In order to better constrain the hydrogeological conditions to the depth of 50 m in the area of water extraction for Wroclaw city, a multi-faceted geophysical survey has been applied. We have combined electrical resistivity tomography (ERT), ground penetrating radar (GPR) and magnetic resonance sounding (MRS) techniques. The results of geophysical investigations indicate the presence of three rock layers with different permeability. The first layer, up to 2 m below ground surface, represents a discontinuous horizon composed of impermeable rocks. The next one, a porous and permeable stratum (aquifer) with a thickness of approx. 5-10 m, comprises saturated sands and gravels. The observed aquifer is characterized by good hydrogeological parameters, wherein hydraulic conductivity (k) equals 5 X 10-4 m/s and porosity reaches 23%. The third layer, below 10 m, is composed of loamy impermeable sediments intercalated with moraine till. At greater depths (>20 m) they are still loamy rocks, but occurring with interbeds of sands (sandy loam). This is confirmed by the hydraulic conductivity in the order of 10-6 m/s, which is typicalfor semi-permeable rocks. Noteworthy, no additional aquifers have been observed to the depth of 50 m.
On Spitsbergen there are four areas of occurrence of thermal spring waters. The studies of these waters have a long history dating back to the nineteenth century. Outflows of thermal waters are associated with tectonic discontinuities, where subpermafrost waters can flow to the surface area. The maximum temperatures of discharged thermal water exceed 25°C. The chemical composition of thermal waters from northern Spitsbergen derived from relict sea water, which is then modified by rainwaters, waters of melting permafrost and contemporary sea waters. On the other hand, on the southern Spitsbergen thermal waters are characterized by a lower mineralization and there are contemporary waters involved in the deep circulation. Thermal waters with low mineralization are mainly multi-ions with dominate type bicarbonate-chloride-sodium-calcium. Thermo-mineral waters belong mainly to the types of chloride-sodium and chloride-bicarbonate-sodium.
Variable methods and results are reported on groundwater recharge in Poland. The evaluation of recharge on a small scale requires the use of a single method. In order to evaluate these outcomes and their distribution, the authors have decided to verify different approaches and select the infiltration coefficient by comparison. The article is an extension of the studies on groundwater recharge conducted by the authors. The main goal is to verify previously designed values of the infiltration coefficient based on groundwater runoff from additional river basins in Poland. Total groundwater recharge from precipitation in Poland was calculated at 34,118 km3 per year, which equals 109.3 mm of water column. The obtained value is close to the average multi-year value of the groundwater runoff. Recharge constituted 18.6% of average precipitation in Poland, which was calculated at 588.5 mm. The estimated groundwater recharge value was verified referring to groundwater runoff from 37 river basins with known discharge rates in the years 1976–2005. Differences in mean groundwater runoff for the entire area (37 river basins) obtained by the infiltration coefficient method and by the use of Wundt’s method amounts to only 0.7%. Despite the simplified calculation methods, the results obtained on a small scale are more accurate than other calculations, which are based on data pertaining to precipitation, soil type, land use, topography of the area, and depth to the groundwater.
Jedną z metod geofizycznych, pozwalających wskazać lub wykluczyć występowanie uprzywilejowanych stref przepływu wód podziemnych do 50 m p.p.t. jest sondowanie rezonansem magnetycznym (MRS). Do charakterystyki hydrogeologicznej masywów skał krystalicznych wybrano obszar złoża z czynnym wyrobiskiem górniczym w okolicy Piławy Górnej (blok przedsudecki). Do charakterystyki hydrogeologicznej masywów skał krystalicznych reprezentowanych przez gnejsy i amfibolity wybrano obszar złoża z czynnym wyrobiskiem górniczym. Wyniki obu sondowań wskazują na bardzo słabe zawodnienie strefy zwietrzeliny i masywu skalnego lub brak zawodnienia. Pokrywa zwietrzelinowa ma miąższość ok. 4 m, zawartość wody w tej strefie wynosi zaledwie 6–7%, przy współczynniku filtracji k równym 2×10–6 m/s, co zalicza ten rodzaj zwietrzelin do skał słabo przepuszczalnych. Poniżej głębokości 4 m pojawia się spękany masyw skalny, który również charakteryzuje się bardzo słabym zawodnieniem o średniej zawartości wody w skale na poziomie 4%, o współczynniku filtracji szczelinowej 10–6 m/s i wodoprzewodności T o wartości 10–5 m2/s. Współczynnik filtracji szczelinowej na głębokości 30–40 m wzrasta, osiągając 10–4–10–5 m/s. Jest również widoczny wzrost wodoprzewodności do poziomu 10–3 m2/s. Podwyższone wartości wymienionych parametrów są związane z występowaniem lokalnych zawodnień w spękanym masywie skalnym, które są widoczne m.in. w odsłonięciach na terenie kamieniołomu. Wyniki badań MRS zostały potwierdzone przez badania hydrogeologiczne przeprowadzone w otworach geologicznych odwierconych na terenie złoża.
EN
Among the geophysical methods that allow indicating or excluding the occurrence of the privileged zones of groundwater flow down to 50 m b.g.l. is magnetic resonance sounding (MRS). Two soundings were carried out approximately 1.5 km north of the village of Piława Górna (Fore-Sudetic Block). The area of active quarry was selected for hydrogeological characteristics of the crystalline rocks massifs represented by metamorphic rocks such as gneisses and amphiboles. Both series of profiling are suggestive of either very low water content in the weathering cover and the rock massif or a complete lack of it. The weathering cover is approximately 4 metres thick, its water content does not exceed 6–7%, and the hydraulic conductivity k equals 2×10–6 m/s. This type of rock waste can therefore be classified as low-permeable. At depths greater than 4 metres, the rock massif is cracked, and shows a very low water content (4%), hydraulic conductivity of 10–6 m/s, and transmissivity T equalling 10–5 m2/s. The hydraulic conductivity increases up to 10–4–10–5 m/s at depths of 30–40 metres. Research has shown a simultaneous increase in the transmissivity to 10–3 m2/s. The increase in these parameters is associated with the presence of a small local water inflow within the cracked rock massif, which is visible among others in the exposures of the nearby quarry. The MRS results were confirmed by hydrogeological investigations of boreholes drilled within the quarry.
Nowa koncepcja poboru wód dla miasta Wrocławia zakłada znaczące ograniczenie dostępnej powierzchni terenów wodonośnych. W nowych uwarunkowaniach konieczna jest intensyfikacja eksploatacji wody. W celu określenia wpływu nowego poboru na warunki hydrogeologiczne stworzono model numeryczny przy zastosowaniu programu Visual ModFlow. Badaniami objęto północną część terenów wodonośnych o powierzchni 6,68 km2. Sumaryczny bilans modelu wyniósł 28,3 tys. m3/d. W celu określenia optymalnej wydajności systemu i zidentyfikowania źródeł zasilania przeprowadzono symulacje prognostyczne (SYM I, SYM II, SYM III, SYM IV). Prognozy polegały na coraz dalej idącej rozbudowie systemu, uwzględniając studnie działające w ramach poprzedniej symulacji (SYM I–SYM III) oraz wprowadzeniu nowych źródeł zasilania w postaci stawów oraz drenaży poziomych (SYM IV). Nowe bariery studni pozwolą zwiększyć wydajność maksymalnie z 25,9 tys. m3/d (obecnie) do 30,1 tys. m3/d. Dopiero nowe stawy oraz drenaż poziomy (65,3 tys. m3/d) pozwalają na zaspokojenie pożądanego poboru (61 tys. m3/d). W obliczu znacznej zmiany kierunków przepływu wód i wzrostu ich zagrożenia jakościowego, nowe bezpieczne rozwiązania wymagałyby rozbudowy obecnej sieci monitoringu oraz modyfikacji źródeł zasilania.
EN
A new concept of water abstraction is to reduce the available surface of water-bearing areas only to the municipality of Wrocław. Under the new conditions it is necessary to intensify exploitation. To determine the impact of the new abstraction on the hydrogeological conditions a numerical model has been developed using Visual MODFLOW. The study covered the northern part of the water-bearing area of 6.68 km2. The total model balance was 28.3 k m3/d. To determine the optimum system performance and identify the sources of recharge, prognostic simulations (SYM I, SYM II, SYM III, SYM IV) were carried out. The forecasts rely on both ever more far-reaching expansion of the system, taking into account the wells operating under the previous (SYM I–SYM III), and the introduction of new sources of recharge in the form of ponds and horizontal drainages (SYM IV). The new barrier wells will increase the total yield of up to 25.9 k m3/d to 30.1 k m3/d. Only new ponds and horizontal drainage (65.3 k m3/d) allow meeting the desired discharge (61.0 k m3/d). As a result, we expect significant deformation of the direction of water flow and an increase in water quality risk.
The problem of the anisotropy and heterogeneity of karstic aquifers has been previously described. The Opole–Zawadzkie Major Groundwater Body (south-west Poland) was chosen for this investigation. The parameters for anisotropy were analysed on the basis of well yield and observation of macro-fractures (field scale) compared with micro-fractures. Statistical tools were used to assess the directions and values of anisotropy. The estimated parameters were tested on two different models realized in Visual Modflow code. The anisotropy of hydraulic conductivity was recognized as an essential factor for groundwater flow direction and water table depletion prognosis as well as for water budget modification. The second model (M2), representing anisotropy flow conditions, gave an 11% lower value of safe yield in comparison with the first model (M1-isotropic). Additionally, anisotropy conditions caused water table lowering and limitation of aquifer recharge. The results of these studies indicate the need for more attention to be paid to the anisotropy problem in the area, where fracture-karstic aquifers are the main source of groundwater supply.
We demonstrate a new research methodology into flow paths and groundwater resources with in small hard rock basins, where little hydrogeological data is available, a picture may be obtained by modeling. Data has been collected in the Złoty Potok river catchment (area 4.4 sq km), located in the eastern Sudety Mts. (SW Poland). The study area, as for most small hard rock basins in the Sudety Mts. is characterized by: i) steeply sloping terrain, ii) a complex flow system connected to several media, ii) poorly constrained hydrogeological parameters. In such conditions, groundwater models are difficult to implement. To overcome these difficulties, we applied a concept of mixed flow ruled by laws of Darcy (porous media) and Hagen-Poiseuille (fractured media), and the concept of three water-bearing zones, a classic solution for scales of above several sq km, combined with a discrete fracture model. Field data applied for modeling were collected over one year, measuring all manifestations of groundwater occurrence: i) effective infiltration (lysimeter), ii) fracture mapping, iii) stream flow and flow disappearance. As a result of modelling, specific flow domains were identified; which form a system of zones, characterized by different geometries and flow velocities. A new, previously unrecognized zone of considerable importance for water extraction, i.e. fractures in the river valley axis, reaching a deep part of the orogen (up to 300 m b.g.l.) was defined. The relationships investigated allowed prepation of a prognosis for deep groundwater intake locations in poorly described mountainous areas. The success of the solutions obtained in this typical mountainous river basin suggests that this method may be come efficiently and widely used in other hard rock areas. The research undertaken offers an innovative, efficient approach to groundwater resource assessment in hard rock.
W artykule przedstawiono zmiany wielkości odpływów całkowitego i podziemnego pod wpływem globalnych i lokalnych zmian klimatu, na przykładzie wybranych siedmiu zlewni rzecznych Sudetów i ich przedpola. Na podstawie danych IMGW z lat 1966–2005 wyznaczono średnie roczne wartości odpływów całkowitego i podziemnego, a także wartość średniej rocznej z przepływów minimalnych siedmiodniowych, które dostarczają przydatnych informacji o suszy. Obliczone charakterystyki zestawiono z wartościami opadów, temperatury, wskaźnikiem suchości, NAO i AMO. Na obszarze Sudetów i ich przedpola nie zaobserwowano zmian w odpływie całkowitym, natomiast stwierdzono istotne zmniejszenie odpływu podziemnego, co świadczy o zmianie w strukturze zasilania wód podziemnych. Zmiany odpływów całkowitego, podziemnego oraz siedmiodniowego rocznego minimalnego przepływu wykazują największe powiązanie z NAO, co potwierdza zależność odpływu z obszaru Sudetów i ich przedpola od czynników globalnych. Ma to duże znaczenie do oceny zmian odpływu z obszaru Sudetów zgodnie ze scenariuszami klimatycznymi dla lat 2011–2030, które wskazują na znaczny wzrost temperatury powietrza i niewielkie różnice w wielkości opadów atmosferycznych. Na podstawie przeprowadzonych badań należy spodziewać się na obszarze Sudetów i ich przedpola znacznego zmniejszenia odpływu podziemnego na rzecz wzrostu odpływu powierzchniowego.
XX
The article presents the variability of total and groundwater runoff influenced by global and local climate changes exemplified by selected Sudetic and Fore-Sudetic river basins. The IMGW data from the years 1966–2005 allowed estimating the average annual values of the total and groundwater runoff and seven-day annual minimum flows, which provide useful information about the drought. The calculated parameters were compared with the precipitation and air temperature values, dryness index, the NAO and the AMO. In the Sudety Mts and their foreland, no changes in the total runoff have been observed, however there is a significant reduction in the groundwater runoff rate, which indicates a change in the structure of groundwater recharge. The greatest relationship of the changes in total runoff, groundwater runoff and seven-year annual minimum flow was obtained for the Oscillation NAO, which confirms that the runoff from the Sudety Mts and their foreland is dependent on global factors. It is very important to assess the changes of runoff from the study area according to climate scenarios for the years 2011–2030, which show a significant increase in air temperature and slight differences in precipitation. The studies indicate that significant reduction of groundwater runoff in favour of surface runoff increase can be expected in the Sudety Mts and their foreland.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents a numerical model designed for determining groundwater dynamics and water balance of the catchments of the Oziąbel (Czarna Woda) river and the Wołczyński Strumień river in Wołczyn region. Hydrogeological mapping and modelling research covered the area of 238.9 km 2 . As a result of measurements performed in 2008-2009, flows were determined in major rivers and water table positions were measured at 26 points. In the major part of the area described, the water table, lying at the depth of 1.5-18.7 m, has unconfined character, and the aquifer is built of Neogene (Quaternary) sands and gravels. In the area under study, groundwaters are drawn from 6 wells with total withdrawal of 6133 m 3 /d. The numerical modelling was performed with the use of Visual Modflow 3.1.0 software. The area was partitioned by a discretization grid with a step size l = 250 m. The conceptual model of the hydrogeological system is based on hydrological data gathered over a period of one year, data from HYDRO bank database, cross-sections and maps. The boundaries of the modelled hydrogeological system were established on the watersheds of the Wołczyński Strumień river and the Oziąbel river, apart from the areas where they run together. The modelled area was extended (271.5 km 2 ) around the Wołczyński Strumień river catchment to achieve a more effective mapping of the anthropogenic impact on its balance and the hydrodynamic system of the catchment area. The structure is characterised by the occurrence of one or rarely two aquifers separated by a pack of Quaternary clays. The investigation produced a detailed water balance and its components.
W Instytucie Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego opracowano numeryczny model hydrogeologiczny 3D (regionalny), uwzględniający strefę oddziaływania górnictwa rud miedzi LGOM. Stworzony i przetestowany szczegółowy model hydrogeologiczny obejmuje swym zasięgiem powierzchnię 3049 km2, w tym obszary górnicze KGHM Polska Miedź (650 km2). Zbudowany model ma za zadanie przeprowadzenie weryfikacji struktury hydrogeologicznej, rozpoznanie i ustalenie danych ilościowych systemu krążenia wód podziemnych, określenie zmian warunków przepływu wód podziemnych w trakcie prowadzonej eksploatacji złoża a w konsekwencji ustalenie bilansów wód podziemnych modelowanych poziomów wodonośnych oraz ocenę ilościową dopływów kopalnianych na podstawie uzyskanego odwzorowania hydrodynamiki systemu. W efekcie końcowym uaktualniany model posłuży do wykonania symulacji prognostycznych w nawiązaniu do przewidywanego rozwoju obszarów wyrobisk górniczych. W artykule przedstawiono model koncepcyjny systemu hydrogeologicznego badanego obszaru. Stanowił on zakończenie wstępnych etapów prac oraz podstawę przy konstruowaniu modelu numerycznego.
EN
3D numerical hydrogeological regional model has been developed in the Institute of Geological Sciences, University of Wrocław. The model takes into account the impact zone of copper ore mines Lubin-Głogów Ore District (LGOM). Detailed hydrogeological model has been created and tested covered area of 3049 km2 (in this the mining areas KGHM covered 650 km2). Built model is designed to verify hydrogeological structure, identification and determination of groundwater circulation system, to determine changes in groundwater flow during exploitation of the deposit. As a result developed model can determine groundwater balance and groundwater inflow to the mine based on the obtained image hydrodynamics of the system. In the end, updated model will be used to simulate the prognosis in relation to the anticipated development of mine workings.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano bazę źródeł Sudetów Środkowych jako podstawę do ilościowej i jakościowej charakterystyki krenologicznej masywów górskich Ziemi Kłodzkiej. Głównym obiektem analizy były góry: Bardzkie, Złote, Bialskie, Bystrzyckie, Orlickie, Stołowe i Krowiarki oraz Masyw Śnieżnika. Szczegółowa analiza krenologiczna wykazała, że głównymi czynnikami wpływającymi na gęstość występowania źródeł oraz liczbę źródeł okresowych na obszarach charakteryzujących się zbliżonymi warunkami klimatycznymi i podobnym wykształceniem litologicznym, jest zróżnicowanie morfologiczne oraz pozycja źródła w polu hydrodynamicznym. Wykazano, że najwyższe wydajności źródeł oraz pH wód stwierdza się na obszarach występowania skał węglanowych, które dzięki określonym parametrom hydrogeologicznym stanowią uprzywilejowane systemy przepływu oraz znacznie modyfikują skład chemiczny wód infiltracyjnych i allochtonicznych.
EN
A spring database for the Central Sudetes was used for quantitative and qualitative spring hydrology characteristics of some massifs in the Kłodzko region. The main study area covered the Bardzkie, Złote, Bialskie, Bystrzyckie, Orlickie, Stołowe and Krowiarki Mountains and the Śnieżnik Massif. Detailed spring hydrology analysis in areas with the same lithology and climatic conditions shows that the main factors influencing on the spring density index and the amount of periodic springs is the relief and the position in the flow system. The greatest discharge of springs and pH values of groundwater were observed in areas of carbonate rocks which are preferential collectors. Additionally carbonate rocks considerably modify the chemical composition of infiltration and allochthonous water.
Opisano kształtowanie się zasobów wód podziemnych w różnych ośrodkach hydrogeologicznych: porowym, szczelinowym, szczelinowo-porowym, szczelinowo-krasowym. Obszar badań jest zlokalizowany na obszarze Ziemi Kłodzkiej. W badaniach wykorzystano hydrologiczne metody wyznaczania zasobów wód podziemnych oraz modelowanie numeryczne. Rezultaty wskazują, że największe zasoby wodne znajdują się w ośrodkach porowych oraz szczelinowo-krasowych. Moduły zasobów dynamicznych z wielolecia kształtowały się w granicach 7–8 dm3/s•km2. Relacja wielkości odpływu podziemnego źródłami w stosunku do całkowitego odpływu podziemnego wykazuje, że prawie 90% odpływu ma formy dokorytowe i zachodzi wzdłuż doliny rzecznej. Niższe zasoby wód podziemnych zanotowano w ośrodku szczelinowym, reprezentowanym przez skały krystaliczne. Obliczone wysokie zasoby dynamiczne nie oznaczają ich dyspozycyjności. Zachowanie przepływów nienaruszalnych oraz naturalnych warunków przyrodniczych wymusza przyjęcie zasobów dyspozycyjnych w granicach 50–60% zasobów dynamicznych oraz rozproszone ujmowanie wód podziemnych.
EN
This article presents renewable groundwater resources in porous, fractured, fractured-porous and fractured-karst groundwater media. The study area is located in the Kłodzko Land. Groundwater resources were estimated using hydrological methods and modelling. The results indicate that the largest groundwater resources are located in the porous and fractured-karst media. The moduli of groundwater runoff are 7–8 dm3/s•km2. The relation between the spring runoff and the total groundwater runoff proves that almost 90% of runoff is of river-bed origin and takes place along the river valley (lineal drainage). Lower values of groundwater runoff were noted in a fractured medium (hard rocks). In the study area, dynamic groundwater resources and allowed extraction level have been evaluated. The calculated values of groundwater resources do not indicate their disposable values. In order to protect environment, disposable resources should account for approximately 50–60% of groundwater resources.
W zlewni Małej Bystrzycy, zbudowanej ze skał krystalicznych i osadowych, położonej w warunkach nieznacznie zaburzonych działalnością człowieka, przeprowadzono badania fizykochemiczne wód podziemnych i powierzchniowych. Wyniki analiz składu chemicznego wykazały, że wody zlewni są wodami ultrasłodkimi i bardzo miękkimi, o wysokiej zawartości krzemionki, co jest typowe dla wód w metamorficznych skałach krystalicznych. Wyniki badań pozwalają na wydzielenie dwóch typów wód, w zależności od zawartości wodorowęglanów i siarczanów. Zawartości badanych składników chemicznych nie przekraczają norm dla wód pitnych. Jedynym parametrem, który w wodach zlewni nie odpowiada normom dla wód pitnych jest pH (norma 6,5-9,5), które w większości punktów nie przekracza wartości 6,5. Badania wykazały, że skład chemiczny wód zlewni Małej Bystrzycy może być wynikiem mieszania się wód płytkiego przepływu z wodami przebywającymi przez dłuższy czas w systemie wodonośnym.
EN
The physical and chemical research has been carried out in the catchment of Bystrzyca Klodzka, located in slightly disturbed by human activity conditions in the Sudety Mountains. The results of the analysis showed that the water of the catchment is ultrafresh and very hard, containing much of a silica, which is typical for water in crystaline rocks. The results of the analysis allow to distinguish two types of water depending on the contents of bicarbonates and sulphates. The contents of the analysed chemical components do not exceed the norms of drinking water. The only parameter that does not correspond with that norms is pH, which in most points does not exceed 6.5. The research showed that chemical composition of water of this catchment can be a the result of mixed water of shallow flow with water staying for a longer time in the hydrogeological system.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.