Politechnika Warszawska

1. Wzmocnienie kontroli przestrzegania prawa w zakresie ochrony i wykorzystania zasobów wodnychw województwie małopolskim 8-10 grudnia 2009r. , Tarnów Dyskretne i ciągłe pomiary wskaźników jakości wód podziemnychprof. dr hab. inż. Marek Nawalany dr inż. Grzegorz Sinicyn Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiskaw Krakowie Politechnika Warszawska

2. Automatyczne sondy pomiarowe • sondy serii 6 firmy YSI Incorporated • wieloparametrowy system monitoringu środowiskowego • 8 mierzonych parametrów • poziom wody • temperatura • pH • przewodność właściwa • mętność • tlen rozpuszczony • azotany • chlorki

3. Lokalizacja sond • 14 automatycznych sond • istniejące otwory studzienne (studnie czynne i nieczynne) • zlewnia rzeki Dunajec (zlewnia pilotowa) • studnie infiltracyjne (brzegowe) • 10 przy rzece Dunajec • 2 przy rzece Biała • wyjątki • 1 w okolicach kopalni żwiru • 1 oddalona o ok. 1400 m od rzeki Dunajec

4. Lokalizacja sond

5. Lokalizacja sond

6. Lokalizacja sond

7. Lokalizacja sond

8. JCWPd

9. Przykładowe wyniki pomiarów • analizowany okres • od marca 2009 do lipca 2009 roku • wykresy wartości pomiarów danego wskaźnika w funkcji czasu • pomiary automatyczne odniesione do pomiarów ręcznych i laboratoryjnych

10. Wysokość słupa wody nad sondą

11. Temperatura

12. pH

13. Przewodność

14. Tlen rozpuszczony

15. Chlorki

16. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik wysokości słupa wody nad sondą • stabilne działanie • widoczne fluktuacje zwierciadła z powodowane pracą studni • nieodpowiednia instalacja sondy w studni (6 z 14 - poziom wody poniżej 1 m) • możliwość wynurzenia sondy przy niskich stanach wody • nieprawidłowe wskazanie • uszkodzenie czujnika

17. Wysokość słupa wody nad sondą

18. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik temperatury • stabilne działanie • widoczne nieznaczna sezonowość • czasami pomiar ręczny odbiega od pomiaru automatycznego • prawdopodobnie błędny pomiar ręczny • trudne do wyjaśnienia pomiary w studniach: • 4.1 i 4.2 Świerczków • 21.2 Świniarsko

19. Temperatura

20. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik pH • stabilne działanie • czasami pomiar ręczny odbiega od pomiaru automatycznego • prawdopodobnie błędny pomiar ręczny

21. pH

22. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik przewodności właściwej • większość czujników działa stabilne • dobra zgodność pomiarów automatycznych z pomiarami ręcznymi • niewielkie rozbieżności • 2, Żabno-Konary – odczyty nieco zawyżone • 4.2, Świerczków – odczyty nieco zaniżone • 22, Stary Sącz – wahania dobowe

23. Przewodność

24. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik mętności • na większości czujników odczyty ujemne • zgodnie z informacjami producenta ujemne wartości świadczą o braku zmętnienia wody • jedna studnia wykazuje wartości dodatnie • 8, Ciężkowice • brak pomiarów weryfikujących

25. Mętność

26. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik tlenu rozpuszczonego • na większości czujników widoczne wahania dobowe • czujnik najbardziej awaryjny (6 z 14 przestało działać – odczyty ujemne lub niemiarodajne) • dosyć dobra zgodność z pomiarami ręcznymi • częstsza kalibracja czujnika

27. Tlen rozpuszczony

28. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik chlorków • na większości czujników poprawne i stabilne pomiary • dobra zgodność z pomiarami ręcznymi • 2 problematyczne studnie • 5, Kępa Bogumiłowicka – bardzo wysokie stężenia w marcu • 4.3, Świerczków – przy wysokich wartościach brak zgodności z pomiarami laboratoryjnymi

29. Chlorki

30. Spostrzeżenia i uwagi • czujnik azotanów • znacząca reakcja czujnika na kalibrację • po kalibracji odczyty spadają o 10-20 mg/l • eliminacja dryftu kalibracyjnego • częstsza kalibracja urządzenia • wartości odczytów z sondy zawsze niższe od wartości uzyskanych w laboratorium • błąd systematyczny w laboratorium (?) • błąd czujnika (?)

31. Azotany

32. Uwagi podsumowujące pracę sond • Większość czujników zainstalowanych w sondach działa poprawnie, stabilnie, a odczyty wykazują dobrą zgodność z pomiarami polowymi (ręcznymi) i laboratoryjnymi • Najwięcej problemów technicznych (awarie, odczyty ujemne, itp.) stwarza czujnik tlenu rozpuszczonego

33. Uwagi podsumowujące pracę sond • Niektóre sondy zostały zainstalowane zbyt płytko. Może to powodować okresowe wynurzanie się czujników oraz prowadzić do błędnych wskazań czujników a nawet do ich uszkodzenia

34. Uwagi podsumowujące pracę sond • Pomiary azotanów we wszystkich sondach automatycznych wykazują znacząco niższe wartości w stosunku do pomiarów laboratoryjnych. Jednocześnie zachowana jest podobna zmienność czasowa. Może to świadczyć o występowaniu błędu systematycznego pomiaru laboratoryjnego bądź pomiaru wykonywanego przez sondę

35. Uwagi podsumowującepracę sond • Brak jest dostępnych dokumentacji technicznych zarówno samej instalacji sond jak również dokumentacji ujęć, na których sondy zostały zainstalowane co utrudnia interpretację wyników otrzymywanych z czujników • Pomiar słupa wody w studni nad sondą powinien być przeliczany na poziom wody nad przyjęty poziom odniesienia

36. Wzmocnienie kontroli przestrzegania prawa w zakresie ochrony i wykorzystania zasobów wodnychw województwie małopolskim 8-10 grudnia 2009r. , Tarnów Metody interpretacji pomiarów ciągłych dla potrzeb systemów monitoringu wód podziemnych zgodnych z RDW prof. dr hab. inż. Marek Nawalany dr inż. Grzegorz Sinicyn mgr inż. Marcin Kawka Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiskaw Krakowie Politechnika Warszawska

37. Pomiary ciągłe wód podziemnych (1) Charakterystyka zmiennychmierzonych • wskaźniki opisujące stan jakości wód podziemnych sązmiennymi o wartościach ciągłych ewoluującym w czasie ciągłym – ich zmienność w czasie jest przedmiotemprojektu • wskaźniki jakości wód podziemnych zmieniają się także w przestrzeni; są zmiennymi przestrzennymi – ich zmienność w przestrzeni NIE jest przedmiotem projektu

38. Pomiary ciągłe wód podziemnych (2) Charakterystyka pomiarów prowadzonych na ujęciach brzegowych wód podziemnych w zlewni Dunajca • pomiary wskaźnikówjakości wód podziemnych prowadzone za pomocą sond automatycznych są pomiarami dyskretnymi w czasie • wysoka częstotliwość pomiarów (2x/dobę) umożliwia analizę widma częstotliwościowego i analizę korelacyjną z dobrą dokładnością

39. Pomiary ciągłe wód podziemnych (3) Dekompozycja sygnału pomiarowegoX(t) w. podz. na ujęciach brzegowych w zlewni Dunajca na trzy składowe • Trend • T(t) = At + B (wyznaczany metodą NK) • Składowa sezonowa • S(t)= aisin(it+i) (wyznaczana metodą FFT) • Składowa losowa – R(t)= X(t) –T(t) – S(t)

40. Pomiary ciągłe wód podziemnych (4a) Przykład dekompozycji pomiarów temperatury w.podz. w studni 4.1 ujęcia Świerczków - Trend

41. Pomiary ciągłe wód podziemnych (4b) Przykład dekompozycji pomiarów temperatury w.podz. w studni 4.1 ujęcia Świerczków - Składowa sezonowa

42. Pomiary ciągłe wód podziemnych (4c) Przykład dekompozycji pomiarów temperatury w.podz. w studni 4.1 ujęcia Świerczków - Składowa losowa

43. Pomiary ciągłe wód podziemnych (5) Charakterystyki statystyczne składowej losowej • Funkcja autokowariancjna i funkcja autokorelacyjna (i =1,...,N) (m = 0,1,2,...) • Funkcja kowariancji wzajemnej i funkcja korelacji wzajemnej (i,j =1,...,N) (m = 0,1,2,...)

44. Pomiary ciągłe wód podziemnych (5a) Przykład charakterystyk statystycznych składowej losowej pomiarów w.podz. w studni 4.1 ujęcia Świerczków Funkcja autokorelacyjna temperatury

45. Pomiary ciągłe wód podziemnych (5b) Przykład charakterystyk statystycznych składowej losowej pomiarów w.podz. w studni 4.1 ujęcia Świerczków Funkcja korelacji wzajemnej tlenu i temperatury

46. Zalecenia • Pomiary wskaźników jakości wód podziemnych na ujęciach powinny się odbywać w warunkach ustabilizowanej geometrii strumienia w.podz. - najlepiej na rurze odprowadzającej te wody do zbiornika ujęcia lub w studni na wysokości siatki filtracyjnej studni; nigdy blisko powierzchni lustra wody

47. Zalecenia • Pomiar wahań zwierciadła powinien odbywać się w piezometrze sąsiadującym ze studnią ujęcia; pomiary wahań zwierciadła wykonywane w studni odzwierciedlają przede wszystkim fluktuacje wydatku pompy zainstalowanej w studni a nie zmiany zwierciadła w warstwie wodonośnej, z której woda ujmowana jest przez studnię

48. Zalecenia • Pomiarom ilości i jakości ujmowanych wód podziemnych powinna towarzyszyć ciągła rejestracja wydatku studni. • Kalibracja sond powinna się odbywać częściej niż raz na miesiąc (co najmniej 2 razy w miesiącu). • Kalibracja powinna się odbywać w warunkach ustabilizowanych temperaturowo

49. Zalecenia • Ciągi pomiarów ciągłych wskaźników jakości wód podziemnych powinny olejącokres przynajmniej 3 lat aby możliwe było wiarygodne stwierdzenie występowania w danych pomiarowych. trendów i składowych sezonowych

50. Wnioski • Zaletami sond automatycznych są: a) możliwość wykonywania pomiarów jednoczesnych; w każdym dniu pomiar jest dokonywany o tej samej godzinie dla wszystkich ujęć. b) możliwość stosowania sond jako czujników do identyfikacji zanieczyszczeń c) możliwość stosowania sond w systemach wczesnego ostrzegania (sondy zainstalowane na kierunkach napływu wodydo ujęcia)