ZAGROŻENIA DLA ZASOBÓW WÓD SŁODKICH NA WYSPIE UZNAM W ŚWIETLE BADAŃ MODELOWYCH I GEOFIZYCZNYCH

Podobne dokumenty
IDENTYFIKACJA SYSTEMU KR ENIA WÓD PODZIEMNYCH NA WYSPIE WOLIN

XIII. ROZPOZNANIE STRUKTUR WODONOŚNYCH. Prowadzący:

ROLA WODY W ZRÓWNOWAŻONYM ZAGOSPODAROWANIU MIASTA KRAKOWA - PROPOZYCJE KOMPLEKSOWYCH ROZWIĄZAŃ

STUDIA MAGISTERSKIE SPECJALIZACJA HYDROGEOLOGIA. Moduł XII Dr hab. prof. Henryk Marszałek PRZEPŁYW WÓD PODZIEMNYCH I MIGRACJA ZANIECZYSZCZEŃ

ZASTOSOWANIE METOD GEOELEKTRYCZNYCH W ROZPOZNAWANIU BUDOWY PODŁOŻA CZWARTORZĘDOWEGO.

OCENA STANU CHEMICZNEGO I ILOŚCIOWEGO JEDNOLITYCH CZĘŚCI WÓD PODZIEMNYCH WYDZIELONYCH W OBSZARZE WOJEWÓDZTWA PODKARPACKIEGO stan na rok 2012

Załączniki tekstowe 1. Zestawienie wyników pomiarów zwierciadła wody w latach

VI. MONITORING CHEMIZMU OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH I DEPOZYCJI ZANIECZYSZCZEŃ DO PODŁOŻA

Regionalne dokumentacje hydrogeologiczne

WODY LECZNICZE W UZDROWISKU CIECHOCINEK

Wykorzystanie modelowania matematycznego do oceny migracji intensywnie zabarwionych wód w rejonie ujęcia Joanka k. Poznania

Wstępne studia możliwości wykorzystania energii geotermalnej w ciepłownictwie na przykładzie wybranych miast - Lądek-Zdrój

WYKORZYSTANIE CIEKÓW POWIERZCHNIOWYCH W MONITOROWANIU JAKOŚCI EKSPLOATOWANYCH ZBIORNIKÓW WÓD PODZIEMNYCH

Zasoby dyspozycyjne wód podziemnych

Wykopy - wpływ odwadniania na osiadanie obiektów budowlanych.

Obieg materii w skali zlewni rzecznej

ZAKŁAD PROJEKTOWO HANDLOWY DOKUMETACJA WARUNKÓW

2. Lokalizacja obiektu i charakterystyka jego części podziemnej

Mariusz CZOP. Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH

Zagadnienie parametryzacji hydrogeologicznej regionalnych modeli ustalonego przepływu wód podziemnych

Zintegrowana strategia zrównoważonego zarządzania wodami w zlewni

Zgodnie z powyżej przywołanym paragrafem, jego ust. 1, pkt 4 ścieki bytowe, komunalne, przemysłowe biologicznie rozkładalne oraz wody z odwodnienia

BIULETYN PAŃSTWOWEGO INSTYTUTU GEOLOGICZNEGO 442: , 2010 R.

Prowincja hydrogeologiczna nizinna. Pasma zbiorników czwartorzędowych Subniecki i subzbiorniki

Decyzja o środowiskowych uwarunkowaniach zgody na realizację przedsięwzięcia

OCENA WPŁYWU ODWADNIANIA PRZYSZŁEJ ODKRYWKI PIASKI KWB KONIN SA NA ŚRODOWISKO WODNE. 1. Wstęp. 2. Charakterystyka rejonu złoża Piaski

Ocena stanu dynamiki i jakości wód podziemnych na terenie Gdańska i Sopotu

KLASYFIKACJA JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH W 2004 ROKU

Jacek Gurwin, Rafał Serafin

Numeryczny model filtracji i transportu masy w wodach podziemnych rejonu składowiska odpadów w Jelczu-Laskowicach

Przegląd ekologiczny zamkniętego składowiska fosfogipsów w Wiślince. Gdańsk, 14 maja 2014 r.

Raport Specjalny z Rejsu Wielki Wlew do Bałtyku

Załącznik c - Test I.1 - Bilans wodny, w podziale na 172 JCWPd KROK 1: kod UE JCWPd. Nr JCWPd

WODY PODZIEMNE SZANSA DLA WARSZAWY

Mapy litologiczno-stratygraficzne.

Pozyskiwanie danych do modelowania przepływu wód podziemnych na obszarze leja depresji BOT KWB Bełchatów S.A.

Badania sejsmiczne struktury wałów przeciwpowodziowych

Przyczyna kwalifikacji danego obszaru do przeprowadzenia aktualizacji hydrodynamiki (zgodnie z metodyką kwalifikacji opisaną w punkcie 2)

Monitoring wód podziemnych i zarządzanie zasobami wodnymi w Aglomeracji Gdańskiej

BADANIA MODELOWE JAKO NARZĘDZIE W ROZWIĄZYWANIU PROBLEMÓW ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO

Foto. Tomasz Kowalewski. Gdańsk, 5 marca 2014 r.

Wykorzystanie modelu numerycznego do oceny skuteczności działania drenaży, ograniczających transport zanieczyszczeń w wodach podziemnych

DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA

Zasoby wodne a wydobycie gazu z łupków

Badania geoelektryczne rozprzestrzeniania się wód skażonych chemicznie ze składowiska odpadów poflotacyjnych Żelazny Most

ZRÓWNOWAŻONA GOSPODARKA WODNA W PRZESTRZENI MIEJSKIEJ

VII. MONITORING CHEMIZMU OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH I DEPOZYCJI ZANIECZYSZCZEŃ DO PODŁOŻA

Dokumentacja geotechniczna warunków gruntowo wodnych dla potrzeb posadowienia obiektów budowlanych

Gospodarowanie zasobami wodnymi na terenie Bydgoszczy

Zintegrowana strategia zrównoważonego zarządzania wodami w zlewni

ANEKS 5 Ocena poprawności analiz próbek wody

Sprawozdanie z badań jakości powietrza wykonanych ambulansem pomiarowym w Tarnowskich Górach w dzielnicy Osada Jana w dniach

Weryfikacja modeli hydrodynamiki i migracji związków azotu w rejonie ujęć wód podziemnych Łobodno i Wierzchowisko (GZWP 326N)

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

Decyzja o środowiskowych uwarunkowaniach zgody na realizację przedsięwzięcia

Numeryczne modelowanie w hydrogeologii

Kraków, rok Dr hab. inż. Stanisław Witczak

PROWINCJA HYDROGEOLOGICZNA NIZINNA; PASMA ZBIORNIKÓW CZWARTORZĘDOWYCH; SUBNIECKI; SUBZBIORNIKI

Usprawnienie połączenia komunikacyjnego pomiędzy wyspami Uznam i Wolin w Świnoujściu budowa tunelu pod Świną

SYSTEMY KR ENIA WÓD PODZIEMNYCH W REJONIE ZALEWU KAMIEÑSKIEGO, POMORZE ZACHODNIE

UZASADNIENIE DO ROZPORZĄDZENIA NR 6/2006 DYREKTORA REGIONALNEGO ZARZĄDU GOSPODARKI WODNEJ W SZCZECINIE

OCENA WARUNKÓW GRUNTOWO WODNYCH DLA PROJEKTOWANEJ KANALIZACJI W PRĄDNIKU KORZKIEWSKIM GMINA WIELKA WIEŚ POWIAT KRAKÓW

Filtracja - zadania. Notatki w Internecie Podstawy mechaniki płynów materiały do ćwiczeń

Zagrożenia pogórnicze na terenach dawnych podziemnych kopalń węgla brunatnego w rejonie Piły-Młyna (woj. Kujawsko-Pomorskie)

Mapy geologiczne zasady interpretacji.

XXXIII OLIMPIADA GEOGRAFICZNA Zawody III stopnia Podejście 2

VI. MONITORING CHEMIZMU OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH I DEPOZYCJI ZANIECZYSZCZEŃ DO PODŁOŻA

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Modelowanie przepływów wód podziemnych

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

Próba oceny oddziaływania zanieczyszczeń z terytorium miasta ElblĄg na jakość wody rzeki ElblĄg

Przebieg niżówki hydrogeologicznej i jej wpływ na warunki zaopatrzenia w wodę podczas suszy 2015 roku na obszarze wybranych rejonów kraju

IV.5. WODY PODZIEMNE. Szacunkowe zasoby dyspozycyjne (tys. m 3 /dobę) Średnia głębokość ujęć (m) Typ zbiornika. Numer zbiornika.

Państwowy Powiatowy Inspektor Sanitarny w Jaworznie

Wstępne warianty modernizacji Odry do wymogów klasy żeglowności Va wyniki modelowania dla Odry granicznej

JAKOŚĆ ŚRODOWISKA WODNEGO LESSOWYCH OBSZARÓW ROLNICZYCH W MAŁOPOLSCE NA PRZYKŁADZIE ZLEWNI SZRENIAWY

ANALIZA KRĄŻENIA WÓD PODZIEMNYCH NA NUMERYCZNYM MODELU FILTRACJI W REJONIE UJĘCIA SERBY DLA MIASTA GŁOGOWA

OCENA PRACY I ZASIÊGU ODDZIA YWANIA DU EGO UJÊCIA WÓD PODZIEMNYCH PO 40 LATACH U YTKOWANIA

Opinia Geotechniczna dla ustalenia geotechnicznych warunków posadowienia

Wskaźnik opisowy W10 Śmieci w morzu

ZARZĄDZANIE STANEM I JAKOŚCIĄ WÓD PODZIEMNYCH NA TERENIE GDAŃSKA

ZMIANY CHEMIZMU WÓD PODZIEMNYCH ZACHODZĄCE NA SKUTEK ODWADNIANIA ZŁOŻA WĘGLA BRUNATNEGO BEŁCHATÓW. 1. Wstęp. Renata Martyniak*, Wojciech Sołtyk**

Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

WARSZTATY SPITSBERGEŃSKIE

GEOTEKO Serwis Sp. z o.o. OPINIA GEOTECHNICZNA DLA PROJEKTU PŁYTY MROŻENIOWEJ LODOWISKA ODKRYTEGO ZLOKALIZOWANEGO PRZY UL. POTOCKIEJ 1 W WARSZAWIE

Analiza wyników otrzymanych ze stacji monitorowania jakości powietrza zlokalizowanych na terenie Mielca. Pył zawieszony PM10 LISTOPAD-GRUDZIEŃ 2018

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. z dnia 23 grudnia 2002 r.

Spis treści. strona 1

DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA

WERYFIKACJA WYZNACZENIA SILNIE ZMIENIONYCH CZĘŚCI WÓD JEZIORNYCH WRAZ ZE SZCZEGÓŁOWYM UZASADNIENIEM

OPINIA GEOTECHNICZNA

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 23 grudnia 2011 r. w sprawie dokumentacji hydrogeologicznej i dokumentacji geologiczno-inżynierskiej

ANALIZA EKONOMICZNA INSTALACJI SOLARNEJ WYKONANEJ W BUDYNKU SOCJALNO-BIUROWYM O POWIERZCHNI UŻYTKOWEJ 795 m 2

Zarys historyczny tworzenia się gruntów na Warmii i Mazurach

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

DOKUMENTACJA GEOTECHNICZNA

TYGODNIOWY BIULETYN HYDROLOGICZNY

Ludwik SEWERYN, Grzegorz GÓRSKI, Paweł SZCZEPANIK, Jacek SZCZEPIŃSKI Poltegor-Projekt, sp. z o.o., Wrocław

Chronologia holoceńskiej transgresji Bałtyku w rejonie Mierzei Łebskiej

Opinia dotycząca warunków geotechnicznych w związku z projektowanym remontem ulicy Stawowej w Rajsku gmina Oświęcim.

Transkrypt:

BIULETYN PAŃSTWOWEGO INSTYTUTU GEOLOGICZNEGO 442: 61 68, 2010 R. ZAGROŻENIA DLA ZASOBÓW WÓD SŁODKICH NA WYSPIE UZNAM W ŚWIETLE BADAŃ MODELOWYCH I GEOFIZYCZNYCH HAZARDS OF FRESHWATER RESOURCES ON THE UZNAM ISLAND AFTER MODELLING AND GEOPHYSICAL INVESTIGATIONS JACEK GURWIN 1, ARKADIUSZ KRAWIEC 2 Abstrakt. Analizowany obszar znajduje się w północno-wschodniej części synklinorium szczecińskiego. Miasto Świnoujście położone jest głównie na wyspie Uznam, a niewielka, wschodnia część na wyspie Wolin. Od wielu lat występują tu problemy z pozyskaniem odpowiedniej ilości wody słodkiej. Płytkie występowanie wód słonych ogranicza możliwości wykorzystania wód podziemnych do celów użytkowych i prowadzi do degradacji zasobów wód słodkich. W pracy przedstawiono wyniki badań modelowych i geofizycznych z obszaru polskiej części wyspy Uznam. Wyniki obliczeń numerycznego modelu filtracji wykazały, że dopływ do obszaru jest formowany głównie od strony SW, gdzie wskutek rozwoju leja depresji na ujęciu Wydrzany następuje wzmożona infiltracja wód powierzchniowych z Zalewu Szczecińskiego. Na podstawie badań elektrooporowych zlokalizowano strefy ascenzji i ingresji wód o podwyższonej mineralizacji. Wyniki badań elektrooporowych przeprowadzonych na ujęciu Wydrzany w 2006 r. sugerują, że tempo ingresji wód słonych od strony Zalewu Szczecińskiego do studzien tego ujęcia zostało ograniczone. Związane jest to ze zmniejszonym poborem oraz racjonalną gospodarką wód podziemnych na obszarze Świnoujścia. Słowa kluczowe: system krążenia wód, ingresja wód słonych, skład izotopowy, modelowanie numeryczne, ujęcia wód podziemnych, badania elektrooporowe/tomografia. Abstract. The study area is located in the north-eastern part of the Szczecin syncline. Almost entire area of Świnoujście is located on the Uznam Island, only the most western small part on the Wolin Island. The problems with potable water supplying is known for years. The possibility of the use of groundwater is strictly limited due to shallow appearance of salt waters that induces degradation of freshwater resources. The investigations were conducted to establish as well a flow system under modelling simulations as the zones of salt water ascension and intrusion under the geoelectrical tests. A numerical model was developed using Modflow package. It is evidenced that propagation of a cone of depression of the Wydrzany water intake causes an increased infiltration of surface waters from the Szczecin Lagoon. Additional geoelectrical imaging was done in 2006. The geoelectrical logging allowed to mark the interface line on the cross-sections. This logging, repeated at intervals of few years, proved the vertical and horizontal movement of interface surface between saline and fresh water. Key words: groundwater flow system, salt water intrusion, isotopic composition, numerical modelling, groundwater intakes, electrical resistivity tomography. 1 Uniwersytet Wrocławski, Wydział Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska, Instytut Nauk Geologicznych, pl. Maxa Borna 9, 50-205 Wrocław; e-mail: jacek.gurwin@ing.uni.wroc.pl 2 Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, ul. Gagarina 9, 87-100 Toruń; e-mail: arkadiusz.krawiec@umk.pl

62 Jacek Gurwin, Arkadiusz Krawiec WSTĘP Obszar badań stanowi polska część wyspy Uznam (fig. 1). Miasto Świnoujście położone jest głównie na wyspie Uznam, a niewielka, wschodnia część na wyspie Wolin. Od wielu lat występują tu problemy z postępującą ingresją wód słonych i z pozyskaniem odpowiedniej ilości wody słodkiej. Płytkie występowanie wód słonych ogranicza możliwości wykorzystania wód podziemnych do celów użytkowych i prowadzi do degradacji zasobów wód słodkich. Temat ten poruszany był w pracach hydrogeologicznych przez wielu autorów, m.in: Kłyza (1988), Kachnic (1999), Kucharski i Twarogowski (1993), Krawiec i in. (2000, 2005). W pracy przedstawiono wyniki badań modelowych, izotopowych i hydrochemicznych, wykonanych w próbkach wody pochodzących z ujęć wód podziemnych dla Świnoujścia. Badania te pozwoliły oszacować czas przebywania wody w ośrodku skalnym. Umożliwiło to wydzielenie stref, gdzie występują lub mogą wystąpić zagrożenia dla zasobów wód podziemnych. Zamieszczono także wyniki badań elektrooporowych prowadzonych na terenie Świnoujścia w latach 1978, 1997 oraz 2006. Fig. 1. Lokalizacja obszaru Location of the investigated area BUDOWA GEOLOGICZNA I WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE Rejon badań położony jest w północno-wschodniej części synklinorium szczecińskiego, gdzie w podłożu osadów czwartorzędu występują warstwy kredy. Kreda dolna wykształcona jest jako piaski drobne, iły margliste oraz mułki. Kreda górna to margle i wapienie, iły margliste oraz piaski drobnoziarniste i mułki. Miąższość warstw kredy górnej w Świnoujściu wynosi około 80 m. Na zdenudowanych osadach kredy najczęściej zalega warstwa glin zwałowych oraz utwory fluwioglacjalne. Powyżej tych osadów występują warstwy holoceńskie, wykształcone w postaci mułków, namułów i piasków różnoziarnistych. Miąższość warstw plejstocenu i holocenu wynosi najczęściej od 40 do 50 m (fig. 2). Na analizowanym obszarze eksploatowane są głównie wody podziemne z warstw plejstocenu i holocenu. Wody podziemne występujące w starszych piętrach stratygraficznych są przeważnie zmineralizowane. W Świnoujściu z utworów kredy dolnej eksploatowane są wody lecznicze typu Na Cl, J, Fe o mineralizacji około 42 g/dm3. Z warstw kredy górnej eksploatowane były wody trafiające do odsalarni, o mineralizacji około 15 g/dm3. W obrębie warstw plejstocenu i holocenu najczęściej spotykane są wody typu HCO3 Ca. Często jednak czynnikiem utrudniającym korzystanie z wód czwartorzędowych jest obserwowany w poszczególnych ujęciach wody w Świnoujściu wzrost zawartości jonu chlorkowego. Zasolenie to pochodzi z ascenzji z podłoża czwartorzędu, a także w strefie brzegowej może wiązać się z ingresją wód morskich od Zatoki Pomorskiej oraz Zalewu Szczecińskiego. Eksploatacja wód podziemnych zwiększa straty w bilansie hydrologicznym obszaru i jeżeli przekroczy wielkość zasilania, to naruszona zostaje równowaga układu wód słonych (morskich) i słodkich wód podziemnych. Powoduje to stałą, powolną degradację zasobów wód pitnych w następstwie ingresji wód morskich lub ascenzji wód słonych i solanek z podłoża. W ostatnich kilkunastu latach obserwuje się spadek poboru wód w ujęciach dla Świnoujścia, co może oznaczać poprawę stanu zasobów wód słodkich na tym obszarze. Obecnie dla potrzeb miasta funkcjonują ujęcia: południowe Wydrzany, Granica, Odra oraz Przytor. W latach 90. wybudowano w Świnoujściu odsalarnię w celu zwiększenia ilości wody słodkiej. Obecnie ujęcie to jest zlikwidowane. Ze względu na podwyższone zawartości jonu chlorkowego wyłączono z eksploatacji ujęcie Północ. Podstawowe znaczenie dla zaopatrzenia Świnoujścia ma ujęcie Wydrzany o średniej miesięcznej eksploatacji wody 150 tys. m3 (średnia z lat 2001 2008). Jednak obserwuje się trend spadkowy w poborze wody z tego ujęcia. Ze względu na zawartości chlorków wyłączone zostały z eksploatacji m.in. studnie: S-8a, S-17a i S-16 (pracuje jako awaryjna). W ujęciu Odra w 2008 r. czynne były 4 studnie: 10a, 12, 13 i 14, przy czym studnia nr 12 jest rezerową. W przypadku tego ujęcia średnie wydajności wyniosły 6 tys. m3/mies., wahając się od 2 3 tys. m3/mies. w półroczu zimowym do maksymalnie nawet 12 18 tys. m3/mies. w okresie od czerwca do września.

Zagrożenia dla zasobów wód słodkich na wyspie Uznam w świetle badań modelowych i geofizycznych 63 Fig. 2. Przekrój hydrogeologiczny I I wraz z wynikami badań geoelektrycznych (lokalizacja fig. 3) Hydrogeological cross-sections I I and changes of salt/fresh water limit according to geoelectrical logging (location in Fig. 3) ZAGROŻENIE ZASOLENIEM W ŚWIETLE BADAŃ MODELOWYCH Najlepszym narzędziem do interpretacji zmian układu krążenia wód podziemnych i tym samym zagrożeń ze strony zasolonych wód powierzchniowych jest numeryczny model filtracji, zbudowany zgodnie z metodyką konstrukcji przestrzennych modeli zintegrowanych z GIS (Gurwin, Serafin, 2008). Wykonany model można weryfikować także na podstawie danych izotopowych czy geofizycznych. W pracy wykorzystano wyniki regionalnego modelu zrealizowanego dla celów bilansowych i zasobowych w obszarze Zalewu Szczecińskiego (Gurwin i in., 2009), jak też modelu lokalnego zrealizowanego do oceny wpływu planowanego tunelu na wody podziemne rejonu Świnoujścia (Gurwin, Ruszkiewicz, 2009). Symulacje w zakresie dynamiki wód podziemnych przeprowadzono przy użyciu programu Groundwater Vistas, w którym modułem obliczeniowym jest, pracujący w metodzie różnic skończonych, MODFLOW (McDonald, Harbaugh, 1988). Do obliczeń prędkości, czasów przepływu i w konsekwencji do wyznaczenia przebiegu linii prądu zastosowano program MODPATH (Pollock, 1988, 1994), bazujący na teorii modelu przepływu tłokowego. Wyniki obliczeń numerycznego modelu filtracji wykazały, że zasoby wód podziemnych zależą przede wszystkim od infiltracji efektywnej, która stanowi 85% całkowitej odna- wialności wód podziemnych, dając moduł zasilania z infiltracji równy 3,46 l/s km 2. Dopływ boczny do obszaru jest formowany głównie od strony SW, gdzie wskutek rozwoju leja depresji na ujęciu Wydrzany (fig. 3) następuje wzmożona infiltracja wód powierzchniowych z Zalewu Szczecińskiego, w ilości 1143 m 3 /d, przy aktualnym średnim poziomie eksploatacji. W powiązaniu z ładunkiem chlorków w wodach powierzchniowych można ocenić potencjalny stopień zasolenia będący wynikiem tych dopływów. Badania składu fizykochemicznego wód powierzchniowych, realizowane przez WIOŚ w Szczecinie (Raport WIOŚ..., 2007, 2009), pozwalają na ocenę zmienności, a także średniego zasolenia wód Zalewu. Badania są prowadzone w 6 punktach na dwóch głębokościach w warstwie powierzchniowej i przydennej, na obszarze Zalewu Wielkiego, leżącego po stronie polskiej. Zawartość chlorków w Zalewie Szczecińskim w latach 1998 2008 nie spadła poniżej 55 mg/dm 3. Minimalne wartości odnotowane w 2008 r. to 75 76 mg Cl/dm 3 na stanowiskach, gdzie największy wpływ na zawartość chlorków mają wody słodkie z Odry. W pobliżu wyspy Uznam odnotowuje się najwyższe zawartości chlorków, gdzie w 2008 r. średnia w warstwie przypowierzchniowej wyniosła 555 mg/dm 3, a w warstwie przydennej 937 mg/dm 3. Według danych WIOŚ w Zalewie

64 Jacek Gurwin, Arkadiusz Krawiec Fig. 3. Układ hydrodynamiczny w badanym obszarze według symulacji MODFLOW (Gurwin, Ruszkiewicz, 2009) Groundwater flow system according to the MODFLOW/MODPATH simulation (Gurwin, Ruszkiewicz, 2009)

Zagrożenia dla zasobów wód słodkich na wyspie Uznam w świetle badań modelowych i geofizycznych Małym stężenia chlorków wynosiły najczęściej od 800 do 1500 mg/dm3. Zatem, przyjmując do rozważań średnie wartości zasolenia z wielolecia 1998 2008 (tab. 1), można ustalić całkowity ładunek chlorków dopływający w strefie brzegowej w rejon ujęcia Wydrzany, który wyniósłby 800 850 kg/d. Analizy wód podziemnych wykonane w 2008 r. z próbek pobranych ze studni ujęcia wykazały, że zawartość chlorków była na poziomie od 160 mg/dm3 (S-9B) do 610 mg/dm3 (S-16). Przyjmując dla ujęcia wartość w granicach 200 280 mgcl/ dm3, przy opisanej średniej wydajności ujęcia, ilość chlorków można ocenić na 1000 1500 kg/d. Są to wartości nieco wyższe od ustalonego dopływu chlorków ze strefy brzegowej, co jest najprawdopodobniej spowodowane ładunkiem chlorków dostającym się do ujęcia w wyniku ascenzji wód zasolonych z podłoża (fig. 2). Tempo dopływu jonów chlorkowych od strony Zalewu do studni ujęcia Wydrzany symulowano metodą obliczania linii prądu w programie MODPATH. W zachodniej części obszaru czas dopływu wynosi przeciętnie 15 25 lat, jedynie w peryferyjnych rejonach jest to powyżej 30 lat (fig. 4). W środkowej części strumienia filtracyjnego czas dopływu 65 Tabel a 1 Zawartość chlorków w Zalewie Wielkim w latach 1998 2008 (Gurwin i in., 2009) Chloride content in the Szczecin Lagoon in 1998 2008 (Gurwin et al., 2009) Zawartość chlorków [mg/dm3] Wartość minimalna Wartość maksymalna Wartość średnia Mediana Warstwa powierzchniowa Warstwa przydenna 55 55 3534 4825 510,96 951,60 374 645 jest podobny, a najbardziej zewnętrzne linie prądu wykazują czas do 40 lat. W południowo-wschodniej części ujęcia studnie pracują z mniejszymi wydajnościami, zatem prędkości filtracji są niższe, ale przy jednocześnie mniejszej odległości od Zalewu obliczone linie prądu wskazują na tempo migracji jonów chlorkowych od strefy brzegowej w kierunku północnym w zakresie 12 15 lat. Fig. 4. Obliczeniowe linie prądu w rejonie ujęcia Wydrzany według symulacji MODPATH Pathlines calculated in MODPATH simulation within the area of the Wydrzany groundwater intake

66 Jacek Gurwin, Arkadiusz Krawiec WYNIKI BADAŃ IZOTOPOWYCH I ELEKTROOPOROWYCH W wybranych studniach ujęcia Wydrzany zostały przeprowadzone badania izotopowe (tab. 2). Badane próbki należą do wód holoceńskich, ale można wśród nich zauważyć pewne różnice. Skład izotopowy i stężenia trytu w próbkach wody ze studzien S-7 oraz S-8a z ujęcia Wydrzany wskazują na jej współczesne pochodzenie. Na podstawie wartości NGT i 4 He można szacować średni wiek wody na około 200 300 lat. Duża średnia wartość wieku wynika z szerokiego rozkładu czasu dopływu poszczególnych strug wody do ujęcia, tzn. obecność strug wody o czasie dopływu kilku lub kilkunastu lat jest rekompensowana obecnością strug wody o czasie dopływu kilkuset lat. Oznacza to, że ujęcia te są podatne na potencjalne zanieczyszczenia, a lokalne ogniska zanieczyszczeń mogą stanowić zagrożenie dla badanych ujęć (Krawiec i in., 2005). Próbka ze studni S-15a zawiera śladowe stężenia trytu (2,9 TU). Średni wiek tej wody można oszacować na kilkadziesiąt lat. Badania izotopowe pozwalają stwierdzić, że w próbce wody ze studni S-16 dominujący jest udział wody zasilanej przed 1952 r. Podobnie przedstawiają się dane dotyczące próbki wody ze studni S-17a. Według składu izotopowego, stężenia trytu i zawartości 14 C jest to woda z dominującym udziałem wody zasilanej przed 1952 r. oraz domieszką wody młodszej. W studniach S-16 i S-17a zaznaczają się podwyższone zawartości stężeń jonu chlorkowego, co wskazuje na dopływ wód o podwyższonym zasoleniu od strony Zalewu Szczecińskiego. Tendencję tę potwierdzają dane z badań geofizycznych z lat 1997 i 2006. Wyniki oznaczeń δ 18 O i δ 2 H w próbce wody z ujęcia IIIs w Świnoujściu są wyraźnie przesunięte w kierunku wartości bardziej ujemnych w stosunku do wód współczesnych. Skład izotopowy, brak trytu w granicach dokładności pomiaru oraz oznaczone wartości NGT i 4 He wskazują, że są to wody zasilane w okresie nieco chłodniejszego klimatu z domieszką wody słonej ascendującej z głębszych warstw kredy. W pracy poddano analizie wyniki badań elektrooporowych wykonanych na tym obszarze w latach 1978, 1997 (Kucharski, Tkaczyk, 1997) oraz 2006. Na ich podstawie zlokalizowano strefy ascenzji i ingresji wód o podwyższonej mineralizacji (fig. 2). Kilkakrotne powtórzenie pomiarów na przestrzeni kilkunastu lat pozwala na prawidłowe przeprowadzenie interpretacji uzyskanych wyników oraz odróżnienie przemieszczającego się frontu wód zmineralizowanych w piaskach różnoziarnistych od przewarstwień ilasto-pylastych. Najnowsze wyniki badań elektrooporowych przeprowadzonych w ujęciu Wydrzany w 2006 r. sugerują, że tempo ingresji wód słonych od strony Zalewu Szczecińskiego do studzien tego ujęcia zostało ograniczone. Związane jest to ze zmniejszonym poborem oraz racjonalną gospodarką wód podziemnych na obszarze Świnoujścia. Na figurze 5 przedstawiono model opornościowy ośrodka przekrój przez SW część ujęcia Wydrzany. Na głębokości 32 38 m gwałtownie zmienia się zakres oporności elektrycznej. Występuje tu kilkumetrowa warstwa glin zwałowych, poniżej której znajduje się strop margli i wapieni kredy (oporność poniżej 30 Ωm). W części południowej przekroju zaznacza się wyraźny spadek oporności do 30 40 Ωm, co wskazuje miejsce postępującej ingresji wód słonych. Potwierdzają to także wyniki oznaczeń jonu chlorkowego w studniach ujęcia Wydrzany (S-17 około 700 mg Cl/dm 3 ). Tabela 2 Skład izotopowy wód podziemnych w Świnoujściu, ujęcie Wydrzany Hydrochemical data and available isotope for sampling sites in Świnoujście, Wydrzany intake Nr studni, stratygrafia/głęb. [m] Data poboru próbki Cl [mg/l] Tryt [TU] δ 18 O [ ] V-SMOW δ 2 H [ ] V-SMOW δ 13 C [ ] V-PDB 14 C [pmc] NGT* [ o C] 4 He excess* [10 6 cm 3 g 1 ] S-7, Q/34 05.10.04 267 7,4±0,5 9,40 64,4 8,2 0,059 S-8a, Q/31 05.10.04 538 10,9±0,6 8,98 62,7 7,9 0,023 S-15a, Q/29 05.10.04 45 2,9±0,3 9,22 64,3 9,4 61,5±1,0 10,3 0,083 S-16, Q/30,5 26.09.05 700 0,9±0,4 9,30 64,0 7,5 1,69 S-17a, Q/30 26.10.05 400 2,9±0,4 9,10 64,9 11,7 60,5±1,0 Świnoujście IIIs, Q K/90 05.10.04 8794 0,1±0.3 10,30 73,3 5,8 64,93 * wg Krawiec i in., 2005; odchylenie standardowe: δ 18 O = ±0,1, δd = ±1, NGT = ±0,7 o C, 4 He excess = ±10

Zagrożenia dla zasobów wód słodkich na wyspie Uznam w świetle badań modelowych i geofizycznych 67 Fig. 5. Wyniki badań elektrooporowych wód w ujęciu Wydrzany (przekrój II II na fig. 3) The results of the ERT surveys in the Wydrzany groundwater intake (cross-line II II in Fig. 3) PODSUMOWANIE W pracy przedstawiono wyniki badań modelowych, izotopowych i geofizycznych wykonanych na obszarze polskiej części wyspy Uznam. Oszacowano czas przebywania wody w ośrodku skalnym. W analizowanym obszarze domieszki wód słonych pochodzących z Morza Bałtyckiego zaznaczyły się w ujęciu Północnym, a dopływ wód od Zalewu Szczecińskiego zaznacza się w ujęciu Wydrzany. Wykazano, że obecnie dopływ boczny do obszaru analiz formowany jest głównie od strony SW tego ujęcia, skąd następuje ingresja wód zasolonych. Ponadto na wyspie Uznam występują problemy ascenzji wód słonych z podłoża, co potwierdzają wyniki badań elektrooporowych (fig. 2). Czynnikiem znacznie utrudniającym korzystanie z wód warstw czwartorzędowych jest obserwowany wzrost zawartości jonu chlorkowego w studniach ujęcia Wydrzany. Duże zawartości tego jonu doprowadziły w przeszłości do zamknięcia w Świnoujściu ujęcia Północ (Parkowego). W rejonie studni S-IV na podstawie badań geoelektrycznych stwierdzono występowanie wód zasolonych przy małej miąższości glin oddzielających plejstoceński poziom wodonośny od słonych wód w warstwach marglisto-wapiennych kredy. Zawartość jonu chlorkowego w próbce wody ze studni S-IV wynosiła 2688 mg/dm 3 (Kucharski, Twarogowski, 1993). Jedynie w ujęciu Granica nie występują problemy z zasoleniem warstwy wodonośnej. W ostatnich kilku latach obserwuje się spadek poboru wód w ujęciach dla Świnoujścia. Może to oznaczać zwiększenie zasobów wód słodkich. Należy jednak pamiętać, że jest to obszar bardzo wrażliwy na wszelkie zmiany hydrodynamiczne (obniżenie zwierciadła wody, zwiększony pobór). Dlatego każde prace hydrotechniczne czy budowlane ingerujące w warstwę wodonośną i obszar zasobowy ujęć należy poprzedzić wnikliwą analizą hydrogeologiczną. Najlepszym narzędziem do interpretacji jest zawsze numeryczny model, który należy weryfikować na podstawie danych geofizycznych oraz wyników oznaczeń hydrochemicznych i izotopowych. Praca częściowo fi nansowana ze środków na naukę w latach 2009 2010 projekt badawczy nr N N525 461336. LITERATURA GURWIN J. (red.), MARSZAŁEK H., RYSIUKIEWICZ M., SE- RAFIN R., WĄSIK M., 2009 Monitoring środowiska wodnego i modelowanie hydrogeologiczne rejonu Zalewu Szczecińskiego. Projekt badawczy pt. Litogeneza i geochemia osadów dna i strefy brzegowej Zalewu Szczecińskiego (dla Ministerstwa Środowiska, niepubl.). GURWIN J., RUSZKIEWICZ P., 2009 Zastosowanie numerycznego modelu filtracji w ocenie wpływu robót inżynierskich na wody podziemne na przykładzie planowanego tunelu między wyspami Wolin i Uznam. Biul. Państw. Inst. Geol., 436, Hydrogeologia, IX/1: 129 140. GURWIN J., SERAFIN R., 2008 Budowa przestrzennych modeli koncepcyjnych GZWP w systemach GIS zintegrowanych z MODFLOW. Biul. Państw. Inst. Geol., 431, Hydrogeologia: 41 48. KACHNIC M., 1999 Ingresja wód zasolonych na wyspie Uznam ujęcie Wydrzany. W: Współczesne problemy hydrogeologii, t. 9: 126 133. Warszawa Kielce. KŁYZA T., 1988 Wody podziemne na Wolinie i polskim Uznamie. W: Aktualne problemy hydrogeologii. IV Ogólnopolskie Symp.: 83 92. Gdańsk.

68 Jacek Gurwin, Arkadiusz Krawiec KRAWIEC A., RÜBEL A., SADURSKI A., WEISE S.M., ZUBER A., 2000 Preliminary hydrochemical, isotope, and noble gas investigations on the origin of salinity in coastal aquifers of Western Pomerania, Poland. W: Hydrogeology of the coastal aquifers (red. A. Sadurski): 87 93. UMK, Toruń. KRAWIEC A., ZUBER A., WAWRZYNIAK M., WEISE S., RÜBEL A., 2005 Wstępne wyniki badań hydrochemicznych, izotopowych i gazów szlachetnych w ujęciach wód podziemnych Świnoujścia. W: Współczesne problemy hydrogeologii, t. 12: 871 872. UMK, Toruń. KUCHARSKI R., TKACZYK A., 1997 Sprawozdanie z badań geofizycznych wykonanych dla tematu: Ochrona zasobów wód podziemnych w warunkach ich eksploatacji w strefie brzegowej zachodniego wybrzeża Polski. Arch. SEGI AT. KUCHARSKI R., TWAROGOWSKI J., 1993 Dynamika rozprzestrzeniania się zasolenia i zanieczyszczenia wód podziemnych na obszarze Świnoujścia. Prz. Geol., 41: 639 646. McDONALD M.G., HARBAUGH A.W., 1988 A modular threedimensional finite-difference ground-water flow model. U.S. Geological Survey Open-File Report, Washington. POLLOCK D.W., 1988 Semianalytical computation of path lines for finite difference models. Ground Water, 26, 6: 743 750. POLLOCK D.W., 1994 User s guide for MODPATH, version 3: a particle tracking post-processing package for MODFLOW the U.S. Geological Survey finite-difference groundwater flow model. Reston, VA. U.S. Geological Survey. RAPORT WIOŚ, 2007 Raport o stanie środowiska w województwie zachodniopomorskim w latach 2005 2006 Ocena jakości wód powierzchniowych. WIOŚ, Szczecin. RAPORT WIOŚ, 2009 Raport o stanie środowiska Ocena jakości wód powierzchniowych w województwie zachodniopomorskim w roku 2008 według rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 20 sierpnia 2008 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych. WIOŚ, Szczecin.