Wykład nr 7

1. Na podstawie podręcznika „HYDROGEOLOGIA z podstawami geologii”, Jerzy KOWALSKI, WUP, Wrocław 2007 OPRACOWAŁ dr hab.inż.Wojciech Chmielowski prof.PK OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Wykład nr 7 Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Zakład Gospodarki Wodnej, PK OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Główne zbiorniki wód podziemnych w Polsce

2. OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH

3. EKRAN+ drenaż OCHRONA CZYNNA ( Środki techniczne ) • Czynna ochrona wymaga środków technicznych. • Polega ona w głównej mierze na: • likwidacji ognisk zagrożenia, uzdatnianiu lub oczyszczaniu wody w gruncie oraz na różnorakich zabezpieczeniach izolujących potencjalne lub rzeczywiste ogniska zanieczyszczeń, np. w postaci ekranów, często w połączeniu z drenażem,

4. tworzeniu barier hydraulicznych, tj. studni uniemożliwiających napływ wód zanieczyszczonych do ujęcia, ustawionych na drodze przepływu zanieczyszczeń i działających zwykle na zasadzie odpompowywania i odprowadzania wód zanieczyszczonych (bariera depresyjna), rzadziej na zasadzie studzien chłonnych czy też tłocznych (bariera represyjna) albo też jako połączenie obu sposobów. STUDNIE+ POMPY W celu oddzielenia wody czystej od ognisk zanieczyszczeń stosuje się bariery statyczne i dynamiczne lub ich połączenie.

5. Ekran poziomy, skośny • Ekrany zabezpieczające mogą być ułożone: • poziomo albo skośnie, np. w celu zabezpieczenia ognisk zanieczyszczeń [stałych (składowiska odpadów), czy też ciekłych (ścieki, zanieczyszczone wody) lub ciekło-stałych (szlamy)] w rzekach, jeziorach, kanałach, osadnikach itd.,

6. pionowow celu przecięcia przepływu wód zanieczyszczonych. Ekrany pionowe mają charakter urządzeń całkowicie zamykających, izolujących lub półzamkniętych, a więc nie zamkniętych w poziomie lub nie zamkniętych w pionie, czyli zawieszonych - nie sięgających do warstwy nieprzepuszczalnej.

7. Ekrany, czyli ścianki uszczelniające, mogą być różnego rodzaju. • Wyróżnia się ścianki, w których głównym tworzywem jest grunt - materiał miejscowy, • przesłony lekkie, przesłony ciężkie, iniekcje oraz ścianki wykonywane wibracyjnie (wibroflotacja); • można jeszcze dodać, że istnieją możliwości ekranowania przez tłoczenie powietrza. • Ekranowanie często połączone z drenażem, a także hydrauliczne bariery ochronne stosuje się najczęściej w otoczeniu ognisk zanieczyszczeń, np. u brzegów morza, aby chronić słodkie wody podziemne na lądzie przed zasoleniem, w dnie i na bokach składowisk odpadów stałych i stawów osadnikowych.

8. http://sakar.republika.pl/images/Image134.gif

9. Ekranowanie http://czystemiasto.zut.com.pl/public/uploads/fck/image/konferencja%20kwatera3.JPG

10. Drenaż http://www.ekoma.com.pl/uploaded_files/image/Drainage___Stormwater.jpg http://img31.imageshack.us/i/72589933.jpg/ http://www.geotex.com.pl/gfx/hdpe01.jpg

11. Uproszczona budowa składowiska odpadów http://greenworld.serwus.pl/wysypisko1.jpg

12. OCHRONA CZYNNA ( Monitoring ) • Wody podziemne mają duże znaczenie jako źródło zaopatrzenia ludności w wodę pitną. • Działalność gospodarcza człowieka stwarza dla nich duże zagrożenie, dlatego istotne jest śledzenie zmian jakości wód podziemnych, określenie trendów i dynamiki zmian. • W sieci krajowej monitoring wód podziemnych realizowany jest w oparciu o sieć obserwacyjną, składającą się z ok. 700 punktów badawczych. • Są to : • studnie wiercone, • piezometry, • studnie kopane i • źródła, które ujmują różne poziomy użytkowe.

13. W ramach badań składu i własności fizyczno-chemicznych oznacza się 37 wskaźników: • odczyn, • przewodność elektryczną właściwą, • twardość ogólną, • zasadowość mineralną i ogólną, • arsen, amoniak, azotany, azotyny, bor, bar, chlorki, chrom, cyjanki, cynk, fluorki, fosforany, glin, kadm, lit, magnez, mangan, miedź, nikiel, ołów, potas, krzemionkę, siarczany, stront, sód, wapń, wanad, wodorowęglany, rozpuszczony węgiel organiczny (TOC), żelazo, węglany, • i sumę substancji rozpuszczonych. • Pomiary i badania wykonywane są raz w roku. Badania laboratoryjne wykonywane są przez Centralne Laboratorium Chemiczne Państwowego Instytutu Geologicznego. Wyniki badań są gromadzone w komputerowej bazie danych - MONBADA

14. Monitoring wód podziemnych jest realizowany również w sieciach regionalnych wojewódzkich z uwagi na potrzebę rozpoznania jakości zasobów wód podziemnych o istotnym znaczeniu dla województwa. Program pomiarowy oraz metoda oceny jakości wód jest taka sama, jak w sieci krajowej. Projekty sieci regionalnych muszą być opracowane zgodnie ze "Wskazówkami metodycznymi dotyczącymi tworzenia regionalnych i lokalnych monitoringów wód podziemnych", opracowanymi przez Inspekcję Ochrony Środowiska, uzgodnione z geologiem wojewódzkim i zatwierdzone przez Komisję Dokumentacji Hydrogeologicznych. http://www.bugeo.com.pl/oferta/wiertnica.jpg

15. Obowiązek obligatoryjności nie dotyczy województw, w których nie występuje zagrożenie zanieczyszczenia wód, czyli województw o niewielkim stopniu uprzemysłowienia oraz województw charakteryzujących się budową geologiczną zapewniającą dobrą izolację wód podziemnych od infiltracji zanieczyszczeń. Do chwili obecnej realizowane są programy monitoringu regionalnego na terenie kilkunastu województw. Opracowane i zatwierdzone projekty monitoringu wód podziemnych posiada ponad połowa województw. http://www.geopartner.pl/pic/geotech-06.jpg

16. OCHRONA BIERNA Elementami biernymi ochrony są tzw. strefy ochronne, w których obowiązują zakazy i ograniczenia różnych czynności gospodarczych (np. działalności górniczej, wiercenia, nawożenia itp.).

17. Elementem czynnym w strefie ochronnej biernej może być nakaz usunięcia lub zabezpieczenia potencjalnego ogniska zagrożenia czystości wód podziemnych. • Profilaktyka ochronna bierna, polegająca w głównej mierze na tworzeniu: • odpowiednich stref ochronnych, • na zakładaniu sieci obserwacyjno-kontrolnej, Powszechnie stosuje się pojęcie stref ochronnych, zaznacza się jednak pilnie potrzeba trójwymiarowego traktowania poczynań ochronnych. W związku z tym proponuje się wprowadzenie do rozważań nad środkami ochrony wód podziemnych pojęcia bloku ochronnego.

18. BLOK OCHRONNY Pod tym określeniem należy rozumieć tę część przestrzeni podziemnej (przestrzeni geologicznej), w której działalność człowieka może wywołać niekorzystne naruszenie ilości lub jakości wody. Granice bloku ochronnego w kierunku pionowym stanowią zwykle warstwy izolujące, w kierunku poziomym zaś, gdy brak warstw izolujących, obszar spływu wód do ujęcia, wynikający z układu pola hydrodynamicznego po określonym upływie czasu, np. po 30 latach

19. PODSUMOWANIE W Polsce zachowały się dość duże zasoby wody podziemnej i to wody o wysokiej jakości I klasy . Wody należące do II klasy czystości (wg Macioszczykowej) mają niewielki udział w całkowitych zasobach wód podziemnych Polski. Wody powierzchniowe właściwie nie nadają się do wykorzystania zarówno komunalnego, jak i przemysłowego. http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/cw3/image62.gif&imgrefurl=http://www.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/cw3/ins3.htm&usg=__KnvIN565ywssGFsj0Wv1emqoojE=&h=637&w=760&sz=14&hl=pl&start=263&tbnid=zSmFaWjCl822TM:&tbnh=139&tbnw=171&prev=/images%3Fq%3Dwody%2Bpodziemne%26um%3D1%26hl%3Dpl%26sa%3DN%26rls%3Dcom.microsoft:pl:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7GGLL_en%26biw%3D1419%26bih%3D751%26tbs%3Disch:10%2C5721&um=1&itbs=1&iact=hc&vpx=462&vpy=255&dur=6094&hovh=205&hovw=245&tx=119&ty=103&ei=h41OTNzjEpmXsQbx67AO&page=10&ndsp=29&ved=1t:429,r:9,s:263&biw=1419&bih=751

20. Spowodowane jest to bezmyślnym i rozwojem przemysłu za wszelką cenę, jak również zaniedbaniami dotyczącymi ochrony środowiska, a także brakiem świadomości ekologicznej i oczywistych nawyków w naszym społeczeństwie. 1 Brak czystej wody powoduje konieczność eksploatacji wód podziemnych jako jej jedynego źródła. Woda podziemna znajduje szerokie zastosowanie. Jednak aby nadal można było wykorzystywać te zasoby, należy myśleć i działać perspektywicznie: zasoby tej wody nie są niewyczerpywalne, jak również nie są całkowicie odporne na działalność człowieka. 2 3

21. Dlatego należy - podjąć wszelkie możliwe kroki w celu ochrony tych zasobów i umożliwienia ich odnawiania się. Powinno zastosować się: środki ochrony ekonomiczne, prawne, techniczne. Ważne jest, aby kłaść nacisk na profilaktykę, aby nie dopuszczać do zanieczyszczeń, gdyż o wiele łatwiej jest zapobiegać, niż usuwać zanieczyszczenia. Należy również zwiększać świadomość zarówno wśród ludności, jak i przedstawicieli różnych branż przemysłu, że ochrona jakości i ilości zasobów wód podziemnych leży w ich dobrze pojętym interesie. 4 5 6 7

22. KLASYFIKACJA wód podziemnych względem przeznaczenia Poniższa charakterystyka oparta została na tzw. zmodyfikowanej klasyfikacji Macioszczykowej (1987). Wydzielono w niej dwie podstawowe klasy wód: I - przeznaczone do zaopatrzenia ludności w wodę do picia; II - nie przeznaczone do zaopatrzenia ludności w wodę do picia; Od 2004 roku wody podziemne, podobnie jak powierzchniowe, również dzielone są na 5 klas: klasa I – bardzo dobra (oznaczana kolorem niebieskim), klasa II – dobra (oznaczana kolorem zielonym), klasa III – zadowalająca (oznaczana kolorem żółtym), klasa IV – niezadowalająca (oznaczana kolorem pomarańczowym), klasa V – zła (oznaczana kolorem czerwonym).

23. Klasa I • Wody podziemne w tej klasie charakteryzują się bardzo dobrą jakością: • a) wartości wskaźników jakości wody są kształtowane jedynie w efekcie naturalnych procesów zachodzących w warstwie wodonośnej, • b) żaden ze wskaźników jakości wody nie przekracza wartości dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. • Klasa II • Wody podziemne w tej klasie można określić jako wody o charakterze dobrym: • a) wartości wskaźników jakości wody nie wskazują na oddziaływania antropogeniczne, • b) wskaźniki jakości wody, z wyjątkiem żelaza i manganu, nie przekraczają wartości dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi • Klasa III • Wody podziemne w danej klasie określić można jako wody zadowalające: • a) wartości wskaźników jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów lub słabego oddziaływania antropogenicznego, • b) mniejsza część wskaźników jakości wody przekracza wartości dopuszczalne jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;

24. Klasa IV w odniesieniu do wód podziemnych: W klasyfikacji pięciostopniowej wody IV klasy to wody niezadowalającej jakości. a) wartości wskaźników jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów oraz słabego oddziaływania antropogenicznego, b) większość wskaźników jakości wody przekracza wartości dopuszczalne jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Klasa V w odniesieniu do wód podziemnych: a) wartości wskaźników jakości wody potwierdzają oddziaływania antropogeniczne, b) woda nie spełnia wymagań określonych dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

25. Główne zbiorniki wód podziemnych • Podział obszaru Polski • prowincja nizinna, • prowincja górsko-wyżynna

26. Główny Zbiornik Wód Podziemnych (GZWP) • naturalny zbiornik wodny znajdujący się pod powierzchnią ziemi, • gromadzący wody podziemne i • spełniający szczególne kryteria ilościowe i jakościowe. • GZWP mają strategiczne znaczenie w gospodarce wodnej kraju. • Parametry jakie musi spełniać GZWP: • Wydajność studni > 70 m³/h • Wydajność ujęcia > 10 000 m³/dobę • Liczba mieszkańców, którą może zaopatrzyć > 66 000 • Czystość wody nie wymagająca uzdatniania lub może być • Uzdatniana w prosty sposób, aby być zdatną do picia • Na terenie Polski wytypowano 180 GZWP a spośród nich • wyodrębniono 53 zbiorniki najzasobniejsze. 1 2 3 4 5 http://pl.wikipedia.org/wiki/G%C5%82%C3%B3wny_Zbiornik_W%C3%B3d_Podziemnych

27. Pasmo nadmorskie (prowincja nizinna) W paśmie tym wydzielono30 zbiorników spełniających kryteria podstawowe Głównych Zbiorników Wód Podziemnych (GZWP) i dwa subzbiorniki (subzbiornik Warmia i subniecka gdańska). • Łącze zasoby dyspozycyjne GZWP tego pasma wynoszą 2204,18 tys.m3/d. • Zasoby wód najwyższych klas Ia i Ib wynoszą 244,5 tys. m3/d, co stanowi około 11%. • Zasoby subniecki gdańskiej stanowią w tym około 5%. • Łączne zasoby wód należących do klasy Ic wynoszą 592,18 tys. m3/d, a więc 26,87%. • Łącznie zasoby wód należących do klas od Ia do Ic, a więc przydatnych do celów pitnych bez konieczności specjalnego uzdatniania, wynoszą około 38%. • Znaczący jest udział wód klasy Id, wynoszący ponad 60% całkowitych zasobów wód w tym paśmie (1327,0 tys. m3/d).

28. Pasmo pojezierne (prowincja nizinna) W paśmie tym wyróżniono 31 zbiorników spełniających kryteria GZWP oraz 4 subzbiorniki spełniające także te kryteria. •    Łączne zasoby dyspozycyjne tego pasma wynoszą 4592,75 tys. m3/d, przy czym w zbiornikach jest zawarte 4265,75 tys. m3/d, zaś w subzbiomikach 327 tys. m3/d. • Podobnie jak w paśmie nadmorskim udział wód klas Ia i Ib wynosi około 11%, a dokładnie 11,5%. • Inna jest natomiast proporcja między wodami klas Ic i Id. • Zasoby wód pierwszej z wymienionych klas wynoszą bowiem 3799,37 tys. m3/d, co stanowi 82,7% ogólnych zasobów GZWP pasma pojeziernego. • Jedynie 5,60% zasobów należy do klasy Id, zaś 0,2%, tj. 8 tys. m3/d stanowią wody klasy II.

29. Pasmo równinne (prowincja nizinna) W paśmie tym wyróżniono 17 zbiorników spełniających kryteria GZWP oraz 2 subzbiomiki spełniające te kryteria, w tym zbiornik o szczególnym znaczeniu, tj. subnieckę warszawską. • Szczególne znaczenie wynika przede wszystkim z jej dużego rozprzestrzenienia (51 tys. km2). • Sumaryczne zasoby dyspozycyjne pasma równinnego wynoszą 2268,62 tys. m3/d. • Wody klas Ia i Ib występują sporadycznie i ich udział w zasobach całkowitych jest niewielki. Jest to bowiem 12,5 tys.m3/d,co stanowi około 0,5% zasobów. • Wody klasy Ic stanowią około 96 % zasobów pasma, łącznie jest to 2176,12 tys. m3/d. • Praktycznie nie stwierdzono tutaj występowania (poza zanieczyszczeniami punktowymi) wód klasy II, a wodyklasy Id stanowią 3,5% zasobów całkowitych.

30. Pasmo przedkarpackie (prowincja nizinna) W paśmie tym według kryteriów indywidualnych wydzielono 10 zbiorników czwartorzędowych i 2 subzbiomiki trzeciorzędowe. Łączne zasoby dyspozycyjne wydzielonych GZWP wynoszą 305 tys.m3/d, a więc zdecydowanie niższe od zasobów pasm omówionych powyżej. Dominują w nich wody klasy Ic. Ich udział wynosi bowiem 84,07% (256,4 tys. m3/d). Bardzo mało jest wód klas Ia i Ib (1,9 tys. m3/d - 0.62%). Stosunkowo dużo jest natomiast wód klasy Id, bo 46,7 tys.m3/d, tj. 15,31%. Najwięcej wód tej klasy (około 30 tys. m3/d) występuje w zbiorniku 425 - Dębica-Stalowa Wola-Rzeszów, w jej uprzemysłowionych częściach (Stalowa Wola, Dębica, Rzeszów, Łańcut). Obszary występowania wód niskich klas są związane przede wszystkim z zanieczyszczeniami antropogenicznymi.

31. Dwa subzbiomiki tego pasma zasługują na szczególne omówienie. Subzbiomik 423 - Staszów zawiera według w całości wody klasy Id i II. Częściowo jest to spowodowane naturalnymi podwyższonymi zawartościami SO42-, zaś częściowo oddziaływaniem otworowej eksploatacji siarki w KS Grzybów. Subzbiomik 451 - Bogucice występujący w bezpośrednim sąsiedztwie Krakowa zawiera według przyjętych kryteriów w całości wody klasy Ic. O klasie wód tego zbiornika decyduje nieznacznie podwyższona, w stosunku do przyjętych kryteriów, zawartość Fe. Jak wiadomo nie jest to szkodliwy składnik wód, a przeciwnie jego obecność w pewnych koncentracjach jest korzystna i bardzo łatwo go usunąć w prostych procesach uzdatniania. Zbiornik ten powinien stanowić ważne i znaczące źródło zaopatrzenia Krakowa w wody pitne wysokiej jakości (Kleczkowski 1988 ). Jest to tym bardziej istotne, że w rejonie tej aglomeracji nie ma praktycznie większych zbiorników wód podziemnych o dobrej jakości.

32. Pasmo przedsudeckie (prowincja nizinna) W paśmie tym wyróżniono 6 zbiorników spełniających kryteria GZWP i 5 subzbiomików, z których 3 spełniają te kryteria. • Łączne zasoby dyspozycyjne wód podziemnych GZWP tego pasma wynoszą 1034 tys. m3/d. • Podobnie jak w paśmie równinnym wody klas Ia i Ib występują sporadycznie i stanowią zaledwie 2,42% (25 tys. m3/d). • Zdecydowanie dominują wody klasy Ic, gdyż stanowią one 97,58% zasobów wód całego pasma, tj. 1009 tys. m3/d. • Wody klas najwyższych la i Ib występują w subzbiomiku trzeciorzędowym Prochowice - Środa.

33. Masyw Karpacki (prowincja górsko-wyżynna) Według kryteriów podstawowych w wewnętrznej części masywu wydzielono 2 zbiorniki: 441 - Zakopane i 440 - Nowy Targ. • W zewnętrznej części masywu wydzielono według kryteriów indywidualnych 12 zbiorników w dolinach rzecznych i 7 w szczelinowo-porowych utworach fliszowych. • Łączne zasoby 21 wydzielonych zbiorników wynoszą 395,1 tys.m3/d. • Masyw karpacki jest jedną z niewielu jednostek hydrogeologicznych wydzielonych na podstawie zasad przyjętych w CPBP 04.10.09., w której dominują wody klas la i Ib. Łączne zasoby wód tych klas wynoszą 291,35 tys. m3/d, co stanowi 73,74%. • Pozostałe 103.75 tys. m3/d są to wody klasy Ic. Jak wynika z powyższych danych wody GZWP masywu karpackiego w całości są wodami dobrej jakości.

34. Masyw Sudecki (prowincja górsko-wyżynna) Według kryteriów podstawowych wydzielono w nim 4 zbiorniki (2 w utworach czwartorzędowych i 2 w utworach kredowych). Według kryteriów indywidualnych wydzielono 3 zbiorniki. Łączne zasoby wód masywu wynoszą 302 tys. m3/d. Podobnie jak w przypadku masywu karpackiego dominują wody klas najwyższych Ia i Ib (242 tys. m3/d). Pozostałe 60 tys. m3/d są to wody klasyIc. Obszar Sudetów jest bardzo zagrożony tzw. "kwaśnymi deszczami". W przypadku jednego ze zbiorników (314 - Karkonosze) stwierdzono pH poniżej kryteriów dla wód klasy Ia. Wpływają na to krótkie drogi przepływu wód w zbiorniku oraz brak w utworach wodonośnych minerałów "buforujących" (np. węglanów). Podobnie jak w przypadku masywu karpackiego całkowite zasoby wód 7 wydzielonych zbiorników są niewielkie i za wyjątkiem niecek wewnętrzno- i zewnętrzno-sudeckiej nie mają większego praktycznego znaczenia. Klasa Ic w zbiorniku 343 - dolina rzeki Bóbr spowodowana jest ponadnormatywnymi zawartościami Fe i Mn, które w niektórych studniach całkowicie dyskwalifikują te wody.

35. Masyw Świętokrzyski (prowincja górsko-wyżynna) Według kryteriów podstawowych wydzielono w nim 13 zbiorników (4 w utworach dewonu, 2 triasu, 6 jury i l w utworach trzeciorzędowo-jurajskich). Łączne zasoby GZWP w tym masywie wynoszą 618,8 tys. m3/d. Ponad połowa są to wody klas Ia i Ib (392,4 tys. m3/d - 63,41%). Pozostałe 226,4 tys. m3/d to wody klasy Ic. Podobnie więc jak w innych masywach występują tutaj wody klas najwyżyszych a więc Ia, Ib i Ic. GZWP masywu świętokrzyskiego to wyłącznie zbiorniki szczelinowo-porowe i szczelinowo-krasowe.    Wody podziemne GZWP masywu świętokrzyskiego są intensywnie eksploatowane od kilkudziesięciu lat. Podlegają także, na razie na skalę lokalna, drenażowi górniczemu. W związku z tym w niektórych GZWP w sąsiedztwie dużych ujęć obserwujemy infiltrację silnie zanieczyszczonych wód powierzchniowych w utwory wodonośne. Stanowi to główne źródło zagrożenia jakości zwłaszcza dewońskich GZWP omawianego masywu (Szczepański 1983).

36. Masyw Kujawski (prowincja górsko-wyżynna) Niecki Kredowe Monoklina krakowsko-śląska

37. Na podstawie podręcznika „HYDROGEOLOGIA z podstawami geologii”, Jerzy KOWALSKI, WUP, Wrocław 2007 OPRACOWAŁ dr hab.inż.Wojciech Chmielowski prof.PK OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Wykład nr 7 Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Zakład Gospodarki Wodnej, PK OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH Główne zbiorniki wód podziemnych w Polsce