km3]; zasoby oblicza si jako iloczyn objto[ci warstwy wodono[nej i wspóBczynnika odsczalno[ci: Qs = Fhm gdzie: F - powierzchnia warstwy wodono[nej w m2, h - [rednia mi|szo[ poni|ej najni|szego stanu zwierciadBa w m, ¼  wsp. odsczalno[ci o nieodnawialne: zBo|e otoczone utworami nieprzepuszczalnymi (np. wody gBbinowe; o odnawialne: odnawiane dziki naturalnym czynnikom zasilania; - dynamiczne: ilo[ wody, która w jednostce czasu przepBywa przez poprzeczny przekrój okre[lonego hydrogeologicznego poziomu wodono[nego; [m3/s lub m3/h]; nazywane te| s odnawialnymi, gdy| ubytek odnawia si stale w wyniku dopBywu ze stref zasilania; o staBe: ta cz[, która przepBywa w jednostce czasu przy najni|szym w wieloleciu stanie zwierciadBa wód; o zmienne: ta cz[, która pBynie midzy najni|szym i najwy|szym w wieloleciu stanem zwierciadBa; - 20 - - eksploatacyjne: stanowi cz[ naturalnych zasobów dynamicznych lub statycznych, których pobór nie naruszy w sposób szkodliwy re|imu i równowagi hydrogeologicznej okre[lonego [rodowiska ani nie wyrzdzi szkód innym u|ytkownikom lub w gospodarce kraju; - dyspozycyjne: ta ilo[ wody, która mo|e by eksploatowana ze zbiorników podziemnych lub warstw wodono[nych przez nieograniczony czas bez naruszenia ich równowagi dynamicznej; 31. Twardo[ wody Rodzaje: - wglanowa (dwuwglany wapnia i magnezu) - niewglanowa (siarczany, chlorki, azotany, fosforany, krzemiany) - ogólna (suma twardo[ci wglanowej i niewglanowej) - wapniowa (suma st|eD jonów wapniowych) - magnezowa (suma st|eD jonów magnezowych) Do celów pitnych najlepiej nadaj si wody o twardo[ci 2,8-4,2 mval/dm3. Twardo[ wody podziemnej zale|y od: - skBadu mineralnego [rodowiska skalnego - prdko[ci przepBywu - dBugo[ci przepBywu - czasu kontaktu wody ze skaB 32. Wody lecznicze - zawieraj w jednym dm3 co najmniej 1000mg skBadników staBych - wykazuj radoczynno[ co najmniej 2nCi/dm3 - maja temperatur 20°C na wypBywie - zawieraj w jednym dm3 jeden ze skBadników: o 10mg Fe o 1mg F o 5mg Br o 1mg J o 1mg S o 0,7mg As o 1000mg CO2 - 21 - Wody swoiste  wody zawierajce skBadniki swoiste, czyli minimalne st|enia pewnych skBadników (patrz wy|ej) lub minimaln warto[ wBasno[ci fizycznych dziaBajcych leczniczo; 33. Zadanie ;) Oblicz porowato[ efektywna gdy podane jest k,h,t, I ? t=15min h=100cm k=2 m/h I=0,5 rozw.: V=kI= 2 m/h * 0,5 = 1 m/h Vr = h/t = 1 m/ 0,25 h = 4 m/h n = V/Vr = 1/4 = 0,25*100% = 25% 34. Fluacja Fluacja jest to burzliwy i turbultny przepByw wody podziemnej z prdko[ci wiksz od prdko[ci krytycznej. W przypadku prdko[ci mniejszej mamy do czynienia z ruchem laminarnym. Fluacja mo|e odbywa si w przewodach nadkapilarnych, a takimi s olbrzymie pory w rumoszach lub gBazowiskach oraz szerokie szczeliny i kanaBy krasowe. Tak wiec czym ró|ni si filtracja od fluacji? W pierwszym przypadku ruch jest laminarny a w drugim turbultny. Je|eli za[ chodzi o wspóBczynniki to filtracja wyra|a Q si wzorem k = , a fluacja v = K Á F × I WspóBczynnik fluacji mo|na wyznaczy jedynie do[wiadczalnie, mianowicie przy zastosowaniu próbnych pompowaD. 35. WspóBczynnik filtracji a przepuszczalno[ci WspóBczynnik filtracji zale|y od fizycznych wBa[ciwo[ci cieczy (ci|ar wBa[ciwy, temperatura i lepko[; lepko[ obni|a si przy wzro[cie temperatury). Poniewa| w porach skalnych mog porusza si ciecze o ró|nych wBasno[ciach, jak wody sBodkie, mineralne o ró|nym stopniu mineralizacji, wody zgazowane, a tak|e ropa naftowa nasuwa si (o tak zapewne) problem okre[lenia zdolno[ci filtracyjnych o[rodka skalnego niezale|nie od tych wBasno[ci. Czyli co? wspóBczynnik filtracji zale|y od fizycznych wBa[ciwo[ci cieczy a wspóBczynnik przepuszczalno[ci to pomija :) Stosunek wspóBczynnika filtracji do wspóBczynnika przepuszczalno[ci mo|na wyrazi k c nastpujc relacj: = g h gdzie: ³ - ci|ar wBa[ciwy cieczy; Ç - wsp. przepuszczalno[ci; · - wsp. lepko[ci Wymiarem wspóBczynnika przepuszczalno[ci jest cm2, a filtracji? 36. Wody artezyjskie Wody artezyjskie (lub naporowe) to wody, których ci[nienie hydrostatyczne w momencie  nawiercenia wywoBuje samoczynny wypByw lub podniesienie si - 22 - poziomu cieczy w rurze wiertniczej. Je|eli ci[nienie nie doprowadza statycznego zwierciadBa wody ponad powierzchni terenu, wtedy mówimy o ci[nieniu subartezyjskim. 37. Studnie, otwory studzienne, obserwacyjne W hydrogeologii rozró|nia si trzy rodzaje badawczych otworów wiertniczych: - poszukiwawcze: maBa [rednica; wstpne rozpoznanie nastpstwa utworów skalnych i ich stratygrafii oraz okre[lenie gBboko[ci i litologicznego charakteru [rodowiska geologicznego; - badawczo-eksploatacyjne (rozpoznawcze): du|a [rednica; mo|liwe próbne pompowanie; - obserwacyjne (piezometry): maBa [rednica; sBu| wyBcznie do pomiarów stanów zwierciadBa wody; DopByw wody do otworu mo|e si odbywa w trojaki sposób: 1. przez [cianki boczne w przypadku odwiercenia wód szczelinowych lub krasowych gdy otwór nie jest orurowany; [ciany jego s nagie i dopByw wody odbywa si bezpo[rednio ze szczelin do jego wntrza; 2. woda mo|e dopBywa tylko przez dno otworu, gdy jest on uzbrojony w rury obsadowe dochodzce a| do dna; 3. woda mo|e dopBywa przez [cianki boczne i dno, co zachodzi niekiedy po odsBoniciu wód szczelinowych; - 23 - 38. Prdko[ filtracji a rzeczywista prdko[ Prdko[ filtracji wyra|ona wzorem: v = kÁ jest prdko[ci fikcyjn poniewa| odnosi si do caBego przekroju, przez który przepBywa woda. Obejmuje on zarówno powierzchni porów, kanalików, jak i ziarn. W rzeczywisto[ci przekrój przepBywu ograniczony jest tylko do sumarycznej powierzchni porów. Przy okre[laniu rzeczywistej prdko[ci nale|aBoby uwzgldni mikroskopow struktur o[rodka skalnego. Je[li ruch wody odbywa si w piasku, wymiary porów ró|ni si w ka|dym miejscu. Oznacza to, |e prdko[ w ka|dym punkcie przekroju poprzecznego mo|e by inna. Tak wic prdko[ rzeczywista mo|e by w sposób ilo[ciowy wyra|ona jedynie jako u[redniona. Jest to tzw. makroskopowe ujcie Q zjawiska. Zredni prdko[ rzeczywist okre[la wzór: W = gdzie: S W  [rednia prdko[ rzeczywista w m/s Q  objto[ przepBywajcej wody w m3/s S  sumaryczna powierzchnia porów w przekroju w m2 Wobec tego, |e wspóBczynnik porowato[ci efektywnej jest zawsze mniejszy od jedno[ci, rzeczywista prdko[ ruchu wody musi by zawsze wiksza od prdko[ci filtracji. 13.07.2oo8r.  Skrypt napisaB: Grzelu w oparciu o:  Hydrogeologia Ogólna Z.Pazdro, B.Kozerski, 1990 Warszawa - 24 -

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
radiologia skrypt egzamin
Radio skrypt egzamin
Zagadnienia do egzaminu hydrogeologia i geologia inzynierska
EGZAMIN INŻYNIERSKI hydrogeologia poprawiona
8 37 Skrypty w Visual Studio (2)
t15 Egzamin praktyczny 2016 CZERWIEC
Egzamin Czerwiec E12
PKC pytania na egzamin
Egzamin 08 zbior zadan i pytan

więcej podobnych podstron