Temat 5

Transkrypt

Temat 5

ROZPOZNAWANIE, BILANSOWANIE I OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH
Dział tematyczny V:
Rozpoznawanie, bilansowanie i ochrona wód podziemnych
ZADANIA PAŃSTWOWEJ SŁUśBY HYDROGEOLOGICZNEJ W 2010 ROKU
73
74
Zadanie 21
Ustalenie
moŜliwych
do
zagospodarowania
zasobów
wód
podziemnych
i przeprowadzenie bilansu wodno-gospodarczego z uwzględnieniem oddziaływań
z wodami powierzchniowymi
Celem zadania badawczego było ustalenie zasobów wód podziemnych dostępnych do
zagospodarowania dla reprezentatywnego okresu o najniŜszej odnawialności zasobów wód
podziemnych, czyli tzw. zasobów gwarantowanych oraz przeprowadzanie bilansu wodnogospodarczego wód podziemnych w zlewniowej jednostce bilansowej, tj. rejonie wodnogospodarczym, z uwzględnieniem cyklicznych zmian odnawialności zasobów wód
podziemnych w okresach wieloletnich oraz wpływu zagospodarowania wód podziemnych na
wody powierzchniowe. Zadanie stanowi etap IV prac realizowanych w ramach działalności
PSH w latach 2007-2010, w ramach którego przeprowadzono bilans wodno-gospodarczy z
uwzględnieniem oddziaływań z wodami powierzchniowymi dla 181 rejonów wodnogospodarczych w regionach wodnych:
• Górnej Odry – 7 rejonów wodno-gospodarczych (obszar działalności RZWG
w Gliwicach);
• Górnej Wisły – 114 rejonów wodno-gospodarczych (obszar działalności RZGW
w Krakowie);
• Dolnej Odry i Przymorza Zachodniego Środkowej Odry – 60 rejonów wodnogospodarczych (w obszarze działalności RZGW w Szczecinie).
Tab. 21.1. Obszary działania, uwzględniające podział na obszary bilansowe w regionach wodnych
Górnej Wisły, Górnej Odry, Dolnej Odry i Przymorza Zachodniego
Region
wodny
Siedziba
RZGW
Numer
obszaru
bilansowego
Nazwa obszaru
bilansowego
K-01
Zlewnia Wisły od
Przemszy do Skawy
K-03
Region wodny
Górnej Wisły
Kraków
K-04
K-06
K-08
K-05
K-07
K-09
K-08
K-10
GL-IV
Region wodny
Górnej Odry
Gliwice
Region Dolnej
Odry i
Przymorza
Zachodniego
Szczecin
GL-V
S-I – S-XV
Wisła od Skawy do
Dunajca
Dunajec
Wisłoka
San
Wisła od Dunajca do
Wisłoki
Wisła od Wisłoki Sanu
StrwiąŜ i Mszaniec do
granicy państwa
San
Wisła od Sanu do Sanny
Górna Odra - Odra (od
granicy państwa) po Koźle
Kłodnica
wszystkie rejony wodnogospodarcze
Liczba rejonów
wodnogospodarczych
15
15
15
13
10
Wykonawca
PIG-PIB, Oddział
Górnośląski,
Sosnowiec (prace
własne)
PIG-PIB, Oddział
Karpacki, Kraków
(prace własne)
15
8
1
PIG-PIG Warszawa
(prace własne)
15
6
5
2
60
PIG-PIB, Oddział
Górnośląski,
Sosnowiec (prace
własne)
Hydroconsult
Spółka z o.o.,
Oddział w
Warszawie
(kooperacja)
Zadanie zrealizowano we współpracy z oddziałami regionalnymi PIG oraz w
kooperacji z firmą Hydroconsult Spółka z o.o., Oddział w Warszawie (tab. 21.1). Dotychczas
75
w etapach I-III opracowano i przetestowano metodykę oraz przeprowadzono obliczenia
elementów bilansu wodno-gospodarczego w 443 rejonach wodno-gospodarczych na obszarze
regionów wodnych Środkowej Wisły i Warty oraz Dolnej Wisły, Małej Wisły i Środkowej
Odry.
Przeprowadzenie bilansu wodno-gospodarczego wód podziemnych, obejmującego
procedury określania wpływu poboru wód podziemnych na przepływ rzek, stanowi podstawę
dla wykonania bilansu wód powierzchniowych. Bilans, uwzględniający wzajemne relacje
pomiędzy wodami podziemnymi a powierzchniowymi, wynikające z zagospodarowania ich
zasobów, jest określany mianem jednolitego bilansu wód wodno-gospodarczego zlewni.
Procedura przeprowadzenia pierwszej fazy jednolitego bilansu wodno-gospodarczego –
w zakresie wód podziemnych – obejmowała następujące etapy prac:
• identyfikację czasu opóźnienia hydrodynamicznej reakcji bilansowanego
zlewniowego systemu wodonośnego na zmienne w wieloleciu cykliczne zmiany
infiltracji efektywnej opadów atmosferycznych, kształtujących zasoby odnawialne
wód podziemnych;
• ustalenie gwarantowanych zasobów wód podziemnych dostępnych do
zagospodarowania w warunkach długotrwałego obniŜenia odnawialności wód
podziemnych (w najbardziej niekorzystnych warunkach hydrologicznych);
• ustalenie aktualnego i prognozowanego poboru wód podziemnych oraz stopnia zwrotu
wód do systemu hydrograficznego po ich wykorzystaniu;
• dokonanie dynamicznej korekty zasobów wód powierzchniowych wyraŜonych
średnimi okresowymi wartościami przepływu rzecznego w przekroju bilansowym.
PowyŜsze prace doprowadziły do:
• ustalenia zasobów wód podziemnych dostępnych do zagospodarowania, tzw.
gwarantowanych, w rejonach wodno-gospodarczych,
• określenia stanu rezerw zasobowych (stopnia wykorzystania zasobów
gwarantowanych) dla poboru aktualnego i prognozowanego,
• ustalenia wpływu zagospodarowania zasobów wód podziemnych (pobór aktualny,
prognozowany, maksymalny dopuszczalny, ścieki – uŜytkowanie bezzwrotne,
częściowo zwrotne, w większości zwrotne) na przepływ rzeczny.
W ramach realizacji niniejszego zadania przeprowadzono przedstawiony poniŜej
szczegółowo zakres prac.
1. Zorganizowano pracę zespołów wykonawczych (tab. 21.1), którym przekazano metodykę,
szablony kart informacyjnych rejonu wodno-gospodarczego i zestawień wyników
obliczeń bilansowych dla rejonu wodno-gospodarczego; nadzorowano pracę zespołów
wykonawczych; na bieŜąco konsultowano wynikłe problemy merytoryczne oraz
weryfikowano poprawność merytoryczną przeprowadzanych prac w zakresie doboru i
przetwarzania danych wejściowych; kontrolowano zaawansowanie prac.
2. Ustalono wymagania hydrogeologiczne do cyfrowych procedur pozyskiwania
i przetwarzania danych wejściowych oraz do procedury przeprowadzania bilansu wodnogospodarczego w celu dostosowania algorytmu obliczeniowego do specyfiki
wytypowanych do analizy rejonów wodno-gospodarczych.
3. Opracowano ryciny obrazujące połoŜenie analizowanych rejonów wodno-gospodarczych
na tle podziału hydrograficznego i podziału na hydrogeologiczne jednostki bilansowe.
4. Zebrano, przeanalizowano i przetworzono hydrologiczne dane wejściowe do
przeprowadzenia bilansu wodno-gospodarczego wód podziemnych z uwzględnieniem
oddziaływań z wodami powierzchniowymi – zestawiono ciągi przepływów pochodzenia
podziemnego z lat 1951-1970 (dla 56 wodowskazów), ciągi przepływów rzecznych
średnich półrocznych (lato, zima) z lat 1971-1983 (dla 145 wodowskazów), ciągi średnich
76
rocznych przepływów całkowitych SQ odpowiednio z lat 1951-1970 i 1971-1983; pobory
aktualne i prognozowane.
5. Przeprowadzono prace nad doborem zlewni reprezentatywnych. Wstępnie
przeanalizowano dane z około 200 przekrojów wodowskazowych, spośród których
wytypowano blisko 90 zlewni reprezentatywnych (analogowych) dla analizowanych
rejonów, dla których zestawiono kompletne dane. Ustalono zasoby wód podziemnych
moŜliwe do zagospodarowania w wytypowanych zlewniach reprezentatywnych.
6. Przeanalizowano ponad 300 przekrojów hydrogeologicznych z arkuszy Mapy
hydrogeologicznej Polski w skali 1:50 000, dokumentacji hydrogeologicznych oraz
innych opracowań regionalnych; wytypowano reprezentatywne dla bilansowanych
rejonów wodno-gospodarczych. W sumie w kartach informacyjnych załączono około 200
przekrojów ilustrujących warunki hydrogeologiczne analizowanych rejonów wodnogospodarczych (od 1 do 4 przekrojów w analizowanym rejonów).
7. Ustalono zasoby wód podziemnych moŜliwe do zagospodarowania, tzw. zasoby
gwarantowane i przeprowadzono bilans wodno-gospodarczy z ustaleniem wpływu
zagospodarowania wód podziemnych na zmiany zasobów wód powierzchniowych dla
181 rejonów wodno-gospodarczych. Po przeprowadzeniu bilansu wskazano rejony
wodno-gospodarcze, które wymagają optymalizacji rozrządu zasobów wód podziemnych
ze względu na brak niezbędnych rezerw (deficyt) lub zagroŜenia deficytem.
8. Przeprowadzono analizę wpływu zagospodarowania wód podziemnych na wody
powierzchniowe dla róŜnych wariantów wielkości poboru (pobór aktualny,
prognozowany – przy załoŜeniu 15% wzrostu wysokości poboru w stosunku do
aktualnego, maksymalny dopuszczalny – w wysokości zasobów gwarantowanych)
i zrzutu ścieków (uŜytkowanie bezzwrotne, częściowo zwrotne – w wysokości 25%
poboru, w większości zwrotne – w wysokości 75% poboru).
9. Przeprowadzono weryfikację poprawności merytorycznej otrzymanych wyników
w zakresie doboru i przetwarzania danych wejściowych oraz zgodności z przyjętą
metodyką.
10. Przeprowadzono konsultacje naukowe (4 opinie stanowiące materiał archiwalny)
dotyczące wybranych zagadnień z dziedziny metodyki zestawiania bilansów wodnogospodarczych wód podziemnych i wód powierzchniowych oraz regionalnych zagadnień
gospodarki wodnej, których wyniki wykorzystano w trakcie opracowania bilansów.
11. Przygotowano opracowanie zbiorcze przeprowadzonych bilansów: tekst raportu,
załączniki tabelaryczne (karty informacyjne rejonów wodno-gospodarczych, zestawienia
danych wejściowych, wyniki obliczeń dla zlewni reprezentatywnych w obszarze
bilansowym, wyniki obliczeń bilansu wodno-gospodarczego dla rejonu wodnogospodarczego), wykresy (wpływu zagospodarowania wód podziemnych na wody
powierzchniowe), mapy tematyczne i ryciny (mapy elementów bilansu wodnogospodarczego, stopnia wykorzystania aktualnego i prognozowanego zasobów
gwarantowanych).
12. Dla kaŜdego z rejonów wodno-gospodarczych przygotowano zunifikowany zestaw
informacji zawierający zestaw danych wynikowych dla ustalenia zasobów wód
podziemnych
dostępnych
do
zagospodarowania
tzw.
gwarantowanych,
przeprowadzonego bilansu wodno-gospodarczego, charakterystykę warunków
hydrogeologicznych, główne problemy gospodarki wodnej rejonu wodno-gospodarczego
z oceną stanu ilościowego oraz oceną wpływu zagospodarowania wód podziemnych na
wody powierzchniowe.
W
obliczeniach
bilansów
wodno-gospodarczych
wód
podziemnych
uwzględniającą
zasoby wód
w rejonach wodno-gospodarczych zastosowano metodykę
podziemnych określone jako gwarantowane, tj. dostępne dla zagospodarowania w warunkach
77
długotrwałego obniŜenia odnawialności wód podziemnych dla najbardziej niekorzystnych
warunków hydrologicznych w stosunku do wartości normalnych ze spełnieniem kryteriów
środowiskowych w rejonie wodno-gospodarczym. W okresie serii lat posusznych
gwarantowane zasoby dostępne do zagospodarowania są z reguły niŜsze od zasobów
dyspozycyjnych. Wyznaczanie zasobów gwarantowanych wód podziemnych pozwoliło na
zidentyfikowanie zagroŜeń dla dobrego stanu ilościowego wód podziemnych ocenianego
w oparciu o bilans wodno-gospodarczy, obejmujący ocenę stopnia niespełnienia kryteriów
odnoszących się do wpływu zmian w hydrodynamice wód podziemnych na stan wód
powierzchniowych.
Zastosowana, w obliczeniach bilansów wodno-gospodarczych wód podziemnych,
metodyka daje najlepsze efekty w zlewniach bilansowych z przewagą głównego uŜytkowego
poziomu wodonośnego o zwierciadle swobodnym i bezpośrednim zasilaniu infiltracją
efektywną. W zlewniach z przewagą głównego uŜytkowego poziomu wodonośnego
o zwierciadle naporowym i znacznej izolacji naleŜy pamiętać, Ŝe wielkości poboru dotyczą
zazwyczaj poziomu głębszego, tymczasem metodyka pozwala oszacować wielkość zasobów
gwarantowanych dla poziomów płytszych o większej odnawialności, pozostających
w bezpośrednim związku z wodami powierzchniowymi. W zastosowanej metodyce
problematyczne jest oszacowanie przepływu nienaruszalnego, gdyŜ w wielu przypadkach
dokonanie prawidłowej oceny przepływu naruszalnego wymaga indywidualnego
rozpatrywania cieków lub ich odcinków i zastosowania róŜnych kryteriów doboru wartości.
Ostateczny wynik, szczególnie dla rzek górskich regionu wodnego Małej Wisły i Górnej
Wisły, moŜe być obarczony znacznym błędem.
Wynik oceny wpływu poboru na stan ilościowy wód podziemnych identyfikowany
bilansem wodno-gospodarczym wykazał znaczą zaleŜność od stopnia zwrotu zuŜytych wód
do systemu hydrograficznego zlewni, zwłaszcza w zakresie przepływów niskich,
utrzymywanych z zasilania podziemnego. ZaleŜność ta jest tym większa im krótszy jest czas
inercji systemu wodonośnego na zmiany średnio-okresowej infiltracji efektywnej decydującej
o odnawialności poziomu wodonośnego. Przeprowadzone obliczenia wykazały, Ŝe bilansowa
ocena stanu ilościowego wód podziemnych zaleŜy w znacznym stopniu od wyniku obliczeń
wpływu zagospodarowania wód podziemnych na przepływ rzeki w przekroju bilansowym.
Stwarza to konieczność prawidłowego zidentyfikowania gospodarki wodno-ciekowej
w rozpatrywanej zlewni, w tym ustalenia stopnia zwrotu wód podziemnych po ich
wykorzystaniu. Analiza wykazała, Ŝe ocena stopnia zwrotu wód do systemu wodnego zlewni
ma zdecydowanie większy wpływ na wyniki przeprowadzonej oceny bilansowej niŜ
dokładność oceny poboru aktualnego i przyjętego do obliczeń poboru prognozowanego.
Analiza przepływu wód powierzchniowych skorygowana o wielkości poboru aktualnego
i prognozowanego oraz o wielkość zrzutu ścieków (częściowo zwrotnego w wysokości 25%
i w większości zwrotnego w wysokości 75% poboru) w wybranych przekrojach
wodowskazowych wykazała, Ŝe w przekrojach tych zawsze zostanie zachowany przepływ
nienaruszalny.
Etap V prac (2011 r.), w którym przewidziano do opracowania 18 rejonów wodnogospodarczych z regionów wodnych: Czadeczki (1), Czarnej Orawy (1), Dniestru (1) Izery
(1), Łaby i OstroŜnicy (Upa) (2), Metuje (1), Morawy (1), Orlicy (1), Ucker (3) oraz zlewni
Pasłęki (6), zakończy pierwszy cykl zestawiania bilansów wodno-gospodarczych. Ostateczna
liczba rejonów wodno-gospodarczych, dla których przeprowadzono obliczenia moŜe ulec
zmianie, z uwagi na bieŜącą aktualizację liczby i granic rejonów prowadzoną
w oparciu o przyjmowane przez MŚ dokumentacje hydrogeologiczne ustalające zasoby
dyspozycyjne wód podziemnych.
78
Zadanie 22
Określenie dynamiki odnawialności zasobów wód podziemnych w zlewniach
bilansowych metodą analizy związku zmian stanów retencji i odpływu podziemnego
Celem pracy jest zidentyfikowanie zakresu cyklicznych (długo- i krótkoterminowych,
wieloletnich i sezonowych) zmian wartości elementów bilansu hydrogeologicznego
zlewniowego systemu wodonośnego:
• odpływu podziemnego do rzek,
• drenaŜu ewapotranspiracyjnego wód podziemnych stanowiącego uzupełniające
pokrycie potrzeb wodnych ekosystemów lądowych zaleŜnych od płytkich wód
gruntowych,
• zasobów odnawialnych wód podziemnych, pochodzących z infiltracji opadów
atmosferycznych.
Charakterystyka ilościowa dynamiki zasilania i drenaŜu wód podziemnych
zlewniowych systemów wodonośnych jest niezbędna do ustalenia reprezentatywnych
wartości (potencjalnych i gwarantowanych) zasobów wód podziemnych dostępnych dla
zagospodarowania, stanowiących podstawę do przeprowadzania bilansów wodnogospodarczych wód podziemnych i jednolitych bilansów wodno-gospodarczych jednostek
zlewniowych zgodnie z zasadami wprowadzonymi przez Ramową Dyrektywę Wodną
i określonymi w Ustawie prawo wodne.
Zadanie zrealizowane w 2010 r. stanowi IV etap prac nad rozpoznaniem dynamiki
stanu retencji wód podziemnych i odpływu podziemnego do rzek w zlewniowych systemach
wodonośnych, wykonywanych w ramach działalności PSH w latach 2007-2012. Wyniki
prowadzonych prac stanowią podstawę do ustalenia z określoną gwarancją czasową
dostępnych dla zagospodarowania zasobów wód podziemnych, wyznaczonych z
uwzględnieniem potrzeb wodnych ekosystemów wodnych i lądowych zaleŜnych od wód
podziemnych.
W ramach realizacji zadania w rozpatrywanym okresie sprawozdawczym wykonano
następujące czynności:
• zebranie i analiza hydrologicznych i hydrogeologicznych danych wejściowych do
ustalenia dynamiki odnawialności zasobów wód podziemnych, dostępnych w bazach
danych wód podziemnych OTKZ IMiGW, Rocznikach hydrologicznych IMiGW za
lata 1971-1983, Atlasie hydrologicznym Polski IMiGW 1986, bazach danych GIS
Mapy hydrogeologicznej Polski, Przeglądowej Mapie Hydrogeologicznej Polski w
skali 1:300 000 oraz bazie Monitoringu Wód Podziemnych;
• dokonanie wyboru łącznie 55 zlewni bilansowych, reprezentatywnych dla regionu
wodnego Górnej Odry i Górnej Wisły (Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy
Instytut Badawczy) oraz dla południowej części regionu wodnego Środkowej Odry
(podwykonawca – Hydroconsult w Warszawie);
• analiza stanu gospodarki wodnej wytypowanych zlewni bilansowych;
• przetworzenie hydrologicznych i hydrogeologicznych wartości pomiarowych do
formatu danych wejściowych, uwzględnianych w procedurze analizy korelacyjnej, a
następnie wprowadzenie do formularza obliczeniowego przetworzonych wartości
średnich sezonowych niskich miesięcznych przepływów rzecznych SSNQL i SSNQZ
oraz równoczasowych średnio-miesięcznych stanów wód podziemnych SSHL i SSHZ,
Analizę korelacyjną przeprowadzono z zastosowaniem metodyki konstrukcji i analizy
krzywych, opisujących związek stanów retencji i odpływu wód podziemnych,
opracowanej w pierwszym etapie prac tego zadania w 2007r. W trybie identyfikacji
reprezentatywnych wartości średnich okresowych ustalono bezwzględne (w m3/s) i
79
modułowe (w mm/r) wielkości parametrów równania bilansowego (IM – infiltracji
miarodajnej, ZPD – zasilania podziemnego dolinnych stref drenaŜowych, QG –
zasilania podziemnego rzek, ETD – drenaŜu ewapotranspiracyjnego wód podziemnych
tarasu podmokłego dolinnych strefach drenaŜowych), charakteryzujące dynamikę
odnawialności zasobów wód podziemnych – wartości średnie wieloletnie oraz wartości
średnie najniŜsze dla okresów 15-letnich, 5-cioletnich i 3-letnich (w zakresie
obszarowym i podziale pomiędzy wykonawców jak w punkcie a).
• nadzór, wsparcie merytoryczne oraz organizacja prac własnych i kooperacyjnych, w
tym konsultacji (pozyskanie i przygotowanie materiałów wejściowych do realizacji
zadania; określenie szczegółowego zakresu prac kooperacyjnych, negocjacje i wybór
firmy; organizacja i wsparcie merytoryczne prac zespołów wykonujących zadanie;
identyfikacja problemów wymagających zewnętrznych konsultacji specjalistów
regionalnych zagadnień bilansowych na potrzeby realizacji tematu w trybie
opracowania ekspertyz naukowych z zakresu wieloletnich zmian odnawialności
zasobów wód podziemnych systemów wodonośnych drenowanych przez kopalnie
odkrywkowe węgla brunatnego i surowców skalnych regionu Górnej Wisły i
Środkowej Odry oraz zlewniowych systemów wodonośnych, reprezentatywnych dla
regionu Górnej, Środkowej Odry i zapadliska przedkarpackiego w regionie Górnej
Wisły; uzgadnianie szczegółów i odbiór ekspertyz, wdroŜenie wskazań
metodycznych).
Ustalenie związku korelacyjnego stanów retencji wód podziemnych i przepływów
niskich okresowych dla 55 zlewni przeprowadzono z wykorzystaniem funkcjonalności
arkusza kalkulacyjnego Excel MS Wyniki uzyskane dla 5 zlewni zakwalifikowano jako
materiał testowy - poglądowy, niemiarodajny dla interpretacji bilansu hydrogeologicznego ze
względu na nieuzyskanie wymaganego statystycznie poziomu korelacji stanów i odpływu
podziemnego.
Średnie z wielolecia (okresu co najmniej 20-letniego, optymalnie ≥30-letniego)
wartości składników bilansu hydrogeologicznego mogą być podstawą do oceny zasobów wód
podziemnych potencjalnie dostępnych do zagospodarowania, których pełne wykorzystanie
jest moŜliwe, przy zapewnieniu utrzymania wymaganego stanu chemicznego i ilościowego
wód podziemnych, w warunkach stymulowanych hydrotechniczną optymalizacją stosunków
wodnych w zlewni (co jest konieczne w sytuacji kształtowanej przez cykliczne okresy serii lat
posusznych, w warunkach niskiej odnawialności wód podziemnych, zagraŜającej
nieosiągnięciem wymaganego poziomu zaspokojenia potrzeb ekosystemów zaleŜnych od wód
podziemnych i potrzeb wodnych uŜytkowników wód podziemnych – komunalnych i
gospodarczych).
Gwarantowane zasoby wód podziemnych dostępne do zagospodarowania (określone z
wysoką gwarancją czasową wystąpienia) są ustalane z uwzględnieniem wartości składników
bilansu hydrogeologicznego, określanych dla reprezentatywnego okresu posusznego.
Wykorzystanie tak wyznaczonych zasobów nie wymaga stosowania hydrotechnicznych
zabiegów optymalizacyjnych. Jako reprezentatywne okresy posuszne dla zlewniowych
systemów wodonośnych przyjęto okresy 3, 5 i 15-letnie o najniŜszych średnich w wieloleciu
obserwacyjnym wartościach odpływu podziemnego do rzek oraz 3, 5 i 15-letnich wartościach
stanów retencji wód podziemnych, kształtujących te odpływy podziemne do rzek.
Przeprowadzona
analiza
pozwoliła
na
określenie
elementów
bilansu
hydrogeologicznego 50 zlewni w badanych regionach wodnych (tabela 22.2):
• średni moduł im [mm/r] infiltracji miarodajnej (odniesiony do powierzchni
obszarów zasilania wód podziemnych w zlewni),
• qg [mm/r] - odpływu podziemnego (odniesiony do powierzchni obszaru zlewni)
80
•
etd [mm/r] - drenaŜu ewapotranspiracyjnego (odniesiony do powierzchni tarasu
niskiego w zlewni) dla okresów reprezentatywnych (normalnego ≥30−letniego),
średnio posusznego (15−etniego), posusznego (5−letniego) i skrajnie posusznego
(3−letniego).
Zakres zróŜnicowania tych wartości podano w tabeli 22.2.
Tab. 22.1.A Wykaz zlewni, dla których przeprowadzono analizę związku stanu retencji i odpływu
podziemnego oraz ustalono wartości składników bilansu hydrogeologicznego reprezentatywne dla
okresów posusznych o określonym czasie trwania.
rzeka
wodowskaz
pow.
wykonawca
km2
1
Bierawka
Bierawa
365
2
Psina
Bojanów
520
3
Ruda
Ruda Kozielska
382
4
Szotkówka
Gółkowice
5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Piotrówka
Osobłoga
Biała
Nysa Kłodzka
Nysa Kłodzka
Biała Lądecka
Ścinawka
Krynka
ŚlęŜa
Strzegomka
Bystrzyca
Skora
Bóbr
Kwisa
Kwisa
Czerna Wielka
Witka
Kaczawa
Zebrzydowice
Racławice Śląskie
Dobra
Bystrzyca Kłodzka
Kłodzko
śelazno
Gorzuchów (zl. transgr.)
Przeworno
Białobrzezie
Łazany
Krasków
Chojnów
Wojanów
Nowogrodziec
Łozy
śagań
OstróŜno (zl. transgr.)
Pątnów
105
115
507
359
260
1084
301
515
127
165
363
686
270
526
737
909
885
262
1796
PIG – Oddział
Górnośląski w
Sosnowcu
nr
kooperacja – podwykonawca – pod nadzorem
merytorycznym PIG Zakład Hydrogeologii Regionalnej
i Gospodarowania Wodami Podziemnymi
Środkowa Odra - obszar działalności RZGW we
Wrocławiu
Górna Odra obszar RZGW
w Gliwicach
Region
wodny RZGW
81
Tab. 22.1B.
1
2
3
4
5
6
Soła
Skawa
Skawa
Wieprzówka
Raba
Mszanka
śywiec
Sucha
Wadowice
Rudze
StróŜa
Mszana Dolna
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
Dłubnia
Szreniawa
Stradomka
Uszwica
Dunajec
Kamienica Nawojowska
Łososina
Biała Tarnowska
Wisłoka
Ropa
Jasiołka
Osława
Wisłok
Czarna Nida
Łososina
Breń
Czarna Staszowska
Wschodnia
Wielkopolka
Koprzywianka
Opatówka
Łęg
Lubaczówka
Mleczna
Tanew
Bukowa
Wiar
Zesławice
Biskupice
Stradomka
Borzęcin
Nowy Targ -Kowaniec
Nowy Sącz
Jakubowice
CięŜkowice
śółków
Topoliny
Jedlicze
Zagórz
Krosno
Morawica
Bocheniec
Wampierzów
Staszów
Wilkowa
Brzeźnica
Koprzywnica
Dwikozy
Kępie Zaleszanskie
Zapałów
Gorliczyna
Osuchy
Ruda Jastkowska
Krówniki
pow.
[km2]
780
475
839
157
642
166
264
682
362
265
706
238
343
524
581
969
344
499
584
758
300
664
571
649
484
499
256
800
850
529
1039
651
791
wykonawca
PIG – Oddział
Górnośląski w
Sosnowcu
Przekrój wodowskazowy
PIG – Oddział Karpacki w Krakowie
rzeka
PIG – Od. Świętokr. w
Kielcach
Nr
kol.
PIG –
Samodzielna
Pracownia w
Lublinie
Region wodny Górnej Wisły – obszar działalności RZGW w Krakowie
Region
wodny/
obszar
RZGW
82
Tab. 22.2. Zakres zróŜnicowania wartości składników bilansu hydrogeologicznego badanych zlewni –
im, qg i etd (wyraŜone modułowo [mm/r]- w odniesieniu do powierzchni – odpowiednio - obszarów
zasilania wód podziemnych zlewni, obszaru zlewni i powierzchni tarasu niskiego w zlewni ),
reprezentatywne dla wielolecia normalnego ( ≥ 30-letniego) i okresów posusznych o określonym
czasie trwania (średnio posusznego - 15-letniego), posusznego - 5-letniego i skrajnie posusznego - 3letniego). im - moduł infiltracji, qg - odpływu podziemnego rzek, etd - drenaŜu ewapotranspiracyjnego
wód podziemnych.
lp
okres
1
1
2
3
5
6
6
7
8
>30-lecie
15-lecie(MIN)
5-lecie(MIN)
3-lecie(MIN)
rodzaj
ekstremum
2
max
min
max
min
max
min
max
min
Zlewnie w
regionie
środkowe Odry cz. południowej
etd im qg etd
Zlewnie w
regionie górnej
Wisły
Zlewnie w
regionie górnej
Odry
im
qg
etd
im
qg
3
4
5
6
7
8
9
10
11
282
82
240
70
197
57
155
41
255
62
215
51
177
37
139
21
129
159
127
152
105
175
82
180
291
110
247
94
204
77
160
55
265
90
218
77
178
63
136
41
115
145
170
123
155
102
160
113
262
116
223
99
183
81
144
58
235
88
200
71
165
58
129
42
139
222
118
227
97
187
76
133
83
Zadanie 23
Przeprowadzenie integracji systemu wodno-gospodarczej rejonizacji hydrogeologicznej
i obszarów oceny stanu wód podziemnych
Zgodnie z kartą programową oraz harmonogramem rzeczowo-finansowym niniejsze
zadanie zostało zrealizowane w okresie do 31 marca 2010 r. Sprawozdanie w wykonanych
prac zostało przyjęte przez Nadzorującego w 2010 r.
84
Zadanie 24
Wykonanie modeli pojęciowych dla 106 JCWPd (60 w roku 2009 i 46 w roku 2010)
Zadanie realizowano w czterech etapach, w okresie od kwietnia 2007 r. do marca
2011 r., a obecny etap zamyka realizację tego wieloletniego zadania. W pracach brał udział
zespół doświadczonych hydrogeologów, liczący blisko sto osób, z PIG – PIB, wszystkich
jego Oddziałów oraz renomowanych uczelni, na których znajdują się wydziały lub instytuty
geologiczne.
W etapie I (2007 r.) opracowano i testowano metodykę budowy modeli pojęciowych
na przykładzie 6 JCWPd, reprezentujących róŜne typy budowy geologicznej i warunków
hydrogeologicznych Polski. W roku 2008 wykonano etap II, polegający na opracowaniu
modeli dla 60 JCWPd. W etapach I i II modele wykonywano dla podziału Polski na 161
JCWPd. W roku 2008 opracowano nową koncepcję wydzielania JCWPd i w oparciu o nią
dokonano podziału obszaru Polski na 172 JCWPd. Taki podział ma obowiązywać dla
opracowania kolejnych planów gospodarowania wodami i dlatego podjęto decyzję
kontynuowania zadania z uwzględnieniem nowego podziału na jednolite części. Opracowane
w etapach I i II, JCWPd w ponad 80% miały granice zgodne zarówno dla nowego i starego
podziału. Dlatego zaszła konieczność powtórnego opracowania lub weryfikacji (reambulacji)
modeli tylko dla kilku części wód. Uległa teŜ zmianie numeracja JCWPd, z tego powodu
zmieniono na nowe numery części wykonanych w latach 2007 i 2008, zgodnie z podziałem
obszaru kraju na 172 części wód. W roku 2009 (etap III) opracowano modele dla kolejnych
60 JCWPd, a w ramach realizacji bieŜącego IV etapu wykonano modele dla 46 JCWPd
i dokonano reambulacji dla 6 modeli wcześniej opracowanych w etapach I i II. KaŜdej ze 172
JCWPd przypisano dodatkowo nr kodu europejskiego, nawiązujący do kodów dorzeczy oraz
nadano indywidualną nazwę. Na mapie (ryc. 24.1) barwami zaznaczono rok ich opracowania.
W przypadku modeli reambulowanych, zaznaczono rok reambulacji.
Powodem, dla którego przystąpiono do zadania konstrukcji modeli pojęciowych
JCWPd, było ich zastosowanie w opracowaniu i uaktualnianiu programów monitoringu i
interpretacji jego wyników, a w szczególności do programowania i modyfikacji lokalizacji
punktów obserwacyjnych w sieci obserwacyjno-badawczej, ustalania zasad, a następnie
przeprowadzania interpretacji wyników monitoringu oraz oceny skuteczności
podejmowanych działań naprawczych.
Zgodnie z przyjętą definicją model pojęciowy systemu hydrogeologicznego jest
zapisem koncepcji przedstawiającej budowę (strukturę) rozpatrywanego systemu i
obrazującej wzajemne powiązania (oddziaływania – przebieg procesów) istniejące wewnątrz
systemu pomiędzy jego elementami oraz całego systemu z otoczeniem. Model pojęciowy
przedstawia aktualny pogląd jego autora na strukturę i funkcjonowanie systemu
hydrogeologicznego, z uwzględnieniem informacji o jego naturalnych cechach i wywieranych
na niego presjach. Tym samym model zawiera dane o (ryc.24.2):
• budowie geologicznej systemu i przynajmniej w uproszczonej postaci o jego otoczeniu;
• rozprzestrzenieniu, komplikacjach w wykształceniu (niejednorodności, nieciągłości,
anizotropii, itp.) i wartościach liczbowych parametrów warstw wodonośnych i słabo
przepuszczalnych;
• środowisku, dotyczące sposobu uŜytkowania terenu, zanieczyszczeniach obszarowych,
punktowych ogniskach zanieczyszczeń, itp,;
• czynnikach kształtujących przebieg procesów w obrębie systemu i jego otoczeniu,
w tym w szczególności o antropopresji, a w końcu o przebiegu samych procesów.
NaleŜy zaznaczyć, Ŝe model pojęciowy nie ma za zadanie wiernie odzwierciedlać
rzeczywistości. Najczęściej bowiem brak jest danych by rzeczywistość, a tym samym badaną
85
JCWPd, rozpoznać i przedstawić z pełną dokładnością. Zabieg taki byłby bowiem kosztowny.
Dlatego model jest tylko jej przybliŜeniem (Findejsen, 1985), a na to w jakim stopniu oddaje on
rzeczywistość ma wpływ między innymi:
• niepewność, co do przyjętego rodzaju parametrów opisujących badany obiekt i jego
wartości liczbowych;
• niepewności warunków brzegowych, opisujących oddziaływanie i wzajemne relacje
z otoczeniem;
• problemy związane z odwzorowaniem przestrzeni i skali czasowej, w tym nieadekwatna
parametryzacja niejednorodności występujących w małych skalach oraz róŜnorodność
skali i brak moŜliwości ich równoczesnego uwzględnienia.
Ryc. 24.1. Mapa ilustrująca etapy opracowywania modeli pojęciowych JCWPd
Nadkład
i jego
właściwości
Punktowe ogniska
zanieczyszczeń
Opady
atmosferyczn
86
Rozproszone
ogniska
zanieczyszczeń
Model pojęciowy
Pobór wód
Powiązane
geosystemy
lądowe
i wodne
Charakterystyka
systemu wód
podziemnych
i oddziaływań
geogenicznych
Koncepcja obrazująca
wzajemne powiązania
występujące w obrębie
JCWPd
Koncepcja obrazująca
oddziaływania otoczenia
w tym antropopresję
Struktura
geologiczna
Właściwości
hydrauliczne
Charakterystyka
oddziaływań
antropopresyjnych
Dane
z monitoringu
Sztuczne
zasilanie
Dane
archiwalne
Dostępne
zasoby
Informacje o stanie wód
gruntowych, przebiegu
procesów i ich wpływie na
powiązane ekosystemy lądowe
i wodne
PoŜądana informacja o stanie
środowiska
Ryc.24.2. Schematyczna ilustracja elementów modelu pojęciowego JCWPd
Modele opracowano w oparciu o dane i informacje znajdujące się w archiwach i
bazach danych PIG – PIB i innych instytucji. Autorzy, oprócz instrukcji, określającej sposób
opracowania modeli, otrzymali wykaz zalecanych do wykorzystania źródeł danych.
Proces tworzenia modelu pojęciowego konkretnej JCWPd jest procesem
wieloetapowym i moŜe trwać wiele lat. Początkowo powstają modele proste, np. opisowe, a
w miarę uzyskiwania dostępu do większej liczby danych i informacji o badanym systemie
wodonośnym, następne wersje modelu, w tym graficznie prezentujące jego strukturę. Po
uzyskaniu danych liczbowych parametrów modelu i sformowaniu opisu matematycznego
zachodzących procesów hydrogeologicznych istnieje moŜliwość przejścia od modelu
pojęciowego do modelu matematycznego. Przebieg i etapy procesu tworzenia modeli
przedstawiono na rycinie 24.3.
W wyniku realizacji zadania powstało 172 opracowań, zawierających następujące części:
• charakterystykę opisową rzeczywistego systemu wodonośnego JCWPd;
• model pojęciowy JCWPd – w postaci opisu (edycja 1);
• model pojęciowy JCWPd – w postaci prezentacji graficznej struktury JCWPd (edycja
2), a w niektórych przypadkach z uwzględnieniem przebiegu procesów (edycja 3).
1
2
3
4
Ryc.24.3. Schemat etapowości opracowania modeli pojęciowych JCWPd
5
87
W realizacji zadania przyjęto generalną zasadę ograniczenia liczby uwzględnionych w
modelu poziomów wodonośnych (przez łączenie ich w kompleksy wewnętrznie
skomunikowane hydraulicznie) do 3. Jest to zgodne z przyjętą w Programie monitoringu
JCWPd na terenie Polski (Kazimierski i in., 2005) zasadą, Ŝe w monitoringu obserwowane są
następujące poziomy lub kompleksy poziomów wodonośnych:
• pierwszy od powierzchni terenu poziom wodonośny o zwierciadle napiętym, najsilniej
naraŜony na oddziaływanie presji z powierzchni terenu;
• uŜytkowy/uŜytkowe poziomy wodonośne o zwierciadle napiętym, stanowiące główne
źródło zaopatrzenia w wodę przeznaczoną do spoŜycia przez ludzi;
• wgłębny poziom wód zwykłych, naraŜony na ascenzję wód słonych.
Przykładową prezentację graficzną schematu warunków hydrogeologicznych modelu
dla JCWPd nr 56 przedstawiono na ryc. 24.4.
Ryc.24.4. Prezentacja graficzna schematu warunków hydrogeologicznych modelu JCWPd nr 56
Obecnie zakończony etap prac zamyka ich najbardziej czasochłonną część. Zgodnie
z przedstawionym na ryc. 24.2 schematem procesu tworzenia kolejnych edycji modeli
pojęciowych, opracowane modele naleŜy ulokować pomiędzy edycją 2 (model pojęciowy
struktury sytemu wodonośnego), a edycją 3 (model pojęciowy procesów filtracji).
Zakończenie opracowania modeli JCWPd na edycji 2 jest w pełni wystarczające dla realizacji
większości zadań związanych z projektowaniem sieci obserwacyjnej i oceną
reprezentatywności juŜ funkcjonujących punktów monitoringu wód podziemnych.
Opracowanie modeli kolejnych edycji nie będzie konieczne dla wszystkich JCWPd, poniewaŜ
nie wszystkie posiadają złoŜoną strukturę i funkcjonalność i są obciąŜone w wydatnym
stopniu presją gospodarczej działalności człowieka, a takŜe tylko część z nich jest zagroŜona
88
nie spełnieniem wymagań RDW i znajdują się pod wpływem znaczącej presji ze strony
gospodarki. Kolejne edycje modeli zamierza się tworzyć w pierwszej kolejności dla JCWPd
transgranicznych lub ewentualnie granicznych oraz o stanie słabym lub zagroŜonych.
Dla JCWPd o szczególnie skomplikowanej strukturze lub obciąŜonych znaczącą
presją gospodarki, np.: trans granicznych JCWPd, znajdujących się pod presją z obszaru kraju
sąsiedniego oraz JCWPd lub grup JCWPd o stanie słabym, w obrębie których funkcjonują
kopanie i prowadzone jest odwodnienie złóŜ lub zakończono działalność górniczą i
zwierciadło wód podziemnych podnosi się wypełniając lej depresji, czemu towarzyszy
zmiana chemizmu wód i podtapianie terenu, planuje się opracować matematyczne modele
filtracji, a dla ich części równieŜ z uwzględnieniem transportu masy (model edycji 5).
Wszystkie opracowane modele pojęciowe JCWPd będą wykorzystane w bieŜących
pracach zespołów opiekunów regionalnych sieci celem modyfikacji lokalizacji punktów
badawczych oraz bieŜącej oceny ich reprezentatywności, oraz w pracach zespołów interpretacji
wyników monitoringu.
89
Zadanie 25
Oszacowanie kierunku i wielkości przepływów oraz chemizmu wód podziemnych
w profilu granicy państwa z Białorusią i Ukrainą
Zadanie stanowi kontynuację prac prowadzonych w roku 2008 i pełni funkcję
wspierającą działania związane z zaprojektowaniem i prowadzeniem monitoringu w strefach
granicznych Polski. W bieŜącym okresie sprawozdawczym przeprowadzono analizę
kierunków i potencjalnej wielkości przepływu wód podziemnych w profilu granicy z
Białorusią i Ukrainą.
Przepływ transgraniczny pomiędzy Polską a Ukrainą odbywa się na obszarze
rozciągniętym pomiędzy Karpatami, a odcinkiem gdzie granicę państwa stanowi rzeka Bug.
Z hydrogeologicznego punktu widzenia moŜna załoŜyć, Ŝe ze względu na silny drenaŜ Bugu
linia jego koryta jest granicą szczelną dla lateralnego przepływu wód podziemnych i w rejonie
tym nie mamy do czynienia z przepływem transgranicznym. W Karpatach natomiast utwory
wodonośne wykształcone są w postaci osadów fliszowych (głównie oligoceńskich) oraz
kredowych piaskowców, łupków, margli i zlepieńców. Wodonośność tych utworów jest
ograniczona. Wody w utworach porowych występują tu tylko lokalnie, w utworach
czwartorzędu, przewaŜnie w dolinach rzecznych. Dlatego teŜ moŜna załoŜyć, Ŝe w rejonie
karpackim, nie występuje transgraniczny przepływ wód podziemnych (poza izolowanymi
strukturami).
Analogicznie, jak dla odcinka granicznego z Ukrainą, moŜemy załoŜyć, Ŝe ze względu
na silny drenaŜ Bugu, granica z Białorusią wzdłuŜ linii jego koryta jest granicą szczelną dla
lateralnego przepływu wód podziemnych i w rejonie tym nie mamy do czynienia z
przepływem transgranicznym.
Transgraniczny przepływ wód podziemnych będzie tu analizowany na odcinku od
zbiegu granic Państwowych Polski Białorusi i Litwy do miejsca, gdzie granica biegnie
wzdłuŜ Bugu.
W ramach realizacji tematu zebrano i przeanalizowano następujące materiały
archiwalne, które posłuŜyły do realizacji zadania:
• Mapy hydrogeologiczne Polski w skali 1:200 000,
• Mapy hydrogeologiczne Polski w skali 1:50 000,
• Modele pojęciowe przygranicznych JCWPD (nr 109, 127, 23, 34, 55, 56, 57, 58),
• Atlas Hydrogeologiczny Polski w skali 1:500 000.
Ponadto dokonano przeglądu wyników monitoringu ilościowego i jakościowego
punktów sieci obserwacyjno-badawczej wód podziemnych znajdujących się w strefie
przygranicznej z Białorusią i Ukrainą
Dane analizowano w środowisku GIS w układzie współrzędnych PUWG-92.
Wykorzystano do tego system ArcGIS 9.1. Oprogramowanie to posłuŜyło równieŜ do
wykonania obliczeń oraz do wizualizacji otrzymanych wyników.
Podstawowymi materiałami wykorzystanymi do określenia chemizmu wód
podziemnych w strefach granicznych były wyniki badań monitoringowych prowadzonych
przez Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy oraz warstwy
informacyjne dotyczące jakości wód i przekroczeń wskaźników zawarte w bazie danych MhP
w skali 1:50 000. Rozwiązanie zadania było utrudnione, ze względu na to, Ŝe dla części
arkuszy obowiązywała inna klasyfikacja jakości (zmiana nastąpiła w roku 2000 na skutek
zmian w rozporządzeniach dotyczących jakości wód przeznaczonych do spoŜycia). Dla
potrzeb niniejszego opracowania dokonano unifikacji obu klasyfikacji.
90
Generalnie wody podziemne występujące w rejonie pasa granicznego są średniej
i dobrej jakości. Za obniŜenie parametrów jakościowych odpowiedzialne są tu głównie
czynniki neogeniczne wpływające na podwyŜszone zawartości Ŝelaza i manganu. Jedynie
lokalnie, w rejonie miast oraz terenów intensywnie eksploatowanych rolniczo stwierdzono
zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego (związki azotu, siarczany).
Określenie kierunków i natęŜenia przepływu wymagało dyskretyzacji odcinka
granicznego. Po przetestowaniu podziałów na odcinki o róŜnych długościach zdecydowano
się na przyjęcie kroku kilometrowego (L=1 km) jako umoŜliwiającego określenie warunków
z rozdzielczością odpowiadającą skali generalizacji mapy. Dla kaŜdego z odcinków,
określono parametry niezbędne do wykonania obliczeń hydrogeologicznych:
• minimalna i maksymalna wartość przewodnictwa,
• zakres spadków hydraulicznych ([0] dla obszarów pozbawionych GPU)
• kąt pomiędzy strumieniem wód podziemnych a granicą,
• sinus kata,
• oznaczenie generalnego kierunku przepływu: do Polski [1] z Polski [-1], równoległy
do granicy [0] drenaŜ rzeczny [0].
Tabela zawiera równieŜ inne atrybuty ułatwiające zarządzanie danymi prowadzenie
odliczeń oraz wizualizację wyników, w tym liczbę porządkową, stratygrafię, oznaczenie
państwa oraz współrzędne X i Y w układzie PUWG-92. Jeden z atrybutów stanowi wyliczona
wielkość przepływu przez dany odcinek ([-] odpływ z polski, [+] dopływ z Ukrainy).
Do obliczenia wartości przepływu przyjęto uśrednione wartości przewodnictwa i
spadków hydraulicznych. Po przeprowadzeniu obliczeń przy pomocy modułów
oprogramowania ArcGIS a następnie zbilansowania wyników w programie EXCEL
otrzymano wartości przepływów przedstawione w tabeli 25.1.
Tab. 25.1. Wartości przepływu wód podziemnych w profilu granicy państwa z Ukrainą i Białorusią
Poziomy
GPU
powyŜej GPU
poniŜej GPU
UKRAINA
Dopływ do Polski
56 050 m3/24h
-
-
Odpływ z Polski
23 500 m3/24h
-
-
BIAŁORUŚ
Dopływ do Polski
25 567 m3/24h
7 408 m3/24h
1 769 m3/24h
Odpływ z Polski
27 309 m3/24h
6 769 m3/24h
5 418 m3/24h
91
Zadanie 26
Opracowanie modeli numerycznych dla JCWPd o stanie słabym oraz JCWPd
proponowanych jako transgraniczne
W ramach realizacji niniejszego zadania opracowano modele numeryczne dla 6
Jednolitych Części Wód Podziemnych. PoniŜej przedstawiono syntetyczny opis wykonanych
modeli.
1.
JCWPd nr 76, proponowana jako transgraniczna.
Powierzchnia JCWPd nr 76 wynosi 1171,2 km2 i obejmuje północną część
prawobrzeŜnej zlewni Nysy ŁuŜyckiej. Administracyjnie JCWPd nr 76 naleŜy w całości do
województwa lubuskiego, a pod względem geologicznym znajduje się na pograniczu trzech
duŜych jednostek geologicznych: bloku przedsudeckiego, monokliny przedsudeckiej
i perykliny śar. UŜytkowe wody podziemne występują tu w dwóch piętrach wodonośnych:
czwartorzędowym i paleogeńsko-neogeńskim. Teren JCWPd nr 76 znajduje się w obrębie
regionalnej dokumentacji hydrogeologicznej obejmującej obydwa te piętra. Warunki
hydrogeologiczne są skomplikowane z uwagi na istnienie w licznych miejscach zaburzeń
glacitektonicznych oraz dolin kopalnych tworzących kontakty hydrauliczne pomiędzy
piętrami wodonośnymi. Stan ilościowy i jakościowy jest dobry.
Numeryczny model przepływu wód podziemnych w JCWPd nr 76 obejmuje obszar 1
567,6 km2. Jest to model o strukturze dziewięciowarstwowej, gdzie pięć warstw modelu
odwzorowuje poziomy wodonośne, a cztery warstwy modelu reprezentują
słaboprzepuszczalne warstwy rozdzielające. Model numeryczny został zbudowany przy
uŜyciu systemu programowego Groundwater Vistas z zastosowaniem numerycznej metody
róŜnic skończonych. W graficznym środowisku tego systemu dokonano dyskretyzacji obszaru
modelu z zastosowaniem kwadratowej siatki o kroku 250 m.
Symulację przepływu wód podziemnych w JCWPd nr 76 poprzedziło zdefiniowanie
warunków brzegowych oraz rozkładów wartości współczynnika filtracji w poszczególnych
warstwach modelu. Zastosowano warunki brzegowe pierwszego, drugiego i trzeciego rodzaju
odwzorowujące połoŜenie zwierciadła wody podziemnej na granicy warstw, pobór wody
przez ujęcia oraz wymianę wody pomiędzy ciekami powierzchniowymi a systemem
wodonośnym. W wyniku obliczeń symulacyjnych określone zostało połoŜenie zwierciadła
wody podziemnej w warstwach modelu reprezentujących kenozoiczne poziomy wodonośne.
Uzyskane rozwiązanie w postaci map hydroizohips pozwoliło na określenie kierunków
przepływu wód podziemnych w poszczególnych poziomach wodonośnych na obszarze
JCWPd nr 76. Jako wynik obliczeń otrzymano takŜe bilans przepływu wód podziemnych w
JCWPd nr 76 z uwzględnieniem przepływu transgranicznego wynoszącego 6954 m3/d.
2.
JCWPd nr 92, proponowana jako transgraniczna
Powierzchnia JCWPd nr 92 wynosi 694,7 km2 i obejmuje środkową część
prawobrzeŜnej zlewni Nysy ŁuŜyckiej. Administracyjnie JCWPd nr 92 naleŜy do
województwa lubuskiego i dolnośląskiego, a pod względem geologicznym naleŜy do depresji
północnosudeckiej, jedynie jej południowa część w rejonie Zgorzelca jest w obszarze
metamorfiku kaczawskiego. UŜytkowe wody podziemne występują tu w dwóch piętrach
wodonośnych: czwartorzędowym i paleogeńsko-neogeńskim. Teren JCWPd nr 92 znajduje
się w obrębie regionalnej dokumentacji hydrogeologicznej obejmującej obydwa te piętra.
Obecność w licznych miejscach zaburzeń glacitektonicznych oraz dolin kopalnych
komplikuje warunki hydrogeologiczne tworząc zarazem kontakty hydrauliczne pomiędzy
piętrami wodonośnymi. Stan ilościowy i jakościowy JCWPd nr 92 jest dobry.
92
Numeryczny model przepływu wód podziemnych w JCWPd nr 92 obejmuje obszar
1164,8 km2. Jest to model dziewięciowarstwowy, gdzie pięć warstw modelu odwzorowuje
kenozoiczne poziomy wodonośne, a cztery warstwy modelu reprezentują słaboprzepuszczalne
warstwy rozdzielające. Model numeryczny został zbudowany przy uŜyciu systemu
programowego Groundwater Vistas z zastosowaniem numerycznej metody róŜnic
skończonych. W graficznym środowisku tego systemu dokonano dyskretyzacji obszaru
wody podziemnej w warstwach modelu reprezentujących kenozoiczne poziomy wodonośne.
przepływu wód podziemnych w poszczególnych poziomach wodonośnych na obszarze
JCWPd nr 92. Jako wynik obliczeń otrzymano takŜe bilans przepływu wód podziemnych w
JCWPd nr 92 z uwzględnieniem przepływu transgranicznego wynoszącego 15698 m3/d.
3.
Powierzchnia JCWPd nr 122 wynosi 19,0 km2 i obejmuje górną część zlewni
OstroŜnicy. Administracyjnie JCWPd nr 122 naleŜy do województwa dolnośląskiego, a
geologicznie naleŜy do niecki śródsudeckiej. Wody podziemne występują tu w dwóch
piętrach wodonośnych: czwartorzędowym i permo-karbońskim. Teren JCWPd nr 122
znajduje się w granicach duŜego regionalnego modelu niecki śródsudeckiej wykonanego dla
potrzeb oceny transgranicznych oddziaływań na wody podziemne wzdłuŜ polsko-czeskiej
granicy. Model niecki śródsudeckiej pełnił rolę modelu referencyjnego w procesie budowy
numerycznego modelu przepływu wód podziemnych w JCWPd nr 122. Stan ilościowy i
jakościowy JCWPd nr 122 jest dobry.
49,6 km2. Jest to model sześciowarstwowy. Warstwa pierwsza odwzorowuje czwartorzędowy
poziom wodonośny w dolinach cieków oraz górną część poziomu permskiego poza tymi
dolinami. Pozostałych pięć warstw modelu reprezentuje kolejne coraz to głębsze partie
permskiego poziomu wodonośnego. Model numeryczny został zbudowany przy uŜyciu
systemu programowego Groundwater Vistas z zastosowaniem numerycznej metody róŜnic
przez jedyne ujęcie oraz wymianę wody pomiędzy ciekami powierzchniowymi a systemem
wody podziemnej w warstwach modelu reprezentujących permski poziom wodonośny.
przepływu wód podziemnych w permskim poziomie wodonośnym na obszarze JCWPd nr
122. Jako wynik obliczeń otrzymano takŜe bilans przepływu wód podziemnych w JCWPd nr
122 z uwzględnieniem dopływu transgranicznego wynoszącego 2392 m3/d oraz odpływu
transgranicznego wynoszącego 1508 m3/d.
93
4.
Czarciego Potoku. Administracyjnie JCWPd nr 123 naleŜy do województwa dolnośląskiego,
a geologicznie naleŜy do niecki śródsudeckiej. Wody podziemne występują tu w trzech
piętrach wodonośnych: czwartorzędowym, kredowo-triasowym i permskim. Teren JCWPd nr
123 znajduje się w granicach duŜego regionalnego modelu niecki śródsudeckiej wykonanego
dla potrzeb oceny transgranicznych oddziaływań na wody podziemne wzdłuŜ polsko-czeskiej
22,6 km2. Jest to model sześciowarstwowy. Warstwa pierwsza odwzorowuje czwartorzędowe
piętro wodonośne w dolinach cieków oraz górną część piętra kredowo-triasowego poza tymi
dolinami. Warstwa druga, trzecia i czwarta modelu reprezentują kolejne coraz to głębsze
partie piętra kredowo-triasowego. Pozostałe dwie warstwy modelu reprezentują permskie
piętro wodonośne. Model numeryczny został zbudowany przy uŜyciu systemu programowego
Groundwater Vistas z zastosowaniem numerycznej metody róŜnic skończonych. W
graficznym środowisku tego systemu dokonano dyskretyzacji obszaru modelu z
zastosowaniem kwadratowej siatki o kroku 200 m.
warstwach modelu. Zastosowano warunki brzegowe pierwszego i trzeciego rodzaju
odwzorowujące połoŜenie zwierciadła wody podziemnej na granicy warstw oraz wymianę
wody pomiędzy ciekami powierzchniowymi a systemem wodonośnym.W wyniku obliczeń
symulacyjnych określone zostało połoŜenie zwierciadła wody podziemnej w warstwach
modelu reprezentujących czwartorzędowe, kredowo-triasowe i permskie piętro wodonośne.
przepływu wód podziemnych w poszczególnych piętrach wodonośnych na obszarze JCWPd
nr 123. Jako wynik obliczeń otrzymano takŜe bilans przepływu wód podziemnych w JCWPd
nr 123 z uwzględnieniem dopływu transgranicznego wynoszącego 311 m3/d oraz odpływu
transgranicznego wynoszącego 1521 m3/d.
5.
Ścinawki. Administracyjnie JCWPd nr 124 naleŜy do województwa dolnośląskiego, a
geologicznie naleŜy do niecki śródsudeckiej. Wody podziemne występują tu w trzech piętrach
wodonośnych: czwartorzędowym, kredowo-triasowym i permskim. Teren JCWPd nr 124
znajduje się w granicach duŜego regionalnego modelu niecki śródsudeckiej wykonanego dla
potrzeb oceny transgranicznych oddziaływań na wody podziemne wzdłuŜ polsko-czeskiej
118,6 km2. Jest to model sześciowarstwowy. Warstwa pierwsza odwzorowuje
czwartorzędowe piętro wodonośne w dolinach cieków, piętro kredowo-triasowe oraz górną
część piętra permskiego poza tymi dolinami. Pozostałe warstwy modelu reprezentują kolejne
coraz to głębsze partie piętra permskiego. Model numeryczny został zbudowany przy uŜyciu
systemu programowego Groundwater Vistas z zastosowaniem numerycznej metody róŜnic
94
wody podziemnej w warstwach modelu reprezentujących czwartorzędowe, kredowo-triasowe
i permskie piętro wodonośne. Uzyskane rozwiązanie w postaci map hydroizohips pozwoliło
na określenie kierunków przepływu wód podziemnych w poszczególnych piętrach
wodonośnych na obszarze JCWPd nr 124. Jako wynik obliczeń otrzymano takŜe bilans
przepływu wód podziemnych w JCWPd nr 124 z uwzględnieniem dopływu transgranicznego
wynoszącego 4645 m3/d oraz odpływu transgranicznego wynoszącego 6902 m3/d.
6.
JCWPd nr 12, o stanie słabym
Stan wód tej jednostki został określony jako słaby z uwagi na zagroŜenia pogorszenia
jakości wód podziemnych w wyniku nadmiernej eksploatcji. Głównym czynnikiem
zagraŜającym jakości wód i tym samym ograniczającym ich zasoby były migracje chlorków
do warstwy wodonośnej. W okresach nadmiernej eksploatacji wód podziemnych
obserwowano ingresję wód morskich do warstwy wodononośnej oraz ascenzję wód
zmineralizowanych z podłoŜa.
Opracowanie modelu numerycznego warunków hydrogeologicznych JCWPd 12
wymagało analizy warunków hydrogeologicznych na znacznie większym obszarze. Główny
obszar zasilania wód znajduje się poza granicami JCWPd 12 na terenie wysoczyzn
morenowych okalających omawianą jednostkę od południa. Z tego względu powierzchnia
badań modelowych jest prawie trzykrotnie większa od zakładanej (z 279 km2 do 829 km2).
Tak znaczne powiększenie obszaru badań było jednak niezbędne z uwagi na konieczność
bilansowania przepływu wód w JCWPd 12. NaleŜało równieŜ uwzględnić istotne czynniki
wpływające na warunki hydrodynamiczne i chemiczne jednostek : są nimi niewątpliwie duŜe
ujęcia wód podziemnych, zlokalizowane co prawda poza granicami JCWPd 12, ale
wpływające na system krąŜenia wód i stan rezerw. Struktura modelu obejmuje trzy warstwy
modelowe:
• obejmuje przestrzeń filtracyjną poziomu holoceńsko-plejstoceńskiego (Qp-h)
Niziny Gardnieńsko–Łebskiej i międzymorenowy (Qm) na wysoczyźnie
morenowej;
• łączy utwory półprzepuszczalne rozdzielające pierwszą (czwartorzędową) i trzecią
(oligoceńsko-mioceńsko-dolnoplejstoceńską) warstwę wodonośną. Stanowią je
najczęściej słabo przepuszczalne kompleksy osadów mioceńskich: mułków i iłów;
• stanowią wodonośne osady paleogenu (oligocenu i eocenu), neogenu (miocenu) i
dolnych ogniw plejstocenu – poziom oligoceńsko-mioceńsko-dolnoplejstoceński.
Obliczenia prowadzono w trójwymiarowej przestrzeni filtracyjnej. Opracowanie
modelu numerycznego JCWPd 12 pozwoli na właściwe monitorowanie wód. MoŜliwe będzie
określenie bilansu przepływu wód oraz weryfikacja przyczyn degradacji wód. Narzędzie to
umoŜliwi równieŜ śledzenie procesu wysładzania wód oraz prognozę przewidywanych zmian.
Ułatwi podejmowanie decyzji administracyjnych związanych z gospodarowaniem wodami w
tej jednostce i wskazanie warunków monitoringu i ochrony wód.
95
Zadanie 27
Utworzenie bazy danych znaczników środowiskowych wód podziemnych
W drugim roku realizacji niniejszego zadania kontynuowane były prace nad
pozyskaniem danych od róŜnych podmiotów dysponujących analizami izotopowymi, jednak
główny nacisk połoŜony był na weryfikację otrzymanych danych.
W chwili obecnej w bazie zgromadzonych jest ok. 4 800 rekordów. Główną cześć
danych pozyskano z laboratorium Instytutu Fizyki i Techniki Jądrowej, które wykonywało
zdecydowaną większość tego typu analiz dla potrzeb róŜnych instytucji. W 2010 roku
laboratorium to dostarczyło dodatkowo prawie 2 000 danych z najstarszych, archiwalnych
analiz, którymi dysponowało w formie opracowań bez wersji elektronicznej. DuŜą grupę
danych (ponad 600) pozyskano z PIG-PIB w Warszawie, są to analizy wykonywane dla
potrzeb róŜnych tematów (SOH, MhP). Na bieŜąco wprowadzane są dane z publikacji
dostarczanych przez prof. Andrzeja Zubera.
Opracowanie dostarczonych danych przebiega w następujących etapach:
• określenie lokalizacji – jeŜeli dane zawierają współrzędne geograficzne podane przez
dostarczających uzupełniane i ujednolicane są tylko brakujące dane geograficzne
(miejscowość zgodnie z Państwowym Rejestrem Nazw Geograficznych) oraz
współrzędne przeliczane są do układu WGS84; jeŜeli brak jest współrzędnych
podejmowane są próby określenia przybliŜonej lokalizacji i odczytu współrzędnych z
mapy;
• weryfikacja danych o obiekcie z Centralnym Bankiem Danych Hydrogeologicznych –
jeŜeli obiekt zostaje odnaleziony w CBDH weryfikowana jest lokalizacja, dane o
poziomie wodonośnym, stratygrafia i głębokość pobrania próby; numer obiektu w
CBDH umieszczany jest w bazie danych;
• określenie nazwy punktu – zgodnie z przyjętym w bazie schematem ujednolicana jest
nazwa do formatu „Miejscowość, Nazwa Obiektu, Numer Obiektu”, jeŜeli to
konieczne i są ku temu podstawy (dane z CBDH) następuje przypisanie nowej nazwy
obiektu (np. jeŜeli doszło do zmiany właściciela);
• weryfikacja pozostałych danych – ujednolicane są formaty wprowadzonych danych
(format daty, format wprowadzonych wartości liczbowych poszczególnych
pomierzonych parametrów);
• uzupełnienie pozostałych pól w rekordzie, jeŜeli nie zostały podane przez dostawcę
danych.
Tak zweryfikowane rekordy podlegają sortowaniu gdzie kryterium jest nazwa punktu
(obiektu). Następnie baza sprawdzana jest pod kątem występowania zdublowanych rekordów.
Jak wspomniano powyŜej główna część danych pochodzi z laboratorium IFiTJ. Są to jednak
analizy wykonane na zlecenie róŜnych instytucji i często - nie z winy laboratorium - nie
zawierają części danych. PoniewaŜ część danych niezaleŜnie dostarczają instytucje jakie
zamawiały badania w IFiTJ w wielu przypadkach udaje się uzupełniać dane o informacje
takie jak szczegółowa lokalizacja, dodatkowe badanie jakie wykonywały instytucje
zamawiające niezaleŜnie od badań izotopowych, podmiot finansujący badania. Powoduje to
spadek ilości rekordów ale wyraźnie wzrasta jakość zgromadzonych danych. W tym miejscu
zaznaczyć naleŜy, Ŝe część danych zapewne pozostanie utracona dla celów dalszych analiz.
Składają się na to braki w opisach prób jakimi dysponują instytucje zlecające badania.
Pojawiają się na przykład próby kodowane gdzie niemoŜliwa jest nawet przybliŜona
lokalizacja miejsca pobrania. Nie zawsze teŜ zamawiający są w stanie odnaleźć szczegóły
wykonanych badań. Pojawia się problem identyfikacji opróbowanego horyzontu
96
wodonośnego, jego stratygrafii i głębokości. Część danych wykonana została na zlecenie
instytucji juŜ nie istniejących, brakuje informacji kto jest obecnie dysponentem tych badań
oraz kto moŜe udzielić informacji dotyczących szczegółów zamówienia.
W ostatnich miesiącach podejmowano wysiłki skupiające się na dotarciu do osób,
które mogłyby udzielić informacji pomagających uzupełnić brakujące szczegóły dla badań
zgromadzonych w bazie.
Wydaje się, Ŝe opracowanie bazy pomiarów izotopowych w chwili obecnej to ostatni
moment na odzyskanie niektórych badań. Stąd w dalszym ciągu podejmowane będą wysiłki
zmierzające do poprawy jakości poszczególnych rekordów przez zdobycie dodatkowych
informacji na temat opracowań, dla celów których wykonane były badania izotopowe.
Równolegle prowadzone będą pierwsze prace nad formą prezentacji zgromadzonych danych i
wyborem docelowego formatu bazy.
97
Zadanie 28
Charakterystyka geologiczna i hydrogeologiczna zweryfikowanych JCWPd
Zgodnie z kartą programową oraz harmonogramem rzeczowo-finansowym niniejsze zadanie
zostało zrealizowane w okresie do 31.12. 2009 r. Sprawozdanie z wykonanych prac zostało przyjęte
przez Nadzorującego w 2010 r.

Temat 5

Transkrypt

Podobne dokumenty

JCWPd 67

kryteria jakości (wód podziemnych)

JCWPd 135

JCWPd 75

JCWPd 14

JCWPd 52

151 Zbiornik Turek - Konin - Koło Legenda

wyniki badań wód podziemnych na terenie woj. podlaskiego w 2008