Hydrogeologia - Kierunki zamawiane

Ćwiczenia terenowe z przedmiotu „Hydrogeologia”
realizowanych jako jedno z zadań w projekcie „Zamawianie kształcenia na
kierunkach technicznych, matematycznych i przyrodniczych – pilotaŜ”,
które odbyły się w dniach 28-29.05.2009 r.
1. Wstęp
Rejonem lokalizacji ćwiczeń terenowych z „Hydrogeologii” były tereny Zapadliska
Przedkarpackiego i Karpat zlokalizowane pomiędzy Krakowem a ZakopanemKościeliskiem.
Ćwiczenia obejmowały zarówno zajęcia terenowe jak i kameralne.
Na początku rozpoczęcia ćwiczeń wygłoszono krótki wykład wprowadzający w
budowę geologiczną badanego terenu, a więc rejonu przedkarpacia (Zapadliska
Przedkarpackiego) w skład którego wchodzą w ramach podłoŜa klastyczne, morskie
utwory trzeciorzędu-miocenu składające się z iłów, iłowców, piasków i piaskowców, a
nadkładu czwartorzędowe, holoceńskie, aluwialne warstwy piaszczysto-Ŝwirowe z
madami oraz Karpat. Na Karpaty składają się najogólniej Karpaty zewnętrzne i
wewnętrzne, przedzielone skałami Pienińskiego Pasa Skałkowego oraz Tatry.
Karpaty zewnętrzne, zwane teŜ fliszowymi są to naprzemianległe warstwy
piaskowcowo-łupkowe
i
łupkowo-piaskowcowe
pochodzenia
morskiego,
pod
względem tektonicznym występujące w postaci płaszczowin np. pośląskiej, śląskiej,
podmagurskiej i magurskiej utworzonych w okresach kredy górnej i trzeciorzędupaleogenu. Karpaty wewnętrzne mają teŜ budowę fliszową, lecz pod względem
tektonicznym słabo zaburzoną, na przewaŜającym obszarze płytową, przy styku z
Tatrami i PPS monoklinalną lub w postaci deformacji nieciągłej. Wiek skał tej formacji
określa się na trzeciorzęd-oligocen (ryc. 1,2,6).
Tatry są formacją górską zbudowaną zarówno ze skał osadowych jak i krystalicznych
(intruzji magmowej). Skały osadowe są zaburzone tektoniczne występując w postaci
najczęściej skał węglanowych w płaszczowinach wierchowej i reglowej (ryc.10 -17).
Ćwiczenia terenowe prowadzone były w 6 punktach badawczych (ryc. 3,5 i 21).
Punkt nr 1 (ryc. 3) zlokalizowany był w obrębie Zapadliska Przedkarpackiego, doliny
Wisły w odległości ok.200 m od jej koryta. Stanowił go nadzalewowy taras
zbudowany
w
przypowierzchniowej
części
z
namułów.
PodłoŜem
nieprzepuszczalnym były ilasto-piaszczyste utwory mioceńskie. W punkcie tym
wykonano
odwiert
małodymensyjny
przy
wykorzystaniu
penetrometru,
przeprowadzono profilowanie przewierconych skał oraz zalewając go wodą
określono wielkość współczynnika filtracji (ryc. 4) w warunkach nieustalonych
podczas rozsączania.
Punkt nr 2 znajdował się w obrębie Karpat zewnętrznych, w miejscowości Pcim, na
zalewowym tarasie rzeki Raby (ryc. 5). W punkcie tym w odległości od koryta ok. 5 m
pobrano próbę skał aluwialnych, wykonano analizę granulometryczną, ustalając
stopień obtoczenia i kulistości otoczaków (ryc. 7,8). W studni kopanej ujmującej wody
gruntowe tego tarasu pobrano próbę wody określając temperaturę, odczyn pH wody,
przewodność
elektryczną
oraz
zawartość
tlenu.
Podobne
badania
wody
przeprowadzono tutaj w odniesieniu do wód powierzchniowych Raby.
Punkt nr 3 znajdował się w miejscowości Lubień, u podnóŜa góry Czechówka (ryc.
5). Występowało tutaj źródło stałe (obserwowane w przeszłości przez UR przez
okres
2
lat)
zstępujące,
hydrogeologiczny
skalne,
(wydajność,
szczelinowe,
temperatura
wody,
którego
odczyn
ustalono
pH,
reŜim
przewodność
elektryczna, zawartość tlenu).
Punkt nr 4 znajdował się w miejscowości Tenczyn-Smugawka. W punkcie tym
występowała studnia kopana ujmująca wody szczelinowe z fliszu oraz odkrywka
naturalna
gruboławicowych,
fliszowych
warstw
magurskich.
W
studni
przeprowadzono pomiar głębokości zalegania zwierciadła wody oraz głębokości
studni. Pobrano teŜ próbę wody określającą temperaturę, odczyn pH, przewodność
elektryczną oraz zawartość tlenu. Odkrywka gruboławicowego piaskowca została
sprofilowana, wykonano na niej równieŜ pomiar rozciągłości oraz upadu warstw.
Punkt nr 5 zlokalizowany jest w miejscowości Szaflary na tarasie rzeki Dunajec
(ryc.21), w obrębie występowania fliszowych warstw Karpat wewnętrznych (Niecka
Podhalańska). Przeprowadzono tutaj pomiary geodezyjne przy wykorzystaniu
niwelatora umoŜliwiające wykonanie przekroju hydrogeologicznego pomiędzy rzeką
Dunajec a studnią kopaną ujmującą wody gruntowe tarasu. Zaniwelowano tutaj
zwierciadło w rzece, powierzchnię terenu pomiędzy rzeką a studnią, oraz zwierciadło
wody w studni kopanej. Z rzeki oraz studni pobrano próby wody określając
temperaturę, odczyn pH, przewodność elektryczną oraz zawartość tlenu. W
odległości
ok.
3
m
od
brzegu
rzeki
pobrano
próbę
gruntu
do
analizy
granulometrycznej, określając równocześnie procentowy udział w nanosach skał
krystalicznych (wyniósł on ok. 10%).
Punkt nr 6 zlokalizowany był w obrębie doliny Kościeliskiej (ryc.13,16,18,19 i 21).
Obejmował on zarówno krasowe źródło „Lodowe”, zwiedzanie „Jaskini Mroźnej” oraz
zapoznanie z budową geologiczną Tatr i naturalnych wychodni skał węglanowych
mających miejsce w Dolinie Kościeliskiej. Na odpływie wody ze źródła pobrano próbę
wody oznaczając temperaturę, odczyn pH, przewodność elektryczną oraz zawartość
tlenu.
2. Wyniki badań
Punkt nr 1 (Oznaczanie wsp. filtracji metodą rozsączania wody w wykonanym
otworze małodymensyjnym)
Do wykonanego otworu o średnicy 60 mm wprowadzono 7 litrów wody o
temperaturze 18oC.
Głębokość otworu wynosiła 190 m ppt. Profil geologiczny otworu był następujący:
0,0-0,9 m nasyp gleby pylastej z okruchami cegły i gruzu, 0,9—1,9 m namuły
piaszczyste szaro-czarne. Początkowa głębokość zwierciadła wody H0 wyniosła 1,27
m ppt. Głębokość wody po czasie wsiąkania t Ht wyniosła 1,38 m ppt.
Współczynnik filtracji kf [m·s-1] obliczono ze wzoru (dla otworu o przekroju kołowym):
[
log (H0 + 0,5r ) − log( Ht + 0,5r )
k f = 1,15 r
m ⋅ s −1
t
gdzie:
r – promień otworu - 6 [cm].
Obliczony współczynnik filtracji kf = 4,6 .10-4[m·s-1].
Punkt nr 2 (analiza granulometryczna + WSP. nierównomierności)
Rzeka Raba, miejscowość Pcim
]
Tabela 2. Zestawienie analizy granulometrycznej sitowej aluwiów z Raby
Procentowa
zawartość
Średnice
Suma procentów
poszczególnych Waga frakcji [dkg]
wagowa
wagowych
frakcji [mm]
poszczególnych
kolejnych frakcji
frakcji
150<
46,0
8,10
8,10
120-150
92,0
16,21
24,31
80-120
32,0
5,64
29,95
60-80
44,0
7,75
37,70
30-60
41,0
7,22
44,92
20-30
58,0
10,22
55,14
10-20
40,0
7,05
62,19
6,3-10,0
38,0
6,70
68,89
2,0-6,3
85,5
15,07
83,96
1,0-2,0
28,5
5,02
88,98
0,63-1,0
17,0
3,00
91,98
0,25-0,63
27,5
4, 85
96,83
0,10-0,25
12,5
2,20
99,03
0,10>
5,5
0,97
100
Σ 567,5
Z krzywej granulometrycznej wyznaczono:
d10= 0,9 mm
d60= 45,0 mm
U= d60/ d10=40,5
Wsp. nierównomierności uziarnienia U >15 skała bardzo nierównomiernie uziarniona
Stopień obtoczenia 0,3
Kulistość 0,5
Wyniki badań fizyko-chemicznych prób wody ze studni i rzeki Raby zestawiono w
tabeli 1.
Punkt nr 3
Wydajność źródła Q = 10,5 dm3/min.
Wyniki badań fizyko-chemicznych próby wody w tabeli 1.
Punkt nr 4
Profil geologiczny odkrywki magurskiego piaskowca gruboławicowego
- 0,08 m łupek ilasty
- 1,29 m piaskowiec średnioziarnisty
- 0,23 m łupek ilasty
- 0,34 m piaskowiec średnioziarnisty
- 0,18 m łupek ilasty
- 1,35 m piaskowiec średnioziarnisty
Kąt zapadania warstw 25°, azymut rozci ągłości 12°.
Pomiary w studni kopanej przy drodze-sklepie spoŜywczym
- głębokość do zwierciadła wody podziemnej 6,74 p.p.t.
- głębokość studni 7,67m p.p.t.
Badania fizyko-chemiczne próby wody ze studni w tabeli 1.
Punkt nr 5
Analiza granulometryczna pobranej z tarasu rzeki Dunajec próbki skał w Szaflarach
Średnice
poszczególnych
frakcji [mm]
120-200
80-120
60-80
30-60
20-30
10-20
6,3-10,0
2,0-6,3
1,0-2,0
0,63-1,0
0,25-0,63
0,10-0,25
0,10>
Waga frakcji
[dkg]
Procentowa
zawartość wagowa
poszczególnych
frakcji
12,94
6,78
6,78
14,48
10,80
4,62
9,55
12,94
6,63
3,54
6,47
3,24
1,23
Suma procentów
wagowych
kolejnych frakcji
42,0
12,94
22,0
19,72
22,0
26,5
47,0
40,98
35,0
51,78
15,0
56,4
31,0
65,95
42,0
78,89
21,5
85,52
11,5
89,06
21,0
95,53
10,5
98,77
4,0
100
Σ 324,5
Tabela 3. Zestawienie wyników analizy granulometrycznej sitowej aluwiów z Dunajca
Z krzywej granulometrycznej wyznaczono średnice miarodajne i zastępcze:
d10= 0,55 mm
d60= 32,0 mm
U= d60/ d10=58,2
Wsp. nierównomierności uziarnienia U > 15 skała bardzo nierównomiernie uziarniona
Pomiary w studni kopanej przy drodze z Nowego Targu przy ul. Augustyna Suskiego
- głębokość do zwierciadła wody podziemnej 4,04 m p.p.t.
- głębokość studni 4,48 m p.p.t.
Wyniki pomiarów geodezyjnych przedstawiono poniŜej w postaci szkicu oraz tabeli:
Szkic geodezyjny przez badany teren pomiędzy studnią kopaną a Dunajcem
przedstawia się następująco:
Przekrój morfologiczny przez badany teren pomiędzy studnią kopaną a Dunajcem.
Punkt nr 6
Wydajność źródła „Lodowego” wynosi 3,5 m3/s (wg Pazdry 1990),
Właściwości fizyko-chemniczne pomierzone w terenie zestawiono w tabeli 1
Jaskinia Mroźna znajduje się we wschodnim zboczu Doliny Kościeliskiej w Tatrach,
w masywie Organów. Jej wejście znajduje się 125 m powyŜej dna doliny, a wyjście
131 m. Cała długość jaskini wynosi 480 m. Nazwę swą zawdzięcza stałej przez cały
rok temperaturze 5°C oraz białym w ęglanowym naciekom na ścianach jaskini
przypominającym szron.
Tabela 1. Zestawienie pomiarów parametrów fizyko-chemicznych wód
Rodzaj
Temperatura
oznaczenia
wody
Nr punktu
1
2a (rzeka Raba)
2b (studnia
kopana-Pcim)
3 (źródło Lubień)
4 (studnia kopana
Teczyn)
5a (rzeka Dunajec)
5b (studnia
Szaflary)
6 (źródło Lodowe)
°C
18,0
19,0
5,49
Przewodność
elektrolityczna
właściwa PEW
µS·dm-3
344,6
21,4
5,71
522,1
64,0
10,5
9,0
5,66
5,80
386,0
485,0
83,0
46,7
14,3
7,7
5,67
6,26
209,6
799,3
90,0
40,0
4,5
4,50
164,0
86,0
Odczyn pH
Zawartość
tlenu
%
100,0
3. Skład osób uczestniczących podczas ćwiczeń
Prowadzący ćwiczenia: dr hab. inŜ. Stefan SATORA prof. UR
dr inŜ. Marek TARNAWSKI
Kamil KULASIK
Studenci kierunku „Infrastruktury obszarów wiejskich”
1.
2.
3.