Temperatura wód podziemnych i jej znaczenie w badaniach hydrogeologicznych

• Autorzy: Staśko Stanisław , Buczyński Sebastian , Błachowicz Marek

Identyfikatory

DOI

10.7306/2021.12

Warianty tytułu

EN

Groundwater temperature and its importance in hydrogeological research

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Groundwater temperature is the basic physical parameter that determines the state and energy measure of the physical system while being an important indicator of the status of groundwater and aquifers. This article presents considerations on the temperature of fresh groundwater of the active exchange zone and their importance for the recognition of hydrogeological conditions. Review of groundwater temperature results application to analyze groundwater recharge process, flow and depth of circulation has been presented. It has been showed also how the water temperature supports evaluation of the groundwater chemical composition changes, the extension of contaminants, the hydraulic conductivity evaluation and the application in groundwater flow modelling study. A wide range of temperature variation in shallow waters of up to 20.3°C has been demonstrated based on measurements in the Quaternary aquifer in the Wrocław City infiltration intake and deep waters from the Neogen aquifer. Up to a depth of 10-17 m, significant seasonal temperature changes with depth have been documented. It was recommended to establish a neutral depth for the correct interpretation of the groundwater thermal field. Opposite spring water from a deeper aquifer of Cretaceous formations in the Stołowe Mts. documented an almost constant temperature higher by 4.6°C from the average air temperature. This indicates the range of groundwater flow depth of 170m below the land surface. A simple formula based on the density value of the heat flux, taking into account the average air temperature proposal, allows to calculating the depth of water flow. The methodical conditions for temperature measuring and the depth of location of temperature recording probesas well as their limitations, have been identified.

Słowa kluczowe

PL

temperatura; wody gruntowe; wiosna; pomiary; monitorowanie; głębokość

EN

temperature; groundwater; spring; measurements; monitoring; depth

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 69, nr 4
• Strony: 224--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 50 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Staśko Stanisław

• Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. M. Borna 9, 50-204 Wrocław

autor

Buczyński Sebastian

• Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. M. Borna 9, 50-204 Wrocław

autor

Błachowicz Marek

• Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. M. Borna 9, 50-204 Wrocław

Bibliografia

• 1. AN R., JIANG X.W., WANG J.Z. WAN L., WANG X.S., LI H.A. 2015 - Theoretical analysis of basin-scale groundwater temperature distribution. Hydrogeol. J., 23: 397-404.
• 2. ANDERSON M.P. 2005 - Heat as a groundwater tracer. Ground Water. 43 (6): 951-968.
• 3. ARRIAGA M.A., LEAP D.I. 2006 - Using solver to determine vertical groundwater velocities by temperature variations. Purdue University. Indiana. USA. Hydrogeol. J., 14 (1-2): 253-263.
• 4. BERTHOLD S., BÖRNER F. 2008 - Detection of free vertical convection and double-diffusion in groundwater monitoring wells with geophysical borehole measurements. Environ. Geol., 54: 1547-1566.
• 5. BŁACHOWICZ M., BUCZYŃSKI S., STAŚKO S. 2019 - Temperatura wód podziemnych jako wskaźnik zasilania na przykładzie ujęcia dla miasta Wrocławia. Biul. Państ. Inst. Geol., 475: 19-27.
• 6. BUCZYŃSKI S., STAŚKO S. 2013 - Temperatura płytkich wód podziemnych na terenie Wrocławia. Biul. Państw. Inst. Geol., Hydrogeologia. 14/1: 45-51.
• 7. CHEŁMICKI W., JOKIEL P., MICHALCZYK Z., MONIEWSKI P. 2011 - Distribution. discharge and regional characteristics of springs in Poland. Episodes. 34 (4): 244-256.
• 8. DOMENICO P.A., PALCIAUSKAS V.V. 1973 - Theoretical analysis of forced convective heat transfer in regional groundwater flow. Geol. Soc. Amer. Bull., 84: 3803-3814.
• 9. DOWNOROWICZ S. 1983 - Geotermika złoża rud miedzi monokliny przesudeckiej. Pr. Inst. Geol., 106.
• 10. DUBICKA M., PYKA J.L. 2001 - Wybrane zagadnienia klimatu Wrocławia w XX wieku. Pr. Stud. Geogr., 101-112.
• 11. GBYL A. 2020 - Temperatura wód podziemnych wybranych źródeł i ujęć. Praca magisterska. Arch. UWr.
• 12. GRUSZCZYŃSKI T., SZOSTAKIEWICZ-HOŁOWNIA M. 2019 - Interpretacja zmienności temperatury wody w źródle na wschodnim stoku Zameczków (Tatry Zachodnie) na podstawie ciągłych obserwacji monitoringowych i numerycznego modelu transportu ciepła. Biul. Państw. Inst. Geol., 475: 43-50.
• 13. HABRAT S. 1978 - Temperatura w otworach wiertniczych. Tech. Posz. 53 (50): 4-6.
• 14. JANIK B., MŁYŃCZAK A. 1988 - Wykorzystanie zmian temperatury wód gruntowych o swobodnym zwierciadle wody dla określenia wód infiltracyjnych. Tech. Posz. Geol., Geosynopt. Geoterm., 3-4: 91-94.
• 15. JANIEC B., MICHALCZYK Z. 1983 - Charakterystyka wybranych źródeł Roztocza Zachodniego i południowo-zachodniej krawędzi Wyżyny Lubelskiej. Sesja Jubileuszowa. t. VII.
• 16. JIANG Z., XU T., MARIETHOZ G. 2018 - Numerical investigation on the implications of spring temperature and discharge rate with respect to the geothermal background in a fault zone. Hydrogeol. J.,26:2121-2132.
• 17. KASZTELAN D. 2001 - Wpływ ucieczek wody ze zbiornika retencyjnego Jeziorsko na temperaturę wód podziemnych. Współczesne Problemy Hydrogeologii. 10: 175-181.
• 18. KORWIN-PIOTROWSKA A., KRAWCZYK J., RUSS D. 2013 - Wahania zwierciadła wód neogeńskiego piętra wodonośnego w rejonie Wrocławia. Biul. Państw. Inst. Geol., 456: 299-304.
• 19. KORWIN-PIOTROWSKA A. 2016 - Dynamika stanów wód neogeńskiego piętra wodonośnego w obszarze Wrocławia. Rozprawa doktorska. Arch. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 20. KOWALSKI S. 1980 - Charakterystyka hydrogeologiczna źródeł Gór Stołowych. Kwart. Geol., 24 (4): 885-904.
• 21. KOWALSKI S. 1983 - Problematyka hydrogeologiczna Gór Stołowych. Materiały II Ogólnopolskiego Sympozjum nt. „Współczesne Problemy Hydrogeologii Regionalnej”. Wyd. UWr., Wrocław: 42-49.
• 22. KRIGE L.J. 1939- Borehole temperatures in the Transvaal and Orange Free State. Proc. Royal Soc. London. Ser. A. Math. Phys. Sci.,173 (955): 450-474.
• 23. LAPHAM W.W. 1989 - Use of temperature profiles beneath streams to determine rates of vertical ground-water flow and vertical hydraulic conductivity. US Geological Survey Water-Supply Paper 2337.
• 24. LIÑÁN B.C., ANDREO B., MUDRY J., CARRASCO C.F. 2009 - Groundwater temperature and electrical conductivity as tools to characterize flow patterns in carbonate aquifers: The Sierra de las Nieves karst aquifer. southern Spain. Hydrogeol. J.,17: 843-853.
• 25. LIU S., ZHOU Y., KAMPS K., SMITS F., OLSTHOORN T. 2019 - Effect of temperature variations on the travel time of infiltrating water in the Amsterdam Water Supply Dunes (the Netherlands). Hydrogeol. J., 27: 2199-2209.
• 26. MAJOROWICZ J. 1971 - Przebieg wartości stopnia geotermicznego w Polsce w przedziale głębokości 200-2500 m. Kwart. Geol., 15 (4): 891-900.
• 27. MARSZAŁEK H. 2007 - Kształtowanie się zasobów wód podziemnych w rejonie Kotliny Jeleniogórskiej. Acta Univ. Wratislav., 2993.
• 28. MŁYŃCZAK A., MALINA G. 1988 - Rozkład temperatur wód gruntowych pierwszego poziomu wodonośnego o swobodnym zwierciadle wody na przykładzie ujęcia infiltracyjnego Reda III. Tech. Posz. Geol., Geos. Geot., 5-6: 53-59.
• 29. OJRZYŃSKA H. 2015 - Cyrkulacyjne uwarunkowania przestrzennego rozkładu temperatury powietrza w terenie zróżnicowanym morfologicznie na przykładzie Sudetów. Roz. Nauk. IGRR, 36.
• 30. OKOŃSKA M., OLEKSIEWICZ M., MARCINIAK M. 2015 - Oddziaływanie termiczne budynku wielkogabarytowego na wody podziemne w rejonie stacji badawczej Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Prz. Geol., 63 (10/2): 985-991.
• 31. PAZDRO Z., KOZERSKI B. 1990 - Hydrogeologia Ogólna. Wyd. Geol., Warszawa.
• 32. PLECZYŃSKI J. 1981 - Odnawialność zasobów wód podziemnych. Wyd. Geol., Warszawa.
• 33. PLECZYÑSKI J. 1985 - Temperatura jako wskaźnik badania związków wód powierzchniowych i podziemnych. [W:] Aktualne Problemy Hydrogeologii. Wyd. AGH, Kraków: 513-520.
• 34. PLEWA S. 1966 - Regionalny obraz parametrów geotermicznych obszaru Polski. Prz. Geof., 1. Wyd. Geofizyka i Geologia. Kraków. POPRAWSKI L., 1995 - Hydrogeologia doliny Odry między Krapkowicami i ujściem Nysy Kłodzkiej. Pr. Geol.-Miner., 43, Wyd. UWr., Wrocław.
• 35. PRZYBYŁEK J., REMISZ W., THEUSS T. 2011 - Dziesięciolecie (2002-2011) badań wód podziemnych sandru Umultowskiego na terenie kampusu WNGiG UAM. Varia. Prace z zakresu geografii i geologii, 39-54.
• 36. PRZYBYŁEK J., KASZTELAN D. 2017 - Badania zmienności i zależności temperatury wód podziemnych od wód rzecznych na ujęciach infiltracyjnych. Prz. Geol., 65 (11/2): 1356-1362.
• 37. PTAK M., NOWAK B., NOWAK D. 2019 - Reżim termiczny Jeziora Powidzkiego [W:] Nowak B. (red.), Jezioro Powidzkie wczoraj i dziś. Wyd. IMGW, Warszawa.
• 38. RAU G.C., ANDERSEN M.S., MCCALLUM A.M., ACWORTH R.I. 2010 - Analytical methods that use natural heat as a tracer to quantify surface water-groundwater exchange, evaluated using field temperature records. Hydrogeol. J., 18: 1093-1110.
• 39. RÓŻDŻYŃSKI K., PEEK B., BIERNACIK D., JAKUSIK E., PIŁCZYŃSKI K. 2017 - Monitoring wiarygodności pomiarów temperatury powierza z automatycznych stacji meteorologicznych metodą okresowych pomiarów porównawczych na fragmencie sieci PSHM. Wyd. IMGW, Warszawa.
• 40. SAARM.O. 2011 -Geothermal heat as a tracer of large-scale groundwater flow and as means to determine permeability fields. Hydrogeol. J., 19: 31-52.
• 41. SAMMEL E.A. 1968 - Convective flow and its effect on temperature logging in small-diameter wells. Geophysics, 33 (6): 1004-1012.
• 42. STAŚKO S. 1992 - Wody podziemne w węglanowych utworach triasu opolskiego. Wyd. UWr., Wrocław.
• 43. SZOSTAKIEWICZ-HOŁOWNIA M. 2015 - Sezonowa zmienność temperatur wód podziemnych drenowanych przez wybrane źródła w Karpatach Wewnętrznych. Prz. Geol., 63 (10/2): 1085-1090.
• 44. SZEWCZYK J., GIENTKA D. 2009 - Terrestrial heat flow density in Poland - a new approach. Geol. Quart., 53 (1): 125-140.
• 45. TANIGUCHI M. 1993 - Evaluation of vertical groundwater fluxes and thermal properties of aquifers based on transient temperature-depth profiles. Water Resourc. Res., 29 (7): 2021-2026.
• 46. TANIGUCHI M. 1994 - Estimated Recharge Rates From Groundwater Temperatures In The Nara Basin, Japan. Appl. Hydrogeol., 2 (4): 7-14.
• 47. TOTH J. 1999 - Groundwater as a geologic agent: An overview of the causes, processes, and manifestations. Hydrogeol. J., 7: 1-14.
• 48. WOJEWODA J. 2020 - Geoatrakcje pogranicza: Góry Stołowe i Broumowskie Ściany. Usługi Poligraficzne Bogdan Kokot.
• 49. WISIAN K.W., BLACKWELL D.D., BELLANI S., HENFLING J.A., NORMANN R.A., LYSNE P.C., FÖRSTER A., SCHRÖTTERJ. 1996 - How hot is it? (A comparison of advanced technology temperature logging systems). Geotherm. Res. Coun. Trans., 20: 427-434.
• 50. WOŹNICKA M. (red.) 2020 - Rocznik hydrogeologiczny Państwowej Służby Hydrogeologicznej. Rok hydrologiczny 2019. Państw. Inst. Geol., Warszawa.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).