Draft (nie do rozpowszechniania) PROWINCJA HYDROGEOLOGICZNA WYśYNNA; NIECKI KREDOWE 1. Podstawa regionalizacji wg Kleczkowskiego: Na obszarze prowincji hydrogeologicznej górsko-wyŝynnej wydzielono szereg struktur o charakterze niecek hydrogeologicznych wypełnionych utworami wieku kredowego tworzących zasobne zbiorowiska wód podziemnych. Nazwano je nieckami kredowymi. Wydzielono ogółem 6 niecek kredowych, wymienionych alfabetycznie wg Mapy GZWP: Niecka bełchatowsko-konińska, NB-K Niecka lubelska, NL Niecka łódzka NŁ Niecka miechowska NM Niecka radomska NR Niecka opolska NO 2. Typowe cechy budowy niecek kredowych W większości niecek główny uŝytkowy poziom wodonośny związany jest z utworami górnokredowymi. Wspólną cechą łączącą zbiorniki poziomu górnokredowego jest zróŝnicowany, ale skalisty charakter charakter związany z występowaniem spękanych margli, opok, kredy piszącej i gez. Ośrodek ma charakter szczelinowo-porowy przy czym o przewodności ośrodka decyduje jego szczelinowatość. Poziom dolnokredowy posiada istotne znaczenie hydrogeologiczne w niecce łodzkiej i jest najczęściej ośrodkiem porowym gdyŝ dominują w nim utwory piaszczyste i rozsypliwe piaskowce.. 3. Warunki zasilania przepływu i drenaŝu. Podstawowym źródłem zasilania wód podziemnych niecek kredowych jest infiltracja opadów atmosferycznych. Zasilanie odbywa się w obszarach wyniesionych morfologicznie najczęściej przez wychodnie warstw górnokredowych lub pośrednio przez utwory młodsze. Odpływ podziemny skierowany jest do głównych regionalnych stref drenaŝu, którymi są doliny rzeczne. DrenaŜ następuje przez źródła lub przesiąkanie do koryta rzeki. Z kredowych margli i wapieni wypływają liczne źródła. W warunkach eksploatacji wód bazę drenaŝową mogą stanowić ujęcia wód podziemnych (rys.4). Głębokość aktywnej wymiany wód zaleŝy od zasięgu głębokościowego szczelin (rys.2, rys.3) co jest funkcją wytrzymałości mechanicznej skał. Strefa wodonośna (k>10-5 m/s) jest zazwyczaj ograniczona do rzędu 100 m w skałach miękkich (margle ilaste, kreda pisząca); 120 m w średniotwardych (margle twarde) i 150m w twardych (opoki, wapienie). Zanik szczelin następuje odpowiednio na głębokościach dwukrotnie większych. 1
Średnie rzeczywiste szybkości przepływu wód podziemnych są zazwyczaj rzędu 100-300 m/rok (ruch szybki). 3.Główne zbiorniki wód podziemnych (GZWP) i ich ochrona. Na obszarze niecek kredowych wydzielono 9 GZWP, które zazwyczaj obejmują całość wydzielonych struktur, a czasem wydzielone ich części. Osiem zbiorników wydzielono w obrębie poziomu górnokredowego i jeden dolnokredowy (GZWP 401 niecka łódzka). W sumie GZWP niecek kredowych zajmują powierzchnię 37679 km 2. Zasoby dyspozycyjne GZWP niecek wynoszą około 1.6 km 3 /rok. Moduły zasobów dyspozycyjnych kształtują się od 0.56 l/s/km 2 (niecka łódzka) do 2.95 l/s/km 2 (niecka radomska). Warunki ochrony GZWP w nieckach kredowych są zróŝnicowane. Konieczność ustanowienia obszarów ochronnych występuje na większości obszarów w strefach gdzie utwory kredowe występują na powierzchni lub pod cienką pokrywą utworów czwartorzędowych jak ma to miejsce w nieckach lubelskiej, radomskiej i miechowskiej. Obszary ochronne ONO i OWO w nieckach zajmują od 42 do 85%, co świadczy o ich odkrytym charakterze i wysokim stopniu zagroŝenia. 4.Parametry hydrogeologiczne ośrodka wodonośnego: Niecka lubelska NL stanowi ośrodek szczelinowo-porowy. O przepływie wód decydują szczeliny stanowiące 0.15 do 7.9 % objętości skał. Porowatość matrycy skalnej mimo, Ŝe bardzo wysoka (od 15 do 50%, średnio 31%) praktycznie nie decyduje o przepływie ze względu na bardzo małe rozmiary porów. Spełnia jednak ogromną rolę w przypadku migracji zanieczyszczeń do wód zbiornika (por. pkt.5) Współczynniki filtracji skał kredowych maleją generalnie ekspotencjalnie wraz z głębokością (rys.3) przy czym w stropowej części strefy wodonośnej mogą osiągać wartości rzędu 10-6 aŝ do 10-3 m/s. Wydatki jednostkowe studni w tej strefie zawierają się w przedziale 0.15 35 m 3 /h/1m. Przewodność utworów górnokredowych jest zróŝnicowana. Przy podobnej miąŝszości strefy szczelinowatej miąŝszość strefy nasyconej wodą jest mniejsza w obszarach wododziałowych (T rzędu 10 200 m 2 /d), a większa w strefach drenaŝu (T rzędu 100 1200 m 2 /d). Typ środowiska hydrogeologicznego wg Krasnego średnio zróŝnicowane. Niecka miechowska NM stanowi ośrodek szczelinowo-porowy o zbliŝonej charakterystyce do niecki lubelskiej. Budują go kruche margle, opoki i wapienie. O przepływie wód decydują szczeliny ale matryca skalna o znikomej przepuszczalności wykazuje się wysoką porowatością. Zasięg głębokościowy strefy wodonośnej określony jest na 100-150m. Potwierdza to przeciętna głębokość studzien 40-100m, czasem do 150m. Stwierdza się wyraźny wododział hydrogeologiczny dzielący NM na dwie części SE (GZWP 409) i NW (GZWP 408). Część NW znajduje się pod wpływem leja depresji KWB Bełchatów. Współczynniki filtracji mieszczą się zazwyczaj w przedziale od 1.7 10-6 do 8 10-4 m/s, średnio 1.5 10-5 m/s. Wydajność studzien zawiera się zazwyczaj w przedziale od 0.8 do 52 m 3 /h. Wydatki jednostkowe studzien kształtują się najczęściej na poziomie 2 10 m 3 /h/1m co odpowiada średniej lub wysokiej klasie wodoprzewodności wg Krasnego ze średnią klasą 2
zmienności. W obrębie niecki miechowskiej występują takŝe na większych głębokościach wody u utworach piaszczystych dolnej kredy. Poziom ten jest słabo rozpozpoznany, gdyŝ dostateczna zasobność płytkiego poziomu górnokredowego nie skłania do głębszych kosztownych poszukiwań. Niecka radomska NR w utworach kredowych występuje jeden hydrodynamicznie powiązany GZWP 405 w szczelinowo-porowym ośrodku w marglach opokach i gezach górnej kredy. Podrzędnie w SW części występują wody porowe w piaskach i piaskowcach kredy dolnej. Zwierciadło wody poziomu kredowego jest powszechnie naporowe. Warstwami izolującymi są iły trzeciorzędowe oraz gliny zwałowe. Swobodne zwierciadło wody występuje jedynie w strefie wychodni w SW części niecki. Parametry hydrogeologiczne skał górnokredowych są zbliŝone do opisywanych w nieckach lubelskiej i miechowskiej. Niecka bełchatowsko-konińska NB-K jest stosunkowo- słabo rozpoznana. Wydzielono w niej 2 GZWP w szczelinowo-porowym węglanowym ośrodku wodonośnym górnej kredy. Oba GZWP znajdują się częściowo pod wpływem odwodnień górnictwa węgla brunatnego. Wydatki studzien są na najczęściej na poziomie 10-30 m 3 /h lokalnie mogą osiągać ponad 70 m 3 /h. Przewodność najczęściej na poziomie 25-120 m 2 /d, lokalnie ponad 240 m 2 /d co oznacza średnią a lokalnie wysoką klasę wodoprzewodności wg Krasnego ze średnią klasą zmienności. Niecka łódzka NŁ jest regionem o najgłębszej eksploatacji wód słodkich w Polsce. Eksploatacja wód z piaszczystych utworów kredy dolnej sięga 900 m. Utwory piętra kredowego w niecce łodzkiej maja charakter dwudzielny. W górnej części budują go węglanowe utwory górnej kredy (margle, wapienie margliste i wapienie). W dolnej części są to utwory piaszczyste naleŝące do kredy dolnej. Jako GZWP wytypowano jedynie utwory piaszczyste kredy dolnej (ośrodek porowy) o miąŝszości około 60m (GZWP 401). UŜytkowy poziom o charakterze szczelinowo-porowym w utworach kredy górnej jest dobrze rozpoznany w rejonie aglomeracji łodzkiej ale jest silnie zagroŝony i częściowo zdegradowany co spowodowało, Ŝe nie wydzielono go jako GZWP. Przewodność skał węglanowych górnej kredy waha się od kilku do około 280 m 2 /d. dominuje średnia klasa wodoprzewodności wg Krasnego ze średnią klasą zmienności. Wydajności studzien osiągają najczęściej 50-70 m 3 /h. Przewodność poziomu porowego kredy dolnej mieści się najczęściej w przedziale klasy średniej a lokalnie wysokiej wg Krasnego. Niecka opolska NO stanowi małą jednostkę o powierzchni około 150 km 2. Zbiornik jest hydrogeologicznie dwudzielny. W górnej części budują go margle turońskie tworzące ośrodek szczelinowo-porowy z dominacja krąŝenia szczelinowego. W dolnej części są to utwory piaszczyste i piaskowcowe cenomanu. Jako GZWP wytypowano utwory cenomanu. Utwory margliste były od dawna podstawą odkrywkowej eksploatacji tych skał dla przemysłu cementowego. Aktualnie odkrywki są często wykorzystywane jako składowiska odpadów. Mimo niewielkich zasobów 25000 m3/d GZWP 336 w utworach cenomańskich ma duŝe znaczenie jako rezerwa wodna dla Opola. Najkorzystniejsze warunki: przewodność rzędu 150 m 2 /d wydajność studni 50-80 m 3 /h, występują na obszarze zurbanizowanym, co stwarza trudności w ochronie tego zbiornika. 5. Jakość wód podziemnych. Główne zbiorniki wód podziemnych niecek kredowych mają duŝe znaczenie ze względu na ich walory uŝytkowe i znaczny pobór wody. Dominują w nich zazwyczaj wody o typie wodorowęglanowo- wapniowym i mineralizacji rzędu kilkuset mg/l. Są to wody generalnie o 3
dobrej jakości chociaŝ o podwyŝszonej twardości. W strefach izolowanych wykazują naturalnie podwyŝszoną zawartość Ŝelaza i manganu. W rejonach silnie zurbanizowanych (np. Lublin) istnieje zagroŝenie jakości wód zbiorników górnokredowych o charakterze odkrytym lub połoŝonych pod cienką pokrywą utworów czwartorzędowych. W tym miejscu naleŝy zwrócić uwagę na zdolności ochronne samego ośrodka o charakterze szczelinowo-porowym. Jak podano wyŝej krąŝenie wód odbywa się w tym ośrodku głównie szczelinami, ale ogromny magazyn wody stanowi takŝe porowata matryca (średnia porowatość margli górnokredowych wynosi 30%). Woda w drobnoporowatej matrycy praktycznie nie porusza się ze względu na małe średnice por (k rzędu 10-9 m/s i niŝej). W takim zbiorniku podczas wnikania wód zawierających rozpuszczone zanieczyszczenia migrują one nie tylko szczelinami, ale równieŝ przenikają dyfuzyjnie do porowatej matrycy. Wywołuje to spowolnienie migracji zanieczyszczeń proporcjonalne do stosunku porowatości matrycy i porowatości szczelinowej. A. Zuber wykazał na podstawie badań znaczników środowiska (tryt), Ŝe opóźnienie to dla ujęć zaopatrujących Lublin jest rzędu 60 razy co powoduje, Ŝe mimo zagroŝenia ze strony tej aglomeracji ujęcia wciąŝ dostarczają wody nie zanieczyszczonej antropogenicznie. NaleŜy jednak pamiętać, Ŝe jest to tylko opóźnienie i przy ciągłej dostawie, zanieczyszczenia konserwatywne (trwałe) dotrą do ujęć. Zbyt późne zauwaŝenie tego procesu moŝe być katastrofalne w skutkach, gdyŝ proces oczyszczania środowiska po wyeliminowaniu zanieczyszczeń z tych samych powodów moŝe trwać równie długo. Jest to waŝna do zapamiętania cecha ośrodków hydrogeologicznych o podwójnej porowatości z porowatą matrycą jak skały górno-kredowe. 4
Rys.1 Fragment mapy GZWP w obszarze niecek kredowych lubelskiej i radomskiej. Rys.2 Przekrój 9 przez nieckę radomską i lubelską (por.rys.1) 5
Rys. 3 Zmienność współczynnika filtracji kompleksu kredowo-jurajskiego w obszarze niecki lubelskiej (wg RóŜkowski et al., 1969). 6
Rys.4. Lej depresji ujęć eksploatujących wody kredowego piętra wodonośnego w rejonie Lublina (stan na 1990 wg Michalczyka, 1997). 7