UJĘCIA WÓD PODZIEMNYCH Wykład nr 4 „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

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 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) gdzie: V0 – objętość pokładu wodonośnego, wypełnionego wodą, [m3] p – współczynnik porowatości pokładu wodonośnego

Zasoby wód podziemnych Zasoby dynamiczne - ilość wody grawitacyjnej [m3/s], która jako strumień podziemny przepływa przez dany ośrodek w jednostce czasu. 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 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 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;

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 Ø15-20 mm rozmieszczonymi równomiernie na całej ścianie sączki układa się ze spadkiem w kierunku st. zbiorczej; imin = 5‰ (D=100) lub 4‰ (D=150 mm)

2. Studnie kopane - z odprowadzeniem wody pompami lub lewarami, stosowane przy zaleganiu wód na głębokości 10-20 m i wydajności wodociągu poniżej 90 m3/h; budowane zwykle na potrzeby pojedynczych domów lub niewielkich zgrupowań

3. Studnie wiercone - budowa kolumna rur okładzinowych (eksploatacyjnych), zabezpiecza otwór wiertniczy przed przedostawaniem się do wnętrza studni materiału ziarnistego, zbudowana z połączonych ze sobą rur stalowych; kolumna filtrowa, składająca się z filtru właściwego (dopływ wody do wnętrza studni), rury podfiltrowej (osadnik drobnych cząstek stałych) i rury nadfiltrowej (rura wiertnicza łącząca filtr z rurą eksploatacyjną, umożliwia założenie uszczelnienia, montaż pompy głębinowej lub przewodu ssawnego pompy wodoc.)

Długość filtru powinna być dostosowana do miąższości warstwy wodonośnej z uwzględnieniem depresji zwierciadła wody

Obudowa studni – chroni studnię przed uszkodzeniem i wpływami atmosferycznymi. W obudowie umieszcza się uzbrojenie.

Ujęcia promieniste

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).