Geneza wód podziemnych : Wody infiltracyjne - pochodzą z opadów, które na skutek infiltracji dostają się w podłoże. Powody zmiany infiltracji : przepuszczalność skał, urzeźbienie, temp. powietrza, pokrycie szatą roślinną, nasycenie skał wodą, działalność człowieka poprzez zabudowę obszarów, orkę, wycinkę lasów, budowa dróg na stokach, ilość opadów. Wody kondensacyjne - 30° 30 g H2O / m^3 powietrza; 0° 5 g H2O / m^3 powietrza; -10 ° 2 g H2O / m^3 powietrza; woda kondensacyjna - 20 % opadów Wody reliktowe - są to wody, które w warstwie wodonośnej znalazły się dawno temu w czasie geologicznym. Wody sensedymentacyjne - wody, które w skale znalazły się w czasie ich powstawania np. morza. Wody infietracyjne - wody kopalne, które infiltrowały dawno temu. Wody juwenilne - wody, które pochodzą z magmy, w momencie kiedy magma zastygnie wydostają się substancje. W Polsce nie występują. Wody metamorficzne - wody, które powstają w procesach metamorfozy płytkiej w strefie epi. Dotyczy to skał ilastych, w których to skałach grupy hydroksylowe wydzielają się i łącząc dają wodę. Wody higroskopijne - powstają na skutek absorpcji, czyli przyciągania jednego ciała przez drugie. (W tym procesie biorą udział siły cząsteczkowe, s. atomowe, s.enktyczne) Woda błonkowata - wiązanie wody ma charakter elektryczny, czyli tak wiązana jest do ziarna. Właściwości tej wody zbliżone są do wód zwykłych. Ilość tej wody zależy od średnicy ziarn ( im mniejsza średnica tym więcej wody ). Woda kapilarna - występowanie jej wynika z równowagi sił kohezji . Max. rozmiar wód kapilarnych w piaskach pylastych od 1,5 ÷ 3 m. Piaski średnioziarniste Kilka cm, lessy do 6 m. STREFY TYPY STAN FIZYCZNY RODZAJE AERACJA higroskopijne błonkowate kapilarne związane wsiękowe zawieszone wody wolne porowe szczelinowe krasowe SATURACJA przypowierzchniowe gruntowe wgłębne głębinowe

Wody zawieszone : Wody przypowierzchniowe - wody, które nie mają strefy aeracji np. tereny zabagnione, zatorfione. Te wody są narażone na dużą degradację. Są to wody wyst. lokalnie, nie mają one praktycznego znaczenia. Wody gruntowe - posiadają one nad sobą strefę aeracji. Wody te to wody występujące do 30 ÷ 3 m. Zwierciadło wód podziemnych jest zwierciadłem swobodnym. Zwierciadło jest w przybliżeniu zgodne z rzeźbą terenu. Jeśli mamy nierówności terenu to zwierciadło nachylone. Spadek hydrauliczny : HA HB Pomiar zwierciadła ( świstawki hydrogeologiczne ) : Pomiar zwierciadła wody jest najważniejszą czynnością geologiczną. Odsłonięte żródła to studnie i zwierciadła. Do pomiaru źródła służą otwory zwane piezometrami. Hydroizohipsy - linie jednakowych wysokości zwierciadła wody podziemnej. Hydroizobaty - linie równych odległości zwierciadła wody od powierzchni terenu. Wody wgłębne - wody podziemne nie zasilane bezpośrednio infiltracją. Są to wody, które bezpośrednio mają nad sobą warstwę nieprzepuszczalną. Hydroizopiezy - linie na które podniosłoby się zwierciadło napięte. Wody głębinowe - wody podziemne, które nie mają zasilania. Są to wody najczęściej reliktowe zamknięte w starych strukturach geologicznych. Wysoka mineralizacja. Wody głębinowe na dużej odległości są podane ciśnieniu petrograficznemu ( wynikającemu z ciężaru ciał ). Specjalne rodzaje wód : Wody złożowe - tymi wodami zajmuje się hydrogeologia kopalniana. Jej zadaniem jest odwadnianie złóż. Dopływy do kopalni dzieli się ze wzgl. na : Charakter przewodów doprowadzających wodę : wodę z kawern, w. ze szczelin, w. ze spękań, w. z fug międzywarstwowych, w. z porów międzyziarnowych. Miejsce dopływu : w. przodkowe, w. ociosowe, w. stropowe, w. spągowe. Natężenie dopływu Trwałość dopływu : dopływy nie zmieniające się, dopływy zmienne Dopływy do kopalń określa się za pomocą specjalnych wskaźników : ogólny wskaźnik zawodnienia =  dopływów [ m^3 / min ] górniczy wskaźnik zawodnienia - ilość wody, która dopływa na jednostkę czasu na jednostkę powierzchni wyrobiska [ m^3 / min / km^2] ekonomiczny wskaźnik zawodnienia - ilość wody, która przypada na jedną tonę wydobytego surowca [ m^3 / t ]

Wody szczelinowe - występują w skałach o teksturach zbitych i masywnych. Wyst. to sieci żył wodnych. Wody te reagują na opady. Nie ma w przypadku tych wód ciągłego zwierciadła wody. Wody krasowe - zw. ze skałami rozpuszczalnymi, są to wody nieobliczalne. Bardzo reagują na zasilanie zewnętrzne. 100% opadów infiltruje w systemy pustek krasowych. Cyrkulacja eksurgencyjna - przepływ wód krasowych, których zasilanie jest daleko. Cyrkulacja resurgencyjna - przepływ podziemny potoków, prędkość przepływu wód podziemnych jest porównywalna z prędkością przepływu wód powierzchniowych. Formy występowania złóż wód podziemnych : Formy płytowe Monoklina Fałdy Zrąb Rów tektoniczny Rzeka drenująca - rzeka , do której dopływa woda z otoczenia Rzeka infiltrująca - odpływ wody na zewnątrz Rzeka drenująco - infiltrująca Charakter drenujący. Infiltracja może wyst. gdy : poszerzymy dolinę, rzeka wypływa z obrębu gór na przedpole. Występowanie wód podziemnych w kontakcie z wodami morskimi : Po - ciśn. atmosferyczne γs - ciężar wody słodkiej γm - ciężar wody morskiej Wzniesienie wody morskiej ponad zwierciadło wody morskiej wynosi .

Źródła : Źródło - samoczynny, naturalny, skoncentrowany wypływ wody podziemnej. Młaka - powierzchniowy, rozlewny wypływ wody podziemnej. Dotyczy obszarów zabagnionych o równinnych. Wyciek - słaby, nieskoncentrowany wypływ, występujący gł. na stokach. Wysięk - słabe wysączenie wody w miejscu bez odpływu. Wykap ( wypływ kroplisty ) - wypływ w formie kropel najczęściej w terenach górskich ze skał najczęściej porowatych. Źródła mogą występować pojedynczo i grupowo ( liniowo, źródlisko ). Siła motoryczna występowania źródeł : siła grawitacji, ciśnienie hydrostatyczne, gazy. Podział źródeł : warstwowe ( mała wydajność ), szczelinowe ( średnia wydajność ), krasowe ( wywietrzysko ) - bardzo duża wydajność, uskokowe ( duża wydajność ), przelewowe. Podział źródeł ze wzgl. na charakter podłoża : skalne ( wypływają ), pokrywowe ( wypływają z pokrywy zwietrzelinowej-rumoszowe (>1 cm ) i zwietrzelinowe (  < 1 cm )). Podział źródeł ze wzgl. na mineralizację wody : mineralne ( M > g / dm^3 ), słodkie ( M < g / dm^3 ). Podział źródeł na podstawie temperatury wody : chłodne ( zimne, zwykłe ) ( T < 20^oC ), cieplice ( T > 20^oC ), terma ( sztuczne ujęcie wody o T > 20^oC ). Źródła zgazowane ( pieniawy ), Szczawy - wody zawierające powyżej 1 g wolnego CO2 ( Polanica, Kudowa, Szczawno ). Wykładnik gazowy : ( wtedy są źródła zgazowane ) Rezim źródeł : Podstawowe parametry określające rezim źródła : wydajność Q, skład chemiczny, temperatura, ciśnienie hydrostatyczne. Wydajność wody - ilość wody, która wypływa ze źródła w jednostce czasu : Podział O. Meinzera wg wydajności : I > 10000 [ l / s ], II 10000 ÷ 1000,III 100÷1000, IV 10 ÷ 100, V 1 ÷ 10 , VI 0,1 ÷ 1 , VII 0,1 ÷ 0,01, VIII < 0,001 Podział wg wydajności w czasie ( podział R Mailleta ) : źródła stałe 1 - 2, źródła mało zmienne 2 - 10, źródła bardzo zmienne > 50 Badanie źródeł : lokalizacja, określenie rzędnej terenu, warunki morfologiczne, stosunki hydrograficzne, wpływ warunków sztucznych ( np. melioracja ), inne ujęcia wód podziemnych, forma wypływu, obudowa, historia eksploatacji źródła, dane geologiczne, geneza wody, wydajność źródła.

Właściwości fizyczne : Temperatura - źródła na ziemi mają temp. od 0 do 100^O C. Zmiany temp. nie sięgają głęboko. Wahania temperatur ( dobowe, sezonowe, roczne ). Temp. średnia roczna znajduje się na głębokości ok. 30 m. Strefa stałych temp. Stopień geotermiczny zależy od : przewodnictwa cieplnego skał, tektoniki, procesów wulkanicznych, procesów promieniotwórczych. Pod względem temp. wody dzielimy ze wzgl. na kryteria: Podział hydrogeologiczny: chłodne ( t<tśr ), zwykłe (t=tśr), ciepłe (t>tśr). Podział balneologiczny : chłodne t < 20^OC, termalne t > 20^OC, hipotermalne 20 ÷ 35^OC, homeotermalne 35 ÷ 40^OC, hipertermalne > 40^OC. Przeźroczystość i mętność - Przeźroczystość - zdolność do przepuszczania światła przez wodę. Mętność - zdolność do adsorbowania światła przez wodę. Obie właściwości określa PN. Obie zależą od ilości substancji koloidalnych i zawieszonych ( pyłowych ). Jednostka przeźroczystości to ilość cm słupa wody. Mętność określa się w sposób nast : wodę umieszcza się z ziemią okrzemkową w różnych proporcjach ( tworząc wzorce ). określenie mętności - porównanie wody z wzorcem. Jeżeli przeźroczystość ma 3,5 cm to odpowiada to mętności 270 mg/dm^3. Przewodnictwo elektryczne - opór właściwy wody czystej 10 ^6 *m. Przewodnictwo właściwe 10 ^-6 ^ * m^-6 [ s/m*1**m ], wody słodkie 10 ^-1 -10 ^-2 ^ * m^-1, solanka 6% 8^-1 -8 ^-2 ^ * m^-1. PEW - przewodność el. wody. Do określenia jej służą konduktometry. M γ Q Radoczynność - w wodach mogą znaleźć się subst. radioaktywne. Najczęściej spotykanym pierwiastkiem radioaktywnym w wodach są : Uran ( okres połowicznego rozpadu - 4,5 8 10 ^9 lat ), Rad ( 1590 lat ), Radon ( 3,8 dni ), Toron ( 54 sek. ). Radioaktywność pochodząca od radonu i toronu jst czasowa, natomiast radioaktywność pochodząca od uranu i radu jest stała. Jednostką radoczynności są Bekerele Bq/dm^3 ( jeden rozpad na 1 sek. ). Wody słabe < 2nC/dm^3 ( 74 Bq/dm^3 ) - słabo radoczynne, 2 ÷10 - średnio radoczynne, 10 ÷ 100 - silnie radoczynne, > 100 bardzo radoczynne. W Polsce największa radoczynność wód 82 nC/dm^3.

Właściwości organoleptyczne - są określane za pomocą narządów smaku, dotyku itp. Zapach - PN określa 3 zapachy : Roślinny R ( wynikający z przyczyn naturalnych ) - ziemisty, trawiasty, torfowy. Gnilny G ( wynika z rozkładu subst. organicznych zawartych w wodach ) - stęchły, zbutwiały, zgniłych jaj. Specyficzny S ( wynikają z rozpuszczalnych subst. min. lub zanieczyszczeń ) - ropny, benzynowy, fenolowy. Skala zapachu od 1 do 5. Niektóre subst. uaktywniają zapach w wysokich temp. 20^O C, 60^O C np.( zapach zgniłych jaj ). Smak ( + posmak ) : Smak wody wynika z obecności w wodzie soli i gazów. Parametry smaku : stopień odczucia ( brak 1, wyraźny 3, silny 5 ), jakość odczucia ( smak słony, s. gorzki, s. słodki, s. kwaśny ), wrażenie odczucia ( przyjemne ( hydrowęglany - Ca(HCO3)2 ), nieprzyjemne ( H2S ), orzeźwiające ( CO2 ) ). Oznaczenia robi się w temp. 20 i 60^OC. Skład chemiczny wód podziemnych : Wody naturalne nigdy nie są wodami czystymi. Pierwiastki obecne w wodach dzielimy na kilka grup : pierwiastki główne ( makroskładniki ) : H, C, O, Na, Mg, S, Cl, K, Ca, Mn, Br, Fe, J; pierwiastki rzadkie < 10^-6 % wagowych : złoto, rtęć; pierwiastki promieniotwórcze : U, Ra, Rh, Tn. Pierwiastki mogą się łączyć i wyst. w postaci związków : gazy ( N2, O2, CO2 ); jony - kationy ( Na^+, K^+, Ca^2+, Mg^2+, Fe^2+, NH4^+, Mn^2+ ) i aniony ( NO2^-, Cl^-, SO4^2-, HCO3^-, CO3^-, NO3^-, F^- ); koloidy ( niektóre związki krzemu, glinu, żelaza ). Mineralizacja wody : Mineralizacja ogólna = sucha pozostałość S ( 105^OC ) po odparowaniu w tej temperaturze. Suma rozpuszczonych składników stałych - suma jonów i suma składników niezdysocjowanych. Ze wzgl. na suchą pozostałość dzielimy na : ultrasłodkie ( S < 0,1 g/dm^3 ), słodkie ( S 0,1 ÷ 0,5 g/dm^3 ), akratopegi (S 0,5 ÷ 1 g/dm^3 ), mineralne (S > 1 g/dm^3), Odczyn wody PH. Wartość odczynu zależy od dysocjacji substancji zawartych w wodzie : kwas węglowy, siarkowodór, wody termalne, szczawy, Skład chemiczny : CO2 - rozpuszczalne w 10^OC 2300 mg CO2/dm^3 ( z głębi ziemi, z technologicznych procesów, z przemysłu ), obecny w H2O jako CO2 związany ( HCO3^-, CO3^2- ) i swobodny ( bierny - równoważący CO2 w węglanach; agresywny - niekorzystny ze wzgl. na korozję ). O2 - prawie wyłącznie z atmosfery. Ilość z głębokością się zmniejsza. H2S - z materii organicznej, z rozpadów siarczanów, ze złóż siarki, ze składowych odpadów. CH4 - tereny zabagnione ( z rozpuszczonej subst. bitumicznej ), wody kopalniane genetycznie związane z węglem, zawsze towarzyszy ropie naftowej. Ca^2+ - we wszystkich wodach, z kalcytu, ze skaleni. Mg^2+ - mniej niż Ca, mniej go gdyż jest rozpuszczany szybciej, dolomit, biotyt, piroksen.

Twardość wody : węglanowa ( podgrzana miękka - przemijająca ), niewęglanowa ( podgrzewania nie można - stała ). Woda miękka do picia lepsza nie do mycia. Skład bakteriologiczny : okrężnica - pogorszenie się stanu całej wody, bada się miano Coli = ilość cm^3 na 1 pałeczkę Jeżeli miano Coli wynosi 0,1 - woda zanieczyszczona, 1 - woda niepewna, 10 ÷ 50 woda niepewna, 50 ÷ 100 woda stosunkowo czysta, > 100 woda czysta. Specjalny rodzaj wód podziemnych : wody lecznicze - są to wody uznane za kopaliny, mają stały skład chemiczny, stałe właściwości fizyczne, poprawny skład bakteriologiczny, o właściwościach leczniczych udowodnionych na podstawie długotrwałych obserwacji lekarskich albo badań klinicznych, uznanych za lecznicze przez Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej. Dzieli się je pod względem 2 kryteriów: mineralizacja( mineralne M > 1 g/dm^3; słabozmineralizowane M< 1) temperatura ( chłodne < 20^OC; termalne > 20^OC ). Podział anionowo - kationowy : Przeważający anion Przeważające kationy Na^+ w. alkaliczna HCO3^- Ca^2+ ziemno - alkaliczna Mg^2+ ziemno - alkaliczna Na^+ solanka Cl^- Ca^2+ chlorkowo - wapniowa Mg^2+ chlorkowo - magnezowa SO4^2- Na^+ glauberska Mg^2+ gorzka Ca^2+ gipsowa Fe^2+ witriolowa wody termalne ( Cieplice T + F + Si ; Lądek T + F + H2S + Rn ) wody radoczynne ( Czerniawa Rn; Śweiradów Rn ) wody butelkowane BN - naturalne wody mineralne ( w. podziemna, z jednego ujęcia, nie transportowana, okres gwarancji 1 rok ), PN napoje ( w. wodociągowa, sztucznie mineralizowana, z domieszką, okres gwarancji 3 miesiące ), ZN norma zakładowa.

Podstawowe prawa ruchu wód podziemnych : Filtracja - przepływ wód podziemnych. Prędkość filtracji ( V ) - prędkość jaka jest mierzona przy przepływie wody na pewnym odcinku. Prędkość rzeczywista( Vr )- jest to natężenie przepływu wody przez przekrój próby ( pory ). Vr = Q/ F*n. Darcy Q = F*h/l h l Q J = h / l - spadek hydrauliczny. Q = k * F * J / F k - współ. proporcjonalności filtracji V = k * J - równanie filtracji - Prawo Darcy Przepuszczalność skał : k [ m/s ] - bardzo dobra ( > 10 ^-3 ), dobra ( 10 ^-3 ÷ 10 ^-4), średnia ( 10 ^-4 ÷ 10 ^-5), słaba ( 10 ^-5 ÷ 10 ^-6), skały półprzepuszczalne ( 10 ^-6 ÷ 10 ^-8), skały nieprzepuszczalne ( < 10 ^-8), k - zależy od temp. t = 10^O C. Poprawka Hazena : H = 0,70 + 0,03t [ ^OC ]; kf = k10 * k Współczynnik filtracji zależy od wielu parametrów np. zawartość gazów, ropy. Współczynnik przepuszczalności skał : k = γ * H / n γ - ciężar wł. wody, H - współ. przepuszczalności, n - współ. lepkości. darcy - jednostka gdy 1 cm ^3 przekroju przepuści w ciągu 1 s 1 cm^3 cieczy o lepkości 1 centypłaza przy różnicy ciśnień 1 atmosfery na długości 1 cm. Metody wyznaczania k : metody laboratoryjne - wzory empiryczne ( uzależnione współ. filtr. od szeregu parametrów ) k = f ( d, n, Q, t ) ( średnica, porowatość, sumaryczna powierzchnia ziarna, temperatura ); aparat Wiłuna, rura Kamieńskiego , metody polowe - próbne pompowanie w otworach, na podst. wzniosu zwierciadeł wody podziemnej, na podst. zalewania otworu.

Studnie - otwory hydrogeologiczne. Studnie kopalne ujmują wody przypowierzchniowe - otwory te wykonywane są metodami wiertniczymi - przy ujmowaniu wód zwykłych ( metoda obrotowa ), przy ujmowaniu wód mineralnych ( metoda udarowa ). Filtr - filtr właściwy ( część środkowa ), rura nadfiltrowa ( część górna ) - jej zadaniem jest uszczelnienie między filtrem a otworem, rura podfiltrowa ( część dolna ) - wszystko co przejdzie przez filtr. Rura podfiltrowa najczęściej od dołu jest zamknięta. Studnia dogłębiona - dochodzi do podstawy wodonośnej. Studnia niedogłębiona - nie dochodzi do warstwy wodonośnej. Studnie niezupełne - filtrujemy tylko tam, gdzie mamy dostęp do warstw wodonośnych ( filtr nie obejmuje całej warstwy wodonośnej ). Studnie zupełne - filtrujemy całą warstwę wodonośną. Zwierciadło dynamiczne - sztuczne powstanie obniżonego zwierciadła wody. Spadek hydrauliczny - spadek ciśnienia na drodze filtracji: Podstawowy wzór na równanie krzywej depresji dla studni o zwierciadle swobodnym : Równanie krzywej depresji dla zwierciadła napiętego : Wydajność studni dla zwierciadła swobodnego : Wydajność studni dla zwierciadła napiętego : H - wysokość pierwotna h - po obniżeniu R - promień depresji r - promień studni Obliczanie zasięgu depresji : Wzór Sichardta Wzór Kusakina

W przypadku studni niedogłębionej mamy dodatkowy dopływ wody z dolnej warstwy wodonośnej nazywanej warstwą aktywną, położoną poniżej dna studni - uwzględnia się to przez poprawkę Farchainera : Studnia swobodna Studnia napięta Próbne pompowanie - jest operacją po zrobieniu odwiertu ( ustalamy zasoby wydobycia wody ). Można wykorzystywać w pojedynczym odwiercie, bądź w węźle ( taki otwór, który ma chociaż jeden otwór obserwacyjny ). Wykonuje się program ( ważna jest sprawa odprowadzenia wody ). Pompowanie oczyszczające ( oczyszczenie trwa, aż do momentu gdy woda będzie klarowna ). Pompowanie pomiarowe ( wykonuje się przy co najmniej 3 depresjach ) powstaje charakterystyczny wykres,dobiera się wydajność maksymalną pompy. Rura Kamieńskiego - mamy rurę 25 x 4 cm. Na dole filtr ( zapobiega wydobywaniu się gruntu ). Sypiemy 10 cm gruntu. Wkładamy rurę do naczynia z wodą. Wlewamy wodę od góry do określonego punktu na podziałce. Siły grawitacyjne spowodują obniżanie się poziomu wody i przesączanie przez grunt. Mierzymy czas w jakim woda będzie się obniżała dla jakiś określonych wysokości ( np. 2 i 5 cm ). Korzystamy ze wzoru na współczynnik filtracji wg Darcy : l - wysokość gruntu nasypowego Aparat Wiłuna - 2 cylindry. Każdy z nich ma odpływ i dopływ. Badanie sprowadza się do pomiaru przepływu wody w czasie. W wyniku różnicy ciśnień następuje wypływanie wody z wewnętrznego cylindra. Mierzymy ile litrów wylewa się w określonym czasie. Q - objętość wody I - spadek hydrauliczny F - przekrój próbki T - czas h - różnica ciśnień l - wysokość

d10 - średnica miarodajna - to taka średnica zastępcza gruntu, poniżej której 10 % wagowo gruntu ma średnicę mniejszą od tej średnicy. d30 - średnica miarodajna - to taka średnica zastępcza gruntu, poniżej której 30 % wagowo gruntu ma średnicę mniejszą od tej średnicy. Wskaźnik różnoziarnistości : Analiza sitowa - polega na rozsegregowaniu gruntu pod względem wielkości ziarn wchodzących w skład badanego gruntu wg wymiarów oczek stosowanych do badania sit. ( 25; 10; 2,0; 1,0; 0,5; 0,25; 0,10; 0,071 lub 0,063 ). Wibrowanie sit ( nie krócej niż 3 minuty ). Cząstki przechodzą przez sita, zatrzymując się na sitach o wymiarach oczek mniejszych od wymiaru ziarn. Grunt na sitach należy osobno zważyć. Zawartość poszczególnych frakcji pozostałych na każdym sicie oblicza się w % : mi - masa frakcji gruntu pozostałej na sicie [ g ], ms - masa szkieletu gruntowego całej próbki użytej do przesiewu [ g ].

---