Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu 8 Ogólnopolska Konferencja Naukowa MODELOWANIE PRZEPŁYWU WÓD PODZIEMNYCH Poznań Będlewo 16 19.10.2018
Redakcja: Jan Przybyłek Marek Marciniak Renata Graf Krzysztof Dragon ISBN 978-83-7986-206-1 Copyright by Authors, 2018 Przygotowanie do druku: Bogucki Wydawnictwo Naukowe Druk: Uni-Druk
Komitet Naukowy Przewodniczący: prof. dr hab. Jan Przybyłek Członkowie: dr hab. Przemysław Bukowski, prof. GIG dr hab. inż. Kazimierz Burzyński dr hab. inż. Mariusz Czop dr Stanisław Dąbrowski dr hab. inż. Dariusz Dobrzyński dr hab. Krzysztof Dragon, prof. UAM dr hab. inż. Robert Duda dr inż. Janusz Fiszer prof. dr hab. Józef Górski dr hab. Renata Graf, prof. UAM dr hab. Jacek Gurwin dr hab. inż. Beata Jaworska-Szulc prof. dr hab. inż. Mariusz Kaczmarek dr hab. inż. Ireneusz Kajewski prof. dr hab. Andrzej Kowalczyk prof. dr hab. inż. Bohdan Kozerski dr hab. inż. Arkadiusz Krawiec prof. dr hab. Ewa Krogulec dr hab. Krzysztof Labus, prof. PŚ prof. dr hab. Paweł Marek Leśniak dr Maciej Lubczyński prof. dr hab. inż. Grzegorz Malina prof. dr hab. Jerzy Małecki prof. dr hab. inż. Marek Marciniak dr hab. Henryk Marszałek, prof. UWr dr hab. Janusz Michalak prof. dr hab. inż. Jacek Motyka prof. dr hab. inż. Marek Nawalany dr hab. Dorota Porowska dr hab. inż. Adam Postawa dr hab. Jan Prażak dr hab. Małgorzata Pruszkowska-Caceres dr hab. inż. Jacek Różkowski, prof. UŚ prof. dr hab. Andrzej Sadurski prof. dr hab. Stanisław Staśko prof. dr hab. inż. Andrzej Szczepański dr hab. inż. Jacek Szczepiński dr hab. inż. Adam Szymkiewicz, prof. PG dr hab. Robert Tarka dr hab. inż. Barbara Tomaszewska, prof. AGH dr hab. inż. Stanisław Witczak, prof. AGH dr hab. Andrzej Witkowski, prof. UŚ dr Małgorzata Woźnicka WNGiG UAM ZGiG GIG WILiŚ PG WGGiOŚ AGH HYDROCONSULT WG UW WNGiG UAM WGGiOŚ AGH WGGiG PWr WNGiG UAM WNGiG UAM WNoZiKŚ UWr WILiŚ PG IMiIS UKW IIŚ UPWr WNoZ UŚ WILiŚ PG WNoZ UMK WG UW WGiG PŚ PIG PIB Warszawa University of Twente NL WGGiOŚ AGH WG UW WNGiG UAM WNoZiKŚ UWr WG UW WGGiOŚ AGH WIBHiIŚ PW WG UW WGGiOŚ AGH PIG PIB Kielce WILiŚ PG WNoZ UŚ PIG PIB Warszawa WNoZiKŚ UWr WGGiOŚ AGH IGO POLTEGOR Instytut WILiŚ PG ING UWr WGGiOŚ AGH WGGiOŚ AGH WNoZ UŚ PIG PIB Warszawa 3
Komitet Organizacyjny Przewodniczący: prof. dr hab. inż. Marek Marciniak Sekretarz: dr Filip Wolny Członkowie: dr hab. Krzysztof Dragon, prof. UAM dr hab. Renata Graf, prof. UAM dr Piotr Hermanowski dr Dariusz Kasztelan dr Magdalena Matusiak dr Monika Okońska dr Marek Rasała dr Anna Szczucińska mgr Roksana Kruć 4
Program konferencji 16 października 2018 (wtorek) WNGiG, Poznań, ul. Krygowskiego 10 budynek laboratoriów Warsztaty hydrogeologiczne: Nowe technologie pozyskiwania informacji hydrologicznych i hydrogeologicznych na potrzeby modelowania przepływu wód podziemnych 10:00 11:00 Rejestracja uczestników warsztatów, podział na grupy A oraz B 11:00 11:45 Sesja inauguracyjna w sali 21 budynku laboratoriów 11:45 12:00 Przerwa kawowa 12:00 14:30 Zajęcia warsztatowe cz. 1 14:30 15:30 Obiad 15:30 18:00 Zajęcia warsztatowe cz. 2 18:00 18:30 Podsumowanie zajęć, kawa 18:30 19:30 Przejazd autokarem do Będlewa 19:30 20:30 Zakwaterowanie 20:30 Kolacja grillowa 16 października 2018 (wtorek) Ośrodek konferencyjny PAN w Będlewie k. Poznania 16:00 21:00 Rejestracja uczestników 18:00 20:30 Kanapki, napoje 20:30 Kolacja grillowa 5
Warsztaty hydrogeologiczne grupa A: 16 październik 2018 (wtorek) Poznań Gmach laboratoriów, sala 21 10:00 11:00 Rejestracja uczestników warsztatów, podział na grupy A oraz B 11:00 11:15 Powitanie, prezentacja wprowadzająca Geopark Morasko 11:15 11:30 Stacja Bazowa ZMŚP Poznań Morasko 11:30 11:45 Obiekty monitoringu wód podziemnych na potrzeby modelowania Rezerwat Morasko Zlewnia Różanego Strumienia Rezerwat Żurawiniec 11:45 12:00 Przerwa kawowa Demonstracje i pokazy przy IGF14 lub IGF01 12:00 12:30 D1. Aparatura do pomiaru poziomu wody 12:30 13:10 D2. Automatyczna rejestracja stanów wód 13:10 13:20 Przerwa 13:20 13:50 D3. Nowe techniki poboru próbek wody 13:50 14:30 D4. Oznaczanie in situ parametrów jakości wody Collegium Geographicum 14:30 15:30 Obiad Zajęcia terenowe 15:30 15:50 T1. Posterunek meteorologiczny (opad, parowanie) 15:50 16:00 T2. Spływ stokowy 16:00 16:40 T3. Posterunek hydrologiczny (poziom, temperatura i konduktancja wody, koryto Parshalla, gradientometr, filtrometr) 16:40 17:00 T4. Posterunek hydrogeologiczny (hydrowęzeł, metoda paramex) 17:00 17:10 Przerwa na przejście do Instytutu Geologii Laboratorium komputerowe w Instytucie Geologii 17:10 18:00 L1. H20Reader L2. Metody transmisji pomiarów L3. Baza danych Oracle 18:00 18:10 Przerwa na przejście do gmachu laboratoriów Gmach laboratoriów, sala 21 18:10 18:30 Podsumowanie, kawa 18:30 19:30 Przejazd do Będlewa D demonstracje i pokazy T zajęcia terenowe L laboratorium komputerowe 6
Warsztaty hydrogeologiczne grupa B: 16 październik 2018 (wtorek) Poznań Gmach laboratoriów, sala 21 10:00 11:00 Rejestracja uczestników warsztatów, podział na grupy A oraz B 11:00 11:15 Powitanie, prezentacja wprowadzająca Geopark Morasko 11:15 11:30 Stacja Bazowa ZMŚP Poznań Morasko 11:30 11:45 Obiekty monitoringu wód podziemnych na potrzeby modelowania Rezerwat Morasko Zlewnia Różanego Strumienia Rezerwat Żurawiniec 11:45 12:00 Przerwa kawowa Zajęcia terenowe 12:00 12:20 T1. Posterunek meteorologiczny (opad, parowanie) 12:20 12:30 T2. Spływ stokowy 12:30 13:10 T3. Posterunek hydrologiczny (poziom, temperatura i konduktancja wody, koryto Parshalla, gradientometr, filtrometr) 13:10 13:30 T4. Posterunek hydrogeologiczny (hydrowęzeł, metoda paramex) 13:30 13:40 Przerwa na przejście do Instytutu Geologii Laboratorium komputerowe w Instytucie Geologii 13:40 14:30 L1. H20Reader L2. Metody transmisji pomiarów L3. Baza danych Oracle Collegium Geographicum 14:30 15:30 Obiad Demonstracje i pokazy przy IGF14 lub IGF01 15:30 16:00 D1. Aparatura do pomiaru poziomu wody 16:00 16:40 D2. Automatyczna rejestracja stanów wód 16:40 16:50 Przerwa 16:50 17:20 D3. Nowe techniki poboru próbek wody 17:20 18:00 D4. Oznaczanie in situ parametrów jakości wody 18:00 18:10 Przerwa na przejście do gmachu laboratoriów Gmach laboratoriów, sala 21 18:10 18:30 Podsumowanie, kawa 18:30 19:30 Przejazd do Będlewa D demonstracje i pokazy T zajęcia terenowe L laboratorium komputerowe 7
8
17 października 2018 (środa) Ośrodek konferencyjny PAN w Będlewie k. Poznania 07:30 09:00 Pałac 08:00 12:00 Hol 09:30 10:00 Sala C 10:00 10:30 Sala C 10:30 11:10 Sala C 11:10 11:30 Sala C 11:30 12:00 Hol 12:00 13:30 Sala C 13:30 14:30 Pałac 14:30 16:30 Sala C Śniadanie Rejestracja uczestników Otwarcie obrad Referat zamawiany prof. Stanisława Staśko Numeryczne modelowanie w polskiej hydrogeologii krótki przegląd dokonań z lat 2004 2017 Sesja I, część 1: Badania modelowe dla potrzeb bilansowania zasobów i ochrony wód podziemnych w skali regionalnej Zbigniew Kordalski, Andrzej Sadurski: Modelowanie przepływów wód podziemnych GZWP w rejonie gdańskim Marta Dendys, Andrzej Szczepański, Barbara Tomaszewska: Regionalne badania krążenia wód podziemnych w niecce miechowskiej i środkowej części zapadliska przedkarpackiego hydrogeologiczny model koncepcyjny Prezentacja sponsorów konferencji MPWP i warsztatów dla młodych hydrogeologów oraz wspólna fotografia Przerwa kawowa Sesja I, część 2: Badania modelowe dla potrzeb bilansowania zasobów i ochrony wód podziemnych w skali regionalnej Stanisław Dąbrowski, Beata Janiszewska, Witold Rynarzewski, Renata Straburzyńska-Janiszewska: Odwzorowanie przepływu wód podziemnych systemu wodonośnego odcinka Kościan Wolsztyn Pradoliny Warszawsko- Berlińskiej na modelach lokalnym i regionalnym Renata Graf, Jan Przybyłek: Wykorzystanie modelu symulacyjnego WetSpass do rozpoznania uwarunkowań zasilania płytkich wód podziemnych na obszarze Wysoczyzny Poznańskiej Grzegorz Olesiuk, Jan Prażak, Elżbieta Przytuła, Piotr Freiwald: Koncepcja relokacji zasobów dyspozycyjnych na obszarach bilansowych z uwzględnieniem ekosystemów zależnych od wód podziemnych przykład zlewni Wisłoki Ryszard Hoc, Andrzej Sadurski, Zenon Wiśniowski: Model przepływu wód podziemnych wyspy Wolin w strefie zaburzeń glacitektonicznych Michał Kaczmarek: Filtr ze szczeliną ciągłą 114 lat doświadczeń i innowacji Obiad Sesja II: Badania modelowe dla projektowania i prowadzenia odwodnień górniczych i budowlanych 9
16:30 17:00 Hol 17:00 19:00 Sala A Katarzyna Białecka, Jan Prażak: Stacjonarny model matematyczny struktury hydrogeologicznej podstawowym narzędziem dla gospodarki wodami podziemnymi w rejonach skupionego górnictwa odkrywkowego w Górach Świętokrzyskich Janusz Fiszer: Badania modelowe skuteczności technicznych sposobów ograniczania rozwoju leja depresji wywołanego odwadnianiem projektowanej kopalni węgla brunatnego Gubin Jacek Gurwin, Marek Wcisło: Hydrogeologiczny model regionalny jako stałe narzędzie w rozwiązywaniu różnoskalowych zadań doświadczenia z rejonu Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM) Kamil Juśko, Jacek Motyka, Kajetan d Obyrn: Złożoność struktury modelu hydrodynamicznego w warunkach intensywnego drenażu górniczego na przykładzie olkuskiego rejonu górnictwa rud cynku i ołowiu (SW Polska) Filip Wolny, Mariusz Jamróz, Jerzy Gasiński, Marek Marciniak, Mariusz Kaczmarek: Modele matematyczne podwójnej przewodności hydraulicznej i ich zastosowanie do interpretacji testów piezometrycznych na obszarze KWB Bełchatów Mariusz Kowalów, Marta Chryścina, Małgorzata Wróbel-Hen: Przykład zastosowania modelu filtracji do prognozy oddziaływania głęboko posadowionego budynku na zmianę położenia zwierciadła wody gruntowej w podłożu Przerwa kawowa Sesja posterowa Wioletta Gorczewska-Langner, Witold Tisler, Danuta Leśniewska, Stanisław Maciejewski, Rafał Ossowski, Adam Szymkiewicz: Symulacje przepływu wody i powietrza w modelu laboratoryjnym wału przeciwpowodziowego Piotr Herbich, Małgorzata Woźnicka: Wpływ efektu skali w terenowych badaniach parametrów hydrogeologicznych na wiarygodność matematycznych modeli przepływu wód podziemnych w regionie kredy lubelskiej Sabina Jakóbczyk-Karpierz, Sławomir Sitek: Zastosowanie znaczników środowiskowych w wodach podziemnych do weryfikacji i ograniczenia niepewności modeli Izabela Jamorska, Arkadiusz Krawiec, Marek Marciniak: Rozpoznanie budowy geologicznej oraz ocena parametrów hydrogeologicznych do badań modelowych przepływu wód podziemnych w rejonie Grudziądza Krzysztof Jóźwiak: Efekty mieszania wód podziemnych i powierzchniowych w warunkach zrzutu wód z odwodnienia wykopu na przykładzie Potoku Służewieckiego w Warszawie 10
19:00 20:00 Pałac 20:00 22:00 Sala C Katarzyna Niedbalska, Przemysław Bukowski, Iwona Augustyniak: Wybrane metody badań właściwości hydrogeologicznych skał jako wsparcie dla modelowania warunków krążenia wód w rejonie rekultywowanego wyrobiska odkrywkowego Anna Sieczka, Filip Bujakowski, Eugeniusz Koda: Modelowanie przepływu wód podziemnych i transportu azotanów na obszarze użytkowanym w systemie rolnictwa precyzyjnego Sławomir Sitek: Modelowanie wód podziemnych na terenach górniczych z wykorzystaniem oprogramowania FEFLOW Adam Szymkiewicz, Anna Gumuła-Kawęcka, Dawid Potrykus, Beata Jaworska-Szulc, Małgorzata Pruszkowska-Caceres, Wioletta Gorczewska- Langner: Szacowanie czasu migracji zanieczyszczeń konserwatywnych w strefie aeracji Kinga Ślósarczyk: Weryfikacja procesów kształtujących skład chemiczny wód podziemnych ujęcia Gliwice-Łabędy przy użyciu programu The Geochemist s Workbench Lech Śmietański, Elżbieta Przytuła, Sławomir Filar, Grzegorz Olesiuk, Marcin Honczaruk: Zastosowanie modeli numerycznych typu T w ustalaniu zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych obszaru bilansowego Zbigniew Wieteska, Anna Dobkowska: Ocena wpływu niezgodności położenia działów wód podziemnych i powierzchniowych na wielkość obliczonych zasobów odnawialnych na przykładzie obszaru bilansowego P-IX w rejonie wodnym Warty Robert Zdechlik, Małgorzata Partyka: Modelowanie przepływu wód podziemnych metodami różnic skończonych i elementów skończonych porównawcze badania poligonowe Kolacja Wieczór artystyczny dedykowany jubilatom: prof. Józefowi Górskiemu oraz prof. Andrzejowi Sadurskiemu 20:00 20:05 Zapowiedź 20:05 20:50 Koncert na harfie wodnej 20:50 21:10 Prezentacje sylwetek Jubilatów 21:10 21:20 Wystąpienia Jubilatów 21:20 22:00 Wystąpienia gości po 22:00 Wieczór towarzyski Pałac 11
18 października 2018 (czwartek) Ośrodek konferencyjny PAN w Będlewie k. Poznania 07:30 09:00 Pałac 09:00 09:30 Sala C 09:30 10:30 Sala C Śniadanie Referat zamawiany prof. Marka Nawalanego VOA Velocity Oriented Approach, niekonwencjonalny opis przepływu wód podziemnych Sesja III: Badania modelowe interakcji wód powierzchniowych i podziemnych Marek Marciniak, Mariusz Kaczmarek, Anna Szczucińska: Model matematyczny fluidyzacji strefy hyporeicznej Tatiana Solovey, Rafał Janica: Ocena wpływu odpompowywania wody z terenów depresyjnych na warunki wodne torfowisk obszaru Natura 2000 Uroczyska w Lasach Stepnickich na podstawie modelowania hydrodynamicznego Piotr Hermanowski, Dagmara Popiel, Wojciech Kukulski: Analiza numeryczna wpływu antropopresji na bilans wód podziemnych w rejonie rezerwatu torfowiskowego Żurawiniec w Poznaniu 10:30 11:00 Hol 11:00 13:00 Sala C Przerwa kawowa Sesja IV: Badania modelowe ujęć wód podziemnych oraz procesów hydrogeochemicznych i geotermalnych Magdalena Matusiak, Stanisław Dąbrowski, Witold Rynarzewski: Porównanie metod odwzorowania wielowarstwowego układu krążenia wód systemu wodonośnego w rejonie ujęcia Lis na modelach lokalnych i regionalnych Tomasz Michalczyk, Dominika Bar-Michalczyk, Christen Duus Børgesen, Jarosław Kania, Anna J. Żurek: Niestacjonarny model migracji azotanów w wybranej zlewni na obszarze GZWP 326 w rejonie na północ od Częstochowy Krzysztof Labus, Renata Cicha-Szot, Sławomir Falkowski, Norbert Madetko: Modelowanie potencjalnych efektów geochemicznych zastosowania technologii horyzontalnych barier krzemianowych. Grzegorz Sinicyn, Maria Grodzka-Łukaszewska: Model przepływu i transportu jako narzędzie rozwiązywania problemu zanieczyszczeń wód podziemnych w rejonie Celsa Huta Ostrowiec Barbara Tomaszewska, Marta Dendys, Leszek Pająk: Analiza warunków hydrogeologicznych wspomagana modelem matematycznym jako podstawowy etap realizacji projektów inwestycyjnych w geotermii 12
13:00 13:30 Sala C 13:30 15:00 Pałac 15:00 15:50 Sala A 15:50 16:00 Hol 16:00 16:50 Sala A 17:00 18:00 Sala C 19:00 Pałac Podsumowanie warsztatów dla młodych hydrogeologów Obiad Zebranie Stowarzyszenia Hydrogeologów Polskich Przerwa kawowa Zebranie Polskiej Sekcji IAH Dyskusja końcowa i podsumowanie konferencji Uroczysta kolacja 13
19 października 2018 (piątek) projekt AquaNES pt.: Demonstrating synergies in combined natural and engineered processes for water treatment systems (realizowany w ramach programu Horyzont 2020) 07:30 09:00 Śniadanie Pałac 09:00 11:00 Sesja referatowa: Prezentacja założeń i wyników projektu AquaNES Sala C Józef Górski, Krzysztof Dragon, Roksana Kruć: Prezentacja programu AquaNES i obiektu badań w postaci infiltracyjnego ujęcia wody Mosina- Krajkowo w dolinie rzeki Warty Dariusz Kasztelan, Jan Przybyłek: Rodzaje i zakres obserwacji monitoringowych na ujęciu w Krajkowie Roksana Kruć, Józef Górski: Warunki zasilania studni ujęcia infiltracyjnego w Krajkowie w świetle danych hydrochemicznych Jan Przybyłek: Zarys historii modelowania matematycznego procesów filtracji w rejonie infiltracyjnego ujęcia wody Mosina Krajkowo: modele analogowe i numeryczne Magdalena Matusiak: Założenia i funkcje aktualnego modelu numerycznego ujęć na wyspie krajkowskiej w programie Modflow w aspekcie zadań projektu AquaNES 11:00 11:15 Przerwa kawowa Hol 11:15 11:45 Przejazd z Będlewa na ujęcie w Krajkowie 11:45 13:45 Krajkowo Sesja terenowa: Prezentacja obiektów wodociągowych bazujących na brzegowej i poddennej infiltracji wody z rzeki Warty oraz sieci monitoringu hydrosfery 13:45 14:00 Przejazd do karczmy Podkowa Leśna 14:00 15:30 Dyskusja końcowa, lunch w restauracji Podkowa Leśna w Krajkowie Podkowa Leśna 15:30 Przejazd na Dworzec PKP w Poznaniu przez Będlewo 14
Patronat Honorowy Główny Geolog Kraju prof. dr hab. Mariusz Orion Jędrysek JM Rektor UAM prof. dr hab. Andrzej Lesicki Prezes PGNiG SA Piotr Woźniak Prezes Zarządu PKN IAH dr Adam Porowski 15
Patronat Dziekan Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych prof. dr hab. Leszek Kasprzak Dyrektor Państwowego Instytutu Geologicznego Dyrektor Poltegor Instytut dr hab. inż. Jacek Szczepiński Prezes Zarządu SEGI-AT Krzysztof Pluta Prezes Stowarzyszenia Hydrogeologów Polskich prof. dr hab. Andrzej Witkowski 16
Współorganizatorzy Stowarzyszenie Przedsiębiorczość dla Ekologii Krobia HYDROCONSULT Sp z o.o. Poznań Biuro Studiów i Badań Hydrogeologicznych i Geofizycznych HYDROEKO Biuro Poszukiwań i Ochrony Wód Andrzej Rodzoch AQUATERRA.PL Skórzewo k. Poznania 17
Sponsorzy Dziekan Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych prof. dr hab. Leszek Kasprzak Aquanet S.A. Poznań Autostrada Eksploatacja S.A. Poznań Stowarzyszenie Przedsiębiorczość dla Ekologii Krobia 18
Sponsorzy Bohrlochmessung Storkow GmbH Sp. z o.o. Zielona Góra GWE POL-BUD Sp. z o.o. Łódź Polska Grupa Energetyczna Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Bełchatów Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. 19
Sponsorzy KGHM Polska Miedź S.A. Lubin PAK Kopalnia Węgla Brunatnego Konin S.A. Kleczew Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy Warszawa SOLEY Sp. z o.o. Balice k. Krakowa 20
Sponsorzy Poltegor Instytut Wrocław HYDROCONSULT Sp z o.o. Poznań Biuro Studiów i Badań Hydrogeologicznych i Geofizycznych HYDROEKO Biuro Poszukiwań i Ochrony Wód Andrzej Rodzoch SEGI - AT Sp. z o.o. Warszawa 21
Sponsorzy Stowarzyszenie Hydrogeologów Polskich Sosnowiec Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji WODKAN Ostrów Wielkopolski Miejski Zakład Zieleni Sp. z o.o. Ostrów Wielkopolski 22
STRESZCZENIA POSTERÓW
Spis treści Wioletta Gorczewska-Langner, Witold Tisler, Danuta Leśniewska, StanisławMaciejewski, Rafał Ossowski, Adam Szymkiewicz Symulacje przepływu wody i powietrza w modelu laboratoryjnym wału przeciwpowodziowego... 26 Piotr Herbich, Małgorzata Woźnicka Wpływ efektu skali w terenowych badaniach parametrów hydrogeologicznych na wiarygodność matematycznych modeli przepływu wód podziemnych w regionie kredy lubelskiej... 27 Sabina Jakóbczyk-Karpierz, Sławomir Sitek Zastosowanie znaczników środowiskowych w wodach podziemnych do weryfikacji i ograniczenia niepewności modeli... 29 Izabela Jamorska, Arkadiusz Krawiec, Marek Marciniak Rozpoznanie budowy geologicznej oraz ocena parametrów hydrogeologicznych do badań modelowych przepływu wód podziemnych w rejonie Grudziądza... 30 Krzysztof Jóźwiak Efekty mieszania wód podziemnych i powierzchniowych w warunkach zrzutu wód z odwodnienia wykopu na przykładzie Potoku Służewieckiego w Warszawie... 31 Katarzyna Niedbalska, Iwona Augustyniak, Przemysław Bukowski Wybrane metody badań własności hydrogeologicznych skał jako wsparcie dla modelowania warunków krążenia wód w rejonie rekultywowanego wyrobiska odkrywkowego... 36 Anna Sieczka, Filip Bujakowski, Eugeniusz Koda Modelowanie przepływu wód podziemnych i transportu azotanów na obszarze użytkowanym w systemie rolnictwa precyzyjnego... 32 Sławomir Sitek Modelowanie wód podziemnych na terenach górniczych z wykorzystaniem oprogramowania FEFLOW... 33 Adam Szymkiewicz, Anna Gumuła-Kawęcka, Dawid Potrykus, Beata Jaworska-Szulc, Małgorzata Pruszkowska-Caceres, Wioletta Gorczewska-Langner Szacowanie czasu migracji zanieczyszczeń konserwatywnych w strefie aeracji dla wybranych obszarów morenowych i sandrowych... 35 Kinga Ślósarczyk Weryfikacja procesów kształtujących skład chemiczny wód podziemnych ujęcia Gliwice-Łabędy przy użyciu programu The Geochemist s Workbench... 36 Lech Śmietański, Elżbieta Przytuła, Sławomir Filar, Grzegorz Olesiuk, Marcin Honczaruk Zastosowanie modeli numerycznych typu T w ustalaniu zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych obszaru bilansowego... 37 Zbigniew Wieteska, Anna Dobkowska Ocena wpływu niezgodności położenia działów wód podziemnych i powierzchniowych na wielkość obliczonych zasobów odnawialnych na przykładzie obszaru bilansowego P-IX w regionie wodnym Warty... 39 Robert Zdechlik, Małgorzata Partyka Modelowanie przepływu wód podziemnych metodami różnic skończonych i elementów skończonych porównawcze badania poligonowe... 40 25
Symulacje przepływu wody i powietrza w modelu laboratoryjnym wału przeciwpowodziowego Wioletta Gorczewska-Langner 1, Witold Tisler 1, Danuta Leśniewska 2, StanisławMaciejewski 2, Rafał Ossowski 1, Adam Szymkiewicz 1 1 Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk 2 Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin Przepływ w wałach, zaporach ziemnych i nasypach odbywa się w warunkach częściowego nasycenia, w których pory materiału wypełnione są wodą i powietrzem. W standardowych analizach inżynierskich przepływ powietrza jest pomijany, zakłada się, że ciśnienie powietrza jest równe atmosferycznemu. W niektórych sytuacjach, np. podczas przelewania się wody przez koronę wału uwięzione w porach powietrze może istotnie oddziaływać na proces filtracji wody i stateczność konstrukcji. Efektów tych nie można uwzględnić w powszechnie stosowanym modelu przepływu wody opartym na równaniu Richardsa. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych na modelu wału zbudowanym z drobnego piasku. Podczas przelewania się wody przez koronę wału zaobserwowano zjawisko odcięcia znacznej ilości powietrza w porach w pobliżu skarpy odpowietrznej. W kolejnych stadiach procesu powietrze wydostawało się z wału poprzez szczeliny tworzące się w wilgotnym piasku. Obserwacje porównano z wynikami symulacji numerycznych opartych na równaniu Richardsa oraz modelu przepływu dwufazowego. Wykazano, że model dwufazowy pozwala dobrze odwzorować zmiany ciśnienia powietrza w zamkniętym obszarze, do momentu powstania spękań. 26
Wpływ efektu skali w terenowych badaniach parametrów hydrogeologicznych na wiarygodność matematycznych modeli przepływu wód podziemnych w regionie kredy lubelskiej Piotr Herbich, Małgorzata Woźnicka Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa Wprowadzanie wartości parametrów hydrogeologicznych systemu wodonośnego do modelu matematycznego przepływu wód podziemnych musi uwzględniać rodzaj i zasięg przestrzenny oddziaływania badań polowych, będących źródłem ustalenia tych parametrów w nawiązaniu do wymiaru bloków modelu. Dotyczy to w szczególności szczelinowo porowo-warstwowych poziomów wodonośnych w regionie kredy lubelskiej, zwłaszcza o zróżnicowanym stopniu zaangażowania w tektonikę nieciągłą. Podstawową bazą danych źródłowych dla określania współczynnika filtracji k poziomu górnokredowego są archiwalne dokumentacje zasobów eksploatacyjnych ujęć wód podziemnych, zawierające wyniki trzystopniowych pompowań próbnych w pojedynczych studniach wierconych, trwających najczęściej po 24 godziny na każdym stopniu, z pomiarami zmian położenia zwierciadła wody prowadzonymi w pompowanym otworze. Podane w dokumentacjach wartości współczynnika filtracji wymagają jednak zweryfikowania obliczeniami opartymi na analizie oporów dopływu do studni. Znacznie rzadziej wykonywane były próbne pompowania studni z obserwacjami depresji w sąsiednim otworze eksploatacyjnym, spełniającym wówczas rolę piezometru; podobna sytuacja dotyczy kilkustopniowych krótkotrwałych pompowań sprawnościowych (po ok. 1 godz. na każdym stopniu), wykonywanych w ramach oceny stanu technicznego studni. Wyniki tych pompowań mogą być podstawą dla obliczeń k prowadzonych klasycznymi wzorami zakładającymi filtrację ustaloną lub wzorami opartymi na analizę oporów dopływu do studni. Jeszcze rzadziej były wykonywane długotrwałe (kilkutygodniowe kilkumiesięczne) pompowania ujęć wielootworowych z obserwacjami depresji w sieci piezometrów. Nieliczne są również wyniki badań anizotropii horyzontalnych warunków filtracji, oparte głównie na pomiarach szczelinowatości spękanego masywu skalnego w kamieniołomach oraz wykorzystujące analizę zróżnicowania spadków hydraulicznych pola hydrodynamicznego i koncentracji strumienia przepływu wód podziemnych w strefach uskokowych. Podejmowane były także próby określania przewodności wodnej i odsączalności systemu wodonośnego metodą analizy regresji odpływu podziemnego w małych zlewniach o powierzchni 29 162 km 2, zamkniętych przekrojem z systematycznymi obserwacjami przepływu rzeki (P. Herbich 1991). W zależności od rodzaju wykonanego badania, uzyskane parametry hydrogeologiczne są reprezentatywne dla stref poziomu wodonośnego znacznie zróżnicowanych pod względem ich po- 27
wierzchni i głębokości występowania. Wyniki pomiarów szczelinowatości w ścianach odkrywek są podstawą dla obliczenia i uśrednienia parametrów hydrogeologicznych w polach pomiarowych o powierzchni 10 m 2 w obrębie odkrywki o powierzchni ścian rzędu 500 5000 m 2 : współczynnika filtracji szczelinowej kierunkowej i izotropowej, wskaźnika poziomej anizotropii warunków filtracji i szczelinowatości objętościowej. Pompowanie pojedynczej studni umożliwia uzyskanie izotropowego uśrednionego współczynnika filtracji zawodnionego górotworu o miąższości 40 120 m na obszarze o powierzchni od 0,004 0,02 km 2 (pompowanie sprawnościowe) do 0,04 5 km 2 (pompowanie próbne). Długotrwałe pompowanie ujęcia wielootworowego z obserwacjami w sieci piezometrów może objąć zasięgiem obszar oddziaływania (a tym samym obszar uśredniania parametrów hydrogeologicznych) o powierzchni od 10 km 2 do ponad 60 km 2. Analiza pola hydrodynamicznego odwzorowanego hydroizohipsami swobodnego zwierciadła górnokredowego poziomu wodonośnego, prowadząca do identyfikacji liniowej strefy o kontrastowo wysokim przewodnictwie wodnym, obejmuje obszar o powierzchni do kilkunastu km 2. Stopień zróżnicowania wartości współczynnika filtracji szczelinowej k, wyrażony stosunkiem wartości kmax/kmin określonej różnymi metodami badań na obszarze 1200 km 2 objętym oddziaływaniem odwodnienia dużej kopalni odkrywkowej surowca do produkcji cementu odwzorowanym modelem matematycznym przepływu, sporządzonym dla wyznaczenia stref ochronnych występujących tu ujęć komunalnych stanowi dobry przykład dla oceny wpływu efektu skali, koniecznego do uwzględnienia w dyskretyzacji przepuszczalności poziomu wodonośnego reprezentatywnej dla bloków modelu o boku ΔX=200 m (powierzchni ΔX 2 =40000 m 2 ). Dla takiego kroku dyskretyzacji reprezentatywne są wartości współczynnika filtracji uzyskane z pompowań próbnych i sprawnościowych pojedynczych studni zlokalizowanych na tym obszarze poza zasięgiem stref uskokowych, charakteryzujące się zróżnicowaniem wyrażonym stosunkiem kmax/kmin=22. Uwzględnienie wartości k uzyskanych z pompowań studni zlokalizowanych w wąskich strefach uskokowych (o długości do kilku kilometrów i szerokości <100 m, kilkakrotnie mniejszej od wymiaru bloku modelu) daje kmax/kmin=95. Zróżnicowanie współczynnika filtracji dla wyników pomiarów szczelinowatości w polach pomiarowych na ścianach odkrywki wynosi kmax/ kmin=650. Zróżnicowanie współczynnika filtracji uzyskane dla wyników długotrwałych pompowań zespołowych ujęć wielootworowych wynosi kmax/kmin=5. Podobny wynik uzyskano z analizy spadków hydraulicznych pola hydrodynamicznego poza bezpośrednim sąsiedztwem pracujących studzien i stref uskokowych. Ocena przewodności wodnej oparta na wynikach obliczeń metodą analizy regresji odpływu podziemnego ze zlewni rzecznych, obejmujących w znacznej części obszar objęty modelem, wykazała zróżnicowanie Tmax/Tmin=3. 28
Zastosowanie znaczników środowiskowych w wodach podziemnych do weryfikacji i ograniczenia niepewności modeli Sabina Jakóbczyk-Karpierz, Sławomir Sitek Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec Ważnym etapem badań modelowych jest weryfikacja poprawności ich wykonania. Od lat w tym celu wykorzystywane są znaczniki środowiskowe. W rejonie Tarnowskich Gór w latach 2010 2015 przeprowadzono kilka serii pomiarowych znaczników w wodach podziemnych, takich jak CFC-11, CFC-12, SF 6 oraz 3 H. Na podstawie ich stężeń obliczono średni wiek wód podziemnych dopływających do wybranych ujęć w oparciu o tzw. modele komorowe. Uzyskany wiek został następnie wykorzystany do weryfikacji numerycznego modelu przepływu wód zbudowanego dla Głównego Zbiornika Wód Podziemnych nr 330 Gliwice. Średni wiek wód podziemnych dla ujęć miejskich w Tarnowskich Górach, obliczony przy wykorzystaniu znaczników, był niższy niż wynikało to pierwotnie z modelu numerycznego i mieścił się w przedziale od 7 do ok. 40 lat. Dopasowanie czasu przepływu wód w modelu do wyników uzyskanych na podstawie znaczników przyczyniło się m.in. do potwierdzenia szybkiego i znacznego zasilania na obszarach dawnej działalności górniczej związanej z eksploatacją rud Zn i Pb. Ponadto pozwoliło na lepsze określenie parametrów modelu, w tym przede wszystkim doprecyzowanie wartości porowatości efektywnej, co ograniczyło niepewność modelu. W trakcie badań zaobserwowano również problemy ze zbyt wysokimi stężeniami CFC-11 i CFC-12 w wielu próbach wód w rejonie Tarnowskich Gór, które uniemożliwiły ich wykorzystanie do datowania wód. Fakt ten jest jednakże potwierdzeniem dużego udziału wód młodych oraz wpływu antropopresji na tę część zbiornika GZWP Gliwice. 29
Rozpoznanie budowy geologicznej oraz ocena parametrów hydrogeologicznych do badań modelowych przepływu wód podziemnych w rejonie Grudziądza Izabela Jamorska 1, Arkadiusz Krawiec 1, Marek Marciniak 2 1 Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, ul. Gagarina 9, 87-100 Toruń 2 Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych, Zakład Hydrometrii, ul. Bogumiła Krygowskiego 10, 61-680 Poznań W artykule przedstawiono syntetyczne wyniki rozpoznania budowy geologicznej oraz warunków hydrogeologicznych obszaru ujęcia komunalnego wód podziemnych w Grudziądzu. Głównym celem pracy było wykonanie modelu konceptualnego, który w dalszej części badań posłuży do budowy modelu hydrogeologicznego i wyznaczenia m.in. zasięgu oddziaływania ujęcia oraz obliczeń symulacyjnych zasobów wód podziemnych. Badany obszar znajduje się w Dolinie Dolnej Wisły, w tzw. Kotlinie Grudziądzkiej. Ujęcie wielootworowe zlokalizowane jest na tarasie nadzalewowym na rzędnych 25 29 m n.p.m. Na terenie ujęcia rozpoznane zostały dwa piętra wodonośne: czwartorzędowe i kredowe. Główne znaczenie użytkowe ma czwartorzędowe piętro wodonośne, w którym poziom wodonośny tworzą dwie warstwy rozdzielone utworami słabo przepuszczalnymi. Wody podziemne w piętrze kredowym mają podwyższoną mineralizację i w związku z tym nie mają większego znaczenia dla zaopatrzenia w wodę. Ujęcie zlokalizowane jest w bliskim sąsiedztwie zabudowy miejskiej miasta Grudziądza oraz intensywnie użytkowanych terenów rolniczych, przez co narażone jest na silną antropopresję. Te potencjalne zagrożenia mogą negatywnie oddziaływać zarówno na jakość, jak i na ilość ujmowanych wód podziemnych. Podjęte w ramach badań prace kameralne obejmowały zgromadzenie i opracowanie danych archiwalnych z ponad 120 lat istnienia ujęcia. Łącznie przeanalizowano dane pochodzące z 53 otworów hydrogeologicznych. W roku 2017 wykonano także prace terenowe obejmujące kilkakrotny pomiar zalegania zwierciadła wód podziemnych w studniach i piezometrach ujęcia oraz pobór próbek wód do analiz chemicznych. Przeprowadzono ocenę sprawności wybranych otworów obserwacyjnych i wyznaczono ich parametry hydrogeologiczne metodą Paramex. 30
Efekty mieszania wód podziemnych i powierzchniowych w warunkach zrzutu wód z odwodnienia wykopu na przykładzie Potoku Służewieckiego w Warszawie Krzysztof Jóźwiak Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa Przedstawiono typowy problem dla obszarów aglomeracji możliwość zrzutu do cieków powierzchniowych wód podziemnych powstałych na skutek odwodnienia wykopu. W przypadku Potoku Służewieckiego problemem jest znacząca różnica w składzie chemicznym wód powierzchniowych i podziemnych. Wody potoku są wodami bardzo zanieczyszczonymi składającymi się w znaczącym stopniu z wód opadowych pochodzących bezpośrednio z kolektorów kanalizacji deszczowej. Odprowadzane do cieku powierzchniowego wody podziemne są wodami o III klasie jakości (z względu na wysoką zawartość żelaza i manganu). W celu określenia wielkości zmian składu chemicznego wód potoku po procesie mieszania wykonano modelowanie geochemiczne. Uzyskane efekty wskazywały bezpośrednio, niezależnie od proporcji mieszania wód podziemnych i powierzchniowych, na obniżenie wartości ph potoku oraz niemal całkowite przejście wszystkich form żelaza w żelazo na trzecim stopniu utlenienia. Implikuje to pojawienie się wód zabarwionych, dlatego też zakładając stosowanie dodatkowych zabiegów napowietrzających, obliczono wymaganą zawartość tlenu do całkowitego usunięcia żelaza z wód podziemnych, jeszcze przed zrzutem do wód Potoku Służewieckiego. 31
Wybrane metody badań własności hydrogeologicznych skał jako wsparcie dla modelowania warunków krążenia wód w rejonie rekultywowanego wyrobiska odkrywkowego Katarzyna Niedbalska, Iwona Augustyniak, Przemysław Bukowski Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice Odpowiedni sposób deponowania odpadów pogórniczych oraz stosowanie skutecznych rozwiązań minimalizujących wietrzenie minerałów ze zwałowiska i dopływ wód podziemnych i infiltracji opadów do bryły zwałowiska jest właściwie jedną z najskuteczniejszych metod ograniczania wymywania zanieczyszczeń i ich migracji w warstwie wodonośnej. W prognozowaniu dynamiki tego procesu oraz czynników go warunkujących zastosowanie znajdują programy do modelowania numerycznego, które pozwalają nie tylko na odzwierciedlanie warunków rzeczywistych, ale i na śledzenie zmian procesu w czasie. Badania modelowe dla oceny wpływu rekultywacji wyrobiska odkrywkowego skałą płonną z kopalń węgla kamiennego powinny być wspierane przez kompleks najnowszych i jednolitych metod badawczych wzajemnie komplementarnych. Istotnym elementem w prognozowaniu oddziaływania na wody podziemne odpadów pogórniczych stosowanych w rekultywacji wyrobisk odkrywkowych jest przeprowadzenie ilościowej oceny zdolności chłonnych deponowanych odpadów (głównie skał karbońskich) i objętości wolnych przestrzeni rumoszu skalnego jako strefy szczególnie podatnej na wietrzenie minerałów i wymywanie zanieczyszczeń. Badania te muszą być prowadzone równocześnie z symulowaniem w skali laboratoryjnej zmian wartości współczynnika filtracji materiałów luźnych w zależności od głębokości zwałowiska i zmian ciśnienia pionowego wywieranego przez skały nadsypywane w trakcie rekultywacji. Na przykładzie badań na materiale składowanym w wyrobisku po eksploatacji piasku podsadzkowego autorzy zaproponowali dostosowanie metod badawczych pierwotnie opracowanych na potrzeby prognozowania zagrożeń wodnych w szybach i wyrobiskach podziemnych zakładów górniczych. 32
Modelowanie przepływu wód podziemnych i transportu azotanów na obszarze użytkowanym w systemie rolnictwa precyzyjnego Anna Sieczka, Filip Bujakowski, Eugeniusz Koda Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, ul. Nowoursynowska, 02-776 Warszawa Postępujący problem zanieczyszczenia środowiska gruntowo-wodnego związkami azotu uzasadnia podejmowanie działań badawczych na potrzeby prognozowania zasięgu ich oddziaływania i rozprzestrzeniania się. Przedmiotem niniejszego artykułu jest przedstawienie prac związanych z opracowaniem modelu hydrodynamiki przepływu wód podziemnych i migracji związków azotu w formie jonów azotanowych w rejonie użytkowanym w systemie rolnictwa precyzyjnego. Model konceptualny opracowano na podstawie wizji terenowych, badań laboratoryjnych oraz studiów literaturowych. Do modelowania wykorzystano oprogramowanie Visual Modflow, natomiast składniki bilansu wodnego na obszarze objętym rozpoznaniem określono za pomocą programu UnSat Suite Plus (model HELP). Parametry hydrogeologiczne warstw modelu, w tym współczynniki filtracji, zdefiniowano na podstawie wyników badań kolumnowych prowadzonych w warunkach laboratoryjnych. Jako rezultat prac przedstawiono scenariusze rozprzestrzeniania się azotanów w środowisku gruntowo-wodnym w odniesieniu do dawek azotu mineralnego stosowanego w nawożeniu precyzyjnym. Ponadto uzyskane wyniki przedstawiono graficznie w postaci map hydroizohips oraz izolinii zanieczyszczeń oraz sformułowano wnioski dotyczące możliwości wariantowania rozwiązań nawożenia w rolnictwie precyzyjnym z wykorzystaniem technik modelowania numerycznego. 33
Modelowanie wód podziemnych na terenach górniczych z wykorzystaniem oprogramowania FEFLOW Sławomir Sitek Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec Opracowywanie modeli numerycznych na terenach górniczych jest trudnym i złożonym zagadnieniem. Autor przeanalizował pod tym kątem możliwości oprogramowania FEFLOW. Jest to program, w którym równania matematyczne są rozwiązywane za pomocą metody elementów skończonych, co umożliwia odwzorowanie skomplikowanej geometrii struktur geologicznych. Siatki dyskretyzacyjne w FEFLOW mogą uwzględniać zmienną w czasie geometrię wraz z postępującą eksploatacją złoża. Ponadto od wersji 7.0 istnieje nowa możliwość odwzorowywania struktur nieciągłych pozwalająca na odejście od budowy modeli numerycznych jako wielu nakładających się warstw, co może być szczególnie istotne np. dla odwzorowania wyklinowujących się warstw, soczewek, wychodni czy uskoków listrycznych. Nowa funkcja ułatwia także odwzorowanie na modelach infrastruktury technicznej, takiej jak np. otwory kierunkowe, sztolnie czy inne wyrobiska górnicze. W celu uzyskania wiarygodnych wyników i zmniejszenia niepewności symulacji prognostycznych dla obszarów górniczych modele przepływu wód podziemnych powinny być opracowywane dla warunków nieustalonych i obejmować również przepływ przez strefę nienasyconą czy przepływ szczelinowy. Dla takich modeli bardzo przydatne okazują się funkcje automatyzujące proces uwzględniania zmiennych w czasie warunków brzegowych i właściwości warstw. Obecny trend w integracji modeli hydrogeologicznych z geologicznymi, hydrologicznymi czy geochemicznymi jest możliwy i stosunkowo łatwy, gdyż kod programu FEFLOW jest otwarty, co pozwala na rozszerzanie możliwości programu o dodatkowe funkcje dostępne np. w programach MIKE 11 czy PHREEQC. Biorąc powyższe pod uwagę, FEFLOW wydaje się interesującym oprogramowaniem do tworzenia dokładnych modeli dla górnictwa odkrywkowego i podziemnego. 34
Szacowanie czasu migracji zanieczyszczeń konserwatywnych w strefie aeracji dla wybranych obszarów morenowych i sandrowych Adam Szymkiewicz, Anna Gumuła-Kawęcka, Dawid Potrykus, Beata Jaworska-Szulc, Małgorzata Pruszkowska-Caceres, Wioletta Gorczewska-Langner Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk Jednym z kluczowych elementów oceny zagrożenia wód podziemnych jest określenie czasu migracji zanieczyszczeń konserwatywnych z powierzchni terenu do warstwy wodonośnej przez strefę aeracji. W tym celu w praktyce hydrogeologicznej powszechnie przyjmuje się założenie transportu adwekcyjnego. W takim przypadku czas migracji zanieczyszczeń jest równy czasowi przesączania się wody przez strefę aeracji i może być oszacowany za pomocą wzorów analitycznych, np. Bachmata i Collina (Witczaka i Żurek), Bindemana lub Macioszczyka. Wyniki otrzymane z poszczególnych wzorów charakteryzują się znacznym zróżnicowaniem. W artykule przedstawione zostaną obliczenia czasu migracji zanieczyszczeń konserwatywnych dla wybranych profili strefy aeracji, reprezentujących obszary morenowe (zlewnia Zatoki Puckiej) i sandrowe (sandr Brdy, Bory Tucholskie). Wyniki uzyskane na podstawie wzorów analitycznych zostaną porównane z symulacjami numerycznymi programem Hydrus 1D, przy założeniu stałego i zmiennego w czasie zasilania oraz różnych rodzajów pokrywy roślinnej. Przeprowadzona zostanie analiza wpływu na wyniki obliczeń wybranych parametrów hydrogeologicznych charakteryzujących strefę aeracji. Badania finansowane są przez NCBR w ramach projektu Modelowanie wpływu gospodarstw rolnych i struktur użytkowania terenu zlewni na przykładzie gminy Puck na jakość wód lądowych i morskich zlokalizowanych w strefie przybrzeżnej Morza Bałtyckiego Zintegrowany Serwis Informacyjno-Predykcyjny WaterPUCK nr BIOSTRATEG3/343927/3/NCBR/2017 oraz przez NCN w ramach projektu Zasilanie infiltracyjne na obszarze sandrowym NCN 2015/17/B/ ST10/03233. 35
Weryfikacja procesów kształtujących skład chemiczny wód podziemnych ujęcia Gliwice-Łabędy przy użyciu programu The Geochemist s Workbench Kinga Ślósarczyk Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, ul. Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec Ujęcie Gliwice-Łabędy, ujmujące wody w południowo-zachodniej części Głównego Zbiornika Wód Podziemnych (GZWP) nr 330, stanowi podstawowe źródło wody pitnej dla mieszkańców miasta Gliwice. W obrębie tego obszaru obserwuje się zróżnicowanie przestrzenne składu chemicznego wód piętra triasowego, przejawiające się większą mineralizacją ogólną oraz wyższymi stężeniami jonów głównych w zachodniej i północno-zachodniej części ujęcia, aniżeli w części wschodniej. Różnice w koncentracjach składników mogą być wynikiem odmiennych czynników i procesów geochemicznych biorących udział w formowaniu się chemizmu wód podziemnych w poszczególnych rejonach ujęcia. W celu identyfikacji zjawisk i reakcji odpowiedzialnych za kształtowanie się składu chemicznego wód węglanowego zbiornika w zasięgu badanego obszaru, wykorzystano program do modelowania geochemicznego The Geochemist s Workbench 10.0.6. (GWB). Oprogramowanie umożliwiło przeprowadzenie symulacji hipotetycznie przyjętych procesów geochemicznych (rozpuszczanie minerałów oraz mieszanie wód) metodą modelowania wprost, dla kilku wybranych studni. Wyboru modelowanych zjawisk dokonano na podstawie litologii, warunków hydrogeologicznych, a także danych z analiz chemicznych i izotopowych. Jako dane wejściowe posłużyły archiwalne wyniki analiz składu chemicznego wód podziemnych ujmowanych w południowo- -zachodniej części GZWP nr 330 Gliwice. Wartości uzyskane z obliczeń modelowych porównano z wynikami badań laboratoryjnych przeprowadzonych wiosną 2016 roku. Zestawienie to pozwoliło na potwierdzenie lub odrzucenie wstępnie przyjętych założeń dotyczących genezy składu chemicznego eksploatowanych wód. 36
Zastosowanie modeli numerycznych typu T w ustalaniu zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych obszaru bilansowego Lech Śmietański, Elżbieta Przytuła, Sławomir Filar, Grzegorz Olesiuk, Marcin Honczaruk Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa Państwowa służba hydrogeologiczna jest w trakcie realizacji dużego i ważnego przedsięwzięcia, jakim jest dokumentowanie zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych. Zakończyła się pierwsza transza przedsięwzięcia we współpracy z uczelniami i przedsiębiorstwami udokumentowano 26 wytypowanych obszarów bilansowych. To tylko część projektu, który obejmuje niemal połowę powierzchni kraju. Kolejne dokumentacje są w trakcie realizacji lub w opiniowaniu przez Komisję Dokumentacji Hydrogeologicznych. Zakończenie pierwszej transzy dokumentowania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych stwarza możliwość przeglądu zastosowanych metod i pierwszych, wstępnych podsumowań. Na potrzeby artykułu przeprowadzono przegląd regionalnych modeli matematycznych wykonanych w latach 2014-2017 dla ustalenia zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych obszaru bilansowego. Przeanalizowano 26 modeli. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2016 roku w sprawie dokumentacji hydrogeologicznej i geologiczno-inżynierskiej określa, że zasoby odnawialne i dyspozycyjne wód podziemnych w obszarze bilansowym należy ustalić dwiema niezależnymi metodami, w tym przy użyciu modelowania matematycznego. W wykonanych modelach wykorzystano zaawansowane oprogramowanie, służące do tworzenia i symulacji przepływu wód podziemnych w systemie wodonośnym (GroundwaterVistas, GMS, Visual Modflow). Poszczególne programy i ich wersje oferują różne interfejsy do wprowadzania danych wejściowych, sterowania procesem obliczeniowym, analizy i prezentacji wyników, komunikacji i integracji z aplikacjami wspomagającymi. Jednakże wszystkie te programy do rozwiązania równania filtracji metodą różnic skończonych wykorzystują algorytm Modflow. Metoda modelowania w badaniach regionalnych, pomimo swych ograniczeń, uznana jest za podstawową metodę określania zasobów wód podziemnych wielowarstwowych systemów wodonośnych. Pozwala bowiem uwzględnić przestrzenną złożoność układu hydrostrukturalnego, zwłaszcza interakcje poprzez warstwy słabo przepuszczalne. Odwzorowanie systemu rzeczywistego może się odbywać zarówno na drodze wykonania trójwymiarowego modelu (3D), jak modelu przewodnościowego (typu T), nazywanego też modelem pseudoprzestrzennym. Ten drugi typ modeli przeanalizowano ze szczególną uwagą, gdyż jest często stosowany w ustalaniu zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych obszaru bilansowego. Modele typu T wykorzystano w ocenie zasobowej wykonanej dla następujących udokumentowanych już obszarów bilansowych: zlewni Orzyca, Omulwi i Orza, zlewni Wisły od Wieprza po Kanał Żerański, zlewni Łyny, 37
Prosny, Dunajca oraz Bystrzycy i Nysy Kłodzkiej. Parametry modeli takiego typu sprowadzone są do schematu T, czyli odwzorowane parametrem wodoprzewodności. W poszczególnych warstwach zakłada się przepływ płaski, uwzględniając jednocześnie możliwość przesiąkania przez słabo przepuszczalne warstwy rozdzielające. Jest to pewne uproszczenie, gdyż model jest uboższy w zakresie prezentacji graficznej gdyż nie uzyskujemy obrazu pełnej struktury i przestrzennej siatki hydrodynamicznej. Modele typu T, pomimo tego typu ograniczeń, spełniają jednak wszystkie warunki niezbędne dla potrzeb prawidłowego udokumentowania zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych wydzielonego systemu wodonośnego. Ponadto należy podkreślić, że model numeryczny, niezależnie od zastosowanego typu, zawsze odwzorowuje rzeczywistość w sposób przybliżony i uproszczony. 38
Ocena wpływu niezgodności położenia działów wód podziemnych i powierzchniowych na wielkość obliczonych zasobów odnawialnych na przykładzie obszaru bilansowego P-IX w regionie wodnym Warty Zbigniew Wieteska, Anna Dobkowska SEGI-AT Sp. z o.o., Korkowa 24A, 04-502 Warszawa Obszar bilansowy P-IX (Warta od Prosny do Kanału Mosińskiego) jest przykładem systemu wodonośnego, który cechuje znaczna niezgodność położenia działów wód powierzchniowych i podziemnych. W metodzie hydrologicznej stanowiącej powszechnie stosowaną metodę kontrolną dla obliczeń bilansowych wykonanych metodą modelowania matematycznego zakłada się, że przebieg działów topograficznych i hydrogeologicznych jest tożsamy. Porównanie wyników obliczeń bilansowych uzyskanych wymienionymi metodami wymagało przeprowadzenia oceny zgodności położenia zlewni hydrograficznej i podziemnej. Ocenę zgodności wykonano poprzez obliczenie różnicy między wartościami zasobów odnawialnych wyznaczonych dwoma wariantami metody hydrologicznej. W pierwszym (standardowym) zasoby odnawialne określono w oparciu o dane z profili wodowskazowych i hydrometrycznych zamykających zlewnie dopływów Warty drenujących analizowaną jednostkę bilansową. W drugim (rozszerzonym) zostały obliczone na podstawie danych z posterunków kontrolujących zlewnię różnicową Warty. Powiększenie bilansowanej jednostki do granic zlewni różnicowej Warty było zgodne z zasadą mówiącą, że wiarygodność obliczeń zasobów wód podziemnych rośnie proporcjonalnie do powierzchni bilansowanej zlewni oraz znaczenia jej strefy drenażu w krążeniu regionalnym. Różnica między wartościami zasobów odnawialnych określonych standardowym i rozszerzonym wariantem metody hydrologicznej wyniosła 76,9 tys. m 3 /d, co stanowiło 72% wartości obliczonej metodą standardową. W badaniach odnawialności obszaru bilansowego P-IX analizowano również zmienny w przestrzeni i czasie charakter związku hydraulicznego wód powierzchniowych i podziemnych oraz wpływ tej zmienności na wiarygodność obliczeń bilansowych, bazujących na stacjonarnych obserwacjach przepływu wód powierzchniowych. 39
Modelowanie przepływu wód podziemnych metodami różnic skończonych i elementów skończonych porównawcze badania poligonowe Robert Zdechlik, Małgorzata Partyka Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków Filtracja wód podziemnych w górotworze jest procesem skomplikowanym, o którym decydują zarówno naturalne czynniki geośrodowiskowe (m.in. warunki hydrogeologiczne), jak i oddziaływania antropogeniczne (np. pobory wód, odwadniania, piętrzenia). Wiarygodne prognozowanie wpływu zakładanych wymuszeń na środowisko wodno-gruntowe wymaga zastosowania odpowiedniej metody badawczej, która pozwoli na precyzyjne odwzorowanie warunków krążenia wód podziemnych. Do takich metod zaliczane jest numeryczne modelowanie procesów filtracji, wykorzystujące matematyczny opis przepływu wód w górotworze, w oparciu o przyjęte wielkości parametrów i założone warunki brzegowe. W praktyce hydrogeologicznej do modelowania przepływu wód podziemnych najczęściej stosowane jest oprogramowanie bazujące na metodzie różnic skończonych FDM, wykorzystujące symulatory rodziny Modflow. Z racji niezaprzeczalnych zalet, głównie w zakresie większej precyzji odwzorowania skomplikowanej geometrii rozpatrywanych struktur wodonośnych i elementów kształtujących krążenie wód (np. systemów odwodnieniowych), coraz większego znaczenia nabiera alternatywna metoda elementów skończonych FEM, reprezentowana przez program Feflow. Artykuł przedstawia charakterystyczne cechy modelowania z wykorzystaniem wymienionych metod. Bazując na przyjętym fikcyjnym jednolitym poligonie badawczym, odwzorowującym typowe dolinne warunki hydrogeologiczne, zaprezentowano metodykę realizacji modeli i dokonano obliczeń numerycznych przepływu wód metodami FDM (Processing Modflow 8.0) i FEM (Feflow 7.0), każdorazowo w dwóch wariantach zagęszczenia siatki dyskretyzacyjnej. Zestawiono otrzymane rezultaty, w konsekwencji podejmując próbę analizy porównawczej wad i zalet obydwu metod. 40