Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Permeability of sandy soils estimated from particle size distribution and field measurements

Gorczewska-Langner Wioletta, Gumuła-Kawęcka Anna, Jaworska-Szulc Beata, Angulo-Jaramillo Rafael, Szymkiewicz Adam

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

187--204

EN

Accurate estimation of soil permeability is crucial in many geotechnical applications. Empirical and theoretical equations based on soil particle size distribution (PSD) offer a fast and cheap way for preliminary estimation of permeability in granular soils, however the results obtained from various formulas available in the literature often show significant discrepancies. While several comparative studies on this topic have been published, no definite conclusions can be drawn on the performance of the predictive equations in comparison with in-situ permeability measurements. Many formulas require porosity or void ratio as input parameter, which is difficult to obtain for granular soil in-situ. In this study we applied 30 predictive equations to estimate permeability of sandy soil in an outwash plain deposit. The equations were divided into 5 groups, based on their structure and the required input parameters. Empirical formulas were used to estimate the expected in-situ porosity range. The obtained permeability values were compared to the results of in-situ permeameter measurements and pumping tests. Significant differences in the results and in their sensitivity to porosity were found between the 5 groups of methods. In general, simple equations which do not include porosity were in better agreement with measurements than the other groups.

PL

Dokładne oszacowanie przepuszczalności gruntu (k) ma kluczowe znaczenie w wielu zastosowaniach geotechnicznych. Empiryczne i teoretyczne równania oparte na rozkładzie uziarnienia (PSD) umożliwiają szybką i tanią wstępną ocenę przepuszczalności gruntów ziarnistych, jednak wyniki otrzymane z różnych wzorów dostępnych w literaturze często wykazują znaczne rozbieżności. Chociaż opublikowano kilka badań porównawczych na ten temat, nie można wyciągnąć jednoznacznych wniosków dotyczących zgodności równań predykcyjnych z pomiarami przepuszczalności wykonanymi bezpośrednio w terenie. Wiele wzorów wymaga uwzględnienia współczynnika porowatości jako parametru wejściowego, co jest trudne do uzyskania w przypadku gruntu ziarnistego in-situ. W niniejszej pracy zastosowano 30 równań predykcyjnych do oszacowania przepuszczalności gleby piaszczystej na terenie równiny sandrowej, zlokalizowanej w pobliżu miejscowości Cekcyn w Borach Tucholskich, w północnej Polsce. Badania realizowane były w ramach projektu badawczego dotyczącego określenia zasilania wód podziemnych. Równania predykcyjne podzielono na 5 grup ze względu na ich strukturę oraz wymagane parametry wejściowe. Wzory empiryczne wykorzystano do oszacowania oczekiwanego zakresu porowatości in-situ. Otrzymane wartości przepuszczalności porównano z wynikami pomiarów in-situ wykonanych za pomocą permeametru Aardvark oraz uzyskanych w wyniku próbnego pompowania. Stwierdzono istotne różnice w wynikach uzyskanych poszczególnymi wzorami oraz ich wrażliwość na współczynnik porowatości. Najlepszą zgodność wyników empirycznych z pomiarami in-situ uzyskano dla tych grup formuł, które nie uwzględniają porowatości lub uwzględniają jedynie stopień zagęszczenia, gdyż metody te opracowano pierwotnie na podstawie wyników badań terenowych. Jak wykazano w pracy, większość metod opartych na pomiarach laboratoryjnych przewiduje k niższe niż pomiary in-situ, czego powodem między innymi może być anizotropia i niejednorodność gruntu, który zwiększa przepuszczalność poziomą in situ, ze względu na obecność poziomych warstw lub soczewek o małej skali. Cechy te są trudne do uchwycenia za pomocą wzorów opartych na krzywych PSD.

2

Porównanie modeli przepływu wód podziemnych wykorzystujących metody elementów analitycznych AEM oraz różnic skończonych FDM – studium przypadku

Nikiel G.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 11/2

1229--1233

EN

Solutions to many issues related to groundwater flow require mathematical modeling. Commonly used models for solving groundwater flow equations - finite difference method (FDM) or finite element method (FEM) are at present proven tools of hydrogeologists. The most popular MODFLOW - based FDM algorithm has been tested in thousands of cases and is now the standard in groundwater flow modeling. Apart from the known advantages of numerical modeling based on FDM or FEM methods, their disadvantage might be the need of extensive discretization of the modeled area and finding a compromise between the accuracy and complexity of the numerical model. In general implementation of advanced numerical models of groundwater flow and doing extensive spatial discretization requires a commitment of considerable time and resources. The article presents a comparison of piezometric head FDM modeling results using the MODFLOW model with the results of AEM model using analytical method. The AEM model does not require discretization of the modeled area at all, which simplifies the data entry and allows for relatively quick modeling of the problem case. The absence of the discretization effort allows for quick change of model parameters, which in consequence allows to explore many variants of the simulation in less time than by using the FDM model. To compare the two modeling methods, the author utilized spatial discretisation that was originally developed within the FDM model applied for optimization of dewatering with the drainage wells of the construction excavations at the wastewater treatment plant in Myszków.

3

Analiza kontaktu wód podziemnych i powierzchniowych na podstawie badań ich jakości na młodoglacjalnym obszarze Pojezierza Kaszubskiego

Jaworska-Szulc B., Pruszkowska-Caceres M., Przewłócka M.

Przegląd Geologiczny

|

2014

|

Vol. 62, nr 4

204--213

EN

Regions formed in late Pleistocene usually show complex hydrogeological conditions. Groundwater circulation and the contribution of surface water in the groundwater flow system is not easy to determine. An important tool in such a research seems to be investigation of groundwater and surface water chemical composition. This paper is a case study of survey led in szymbarskie hills of the Kashubian Lake District (northern Poland). The groundwater and surface water quality was determined and analyzed with respect to conditions of groundwater circulation. The obtained results may contribute to development of groundwater investigations in young glacial areas.

4

Efficiency assessment of vertical barriers on the basis of flow and transport numerical modeling

Koda E., Kołanka T., Osiński P.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2012

|

Vol. 34, nr 4

27--40

EN

The construction of cut-off walls is a common solution applied in such disciplines as land reclamation and landfill containment. Most commonly the construction of vertical barriers is based on cut-off wall mono or diphase technology with the use of bentonite-cement mixture as a filling material. The content of the paper is focused on groundwater flow and transport numerical modeling conducted on landfill areas where vertical bentonite barriers were constructed. The modeling process was conducted with the use of FEMWATER software which employs analysis based on finite element method. There are two examples of the software application presented in the paper which concern such case studies, i.e., reclamation of Radiowo and Łubna landfill sites. These examples are provided to prove that the appropriate investigation of ground conditions as well as definition of initial and boundary conditions and correct selection of material parameters to be fed into the software, are crucial for the overall modeling process. Moreover, the comparison of results obtained from the numerical modeling and the groundwater monitoring on site is presented for one of the case studies.

5

O zasilaniu wodą gruntową rzeki polarnej Ebba w rejonie Zatoki Petunia na środkowym Spitsbergenie

Marciniak M., Dragon K., Chudziak Ł.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 445 Hydrogeologia z. 12/1

371--381

PL

W artykule przedstawiono metodykę pomiarów hydrogeologicznych, prowadzonych w lokalnej sieci monitoringu wód podziemnych, zlokalizowanej w strefie polarnej w rejonie zatoki Petunia na środkowym Spitsbergenie. Na podstawie systematycznie prowadzonych pomiarów wyznaczono parametry hydrogeologiczne charakteryzujące płytki poziom wód gruntowych. Wody podziemne występują tu sezonowo w okresie letnim, kiedy rozmarza tzw. strefa aktywna, co umożliwia uruchomienie przepływu podziemnego. Wykorzystując równanie Darcy’ego, określono ilość wód podziemnych, która zasila zlodowaconą rzekę Ebba. Obliczenia te pozwoliły bardziej precyzyjnie określić również pozostałe komponenty zasilania Ebby (spływ powierzchniowy, zasilanie z lodowca).

EN

This article presents the methodology of constructing a net of piezometers which form a local polar monitoring network. In these piezometers, systematic measurements of hydrogeological parameters that characterize shallow aquifer (thickness of the active layer, hydraulic conductivity, groundwater level and temperature fluctuations) were performed during the melting season of 2007. It was observed that groundwater occurs there seasonally in the summer melting season when the active layer melts and enables groundwater flow. The amount of water that recharges the Ebba River was calculated in accordance with Darcy’s law using field data. This calculation enabled more precise estimations of other components of the Ebba River recharge (surface and overland water inflow, recharge from glaciers).

6

Groundwater and mass transport modelling for documentation and protection of groundwater resources

Nawalany M., Przybyłek J., Staśko S.

Przegląd Geologiczny

|

2010

|

Vol. 58, nr 9/1

816-823

EN

Short history of mathematical modeling of groundwater flow and transport in Poland is described. It shows brilliant and long tradition of this advanced aspect of hydrogeology. Mathematical modeling has been extensively used in Poland for years in solving practical problems concerning mainly groundwater abstraction, protection of groundwater resources and, recently, as a routine tool for environmental impact assessment whenever groundwater is involved. Use of numerical models in documenting groundwater resources and conditions of their restoration within regional water balance units are recalled. In particular - documenting admissible volumes of groundwater to be abstracted including wells operating in river valleys, determining protection zones for water supply wells and groundwater reservoirs, in particular for major groundwater basins (in Polish: GZWP), investigating optimal ways of abstracting fresh groundwater in areas where mineral waters occur, investigating alternative groundwater sources for supplying large agglomerations. Three examples: defining changes in groundwater chemical composition in conditions of intensive anthropogenic stress on the environment - impact from urban and industrial waste landfills, agriculture, transportation and municipal facilities on groundwater; coexistence of fresh and mineral waters and, finally, quantitative assessments of impacts from open-pit mines on groundwater in the mining stricken area are described in more detail. Last paragraph of the paper is a future looking assessment of aspects of mathematical modeling in Polish hydrogeology that need to be further developed. The aspects concern scientific issues like: scale problem, inverse problems and chemical reactions in subsoil. Also a need of developing specialized software, setting hardware infrastructure and training staff are addressed as the necessary conditions for keeping pace with world's hydrogeology.

7

Modelowanie przepływu wód podziemnych podczas odwadniania wykopu stacji drugiej linii metra w Warszawie

Wiencław E., Koda E.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2010

|

nr 442 Hydrogeologia z. 11

167--172

PL

W ramach drugiej linii metra w Warszawie wykonanych będzie dwadzieścia osiem stacji, z których trzynaście zlokalizowano na terenie wysoczyzny polodowcowej, pozostałe w dolinie Wisły. W pierwszej kolejności realizowany jest jej centralny odcinek o długości 6 km, na którym zbudowanych zostanie 7 stacji: Rondo Daszyńskiego, Rondo ONZ, Świętokrzyska, Nowy Świat, Powiśle, Stadion i Dworzec Wileński. Prezentowany przykład badań modelowych przepływu wody podziemnej wykonano na potrzeby wspomagania projektowania wykopu stacji B-10 Rondo Daszyńskiego. Wykop o głębokości 20 m będzie zagłębiony do 5 m poniżej stropu użytkowego poziomu wodonośnego. Wstępna koncepcja wykonania wykopu zakładała odwadnianie z jego wnętrza, w osłonie ścian szczelinowych wykonanych do głębokości 10 m poniżej dna wykopu. Wyniki badań modelowych miały odpowiedzieć na dwa następujące pytania: (1) jak będzie kształtował się wydatek odwodnienia wykopu? i (2) czy ściany szczelinowe na tyle wystarczająco ograniczą lej depresji związany z odwodnieniem wykopu, aby nie doszło do osiadania podłoża gruntowego pod istniejącymi obiektami budowlanymi? Do obliczeń symulacyjnych odwodnienia wykopu i przepływu wód podziemnych w jego rejonie wykorzystano program numeryczny FEMWATER – A three-demensional finite element computer model for simulating density-dependent flow and transport in variably saturated media z pakietu GMS (Groundwater Modeling System). Obliczenia wykonano dla rozważanego wariantu głębokości wykonania ściany szczelinowej – do głębokości 10 m oraz jako porównawcze, do głębokości 5 i 15 m poniżej dna wykopu. Pomimo uwzględnienia w badaniach ścian szczelinowych, z prognozy uzyskano znaczne wydatki odwodnienia wykopu i obniżenie ciśnienia hydrostatycznego w gruncie otaczającym wykop, co może stanowić zagrożenie dla zasobów wód podziemnych oraz zagrożenie dla pobliskich budynków w wyniku osiadania podłoża. Wyniki prognozy mogą skłonić inwestora do podjęcia decyzji o realizacji wykopu z zastosowaniem bariery iniekcyjnej w strefie między ścianami szczelinowymi.

EN

Within the Second Subway Line 28 stations will be constructed, 13 of them are localized on the postglacial plateau area and the rest of them in Vistula Valley. At the first stage, central part of subway line of 6 km long, consisting of 7 stations, i.e. Rondo Daszyńskiego, Rondo ONZ, Świętokrzyska, Nowy Świat, Stadion and Dworzec Wileński, has been constructed. The paper presents the example of groundwater flow modeling for the design of the pit station B-10 named Rondo Daszyńskiego. The pit station of the depth of 20 m, will be immersed below the roof of usable aquifer. Preliminary conception of the pit excavation assumed dewatering its inside with the use of cut-off walls to the depth of 10 m below pit bottom. The modeling were performed to answer two following questions: (1) what will be the discharge capacity during dewatering? and (2) will cut-off walls reduce the depression cone to protect subsoil settlement under existing buildings? The numerical modeling of the pit excavation dewatering was performed with the use of FEMWATER numerical program – A Three-Dimensional Finite Element Computer Model for Simulation Density-Dependent Flow and Transport in Variably Saturated Media from the range of GMS (Groundwater Modeling System). The simulation was performed for the case of 10 m depth of cut-off walls and additionally for the depth of 5 and 15 m below the pit bottom. Despite that cut-off wall was taken into account, simulation results indicated considerable discharge capacity and decreasing of piezometric pressure in surroundings. These can be dangerous for groundwater resources and settlement of nearest buildings subsoil. The results of modeling can make the decision to realize the station pit with the lateral injection barrier in the zone between cut-off walls.

8

Wykorzystanie modelowania do rozbudowy systemu odwodnienia w odkrywkowej kopalni węgla brunatnego

Wiencław E., Koda E.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2008

|

nr 431, Hydrogeologia

267--273

PL

W artykule zaprezentowano przykład obliczeń numerycznych przepływu wód podziemnych, wykonanych na potrzeby wspomagania projektowania zwałowiska wewnętrznego w wyrobisku kopalni węgla brunatnego Turów. Głównym celem przeprowadzonych obliczeń była prognoza zawodnienia zwałowiska nadkładu i jego bezpośredniego otoczenia. Opracowano model numeryczny przepływu wód podziemnych dla obecnie istniejącej/rozpoznanej sytuacji hydrogeologicznej w rejonie zwałowiska i poddano go weryfikacji w odniesieniu do stanu z lipca 2006 r. Wykorzystując zweryfikowany model przepływu wód podziemnych, opracowano model prognostyczny przepływu wód podziemnych dla projektowanego stanu formowania północnego zwałowiska wewnętrznego, przypadającego na 2015 r., i przeprowadzono na nim badania przepływu wód podziemnych. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem programu numerycznego FEMWATER z pakietu GMS. W prezentowanym przykładzie przepływ analizowano jako ustalony w czasie i przy założeniu idealnego zabezpieczenia terenu zwałowiska przed infiltracją opadów atmosferycznych. Wyniki badań modelowych wykazały, że teren zwałowiska będzie podtapiany. Wyniki obliczeń przepływu wód podziemnych są wykorzystywane do projektu rozbudowy systemu odwodnienia odkrywki i zwałowiska oraz rozbudowy monitoringu potencjalnych zagrożeń stateczności skarp zwałowiska w sąsiedztwie obiektów chronionych. Główne obiekty podlegające zabezpieczeniu w rejonie projektowanego zwałowiska to: filar Nysy Łużyckiej, droga międzynarodowa Trzciniec–Sieniawka oraz zaplecze techniczne i magazynowe kopalni. Wyniki obliczeń będą również wykorzystane do zaprojektowania technicznych zabezpieczeń zwałowiska w rejonie tych obiektów.

EN

The paper presents the example of numerical modelling of groundwater flow, performed for the design assistance of waste soil dump from the Turów lignite open pit mine. The main purpose of the modelling was to predict water logging of the waste soil dump and its surroundings. Construction of a numerical model of groundwater flow for the currently recognized hydrogeological conditions in the waste soil dump area, and its verification as of July 2006, was performed. Using the verified model of groundwater flow, a prognostic model was developed for the year of 2015, since mining operations are intended to be extended into the northern part. The calculations were performed with the use of FEMWATER/GMS numerical program. The groundwater flow was analysed as a steady state through time, with an assumption of ideal protection of the waste soil dump against precipitation. The results of modelling indicate that the waste soil dump will be logged. Modelling test results of the groundwater flow will be applied for designing a dewatering system extension and a monitoring system of potential threat of slope stability of the waste soil dump constructed close to the protected objects. The main objects which need special protection during waste soil dump construction and dewatering are as follows: the Nysa Łużycka river bank, international road Trzciniec–Sieniawka and industrial infrastructure around the Turów lignite open mine. The modelling results will also be applied in designing adequate technical safety solutions to protect these objects.

9

Potrzeby i możliwości identyfikacji parametrów ośrodka koniecznych do modelowania przepływu wód podziemnych

Marciniak M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2008

|

nr 431, Hydrogeologia

135--144

PL

Przedstawiono matematyczny opis przepływu wód podziemnych, na który składają się: filtracja wody, migracja zanieczyszczeń oraz przewodzenie ciepła. Dokonano przeglądu metod identyfikacji wszystkich parametrów hydrogeologicznych niezbędnych do opisu przepływu wód podziemnych. Przeanalizowano stan badań w zakresie identyfikacji parametrów hydrogeologicznych. W rezultacie zaproponowano serię eksperymentów identyfikacyjnych, która może być przeprowadzona w hydrowęźle parametrycznym.

EN

The paper presents a mathematical description of groundwater flow which includes: water filtration, migration of pollutants and heat flow. It is followed by an overview of recent research advances in identification methods of all the hydrogeological parameters necessary for description of groundwater flow. A new series of identification experiments, which may be applied in a pumping well with observation wells for parameters identification, is proposed.

10

Migracja zanieczyszczeń w ośrodku porowatym.

Polak D., Kyć K.

Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2007

|

Vol. 120, nr 49

255-266

PL

W artykule przedstawiono zróżnicowanie środowiska podziemnego oraz różnorodność czynników i substancji, które zagrażają dobrej jakości wody. Badania migracji zanieczyszczeń w wodach podziemnych stanowią podstawę ochrony wód podziemnych. Dane dotyczące charakterystyki skażenia są kluczowym elementem oczyszczania wód. Wybór sposobu dekontaminacji oraz specyfika projektowanych systemów zależą w dużym stopniu od zidentyfikowania natury, rozmiaru zanieczyszczenia oraz dróg jego przemieszczania się. Najważniejsze z nich to: graficzne przedstawienie obszarów będących źródłem zanieczyszczenia, oraz ich charakterystyka, zdefiniowanie rozmiaru skażenia (pionowo oraz poziomo), opis dróg migracji zanieczyszczeń, procesów zachodzących w warstwie wodonośnej i natężenia przepływu, oszacowanie ryzyka związanego z transportem zanieczyszczeń, ocena naturalnej odnowy warstwy wodonośnej.

EN

In this article diversity of the hydrogeological medium and diversity of factors and pollutants which can threaten water quality have been presented. The basis of groundwater protection is characterization of distribution of contaminants in groundwater and all processes that are connected with it. This paper underlines the need for contaminant characterization as a key element of the groundwater treatment. The nature, distribution, and extent of contamination will influence on the selection of remedial actions and specific system designs. Important goals include: delineating contaminant source areas and release characteristics, defining the nature and extent (horizontal and vertical) of contamination, characterizing contaminant transport pathways, processes and flow rates, estimating risks associated with contaminant transport and assessing aquifer restoration potential.

11

An impact of urbanisation on the shallow groundwater chemical outflow in the Vicinity of the Kaunas city

Cyzius G., Diliunias J., Jurevicius A., Karveliene D., Zucevicius A.

Polish Geological Institute Special Papers

|

2005

|

Vol. 18

22-27

EN

Kaunas city inhabitants use water supplied from a shallow aquifer that is not protected from direct pollution. All municipality well fields pump out infiltrated Nemunas and Neris rivers water. The quality of river water in urban areas often does not meet the sanitary requirements. Many people in the city outskirts use often polluted water from shallow wells. Therefore, groundwater protection and its quality improvement is an important problem for Kaunas city. Methods of investigations were based on previous hydrogeological, engineering geological, geological, hydrological investigations and field works. A shallow groundwater outflow in urbanised territories depends on technical factors. The highest outflows appear in the alluvial valley soils. In these territories, the outflow module is 10–15 l/s km2. The smallest shallow groundwater outflow modules occur in territories covered with till and clay - <0.7 l/s km2. Shallow groundwater outflow depends on solid surface cover. Outflow modules in most urbanised territories are 1.5-2.0 times smaller than in pure gravel soils. A chemical outflow depends on the intensity of shallow groundwater outflow and the groundwater pollution. The highest chemical outflow module forms in polluted areas with high shallow groundwater outflow (polluted valley areas covered with alluvium gravel). The lowest chemical outflow values form in comparatively uncontaminated loam and clay soils. The shallow groundwater chemical outflow in urbanised territories is 4 times higher than in the natural territories.

PL

Mieszkańcy Kowna używają wodę pochodzącą z płytkiego poziomu wodonośnego, nie chronionego przed bezpośrednim zanieczyszczaniem. Z kolei miejskie studnie pobierają wodę rzeczną, przepływającą z Niemna i rzeki Neris. Jakość tej wody często nie spełnia wymogów sanitarnych dla terenów miejskich. Również wielu mieszkańców na obrzeżach miasta używa wody z płytkich, często zanieczyszczonych studzien. Dlatego też ochrona wód podziemnych i poprawa ich jakości jest ważnym problemem Kowna. Metody badań tego problemu opierają się na dawnych badaniach i pracach terenowych: hydrogeologicznych, geologiczno-inżynierskich, geologicznych i hydrologicznych. Przepływ płytkich wód podziemnych na terenach zurbanizowanych zależy od warunków fizycznych. Najszybszy przepływ występuje w aluwialnych glebach dolinnych. Na tych obszarach moduł przepływu wynosi 10–15 l/s km2. Najmniejszy przepływ płytkich wód podziemnych ma miejsce na obszarach pokrytych gliną i iłem: <0,7 l/s km2. Na przepływ tych wód ma również wpływ przykrycie powierzchni terenu. Dlatego też na większości terenów zurbanizowanych moduły przepływu są 1,5-2,0 razy mniejsze od występujących w glebach żwirowych. Przepływ związków chemicznych zależy od intensywności przepływu płytkich wód podziemnych oraz od stopnia ich zanieczyszczenia. Najwyższy współczynnik odpływu chemikaliów występuje na obszarach zanieczyszczonych z wysokim przepływem płytkich wód podziemnych (zanieczyszczone obszary dolinne pokryte żwirowym aluwium). Najniższe wartości odpływu związków chemicznych występują w stosunkowo mało zanieczyszczonych glebach ciężkich i w iłach. Przepływ płytkich wód podziemnych zanieczyszczonych chemikaliami jest czterokrotnie wyższy na terenach zurbanizowanych, niż na obszarach o nienaruszonych warunkach przyrodniczych.