Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Polskie doświadczenia w likwidacji szybów. Część 14. Likwidacja szybów i odbudowa stosunków wodnych w górotworze

100%

Czaja P.

|

tom R. 63, nr 4

235--243

PL

W artykule wskazano na bardzo ważne zagadnienie powrotu środowiska hydrologicznego do równowagi przed rozpoczęciem procesów wydobywczych. Projektując proces likwidacji szybu, czy kopalni, należy w sposób szczególnie rzetelny przeanalizować zagrożenie wodne. Przy likwidacji Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego zsynchronizowano wszystkie prace na dole, nie narażając ludzi. Z kolei w kopalni „1 Maja" należało rozwiązać dylemat kosztów odwadniania w porównaniu z możliwością i kosztami budowy tamy wodnej na bardzo wysokie ciśnienie.

EN

The article pointed out a very important issue of balance recovery of the hydrological environment to the situation as at commencing of mining processes. Designing the process of liquidation of the shaft, or a mine, one should particularly reliably analyze the water hazard. During closure of Wałbrzych Coal Basin all the underground works were synchronized, without exposing people to a hazard. On the other hand in „1 Maja" mine, a dilemma had to be solved regarding the cost of water drainage as compared with the possibility and the costs of constructing of water dam resistant to a very high pressure.

2

Środowisko hydrogeologiczne utworów badenu zachodniej części zapadliska przedkarpackiego

75%

Różkowski A.

|

2009

|

tom nr 436, z. 9/2

403-410

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań środowiska hydrogeologicznego utworów badenu występujących w zapadlisku przedkarpackim w SW części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Podsumowano wyniki badań w odniesieniu do budowy geologiczno-strukturalnej, właściwości hydrogeologicznych skał, układu pola hydrodynamicznego oraz środowiska hydrogeochemicznego badenu. Stwierdzono występowanie typowej dla basenów sedymentacyjnych strefowości hydrodynamicznej i hydrochemicznej. Pionowa strefowość hydrochemiczna zaznacza się wzrostem mineralizacji wód od 0,9 do 57 g/dm3 oraz zmianą typów chemicznych wód: HCO3-Cl-Na - Cl-Na - CI-Na-Ca. Zaobserwowano występowanie grawitacyjnego systemu przepływu w strukturach zrębowych oraz w głębokich rowach tektonicznych izolowanych systemów hydraulicznych wód synsedymentacyjnych. Geneza wód potwierdzona została wynikami badań izotopowych.

EN

Hydrogeological environment of the Badenian molasse formation in the south-western part of the Upper Silesian Coal Basin is described in this paper. Groundwater environment was analysed taking into account the geological structure of the sedimentary basin, hydraulic properties of rocks, development of hydrodynamic field and the results of hydrochemical, isotopic and dissolved gases investigations. Hydrodynamic and hydrochemical zonation is typical of sedimentary basins. Hydrochemical zonation of the study area is characterized by the increase of water mineralization with depth from 0.9 to 57 g/dm3, and the water chemical type change: HCO3-Cl-Na - Cl-Na - Cl-Na-Ca. Within the horst structures where thickness of the Badenian formation is reduced, a gravitational flow system takes place. In the tectonic grabens, at the depth below 500 m, buried synsedimentary waters were discovered.

3

Analiza specjacyjna arsenu w śledzeniu migracji zanieczyszczeń w wodach podziemnych

63%

Siepak M. , Niedzielski P.

|

tom R. 8, nr 6

24-27

PL

Wszystkie związki i minerały arsenu są łatwo rozpuszczalne w wodzie, ale jego migracja może być ograniczona przez minerały ilaste, wodorotlenki żelaza, glinu oraz substancję organiczną. Poza tym niektóre minerały, jak np. miki lub getyt, przejawiają szczególne skłonności do wiązania arsenu i mogą wpływać na jego rozmieszczenie w środowisku geologicznym.

4

Solanki Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

63%

Różkowski A.

|

2002

|

tom nr 404

191--213

PL

Górnośląskie Zagłębie Węglowe jest położone w zasięgu zapadliska górnośląskiego, ukształtowanego w ramach skonsolidowanego prekambryjskiego podłoża. Zapadlisko górnośląskie stanowi basen sedymentacyjny, w którym miąższość osadów dochodzi do kilkunastu kilometrów. Basen jest wielopiętrową hydrostrukturą, w której występują utwory wodonośne od kambru do czwartorzędu włącznie. W profilu hydrogeologicznym basenu zaznacza się wyraźna strefowość hydrodynamiczna i hydrochemiczna. Środowisko hydrogeochemiczne solanek występujących w utworach trzeciorzędu oraz młodszego i starszego paleozoiku zostało udokumentowane wynikami badań składu chemicznego, gazowego i izotopowego wód do głębokości 3000 m. Solanki, o mineralizacji dochodzącej do 372 g/dm3, występują w różnych środowiskach hydrogeologicznych. Posiadają jednak szereg wspólnych cech charakterystycznych dla solanek występujących w głębokich basenach sedymentacyjnych. Są wodami pogrzebanymi, przeobrażonymi na skutek diagenezy środowiska hydrogeologicznego, położonymi w zasięgu regionalnego grawitacyjnego systemu przepływu. Obserwuje się wyraźny trend wzrostu mineralizacji wód niezależnie od wieku skał. Wyniki badań izotopowych wskazują, że solanki charakteryzują się różną genezą Solanki występujące w ilastym kompleksie trzeciorzędowym są wodami synsedymentacyjnymi; solanki występujące w utworach karbonu, dewonu i kambru są różnowiekowymi wodami paleoinfiltracyjnymi oraz wodami mieszanymi. Naturalne solanki w zasięgu wpływu oddziaływania eksploatacji górniczej, w interwale głębokości do 650-1100 m, ulegają antropogenicznemu przeobrażeniu.

EN

The Upper Silesian Coal Basin (USCB), 7,500 sq km in area (including 5,500 sq km in Poland) lies in the Silesian Variscan intermontane depression. Within this sedimentary basin the thickness of sediments reaches about 11 km. The multiaquifer formations have been identified in the hydrogeological section of the Silesian depression. It is observed a distinct hydrodynamic and hydrochemical zoning in the USCB. Hydrogeological environment of brines occurring in the Tertiary, and Upper and Lower Palaeozoic formations has been documented by results of chemical, gaseous and isotopic investigations of groundwater until the depth of 3,000 m. These brines of TDS up to 372 g/dm3 occur in different hydrogeological environments. They have some hydrochemical features characteristic for brines occurring in deep sedimentary basins. They are burried groundwaters transformed in process of hydrogeological environment diagenesis. Brines occur in range of regional flow system. There is observed a general trend of groundwater mineralization increase with depth, regardless of the stragraphic sequence. This general trend is disturbed by phenomena of hydrochemical anomalies. According to isotopic investigations brines are of different origin. Brines occurring in clayey Tertiary complex are synsedimentary waters. Brines occurring in Carboniferous, Devonian and Cambrian formations are palaeoinfiltration groundwaters of different ages as well as mixed groundwaters. Natural brines occurring in the depth interval up to 650-1100 m are being transformed by mining activity.

5

Identyfikacja parametrów migracji zanieczyszczeń w porowatym ośrodku hydrogeologicznym metodą modelowania eksperymentu kolumnowego

63%

Okońska M.

|

tom Vol. 9 Monographiae 3

5--97

PL

1.1. Cel pracy badawczej Proces migracji zanieczyszczeń w warstwie wodonośnej jest obecnie przedmiotem wielu badań. Zagadnienie to jest aktualne z uwagi na realną możliwość zanieczyszczenia wód podziemnych przez szereg ognisk zanieczyszczeń, takich jak nieodpowiednio zabezpieczone składowiska odpadów, nieprawidłowo nawożone pola uprawne czy wylewiska rożnego rodzaju ścieków. Zanieczyszczenia, po przesączeniu się przez strefę aeracji, dostają się do strumienia wód podziemnych, powodując często niekorzystne zmiany składu fizyczno-chemicznego wód (rys. 1.1). Istotne jest zatem rozpoznanie sposobu przemieszczania się rożnych substancji zanieczyszczających w warstwie wodonośnej oraz rozpoznanie możliwości ich usuwania lub rozcieńczania. Do prognozowania migracji zanieczyszczeń stosuje się obecnie w hydrogeologii rozwiązania analityczne oraz metody symulacji komputerowych. Zarówno rozwiązanie równań analitycznych, jak i przeprowadzenie modelowania procesów migracji metodami numerycznymi wymaga zdefiniowania warunków granicznych (brzegowych i początkowych) oraz znajomości parametrów. Celem podjętej pracy było wypracowanie metody, pozwalającej na identyfikację, czyli wyznaczanie wartości, parametrów migracji potrzebnych do prognozowania przemieszczania się zanieczyszczeń w porowatym ośrodku hydrogeologicznym. W trakcie przeprowadzonych badań uwzględniono parametry występujące w ma tematycznym opisie takich procesów, jak: adwekcja, dyfuzja, dyspersja oraz sorpcja (Kleczkowski (red.), 1984; Małecki i in., 2006; Visual MODFLOW..., 2002): a) parametry przenoszenia adwekcyjnego (konwekcyjnego): – współczynnik filtracji k, – współczynnik porowatości całkowitej n i współczynnik porowatości aktywnej na, – współczynnik sprężystej pojemności wodnej Ss i współczynnik grawitacyjnej pojemności wodnej Sy, b) parametry dyfuzji i dyspersji hydrodynamicznej: – stała dyspersji α, – współczynnik dyspersji całkowitej D, – współczynnik dyfuzji molekularnej DM, c) parametry sorpcji: – stała podziału K, – współczynnik opóźnienia R. 1.2. Zakres badań W badaniach migracji substancji w ośrodku hydrogeologicznym można obserwować istniejące ognisko zanieczyszczeń lub przeprowadzić zaplanowany eksperyment. Należy jednak mieć na uwadze fakt, że przy wyznaczaniu parametrów migracji znaczenie ma skala badań: skala regionalna, skala lokalna (hydrowęzła) lub skala próbki (laboratoryjna). W ramach niniejszej pracy zdecydowano się na wypracowanie metody identyfikacji parametrów migracji na podstawie zaplanowanej serii eksperymentów przeprowadzonych w skali laboratoryjnej. Przy wyborze skali badań kierowano się następującymi względami: – początkowy etap badań, – możliwość dobrego rozpoznania składników bilansu przepływu i koncentracji znacznika, – zebranie danych do zaplanowania eksperymentu w większej skali, – relatywnie niski koszt badań, – stosunkowo krótki czas badań. W pierwszym etapie badań przeprowadzono osiemnaście doświadczeń laboratoryjnych na aparacie nazwanym sorpcjometrem kolumnowym SK-2000 (Marciniak i in., 2001). Doświadczenia obejmowały badania migracji wybranych substancji przez próbki gruntu. Badania laboratoryjne przeprowadzono na trzech rodzajach naturalnych gruntów, zróżnicowanych granulometrycznie, przy użyciu trzech rożnych roztworów, z których każdy zawierał wybrane jony pełniące funkcję znaczników (rys. 1.2). W wyniku eksperymentów uzyskano krzywe przejścia znacznika idealnego (znacznika ulegającego procesom adwekcyjno-dyspersyjnym) i znaczników sorbowanych (znaczników ulegających procesom adwekcyjno-dyspersyjnym i sorpcji). Zarejestrowane doświadczalnie krzywe przejścia znaczników przez grunty były następnie przedmiotem interpretacji, przeprowadzonej metodą numeryczną. W programach Visual MODFLOW Pro v.3.1 i MT3D99 skonstruowano modele, odtwarzające geometrię próbki gruntu i warunki z doświadczeń laboratoryjnych. W wyniku kalibracji modeli numerycznych uzyskano wartości parametrów dyspersji hydrodynamicznej i parametrów sorpcji. W celu weryfikacji otrzymanych wartości parametrów dodatkowo przeprowadzono sprawdzające obliczenia analityczne. Punktem wyjścia do obliczeń były uzyskane w doświadczeniach laboratoryjnych krzywe przejścia.

EN

The aim of research work The process of pollutants migration in an aquifer has been investigated by a lot of research. The issue is an object of current interest because of the possibility of the groundwater pollution coming from many pollution sources, such as inappropriately secured landfills, improperly fertilized farmland or places for spillage communal and industrial wastewaters (Fig. 1.1). The pollutants cause unfavourable changes of water quality. Therefore, it is important to recognize the way the pollutants migrate in an aquifer and to identify the possibilities of their removal or dilution. To predict how the pollutants migrate analytical solutions and computer simulation methods are used in hydrogeology. However, both solving analytical equations and conducting of the migration process modelling by numerical methods require, apart from defining the boundary and initial conditions, the knowledge of hydrogeological parameter values. The aim of the research was to work out a method, which would allow identifying the hydrogeological parameters of water filtration and pollutants migration (achieving the parameter values) required to predict the pollutants transport in a groundwater porous medium. During the research the parameters appearing in a mathematical description of such processes as advection, dispersion and sorption were taken into account. The scope of research The research procedure included two basic stages. First the planned sequences of column experiments in laboratory conditions were conducted. The eighteen identification experiments were done by means of an apparatus called a column sorptiometer SK-2000 (Fig. 3.1, Phot. 3.2–3.3). The experiments involved the exploration of chosen substances migration through the ground samples (40 mm wide and 100mmhigh). The experiments were carried out with three kinds of natural grounds (coarse sand, semi-coarse sand and fine sand) for three types of solutions (Fig. 1.2– see below), all of which included selected ions performing as tracers. Chloride ions were used as a conservative tracer undergoing advection and dispersion processes. Lithium ions and ammonium ions were treated as the sorbed tracers undergoing advection, dispersion and sorption processes. For each of the tracers a continuous injection and a short injection of solution were applied (Fig. 2.11, Fig. 2.13). As a result of these experiments the jump and the impulse breakthrough curves of the tracer were accordingly registered. In all 18 breakthrough curves were registered (Fig. 4.3–4.18). In the course of the experiments selected parameters as a pHvalue, a temperature and a flow rate were monitored. After completing the laboratory research, in the second stage of work the registered breakthrough curves were interpreted by the numerical method. The eighteen numerical models of the filtration column were constructed by means of Visual MODFLOW Pro v.3.1 and MT3D99 programs. Each experiment had a separate model, which reflected the geometry of a ground sample in a 1:1 scale and simulated the conditions of the laboratory experiment (Fig. 5.2–5.3). The hydrodynamic parameters’ values were examined on the basis of the measurements taken during laboratory research as well as on the basis of figures resulting from porosimetric research. The migration parameters’ values were searched in the process of individual model calibration. The calibration of the model was carried out by comparing the calculated breakthrough curves to experimental ones (Fig. 5.5). The calibration process was carried out by applying the consecutive approximation method until the assumed compatibility criteria were met. As the result of the applied investigation procedure, hydrodynamic dispersion and sorption parameters were determined (Tab. 5.8–5.10). Calibration correctness was proved by additional analytical calculations, which enabled estimating hydrogeological parameters’ values (Fig. 5.8). The research results As the result of the laboratory and model research, the method that allows identifying the chosen migration parameters necessary for predicting the pollutants transport in a groundwater porous medium has been worked out. The research procedure presented in the paper concerns the identification experiments carried out in laboratory conditions and enables obtaining parameters’ values in the laboratory scale. As the result of numerical model calibration a longitudinal dispersivity value αL (for a sample scale) and a distribution coefficient Kd for a linear sorption isotherm were obtained. The hypothesis of the possibility of identifying pollutants migration parameters in a well and medium permeable porous medium by the method of the column experiment modelling was proved. The identification method shown in this work has its limitations, which result from the assumed advection dispersion and sorption scheme of migration process. In the course of the research it was confirmed that the reliability of the obtained results is strongly dependent on recognizing the processes occurring during ions migration through a given medium as well as on determining precisely the parameter values measured in an identification experiment. During numerical model calibration the particularly big influence of the permeability coefficient k and the effective porosity na values on the obtained result was registered. On the basis of the research done on the identification of pollutants migration parameters in a groundwater porous medium, the following practical conclusions can be drawn: – The application of 3-D numerical solutions enables simulating spatial character of examining migration processes and it allows avoiding excessively complicated analytical solutions. – Making use of the obtained research results for predicting migration processes in a bigger scale requires recalculating parameters’ values onto a forecast model scale. On the basis of the research one may expect that the presented identification procedure can be also applied when the identification experiments are car- ried out in outdoor conditions, i.e. in a local or even regional scale. The numerical model can refer to the selected fragment of the research area, maintaining its representativeness, with no necessity of changing a scale. The parameters’ values determined by a numerical model can be entered into a proper forecast model, designed in the same computer program. Further research will be carried out towards the possibility of using the developed method for identifying selected migration parameters in a local scale, better recognition of the conditions of an identification experiment as well as the algorythmization of a model calibration process.