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

OCHRONA WÓD PODZIEMNYCH

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, EKRAN+ drenaż

tworzeniu barier hydraulicznych, tj 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.

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., Ekran poziomy, skośny

pionowo w 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.

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.

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

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

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

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

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.

Pomiary i badania wykonywane są raz w roku. 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

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

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

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

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.

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

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

Spowodowane jest to bezmyślnym i rozwojem 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

Powinno zastosować się: środki ochrony ekonomiczne, prawne, 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

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).

Klasa I Klasa II Klasa III 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;

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.

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

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

Pasmo nadmorskie (prowincja nizinna) W paśmie tym wydzielono 30 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).

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.

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 wody klasy Id stanowią 3,5% zasobów całkowitych.

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.

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.

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.

(prowincja górsko-wyżynna) 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.

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 klasy Ic. 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.

(prowincja górsko-wyżynna) 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).

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

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