WSPÓŁCZESNE PROBLEMY HYDROGEOLOGII WROCŁAW 1993

Transkrypt

1 WSPÓŁCZESNE PROBLEMY HYDROGEOLOGII WROCŁAW 1993 Tatiana BOCHEŃSKA * Piotr LIMISIEWICZ* Lech POPRA WSKI* płytkie wody podziemne, studnie kopane, analiza statystyka ANALIZA STATYSTYCZNA ZMIAN ZWIERCIADŁA PŁYTKICH WÓD PODZIEMNYCH W LUBIŃSKO-GŁOGOWSKIM OBSZARZE MIEDZIONOŚNYM l. WSTĘP Lubińsko-głogowski obszar miedzionośny (l-g-o-m) to jeden z ważniejszych regionów gospodarczych Polski południowo-zachodniej. W kompleksie działalności przemysłowej dominuje tu działalność górnicza wraz z całą towarzyszącą jej infrastrukturą. Znaczący jest też udział innych gałęzi gospodarczych. Cała działalność przemysłowo-gospdarcza wywiera bezpośredni lub pośredni negatywny wpływ na środowisko wodne regionu, w tym na wody podziemne. W znacznym stopniu narażony na ten wpływ jest pierwszy od powierzchni terenu poziom wodonośny. On też najbardziej reaguje na wpływ czynników klimatycznych. Obserwacje głębokości występowania zwierciadła płytkich wód podziemnych w wybranych studniach kopanych obszaru l-g-o-m prowadzone są od wielu lat przez służby hydrogeologiczne kopalń rud miedzi. Metodycznie obserwacje te nie są jednak dostosowane do śledzenia zmian położenia zwierciadła płytkich wód podziemnych pod wpływem antropo czy technopresji na tle naturalnego reżimu i zmian klimatycznych. Dlatego praktyczna przydatność wyników tych obserwacji do oceny zmian zasobów płytkich wód podziemnych w regionie jest znikoma. Chcąc ilościowo ocenić zmiany stanu zasobów przypowierzchniowego poziomu wodonośnego w l-g-o-m autorzy jesienią 1991 r przeprowadzili serię pomiarów głębokości do zwierciadła wody w ponad 1200 studniach kopanych. Porównanie ich z wynikami pomiarów przeprowadzonych 6 lat wcześniej obejmujących ten sam obszar oraz statystyczna analiza wyników obu serii pomiarowych prowadzi do interesujących spostrzeżeń. 2. ZARYS WARUNKÓW HYDROGEOLOGICZNYCH PIĘTRA CZWARTORZĘDOWEGO Czwartorzędowe piętro wodonośne występuje praktycznie w całym I-g-o-m. Miąższość * Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego 13

2 utworów czwartorzędowych jest zróżnicowana i wynosi od kilku metrów w obszarach wysoczyzn do ponad 100 m w strefach pogrzebanych dolin. Przeciętnie zamyka się ona w przedziale m. Podłoże piętra czwartorzędowego budują utwory trzeciorzędu, w przewadze ilaste, a więc praktycznie o charakterze izolacyjnym. Utworami wodonośnymi piętra czwartorzędowego są przeważnie piaski i żwiry fluwioglacjalne oraz osady aluwialne współczesnych i kopalnych dolin rzecznych. Najkorzystniejsze warunki do gromadzenia się wód podziemnych w l-g-o-m występują w obrębie dwóch dużych struktur hydrogeologicznych. Są to: strefa osadów dolinnych rzeki Szprotawy oraz strefa osadów dolinnych i pradolinnych rzeki Odry (rys.l). Obszar wysoczyznowy budują osady czołowej moreny spiętrzonej, nizinny, poza dolinami osady moreny dennej. Piaszczysto-żwirowe utwory wodonośne występują tu w postaci soczew. W zasadzie trudno je traktować jako trwałe źródło pozyskiwania zasobów wodnych. Takim obszarem są na przykład Wzgórza Dalkowskie [2]. W l-g-o-m w obrębie piętra czwartorzędowego wyróżnia się dwa poziomy wodonośne [1]. Niekiedy są one wykształcone w postaci kilku warstw wodonośnych. Analiza rozmieszczenia warstw wodonośnych w profilu pionowym pozwala w piętrze czwartorzędowym wyróżnić poziom wodonośny przypowierzchniowy (wody gruntowe). Wodonoścem są tu piaski o różnej granulacji i różnym stopniu zaglinienia. Miąższość tego poziomu waha się od kilku do kilkunastu metrów. Zasobność przypowierzchniowego poziomu wodonośnego zależy bezpośrednio od czynników klimatycznych i hydrologicznych. Jego zasoby wodne są źródłem zaspakajania potrzeb większości gospodarstw wiejskich zaopatrywanych w wodę przez płytkie studnie kopane. Skład chemiczny płytkich wód podziemnych l-g-o-m ujmowanych przez studnie kopane oprócz naturalnych procesów hydrogeochemicznych jest formowany przez czynniki antropogeniczne. Brak izolacji od powierzchni terenu oraz powszechne źródła skażeń o charakterze lokalnym i regionalnym sprawiają, że jakość tych wód bardzo często nie odpowiada normom przewidzianym dla wód pitnych [5]. 3. METODYKA BADAŃ Jako podstawową metodę badawczą przyjęto analizę statystyczną wyników dwóch serii pomiarowych głębokości występwania zwierciadła wody w studniach gospodarskich na terenie l-g-o-m oraz analizę porównawczą obydwu serii. Pierwsza seria pomiarów była wykonana przez zespół Przedsiębiorstwa Geologicznego we Wrocławiu pod kierunkiem M. Zaleskiej jesienią 1986 r. Serię drugą wykonali autorzy artykułu we wrześniu i październiku 1991 roku. Pomiary obejmowały rutynowy zakres czynności wykonywanych podczas kartowania hydrogeologicznego studni kopanych. Badaniami objęto obszar o powierzchni km'. Rys. 1. Mapa hydrogeologiczna przypowierzchniowego poziomu wodonośnego w I-g-o-m l - studnie kopane, 2 - hydroizohipsy, 3 - strefy obniżenia zwierciadła wód podziemnych o ponad 4 m, 4 - główne wododziały, 5 - obszar kopalń rud miedzi. 6 - zbiornik osadów flotacyjnych. 7 - zasięg wpływu odwadniania górniczego w utworach podczwartorzędowych. Fig. 1. Hydrogeological map of the nearest ground water-bearing horizon of LGOM area. l - dug well, 2 - water level contours, 3 - zones of groundwater tab le subsiding more then 4 m, 4 - main topographic divides, 5 - copper-rnines area, 6 - reservoir of flotation sediments, 7 - extent of mining drainage influence in under Quatemary sediments. 14

3 Pokrywał się on w zasadniczej swej części z obszarem wpływu odwadniania górniczego złoża rud miedzi na podczwartorzędowe piętra wodonośne [1]. Pierwsza seria pomiarów obejmowała ponad 1000 studni rozmieszczonych stosunkowo równomiernie w całym obszarze badań. Drugą serią pomiarów starano się objąć te same studnie. Nie zawsze było to możliwe (likwidacja gospodarstw, zasypanie studni, niedokładna lokalizacja itp), Ostatecznie po weryfilcacji materiału pomiarowego drugiej serii do interpretacji wykorzystano ponad 750 studni. Około 80% studni powtórzyło się w obu seriach pomiarowych. Tak więc materiał wyjściowy do analizy statystycznej jest wystarczająco wiarygodny i reprezentatywny. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą techniki komputerowej, przy wykorzystaniu kilku programów, powszechnie stosowanych do obliczeń statystycznych. Analizowano następujące elementy pomiarów: - rozkład rzędnych terenu w miejscach lokalizacji studni, - rozkład wysokości cembrowiny, - rozkład głębokości do dna studni, - rozkład głębokości do zwierciadła wody, - rozkład wysokości słupa wody w studni, - rozkład temperatury wody. 4. DYSKUSJA WYNIKÓW ANALIZY Największe zagęszczenia studni wystąpiło w rejonie Wzgórz Dalkowskich, na południe i na zachód od Głogowa. Wiązało się to ze szczegółowymi hydrogeologicznymi pracami kartograficznymi tego rejonu przeprowadzonymi dla wyjaśnienia przyczyn obniżania się wydajności ujęć wodnych [4]. Najrzadziej studnie pomiarowe były rozmieszczone w obrębie granic obszarów górniczych kopalń rud miedzi między Lubinem, Polkowicami i Sieroszowicami. W strefie tego obszaru stosunkowo nieliczne gospodarstwa wiejskie jakie pozostały zaopatrywane są w wodę przeważnie z wodociągów grupowych. Ogólne pokrycie obszaru badań punktami pomiarowymi można jednak uznać za równomierne. Jedna studnia przypada na 3-4 km- powierzchni terenu. Tabela l zawiera podstawowe parametry statystyczne wykonanych dwóch serii pomiarów. Z rozkładu rzędnych terenu studni wynika, że ponad 50% studni ma rzędną mieszczącą się w przedziale m npm. Występują one w strefie moreny dennej zlodowacenia środkowopolskiego i obszarów sandrowych. 35% studni o rzędnych terenu w przedziale m npm występuje w strefie dolinnej Odry, jej wysokiej terasy i w dolinach dopływów Odry. Tylko 10% studni zlokalizowanych jest w strefie wysokości m npm stanowiącej obszar Wzgórz Dalkowskich. Studnie kopane w I-g-o-m to w przewadze studnie płytkie. Ponad 75 % ma głębokość mniejszą niż 5 itj. Najczęściej mieści się ona w przedziale m. Analiza różnic głębokości do zwierciadła wody (rys. 2) oraz wysokości słupa wody w studniach (rys. 3) w dwóch rozpatrywanych seriach pomiarowych wyraźnie wykazała obniżenie się zwierciadła wody w okresie między rokiem 1986, a 1991 prawie w całym l-g-o-m. Średnio wyniosło ono 0.4 m i zaznaczyło się na obszarze 3210 km" co stanowi 97% badanego obszaru. Lokalnie spotyka się strefy, gdzie obniżenie zwierciadła wody we wspomnianym okresie jest znacznie większe, bo przekraczające 4.0 m. Ze zmianą położenia zwierciadła wody wiąże się ubytek zasobów wodnych 15

4 o:. Lp Parametr statystyczny Rzędna terenu mnpm Wysokość Głębokość do Głębokość do Wysokość cembrowiny zw. wody dna studni słupa wody wm wmppt wmppt w studni w m Temp. wody C IX 1986 IX 1991 IX 1986 IX 1991 IX 1986 IX 1991 IX 1986 IX 1991 IX 1991 l Liczba pomiarów Średnia arytmetyczna Minimum Maksimum Rozstęp Mediana Średnia geometryczna li Odchylenie standardów f) Błąd standardowy E E Tabela l. Zestawienie podstawowych parametrów statystycznych pomiarów w studniach kopanych l-g-o-m wykonanych w dwóch seriach: 1- IX. 1986, II - IX

5 4' ".. l~2d r+: i :I! l- r---', ' I ' I ', :, ~: i--,..--.,,, : : 2 L. J, l 6 7 8, ] U '5P1 9ł,bokoii: do."i.d.cma. wdj Rys. 2. Rozkład głębokości do zwierciadła wody w studniach l - w r. 1991,2 - w r Fig. 2. The distribution of depth to groundwater table in wells. l - in 1991,2 - in ~JJ"-rrrTO"rr~~-rrr~-rrrTT,,rrTT,,~ " rf ~-{-,,, '!!!, ' l! I!!I,-, i I ~-T-" :!! I! ~ -1 t-m~-1--:-'-, --"1 Rys. 3. Rozkład wysokości słupa wody w studniach l - w r. 1991, 2 - w r Fig. 3. The distribution of water column height in wells. l - in 1991,2 - in I 700 a_._.._. _ I ' \ \\ -_4. _ Rys. 4. Opady atmosferyczne w okresie l - wg wskazań stacji IMGW Głogów, 2 - wg wskazań stacji IMGW Polk.owice, 3 - wg wskazań stacji IMGW Rudna. 4 - uśredniony dla I-g-o-m. Fig. 4. Atmospheric falls during period l - according to IMGW station in Głogów. 2 - according to IMGW station in Polkowice, 3 - according to IMGW station in Rudna, 4 - the average for LGOM area. < , '" al 9OLota 17

6 omawianego poziomu wodonomego o około 20 mln m'. Przyczynę tak wyraźnego obniżenia zwierciadła płytkich wód podziemnych należy upatrywać głównie w zmianach klimatycznych obserwowanych w ostatnich latach na Dolnym Śląsku. Okres między 1986 a 1991 r. to wyraźnie zaznaczająca się susza hydrologiczna. Średnie roczne sumy opadów atmosferycznych obliczone na podstawie wskazań stacji opadowych IMGW w Głogowie, Polkowicach i Rudnej (a wiec reprezentatywne dla l-g-o-m) w tym właśnie okresie wykazują wyraźny trend malejący (rys. 4). Średni dla l-g-o-m opad w 1986 r. wynosi 670 mm, a w końcu 1990 r. już tylko 440 mm. Strefy obniżenia zwierciadła wody o kilka metrów, występujące lokalnie, mogą być rezultatem pośrednich wpływów nadmiernego poboru wody z głębszych poziomów wodonośnych, Nie można też wylduczyć całkowicie wpływu głębokiego odwadniania górniczego trwającego już blisko 30 lat [3]. Zagadnienie to jest przedmiotem dalszych badań autorów artykułu. 5. LITERATURA L Bocheńska T., 1988, Kształtowanie się warunków hydrodynamicznych w lubińskogłogowskim obszarze miedzionośnym pod wpływem odwadniania kopalń. Acta Universitas Wratislaviensis No 1044, Wrocław. 2. Bocheńska T., Limisiewicz P., Poprawski L., 1992, Elementy bilansu hydrogeologicznego w rejonie Wzgórz Dalkowskich. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia nr 5/ Bocheńska T., Zaleska M., 1992, Lej depresyjny kopalń rud miedzi w lubińsko-głogowskim obszarze miedzionośnym - stan 1991, w tomie: Problemy hydrogeologiczne południowo-zachodniej Polski, Wrocław. 4. Poprawski L. i in., 1989, Ekspertyza na temat niskiej wydajności ujęć wód podziemnych na obszarze Wzgórz Dalkowskich. Praca Przeds. HYDROGEO, Wrocław. 5. Zaleska M., 1993, Chemizm i zanieczyszczenie płytkich wód podziemnych województwa legnickiego. W tomie "Współczesne problemy hydrogeologii", Wrocław. THE STATISTICAL ANALISIS OF THE SHALLOW GROUNDW ATER TABLE IN THE COPPER MINING REGION OF LUBIN-GLOGOW In regions of intense mining shortage of water is common. Greater water demand is normally connected with industry in mining areas. Also, mine unwatering has negative effects on natural groundwater balance. The study area occupies 3300 km 2 within the copper mining region of Lubin-Glogow. The discharge of mines has created a stretch cone of depression over 1000 km'. The lowering of groundwater table is observed in deep aquifers. The authors ana1yzed statystically the groundwater table changes in the shallow aquifers, The analysis was based on two series of measurements in over farm wells during dry seasons. The first series was done in 1986, the second in During five years, an evarage drop of 0.4 m of groundwater head was noticed. LocaIly, the drop was up to 4.0 m. The regional subsidence of of groundwater head caused the loss of water resources about 20 mln m', Generally this subsidence is not directly re1ated with the unwatering of mines. Locally, hawever, the mining activity influences the water table.