Kolmatacja osadów w strefie aeracji pod wpływem infiltracji wód powierzchniowych (na przykładzie ujęcia wody "Dębina" w Poznaniu)

• Autorzy: Skolasińska K.

Warianty tytułu

EN

Clogging of deposits in the vadose zone under infiltration conditions (Dębina water intake, Poznań)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prace badawcze wykonane w obrębie infiltracyjnego ujęcia wody "Dębina" w Poznaniu miały na celu rozpoznanie zmian w aluwiach rzeki Warty (w strefie aeracji - do głęb. 1,5 m) zaistniałych pod wpływem wymuszonej infiltracji wód powierzchniowych. Zidentyfikowano efekty kolmatacji chemicznej, biochemicznej i mechanicznej oraz wskazano na uwarunkowania sprzyjające jej rozwojowi. Podatność osadów na przeobrażenia wywołujące kolmatację wynika głównie z: anizotropii przepuszczalności, związanej z dużym zróżnicowaniem facjalnym osadów (zarówno pionowym jak i lateralnym), licznych przewarstwień mułków, spowalniających lub ograniczających infiltrację, a jednocześnie ulegających rozmywaniu i przemieszczaniu w zawiesinie, obecności w aluwiach szczątków organicznych. W profilach pionowych osadów podłoża den stawów infiltracyjnych zaznacza się strefowość rozwoju przeobrażeń. Najpłycej, w stropowych odcinkach profili (0-20 cm), zmiany polegają na dobudowaniu do osadów drobnych cząstek mineralnych i organicznych występujących w wodach powierzchniowych i opadających z zawiesiny (kolmatacja mechaniczna, biologiczna) oraz szeregu procesów towarzyszących powstawaniu błony mechaniczno-biologicznej na granicy woda-osad (kolmatacja chemiczna i biochemiczna). Ten horyzont odpowiedzialny jest za największy spadek przepuszczalności osadów. Głębiej, w strefie aeracji, przeobrażenia polegają przede wszystkim na wzbogaceniu osadów w trudno rozpuszczalne wodorotlenki i tlenki żelaza formujące cementy pomiędzy ziarnami, konkrecje żelaziste, scementowane ciągłe horyzonty, w powstawaniu których niebagatelną rolę odgrywa działalność mikroorganizmów (kolmatacja chemiczna i biochemiczna). W strefie zwierciadła wód podziemnych zmiany wynikają z przemieszczania drobnego materiału ilastego pochodzącego z rozmywania przewarstwień mułkowych podczas stanów wysokiego położenia zwierciadła i ponownego osadzania podczas stanów niskiego położenia zwierciadła wody (kolmatacja mechaniczna).

EN

The research carried out in the " Dębina " water intake in Poznań focused up on recognition of the changes, that occuring in the Warta River deposits (in the vadose zone - to a depth of 1.5 m) under long-lasting infiltration. Effects of chemical, biochemical and mechanical colmatage as well as conditions favourable to their development were recognized and described. Sediments are susceptible to colmatage processes especially if they show: (a) anisotropy of permeability, which is connected with the specific meandering river facies association, (b) numerous interbeds of muddy deposits, which reduce infiltration and additionally may be outwashed and redistributed in suspension, (c) presence of organic matter. Types of sediment transformation under infiltration condition show a certain zonation in vertical profiles. In the shallowest zone (0-20 cm) changes are connected to building-up a biological-mechanical mat at the water - deposit boundary. In this zone, a bottom layer is formed, composed of small organic and mineral particles settling from suspension. This horizon is responsible for the highest decrease of permeability (mechanical, chemical and biochemical colmatage). Deeper, in the vadose zone, deposits are enriched with iron compounds. Poorly-soluble iron oxides andhydrooxides form cements between grains, concretions and continous horizons. These processes can be intensipied by iron-containing bacteria (mainly chemical and biochemical colmatage). In the water table zone, changes result from redistribution of muddy deposits: outwashing during the high stage of water table and repeated deposition in others places during the low stage (mechanical colmatage).

Słowa kluczowe

PL

kolmatacja; infiltracyjne ujęcia wody; strefa aeracji

EN

colmatage; infiltration water intake; vadose zone

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 51, nr 1
• Strony: 73--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Skolasińska K.

• Instytut Geologii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, ul. Maków Polnych 16, 61-606 Poznań,

Bibliografia

• 1. BŁASZYK T. & GÓRSKI J. 1978 - Zmiany jakości wód podziemnych w warunkach intensywnej eksploatacji. Inst. Kształt. Srod., Warszawa.
• 2. DUNN T. L. 1992 - Infiltrated Materials in Creataceous Volcanogenic Sandstones, San Jorge Basin, Argentina. SEPM Spec. Pub. 47: 159-174.
• 3. HOTLOS H., KOTOWSKI A. & CIĘŻAK J. 1983 - Wpływ procesu kolmatacji i odkładania się osadów na wodochłonność basenów infiltracyjnych na przykładzie ujęć wodociągowych m. Wrocławia. Ochrona Środowiska, T.II, PZITS, 402: 56-60.
• 4. KOWAL A.L. & ŚWIDERSKA-BRÓŻ M. 1997 - Oczyszczanie wody. Wyd. Nauk. PWN.
• 5. KRZYŻANIAK I. 1991 - Wstępne badania procesów kolmatacji dna zbiorników wodnych w okolicy Poznania. Praca magisterska - niepublikowana, Archiwum Wydziału Chemii UAM, Poznań.
• 6. MACIOSZCZYK A. 1987 - Hydrogeochemia. Wyd. Geol., Warszawa.
• 7. MAŁECKI J. J. 1998 - Rola strefy aeracji w kształtowaniu składu chemicznego płytkich wód podziemnych wybranych środowisk hydro- geochemicznych. Biul. Państw. Inst. Geol., 381.
• 8. MAST R.F. & POTTER P.E. 1962 - Sedimentary structures, sand shape fabrics, and permeability. I, II. J. Geol., 71: 441-471, 548-565.
• 9. MATLACK K.S., HOUSEKNECHT D.W. & APPLIN K.R. 1989 - Emplacement of Clay into Sand by Infiltration. J. Sediment. Petrol., 59: 77-87.
• 10. MORAES M.A.S. & DE ROS L.F. 1990 - Infiltrated Clays in Fluvial Jurassic Sandstones of Reconcavo Basin,Northeastern Brazil. J. Sediment. Petrol., 60: 809-819.
• 11. PŁOCHNIEWSKI Z. 1973 - Występowanie Fe i Mn w wodach podziemnych utworów czwartorzędowych (na przykładzie wybranych obszarów północnej i centralnej Polski). Biul. Inst.Geol., 277.
• 12. PRYOR W.A. 1973 - Permeability - porosity patterns and variations in some holocene sand bodies. Amer. Assoc. Petroleum Geol. Bull., 57: 162-189.
• 13. PRZYBYŁEK J. & WOJEWODA J. 1996 - Zmiany pierwotnych cech osadów wodonośnych w dolinie Warty oraz objawy spadku ich przepuszczalności w strefie ujęcia wody dla miasta Poznania w Dębinie. Mater. Międzynar. Konf. „Zaopatrzenie w wodę miast i wsi”, Poznań: 129-146.
• 14. RATAJCZAK T. & WITCZAK S. 1983 - Mineralogia i hydrogeochemia żelaza w kolmatacji filtrów studziennych ujmujących wody czwartorzędowe. Z. Nauk AGH, 880, ser. Geologia, z. 29, Kraków.
• 15. SKOLASIŃSKA K.1997 - Infiltracja mechaniczna cząstek mineralnych w osad; Ogólna charakterystyka procesu. Prz. Geol., 45: 58-62.
• 16. SKOLASIŃSKA K. 1999 - Pierwotna struktura osadów piaszczystych a wtórna cementacja związkami żelaza w warunkach infiltracji wód powierzchniowych. [W:] Współczesne Problemy Hydrogeologii, t. 9: 329-335. Kielce-Warszawa.
• 17. SKOLASIŃSKA K. 2000 - Przeobrażenia osadów doliny rzecznej w warunkach infiltracji wód powierzchniowych na przykładzie poznańskich ujęć wód wody. Rozprawa doktorska. Arch. UAM Poznań.
• 18. SKOLASIŃSKA K. 2001 - Clogging ofsandy deposits by iron compounds under infiltration conditions (Holocene, Warta River Valley, Poznań-water intake). Pol. Tow. Mineral., Pr. Spec., z. 18.
• 19. WALKER T.R. 1976 - Diagenetic Origin ofContinental Red Beds. [In:] Falke H.(Ed.), The Continental Permian in Central, West, and South Europe, D.Reidel Pub.Comp.Holland: 240-282.
• 20. WIECZYSTY A. 1982 - Hydrogeologia inżynierska. PWN, Warszawa.