Transcript UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH

UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH
Wykład nr 4-5
„Systemy zaopatrzenia w wodę”
Wody podziemne powstają z wód powierzchniowych i
opadowych, które na skutek przepuszczalności terenu zlewni
wsiąkają do warstw porowatych gruntu, opadają do strefy
saturacji (nasycenia) i tam tworzą stojące i płynące
zbiorniki wód podziemnych.
Cechy charakterystyczne
• różnią się zasadniczo od wód powierzchniowych, gdyż
wsiąkając w grunt pozbywają się zanieczyszczeń
fizycznych i bakteriologicznych;
• są klarowne;
• poprzez kontakt z różnymi skałami i gruntem rozpuszczają
niektóre ich składniki i mogą ulec wtórnemu
zanieczyszczeniu chemicznemu;
• zwykle mają wysoką twardość, zawierają znaczne ilości Fe
i Mn, mogą być kwaśne (nadmiar CO2);
• z reguły stały skład i temperatura (7 – 12 0C) (temp. może
być podwyższona przy wodach z głębokich warstw – do
170C).
Na cele wodociągowe mogą być ujmowane wody ze strefy
saturacji.
Schemat występowania wód podziemnych
1 – warstwy wodonośne;
2 – warstwy nieprzepuszczalne;
3 – woda gruntowa;
4 – woda wgłębna o swobodnym
zwierciadle;
5 – woda artezyjska;
6 – woda powierzchniowa (rzeka)
7 – linia ciśnienia hydrostatycznego horyz. II
8 – studnia wody gruntowej
9 – studnia wody wgłębnej
10 – studnia artezyjska horyzontu II
11 – studnia subartezyjska horyzontu II
Rodzaje wód podziemnych
1. Wody zaskórne:
- występują bardzo płytko pod powierzchnią ziemi
(kilkanaście – kilkadziesiąt cm) i są praktycznie
pozbawione strefy aeracji oraz ochronnej warstwy
nieprzepuszczalnej.
- zasilane są bezpośrednio opadami atmosferycznymi.
- wykazują dobowe wahania temperatury, są z reguły
silnie zanieczyszczone (zw. organiczne, humusowe,
zażelazione) – praktycznie nie nadają się do celów
wodociągowych.
2. Wody gruntowe
- występują w strefie saturacji, są oddzielone od powierzchni
ziemi mniej lub więcej przepuszczalną strefą aeracji. Są
zasilane bezpośrednio od powierzchni ziemi poprzez
infiltrujące przez nią wody opadowe;
- ograniczone od dołu stropem warstwy nieprzepuszczalnej,
czyli spągiem warstwy wodonośnej, zaś od góry powierzchnią wody wolnej, czyli zwierciadłem wody
gruntowej, które rozdziela strefę aeracji (występuje
powietrze w porach gruntu) od strefy saturacji
- dobra jakość, jeśli strefa aeracji jest dostatecznie gruba,
często występuje nadmiar Fe i Mn; wykorzystywane
głównie na potrzeby rolnictwa, rzadziej na cele
wodociągowe (w szczególnych warunkach, przy dużych
zasobach).
3. Wody wgłębne
- występują w warstwach pokrytych utworami
nieprzepuszczalnymi; zasilane są przez wody opadowe
infiltrujące do warstw wodonośnych na obszarach zasilania
często znacznie oddalonych od miejsc poboru wody
- zwykle wysoka jakość (długa droga oczyszczania); stabilny
skład chemiczny i temperatura; mogą wystąpić nadmierne
wartości zwłaszcza Fe i Mn.
- Szczególnie przydatne do celów wodociągowych.
- Dzielą się na wody subartezyjskie, artezyjskie i o
zwierciadle swobodnym.
4. Wody głębinowe
- wody znajdujące się głęboko pod powierzchnią ziemi i
oddzielone od niej wieloma warstwami
nieprzepuszczalnymi; pochodzą z powstających w głębi
ziemi par wodnych.
- są w znacznym stopniu zmineralizowane i nie nadają się do
celów wodociągowych
Zasoby wód podziemnych
1. Zasoby statyczne - ilość wody grawitacyjnej [m3] która
jest zawarta w rozpatrywanym ośrodku w obrębie jego
nawodnionej partii, i która teoretycznie może być z
niego wydobywana
(ilość wody znajdująca się w pustych przestrzeniach
skał stanowiących zbiornik wody podziemnej)
Vst  V0  p
gdzie: V0 – objętość pokładu wodonośnego,
wypełnionego wodą, [m3]
p – współczynnik porowatości pokładu
wodonośnego
Zasoby wód podziemnych
2. Zasoby dynamiczne - ilość wody grawitacyjnej [m3/s],
która jako strumień podziemny przepływa przez dany
ośrodek w jednostce czasu.
Qdyn  k  H  B  i
gdzie: k – współczynnik filtracji warstwy wodonośnej,
[m/h]
H – głębokość strumienia podziemnego [m]
B – szerokość przekroju poprzecznego strumienia
podziemnego [m]
i – spadek podłużny zwierciadła wody
podziemnej
Zasoby wód podziemnych
3. Zasoby eksploatacyjne - Część zasobów statycznych
lub dynamicznych, którą można pobrać w jednostce
czasu w danych warunkach technicznych i
hydrogeologicznych [m3/s]. Tworzą podstawę do
określenia wydajności ujęć wodociągowych.
- kategoria C: zasoby ustalone w oparciu o mat. archiwalne,
zdjęcia hydrogeologiczne, wiercenia z wykorzystaniem
analogii z sąsiednimi, dobrze zbadanymi partiami tego
samego strumienia wód podziemnych;
( projektowanie ujęć o wyd. do 100 m3/h; istniejących
obiektów komunalnych i zakładów przemysłowych jeśli ich
zapotrzebowanie nie przekracza 6 m3/h, itp.)
- kategoria B: zasoby rozpoznane za pomocą wierceń i
specjalnych badań hydrogeologicznych, w tym pompowań
próbnych (są podstawą do wydania pozwolenia na budowę
lub rozbudowę miejskich urządzeń i sieci wodociągowych,
urządzeń zbiorowego zaopatrzenia w wodę wsi itp.)
- kategoria A: zasoby rozpoznane na podstawie długoletnich
badań, szczególnie próbnych pompowań; przydatne w
projektowaniu rozbudowy istniejącyh ujęć;
Wody infiltracyjne
Są to wody powierzchniowe, którymi zostają wzbogacone
wody podziemne.
Wody powierzchniowe (o niezadowalającej jakości)
wprowadzone do warstwy wodonośnej dzięki infiltracji
(dennej, brzegowej) nabierają cech wód podziemnych.
Infiltracja może być wykorzystana jako sposób wzbogacania
zasobów wód podziemnych (infiltracja sztuczna).
Ujęcia wód podziemnych
1. Ciągi drenowe - z grawitacyjnym odprowadzeniem wody
do studni zbiorczej; wykonuje się je w przypadku płytko
zalegających wód podziemnych, przy wydajności
wodociągu poniżej 90 m3/h
- układa się na spągu warstwy wodonośnej
- co 30-50 m stosuje się studzienki kontrolne o średnicy min.
1,0 m
- stosuje się sączki drenarskie min. D = 100 z otworami Ø1520 mm rozmieszczonymi równomiernie na całej ścianie
- sączki układa się ze spadkiem w kierunku st. zbiorczej; imin
= 5‰ (D=100) lub 4‰ (D=150 mm)