POSIEDZENIE NAUKOWE POLSKIEGO TOWARZYSTWA GEOLOGICZNEGO ODDZIAŁ WROCŁAWSKI. Wrocław

Transkrypt

1 POSIEDZENIE NAUKOWE POLSKIEGO TOWARZYSTWA GEOLOGICZNEGO ODDZIAŁ WROCŁAWSKI Wrocław

2 Stanisław Staśko Robert Tarka ZASILANIE I DRENAŻ W OBSZARACH GÓRSKICH - NOWE WYNIKI I SPOJRZENIE

3 Wyniki badań z lat w eksperymentalnej stacji badawczej położonej pod Śnieżnikiem Kłodzkim na wysokości 860 m npm Wyniki : -dane o wielkości opadów atmosferycznych i zmienności temperatur powietrza ( IMGW) -wielkościach infiltracji efektywnej -wahań zwierciadła wód podziemnych -odpływu podziemnego -odpływu całkowitego -składu chemicznego i izotopowego wód podziemnych Dane zgromadzono w ramach badań statutowych (własnych) ING i grantu KBN przy udziale: M. Modelskiej, T. Olichwera, S. Szczepanowskiego i S. Buczyńskiego, T. Przylibskiego (PWr)

4

5 Źródło Hydrograf Studnia Lizymetr Źródło

6 Opad [mm] Temperatura [oc] Temperatura [oc] lata lata I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Miesiąc 20 Średnia roczna temperatura powietrza 6,69 C Średn. stycznia -2,3 C Średnia lipca +15,9 C

7 opad [mm] Procenty opadu rocznego lata lata I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Miesiąc Średnia opadów z wielolecia mm Średnie opady z wielolecia Lądek Zdrój 814mm ( ) Kamienica 1408mm ( ) Śnieżnik 1182mm ( ) wysokość [m n.p.m.]

8

9 15 lip lip lip lip lip lip lip lip lip 00 2 sie 00 4 sie 00 6 sie 00 8 sie sie sie sie 00 opad/infiltracja [mm] 1-Jul Aug Oct Dec-00 2-Mar-01 2-May-01 2-Jul-01 1-Sep-01 1-Nov-01 1-Jan-02 3-Mar-02 Infiltracja [mm] Zasilanie wód podziemnych zachodzi impulsowo i występuje głównie w okresach wzmożonych opadów (zasilanie letnie) oraz związane jest z topnieniem pokrywy śnieżnej (marzec) 40,0 35,0 30,0 25,0 infiltracja opad Opad inicjujący na badanym obszarze wynosi od 20 do prawie 50 mm opadu. Zależy on od warunków pogodowych nie tylko w ciągu 2 dni przed dotarciem wody do przyrządu pomiarowego ale w dłuższym okresie. 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Analizując dobowe wartości opadu i infiltracji największą zgodność pomiędzy wystąpieniem opadu a dopływem wody do infiltrometru uzyskuje się po dwóch dniach od rozpoczęcia opadu. data

10 Zestawienia wartości opadów i infiltracji Okres Opad [mm] Infiltracja [mm] Różnica [mm] ,5 37,0 33, ,4 23,6 47, ,0 3,6 29, ,5 1,8 37, ,3 1,8 20,5 Porównanie wielkości zasilania Okres Opad Infiltracja Procent opadów VII.1997-XII ,6 718,1 21,7 VII.2000-XII ,3 299,7 15,1 Roczna infiltracja w okolicach sztolni wynosi od kilkunastu do ponad 20% opadów Infiltracji w okresu VII.1997-XII.1999 była wyższa niż w okresie VII.2000-XII.2001, co niewątpliwie związane jest to ze znacznym zasilaniem w dwóch okresach powodziowych jakie miały miejsce w tym czasie (VII.1997 i VII.1998).

11 Zwierciadło [m p.p.t] Dobowe zmiany zwierciadła [cm] zwierciadło [m p.p.t.] opad [mm] V VI VII VIII IX X XI XII Rok Głębokość do zwierciadła wody: Studnia SO4-3,50 m. p.p..t. amplituda wahań 0,96m Studnia WOP - 11,5 m. p.p..t. amplituda wahań 2,22 m V VI VII VIII IX X XI XII ROK 2001

12 Przykładowe stany zwierciadła wód podziemnych w studni WOP a/ z okresu b/ ,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0

13 19-Jan Mar May Jul Sep Nov Jan Mar May Jul Sep Nov Jan Mar-02 Położenie zwierciadła wody w studni [m] Infiltracja [mm] Przepływ [m3/s] 1-Nov-98 1-Jan-99 3-Mar-99 2-May-99 2-Jul-99 1-Sep-99 1-Nov-99 1-Jan-00 2-Mar-00 2-May-00 2-Jul-00 1-Sep-00 1-Nov Dec-00 2-Mar-01 2-May-01 2-Jul-01 1-Sep-01 1-Nov-01 1-Jan-02 3-Mar-02 Przepływ [m3/s] 10 8 Przepływ rzeki Kamienica - posterunek Kamienica Data Infiltracja Przepływ 3.0 Studnia

14 Wydajność mierzona na wypływie ze sztolni: Qmax - 65,4 l/s (VII/1997) Qmin - 10,4 l/s (II/2000, I/2001) Qśr - 17,4-26,6 l./s Q[l/s] VI I.2002

15 Wartości współczynników regresji, zasoby wodne i odsączalność masywu dla poszczególnych odcinków hydrogramu - wypływ ze sztolni pod Śnieżnikiem Nr/ Data regresji Czas Wydajność [l] Współ. Objętość Odsącza Zasoby V Początek koniec [doby] Qo Qt Regresji Q -lność [m 3 ] 1/ ,8 41,7 0, , / ,1 18,3 0, , / ,3 22,1 0, , / ,1 19,8 0, , / ,5 20,5 0, , / ,2 23,7 0, , / ,0 26,9 0, , / ,0 26,1 0, , / ,5 24,1 0, , / ,2 26,1 0, , / , , , / ,2 31,2 0, , / ,7 19,4 0, , / ,6 25,3 0, , / ,3 25,3 0, , / ,2 26,1 0, , m 3

16 Wyniki oznaczeń izotopowych w rejonie Snieżnika L.p Miejsce Data 18 O [% 0 ] D [% 0 ] Tryt [TU] 1. Sztolnia , , ,11-78,5 15,6 0,8-11,18-78, ,92-73,1 15,3 0,8-10,95-73, ,94-73,9 13,7 0,8-10,97-73, ,02-73,5 10, Źródło K , , ,75-74,0 12,2 0,8-10,73-74, ,77-72,5 11, Źródło K , ,9 10. L2-10, ,0 11. L4-11, ,9 12. L6-11, ,3 13. Studnia S ,6-72,4 9,4 0,7-10,6-72, ,7-71,3 6, Rzeka ,7-71,6 11,4 0,7-10,71-72, ,21-75,1 10,1 06 Interpretacja wyników według prof. Zubera: Stosując program FLOWPC do interpretacji analiz uzyskano następujące rezultaty: Źródło K-1 - Według modelu dyspersyjnego średni wiek wynosi 7,5 lat a parametr dyspersyjny 0,60, Sztolnia - Według modelu dyspersyjnego średni wiek wody wynosi 10,1 lat a parametr dyspersyjny 0,35. Studnia S04 - Dokładne dopasowanie modelu nie jest w tym przypadku możliwe. Orientacyjnie można stwierdzić, że ok. 80% wody ma wiek starszy (woda pozbawiona trytu) a ok. 20% stanowi woda o średnim czasie dopływu ok. 30 lat.

17 Ujecie Data Ra-226 Blad Ra-228 Blad Rn-222 Blad Laboratoriu pobrania [Bq/dm3] [Bq/dm3][Bq/dm3][Bq/dm3][Bq/dm3][Bq/dm3] WODY PODZIEMNE wypływ ze sztolni "Śnieżnik" ,011 0,003 0,006 0, UŚ ,012 0,003 < UŚ UŚ UŚ UŚ ,7 29,1 PWr - T.P! UŚ źródło K1 + K ,016 0,002 0,009 0,006 80,0 5,6 UŚ ,007 0,002 < ,0 23 UŚ UŚ źródło K6 (Roberta) ,5 33,8 PWr - T.P! UŚ wypływ ze sztolni (K6a) ,5 38,4 PWr - T.P! UŚ źródło K ,007 0,001 0,007 0,005 20,8 0,8 UŚ <0.002 < ,6 0,6 UŚ ,6 8,8 PWr - T.P! ,7 2,3 UŚ źródło K15a ,8 6,1 PWr - T.P! odwiert SO ,002 0,001 < UŚ ,006 0,002 < * 42 UŚ źródło K ,1 31 PWr - T.P! WODY POWIERZCHNIOWE rzeka Kamienica R ,8 0,5 UŚ rzeka Kamienica R ,012 0,002 0,006 0,004 1,3 0,1 UŚ ,004 0,001 0,006 0,002 <0.2 UŚ ,8 0,6 UŚ rzeka Kamienica R ,011 0,002 0,010 0,006 22,1 1,1 UŚ ,004 0,001 < ,4 0,5 UŚ ,0 5,0 PWr - T.P! ,0 2,6 UŚ rzeka Kamienica R ,1 1,8 PWr - T.P! ,7 1,4 UŚ rzeka Kamienica R ,1 2,1 PWr - T.P! ,2 1,3 UŚ rzeka Kamienica R ,1 6,5 PWr - T.P! ,4 1,1 UŚ rzeka Kamienica R ,5 3,5 PWr - T.P! ,0 1,1 UŚ rzeka Kamienica R ,6 2,9 PWr - T.P! ,8 1,5 UŚ dopływ R ,5 4,8 UŚ * - po całkowitym odpompowaniu

18 Wybrane wyniki analiz chemicznych wód podziemnych NUMER L ABORATORYJNY SYMBOL PRÓBY Sztolnia Studnia SO Temperatura wody o C 5,2 2. Odczyn wody PH 6,53 5,85 3. Sucha pozostałość mg/l 32 Sztolnia SO4 4. Przewodnictwo elektryczne S/cm Cl 5. Zasadowość ogólna Mval 3,5 0,6 6. Twardość ogólna Mval 0,85 HCO3 NO3 7. Jon węglanowy mg/l CO Jon wodorowęglanowy mg/l HCO 3-0 4,3 36,61 K 9. Jon chlorkowy mg/l Cl - 1,59 2, Jon siarczanowy mg/l SO ,0 9,5 Na 11. Azot azotanowy mg/l NNO Azotany mg/l NO 3-1,40 0,67 6,2 3,0 Mg Ca 13. Wapń Mg/l Ca 2+ 9,9 12, Magnez Mg/l Mg 2+ 1,0 3, Jon fosforowy HPO 4 mg/l HPO 4 <1,0 16. Krzemionka SiO 2 mg/l SiO 2 14,5 Studnia SO4 HCO3 Cl 17. Fluor mg/l 0, Brom mg/l < 0,1 SO4 19. Aluminium mg/lal 0, Ołów g/l Pb <1 21. Cynk mg/lzn 0,006 K NO3 22. Żelazo mg/l Fe 0, Miedź mg/l Cu < 0,005 Na 24. Mangan mg/l Mn 0, Bor mg/l B 0, Bar mg/l Ba 0,001 Mg Ca

19 Strefa przypowierzchniowa Porowatość szczelinowa - 0,0012-0,013 Współczynnik filtracji szczelinowej 1, , m/s Gnejsy (badania laboratoryjne) porowatość efektywna - 0,001-0,012 przepuszczalność - 2,5-5, m/s

20 SW Śnieżnik 1426 m.n.p.m Stan maksymalny Stan średni V=150 m/a Stan niski NE V=100 m/a Sztolnia 860 m.n.p.m V= m/a

21 Wielkość zasilania infiltracyjnego mierzona w lizymetrze wynosi od kilku do 48 % opadów a proces zasilania zachodzi pulsacyjnie po przekroczeniu wilgotności maksymalnej pokryw zwietrzelinowych. Odpływ podziemny mierzony na wypływie ze sztolni wykazuje dwa maksima roczne oraz kilka mniejszych okresów wzrostu wydajności. Odpływ podziemny ze skał krystalicznych Śnieżnika jest stabilny i wykazuje wysokie wartości średnie rzędu 22 l/s km 2 ( 80 m 3 /h). Wielkość odpływu podziemnego mierzona na przekrojach kontrolnych rzek wykazuje wysokie wartości oraz wskazuje na dodatkowe dopływy poza opadem atmosferycznym (z lokalnego systemu dopływu do korytowego, kondensacji pary wodnej, spoza zlewni i inne). Wiek wód określony na podstawie 5 serii pomiarów stężenia trytu wskazuje średni czas od 7,5 do 10,1 lat Wyniki te zmieniają całkowicie dotychczasowe poglądy na temat tłokowego szybkiego przepływu wód podziemnych w środowisku skał szczelinowych. W rozważaniach przepływu należy uwzględniać złożony charakter zbiornika porowy w górnej części i szczelinowy w dolnej oraz model mieszania się wód. Strefy dyslokacyjne i spękań stanowią uprzywilejowane drogi krążenia wód lokalnego i przejściowego systemu przepływu. Zasoby wodne zgromadzone w pokrywach zwietrzelinowych i systemach spękań stawiają badane obszary w klasie średni i wysoko zasobnych. Wody podziemne wykazują dobrą jakość i spełniają normy dla wód pitnych za wyjątkiem lokalnie obniżonego ph i podwyższonej zawartości radonu.

22