PROWINCJA HYDROGEOLOGICZNA WY

Transkrypt

1 Draft (nie do rozpowszechniania) PROWINCJA HYDROGEOLOGICZNA WYśYNNA; MASYWY MASYW SUDECKI 1. Podstawa regionalizacji wg Kleczkowskiego: Masyw sudecki jest jednostką złoŝoną. Obejmuje Masyw główny zbudowany głównie ze skał metamorficznych i magmowych Dwie śródgórskie struktury depresyjne wypełnione skałami osadowymi o Niecka wewnętrzno-sudecka o Niecka zewnętrzno-sudecka Czwartorzędowe doliny rzeczne 2.Charakterystyka masywu sudeckiego 2.1 Typowe cechy budowy Masyw główny to cokół krystaliczny zawierający głównie wody szczelinowe w skałach magmowych (głębinowych i wylewnych) oraz metamorficznych. Skały magmowe występują równieŝ w nieckach wewnętrzno i zewnętrzno-sudeckiej. Strukturą hydrogeologiczną powszechnie spotykaną stanowi masyw utworów krystalicznych wraz z pokrywą zwietrzelinową. W hydrogeologii termin skały krystaliczne obejmuje większość skał krystalicznych z wyjątkiem przeobraŝonych skał węglanowych (marmury), występujących lokalnie w Sudetach (np. w masywie ŚnieŜnika), ale stanowiącyh odmienny ośrodek o charakterze szczelinowo-krasowym. Skały krystaliczne nie tworzą warstwy wodonośnej, ale strefę wodonośną w obszarach podwyŝszonego spękania skał. W przypowierzchniowej strefie wody występują równieŝ w rumoszu zwietrzelinowym. Niecka wewnętrzno-sudecka w obrębie Polski występuje w dwu częściach NW i SE. Część centralna połoŝona jest w Czechach. Jest to zapadlisko wypełnione głównie skałami osadowymi: karbońskimi, permskimi i kredowymi. Występują takŝe wulkanity permskie. W obrębie niecki działało do niedawna górnictwo węglowe depresjonujące wody podziemne. Między innymi z tego powodu główne znaczenie hydrogeologiczne przypisuje się kredowemu piętru wodonośnemu, poziomowi górnokredowemu. Utwory górno-kredowe to prawie poziomo zalegające naprzemianległe warstwy piaskowcowe rozdzielone warstwami marglisto-ilastymi. UmoŜliwia to tworzenie się kilku niezaleŝnych warstw wodonośnych. Typowe warunki występują w obrębie Gór Stołowych. Zbiorniki wód mają charakter szczelinowo- porowy. Lokalnie znaczenie posiadają takŝe warstwy zwietrzelin u podnórza gór. Niecka zewnętrzno-sudecka wypełniona jest utworami osadowymi permomezozoicznymi. Lokalnie występują wulkanity trzeciorzędowe. Podobnie jak w niecce wewnętrzno-sudeckiej równieŝ tutaj wykorzystanie wód podziemnych ograniczało do niedawna górnictwo. W tym przypadku było to górnictwo miedziowe eksploatujące rudy miedzi w obrębie utworów permskich. Dopływy do kopalń były znaczne (ok. 30 m 3 /min) i pochodziły z poziomu cechsztyńskiego o charakterze szczelinowo-krasowym. Wody słodkie o dobrej jakości występowały tutaj do głębokości rzędu 800m. MoŜliwe, Ŝe w przyszłości po likwidacji kopalń poziom ten odzyska swoje znaczenie równieŝ dla zaopatrzenia w wodę, chociaŝ przewiduje się w początkowym okresie niekorzystne przemiany hydrogeochemiczne związane z zalaniem wyrobisk górniczych. Aktualnie znaczenie hydrogeologiczne posiada zbiornik wód podziemnych w poziomie górno-kredowym o charakterze piaskowcowym i marglistym, a więc ośrodek szczelinowo-porowy. Generalnie naleŝy zaznaczyć, Ŝe warunki 1

2 hydrogeologiczne w obrębie niecki są dobrze rozpoznane lokalnie. Szereg obszarów jest jeszcze słabo poznanych. Strutury czwartorzędowe posiadające istotne znaczenie to doliny kopalne wypełnione utworami piaszczysto-ŝwirowymi szczególnie związane ze współczesnymi dolinami rzek Bóbr i Nysa Kłodzka. Wspomniane wyŝej pokrywy zwietrzelinowe posiadają znaczenie lokalne. 3. Warunki zasilania przepływu i drenaŝu. We wszystkich typach zbiorników wód podziemnych podstawowym źródłem zasilania jest infiltracja opadów atmosferycznych. W przypadku masywu głównego strefy zasilania są zazwyczaj związane z obszarami wyniesionymi morfologicznie (obszary wododziałowe), podobnie jak opisano to dla zewnętrznej części masywu karpackiego. Za Kowalskim (1978) i Staśko (2002) wyróŝnić moŝna w obszarach górskich trzy strefy (rys.3): Strefa I pokrywy zwietrzelinowe charakteryzujące się zmienną miąŝszością, wysoką pojemnością wodną i niską wodoprzewodnością. Strefa II- gęsto spękany masyw o wysokiej przewodności i niskiej pojemności Strefa III głębokie drogi krąŝenia obejmują spękania towarzyszące strefom uskokowym o znaczeniu regionalnym. Ta stref wykazuje najniŝszą pojemność i przewodność. MiąŜszość całkowita strefy dostępnej dla penetracji wód podziemnych waha się zazwyczaj od 8-10m w strefach szczytowych do m w dolnej części zboczy i w dolinach. Odpływ podziemny w skałach masywu głównego skierowany jest do regionalnych stref drenaŝu, którymi są główne doliny rzeczne. Podobnie jak w masywie karpackim, ponad 90% odpływu odbywa się płytką kilkudziesięciometrową strefą aktywnej wymiany wód. KrąŜenie głębsze, mimo, Ŝe mniej intensywne moŝe sięgać kilkusetmetrowych głębokości, a wody tego systemu są zazwyczaj wodami mineralnymi. Średnie rzeczywiste szybkości przepływu wód podziemnych w strefie aktywnej wymiany są zazwyczaj rzędu 10 m/rok do około 150 m/rok. 3.Główne zbiorniki wód podziemnych (GZWP) i ich ochrona. W masywie sudeckim wydzielono GZWP opierając się częściowo na kryteriach indywidualnych, ze względu na generalnie małą zasobność wód podziemnych. Kryteria podstawowe spełniają tylko 2 zbiorniki czwartorzędowe i dwa kredowe. Zbiorniki czwartorzędowe występują w dolinach kopalnych GZWP 340 dolina rz. Nysa (Kłodzko) i dolina rzeki Bóbr (Marciszów). Są too wydajne zbiorniki mogące dostarczyć po kilkadziesiąt tysięcy m 3 /d. MiąŜszość utworów dość znaczna około 40m, ale rozprzestrzenienie tych struktur jest ograniczone. Konieczna jest ochrona całych struktur przez ONO. Wody podziemne obu zbiorników są zasilane z otoczenia szerszego niŝ sama dolina przez utwory podłoŝa. Na niektórych odcinkach moŝliwe jest takŝe przesiąkanie wód rzecznych. GZWP 317 niecka zewnętrzno-sudecka (Bolesławiec) jest fragmentem duŝej wielopiętrowej struktury hydrogeologicznej jaką jest niecka zewnętrzno-sudecka, rozpoznana w niewystarczającym stopniu. Jak podano juŝ wyŝej piętra wodonośne permu oraz triasu mogą nabrać znaczenia praktycznego po ich szczegółowym rozpoznaniu oraz likwidacji górnictwa miedziowego. Studnie ujmujące poziom górnokredowy GZWP 317 na głębokości 2

3 m w Bolesławcu wykazują wydajność do 100 m 3 /h wody przydatnej do celów komunalnych bez uzdatniania. Zasoby dyspozycyjne oceniono na 80tys.m 3 /d. Podstawowe kryteria spełnia takŝe część niecki wewnętrzno-sudeckiej GZWP 342 K2(Krzeszów) Jest to mała struktura o charakterze szczelinowo-porowym w poziomie kredy górnej. Wody występują w piaskowcach, zasoby dyspozycyjne około 10tys m 3 /d, moduł zasobowy 2.1 l/s/km 2 Według indywidualnych kryteriów wydzielono w masywie sudeckim trzy GZWP: GZWP 339 (Q i Pz) ŚnieŜnik-Góry Bialskie GZWP 344 (Q i Pz) Karkonosze GZWP 341 (K 2 ) Kudowa Zdrój-Bystrzyca Kłodzka W dwu pierwszych zbiornikach wody występują w zwietrzelinie i podścielających skałach krystalicznych Pz. Zasoby dla obu zbiorników oszacowano odpowiednio na 37tys. m 3 /d (3 l/s/km 2 ) w GZWP 339 i 50 tys. m 3 /d (3.9 l/s/km 2 ) w GZWP344. Wysokie moduły zasobowe i na ich podstawie szacowane zasoby wynikają z rozpoznania odpływu podziemngo rzek drenujących obszar zbiorników. Niskie odpływy mają charakter trwały i mieszczą się w granicach l/s/km 2. Po uwzględnieniu przepływu nienaruszalnego, upowaŝniają do przyjęciapodanych wartości zasobowych. NaleŜy zaznaczyć, Ŝe ujęcie tak wysoko oszacowanych zasobów wymaga stosowania innych niŝ studnie sposobów ujęcia (np. sztolnie, dreny). GZWP 341 (K 2 ) Kudowa Zdrój-Bystrzyca Kłodzka obejmuje SW część niecki wewnętrzno-sudeckiej w szczelinowo-porowym poziomie kredy górnej. Zawiera zasoby dyspozycyjne około 50 tys.m 3 /d (3,4 l/s/km 2 ). Warunki ochrony zbiorników wód podziemnych są zróŝnicowanie. Są to najczęściej zbiorniki odkryte. Na części z nich obowiązuje jednak ochrona wynikająca z ustanowienia parków narodowych bądŝ innych form ochrony krajobrazu. Pokrywają je takŝe często obszary leśne. To sprzyja ochronie. PowaŜnym zagroŝeniem jest natomiast przenoszenie drogą atmosferyczną zanieczyszczeń przemysłowych (emisje SO 2 ze spalania węgla brunatnego w czarnym trójkącie granic Polski, Czech i Niemiec). Wywołało to w przeszłości występowanie kwaśnych deszczy degenerujących lasy i zakwaszających wody podziemne szczególnie skał krystalicznych pozbawionych dostatecznej ilości substancji neutralizujących (np. węglan wapnia). Masyw sudecki jest obszarem współwystępowania wód zwykłych oraz wód leczniczych. Podobnie jak w masywie karpackim zaproponowano i tutaj trzy obszary specjalnej ochrony gdzie konieczne jest racjonalne wykorzystanie i ochrona zarówno wód słodkich jak i leczniczych. 4.Parametry hydrogeologiczne ośrodka wodonośnego: Wodonośność skał krystalicznych dominujących w masywie sudeckim jest uzaleŝniona od ich szczelinowatości. Na podstawie wyników próbnych pompowań i eksploatacji studni na ogół skały takie jak granity, gnejsy i łupki metamorficzne zaliczyć naleŝy do skał o średnich i niskich wartościach wodoprzewodności (rys.4). UmoŜliwia to najczęściej uzyskiwanie od 0.2 do 67 m 3 /h z otworu. Skały te wykazują wysokie i średnie zróŝnicowanie własności hydraulicznych. Zestawienie typowych parametrów hydrogeologicznych dla wydzielonych wyŝej trzech stref wodonośnych pokazano na rys Jakość wód podziemnych. 3

4 Wody występujące w skałach krystalicznych masywu są zazwyczaj wodami ultrasłodkimi i słodkimi, a ich mineralizacja często nie przekracza 100 mg/dm 3 w masywie ŚnieŜnika i Karkonoszy oraz 200 do 300 mg/dm3 w obszarze Gór Sowich. Są to wody typu wodorowęglanowo-siarczanowo- magnezowo-wapniowe (HCO 3 -SO 4 -Mg-Ca) lub SO 4 -HCO 3 - Mg-Ca (por. rys.5). Wody wypływające w źródłach charakteryzuje niskie ph, często poniŝej 5.5. Tak niskie ph wynikające jak to podano wyŝej z zanieczyszczeń powietrza wpływa niekorzystnie na skład wód, gdyŝ umoŝliwia migrację metali cięŝkich w wodach. W obrębie masywu sudeckiego podobnie jak w masywie karpackim występują liczne wody mineralne i lecznicze. Do najbardziej rozpowszechnionych naleŝą szczawy i wody termalne. Są takŝe wody radoczynne. Charakterystyka tych wód zostanie podana przy omówieniu wód mineralnych i leczniczych Polski w dalszej części wykładu. 4

5 Rys.1 Fragment mapy GZWP masywu sudeckiego. 5

6 Rys. 2 Morfologiczny obraz sudeckiego uskoku brzeŝnego ograniczającego od NE masyw sudecki (wg Badura et al., 2003) Rys. 3 Własności hydrogeologiczne skał w przekroju utworów pokrywowych i masywu skalnego (wg Staśko, 2002). Objaśnienia: 1- pokrywy zwietrzelinowe, 2-skały spękane, 3-strefy uskokowe. Przy wydzielonych strefach I, II, III (por.tekst) podano typowe wartości parametrów hydrogeologicznych. 6

7 Rys.4. Porównanie przewodności wodnej skał krystalicznych masywu sudeckiego na wykresie Krasnego-Staśko (wg Staśko, 1996) Objaśnienia: A-gnejsy sowiogórskie; B-skały masywu ŚnieŜnika; C- granitoidy karkonoskie; D-formacje łupków metamorficznych. 7

8 Rys.5 Przykład składu wód podziemnych z masywu sudeckiego. Góry Sowie (wg Staśko, 1996). 8