Zastosowanie numerycznego modelu filtracji i systemów geoinformatycznych GIS jako narzędzi wspomagających wyznaczanie stref ochronnych GZWP

• Autorzy: Gurwin J. , Serafin R.

Warianty tytułu

EN

Application of numerical modelling and geoinformatic systems GIS as support tools in assessments of MGWB protection zones

• Konferencja: Modelowanie przepływu wód podziemnych = Modelling of groundwater flow : IV Ogólnopolskie Sympozjum / pod red. nauk. Romualda Szymkiewicza
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystanie nowoczesnych narzędzi geoinformatycznych, zwłaszcza oprogramowania GIS, w opracowaniu konceptualnych modeli, a następnie rozwiązań numerycznych przy użyciu zaawansowanych pakietów obliczeniowych bazujących na MODFLOW, jest skuteczną metodą analizy regionalnych systemów wodonośnych w skomplikowanych warunkach hydrogeologicznych. Dotychczasowe doświadczenia w badaniach prowadzonych pod kątem oceny układu krążenia, składników bilansu wodnego, zasobów i stref ochronnych wybranych GZWP w utworach kenozoicznych dały autorom możliwość integracji i pełnej kontroli modelu z poziomu GIS. Prace te pozwoliły między innymi przetestować i wypracować skuteczną metodykę wyznaczania strefy ochronnej na podstawie obliczeń linii prądu i rzeczywistych prędkości przepływu w przestrzeni 3D metodą śledzenia cząstek MODPATH w powiązaniu z analizą średniego tempa przepływu w strefie aeracji. Schemat oparto na zbiorach danych geoprzestrzennych uzyskanych w GIS, jak numeryczny model terenu i wilgotność gruntu, oraz na modelu w postaci wynikowych danych macierzowych infiltracji efektywnej.

EN

The use of advanced geoinformatic systems, especially considering GIS as a pre-processor integrated with numerical models like MODFLOW, is the most effective method in analysis of complex regional groundwater systems. So far investigations carried out for establishing water balance components, groundwater resources and protection zones in several Major Groundwater Basins (MGWBs) have proved that full model control from a GIS platform is necessary to fulfill all these tasks. During the work the method of protection zone evaluation was tested as well combining simplified GIS analysis of average flow time in unsaturated zone with semi-analytical particle tracking MODPATH modelling in saturated zone. The scheme of calculation is based on GIS layers such as DEM and soil moisture together with resultant matrix of effective infiltration being achieved from MODFLOW model.

Słowa kluczowe

PL

numeryczny model filtracji; przepływ w strefie aeracji; GIS; MODFLOW/MODPATH; strefa ochronna GZWP

EN

numerical flow model; unsaturated flow; GIS; MODFLOW/MODPATH; protection zone of MGWB

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 442 Hydrogeologia z. 11
• Strony: 69--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Gurwin J.

• Uniwersytet Wrocławski, Wydział Nauk o Ziemi i Kształtowania Środowiska, Instytut Nauk Geologicznych, pl. Maxa Borna 9, 50-205 Wrocław

autor

Serafin R.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Dolnośląski, al. Jaworowa 19, 53-122 Wrocław

Bibliografia

• 1. ALLEN R.G., JENSEN M.E., WRIGHT J.L., BURMAN R.D., 1989 – Operational estimates of evapotranspiration. Agron. J., 81: 650–662.
• 2. CHIANG W.H., KINZELBACH W., 2005 – 3D-groundwater modeling with PMWIN, SPIN 10774334. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York.
• 3. DOKUMENTACJA hydrogeologiczna określająca warunki hydrogeologiczne dla ustanowienia obszaru ochronnego zbiornika wód podziemnych Oleśnica (GZWP nr 322), 2006. J. Krawczyk, J. Gurwin, A. Jednoróg, R. Serafin, R. Śliwka. Arch. PG Proxima SA, Wrocław.
• 4. DOKUMENTACJA hydrogeologiczna określająca warunki hydrogeologiczne dla ustanowienia obszaru ochronnego zbiornika wód podziemnych PRADOLINA BARYCZ – GŁOGÓW (W) (GZWP nr 302), 2007. J. Kapuściński, A. Bentkowski, R. Wojciechowska, J. Gurwin, R. Serafin, R. Śliwka, G. Firlit. Arch. POLGEOL SA, Warszawa.
• 5. ECGL, 2000 – Groundwater modeling system. Engineering Computer Graphics Laboratory, Brigham Young University, Utah.
• 6. FAYER M.J., 2000 – UNSATH version 3.0: unsaturated soil water and heat flow model, theory, user manual and examples. Rep. 13249. Battelle Pacific Northwest Laboratory, Hanford, Washington.
• 7. FEDDES R.A., KOWALIK P.J., ZARADNY H., 1978 – Simulation of field water use and cropyield. Simulation Monograph. Pudoc-DLO, Wageningen, The Netherlands.
• 8. van GENUCHTEN M.Th., 1980 – A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sc. Soc. Am. J., 44: 892.
• 9. GUIGER N., FRANZ T., 1997 – Visual MODFLOW for Windows. Waterloo, Hydrogeologic Inc. Ontario, Canada.
• 10. GURWIN J., 2001 – The methods of regional to local scale model conversion placing emphasis on multi-layered aquifer systems. W: Współczesne problemy hydrogeologii, t. 10, cz. 2: 333–340. Wyd. SUDETY, Wrocław.
• 11. GURWIN J., 2003 – Dane wejściowe a kalibracja numerycznego modelu filtracji. W: Współczesne problemy hydrogeologii, t. 11, cz. 1: 301–308. WBWiIŚ, Gdańsk.
• 12. GURWIN J., 2008 – Numeryczny model filtracji systemu wodonośnego wschodniej części GZWP nr 321. W: Modelowanie procesów hydrologicznych CMPH 2008 (red. B. Namysłowska-Wilczyńska): 293–314. Oficyna Wyd. PWroc., Wrocław.
• 13. GURWIN J., KAZIMIERSKI B., LUBCZYŃSKI M., 2001 – Automatyzacja systemów monitoringu hydrogeologicznego na przykładzie projektu rozwoju stacji hydrogeologicznej w Zebrzydowie koło Świdnicy. W: Współczesne problemy hydrogeologii, t. 10, cz. 2: 35–46. Wyd. SUDETY, Wrocław.
• 14. GURWIN J., SERAFIN R., 2008 – Budowa przestrzennych modeli koncepcyjnych GZWP w systemach GIS zintegrowanych z MODFLOW.Biul. Państw. Inst. Geol., 431, Hydrogeologia: 49–59.
• 15. HERBICH P. i in., 2008 – Wskazania metodyczne do opracowania warstw informacyjnych bazy danych GIS Mapy hydrogeologicznej Polski 1:50 000 „Pierwszy poziom wodonośny – wrażliwość na zanieczyszczenie i jakość wód”. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 16. HERBICH P., KAPUŚCIŃSKI J., NOWICKI K., PRAŻAK J., SKRZYPCZYK L., 2009 – Metodyka wyznaczania obszarów ochronnych głównych zbiorników wód podziemnych dla potrzeb planowania i gospodarowania wodami w obszarach dorzeczy. Min. Środ., Warszawa.
• 17. KLECZKOWSKI A.S. (red.), 1984 – Ochrona wód podziemnych. Wyd. Geol., Warszawa.
• 18. van der LEE J., GEHRELS J., 1990 – Modelling aquifer recharge – introduction to the lumped parameter model EARTH. Free University of Amsterdam.
• 19. LERNER D.N., ISSAR A.S., SIMMERS I., 1990 – Groundwater recharge. A guide to understanding and estimating natural recharge. Int. Contributions to Hydrogeology (IAH), vol. 8. Verlag Heinz Heise, Germany.
• 20. McDONALD M.G., HARBAUGH A.W., 1988 – A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model. U.S. Geological Survey Open-File Report, Washington.
• 21. POLLOCK D.W., 1988 – Semi-analytical computation of path lines for finite difference models. Ground Water, 26, 6: 743–750.
• 22. 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.
• 23. RICHARDS L.A. 1931 – Capillary conduction of liquids through porous mediums. Physics, 1, 5: 318–333.
• 24. ŠIMUNEK J., ŠEJNA M., van GENUCHTEN M.TH., 1999 – The HYDRUS-2D software package for simulating the two-dimensional movement of water, heat and multiple solutes in variably-saturated media. Version 2.0. U.S. Dept. of Agriculture, Riverside, California.
• 25. WITCZAK S. (red.), 2005 – Mapa wrażliwości wód podziemnych na zanieczyszczenie 1:500 000. Plansza 1 – Wody podziemne związane z wodami powierzchniowymi oraz ekosystemami lądowymi zależnymi od wód podziemnych. Plansza 2 – Podatność na zanieczyszczenie Głównych Zbiorników Wód Podziemnych (GZWP). Arcadis Ekokonrem Sp. z o.o., Warszawa.
• 26. WITCZAK S., ŻUREK A., 1994 – Wykorzystanie map glebowo-rolniczych w ocenie ochronnej roli gleb dla wód podziemnych. W: Metodyczne podstawy ochrony wód podziemnych (red. A.S. Kleczkowski): 155–180. AGH, Kraków.