Znaczenie uwzględniania gradientu początkowego w ochronie wód podziemnych

• Autorzy: Hauryłkiewicz J.

Warianty tytułu

EN

The significance of taking into account of initial gradient for groundwater protection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wody podziemne chroni się przed zanieczyszczeniem m.in. przez ustanawianie stref ochronnych źródeł i ujęć oraz obszarów ochronnych zbiorników wody podziemnej (por. [4,5]). Na terenach stref i obszarów ochronnych wprowadza się określone ograniczenia użytkowania, które muszą być rekompensowane odpowiednimi odszkodowaniami, niekiedy znacząco wysokimi. Zakres ograniczeń i wysokość odszkodowań zależą oczywiście od wielkości strefy lub obszaru ochronnego i zrozumiała jest tendencja do racjonalnego zmniejszania wielkości stref lub obszarów ochronnych. Racjonalne określenie tej wielkości opiera się m.in. na specjalistycznych obliczeniach hydrogeologicznych związanych z przyjęciem adekwatnych modeli matematycznych i ich parametrów dla najistotniejszych czynników rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w ośrodku gruntowo-wodnym (konwekcja, absorpcja, dyspersja, wymywanie). Niniejsza praca dotyczy tylko konwekcji. Powszechnie przyjmowanym modelem do prognozowania rzeczywistej prędkości przemieszczania się wody podziemnej między dwoma punktami jest prawo Darcy: u = k i / ne (1) gdzie: u - rzeczywista średnia prędkość przepływu wody podziemnej [m/s], k - współczynnik filtracji [m/s], i - gradient (spadek) hydrauliczny [-], ne - porowatość efektywna gruntu [-]. Z prawa Darcy korzysta się niezależnie od tego, czy grunt jest przepuszczalny, czy słabo przepuszczalny lub półprzepuszczalny (por.[1, 2]). I tak, zasięg strefy ochronnej ujęcia ustala się sumując do wartości 25 lat czas przesiąkania przez warstwę półprzepuszczalną nadkładu i czas przepływu przez przepuszczalną warstwę wodonośną, oba czasy obliczone na podstawie tego samego prawa Darcy. Nie uwzględnia się w takim obliczeniu tego, że przepływ wody przez wiele gruntów (w tym słabo przepuszczalne, półprzepuszczalne, czy też nieprzepuszczalne grunty nadkładu) następuje praktycznie dopiero po przekroczeniu przez gradient i granicznej (początkowej) wartości io, która dla glin jest rzędu 5, ale dla iłów rzędu 40. Obliczenia zasięgu strefy ochronnej pomijające gradient początkowy dają wartości niekiedy radykalnie zawyżone, co ma negatywne skutki gospodarcze i społeczne. Celem niniejszej pracy jest analiza wpływu uwzględnienia gradientu początkowego na wielkość obszaru ochronnego zbiornika lub strefy ochronnej ujęcia wody podziemnej i na ładunek przesiąkających zanieczyszczeń w kilku typowych schematach hydrogeologicznych.

EN

Taking account of initial gradient of cohesive soils has been referred as well as how it affects calculations of: groundwater flow velocity, extent of groundwater conservation area water supply protection zone percolation area and related pollutant load of aquifer. It has been stated that mentioned above quantities decrease considerably when the initial gradient is regarded and that calculations result in big economical, social and ecological profits. Taking the initial gradient into consideration radically decreases following physical values during calculation of: underground water flow velocity, tank's protective terrain range protective zone of underground water taking, surface range, on which there is soaking contamination load inserted to water-bearing layer due to soaking,. The most efficient is taking the initial gradient into consideration the initial gradient in the case of overcoater built by silt or coherent compact grounds. Efficiency of taking the initial gradient into consideration may be low in the case of overcoater, which hydrogeological windows surface is greater than 10-5 of surface of this overcoater. Taking the initial gradient into consideration in calculations gives economical, sociological and ecological benefits - hypothetical calculations for the typical hydrogeological conditions prove, that frequently setting protective terrain or protective zone may be avoided. Groundwater should be protected against pollution among other things by means of establishing of conservation areas or water supply zones. The extent of such area or zone should be large enough for properly long time of contaminated water seepage towards aquifer or intake. If aquifer is confined essential time is taken for water vertical seepage in semipermeable layer covering the aquifer. This time is usually assessed provided that Darcy's flow law is valid. However one can take initial gradient in the covering layer into account and get considerable increasing of the water seepage time, substantial decreasing of the protection area extent and pollutant load of aquifer drop as well. Examples are given of how taking initial gradient into account affects calculations of: groundwater flow velocity, extent of protection area related pollutant load. Some typical hydrogeological conditions are in these examples examined: semipermeable layer over the aquifer in stable state and in unstable state, the same layer covering the groundwater stream, the exploited confined aquifer, the exploited partially unconfined aquifer, covering layer with permeable hydrogeological windows. In all these cases the protection area decreases or even appears needless which results in big economical, social and ecological profits. In the case of covering layer with permeable hydrogeological windows these profits exist but aren't so large as in other cases: considerable effect appears when hydrogeological windows area is less than 10-6 of covering layer area.

Słowa kluczowe

PL

wody podziemne; ochrona wód; zanieczyszczenie wód; strefy ochronne źródeł i ujęć; ochronne zbiorniki wody

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 1999
• Tom: Tom 1
• Strony: 143--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz.

Twórcy

autor

Hauryłkiewicz J.

• Politechnika Koszalińska