Metodyka wyboru optymalnej metody wyznaczania zasięgu stref

Metodykawyboruoptymalnejmetody
wyznaczaniazasięgustrefochronnych
ujęćzwykłychwódpodziemnych
zuwzględnieniem
warunkówhydrogeologicznych
obszaruRZGWwKrakowie
RobertDuda•BogumiłaWinid•RobertZdechlik•MagdalenaStępień
Kraków2013
RegionalnyZarządGospodarkiWodnejwKrakowie
ul.MarszałkaJ.Piłsudskiego22
31‐109Kraków
© CopyrightbyRegionalnyZarządGospodarkiWodnej
wKrakowie
Recenzenci: prof.drhab.JózefGórski
UAMwPoznaniu
prof.drhab.inż.AndrzejSzczepański
AGHAkademiaGórniczo–HutniczawKrakowie
Autorzy: RobertDuda1,
BogumiłaWinid2,
RobertZdechlik1
MagdalenaStępień
AGHAkademiaGórniczo–Hutnicza
1WydziałGeologii,GeofizykiiOchronyŚrodowiska
2WydziałWiertnictwa,NaftyiGazu
al.A.Mickiewicza30
30‐059Kraków
Wydawca: AkademiaGórniczo–Hutnicza
im.StanisławaStaszicawKrakowie
WydziałGeologii,GeofizykiiOchronyŚrodowiska
Kraków,2013
ISBN978‐83‐88927‐29‐4
Druk: DeltaKraków,tel.601682500
2
Spistreści
Wykazskrótówisymbolistosowanychwpracy /5
1.
Informacjewprowadzająceicelpracy
2.
CharakterystykahydrogeologicznaobszaruRZGWwKrakowie
3.
Aspektyprawne
4.
Rolaizakresdokumentacjihydrogeologicznejujęciawprocesieustanawiania
strefochronnych
/22
4.1.
Ocenadotychczasowejpraktykiopracowania
dokumentacjihydrogeologicznej /22
4.2.
Wskazaniadozawartościdokumentacjihydrogeologicznej /23
4.3.
Środkiimetodybadańwykorzystywaneprzywyznaczaniu
strefochronnych
/27
5.
Parametryhydrogeologiczneniezbędnedowyznaczenia
strefyochronnej
/30
6.
Podstawowemetodywyznaczaniastrefochronnychujęć /32
6.1.
Uwagiogólne
6.2.
Wyznaczenieobszaruzasilaniaujęciaiobszaruspływu
wóddoujęcia /32
6.3.
Czasprzepływuwodyodgranicyobszaruzasilaniadoujęcia
6.4.
Metodyanalityczne
/40
6.5.
Metodagraficzna
/51
7.
Porównanieanalitycznychmetodwyznaczania
terenuochronypośredniej
/57
8.
Wytycznedlaoptymalnegowyznaczaniaterenuochronypośredniej
8.1.
Wybórzalecanejmetodywyznaczeniaterenuochronypośredniej
8.2.
Obliczenieczasuprzesączaniaprzezstrefęnienasyconą
8.3.
Wyznaczanieterenuochronypośredniejmetodąanalityczną
/69
8.4.
Wyznaczanieterenuochronypośredniejmetodągraficzną /72
8.5.
Wyznaczaniestrefochronnychujęćwskałachszczelinowych
/73
8.6.
Wyznaczaniestrefochronnychujęćwskałach
/13
/15
/32
opodwójnejporowatości
8.7.
/9
/37
/60
/60
/63
/75
Wyznaczaniestrefochronnychujęćwszczelinowo‐krasowych
poziomachwodonośnych
/78
3
8.8.
Wyznaczaniestrefochronnychwprzypadkuinfiltracyjnegozasilania
ujmowanejwarstwyzwódpowierzchniowych
/83
8.9.
Wyznaczaniestrefochronnychwprzypadkuwspółdziałaniaujęć
8.10.
Wskazaniadouszczegółowieniaprzebiegugranicystrefyochronnej
napodstawiezagospodarowaniaiużytkowaniaterenu
/87
9.
Monitoringosłonowyujęćwódpodziemnych
10.
Zastosowaniemodelowanianumerycznegodowyznaczaniaterenuochrony
pośredniejujęć /94
/83
/89
Spisliteratury /111
Załącznik1.Przykładwyznaczeniaterenuochronypośredniejmetodąmodelowania
numerycznego
/118
Załącznik2.Charakterystykahydrogeologicznaużytkowychpięterwodonośnychna
obszarzeRZGWwKrakowie
/129
Spisliteraturydozałącznika2
/146
Summary
/149
4
Wykazskrótówisymbolistosowanychwpracy
Skróty
AEM—(ang.analyticelementmethod)–metodaelementówanalitycznych
CFR—(ang.calculatedfixed‐radius)–metodaobliczonegopromieniaokręgu
FDM—(ang.finitedifferencemethod)−metodaróżnicskończonych
GHB—(ang.generalheadboundary)−granicaodsunięta
GIS—(ang.geographicinformationsystem)−systeminformacjigeogra icznej
GPU—głównypoziomwodonośny
GUPW—głównyużytkowypoziomwodonośny
GZWP—głównyzbiornikwódpodziemnych
IMGW—InstytutMeteorologiiiGospodarkiWodnej
JCWPd—jednolitaczęśćwódpodziemnych
MhP—MapahydrogeologicznaPolski
MPZP—miejscowyplanzagospodarowaniaprzestrzennego
OSW—obszarspływuwód(doujęciawódpodziemnych)
PCB—polichlorowanebifenyle
PIG−PIB—PaństwowyInstytutGeologiczny−PaństwowyInstytutBadawczy
PPW−WH—pierwszypoziomwodonośny–występowanieihydrodynamika
PPW–WJ—pierwszypoziomwodonośny–wrażliwośćnazanieczyszczeniaijakość
wód
PSH—PaństwowaSłużbaHydrogeologiczna
RGW—RegionGórnejWisływregionalizacjihydrogeologicznej
RŚW—RegionŚrodkowejWisływregionalizacjihydrogeologicznej
RWGW—RegionWodnyGórnejWisły
RZGW—RegionalnyZarządGospodarkiWodnej
SKW—subregionKarpatwewnętrznych
SKZ—subregionKarpatzewnętrznych
SO—strefaochronna(ujęciawódpodziemnych)
SŚWW—subregionśrodkowejWisływyżynny
SZP—subregionzapadliskaprzedkarpackiego
TOB—terenochronybezpośredniej(ujęciawódpodziemnych)
TOP—terenochronypośredniej(ujęciawódpodziemnych)
WZIZT—warunkizabudowyizagospodarowaniaterenu
5
Symbole
A—punktcharakterystycznytożsamyztzw.punktemneutralnym,znajdujesięna
przecięciuneutralnejliniiprąduograniczającejOSWwdółstrumieniawódpod‐
ziemnychodstudniicentralnejliniiprądutegostrumienia
B—maksymalnaszerokośćOSW,wyznaczanaprostopadledocentralnejliniiprądu
strumieniawód;odległośćpomiędzypunktamicharakterystycznymiDorazE[L]
B’—szerokośćOSWokreślonanawysokościujęcia,wyznaczanaprostopadledocen‐
tralnejliniiprądustrumieniawód;odległośćpomiędzypunktamicharaktery‐
stycznymiForazG[L]
C—punktcharakterystycznypołożonynazadanejizochroniedopływuwodydo
studni,znajdujesięwodległościLuodstudniwgóręstrumieniawódpodziem‐
nych,wyznaczonejwzdłużcentralnejliniiprądutegostrumienia
D,E—punktycharakterystycznepołożonenaneutralnychliniachprądustrumienia
wódpodziemnychokreślającenajwiększąszerokośćOSW;wyznaczajązasięgSO
e—podstawalogarytmunaturalnego,e=2,718
ElevRivBot—(ang.elevationoftheriverbedbottom)−rzędnaspąguosadówkolmatują‐
cychdnorzeki[mn.p.m.]
F,G—punktycharakterystycznepołożonenaneutralnychliniachprądustrumienia
wódpodziemnychokreślająceszerokośćOSWnawysokościujęcia;wyznaczają
zasięgSO
HCGHB—(ang.hydraulicconductancetotheGHB)–przewodnośćdogranicyodsuniętej
[L2/T]
HCRiv—(ang.hydraulicconductanceoftheriverbed)−przewodnośćkontaktuhydrau‐
licznego[L2/T]
HRiv—(ang.headintheriver)−rzędnazwierciadławodywrzece[mn.p.m.]
H—wysokośćhydraulicznawwarunkachnaturalnych,tj.przedpompowaniem[L]
h0—wysokośćdynamicznegozwierciadławodywstudni[L]
Hm—wysokośćzwierciadławodymierzonawrzeczywistości[mn.p.m.]
Hs—wysokośćzwierciadławodywyliczona(symulowana)namodelu[mn.p.m.]
Hi—różnicaciśnieńnawydzielonymodcinkuliniiprądu[L]
I—gradienthydraulicznystrumieniawódpozazasięgiemoddziaływaniastudnilubw
warunkachnaturalnychprzeduruchomieniemstudni[–]
Ie—infiltracjaefektywnaopadówatmosferycznych[L/T]
k—współczynnikfiltracjiutworówwodonośnych[L/T]
ka,b—współczynnikfiltracjiokreślonywdowolnychpunktachaorazb[L/T]
ki—współczynnikfiltracjiutworówwarstwywodonośnej,przyjętyjakoreprezenta‐
tywnydlawydzielonegoodcinkacząstkowegoliniiprądu[L/T]
kśr—uśrednionawartośćwspółczynnikafiltracji[L/T]
L—odległośćdoujęciaodpowiadającazakładanemuczasowitdopływuwód[L]
Ld—odległośćodstudnidoneutralnejliniiprądu,wyznaczanawdółstrumieniawód
podziemnychwzdłużcentralnejliniiprądu,stosowanawmetodzieAEM[L]
6
—stosowanywmetodzieAEMbezwymiarowyparametrodległościodujęciado
L
d
neutralnejliniiprąduwyznaczanywdółstrumieniawódpodziemnychwzdłuż
centralnejliniiprądu[–]
L1,2,…,n—długościodcinkówprzepływuwodyprzezobszary,wobrębiektórychutwo‐
rywodonośnecechująsięwspółczynnikiemfiltracjiowartościodpowiednio:
k1,2,…,n[L]
Li—długośćwydzielonegoodcinkaliniiprądu[L]
Lu—odległośćodstudnidopunktucharakterystycznegoC,wyznaczanawgóręstru‐
mieniawódpodziemnychwzdłużcentralnejliniiprądu;określazasięgTOPod
studniwgóręstrumienia[L]
L
—stosowanywmetodzieAEMbezwymiarowyparametrodległościodujęciado
u
zadanejizochronywyznaczanywgóręstrumieniawódwzdłużcentralnejlinii
prądu[–]
m—miąższośćwarstwywodonośnej[L]
ma—miąższośćstrefyaeracji[L]
MAE—błądśrednibezwzględny
ME—błądśredni
ne—porowatośćefektywnautworówwodonośnych[–]
nei—współczynnikporowatościefektywnejutworówwarstwywodonośnej,przyjęty
dlawydzielonegoodcinkacząstkowegoliniiprądu[–]
nf—współczynnikporowatościszczelinowej(współczynnikszczelinowatości)[–]
np—porowatośćmatrycyskalnej(mikroporowatość)[–]
P—wysokośćrocznychopadówatmosferycznych[L/T]
q—przepływjednostkowywódpodziemnychwwarstwiewodonośnej[L3/T]
Q—wydatekstudni[L3/T]
R—opóźnieniemigracjizanieczyszczeńkonserwatywnychrozpuszczonychwwodzie
RMS—błądśrednikwadratowy(odchyleniestandardowe)
r0—promieństudni[m]
s(R)—depresjazwierciadławodywdowolnejodległościRodosistudni[m]
t—czasdopływuwóddostudni[T]
T—przewodnośćhydrauliczna[L2/T]
—bezwymiarowyparametrczasudopływuwodydostudnistosowanywmetodzie
AEM[–]
ta—czaspionowegoprzesączaniawodypoprzezstrefęnienasyconą,zpowierzchni
terenudoujmowanejwarstwywodonośnej[T]
ti—czasprzepływuobliczonywwydzielonychcząstkowychodcinkachliniiprądu[T]
tp—czaslateralnegoprzepływuwodywwarstwiewodonośnej[T]
tp’—sumarycznyczasprzepływulateralnegowodywwarstwiewodonośnejdoujęcia
[T]
U—prędkośćrzeczywistaprzepływuwódpodziemnych[L/T]
7
Ui—prędkośćprzepływuwódpodziemnych,obliczonadlawydzielonegoodcinkalinii
prądu[L/T]
wo—wilgotnośćobjętościowautworówwstrefieaeracji[–]
woi—wilgotnośćobjętościowadlaposzczególnychwydzieleńlitologicznychwprofilu
pionowymstrefyaeracji[–]
x0—odległośćodstudnidotzw.punktuneutralnegoczylipunktucharakterystyczne‐
goA,wyznaczanawdółstrumieniawódpodziemnychwzdłużcentralnejlinii
prądu;określazasięgTOPodstudniwdółstrumieniawódpodziemnych[L]
—współczynnikinfiltracjizależnyodrodzajuutworówprzypowierzchniowych[–]
β—współczynnikzależnyodrodzajupokryciaizagospodarowaniapowierzchni[–]
γ—współczynnikzależnyodstopnianachyleniapowierzchniterenu[–]
δ—współczynnikzależnyodgłębokościwystępowaniapierwszegoodpowierzchni
zwierciadławódpodziemnych[–]
μ—współczynnikodsączalnościgrawitacyjnej[–]
e—wskaźnikinfiltracjiefektywnejutworówprzypowierzchniowych[–]
8
1.Informacjewprowadzająceicelpracy
Dyrektor RZGW zgodnie z art.58 ust.1 ustawy z dnia 18 lipca 2001r. Prawo wodne
ustanawia strefę ochronną (SO) ujęcia wody podziemnej obejmującą teren ochrony
bezpośredniej (TOB) oraz terenochronypośredniej (TOP). Natomiast organ właściwy
dowydaniapozwoleniawodnoprawnegonapobórwodyzujęcia,możeustanowićSO
obejmującąwyłącznieTOB,przyspełnieniuwarunkuokreślonegowart.52ust.3ww.
ustawy, tj. „jeżeli jest to uzasadnione lokalnymi warunkami hydrogeologicznymi,hy‐
drologicznymi i geomorfologicznymi oraz zapewnia konieczną ochronę ujmowanej
wody”.Ponadto,zgodniezart.51ww.ustawy,SOustanawiasięwceluzapewnienia
odpowiedniej jakości ujmowanej wody, dlatego też w przypadku niespełnienia wa‐
runku określonego w art. 52 ust. 3 strefa ochronna obejmująca wyłącznie TOB nie
możebyćustanawiana.
Wzwiązkuzpowyższym,celemniniejszejpracyjestzapewnieniewłaściwejochrony
ujęćwódzwykłych,tzn.słodkichwódpodziemnych,poprzezpodaniemetodykidobo‐
ruoptymalnegosposobuwyznaczaniazasięguTOPstrefyochronnejujęcia.Monogra‐
fia ta ma również na względzie poszerzenie wiedzy projektantów ujęć oraz stref
ochronnych,oczynnikachdeterminującychkształtiwielkośćTOP.Pracapowinnabyć
także pomocna w usprawnieniu procedury ustanawiania SO, poprzez zmniejszenie
ilościprzypadków konieczności wprowadzenia uzupełnień i poprawekdo złożonego
wnioskuoustanowienieSOujęciawodyizałączonejdoniegodokumentacjihydrogeo‐
logicznej.Opracowaniemonograficznepowinnowięcsłużyćpomocąrównieżadmini‐
stratoromzasobamiwodnyminapoziomieregionalnymilokalnym.
Pracamacharaktermonograficznyponieważzawieranietylkosamąmetodykędobo‐
rusposobuwyznaczaniazasięguTOPaleuwzględniarównieżzagadnieniawykracza‐
jące poza standardowy zakres wytycznych. Do zagadnień tych przykładowo zaliczyć
można charakterystykę metod wyznaczania TOP wraz z porównaniem wyników
otrzymanych różnymi metodami, omówienie parametrów hydrogeologicznych nie‐
zbędnych do wyznaczenia TOP, czy charakterystykę modelowania numerycznego
stosowanegowkontekściewyznaczaniaTOP.
Ograniczenie zakresu opracowania do problematyki wyznaczania zasięgu SO ujęć
zwykłych wód podziemnych przeznaczonych do zbiorowego zaopatrzenia w wodę,
wynika głównie ze specyfiki i trudności wyznaczenia SO dla ujęć wód leczniczych,
mineralnychitermalnych.Specyfikataspowodowanajestznaczniewiększązłożono‐
ściwarunkówhydrogeologicznych,aszczególnierozmieszczeniaobszarówzasilania–
częstoodległychodpuntuujęciaczyźródła,drógprzepływu,genezyiformowaniasię
składumineralnegotegorodzajuwód,wstosunkudozwykłychwódsłodkich.Wody
mineralne i lecznicze często są mieszaniną wód pochodzących z różnych rejonów
zasilania,mającychróżnywiekigenezę.Natomiastwodysłodkiezazwyczajujmowane
9
są z głównych użytkowych poziomów wodonośnych, często będących pierwszymi
poziomamiużytkowymipodpowierzchniąterenu.Poziomytecechująznaczniewięk‐
szezasobyodnawialne,atakżeeksploatacyjne,niżzłożawódpodziemnychuznanych
za kopaliny użyteczne, których zasoby są zazwyczaj bardzo ograniczone ― dlatego
wymagająszczególnejstarannościiwłaściwegopodejściadowyznaczeniaSOichujęć.
Złoża wód mineralnych, leczniczych i termalnych występują zazwyczaj lokalnie, w
zależności od charakteru warunków geologicznych, często w obszarach górskich.
Uznanowięc,żeproblematykadoborumetodywyznaczaniaSOdlaujęćwódmineral‐
nych, leczniczych oraz termalnych jest na tyle obszerna i skomplikowana, że będzie
stanowićjedenzelementówtreściplanowanejodrębnejczęścipracy.
WłaściwewyznaczenieSOujęciawódpodziemnychjestzadaniemtrudnym.Wynikato
zezmiennościregionalnychilokalnychwarunkówhydrogeologicznych,utrudniającej
ujednolicenie możliwych do zastosowania metod wyznaczenia TOP, w sposób nieza‐
leżny od takich czynników jak wydajność studni, typ ujęcia — jednootworowe lub
wielootworowe, współdziałanie lub brak współdziałania z innymi ujęciami oraz in‐
nych czynników. Raporty Rodzocha i in. (2004) oraz Państwowej Służby Hydrogeolo‐
gicznej(PSH,2009)wskazywały,żeniektóreregulacjeprawnesązbytogólneiniewy‐
starczającedlazapewnieniawłaściwejochronyujęć.Górski(2010)oceniającmożliwo‐
ścipoprawyistniejącegostanuwzakresieochronyujęćwódpodziemnychpodobnie
wskazałm.in.nakoniecznośćokreśleniawprzepisachprawnychzasadsporządzania
dokumentacjihydrogeologicznejSO,atakżeopracowaniauaktualnionejwersjiporad‐
nika metodycznego w zakresie wyznaczania SO. Postulaty te poparli m.in. Mulik i in.
(2012). W Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2011r. w sprawie
dokumentacji hydrogeologicznej i dokumentacji geologiczno‐inżynierskiej, podany jest
niezbędny zakres treści w części opisowej oraz części graficznej dokumentacji wraz z
ogólnymiwytycznymiwsprawiewyznaczaniaSO.Stądwniniejszejpracypodanotakże
krótkiewskazaniauzupełniającedozakresutreścidokumentacjihydrogeologicznej,na
podstawiektórejwyznaczasięiustanawiaSO.
Szeroko rozpowszechnione w Polsce wytyczne projektowania SO (Macioszczyk i in.,
1993)wistotnejczęścinieuwzględniająobecnegostanuwiedzyistandarduwyzna‐
czania SO. Przykładem może być brak szczegółowego omówienia roli i oceny czasu
przesączania pionowego wody przez strefę aeracji oraz przesiąkania przez słabo
przepuszczalne utwory nadkładu występujące ponad warstwą wodonośną. Czas ten
jestmiarąochronnegowpływunadkładunazasięgprojektowanejSO.Stądteżobser‐
wuje się w praktyce różne sposoby podejścia do zagadnienia wyznaczenia SO. Przy‐
kładowo, Rodzoch i in. (2004) zauważają, że częstym błędem jest bezkrytyczne sto‐
sowanie metody Rehse opisanej we wskazanych wytycznych. Natomiast wytyczne
Dąbrowskiego i in. (2004) tylko ogólnie omawiają wyznaczanie zasięgu SO. Z tego
względuniniejszapracamanaceluuzupełnienielukimerytorycznejwtymzakresie.
10
Zagadnienie wyznaczania zasięgu SO ujęć wód podziemnych będące przedmiotem
pracy, stanowi tylko część całościowego projektu SO, który powinien obejmować
równieżzasadykształtowaniabiernejiczynnejochronywódwzasięguSO.Pomimo,
żezasadystrategiiochronywódwiążąsięmerytoryczniezwyznaczaniemzasięguSO,
w niniejszym tekście nie zostały szerzej uwzględnione, gdyż będą stanowiły treść
planowanejodrębnejczęścipracy.
OpracowującmetodykędoboruoptymalnegosposobuwyznaczaniazasięguSOujęcia
wódpodziemnych,staranosiędążyćdozachowania,bezsprzecznościzobowiązują‐
cymiaktamiprawnymi, zrównoważonego podejściadokwestii — jak duże mają być
zasięgiSO.Wynikatostąd,żezasadniczopanująwtejkwestiidwaodmiennestanowi‐
ska.
Pierwszepodejściemającenauwadzejaknajlepsząochronęwódpodziemnychstara
sięowypracowanietakichuregulowańprawnychiwytycznych,abypowstawałymoż‐
liwiejaknajwiększeobszarowoSO.Uważasię,żeniepowinnotostanowićzasadni‐
czychproblemówdlawłaścicieliujęćisamorządówwypracowującychplanyzagospo‐
darowaniaprzestrzennego,ponieważouciążliwościSOdecydujenietylkojejwielkość
ale również to, jakie będą obowiązywać ograniczenia w zakresie programu ochrony
wód.Założeniempodejściajestto,żeograniczeniapowinnyuwzględniaćwrażliwość
wódnazanieczyszczenieorazjejzmiennośćprzestrzenną.Wkonsekwencjitegosta‐
nowiskawynikajądwasposobypostępowania.Pierwszy,topotrzebadobregorozpo‐
znania przestrzennego zróżnicowania wrażliwości wód podziemnych, co sprowadza
się do dobrego rozpoznania wykształcenia nadkładu i jego zmienności. Praktycznie
jesttojednakmożliwetylkoprzywykorzystaniumetodgeofizycznych—niezawsze
dającychprecyzyjnewyniki.Wwynikutegoograniczeniadrugisposóbpostępowania
zakłada,żewprzypadkujeślinakładzewzględunaswecechygenetycznewykazuje
dużązmiennośćlitologiczną(np.wkładkiglinoniewielkiejmiąższości),tomożnaczas
przesiąkania przez utwory izolujące albo całkowicie pominąć — traktując to jako
współczynnik bezpieczeństwa, albo uwzględnić tylko najkorzystniejsze warunki do
migracjipotencjalnychzanieczyszczeńzpowierzchniterenu.Konsekwencjąjestwte‐
dyzwiększeniewyznaczonegozasięguTOP,comożeczasemistotniezniechęcaćwła‐
ścicieliujęćdoichustanawiania,cojestefektemodwrotnymdozamierzonego.
Wniektórychwypadkachmożebyćdyskusyjnetakżepodstawowezałożenieomawia‐
negopodejścia,ponieważczęstotrudnejestdlalokalnychspołecznościzrozumieniei
zaakceptowanie zróżnicowania ograniczeń w sposobie użytkowania terenu na sąsia‐
dującychzsobąrejonach,częstonawetnasąsiednichnieruchomościachgruntowych.
Natomiaststrategiałagodnych zasadochrony wód podziemnych, lub niekiedy wręcz
ich brak, w części lub częściach obszaru nazwanego oficjalnie jako strefa ochronna
ujęciawódpodziemnych często jest społecznie odbierana jako nielogiczna. W efekcie
możetowywołaćnastawienienegatywnedowymogówochronywód,takżedotyczą‐
cychtychrejonów,gdzieochronajestrzeczywiścieniezbędna.
11
Odwrotnepodejściezakłada,żeważniejszyjestwmiaręnieskrępowanylokalnyroz‐
wójekonomicznyizagospodarowanieprzestrzenne,niecoliberalniejtraktującwymo‐
giochrony wód. Dąży sięwtedy do wypracowania takich zasad,aby wyznaczone za‐
sięgi SO nie były duże obszarowo, jednak z zachowaniem podstawowych wymogów
ochrony wód podziemnych. Uważa się, że tej wielkości zasięgi nie powinny wtedy
stanowićproblemudlawłaścicieliujęćisamorządówopracowującychplanyzagospo‐
darowaniaprzestrzennego,comazachęcaćdowystępowaniaoichustanowienie.
Przystępując do pracy nad rozwiązaniem postawionego zadania, przyjęto zgodnie z
obowiązującymi przepisami, że zadaniem projektanta jest wyznaczenie TOP, czyli
innymi słowy terenu ochrony chemicznej. Obowiązujący stan prawny nie przeczy
jednakmożliwościwyodrębnieniawramachSOtakżeterenuochronybakteriologicz‐
nej,określonegowedługkryteriumczasuprzeżywalnościmikroorganizmów.Czasten
wynosi zazwyczaj kilkadziesiąt dni. Podejście takie jest stosowane w wielu krajach
europejskich oraz w USA. Było także zalecane w Polsce, w nieobowiązujących już
przepisach,określającychzasięgterenuochronybakteriologicznejnapodstawiekry‐
terium czasu dopływu wody do ujęcia wynoszącego 30 dni. Wykorzystując na zasa‐
dzie analogiimetodykę podaną w niniejszej pracy możliwe jest wyznaczenie takiego
podobszaruwobrębieSO,ponieważmożetopozwalaćnabardziejracjonalnekształ‐
towaniezasadbiernejiczynnejochronyujmowanychwódpodziemnych.
Autorzy dziękują Recenzentom za wnikliwe recenzje redakcyjne oraz uwagi, które
pozwoliłypoprawićmerytorycznieniniejsząpracę.Autorzyskładajątakżepodzięko‐
wanianaręceprof.StanisławaWitczakaiprof.JackaMotykizakonsultacjenaukowe
udzielanewtrakcieopracowaniatekstu.
12
2.
Charakterystykahydrogeologiczna
obszaruRZGWwKrakowie
ObszardziałaniaRZGWwKrakowieobejmujetrzyregionywodnewydzielonewcelu
prowadzeniagospodarkiwodnej,tzn.RegionWodnyGórnejWisły(RWGW)obejmu‐
jącyzdecydowanąwiększośćdorzeczagórnejWisły,RegionWodnyDniestruobejmu‐
jącypolski,małyfragmentdorzeczaDniestruorazRegionWodnyDunajuobejmujący
polski,małyfragmentdorzeczaDunaju.RWGWpołożonyjestwzasięgunastępujących
regionów hydrogeologicznych wydzielonych w regionalizacji zwykłych (słodkich)
wódpodziemnychPaczyńskiegoiSadurskiego,red.(2007):

karpackiego—obejmującegookoło40%powierzchniRWGW;użytkowepię‐
trawodonośne(GUPW,dawnyskrót:GPU)występująwspękanychpiaskow‐
cach serii fliszowych wieku paleogeńskiego oraz paleogeńsko−kredowego, a
takżewdolinnychseriachpiaszczysto−żwirowychwiekuczwartorzędowego;
ponad 50% powierzchni regionu karpackiego jest pozbawiona GUPW (Her‐
bich,Przytuła,2012),zasięgregionuprzedstawiająrysunkiZ2.1orazZ2.2;

przedgórskiego (subregion przedkarpacki) — obejmującego około 40% po‐
wierzchni RWGW; użytkowe piętro wodonośne występuje głównie w dolin‐
nych i pokrywowych seriach piaszczysto−żwirowych wieku czwartorzędo‐
wego;około20%powierzchnisubregionuprzedkarpackiegojestpozbawiona
GUPW (Herbich, Przytuła, 2012), zasięg regionu przedstawiają rysunki Z2.1
orazZ2.3;

triasuśląskiegoijurykrakowsko−częstochowskiej—obejmującegookoło3%
powierzchni RWGW; użytkowe piętra wodonośne występują w jurajskich
itriasowych szczelinowo−krasowych wapieniach i dolomitach, w spękanych
piaskowcachkarbońskichorazwdolinnychipokrywowychseriachpiaszczy‐
stych wieku czwartorzędowego; około 5% powierzchni regionu jest pozba‐
wionaGUPW(Herbich,Przytuła,2012),zasięgregionuprzedstawiająrysunki
Z2.1orazZ2.4;

mogileńsko‐łódzko‐nidziańskiego (subregion nidziański) — obejmującego
około 7% powierzchni RWGW; użytkowe piętra wodonośne występują w
kredowych szczelinowo−porowych marglach, opokach i wapieniach oraz w
dolinnych i pokrywowych seriach piaszczystych wieku czwartorzędowego
(Herbich, Przytuła, 2012), zasięg regionu przedstawiają rysunki Z2.1 oraz
Z2.4;

świętokrzyskiego—obejmującegookoło5%powierzchniRWGW;użytkowe
piętra wodonośne występują w dewońskich, triasowych i jurajskich szczeli‐
nowo−krasowychwapieniachidolomitach,wspękanychwapieniachmioceń‐
skichorazwdolinnychipokrywowychseriachpiaszczystychwiekuczwarto‐
13
rzędowego; około 20% powierzchni regionu jest pozbawiona GUPW (Her‐
bich,Przytuła,2012),zasięgregionuprzedstawiająrysunkiZ2.1orazZ2.4;

lubelsko−radomskiego—obejmującegookoło3%powierzchniRWGW;użyt‐
kowe piętra wodonośne występują w kredowych i mioceńskich szczelino‐
wo−porowychopokachimarglachorazwdolinnychipokrywowychseriach
piaszczystychwiekuczwartorzędowego(Herbich,Przytuła,2012),zasięgre‐
gionuprzedstawiająrysunkiZ2.1orazZ2.4.
RegionWodnyDniestruwystępujewzasięguhydrogeologicznegosubregionuKarpat
zewnętrznych należącego do regionu karpackiego. Natomiast Region Wodny Dunaju
znajduje się na pograniczu hydrogeologicznych subregionów Karpat zewnętrznych
iKarpat wewnętrznych wchodzących w skład regionu karpackiego. Charakterystykę
hydrogeologicznąużytkowychpięterwodonośnychwystępującychwobszarzezarzą‐
dzanym przez RZGW w Krakowie, podaną na tle regionów wodnych zawarto w Za‐
łączniku2.
14
3.
Aspektyprawne
Obowiązujące akty prawne regulujące wyznaczanie stref ochronnych ujęć wód pod‐
ziemnych:

UstawaPrawowodnezdnia18lipca2001r.(tekstjednolity:Dz.U.zdnia9lu‐
tego2012,poz.145);

UstawaPrawogeologiczneigórniczezdnia9czerwca2011r.(Dz.U.z2011r.
Nr163,poz.981);

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2011 r. w sprawie
dokumentacji hydrogeologicznej i dokumentacji geologiczno‐inżynierskiej
(Dz.U.z2011r.Nr.291,poz.1714).
UstawaPrawoWodnezdnia18lipca2001r.
Art.52.1.Strefęochronnąujęciawodystanowiobszar,naktórymobowiązujązakazy,
nakazyiograniczeniawzakresieużytkowaniagruntóworazkorzystaniazwody.
2.Strefęochronnądzielisięnaterenochrony:

bezpośredniej,

pośredniej.
3.Dopuszczasięustanowieniestrefyochronnejobejmującejwyłącznieterenochrony
bezpośredniej, jeżeli jest to uzasadnione lokalnymi warunkami hydrogeologicznymi,
hydrologicznymiigeomorfologicznymiorazzapewniakoniecznąochronęujmowanej
wody.
Art.55.1.Terenochronypośredniejujęciawódpodziemnychobejmujeobszarzasi‐
laniaujęciawody;jeżeliczasprzepływuwodyodgranicyobszaruzasilaniadoujęcia
jest dłuższy od 25 lat, strefa ochronna powinna obejmować obszar wyznaczony 25‐
letnimczasemwymianywodywwarstwiewodonośnej.
2. Teren ochrony pośredniej ujęcia wód podziemnych wyznacza się na podstawie
ustaleńzawartychwdokumentacjihydrogeologicznejtegoujęcia.
Art. 58. 1. Strefę ochronną ustanawia, w drodze aktu prawa miejscowego, dyrektor
regionalnegozarządugospodarkiwodnej,nawniosekikosztwłaścicielaujęciawody,
wskazując zakazy, nakazy, ograniczenia oraz obszary, na których one obowiązują,
stosowniedoart.52–57.
2.Wniosekoustanowieniestrefyochronnejujęciawodyzawiera:

uzasadnieniepotrzebyustanowieniastrefyochronnejorazpropozycjegranic
wrazzplanemsytuacyjnym;

charakterystykętechnicznąujęciawody;
15

propozycje zakazów, nakazów i ograniczeń dotyczących użytkowania grun‐
tóworazkorzystaniazwódnaterenachochronypośredniej.
3. Do wniosku o ustanowienie strefy ochronnej ujęcia wody podziemnej dołącza się
dokumentacjęhydrogeologiczną,októrejmowawart.55ust.2.
5.Wprzypadku,októrymmowawart.52ust.3,strefęochronnąobejmującąwyłącz‐
nieterenochronybezpośredniejustanawia,nawniosekikosztwłaścicielaujęciawo‐
dy,wdrodzedecyzji,organwłaściwydowydaniapozwoleniawodnoprawnego;kopię
wydanej decyzji organ przekazuje właściwemu dyrektorowi regionalnego zarządu
gospodarkiwodnej.
Art.61.1.Zaszkodyponiesionewzwiązkuzwprowadzeniemwstrefieochronnejzaka‐
zów,nakazóworazograniczeńwzakresieużytkowaniagruntówlubkorzystaniazwód
właścicielowinieruchomościpołożonejwtejstrefieprzysługujeodszkodowanieod
właścicielaujęciawodynazasadachokreślonychwustawie.
UstawaPrawogeologiczneigórniczezdnia9czerwca2011r.
DziałV.Pracegeologiczne
Rozdział2.Dokumentacjageologicznaiinformacjageologiczna
Art.90.1.Dokumentacjęhydrogeologicznąsporządzasięwcelu:

ustaleniazasobóworazwłaściwościwódpodziemnych;

określeniawarunkówhydrogeologicznychzwiązanychzzamierzonym:
 ustanawianiemobszarówochronnychzbiornikówwódpodziemnych;
 […].
2.Dokumentacjahydrogeologiczna,zależnieodcelujejsporządzenia,określawszcze‐
gólności:
16

budowęgeologicznąiwarunkihydrogeologicznebadanegoobszaru;

warunki występowania wód podziemnych, w tym charakterystykę warstw
wodonośnychokreślonegopoziomu;

informacje przedstawiające skład chemiczny, cechy fizyczne oraz inne wła‐
ściwościwód;

możliwościpoboruwód;

graniceprojektowanychstrefochronnychujęćwódpodziemnychorazobsza‐
rówochronnychzbiornikówwódpodziemnych;

przedsięwzięcia niezbędne do ochrony środowiska, w tym dotyczące nieru‐
chomościgruntowych,związanezdziałalnością,napotrzebyktórejjestspo‐
rządzanadokumentacja.
RozporządzenieMinistraŚrodowiskazdnia23grudnia2011r.wsprawie
dokumentacjihydrogeologicznejidokumentacjigeologiczno‐inżynierskiej
(Dz.U.z2011r.Nr.291,poz.1714)
§6. 1. Część opisowa dokumentacji hydrogeologicznej ustalającej zasoby eksploata‐
cyjneujęciawódpodziemnychzawiera:

ustalenie, na podstawie pomiarów przeprowadzonych w terenie, położenia
otworów wchodzących w skład ujęcia w państwowym układzie współrzęd‐
nychirzędnejterenuprzyotworach;

opiszagospodarowaniaterenuorazcharakterystykęujęćwódpodziemnych,
znajdujących się w obszarze zasobowym (będącym fragmentem zbiornika
wódpodziemnychograniczonymzasięgiemspływuwódpodziemnychdouję‐
cia,wobrębiektóregoformujesięconajmniejpołowazasobóweksploatacyj‐
nychtegoujęcia)dokumentowanegoujęcia;

opiszakresuiwynikówbadańwykonanychwceluustaleniazasobóweksplo‐
atacyjnych w stosunku do projektu prac geologicznych lub projektu robót
geologicznych,wtymwynikówpróbnychpompowań;

opis morfologii i hydrografii terenu, pozycji stratygraficznej ujętego poziomu
wodonośnegonatlebudowygeologicznejorazcharakterystykęwarunkówhy‐
drogeologicznych na podstawie dotychczasowego i prognozowanego poboru
wódpodziemnych,wtymodniesieniedoustalonychzasobówdyspozycyjnych;

wyniki obliczeń parametrów hydrogeologicznych ujętego poziomu wodono‐
śnegoorazocenysprawnościtechnicznejujęcia,ustalonenapodstawiewyni‐
kówpróbnychpompowańlubtestówhydrodynamicznych;

opis parametrów techniczno‐eksploatacyjnych ujęcia, liczby otworów wcho‐
dzących w jego skład, ich rozmieszczenia, głębokości i sposobu ujmowania
utworówwodonośnych,zuwzględnieniemzastosowanegorodzajufiltrów;

ustalenie zasobów eksploatacyjnych dokumentowanego ujęcia, depresji
wotworach wchodzących w skład ujęcia oraz depresji rejonowej (będącej
wielkością obniżenia poziomu zwierciadła wód podziemnych wyrażonego
wartością izolinii depresji obejmującej wszystkie współdziałające otwory
eksploatacyjneujęciawódpodziemnych)idepresjiregionalnej(będącejwiel‐
kościąobniżeniapoziomuzwierciadławódpodziemnychwjednostcehydro‐
geologicznej,wywołanegowspółdziałaniemeksploatowanychujęćlubsyste‐
mów odwadniających), zasięgu oddziaływania ujęcia, bilansu zasilania, kie‐
runkówdopływuwóddoujęcia,granicobszaruzasilaniaiobszaruzasobowe‐
go, z uwzględnieniem współoddziaływania z sąsiednimi ujęciami wód pod‐
ziemnych;

charakterystykę i prognozę trwałości oraz wahań właściwości fizycznych,
składuchemicznegoistanubakteriologicznegowody;
17

opisstanu środowiska wobrębie obszaru zasobowego ujęciaorazocenę za‐
grożeń dla jakości ujmowanych wód podziemnych ze strony rozpoznanych
ogniskzanieczyszczeń;

analizępotrzebyustanowieniastrefyochronnejujęciawódpodziemnych;

zaleceniacodoracjonalnejeksploatacjiujęciadlajegowłaściciela,wtymdo
prowadzenia obserwacji i pomiarów podczas jego eksploatacji oraz uzasad‐
nieniedoprowadzeniamonitoringuosłonowegoujęcia(będącegosystemem
cyklicznychobserwacjiipomiaróworazoceniprognozilościorazwłaściwo‐
ścifizyczno‐chemicznychwódpodziemnych,prowadzonychwotoczeniuuję‐
cia,umożliwiającymwczesneostrzeganieopojawiającymsięzagrożeniude‐
gradacjiilościowejijakościowejeksploatowanychwódpodziemnych);

kopię dokumentu potwierdzającego istnienie prawa do korzystania z infor‐
macjigeologicznej,którąwykorzystanoprzysporządzaniutejdokumentacji.
2.Wprzypadkugdydlaujęciawódpodziemnychistniejepotrzebaustanowieniastre‐
fyochronnejujęcia,wdokumentacji,októrejmowawust.1,określasięponadtopro‐
ponowanegranicetejstrefyorazprzedstawiapropozycjezakazów,nakazówiograni‐
czeńwużytkowaniugruntówwobrębietejstrefy,zgodniezprzepisamiPrawawod‐
nego,napodstawieconajmniej:
18

pomiarów poziomu zwierciadła wód podziemnych w dostępnych otworach
hydrogeologicznychwzasięguspływuwóddoujęciawódpodziemnych;

wyznaczenia na podstawie mapy hydroizohips, metodami analitycznymi lub
napodstawiebadańmodelowych,obszaruspływuwodydoujęciawódpod‐
ziemnych (OSW), a w przypadku poziomów wodonośnych izolowanych od
powierzchniutworamisłaboprzepuszczalnymi‐izochrony25‐letniegoczasu
dopływu wody w warstwie wodonośnej do ujęcia wód podziemnych,
zuwzględnieniemczasuprzesączaniawódprzezutworyizolujące;

tendencjizmianjakościwódpodziemnycheksploatowanegoujęciawódpod‐
ziemnych;

oceny zagrożenia uwzględniającej analizę naturalnej podatności poziomów
wodonośnych oraz szczegółową inwentaryzację istniejących i potencjalnych
ognisk zanieczyszczeń wód podziemnych, w granicach proponowanej strefy
ochronnej;

szczegółowej charakterystyki stanu zagospodarowania terenu oraz postano‐
wień planu zagospodarowania przestrzennego dotyczącego obszaru propo‐
nowanej strefy ochronnej ujęcia, a w przypadku braku tego planu ‐ na pod‐
stawiestudiumuwarunkowańikierunkówzagospodarowaniaprzestrzenne‐
gogminy;

ocenyplanowanegoefektu ekologicznegowstosunkudoszacunkowychkosz‐
tówproponowanychdziałańochronnychorazocenywpływuplanowanychza‐
kazów, nakazów i ograniczeń na sposób funkcjonowania społeczności lokal‐
nych;

badań modelowych, przy zastosowaniu których wyznaczono granice propo‐
nowanej strefy ochronnej, biorąc pod uwagę eksploatację wszystkich ujęć
wódpodziemnychzlokalizowanychwrejoniebadań‐wprzypadkuobszarów
o intensywnej eksploatacji wód podziemnych i silnym współoddziaływaniu
różnychujęćtychwód.
3.Częśćgraficznadokumentacji,októrejmowawust.1,zawiera:

mapę przeglądową z lokalizacją terenu przeprowadzonych prac geologicz‐
nych;

mapę dokumentacyjną sporządzoną na podkładzie topograficznym z nanie‐
sionymipołożeniemujęćwódpodziemnychiotworówwiertniczychwrejonie
dokumentowanegoujęcia,liniamiprzekrojówhydrogeologicznychorazsiecią
hydrograficzną;

planlubmapęhydrogeologiczno‐sozologicznąsporządzonąnapodkładzieto‐
pograficznym, w skali co najmniej 1:25 000, z zaznaczoną lokalizacją doku‐
mentowanego ujęcia wód podziemnych i ujęć sąsiednich, granicami oddzia‐
ływania tego ujęcia, przebiegiem hydroizohips, kierunkami przepływu wód
podziemnych,granicamiobszaruspływuiobszaruzasobowegoorazlokaliza‐
cjąrozpoznanychogniskzanieczyszczeń;

przekrojehydrogeologiczne;

geodezyjnyszkicwytyczenialokalizacjiiwykonaniapomiarówniwelacyjnych
rzędnejterenuwmiejsculokalizacjiotworówujęciawódpodziemnych;

wykresy wyników próbnego pompowania, testów hydrodynamicznych lub
eksploatacjiujęciawódpodziemnych;

zestawieniezbiorczewynikówwiercenia;

wyniki badań fizyczno‐chemicznych i bakteriologicznych wody oraz badań
granulometrycznych;

wynikipozostałychbadańwykonanychwceluustaleniazasobóweksploata‐
cyjnychujęciawódpodziemnych.
4. W przypadku, o którym mowa w ust. 2, część graficzna dokumentacji oprócz ele‐
mentówwymienionychwust.3zawieraponadto:

mapędokumentacyjnąproponowanychgranicstrefyochronnej,sporządzoną
napodkładzietopograficznym,wskaliconajmniej1:25000,zzaznaczonymi
jej proponowanymi granicami, podziałem obszaru strefy na rejonyo zróżni‐
19
cowanym stopniu naturalnej podatności poziomu wodonośnego na zanie‐
czyszczenieorazlokalizacjązinwentaryzowanychogniskzanieczyszczeń;

mapę poglądową czasu przesączania wód z powierzchni terenu do ujętego
poziomuwodonośnego,prezentującąnaturalnąpodatnośćpoziomunazanie‐
czyszczenie;

mapęhydroizohipseksploatowanegopoziomuwodonośnegozzaznaczeniem
obszaruspływuwóddoujęciaorazizochrony25‐letniegoczasudopływuwo‐
dywwarstwiewodonośnejdoujęciawódpodziemnych;

mapępoglądowąsumarycznegoczasudopływuwodydodokumentowanego
ujęciawódpodziemnychzpowierzchniterenuiwwarstwiewodonośnej;

mapę aktualnego przeznaczenia terenu, sporządzoną na podstawie miejsco‐
wego planu zagospodarowania przestrzennego, a w przypadku braku tego
planu‐napodstawiestudiumuwarunkowańikierunkówzagospodarowania
przestrzennegogminy.
§7. 1. Część opisowa dokumentacji hydrogeologicznej ustalającej zasoby eksploata‐
cyjneźródłanaturalnegozawiera:
20

ustalenie, na podstawie pomiarów przeprowadzonych w terenie, położenia
źródła naturalnego w państwowym układzie współrzędnych i rzędnej wy‐
pływuwodyztegoźródła;

opis stanu środowiska i zagospodarowania terenu w obszarze zasilania źró‐
dła naturalnego, z uwzględnieniem zagrożeń dla jakości wody, wskazanie
iopis sąsiednich źródeł naturalnych oraz ujęć wód podziemnych, zlokalizo‐
wanychwrejoniedokumentowanegoźródła;

opismorfologii,hydrografiiiwarunkówklimatycznychwrejonieźródłanatu‐
ralnego;

opis budowy geologicznej terenu oraz litologii i stratygrafii utworów, z któ‐
rychwypływaźródłonaturalne;

opis warunków hydrogeologicznych kształtujących źródło naturalne,
wszczególności położenia i zasięgu obszaru zasilania, a także wpływu eks‐
ploatacji innych ujęć wód podziemnych na wydajność dokumentowanego
źródła;

ustalenie zasobów eksploatacyjnych z podaniem zmierzonej wydajności,
zmienności jednorocznej i wieloletniej źródła naturalnego, a jeżeli to źródło
stanowipoczątekciekuzagospodarowanegoprzyrodniczolubgospodarczo‐
takżezuwzględnieniemodpływunienaruszalnego;

charakterystykę i prognozę trwałości oraz wahań właściwości fizycznych,
składuchemicznegoistanubakteriologicznegowodyzeźródłanaturalnego;

opissposobuujmowaniawodyzeźródłanaturalnego;

analizępotrzebyustanowieniastrefyochronnejźródłanaturalnego;

zaleceniacodoracjonalnejeksploatacjiźródłanaturalnego,wtymwskazania
dla jego właściciela dotyczące prowadzenia obserwacji i pomiarów podczas
jego eksploatacji, oraz uzasadnienie prowadzenia monitoringu osłonowego
dokumentowanegoźródła.
2.Wprzypadkugdyistniejepotrzebaustanowieniastrefyochronnejujęciawódpod‐
ziemnychbędącegoobudowanymźródłemnaturalnym,dokumentacja,októrejmowa
wust.1,zawieraponadtoelementyokreślonew§6ust.2.
3.Częśćgraficznadokumentacji,októrejmowawust.1,zawiera:

mapę przeglądową z lokalizacją terenu przeprowadzonych prac geologicz‐
nych;

mapęgeologicznąihydrogeologicznąrejonubadań;

mapę dokumentacyjno‐hydrogeologiczną sporządzoną na podkładzie topo‐
graficznym,wskaliconajmniej1:25000,zzaznaczonymipołożeniemźródła
naturalnegonatlesiecihydrograficznej,działamiwodnymi,lokalizacjamiujęć
wódpodziemnychorazliniąprzekrojuhydrogeologicznego;

schematycznyprzekrójhydrogeologiczny;

wynikibadańfizyczno‐chemicznychibakteriologicznychwody;

wykresymonitoringuwydajnościźródłanaturalnego,temperaturyiskładni‐
ków chemicznych wody z dokumentowanego źródła w powiązaniu z wyni‐
kamiobserwacjihydrologicznychimeteorologicznych;

rysuneklubzdjęcieprzedstawiającesposóbujęciawodyzeźródłanaturalnego.
4.Wprzypadku,októrymmowawust.2,częśćgraficznadokumentacjiopróczdanych
określonychwust.3zawieraponadtodaneokreślonew§6ust.4.
§17.1.Skalemapstanowiącychczęśćgraficznądokumentacjihydrogeologicznej,októrej
mowa w § 5‐16, dostosowuje się do powierzchni terenu objętego rozpoznaniem hydro‐
geologicznym,stopniategorozpoznaniaizłożonościtreściprezentowanychnamapie.
2. Treść topograficzną mapy dokumentacyjnej przedstawia się w stopniu szczegóło‐
wościwłaściwymdlamaptopograficznychwskaliniemniejszejniż1:50000.
Ponadto,zgodniezArt.73.ust.1ustawyPrawoochronyśrodowiskazdnia27.04.2001
r., wMiejscowych Planach Zagospodarowania Przestrzennego (MPZP) oraz w decy‐
zjach oWarunkach Zabudowy i Zagospodarowania Terenu (WZIZT) uwzględnia się
ograniczeniazwiązanezustanowieniemSOujęćwód.
21
4.
Rolaizakresdokumentacjihydrogeologicznej
ujęciawprocesieustanawianiastrefochronnych
4.1.
Ocenadotychczasowejpraktykiopracowania
dokumentacjihydrogeologicznej
GraniceSOwyznaczasięwdokumentacjihydrogeologicznejnapodstawierozpozna‐
niahydrogeologicznegoobszaruzasilaniaujęcia.Wdokumentacjachhydrogeologicz‐
nych dołączonych do wniosków o ustanowienie SO występują znaczne różnice doty‐
czące rozpoznania warunków hydrogeologicznych i stosowania metod wyznaczania
granicTOP.Niejednokrotniewwynikuanalizyprzedłożonychmateriałówwystępuje
konieczność weryfikacji i uzupełnienia informacji zawartych w dokumentacjach hy‐
drogeologicznychpoprzezwykonaniedonichdodatków.
Dokumentacja hydrogeologiczna jest istotnym elementem ustanawiania SO ujęć wód
podziemnych. Z doświadczeń wynika, że czasem brak wśród dokumentatorów oraz
właścicieliujęćpełnejświadomościrangitegoopracowania.Wdotychczasowejprakty‐
cedołączonadownioskuoustanowienieSOdokumentacjaczęstoniezawieraławszyst‐
kich informacji merytorycznych pozwalających na ustanowienie SO, pomimo, że speł‐
niaławymogirozporządzeniaMinistraŚrodowiskazdnia3.10.2005wsprawieszczegó‐
łowychwymagań,jakimpowinnyodpowiadaćdokumentacjehydrogeologiczneigeolo‐
giczno‐inżynierskie, i została przyjęta bez zastrzeżeń przez starostę lub marszałka
(Stach‐KalarusiGołosińska,2010).
Należyuznać,żeniezasadnejestkwestionowanieustaleńzawartychwdokumentacji
hydrogeologicznej, przyjętej bez zastrzeżeń przez organ administracji geologicznej.
Trudnowskazać,przybrakuodpowiednichprzepisówprawawtymzakresie,proce‐
durępostępowania,wktórejdyrektorRZGWmógłbywnosićozmianęustaleńprzyję‐
tej dokumentacji. Niemniej jednak w przypadku, gdy dokumentacja nie zawiera za‐
sadniczychinformacjipozwalającychnaustanowienieSO,wtymbrakjestwyznaczo‐
negoTOP,RZGWwnosioopracowaniedodatkudodokumentacji.Dodatektenpodle‐
garównieżprzyjęciuprzezorganadministracjigeologicznejizałączonyjestdownio‐
skuoustanowienieSO(Stach‐KalarusiGołosińska,2010).
Problemy ustanawiania SO ujęć przedstawili Rodzoch i in. (2004) wskazując słabe
punkty dotyczące dokumentacji hydrogeologicznych, jak brak szczegółowego rozpo‐
znania hydrogeologicznego, analizy ochronnej roli nadkładu warstwy wodonośnej
orazszczegółowejanalizyjakościwód.Zwróconouwagęnazbytczęsteibezkrytyczne
stosowanie metod analitycznych do wyznaczenia SO. Opracowanie PSH (2009) po‐
twierdzałoteuwagi.Wobuopracowaniachwskazujesię,żezasięgSOjestczęstoźle
wyznaczony,np.wykraczapozaobszarzasilaniaujęcia,lubodwrotnie—nieobejmuje
22
obszarówdlaniegoistotnych,jaknp.odległeodujęciawychodniepoziomuwodono‐
śnegonapowierzchniterenu.
Rodzoch i in. (2004) porównując polskie i zagraniczne zapisy prawne w zakresie
ochronyujęćwódpodziemnychpoprzezwyznaczanieSOujęćzauważyli,że:

wwiększościprzypadków:
 dużychujęć,
 ujęćwobszarachzabudowanych,
 wzajemnie oddziaływujących ujęć w obszarach intensywnie eksploat‐
owanych,
 skomplikowanychwarunkówkrążeniawód,
dla ustalenia zasięgu TOP konieczne jest wykonanie modelu numerycznego,
obejmującego obszar rozleglejszy niż obszar zasilania danego pojedynczego
ujęcia;

wiele dotychczasowych dokumentacji ustalających zasoby eksploatacyjne
ujęć niewłaściwie dokumentuje stopień zagrożenia (wrażliwości) ujmowa‐
nychwód,przezcoczęstoniesłusznieodstąpionoodustanowieniaSOujęcia.
Zagadnienie wrażliwości wód podziemnych na zanieczyszczenie omówione jest
wpracyWitczakaiin.(2011),zatemwniniejszejpracyjestpominięte.
4.2.
Wskazaniadozawartościdokumentacjihydrogeologicznej
Częściowe wskazania do zawartości dokumentacji hydrogeologicznej znajdują się
wopracowaniuDąbrowskiegoiin.(2004).
Poniżej omówiono wskazania do treści niektórych elementów dokumentacji, które
uznanozaszczególnieważnedlawyznaczeniaSOujęcia.
Dokumentacja hydrogeologiczna lub dodatek, zgodnie z §6. pkt 1. rozporządzenia
Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2011 r. wsprawiedokumentacjihydrogeolo‐
gicznejidokumentacjigeologiczno‐inżynierskiej(Dz.U.z2011r.Nr.291,poz.1714),w
częścitekstowejpowinnyzawierać:
 Opismorfologiiihydrografiiterenu,pozycjistratygraficznejujętegopoziomuwodono‐
śnego na tle budowy geologicznej oraz charakterystykę warunków hydrogeologicz‐
nychnapodstawiedotychczasowegoiprognozowanegopoboruwódpodziemnych,w
tymodniesieniedoustalonychzasobówdyspozycyjnych.
Wtympunkcienależyzamieścić:

średniąwieloletniąsumęrocznąopadówatmosferycznychoraztyppokrycia
powierzchniterenu,opisgeomorfologii,stopnianachyleniapowierzchniiin‐
23
nych czynników mających wpływ na zróżnicowanie infiltracji efektywnej
opadów;
24

dane o charakterystycznych przepływach wód powierzchniowych, charakte‐
rzekontaktuujmowanejwarstwywodonośnejzwodamipowierzchniowymi
orazstopniukolmatacjiczyliopornościfiltracyjnejosadówdennychciekulub
zbiornika,jesttoistotnewprzypadkugdyOSWopierasięociekczyzbiornik
wódpowierzchniowychlubjeprzekracza;

opis wyników kartowania hydrogeologicznego wód podziemnych w dostęp‐
nych otworach hydrogeologicznych i innych punktach pomiarowych, wyko‐
nanego w celu opracowania mapy ciśnień piezometrycznych rejonu ujęcia
orazprzekrojówhydrogeologicznych;

omówienie wyników inwentaryzacji pobliskich ujęć wód podziemnych
zpodaniemichzasobóweksploatacyjnych,pozwoleńwodnoprawnychiwiel‐
kościpoboru,atakżedokonanychpomiarówpoziomuzwierciadławody;

opis budowy geologicznej obszaru zasilania ujęcia — stratygrafię, litologię,
tektonikęwarstwywodonośnej;

charakterystykę szczelinowatości, spękań i zjawisk krasowych (rozmiar, za‐
sięg,częstość,orientacjękierunkową);

opis warunków zasilania ujęcia, położenie obszaru zasilania oraz możliwość
ichzmianywwarunkachdługotrwałejeksploatacji;

głębokość i rzędne na jakich występuje nawiercone i ustalone zwierciadło
wód podziemnych, współczynnik filtracji i porowatość efektywną utworów
wodonośnych;

opis budowy geologicznej i właściwości hydrogeologicznych utworów strefy
aeracji,m.in.:miąższośćstrefynienasyconejirzędnąspągutejstrefy,straty‐
grafię i litologię poszczególnych wydzieleń w profilu strefy nienasyconej,
zmienność pionową wydzieleń litologicznych w rejonie studni, ich rozprze‐
strzenieniepoziome(zasięg),wilgotnośćobjętościową;

typ i opis utworów powierzchniowych wraz z charakterystycznymi dla nich
wskaźnikamiinfiltracjiefektywnej;

opis możliwości występowania spękań i okien hydrogeologicznych, których
obecnośćzwiększaszybkośćprzesączaniawodyzpowierzchniterenu;

informacje o typie zarówno ujmowanego poziomu wodonośnego, jak i strefy
nienasyconejponadzwierciadłemwodylubwarstwstanowiącychnadkładpo‐
ziomu wodonośnego (tzn. porowy, porowo‐szczelinowy, szczelinowo‐porowy,
szczelinowy, kawernowo‐szczelinowy), a także opis panujących wwarstwie
warunkówciśnieńhydrodynamicznych(naporowe,mieszane,swobodne);

charakterystykęwarstwywodonośnej:


charakterkontaktuzinnymipoziomamiwodonośnymi;

kierunekiprędkośćprzepływuwód;

głębokośćdozwierciadławodyijegośredniewieloletniewahania,wyso‐
kośćhydraulicznąwódpodziemnychwujmowanympoziomieipoziomach
nadległych,jeżelitakiewystępują;

rzędneorazgłębokościstropuispąguwarstwywodonośnej,miąższośćli‐
tostrukturalnąwarstwywodonośnejlubmiąższośćstrefynasyconej;

rozprzestrzenieniepoziomeipionowewarstwywodonośnej;

określonenapodstawiedanychzpobliskichstudnireprezentatywnewar‐
tości: współczynnika filtracji utworów wodonośnych ujmowanego pozio‐
mu, przewodności hydraulicznej, zasobności, porowatości efektywnej
utworów wodonośnych; gradient hydrauliczny; wydajności bezwzględne
oraz wydajności jednostkowe pobliskich studni ujmujących ten sam po‐
ziomipoziomynadległe(jeżelitakiewystępują);

określonenapodstawieinterpretacjiwynikówpróbnegopompowaniadoku‐
mentowanego ujęcia wartości: współczynnika filtracji utworów wodonoś‐
nych,przewodnościhydraulicznejwarstwyorazmaksymalnejuzyskanejwy‐
dajnościizwiązanązniądepresjiweksploatowanejwarstwiewodonośnej;
omówienie modelu pojęciowego (zwanego też konceptualnym lub koncepcyj‐
nym),któryjestopisemtekstowymwrazzilustracjągraficznączynnikóworaz
procesówregulującychprzepływwódpodziemnychwujmowanejwarstwielub
warstwachwodonośnychipomiędzynimi,tj.wysokościhydraulicznychwody
w ujmowanych warstwach, kierunków przepływu wody, stref zasilania, wła‐
ściwościhydrodynamicznychwarstwywodonośnej,jejgranicatakżeinterakcji
międzywodamipodziemnymiipowierzchniowymi,jeżelitakamamiejsce.
Jeżeliujęciewystępujewsystemiewielowarstwowym,należyomówićstanywód
wposzczególnychpoziomach,szczególniewobrębielejówdepresjiinnychstudni.
Analiza tych stanów jest konieczna, ponieważ kierunek przepływu wód między
warstwami,istotnydlawyznaczaniaTOP,zależyodrelacjinaporówobserwowa‐
nych wtych warstwach. Przykładowo, w głębokich strukturach wodonośnych
przesiąkaniewgłąbpoprzezwarstwyrozdzielającemożezachodzićintensywnie.
Zdrugiejstrony,gdyrzędnapiezometrycznegozwierciadławodywarstwyujmo‐
wanej,trwaleznajdujesiępowyżejrzędnejciśnieniawodywwarstwiepłytszej,to
przesiąkanie przez warstwę rozdzielającą odbywa się w górę — istnieje wtedy
barierahydrodynamicznachroniącaujmowanypoziomprzedzanieczyszczeniem
zpowierzchniterenu.
 Charakterystykęiprognozętrwałościorazwahańwłaściwościfizycznych,składuche‐
micznegoistanubakteriologicznegowódpodziemnych.
25
W tym punkcie należy zamieścić omówienie analizy aktualnych i archiwalnych
wyników badań fizyczno‐chemicznych i bakteriologicznych wód podziemnych
eksploatowanych ujęciem i innymi pobliskimi ujęciami, a także ocenę jakości i
stanuchemicznegowódorazewentualnegotrenduzmianjakościwodynaskutek
możliwychoddziaływańantropogenicznych.
 Opisstanuśrodowiskawobrębieobszaruzasobowegoujęciaorazocenęzagrożeńdla
jakościujmowanychwódpodziemnychzestronyrozpoznanychogniskzanieczyszczeń.
Wtympunkcienależyzamieścićomówienie:

kartowania sozologicznego i inwentaryzacji oddziaływujących oraz potencjal‐
nych ognisk zanieczyszczenia wód podziemnych wraz zich charakterystyką i
oceną zagrożenia jakości wód podziemnych, w tym tzw. „zrekultywowanych”
starychskładowiskodpadów,czynnychinieczynnychotworówstudziennychi
zasypanych odpadami studni kopanych, możliwości wystąpienia zanieczysz‐
czeńprzypadkowych,atakżepotencjalnychzagrożeńgeogenicznych,takichjak
ascenzjasłonychwódwgłębnychlubmorskich;

aktualnego i planowanego sposobu użytkowania terenu (tereny przemysło‐
we,obszaryzabudowymieszkaniowej,gruntyrolne,lasy),napodstawiestu‐
diówlubmiejscowychplanówzagospodarowaniaprzestrzennegoorazinnych
źródeł danych, ze szczególnym uwzględnieniem takich elementów, jak typ
działalnościrolniczo‐hodowlanej,wielkośćnawożenia,melioracje,nawodnie‐
nie, nieszczelności sieci kanalizacyjnych iwodociągowych, a także obszarów
prawnie chronionych, takich jak obszary Natura 2000, rezerwaty przyrody,
parkinarodowe,parkikrajobrazowe.
 Analizępotrzebyustanowieniastrefyochronnejujęciawódpodziemnych.
Wtympunkcienależyzamieścićomówienie:
26

sposobuobliczeniaczasupionowegoprzesączaniawodyzpowierzchnitere‐
nudoujmowanejwarstwywodonośnejwgranicachOSW,atakżeprzyjętych
do obliczeń wartości wszystkich parametrów hydrogeologicznych utworów
litologicznych występujących w strefie aeracji; omówienie powinno również
zawieraćprezentacjęzastosowanychobliczeń;

wyniku obliczenia czasu przesączania wody z powierzchni terenu do ujmo‐
wanejwarstwywodonośnej;

wyznaczenia OSW metodą graficzną na podstawie mapy hydroizohips lub
modelowanianumerycznego,jeżelitakiebyłowykonywane(rozdz.9);

metodyanalitycznejzastosowanejdowyznaczeniaizochrony25latwymiany
wodywwarstwiewodonośnej,liczonejodujęciawgóręstrumieniawód(izo‐
chronatajesthydrogeologicznągranicąTOP);przyjętychdoobliczeńwarto‐
ści wszystkich parametrów hydrogeologicznych ujętej warstwy wodonośnej
orazdotyczącychstudniujęcia;omówieniepowinnozawieraćprezentacjęza‐
stosowanychprocedurgraficznychiobliczeńanalitycznych;

odległościodstudniujęciadopunktówcharakterystycznychnagranicyTOP
lub innych wymiarów określających zasięg wyznaczonego TOP; jako mini‐
mumomówieniewinnodotyczyćodległościodstudniujęciadogranicyTOP
wgóręiwdółstrumieniawódpodziemnychorazjegoszerokości;

sposobu realizacji modelowania numerycznego, jeżeli takie było wykonywa‐
ne, w tym przyjętych wartości wszystkich parametrów hydrogeologicznych
dotyczącychujętejwarstwywodonośnejiutworówwystępującychwnadkła‐
dzieorazdotyczącychstudniujęcia;omówieniepowinnozawieraćprezenta‐
cjęwynikóworazzałącznikigraficzne(rozdz.9);

ocenęznaczeniadokumentowanegoujęciadlaobecnegoiperspektywicznego
zaopatrzenialudnościwwodędospożycia.
W dokumentacji hydrogeologicznej, lub dodatku do niej, powinny znaleźć się dodat‐
kowo:

tematycznemapyhydrogeologiczneilustrującemetodęustaleniagranicySO;

mapywynikowezprzeprowadzonegomodelowanianumerycznego,jeżeliby‐
łowykonywane(rozdz.9);

wskazaniaodnośnie do możliwości uszczegółowienia przebiegu hydrogeolo‐
giczniewyznaczonejgranicySO.
4.3.
Środkiimetodybadańwykorzystywane
przywyznaczaniustrefochronnych
Analizamateriałówarchiwalnych
Centralne Archiwum Geologiczne w Państwowym Instytucie Geologicznym — Pań‐
stwowym Instytucie Badawczym (PIG‐PIB) wWarszawie udostępnia archiwalne
opracowania geologiczne i hydrogeologiczne, materiały kartograficzne, profile wier‐
ceńorazmateriałygeofizyczne.Dokumentacjehydrogeologicznegromadzonesąrów‐
nieżwarchiwachgeologicznychwurzędachwojewódzkich,marszałkowskichipowia‐
towych. W przypadku istnienia dokumentacji z wcześniejszych regionalnych badań
hydrogeologicznych, ustalenia z tych dokumentacji powinny być wykorzystane w
analiziewarunkówhydrogeologicznych.Dotyczytodokumentacjiregionalnychzwią‐
zanychzokreślaniemzasobówwódpodziemnychwzlewniachrzeklubwgłównych
zbiornikach wód podziemnych (GZWP), atakże dokumentacji określających zasoby
eksploatacyjnepobliskichujęćwódpodziemnychznajdującychsięwbadanymrejonie.
27
Analizamateriałówkartograficznych
Szczególnieużytecznesą:

mapygeologiczneihydrogeologiczne;

przekrojegeologiczneihydrogeologiczne;

mapy wrażliwości wód podziemnych na zanieczyszczenie oraz mapy zagro‐
żeńantropogenicznych;

mapyjakościwódpodziemnych.
Skala wykorzystywanych opracowań kartograficznych nie może być mniejsza niż
1:50000.
Elektroniczneźródładanych
Elektronicznezbiorydanych,przydatnewtworzeniumodelukoncepcyjnegonapotrze‐
bywyznaczeniaTOP,możnauzyskaćwPIG‐PIB:






kartyotworówzawartewBankuHYDRO;
skalibrowanepodkładytopograficznewskali1:50000;
granicejednolitychczęściwódpodziemnych(JCWPd);
bazadanychGISMapyhydrogeologicznejPolskiwskali1:50000:
 głównyużytkowypoziomwodonośny(GUPW);
 pierwszypoziomwodonośny—występowanieihydrodynamika(PPW‐
WH);wrażliwośćnazanieczyszczenieijakośćwód(PPW‐WJ);
arkuszemapygeologiczno‐gospodarczejigeośrodowiskowej;
punktysiecimonitoringuwódpodziemnych.
Podręcznikiwformieelektronicznej







28
Hydrogeologia regionalna Polski, tom I, wody słodkie (Paczyński, Sadurski
(red.),2007);
Wody podziemne miast Polski. Miasta powyżej 50 000 mieszkańców (Nowicki
(red.),2009b);
ZadaniaPaństwowejSłużbyHydrogeologicznejw2009r.Zadanie28:Charaktery‐
styka geologiczna i hydrogeologiczna zweryfikowanych JCWPd (Nowicki (red.),
2009a);
Metodyka określania zasobów eksploatacyjnych ujęć zwykłych wód podziem‐
nych—poradnikmetodyczny(Dąbrowskiiin.,2004);
Metodyznacznikowewbadaniachhydrogeologicznych—poradnikmetodyczny
(Zuberiin.(red.),2007);
Metodykamodelowaniamatematycznegowbadaniachiobliczeniachhydrogeo‐
logicznych—poradnikmetodyczny(Dąbrowskiiin.,2011);
Słownikhydrogeologiczny(Dowgiałłoiin.(red.),2002).
Danehydrologiczne
Szczególnieistotnesądanewieloletnieobejmującecharakterystykęopadówatmosfe‐
rycznychorazdaneoprzepływachwódwpobliskichrzekach,będącychwkontakcie
hydraulicznym z ujmowaną warstwą wodonośną w zasięgu OSW. Dane te, dostępne
odpłatnie, można nabyć we właściwym oddziale okręgowym Instytutu Meteorologii
iGospodarkiWodnej(IMGW).
Badaniaizotopoweiznacznikowe
Wyznaczając OSW oraz projektując TOP celowe jest wykorzystanie wyników badań
izotopowych wieku wód oraz badań znacznikowych. Wykonanie takich badań jest
zalecane dla ujęć ujmujących wodę z głębszych poziomów wodonośnych, zlokalizo‐
wanych w obszarze o złożonych warunkach hydrogeologicznych i niedokładnie roz‐
poznanychdrogachkrążeniawódorazniepewnymczasieprzepływuzrejonuzasila‐
nia do studni ujęcia, szczególnie wielootworowego obejmującego rozległy obszar, a
takżewprzypadkubardzodużychujęć.Metodykawykonaniaiinterpretacjiwyników
badańznacznikowychopisanajestwporadnikupodredakcjąZuberaiin.(2007).
Badaniageoelektryczne
W przypadku braku szczegółowego rozpoznania budowy geologicznej i przy ograni‐
czonejmożliwościwykonaniapracwiertniczych,badaniageoelektrycznemogąumoż‐
liwićpoprawęrozpoznaniabudowygeologicznej,aszczególniewarstwwystępujących
wnadkładzieujmowanejwarstwywodonośnej.Badaniageoelektryczneniesązakwa‐
lifikowane do robót geologicznych, więc mogą być wykonywane bez zatwierdzania
projektu prac geologicznych. Wykonane w sąsiedztwie ujęć wód i potencjalnych
ognisk zanieczyszczeń umożliwiają ocenę miąższości i wykształcenia litologicznego
nadkładu, rozprzestrzenia utworów przepuszczalnych i słabo przepuszczalnych, wy‐
kryciastrefkontaktówhydraulicznychmiędzywarstwamiwodonośnymiorazewen‐
tualnych uprzywilejowanych dróg infiltracji i przesączania wód opadowych z po‐
wierzchni terenu. Metody geoelektryczne w złożonych warunkach hydrogeologicz‐
nychmogądaćjednakniedokładnewyniki.Pomimodużegopostępuwmetodyceich
wykonania oraz interpretacji wyników, ostateczny rezultat zależy istotnie od do‐
świadczeniaiwiedzyosobywykonującejbadanieijegointerpretację.
Badaniamodelowe
Modelowanienumeryczneprzepływuwódpodziemnychjestniezbędnewzłożonych
warunkachhydrogeologicznych.Wprostychwarunkachhydrogeologicznychrównież
możebyćrealizowaneijesttozalecane,jednakniejestniezbędne.Krótkacharaktery‐
stykamodelowania numerycznego przepływu wód podziemnych znajduje się w roz‐
dziale9.
29
5.
Parametryhydrogeologiczneniezbędne
dowyznaczeniastrefyochronnej
Parametryhydrogeologicznewykorzystywanedowyznaczeniazasięgustrefochronnych
(SO) dzielą się na dwie grupy: parametry charakteryzujące warunki hydrogeologiczne
ujmowanegosystemuwodonośnegoorazparametrycharakteryzująceujęciewody.
Do pierwszej grupy należą wielkości związane bezpośrednio z warstwą wodonośną:
miąższość warstwy wodonośnej, współczynnik filtracji, współczynnik porowatości
efektywnej,gradienthydraulicznyorazintensywnośćzasilania.Nawarunkihydrogeo‐
logicznesystemuwodonośnegomateżwpływbudowageologicznaobszaruzasilania,
w tym litologia i tektonika, charakter ośrodka wodonośnego (porowy, porowo‐
szczelinowy, szczelinowo‐porowy, szczelinowy, szczelinowo‐kawernowy), a także
charakterlitologicznyimiąższośćnadkładuwarstwywodonośnej,wtymstrefyaera‐
cji.Wszystkieteczynnikimająwpływnaczasprzepływuwodywwarstwiewodono‐
śnej,aprzyuwzględnieniuprzesączaniaprzezstrefęaeracji,naczasdopływuwodyz
powierzchniterenudoujęcia.
Parametrycharakteryzująceujęciewódto:głębokośćdostatycznegozwierciadławód
podziemnychujętegopoziomu,interwałgłębokościujętejstrefydopływuwódrówny
długościfiltra,depresja,wielkośćwydatku.
Zasięg terenu ochrony pośredniej (TOP) wyznaczonego w oparciu o czas wymiany
wodywujmowanejwarstwiewodonośnejmożebyćzbytmaływstosunkudorzeczy‐
wistychwarunków,jeżeliuwzględniasięwobliczeniachcałąstrukturalnąmiąższość
warstwy wodonośnej, podczas gdy często dopływ do ujęcia pochodzi w większości
zokreślonego wydzielenia litofacjalnego o lepszych właściwościach filtracyjnych niż
pozostała część utworów wodonośnych. Dlatego do obliczeń należy przyjmować nie
miąższość litostrukturalną, lecz miąższość efektywną, czyli bez udziału wkładek
utworówsłabiejprzepuszczalnych.
Wartości parametrów przyjmowanych do obliczeń lub do modelu numerycznego
przepływu wód podziemnych mogą być obarczone istotną niepewnością wynikającą
głównie z niedostatku informacji, spowodowanego niepełnym rozpoznaniem zmien‐
ności przestrzennej warunków hydrogeologicznych w obszarze zasilania ujęcia. Nie‐
pewnośćwynikarównieżzinnychczynnikówpodanychwtabeli1. Wsytuacjizaist‐
nienia niepewności co do wszystkich lub niektórych danych, należy w dokumentacji
hydrogeologicznejumieścićinformacjęoskaliiprzyczynachniepewności.
30
Tabela 1. Przykłady czynników mogących wpływać na niepewność przyjmowanych do obliczeń
wartościparametrówhydrogeologicznych
Parametr
Wybraneczynnikiwpływającenaniepewność
Współczynnik
filtracji
Nieprawidłoweprzeprowadzeniepróbnegopompowaniastudni
lubnieprawidłowainterpretacjajegowyników
Przewodność
hydrauliczna
Różneczasytrwaniapróbnegopompowaniapowodują,żeuzyskane
wartościmogąbyćreprezentatywnetylkowwybranychobszarach
poziomuwodonośnego
Miąższość
Przewodnośćmożebyćinterpretowananapodstawieniewłaściwych
wartościmiąższościpoziomuwynikającychzograniczonejilościdanych
punktowychowkładkachiprzewarstwieniachutworówsłabiej
przepuszczalnych,copowoduje,żeefektywnamiąższośćformacjijest
mniejszaniżmiąższośćlitostrukturalna
Porowatośćefek‐
tywna
Brakbadańlaboratoryjnychlubznacznikowych,lubichniewłaściwa
interpretacja
Poziomzwiercia‐
dławódpodziem‐
nych
Ograniczonailośćdanychpunktowych
Gradienthydrau‐
liczny
Niewystarczającaliczbapiezometrów,główniewokółmałychujęć
Zasilanie
zinfiltracjiopa‐
dów
Istotnezróżnicowanietypulitologicznegoutworówpokrywowych
icharakterupokryciapowierzchniterenu
Zmiennośćsezonowalubdługotrwałytrendzmianypołożenia
zwierciadła
Zasilanie
Braklubzbytmałerozpoznanietypuiprzepuszczalnościosadów
zinfiltracjiwód
dennychcieków
powierzchniowych
Brakdanychwieloletnichoprzepływachwódpowierzchniowych
31
6.
Podstawowemetody
wyznaczaniastrefochronnychujęć
6.1.
Uwagiogólne
W najprostszych warunkach hydrogeologicznych teren ochrony pośredniej (TOP)
ujęcia stanowi obszar o kształcie przypominającym elipsę. Obszar TOP większych
ujęć, zlokalizowanych w złożonych warunkach hydrogeologicznych, zazwyczaj ma
kształt nieregularny. W przypadku niejednorodnego litologicznie nadkładu, lokalnie
bardzosłaboprzepuszczalnego,TOPmożeskładaćsięzkilkuoddzielnychczęścizlo‐
kalizowanych wewnątrz OSW ujęcia. Metody wyznaczania TOP opisano poniżej,
wkolejności według stopnia ich skomplikowania oraz czasu i kosztów wyznaczenia,
począwszy od najprostszych ale zarazem najmniej dokładnych, do bardziej zaawan‐
sowanychidokładnych:

metodyanalityczne;

metodagraficzna;

metodanumerycznegomodelowaniaprzepływuwódpodziemnych.
6.2.
Wyznaczenieobszaruzasilaniaujęcia
iobszaruspływuwóddoujęcia
Obszar zasilania ujęcia wód podziemnych obejmuje tę część systemu wodonośnego,
wktórejformujesiędopływwodydoujęcia,zarównozujętegopoziomuwodonośne‐
go, jak i z warstw nadległych i podłoża wraz z warstwami słabo przepuszczalnymi.
Takwięcobszarzasilaniaujęciaobejmujeteren,naktórymkształtująsięjegozasoby
odnawialne,czyli:

obszar,naktórymujęciejestzasilaneprzezinfiltracjęwodyzopadówatmos‐
ferycznych poprzez jej przesączanie przez utwory przepuszczalne strefy ae‐
racjii/lubprzesiąkanieprzezutworysłaboprzepuszczalne,lub

obszarwychodniwarstwywodonośnejzasilanyinfiltracjąwodyzopadów,z
któregowodypodziemnedopływajądoujęcia,zasilającgodopływemlateral‐
nym (poziomym); w izolowanych strukturach wgłębnych o wodach naporo‐
wych,granicewychodniczyliobszarówzasilaniamogąbyćzlokalizowaneda‐
lekoodrejonuujęciaistanowićnawetkilkaoddzielonychodsiebieobszarów.
W najprostszym przypadku systemu jednowarstwowego, obszar zasilania jest rów‐
noważny obszarowi spływu wody do ujęcia, wyznaczonemu na podstawie siatki hy‐
drodynamicznejprzepływustrumieniawód.
PierwszymetapempracprzywyznaczaniuSOjestokreślenieobszaruzasilaniaujęcia.
Przebiegobszaruzasilaniazależyodstopniaskomplikowaniawarunkówhydrogeolo‐
32
gicznych,wynikającychzbudowygeologicznej.Jeżeliujęciezlokalizowanejestwwar‐
stwie wodonośnej o zwierciadle swobodnym, teren zasilania stanowi zazwyczaj ob‐
szarwokółujęcia,agranicęobszaruzasilaniamożestanowićdziałwodny.
Obszar zasilania ujęcia to teren, na którym opady atmosferyczne lub wody po‐
wierzchniowe infiltrują bezpośrednio lub pośrednio przez utwory przykrywające do
poziomuwodonośnego.Graniceobszaruzasilaniatworząelementyhydrodynamiczne
— działy wodne, cieki i zbiorniki wód powierzchniowych, a także strukturalne ele‐
menty geologiczne, jak granica wychodni warstwy wodonośnej czy granica nieprze‐
puszczalnegonadkładu.
Wyznaczając obszar zasilania ujęcia należy uwzględnić nie tylko granice ujętej war‐
stwy wodonośnej, ale również nadległe płytko występujące poziomy wodonośne,
częstoniemającecharakteruużytkowegoinieeksploatowane,leczmogącedoprowa‐
dzaćzanieczyszczeniaantropogenicznedoujęcia.Dotyczytom.in.ujęć,któresązasi‐
lanezpoziomunadległegobezpośrednioprzezoknahydrogeologicznelubpośrednio
naskutekprzesiąkania.Dotyczytakżeujęćpołożonychwdolinachrzecznych,wpobli‐
żustrefkrawędziowychwysoczyzn.Zagrożeniemdlatakichujęćsąspływywód(czę‐
stozanieczyszczonych)zwysoczyzn.Spływywódgruntowychmogąnastępowaćpłyt‐
kąwarstwąwodonośną,atakżebezpośredniopoprzezspływpowierzchniowy.Zjawi‐
sko to może być dodatkowo aktywizowane, jeżeli zachodzi w zasięgu leja depresji
ujęcia(rys.1).Właściwymsposobempostępowaniabędziewtedywłączeniedoobsza‐
ru zasilania ujęcia, dodatkowej strefy, z której spływ zanieczyszczeń może stanowić
zagrożeniedlajakościujmowanychwód.Dodatkowastrefaterenuobejmowaćwinna
nietylkosamskłonwysoczyzny,aletakżepewnąodległośćpozakrawędź–ocenioną
na podstawie inwentaryzacji potencjalnych obszarowych i rozproszonych ognisk za‐
nieczyszczeńorazanalizyryzykajakiestanowią.
W przypadku ujęć zlokalizowanych wdolinachrzeknależy również brać pod uwagę
zlewnie małych cieków będących dopływami większej rzeki, a także rozcięć erozyj‐
nych, które mogą okresowo prowadzić wodę. Małe cieki, często z wodą zanieczysz‐
czoną np. azotanami pochodzenia rolniczego i z terenów wiejskich, w swej strefie
ujściowejjużwobszarzedolinyniejednokrotniezmieniającharakterzdrenującegona
infiltrującyiwtedyzasilająswymiwodamipodłożegruntowe.Efekttenmożesiędo‐
datkowozaktywizować,gdywystępujewzasięgulejadepresjispowodowanegopracą
ujęciadolinnego(rys.2).Należywtedywłączyćdoobszaruzasilaniaujęcia,dodatko‐
wą strefę lub strefy, z których spływ zanieczyszczeń może stanowić zagrożenie dla
wódujmowanegopoziomuwodonośnego.Dodatkowestrefyobejmowaćmogąnawet
całezlewniemałychdopływówgłównejrzekiorazpasyterenubiegnącewzdłużroz‐
cięć erozyjnych. Szerokość tych pasów można określić podobnie, czyli na podstawie
inwentaryzacjiogniskzanieczyszczeńorazanalizyryzyka.
33
Rysunek1.Zasięgobszaruzasilaniaujęciaobejmującyrejonkontaktuhydraulicznegozpierwszą
warstwąwodonośną.1—infiltracjawódniezanieczyszczonych,2—kierunekprzepływunieza‐
nieczyszczonychwódpodziemnych,3—przesączaniewódzanieczyszczonych,4—kierunekprze‐
pływuzanieczyszczonychwódpodziemnych,5—spływpowierzchniowyzanieczyszczeń,6―
kierunekprzepływuzanieczyszczonychwódpowierzchniowych,7—infiltracjazanieczyszczonych
wódpowierzchniowychdopodłoża,8—utworynieprzepuszczalne,9—oknohydrogeologiczne,
10—zasięgobszaruzasilaniaujęcia
Rysunek2.Zasięgobszaruzasilaniaujęciaobejmującyzlewniędopływu(A)większejrzekioraz
rejonrozcięciaerozyjnego(B).1—infiltracjawódniezanieczyszczonych,2—kierunekprzepływu
niezanieczyszczonychwódpodziemnych,3—przesączaniewódzanieczyszczonych,4—kierunek
przepływuzanieczyszczonychwódpodziemnych,5—spływpowierzchniowyzanieczyszczeń,6―
kierunekprzepływuzanieczyszczonychwódpowierzchniowych,7—infiltracjazanieczyszczonych
wódpowierzchniowychdopodłoża,8—zasięgobszaruzasilaniaujęcia
34
Obszarzasilaniaujęciawniektórychprzypadkachmożeobejmowaćbardzodużąpo‐
wierzchnię.Rozpoznaniecałejpowierzchniobszaruzasilaniajesttrudne,kosztowne,a
czasemwręczniemożliwe.Niezawszejestteżkoniecznezuwaginato,żetylkoczęść
obszaru zasilania ujęcia będzie stanowić SO. W warunkach znacznych rozmiarów
obszaru zasilania szczegółowe rozpoznanie może ograniczać się do tej części, która
prawdopodobnie będzie objęta SO. Można wtedy wyznaczyć wstępnie teren SO w
oparciu o szacunkowe wartości parametrów wpływających na jego zasięg, powięk‐
szone o pewien współczynnik bezpieczeństwa określony na podstawie analizy nie‐
pewności danych uzyskanych w badaniu wstępnym. Dla tak wyznaczonego obszaru
należy następnie przeprowadzić badania umożliwiające dokładne rozpoznanie wa‐
runków zasilania i w rezultacie weryfikację wyznaczonego wstępnie zasięgu SO. Z
drugiej strony należy jednak zaznaczyć, że w niektórych krajach ochroną objęty jest
całyobszarzasilaniaujęcia,niezależnieodwielkościpowierzchni(Chaveetal.,2006).
WdrugimetapiepracprzywyznaczaniuSOokreślasię obszarspływuwodydoujęcia
(OSW). Jest to część wyznaczonego pola hydrodynamicznego w granicach obszaru
zasilaniaujętegopoziomuwodonośnegozliniamiprzepływuwódpodziemnychzbie‐
gającymi się w ujęciu, czyli obszar, z którego strumienie wód podziemnych, w tym
zasilane z infiltracji opadów oraz z infiltracji wód powierzchniowych są skierowane
doujęcia(Dowgiałłoiin.,2002).OSWograniczonyjestneutralnąliniąprądustrumie‐
niawódpodziemnych.Rysunek3ilustrujewpływpompowaniastudninasystemkrą‐
żeniawódiprzedstawiaróżnicemiędzyzasięgiemwpływuujęcia,wpostacilejade‐
presji,OSWorazwyznaczonągranicąTOP―tożsamązgranicąSO.
Wielkość powierzchni oraz kształt geometryczny OSW i TOP zależą od kilku czynni‐
ków(tab.2).Ujęciazlokalizowanewstrumieniuprzepływającychwódpodziemnych
wytwarzająelipsoidalnezasięgiwpływuujęcia,któresąskróconewgóręstrumienia
iwydłużone w dół strumienia (rys. 3). W efekcie, w strumieniu wód podziemnych
wytwarzają się wewnętrzne wododziały i wyraźnie zarysowuje się OSW, który jest
wydłużonywgóręijednocześnieskróconywdółstrumieniawódpodziemnych.
WyznaczeniezasięguOSWjestkwestiąpodstawowąpodczaswyznaczaniaSO,ponieważ
zanieczyszczenia przemieszczające się w obrębie OSW z powierzchni terenu do wód
podziemnychdotrądoujęcia.ZasięgikształtOSWwistotnysposóbzależąodwielkości
poboruwodywstudniorazodgeometriistrumieniawód,awięcodprzestrzennejloka‐
lizacjistrefdrenażuwarstwywodonośnej,jejgranicidziałówwódpodziemnych.
35
Rysunek3.PrzykładzależnościpomiędzyOSWizasięgiemSOujęcia(zaFosteriin.,2002,zmie‐
nione).1—OSW,2—SOujęcia,3—kierunkidopływuwóddoujęcia,4—kierunkiprzepływu
wódpodziemnychpozaOSW,5—studniaujęcia,6i7―potencjalneogniskazanieczyszczeniawód
podziemnych:punktowe−stacjepaliw,fermy,itp.(6),małopowierzchniowe–składowiskaodpa‐
dów,nawożonepolauprawne,itp.(7),pozostałeobjaśnieniaprzyrys.4
36
Analizując wpływ geometrii strumienia wód podziemnych na kształt OSW, należy
pamiętać,żepompowaniestudnimożewywołaćdopływwodyzciekówizbiorników
powierzchniowychdoujęcia.Czasem,wprzypadkuwystępowaniabardzosłaboprze‐
puszczalnych osadów dennych rzeki, dochodzi do dopływu wód podziemnych spoza
przeciwległegobrzegurzekidoujęcia.
Tabela2.CzynnikiwpływającenakształtgeometrycznyOSWiTOP(zaCarey’emiin.,2009,zmie‐
nione)
Parametr
Charakterwpływu
Miąższośćwarstwy
wodonośnej
wpływnaprzewodnośćwarstwywodonośnej;
zmniejszeniemiąższościo50%powodujeokołodwukrotne
zwiększeniepowierzchniTOPipowiększeniejegoszerokości
Porowatośćefektywna
wpływnaprędkośćprzepływuwódpodziemnych;
zmniejszenieporowatościefektywnejo50%powodujezwiększe‐
nieoddwóchdoczterechrazyzasięguTOP
Współczynnikfiltracji
wpływnaszerokośćizasięgTOP;
wzrostprzepuszczalnościpoziomejzmniejszaszerokośćTOP
Gradienthydrauliczny
wpływnaszerokośćiwydłużenieTOPwdółstrumieniawód
podziemnych;
większygradientpowodujezawężenieTOP
Współdziałaniemiędzy
studniami
wpływnakształtTOP,którystajesiębardziejwydłużonywgórę
strumieniawódpodziemnych
Granicehydrauliczne
granicestrukturalnewarstwywodonośnej,działywodne,cieki
iinnewodypowierzchnioweograniczająkształtizasięgOSWiTOP
Zasilanielateralne
zasilaniedrogamiuprzywilejowanegodopływuwódwobszarach
krasowychwpływanakształtizwiększazasięgOSW
Infiltracjaefektywna
wpływnawielkośćTOP—wzrostinfiltracjiefektywnejzmniejsza
zasięgTOP*
*−Zależnośćtajestsłusznawprzypadku,gdySOwyznaczasiębezuwzględnianiaochronnejroli
utworówsłaboprzepuszczalnychwystępującychponadujmowanympoziomemwodonośnym−
istotnieograniczającychintensywnośćzasilania.Wtakichwarunkachzmniejszenieinfiltracji
wydłuża czas przesiąkania pionowegoprzezizolującynadkład,coprowadzidozmniejszenia
zasięguTOP.
6.3.
Czasprzepływuwodyodgranicyobszaruzasilaniadoujęcia
PookreśleniuobszaruzasilaniaujęciawódpodziemnychorazOSW,wnastępnejko‐
lejności wyznacza się zasięg SO, którą dzieli się na TOB i TOP. TOP ujęcia wód pod‐
ziemnych obejmuje obszar zasilania ujęcia, a jeżeli czas przepływu wody od granicy
37
obszaruzasilaniadoujęciajestdłuższyod25lat,SOpowinnaobejmowaćobszarwy‐
znaczony25‐letnimczasemwymianywodywwarstwiewodonośnej(rys.4).
Rysunek4.Modelkoncepcyjnyobliczaniaczasu25latwymianywodywwarstwiewodonośnej.1—
opadyatmosferyczne,2—zasięgSOujęcia,3—potencjalneogniskozanieczyszczeniawódpod‐
ziemnychwrazzkierunkiemprzemieszczaniazanieczyszczeń
WdokumentacjiokreślającejpotrzebęustanowieniaSOujęcia,powinienbyćokreślo‐
ny w obszarze jego zasilania 25 letni czas wymiany wody w warstwie wodonośnej.
Jeżeli ten czas, biorący również pod uwagę szczelność nadkładu, jest większy od 25
lat,dlaujęcianależyustanowićSOobejmującątylkoTOB(Dąbrowskiiin.,2004).
Odnawialność(czyliwymienialność)wódpodziemnychjestzwiązanazczasemdopły‐
wu wód opadowych, infiltrujących do warstwy wodonośnej (Paczyński, Sadurski
(red.),2007).Odnawialnośćwódpodziemnychtowarunkiuzupełnianiazasobówwód
podziemnychokreślonegozbiornikadrogąnaturalnejinfiltracjiwmiejsceichubytku
na skutek drenażu naturalnego i sztucznego. Stopień odnawialności zależy w szcze‐
gólności od właściwości hydrogeologicznych utworów nadkładu poziomu wodono‐
śnego (tj. właściwości wpływających na intensywność infiltracji efektywnej oraz szyb‐
kośćiczasprzesączania), a także warunków klimatycznych (tj.opadówatmosferycz‐
nychiintensywnościparowania)(Dowgiałłoiin.(red.),2002).
Przez25letniczaswymianywodywwarstwiewodonośnej(t25)należywięcrozumieć
czas przepływu wody od granicy obszaru zasilania, tj. od powierzchni terenu, gdzie
następuje infiltracja wód opadowych w grunt, do ujęcia, czyli do miejsca drenażu
38
(rys.4). W konsekwencji, określając czas wymiany wody w warstwie wodonośnej
uwzględniasięsumęczasupionowegoprzesączaniawodypoprzezstrefęnienasyconą,
z powierzchni terenu do ujmowanej warstwy (ta) oraz czasu lateralnego przepływu
wodywwarstwiewodonośnej(tp).
GdywOSWdoujęciaczasprzesiąkaniaprzezutworyizolujące(ta)jestkrótszyniż25
lat, zachodzi konieczność wyznaczenia TOP. Zasięg TOP jest tożsamy z przebiegiem
izochronyowartości(tp)wynikającejzróżnicymiędzy25lat,adługościączasuprze‐
siąkaniapionowegowodyprzezsłaboprzepuszczalnynadkładwarstwywodonośnej
(ta).Natomiastjeżeliczasprzesiąkaniaprzekracza25lat,toTOPniewyznaczasię.
UjęciewódpodziemnychniewymagawyznaczeniaTOP,jeżeliujmowanewodypod‐
ziemnesąobecnieinadalbędąwprzyszłościnaturalnieitrwalewczasiechronione
hydrodynamicznieprzeddopływemzanieczyszczeńzpowierzchniterenu.Matomiej‐
sce, gdy woda w ujmowanej warstwie w warunkach eksploatacji ujęcia, również
wprzyszłości będzie się charakteryzować trwałym w czasie ciśnieniem artezyjskim
lub trwale wyższym poziomem wysokości hydraulicznej, niż wysokość hydrauliczna
wodywwarstwiewodonośnejzalegającejponadwarstwąeksploatowaną.
PrzyomawianiukryteriumprzyjętegodowyznaczeniazasięguSOujęciamożezacho‐
dzićpytaniedlaczegojestnimczaswymianywodywwarstwiewodonośnej,anieczas
dotarcia zanieczyszczeń chemicznych, przed którymi chroni się ujęcie wody. Idea
polega na tym, że ochrania się miejsce ujmowania wody przed dotarciem do niego
zanieczyszczeń konserwatywnych, rozpuszczonych w wodzie, mogących przemiesz‐
czać się z potencjalnych ognisk zanieczyszczeń na powierzchni terenu. Substancje
konserwatywne to substancje chemiczne nieulegające reakcjom fizyko‐chemicznym
zotaczającym środowiskiem gruntowo‐skalnym, tj. nie ulegające procesom sorpcji,
degradacji, wymiany jonowej czy rozpadu, a więc trwałe w środowisku gruntowo‐
wodnym.Elementemwpływającymnaczasprzemieszczaniasięzanieczyszczeńkon‐
serwatywnych, a więc i zasięg wyznaczonej SO, jest prędkość ich przemieszczania
wwarstwiewodonośnej.Jesttotylkoprzemieszczanieadwekcyjne,tj.bezsorpcjiibez
degradacji (biodegradacji, wymiany jonowej, rozpadu), czyli z maksymalną prędko‐
ścią, z jaką mogą przemieszczać się w warstwie wodonośnej substancje chemiczne.
Ztego względu zarówno prędkość transportu zanieczyszczeń konserwatywnych
(chlorkiiinne),jakiichstężenienieulegajązmniejszeniu,copowoduje,żesązwiąz‐
kami istotnie zagrażającymi jakości ujmowanych wód. W określonych środowiskach
hydrogeochemicznych–szczególnieostałychwarunkachutleniających,takżeazotany
czy siarczany wykazują cechy zanieczyszczeń konserwatywnych. Zazwyczaj ma to
miejsce w strefie aeracji poziomu wodonośnego o swobodnych warunkach ciśnień
hydrostatycznych,gdzieobecnośćtlenuutrudniadenitryfikacjęazotanów.Wwarun‐
kachśrodowiskabeztlenowego(redukcyjnych)sytuacjajestodmiennaiazotanyule‐
gajądenitryfikacji.
39
W konsekwencji, wyznaczenie zasięgu SO ujęcia według kryterium czasu przepływu
wody jest tożsame z określeniem czasu migracji całkowicie rozpuszczonych w wodzie
konserwatywnychzanieczyszczeńchemicznych,międzypunktemnapowierzchnitere‐
nu,gdzienastąpiłaichiniekcjadośrodowiskagruntowo‐skalnego,astudniąujęcia.
6.4.
Metodyanalityczne
6.4.1. Wprowadzenie
Stosowaniemetodobliczonegopromieniaokręgu(ang.calculatedfixed‐radius—CFR)
będącego zarazem OSW i TOP, zarówno bez uwzględniania zasilania, jak i z zasila‐
niem, przedstawionych przez Macioszczyka i in. (1993) czy Burgessa i Fletchera
(1998),zasadniczojestnieakceptowane.Wynikatozpowoduich podstawowegoza‐
łożeniaobrakuprzepływuwódpodziemnychwwarstwiewodonośnej,wynikającego
z braku różnicy wysokości hydraulicznych wrejonie studni. Brak gradientu hydrau‐
licznego i występująca w tych warunkach tożsamość OSW i TOP jest sytuacją niety‐
pową,możejednakniekiedywystępowaćwobrębiefragmentówniektórychpradolin,
czygłębszychzbiornikówwódpodziemnych.Zazwyczajjednakwotoczeniupracują‐
cejstudniobserwujesięgradienthydrauliczny,nawetjeżelijestniewielki.
Spośródróżnychczynnikówhydrogeologicznychgradienthydraulicznyjestszczegól‐
nie istotnym czynnikiem decydującym o prawidłowym wyznaczeniu TOP. Niezgod‐
ność międzyprzebiegiem izochrony wyznaczonej jako obszar, który jest okręgiem, a
rzeczywistymi warunkaminarasta wrazze wzrostemgradientu hydraulicznego oraz
wydłużeniemczasupoziomegoprzepływuwodywwarstwiewodonośnej.ZasięgTOP
wyznaczonyjakoobszarograniczonyokręgiem,stajesięwtedyzbytodległyodstudni
w dółstrumienia wód podziemnych i poprzecznie w stosunku do jegokierunku, na‐
tomiast zbyt bliski od studni w górę strumienia (Miller et al. 2003, Raymond et al.
2006).
PorównanierozmiarówikształtówTOPwyznaczonychwedługkryteriumzasięguleja
depresji zależnego od wydajności studni oraz metodą wyznaczenia przebiegu okre‐
ślonejizochronydopływuwodydostudniprzedstawiarysunek5.
Określenie zasięgu TOP metodami analitycznymi zasadniczo polega na obliczeniu
odległości zadanej izochrony od ujęcia w górę i w dół strumienia wód podziemnych
oraznawyznaczeniuzasięguTOPodstudniwinnychpunktachcharakterystycznych,
czyliszerokościTOPnawysokościujęciaorazmaksymalnejszerokościTOP.
40
Rysunek5.KształtyizasięgiTOPwyznaczonychzuwzględnieniemróżnychkryteriów(Milleretal.
2003,zmienione).1–studniaujęcia,2–zasięgTOPwyznaczonynapodstawieczasudopływu
wodydoujęcia,3–kierunekdopływuwódpodziemnychdostudniujęcia
Metodyanalitycznecechująsiędużąilościąograniczeńwzastosowaniupraktycznym
ponieważ oparte są na bardzo uproszczonym modelu przepływu wód. Zakładają w
obrębie obszaru zasilania ujęcia jednorodną, izotropową warstwę wodonośną, bez
zaburzeńjejciągłościiwynikającychztegopreferencyjnychdrógprzepływu;zakłada‐
ją stałą miąższość oraz wartość współczynnika filtracji i porowatości efektywnej
utworów wodonośnych. Poziom wodonośny ograniczony jest od spągu utworami
nieprzepuszczalnymi oraz charakteryzuje się stałym gradientem hydraulicznym
zwierciadła wody. Zakłada się stały wydatek ujęcia, zafiltrowanie warstwy wodono‐
śnejnacałejmiąższości,atakżeustalonewczasiewarunkiprzepływuwódpodziem‐
nychorazbrakwzajemnegooddziaływaniainnychujęć.
Metodytenadająsiędozastosowaniajeżeliujęciepołożonejestwobrębiejednorod‐
nego strumienia przepływu wód podziemnych. Natomiast gdy ujęcie zlokalizowane
jestwstrefiewododziałowej,metodyteniepowinnybyćstosowaneinależywykorzy‐
staćinne,np.metodęgraficzną.Jeżeliujęciepołożonejestwosinaturalnegodrenażu
wódpodziemnych,tometodęanalitycznąmożnazastosowaćtylkowprzypadkubar‐
dzo dobrego kontaktu hydraulicznego wód cieku powierzchniowego z ujmowaną
warstwąwodonośną.Wtedytagranicahydrodynamicznaograniczyczęściowozasięg
TOP i nie będzie potrzeby obliczania odległości zadanej izochrony od ujęcia w dół
strumienia wód podziemnych. Natomiast w sytuacji częściowego kontaktu hydrau‐
licznegoprzezsłabiejprzepuszczalneosadydenneciekumożedochodzićdokaptażu
41
wód spoza przeciwległego brzegu cieku, o nieznanej intensywności i zasięgu. Unie‐
możliwiatopraktyczniezastosowaniemetodyanalitycznejwtakimprzypadku.
Metodyanalitycznemogąbyćstosowanetylkowprzypadkupojedynczychstudnilub
kilkustudnizgrupowanychbardzoblisko,tj.wodległościkilkunastudonajwyżejkil‐
kudziesięciu metrów, w ten sam sposób ujmujących jednakowy interwał głębokości
warstwy wodonośnej charakteryzującej się bardzo zbliżonymi wartościami parame‐
trówhydrogeologicznychokreślonychwtychstudniach,iwzwiązkuztymmogących
byćuznanymizajednąstudnię.
Metody te nie uwzględniają zwiększenia gradientu hydraulicznego będącego wyni‐
kiem depresji powstałej wokół pompowanego ujęcia, lecz biorą pod uwagę gradient
występujący w warunkach naturalnych. Konsekwencją tego jest zaniżenie przyjmo‐
wanej doobliczeń prędkości dopływu wodydo studni, w porównaniu do warunków
rzeczywistych. Skutkuje to zmniejszeniem odległości poszczególnych izochron do
studni,czyliniedoszacowaniemrozmiaruTOP.Dotyczytoszczególnieizochronkrót‐
kich czasów dopływu wody do studni położonych w zasięgu leja depresji, czyli
wpobliżuujęcia.
6.4.2. MetodaWysslinga
MetodaWysslinga(1979),którąopisująm.in.StrobliRobillard(2005),jestrozwinię‐
ciemmetodyLandesa(1958).Metodatazasadniczosprawdzasiędobrzetylkowwa‐
runkach,gdyczasdopływuwodydostudnijestbardzokrótki,tzn.rzędukilkudziesię‐
ciudokilkusetdni.
Metoda Wysslinga polega na wyznaczeniu TOP poprzez obliczenie jego szerokości
w4punktachcharakterystycznych,anastępnienaoszacowaniuodległoścido2kolej‐
nych punktów charakterystycznych położonych na kierunku przepływu wód. Pierw‐
szy z punktów charakterystycznych położonych na kierunku przepływu wód pod‐
ziemnych,totzw.punktneutralny,położonynaneutralnejliniiprądu,wdółstrumie‐
niawódpodziemnychwodległościx0odstudni,oznaczonyjakoAnarysunku6.
DrugipunktcharakterystycznyoznaczonyjakoC,znajdujesięnacentralnejliniiprądu
wódpodziemnychbiegnącejosiowodostudniwgóręstrumieniawód,wstosunkudo
studni.OdległośćLuodpunktuCpołożonegonazadanejizochroniedopływuwodydo
ujęcia,odpowiadadrodzejakąprzepływawodadostudniwciąguokreślonegoczasu.
OdległośćodstudnidopunktuCjestzasięgiemTOPwgóręstrumieniawódpodziem‐
nych. Oszacowanie tej odległości jest obarczone znaczną niepewnością i należy ją
traktowaćjakowartośćprzybliżoną,którejsposóbweryfikacjiWyssling(1979)rów‐
nieżpodaje.
42
Rysunek6.Szkicpołożeniaorazodległościodstudnidopunktówcharakterystycznychwyznacza‐
jącychzasięgTOP(wgWysslinga1979,zmienione).1—studnia,2—OSW,3—TOP,4—kieru‐
nekprzepływuwódpodziemnych,5—punktycharakterystycznezasięguTOP
Przebiegkrzywejokształciezbliżonymdoelipsy,przezwskazane6punktówcharak‐
terystycznychtj.A,C,D,E,ForazGokreślagranicęTOP,wyznaczonegowoparciuo
określonyczasdopływuwódpodziemnychdostudni.
Metodykęobliczenialokalizacji6punktówcharakterystycznych,przezktóreprzebie‐
gaćbędziegranicaTOP,podanoponiżejzaWysslingiem(1979),wuproszczeniudoty‐
czącympraktycznychsytuacjizachodzącychprzywyznaczaniuwiększegoobszarowo
TOP,tzn.gdyczastdopływuwodydostudnijestconajmniejrzędulatlubdłuższy.
Maksymalna szerokość OSW, czyli odległość B określana prostopadle do centralnej
linii prądu strumienia wód podziemnych zasilającego studnię, wyznaczająca odcinek
pomiędzy punktami D oraz E położonymi na neutralnej linii prądu strumienia wód
(rys.6),wynosi:
B
Q
kmI
(1)
gdzie:
Q—wydatekstudni[L3/T],np.[m3/d],
k—współczynnikfiltracjiutworówwodonośnych[L/T],np.[m/d],
m—miąższośćwarstwywodonośnej[L],np.[m],
43
I — gradienthydraulicznystrumienia wódpoza zasięgiem oddziaływania studnilub
wwarunkachnaturalnychprzeduruchomieniemstudni[–].
SzerokośćOSWnawysokościujęcia,czyliodległośćB’określanaprostopadledocen‐
tralnejliniiprąduwyznaczającaodcinekpomiędzypunktamiForazG,wynosi(Wys‐
sling,1979):
B' 
B
Q

2 2kmI
(2)
Odległość x0od ujęcia do punktu neutralnego, czyli punktu charakterystycznego A
położonegonagranicyOSW,nakierunkuodpływuwódpodziemnychwdółstrumie‐
nia,wynosi:
x0 
Q
2kmI
(3)
Odpowiadającazakładanemuczasowitdopływuwóddostudni,odległośćLuodstudni
dopunktucharakterystycznegoC,położonegowgóręstrumieniawódnakierunkuich
spływudostudni,wynosi(Wyssling,1979):
Lu 
L  L2  L8 x0
2
(4)
gdzie:
L—odległośćodpowiadającazakładanemuczasowitdopływuwódpodziemnychdo
ujęcia[L],np.[m],określonawzorem:
L  Ut
(5)
gdzie:
U— prędkość rzeczywistaprzepływu wódpodziemnych [L/T], np. [m/d],określona
wzorem:
U
kI ne
(6)
gdzie:
ne—porowatośćefektywnautworówwodonośnych[–].
Oszacowaną wstępnie odległość Lu do punktu charakterystycznego C położonego na
zadanejizochroniedopływuwodydoujęcia,należyzweryfikowaćmetodąpróbibłę‐
dówwoparciuowzór(Wyssling,1979):
44
x L  x0 ln1 
t
xL
)
x0
(7)
U
gdziezaxLjestpodstawianeLu.
Jeżeliobliczonywzorem(7)czastdopływuwodydostudnijestkrótszyniżjegowar‐
tośćprzyjętadookreśleniazasięguTOP,np.25lat,toodległośćLunależyzwiększyć.
Natomiastjeżeliobliczonyczastjestdłuższyniżjegoprzyjętawartość,toodległośćLu
należyzmniejszyć.Procestenpowtarzanyjestażdouzyskaniazadowalającejzgodno‐
ściobuczasów(przyjętegoiobliczonego),przydopasowanejwartościLu.
Znająclokalizacje6punktówcharakterystycznychA,C,D,E,ForazG,położonychna
granicyTOP,interpolujesięprzebieggranicytak,abyprzypominałaelipsę(rys.6).
Oryginalna metoda Landesa (1958) różni się od modyfikacji Wysslinga, przede
wszystkimzależnościąokreślającąodległośćLuodstudnidopunktuCpołożonegow
górę strumienia wód podziemnych, dla przyjętego czasu tdopływu wody do studni
(Landes,1958):
L  L2  110000
Lu 
Qt
m  ne
(8)
2
gdzie:
Q—wydatekstudni[m3/s],
t—czasdopływuwodydostudni[d].
6.4.3. MetodyoparteoschematBeara‐Jacoba
Do wyznaczenia TOP wykorzystuje się jako podstawę obliczeń równanie na czas t
dopływuwóddoujęciawzdłużosix(Bear,Jacob,1965;Kreitler,Senger,1991):
t
ne
kI

 Q    2kmI    L
 ln 1  
L  
 2kmI    Q  

(9)
gdzie:
L—odległośćzjakiejwodadopływadoujęciawczasiet;jeżeliokreślanajestodle‐
głość od studni do punktu charakterystycznego A − położonego w dół strumienia
przepływuwód,toprzyjmujesięwartośćLzeznakiem(–),natomiastjeżeliokreślana
jestodległośćodstudnidopunktuCwgóręstrumieniawód,toprzyjmujesięwartość
odległościLzeznakiem(+);pozostałeoznaczeniajakwyżej.
45
MetodaKrijgsmanaiLobo‐Ferreiry
W metodzie Krijgsmana i Lobo‐Ferreiry (2001), opisanej między innymi w pracach:
MoinateiLobo‐Ferreira(2005)czyMogheiriTarazi(2010),zastosowanozależności,
za pomocą których wyznaczono odległości punktów charakterystycznych określają‐
cychzasięgTOPodstudniwgóręiwdółstrumieniaprzepływuwódorazprostopadle
doniego.
OdległośćLdodstudnidozałożonejizochronywyznaczanawdółstrumieniawódpod‐
ziemnych wzdłuż centralnej linii prądu, określa równanie (Krijgsman, Lobo‐Ferreira,
2001):
Ld  (0,042 x 3  0,37 x 2  1,04 x )  x0 (10)
gdzie odległość x0 określona jest wzorem (3), a wartość x określa zależność
(Krijgsman,Lobo‐Ferreira,2001):
x  2 kI
mt Qn e
(11)
gdziex—wielkośćbezwymiarowa,apozostałeoznaczeniajakwyżej.
Ponieważ do obliczenia odległości Ld przyjmowana wartość x ma znak (–) to wzór
(10)przybierapostać:
Ld  (0,042x3  0,37x 2  1,04x)  x0
(10a)
Natomiast odległość Luod studni do punktu charakterystycznego C położonego na
zadanej izochronie dopływu wody do ujęcia, wyznaczana w górę strumienia wód
wzdłuż centralnej linii prądu (rys.6) określa równanie (Krijgsman, Lobo‐Ferreira,
2001):
Lu  (0,00002x5  0,0009x 4  0,015x3  0,37x 2  x)  x0
(12)
gdzieodległośćx0określonajestwzorem(3),awartośćxzależnością(11).
Maksymalna szerokość TOP określona prostopadle do kierunku przepływu wód (B),
czyliodległośćpomiędzypunktamicharakterystycznymiDiE,wynosi:
B
Qt
mne
(13)
gdzieoznaczeniajakwyżej.
Niestety omawiana metoda ma jednak kilka istotnych ograniczeń (Krijgsman, Lobo‐
Ferreira,2001):
46

wiarygodnąodległośćLuokreślanąodstudniwgóręstrumieniawóddopunk‐
tuCpołożonegonazadanejizochroniedopływuwodydoujęcia,otrzymujesię
dlawyliczonejrównaniem(11)wartościparametruxmniejszejniż18;

wiarygodnąodległośćLdokreślanąodstudniwdółstrumieniawóddozada‐
nejizochrony,otrzymujesiędlawartościparametruxzawartejwprzedziale
(‐3,5÷0),wartośćxprzyjmujesięzeznakiem(–);

jeżeliodległośćLujestwiększaniż4Ld,tobłądobliczeńmożebyćwiększyniż
15%;zależnośćtaświadczyotendencjiomawianejmetodydoprzeszacowy‐
wania zasięgu od studni do punktu charakterystycznego C, czyli do granicy
TOPwyznaczanejwgóręstrumieniawód;

równania (10 i 10a) nie powinny być stosowane do obliczeń, jeżeli wartość
porowatościefektywnejnejestmniejszaniż10%,czyline<0,1.
Metodaelementówanalitycznych
Metodę elementów analitycznych (ang. analyticelementmethod—AEM) opisano m.in.
wpracachMcElwee(1991),CericiHaitjema(2005)czyMogheiriTarazi(2010).
Przepływjednostkowywódpodziemnychwwarstwiewodonośnejqokreślawzór:
q  kmI
(14)
gdzieoznaczeniajakwyżej.
Ujęcie zlokalizowane jest w początku układu współrzędnych, oś x skierowana jest
wkierunkuprzepływuwodywwarstwiewodonośnej.Odległośćx0odstudnidopunk‐
tu neutralnego, tj. do punktu charakterystycznego Apołożonego nagranicy OSW,na
kierunkuodpływuwódpodziemnychwdółstrumienia,opisujewzór(3).
Dlapotrzebobliczeńwprowadzasiębezwymiarowyczasdopływuwodydostudni (CericiHaitjema,2005):
T 
t
t0
(15)
t0 
Qmn e
2q 2
(16)
gdzie:
pozostałeoznaczeniajakwyżej,stąd(CericiHaitjema,2005):
T
2q 2t
Qmne
(17)
47
Wprowadzasięrównieżbezwymiaroweparametryodległościi
Lu 
Lu
x0
Ld 
Ld
x0
Lu Ld
(18)
(19)
gdzieLu,Ld—odległościodstudnidopunktówcharakterystycznychCorazAwyzna‐
czającychzasięgTOP,odpowiednio−odległośćLudopunktuCpołożonegonazadanej
izochronie dopływu wody do ujęcia i wyznaczana wzdłuż centralnej linii prądu wód
podziemnychwgóręstrumieniaprzepływuwód,orazodległośćLdodstudnidopunk‐
tuA,wyznaczanawdółstrumieniawódpodziemnych.
CericiHaitjema(2005)wykazali,żekrzywąograniczającąTOPmożnaotrzymać,roz‐
wiązującrównanie:
x
e(  x T )  cos y  sin y y
(20)
Graficznie rozwiązanie równania (20) przedstawiają nomogramy, które mogą stano‐
wićpodstawęwyznaczeniaTOPwzależnościodbezwymiarowegoczasu .Dladłuż‐
szych czasów dopływu wody do studni, rzędu lat i dłuższych, wartość parametru jest większa niż 1 (czyli
1), co powoduje, że obliczona granica TOP przybiera
kształtzbliżonydoelipsy.ZasięgTOPwyznaczonyodstudniwgóręstrumieniawód,
jest równy odległości . Ponieważ obliczanie odległości jest skomplikowane, dla‐
tegoCericiHaitjema(2005)proponująuproszczonywzór:
Lu  T  ln( T  e ) (21)
gdziee=2,718(podstawalogarytmunaturalnego).
Odległość Lu od studni do punktu charakterystycznego C zlokalizowanego w górę
strumieniadopływającychwódpodziemnych(rys.6),obliczasięuwzględniającrów‐
nania(18)i(21),stąd:
Lu  x0 T  ln(T  e)
(22)
iuwzględniającrównanie(17)otrzymujesięostatecznie:
Lu 
48

 2q2t
Q  2q2t


ln
 2,718  
2q  Qmne
 Qmne

(23)
6.4.4. Wyznaczanieterenuochronypośredniej
wwarunkachzasilaniawarstwywodonośnej
Metodyanalitycznezazwyczajnieuwzględniajązasilaniawarstwywodonośnejzinfil‐
tracjiopadówatmosferycznych.BearandJacobs(1965)otrzymalirównanieizochron
lateralnego dopływu do studni dogłębionej w ustalonym stanie ciśnień hydrodyna‐
micznych,wnieograniczonejjednorodnejwarstwywodonośnejbezzasilania.Rezulta‐
ty ich badań są wykorzystywane do określania OSW i izochron lateralnego dopływu
wodydostudni,nawetjeżelimamiejscepowierzchniowezasilaniezopadów.
JednakbadaniaLernera(1991,1992a,b)wykonanenamodelunumerycznympokazały,
żezasięgikształtOSWorazokreślonychizochron,wznacznymstopniuzależątakżeod
zasilania.Różnicęmiędzyprzebiegiemokreślonejizochronypoziomegodopływuwody
do ujęcia, obliczonej metodą nie uwzględniającą zasilania infiltracyjnego warstwy wo‐
donośnej, a rzeczywistymi warunkami z udziałem zasilania, przedstawia rysunek 7.
Przedstawione poniżej przykłady badań Lernera (1992a) nie uwzględniają wpływu
czasuprzesączaniapionowegowodyprzezstrefęaeracjinazasięgizochrony25latdo‐
pływuwodydoujęcia.
Lerner(1992a)wykonałmodelowaniewarstwywodonośnejzapadającejnapołudnie
(H1=0mn.p.m.),natomiastnapółnocydrenowanejźródłamiwystępującyminarzęd‐
nejH2=15mn.p.m.(rys.7ai7b).Sytuacjaprzedstawionanarysunku7a,nieuwzględ‐
niainfiltracjiefektywnej,oznaczonejjakoIe.OSWiprzebiegizochrony25latlateral‐
negodopływuwodywwarstwiewodonośnejdoujęcia,oszacowanenamodeluzzasi‐
laniem i bez, różnią się zasięgiem i kształtem. Wobszarze zzasilaniem (rys. 7b) wy‐
tworzony w wyniku zasilania lokalny dział wód podziemnych istotnie ogranicza za‐
sięg i kształt OSW, oraz zasięg do izochrony, który jest mniejszy niż w obszarze bez
zasilania. Lerner (1992a) stwierdził również, że zasięg OSW zmienia się wraz ze
zmiennościąprzestrzennąinfiltracjiefektywnej(rys.8).Jeżelizasilaniewzrasta(rys.
8b)tozasięgOSWiTOPzmniejszasię.
49
Rysunek7.PorównanieprognozowanegozasięguOSWiTOPwwarstwiewodonośnejbezzasila‐
nia(a)orazzzasilaniem(b),zaLerner(1992a),zmienione.1—OSW,2—izochrona25lat,3—
lokalnydziałwódpodziemnych,4—obszarbezzasilania,5—studniaujęcia,6—kierunekprze‐
pływuwódpodziemnych,pozostałeoznaczeniajakwtekście
Rysunek8.PorównanieprognozowanegozasięguOSWiTOPwwarstwiewodonośnejzezmien‐
nymprzestrzenniezasilaniem(a)orazzjednolitymzasilaniem(b),zaLerner(1992a),zmienione.
1—OSW,2—izochrona25lat,3—lokalnydziałwódpodziemnych,4—obszarbezzasilania,5
—studniaujęcia,6—kierunekprzepływuwód,pozostałeoznaczeniajakwtekście
50
6.5.
Metodagraficzna
Metodatamożebyćstosowanawprostychwarunkachhydrogeologicznychujmowa‐
nejwarstwywodonośnej.Zakładasię,żeOSWdoujęciajestograniczonytzw.neutral‐
nąliniąprzepływustrumieniawódpodziemnych.Napodstawieprzebieguhydroizo‐
hipscharakteryzującychpołożeniezwierciadławodyujmowanegopoziomuwodono‐
śnego wyznacza się linie prądu, tj. linie przepływu poszczególnych strug wód pod‐
ziemnych.SOujęciaokreślasiępoprzezwykreślenieprzebieguizochronigraniczasi‐
lania, np. działów wodnych. W związku z tym przebieg linii prądu, będący postawą
wyznaczenia zasięgu określonej izochrony, musi uwzględniać wpływ eksploatacji
studni.MetodagraficznawyznaczeniaTOPuwzględniazmiennośćgradientuhydrau‐
licznego w pobliżu studni. Umożliwia to w konsekwencji wyznaczenie odległości do
założonej izochrony dopływu wody do ujęcia bliższej warunkom rzeczywistym, niż
pozwalająnatometodyanalityczne.
Metoda graficzna wyznaczenia TOP, którą omawiają m.in. Dąbrowski i in. (2004),
polegananiesieniuobliczonychizoliniidepresjidlazałożonegowydatkupompowania
studni na mapę hydroizohips stanu naturalnego, tj. przed pompowaniem (rys. 9a).
Następnie od wartości hydroizohips odejmuje się wartości depresji, w punktach ich
przecięcia.Napodstawieotrzymanegonowegoukładuhydroizohipswyznaczanyjest
nowyprzebiegliniiprądustrumieniawód,tj.ichprzebiegwczasieeksploatacjistudni
(rys.9b).Krzywetetworząnowąsiatkęhydrodynamicznąobrazującąukładpolahy‐
drodynamicznego podczas eksploatacji. Przebieg neutralnej linii prądu strumienia
wódpodziemnychgraficzniewyznaczaOSWdostudni.
W pierwszym etapie procedury wyznacza się prognozowane zasięgi izolinii depresji
wokół studni na podstawie równań (24, 25). Zasięgi obliczane są dla długotrwałej
eksploatacji,gdynastępujeustaleniesięwarunkówfiltracji,wtymwypadkudopływu
dostudni.
NajprostszejestzastosowaniewzoruDupuit’a,którypoodpowiednimprzekształceniu
umożliwiaobliczeniepromieniaRizoliniidepresji,okolejnychpodstawianychwarto‐
ściachs(R):

dlawarstwyonapiętymzwierciadlewody:
R  r0 e
2T ( H  s( R)  h0 ) Q
(24)
gdzie:
T—przewodnośćhydrauliczna[m2/d]warstwywodonośnejomiąższościm,
[m]iwspółczynnikufiltracjik,[m/d]czyliT=km,
H — wysokość hydrauliczna w warunkach naturalnych, tj. przed pompowa‐
niem[m],
51
s(R)—depresjazwierciadławodywdowolnejodległościRodosistudni[m],
h0—wysokośćdynamicznegozwierciadławodywstudni[m],
Q—wydatekpompowania[m3/d],
r0—promieństudni[m].

dlawarstwyoswobodnymzwierciadlewody:
r  r0e


k H  s( r )2  h02 (25)
Q
oznaczeniasymbolijakwyżej.
Rysunek9.GraficznewyznaczenieOSW(Dąbrowskiiin.,2004,zmienione),a—stannaturalny
(Q=0),b—staneksploatacyjny(Q>0).1—studnia,2—hydroizohipsy[mn.p.m.],3—linie
prądu,4—kierunekprzepływuwód,5—izoliniedepresji[m],6—OSW
Wartośćdynamicznegozwierciadławodywstudnih0,możebyćobliczanazewzorów
na ustalony dopływ do studni i przy wykorzystaniu formuły ograniczającej zasięg
oddziaływaniaujęcia,np.wzoremSichardta.Lepiejjednakprzyjmowaćją,jakowynik
bezpośrednichobserwacjiprowadzonychpodczaspróbnegopompowaniawprzypad‐
ku, jeśli osiągnięto stabilizację zwierciadła wody. Dodatkowo, współczynnik filtracji
musicharakteryzowaćcałą warstwę wodonośną,a nie tylko strefęprzyfiltrową (Dą‐
browskiiin.,2004).
Wprzypadkachobardziejzłożonychwarunkachhydrogeologicznychnależystosować
odpowiednie wzory uwzględniające zmienność cech hydrostrukturalnych ujętego
52
poziomuwodonośnego,jaknp.warunkiprzesiąkaniazwarstwnadległychizpodłoża,
opóźnione odsączanie, obecność granic hydrodynamicznych, a także poprawkę na
niezupełnośćstudni(Dąbrowskiiin.,2004).
OSW wyznaczone tą metodyką odznaczają się często znaczną rozciągłością w górę
strumienia wód podziemnych, sięgając do naturalnych granic hydrodynamicznych, tj.
wododziałów,lubgraniczasilających,takichjakwodypowierzchniowe,albodogranic
strukturalnych,jaknieciągłościtektoniczneczywychodniewarstw.Toostatniedotyczy
szczególnieujęćosłabymzasilaniuinfiltracyjnym,zlokalizowanychwstrukturachwo‐
donośnychpodsłaboprzepuszczalnymlubbardzosłaboprzepuszczalnymnadkładem.
Określającczaswymianywodywujmowanympoziomiewodonośnymuwzględniasię
również czas przesączania pionowego wody przez utwory nadkładu, występujące
ponadzwierciadłemwódpodziemnych(rys.4).Wkonsekwencji,wobrębieOSWwy‐
znacza się izochronę lateralnego(poziomego) dopływu wody do ujęcia. Polegatona
tym,żeformalnąwartość25latwymianywodywwarstwiewodonośnej,pomniejsza
się o uśredniony w obrębie OSW czas pionowego przesączania wody poprzez strefę
aeracji do ujmowanej warstwy. Sposób określenia czasu przesączania wody przez
strefęaeracjiomówionowrozdziale8.2.
Zakładasię,żepoziomamigracjazanieczyszczeńwwarstwiewodonośnejodbywasię
tylkowedługmodeluadwekcyjnego,tj.bezwystępowaniadyspersjihydrodynamicz‐
nej (rozmycia, rozproszenia frontu przemieszczającej się masy) oraz bez sorpcji.
Wzwiązkuztym,znającwartościwspółczynnikówfiltracjik,porowatościefektywnej
neorazodległościmiędzyhydroizohipsamiiobliczającgradientyhydrauliczneI,moż‐
naobliczyćrzeczywistąprędkośćpoziomegoprzepływuwodywwarstwieUzapomo‐
cąwzoru(6).Wtensposóbokreślonazostajerównocześnieszybkośćmigracjizanie‐
czyszczeń konserwatywnych w wodzie podziemnej. Czas t poziomego przepływu
wody w warstwie wodonośnej wzdłuż linii prądu strumienia wód podziemnych na
odległośćLodstudniwgóręstrumieniafiltracyjnegowynosiwtedyostatecznie:
t
L2 ne
kH
(26)
oznaczeniasymbolijakwyżej.
W praktyce, czas przepływu poziomego wód podziemnych w ujmowanej warstwie
należy jednak liczyć odcinkami cząstkowymi, wzdłuż wybranych linii prądu siatki
hydrodynamicznej.Wtymcelunależywybraćnasiatcehydrodynamicznejobielinie
zewnętrzneograniczająceOSWiminimumkilkaliniiwewnątrztegoobszaru.
Poszukiwanie odległości od studni do określonej izochrony czasu poziomego prze‐
pływuwodywwarstwiewodonośnejpoleganaokreślaniuodległościiróżnicywyso‐
kości ciśnień (naporów) na odcinkach cząstkowych czyli na długościach dróg prze‐
53
pływu wód pomiędzy kolejnymi hydroizohipsami. Procedura postępuje wzdłuż wy‐
branych linii prądu dążących do studni, jednak odwrotnie do kierunku przepływu
strumieniawódpodziemnych,czyliodstudniwgóręstrumienia.Dlakażdegozkolej‐
nych odcinków cząstkowych położonych wzdłuż linii prądu strumienia wód oblicza
się czas cząstkowy przepływu wody wzdłuż danego odcinka, a następnie sumuje
zczasamijużokreślonymi.Wtymcelumożnaposłużyćsiętabeląpomocniczą(tab.3).
Obliczeńnależydokonaćkorzystajączewzoru(5)orazwzorów:
U i  365
ki  I
k  H i  365 i
nei
nei  Li
(27)
t p '   t pi
(28)
gdzie:
tp’—sumarycznyczasprzepływupoziomegowodywwarstwiewodonośnejdoujęcia
[lata],
ti — czas przepływu obliczony dla wydzielonych cząstkowych odcinków linii prądu
[lata],
Li—długośćwydzielonegoodcinkaliniiprądu[m],
Ui—prędkośćprzepływuwódpodziemnych,obliczonadlawydzielonegoodcinkalinii
prądu[m/rok],
ki—współczynnikfiltracjiutworówwarstwywodonośnej,przyjętyjakoreprezenta‐
tywnydlawydzielonegoodcinkacząstkowegoliniiprądu[m/d],
I—gradienthydraulicznydlawydzielonegocząstkowegoodcinkaliniiprądu[‐],
Hi—różnicaciśnieńnawydzielonymodcinkuliniiprądu[m],
nei—współczynnikporowatościefektywnejutworówwarstwywodonośnej,przyjęty
dlawydzielonegoodcinkacząstkowegoliniiprądu[‐](tab.7).
Tabela3.Tabelapomocniczadoobliczeniaczasuprzepływupoziomegodlaposzczególnychlinii
prądu
Nr
Nrodcinka
Li
linii
cząstkowego [m]
prądu
1
1
2
…..
1
2
…..
…..
54
Hi
[m]
I
k
[‐] [m/d]
n e
Ui
tpi
tpi t=ta+tpi
[‐] [m/rok] [lata] [lata]
[lata]
Procedura trwa aż do otrzymania łącznego czasu przepływu wody w ujmowanym
poziomie (tp’), który będzie równy lub dłuższy niż zadana wartość izochrony. Jeżeli
obliczonyczas(tp’)będziedłuższy,todokładnąwartośćodległościzwiązanejzzada‐
nym czasem określa się na podstawie proporcji pomiędzy czasem, w jakim woda
przepływaostatniodcinekcząstkowy,aróżnicąmiędzyposzukiwanymczasemicza‐
sem(tp’)określonymnakońcupoprzedniegoodcinka.
Ostatecznie przebieg poszukiwanej izochrony poziomego przepływu wody w ujmo‐
wanejwarstwie,tożsamejzizochroną25latwymianywodywwarstwiewodonośnej,
wykreślasiępłynniełączączesobąpunktyojednakowejwartościczasu,położonena
sąsiednichliniachprąduwykorzystanychdoobliczeńorazzzasięgiemOSW(rys.10).
W konsekwencji otrzymuje się zasięg TOP, tożsamy z zasięgiem SO ujęcia wód pod‐
ziemnych.
Jeżeli na mapie hydrogeologicznej w zatwierdzonej dokumentacji hydrogeologicznej
ujęcia,brakjesthydroizohipsiliniiprądustrumieniawódpodziemnych,azaznaczono
tylkoregionalnykierunekprzepływuwód(np.napodstawieMapyhydrogeologicznej
Polski1:50000),tozazwyczajnależyopracowaćdodatekdotejdokumentacji.Jednak
w pewnych warunkach jest możliwe wykorzystanie takiej dokumentacji poprzez in‐
terpolacjęczynawetekstrapolacjęprzebieguhydroizohipsuzyskanychzrozpoznania
regionalnego.
Uśrednianiewartościpodstawowychparametrówhydrogeologicznych
Napodstawie takichdanych, jak wartości współczynnikafiltracji, miąższości, współ‐
czynnikaporowatościefektywnejmożnawyznaczyćwgranicachOSWrejonywarstwy
wodonośnejistotnieróżniącesiętymiwartościamiiobliczyćdlanichśredniewartości
parametrów przyjmowane do dalszych obliczeń. Przy obliczeniach czasu przepływu
poziomego wody w warstwie wodonośnej, należy zastosować odpowiednie sposoby
uśredniania.
A. Współczynnik filtracji zaleca się określić za pomocą średniejharmonicznej wg
wzoru(29)wtedy,gdyznanesągraniceobszarówróżniącychsięprzewodno‐
ścią, tzn. gdy linie prądu przebiegają przez dwa lub więcej obszary o różnych
wartościach współczynnika filtracji i znane są granice zasięgu tych obszarów,
czyliznanesądługościodcinkówprzepływuwodyprzezposzczególneobszary:
k sr 
L1  L2  ...  Ln L1 L2
L
  ...  n
k1 k 2
kn
(29)
55
Rysunek10.Wyznaczenieprzebieguizochrony25latwymianywodywwarstwiewodonośnej
metodągraficzną.1—studnia,2—hydroizohipsy[mn.p.m.],3—linieprądu,4—kierunek
przepływuwód,5—izochrona25latwymianywody(zasięgTOPorazSOujęcia),6—OSW
gdzie:
L1,2,…,n— długości odcinków przepływu wody przez obszary, w obrębie któ‐
rychutworywodonośnecechująsięwspółczynnikiemfiltracjiowartościod‐
powiednio:k1,2,…,n
Natomiastgdyniejestznanepołożeniegranicymiędzyobszaramiróżniącymi
sięprzewodnością,tośredniąwartośćwspółczynnikafiltracjiobliczasięwe‐
długwzoru:
k sr 
k a  kb ln ka  ln kb
(30)
gdzie:
ka,b—współczynnikfiltracjiokreślonywdowolnychpunktachaorazb.
B. Porowatośćefektywnązalecasięokreślićzapomocąśredniejważonej,gdzie
wagą jest długość odcinków przepływu wody przez poszczególne obszary
różniące się litologicznie ale tylko, gdy znane są długości tych odcinków.
Wprzeciwnymwypadkunależyzastosowaćśredniąarytmetyczną.
56
7.
Porównanieanalitycznychmetodwyznaczania
terenuochronypośredniej
Podczas wyznaczania TOP metodami analitycznymi, spośród kilku obliczanych odle‐
głościwpływającychnakształtizasięgTOP,najistotniejsząjestodległośćLuodujęcia
dopunktupołożonegonazadanejizochroniedopływuwodydoujęcia(rys.6).Odle‐
głośćLuokreślazasięgTOPodstudniwgóręstrumieniawód;sposóbwyznaczaniatej
odległościpodanowrozdz.6.4.ZtegowzględuwartośćodległościLuuzyskanejróż‐
nymi metodami analitycznymi przyjęto jako podstawowe kryterium porównaniado‐
kładności otrzymanych wyników obliczeń. Za odległość referencyjną do porównania
wyników uznano wartość określoną modelowaniem numerycznym, do której odno‐
szonowynikiotrzymanemetodąWysslinga,metodąKrijgsmanaiLobo‐Ferreiryoraz
elementów analitycznych (AEM). Odległość Lu dla przyjętych do porównania kilku
czasówdopływuwodydoujęcia,tj.1,5,10,15,20i25lat,obliczonowzorami[4],[12]
i[23].Uzyskanewartościzestawionowtabeli4iprzedstawiononarys.11.
Porównanie przeprowadzono na przykładzie warunków hydrogeologicznych opisa‐
nychwZałączniku1;znajdujesiętamrównieżilustracjagraficznaprzykładu.Wrejonie
ujęcia wód podziemnych występuje jeden poziom wodonośny, związany z utworami
akumulacjirzecznejozróżnicowanymcharakterze.Wobszarzeprzylegającymdorzeki
Awystępująutworypiaszczysto‐żwirowe,owspółczynnikufiltracjik1=24,2m/d.Bez‐
pośrednioprzyrzeceBzalegająpiaskiśrednioziarnisteok2=11,3m/d,dalejnatomiast
piaskipylasteowspółczynnikuk3=5,3m/d.Porowatościefektywnegruntówwynoszą
odpowiednio:ne1=0,25,ne2=0,22,ne3=0,16.Przyjętośredniąmiąższośćwarstwywo‐
donośnej23,75m.
Wartości właściwości hydrogeologicznych warstwy wodonośnej zadane w mo‐
delowaniu numerycznym uśredniono, gdyż metody analityczne zakładają jednorodne
warunki hydrogeologiczne. Na mapie hydroizohips analizowano jedną, centralną linię
prądudopływuwodydostudni.Doobliczeńprzyjętoobliczonądlatejliniiprąduśred‐
niąwartośćwspółczynnikafiltracjikśr=7,22m/d,obliczonąjakośredniaharmoniczna.
Współczynnikporowatościefektywnejutworówpoziomuwodonośnegoprzyjętojako
średniąważonązwartościcharakterystycznychdlautworówwobszarachAiC(Za‐
łącznik1).Wagąjestpowierzchnia,jakązajmująposzczególnetypyutworówwobrę‐
bie przewidywanego zasięgu TOP. Dooceny przyjęto więc wartość średnią ne= 0,19.
Do obliczeń wykorzystano również mapę hydroizohips dla warunków naturalnych.
Poziomzwierciadławodywmiejsculokalizacjistudniprzyjętonapodstawieinterpo‐
lacji i wynosi on 99,7m n.p.m., natomiast gradient hydrauliczny I=0,004. Następnie
obliczonoodległośćLupomiędzystudniąujęcia,apunktamiprzecięciaizochron1,5,
10,15,20i25latdopływuwodydostudnizliniąprądustrumieniawódpodziemnych,
wzdłużktórejprowadzonoobliczenia(tab.4,rys.11).
57
Tabela4.OdległośćLu(patrzrys.6)odstudnidowybranychizochrondopływuwodydoujęcia,
obliczonawybranymimetodamianalitycznymioraznamodelunumerycznym
Odległość do zadanej izochrony [m]
Metoda
1 rok
5 lat
10 lat
15 lat
20 lat
25 lat
Wysslinga
206
556
899
1214
1517
1813
AEM
213
596
995
1332
1660
1982
Krijgsmana i Lobo-Ferreiry
215
609
996
1349
1686
2014
Modelowanie numeryczne
—
600
960
1260
1490
1720
2000
Wyssling
Krijgsman, Lobo-Ferreira
modelowanie
AEM
1600
Lu (m)
1200
800
400
0
0
5
10
15
t (lata)
20
25
Rysunek11.PorównanieodległościLu(patrzrys.6)odstudnidowybranychizochrondopływu
wodydoujęcia,obliczonejmetodami:Wysslinga,KrijgsmanaiLobo‐Ferreiry,AEMoraznamodelu
numerycznym
PorównanieanalitycznychmetodwyznaczaniaTOPzwynikamimodelowanianume‐
rycznegopozwalanasformułowanienastępującychuwag:
58

Stosowanie metod analitycznych do wyznaczenia TOP dla czasów dopływu
wody do ujęcia wynoszących ponad 15 lat, prowadzi do przeszacowania za‐
sięguTOPwgóręstrumieniawódodstudni,którewzrastawrazzwydłuże‐
niemczasudopływuwodyprzyjmowanymdoobliczeń.

Wraz z wydłużaniem czasu dopływu wód, odległości do odpowiednich izo‐
chronokreśloneposzczególnymimetodamistająsięcorazbardziejzróżnico‐
wane.

Dlaczasów20−25latodległośćLuobliczonametodąWysslingajestbliższa
wartościreferencyjnej,czyliprzyjętejzmodelowanianumerycznego,niżobli‐
czonametodamiAEMorazKrijgsmanaiLobo‐Ferreiry.

Dlaczasów5–15latodległośćLuobliczonametodąAEMbardzodobrzelub
wystarczającoodpowiadaodległościomreferencyjnym.

Dlaprzyjętychwarunkówobliczeniowych,odległościLudoizochronkrótkich
czasówdopływu,tj.poniżej5lat,określonemetodąWysslinga, Krijgsmanai
Lobo‐Ferreiryorazmodelowaniemnumerycznymsądosiebiezbliżone.

Zasięgi TOP wyznaczone metodą AEM z wykorzystaniem wzoru (23) dla
krótkichibardzokrótkichczasówdopływuwodydoujęcia,tj.poniżej5lat,są
zbyt duże w stosunku do wartości referencyjnych. Różnica narasta wraz ze
skróceniem przyjętego do obliczeń czasu lateralnego dopływu wody w war‐
stwiewodonośnejdostudni.Jednakwwarunkachrzeczywistychto„oblicze‐
niowe” zwiększenie obszaru TOP wpływa korzystnie na ochronę wód ujęcia
w przypadkach, gdy TOP miałyby teoretycznie niewielki zasięg z uwagi na
długieczasy,czyliponad20latprzesączaniapionowegoprzezstrefęnienasy‐
coną. Wynika to stąd, że zazwyczaj czasy przesączania pionowego oceniane
jakodługie,wrzeczywistościsąkrótsze.Jesttowynikiemczęstegowystępo‐
wania stref uprzywilejowanego przesączania w utworach nadkładu ponad
zwierciadłemwody,jaknp.pęknięciaiszczelinywosadachgliniastychwyni‐
kającezichzwietrzenia,erozjiczywręczróżnegotypuoknahydrogeologicz‐
ne. Mogą one nie zostać uwzględnione w ocenie czasu, zuwagi na niepełne
rozpoznanie trójwymiarowej zmienności przestrzennej icharakteru litolo‐
gicznegoutworówstrefyaeracji.
59
8.
Wytycznedlaoptymalnegowyznaczaniaterenu
ochronypośredniej
8.1.
Wybórzalecanejmetodywyznaczenia
terenuochronypośredniej
W przypadku nowych ujęć, zapis o przewidywanej potrzebie wyznaczania TOP lub
oprzewidywanymbrakutakiejpotrzeby,powiniensięznaleźćsięjużwprojekcieprac
geologicznychmającychnaceluokreśleniezasobóweksploatacyjnychujęcia,zadno‐
tacjążezasięgSOzostanieokreślonywdokumentacjihydrogeologicznejokreślającej
tezasoby.
Obecnie większość ujęć wód podziemnych pracuje z poborem niższym lub znacznie
niższym niż to wynika z pozwolenia wodnoprawnego, czy z wielkości zatwierdzonych
zasobów eksploatacyjnych. Wyznaczając SO zawsze należy podać dla jakiej wartości
wydajności studni wyznaczano strefę. Występują tu trzy możliwości: pobór aktualny,
wartośćzasobóweksploatacyjnychujęcialubwartośćpoborudopuszczalnawpozwo‐
leniuwodnoprawnym,oileniejestrównazatwierdzonymzasobom.
Jednak wielkość wydajności ujęcia przyjmowana do wyznaczenia zasięgu OSW i SO,
niemożebyćutożsamianaanizaktualnąwielkościąpoboru,aniwielkościązpozwo‐
lenia,leczzzagwarantowaniemmożliwościperspektywicznegopoboruwodywmak‐
symalnej ilości wynikającej z warunków techniczno‐eksploatacyjnych studni, czyli
wwielkości zasobów eksploatacyjnych. Wynika to stąd, że właściciel ujęcia winien
zagwarantować odbiorcom wody zaspokojenie również ich przyszłego zapotrzebo‐
wania na wodę. Najkorzystniejsze jest wyznaczenie SO na podstawie wielkości za‐
twierdzonychzasobóweksploatacyjnych,ponieważ:
60

Nie należy zakładać, że przyszłe zapotrzebowanie nie będzie większe niż
obecne.

Jeżeli wartość podana w pozwoleniu wodnoprawnym jest niższa niż zasoby
eksploatacyjnestudni,teoretyczniezawszemożnajązwiększyćtak,abybyła
równa zatwierdzonym zasobom — nie będzie już wtedy potrzeby zmiany
ustanowionejSOwrazzezmianąpozwolenia.

Wyznaczenie i w konsekwencji ustanowienie SO o zasięgu mniejszym niż
maksymalnie możliwy, z wysokim prawdopodobieństwem może spowodo‐
wać w przyszłości brak możliwości zwiększenia poboru wody przez ujęcie.
Powodem mogą być możliwe niekorzystne zmiany w sposobie użytkowania
powierzchniterenubezpośredniopozagranicąobecnieustanowionejSO,po‐
nieważ poza nią nie obowiązują już ograniczenia w tym zakresie; skutkiem
może być to, że w przyszłości plan zwiększenia poboru, a w konsekwencji
zwiększenia zasięgu SO, zderzy się z uwarunkowaniami, których genezą bę‐
dzie dzisiejsze nieperspektywiczne wyznaczenie i ustanowienie SO o mniej‐
szym zasięgu. Oprócz tego należy podkreślić oś możliwego przyszłego kon‐
fliktu społecznego: „dlaczego kiedy wyznaczano SO ujęcia, nie przewidziano
wzrostu zapotrzebowania w przyszłości”. Dlatego właściciel ujęcia winien
mieć zagwarantowaną możliwość odpowiedzi na przyszły wzrost zapotrze‐
bowanianawodę.Równieżzarządzającyzasobamiwodywdorzeczuwinien
mieć na celuzapewnienie w przyszłości wystarczającej ilości wody o dobrej
jakości, szczególnie dotyczy to ochrony źródeł zbiorowego zaopatrzenia
wwodędopicia.
Jeżeli wybudowano nowe studnie na ujęciu, a stare,dla których ustanowiono SOzo‐
stały zlikwidowane, to ustanawianie nowej SO nie jest konieczne, o ile lokalizacja
iwydatki nowych studni nie wywołują zmiany kształtu i powiększenia zasięgu pier‐
wotnegoOSWiSO.Musitozostaćsprawdzoneiopisanewdodatkudodokumentacji
hydrogeologicznejujęcia,wykonywanymwzwiązkuzustalaniemzasobóweksploata‐
cyjnych nowych studni i wyznaczeniem dla nich SO. Jeżeli jednak po wyznaczeniu
zasięguSOdlanowychstudniokażesię,żenastąpiłazmianakształtupierwotnejSO,
tzn.jejpowiększenielubprzesunięciezasięgu,topowinnabyćustanowionanowaSO.
Wsytuacji,gdynowestudnieposiadająwiększezatwierdzonezasobyeksploatacyjne
niż zlikwidowane stare studnie, to pomimo, iż obecnie nie zwiększono wydajności
ujęcia, należy wyznaczyć i ustanowić nową SO z przyjętymi do obliczeń zatwierdzo‐
nymizasobamieksploatacyjnyminowychstudni.
SposóbpostępowaniapodczaswyznaczaniaTOPujęciawódpodziemnychorazzakres
prac są w dużym stopniu uzależnione od charakteru ujęcia (nowe lub istniejące),
atakże jego lokalizacji i wielkości poboru wody. Wybór metody wyznaczania TOP
powinien być wynikiem analizy dotyczącej sytuacji hydrogeologicznej danego ujęcia,
na podstawie posiadanych informacji dotyczących budowy geologicznej i warunków
hydrogeologicznych,wielkościzatwierdzonychzasobóweksploatacyjnychujęciaoraz
czasupoziomegodopływuwodydoujęciawwarstwiewodonośnej(rys.12).
MetodyanalitycznewyznaczaniaTOPmożnastosowaćtylkowwarunkachjednorod‐
nej warstwy wodonośnej, lub gdy warstwę tę z pewnym przybliżeniem można trak‐
tować jako jednorodną, oraz gdy równocześnie zasoby eksploatacyjne ujęcia są nie‐
wielkielubśrednie,tj.do50m3/h.Dlapojedynczejstudniomaksymalnychzasobach
eksploatacyjnych do 50 m3/h (1200m3/d), zlokalizowanej w nieskomplikowanych
warunkachhydrogeologicznychiczasieprzepływuwwarstwiewodonośnejkrótszym
niż20lat,właściwąjestmetodaAEM.Natomiastprzyczasach20latidłuższychwy‐
znaczenieTOPpowinnozostaćdokonanemetodąWysslinga.
Za proste warunki hydrogeologiczne uznaje się takie, gdy wykształcenie litologiczne
ujmowanej warstwy wodonośnej z pewnym przybliżeniem można potraktować jako
jednorodneorazniezmieniająsięwarunkifiltracjiwódikierunek.Jednorodne,lubw
61
przybliżeniujednorodne,warunkihydrogeologicznenajczęściejcechująporowyośro‐
dekwodonośny.Poziomwodonośnymożnatraktowaćzajednorodny,gdywzasięgu
OSW zróżnicowanie przestrzenne wartości takich parametrów hydrogeologicznych,
jak miąższość, gradient hydrauliczny czy współczynnik porowatości aktywnej, jest
małe i wynosi do 30%. Wtedy wartość średniej arytmetycznej parametrów będzie
różnaodichekstremalnychwartościrzeczywistychonajwyżej±15%,comożnauznać
zadopuszczalne.Statystycznyrozkładzmiennościwartościwspółczynnikafiltracjima
jednakcharakterlogarytmiczno‐normalny.Możnaprzyjąćwprzybliżeniu,żewarstwa
ma charakter jednorodny gdy zmienność wartości współczynnika filtracji wyrażonej
wmetrachnasekundęzawierasięwjednymrzędziewielkości.Przykładowo,wartości
najmniejszainajwiększazawierająsięwrzędziewielkościwynoszącymn·10‐4m/s.
Wzłożonychwarunkachhydrogeologicznych,dlapojedynczejstudniozasobacheks‐
ploatacyjnychdo50m3/hwłaściwymjestwyznaczenieTOPmetodągraficzną.
Rysunek12.WytycznewyboruoptymalnejmetodywyznaczaniaSO
Dla ujęcia, które stanowi pojedyncza studnia o zasobach eksploatacyjnych ponad
50m3/h,działającawprostychwarunkachhydrogeologicznych,zalecanajestmetoda
graficzna.Natomiastwprzypadku,gdystudniaozasobachponad50m3/hzlokalizo‐
wana jest w złożonych warunkach hydrogeologicznych, właściwą metodą wyznacze‐
niaSOjestmodelowanienumeryczne.
62
Wyznaczanie SOmetodąmodelowanianumerycznego (patrz rozdział 9) jestobligato‐
ryjnewwarunkach:

ujęciawielootworowegozewspółdziałającymikilkomastudniamiowydajno‐
ściachpowyżej50m3/h,

ujęciaznajdującegosięwzasięguoddziaływaniainnychujęć,czyliwzasięgu
skumulowanejeksploatacjikilkomaujęciamiowspólnymlejudepresji,

ujęcia znajdującego się w zasięgu leja depresyjnego wywołanego pracą sys‐
temuodwadnianiagórniczegoczyteżbudowlanego,

ujęcia zlokalizowanego w systemie wielowarstwowym o skomplikowanych
warunkachkrążeniawód(Frindetal.,2002;Rodzoch,2003),

studniujmującychwodęzkilkupoziomówwodonośnych.
8.2.
Obliczenieczasuprzesączaniaprzezstrefęnienasyconą
Czasmigracjizanieczyszczeńkonserwatywnychprzezstrefęaeracji(ta)możnaokre‐
ślaćnapodstawieczasuwymianywodywprofiluskalnymprzyzałożeniuwypierania
tłokowego(Witczak,red.,2011,Dudaiin.,2011).Przyjmujesię,żezanieczyszczenia
konserwatywnezewzględunazjawiskodyfuzjidowodyimmobilnejznajdującejsięw
mikroporach skalnych, migrują z taką prędkością, jakby wypierana była cała woda
zawartawprofiluskalnym(Małoszewski,Zuber,1985,Zuber,Motyka,1994).
Czasprzesączaniawodyprzezstrefęaeracjiokreślasięwzorem:
ta 
 (ma  wo )
Ie
(31)
gdzie:
ma—miąższośćstrefyaeracji[m],
wo—wilgotnośćobjętościowautworówwstrefieaeracji[–],
Ie—infiltracjaefektywnaopadówatmosferycznych[m/rok].
Modelpojęciowy(koncepcyjny)strefynienasyconejdoobliczaniaczasuprzesączania
pionowegowody,dlawarunkówswobodnychinaporowychprzedstawiarysunek13.
63
Rysunek13.Modelkoncepcyjnystrefynienasyconejdlaobliczeńczasuprzesączaniapionowego
Obliczenie czasu przesączania pionowego przez utwory strefy aeracji (ta) wymaga
znajomościkilkuparametrów.Możnajepozyskaćm.in.znastępującychźródeł:

miąższość strefy aeracji — profil studni ujęcia, profile pobliskich otworów
zBanku Hydro; badania geoelektryczne, ewentualnie mapa głębokości do
zwierciadła wody PPW zamieszczona w MhP pierwszypoziomwodonośny—
występowanieihydrodynamika(PPW‐WH)wskali1:50000;

wilgotność objętościowa utworów w strefie aeracji oraz infiltracja efektywna
opadówatmosferycznych —MhPpierwszypoziomwodonośny‐wrażliwośćna
zanieczyszczenieijakośćwód(PPW‐WJ) w skali 1:50000; szczegółowa mapa
geologicznaPolskiwskali1:50000wrazzobjaśnieniami;dostępnemateriały
archiwalnelubpublikacjezwiązanezrejonemujęcia;

wysokośćopadówatmosferycznych—MhP GPU; MhP pierwszypoziomwodo‐
nośny‐występowanieihydrodynamika(PPW‐WH); MhP pierwszypoziomwo‐
donośny ‐ wrażliwość na zanieczyszczenie i jakość wód (PPW‐WJ) w skali
1:50000;bazadanychInstytutuMeteorologiiiGospodarkiWodnej(IMGW)
oraz z hydrogeologicznych opracowań regionalnych, dokumentacji hydrogeologicz‐
nychpobliskichujęćiinnychmateriałówarchiwalnych.
Ocenaczasuprzesączaniawodyprzezstrefęaeracjinapodstawiewzoru(31)zasadni‐
czo odzwierciedla infiltrację wód opadowych, więc dokonywana jest dla średnich w
wieloleciusumrocznychopadówatmosferycznychwOSW.Jednakwprzypadku,kie‐
64
dy infiltracja wody zachodzi intensywnie, np. z nieszczelnego zbiornika, wylewiska,
rowuściekowegolubirygacyjnego,todoobliczeńnależyprzyjąćwielkośćinfiltrującej
wody z takich instalacji. Wielkość tę można określić np. na podstawie bilansu ilości
cieczykrążącejwinstalacji.Różnicapowstałapoodjęciuilościcieczyrejestrowanejna
wyjściuzinstalacjiodilościcieczywprowadzanejdoinstalacji,jestilościąinfiltrującej
cieczy.
Wprzyjętejmetodyceobliczaniaczasuprzesączaniaprzezstrefęaeracjipodpojęciem
miąższości strefy aeracji (ma) należy rozumieć miąższość utworów występujących
powyżejwarstwywodonośnej,tj.powyżejnawierconegozwierciadławody.Miąższość
tęnależyliczyćodpowierzchniterenudostropuwarstwywodonośnejcharakteryzu‐
jącejsięwarunkaminaporowymilubdopoziomuzwierciadławodycharakteryzującej
sięswobodnymiwarunkamiciśnienia.
Wrazzewzrostemmiąższościstrefyaeracjiwydłużasięczasprzesączaniapionowego
wody.Nawydłużenieczasuznaczącowpływarównieżobecnośćutworówsłaboprze‐
puszczalnych w nadkładzie warstwy wodonośnej. Oba te czynniki są zmienne prze‐
strzennie zarówno w pionie, jak i poziomie. Istotne jest więc rozpoznanie zarówno
zmiennościprzestrzennejmiąższości,jakiwykształcenialitologicznegostrefyaeracji
– szczególnie utworów słabo przepuszczalnych. Uśrednianie tych parametrów w
przypadku,gdyuzyskanesątylkozdwóchpunktówrozpoznawczychmożepowodo‐
waćzbytdużeuproszczenierzeczywistychwarunków,ztegowzględujestraczejnie‐
wskazane. Szczególnie niewłaściwe jest, gdy wykorzystywane są dane pochodzące
tylkozjednegootworu.
Przy dużej zmienności wykształcenia litologicznego utworów strefy aeracji, w celu
właściwejocenyzmiennościmożnawykorzystaćbadaniageoelektryczne.Natejpod‐
stawie można ustalić reprezentatywną miąższość oraz profil litologiczny nadkładu
warstwywodonośnej,którezostanąprzyjętedoobliczeń.Należyjednakpamiętać,że
w złożonych warunkach hydrogeologicznych metody geoelektryczne mogą czasem
daćniedokładnewyniki.
Wprzypadku,gdywykształcenienakładuzewzględunaswecechygenetycznewyka‐
zujedużązmienność,np.obecnośćprzewarstwieńglinzwałowychoniewielkiejmiąż‐
szości,tomożnaobliczenieczasuprzesiąkaniacałkowiciepominąć–traktująctojako
współczynnik bezpieczeństwa, wpływający na zwiększenie stopnia ochrony ujęcia.
Możnarównieżuwzględnićwobliczeniachtylkonajkorzystniejszewarunkidlamigra‐
cjipotencjalnychzanieczyszczeńzpowierzchniterenudoujmowanejwarstwy.Wtym
wypadku będzie to przyjęcie takich przesłanek, które spowodują że obliczony czas
przesączaniaprzezutworynadkładubędziekrótszy,niżobliczonynapostawieinnych
założeń–cowkonsekwencjiwpłynienazwiększeniezasięguTOP.
Następnie należy przyjąć wartości wilgotnościobjętościowej(wo) dla poszczególnych
typówutworównapodstawiewynikówbadańlaboratoryjnychpróbekgruntówiskał
65
pobranychwtrakciewierceniaotworustudziennego.Jeżelijesttoniemożliwe,wtedy
można wykorzystać dostępne materiały archiwalne dotyczące ujęcia lub publikacje
związane zrejonem lokalizacji ujęcia. Wprzypadku,gdy materiałynie zawierająpo‐
trzebnychdanychmożnaprzyjąćjenapodstawietabeli6.Wartościzestawionewtej
tabeliuzyskanonapodstawiepracyWitczakaiŻurek(1994)orazprzegląduliteratury
i prac dokumentacyjnych. Wartości wilgotności objętościowej (wo1,wo2,…) i miąższo‐
ści (m1 , m2 , …) należy uwzględnić dla poszczególnych wydzieleń litologicznych w
profilupionowymstrefyaeracji(rys.13),gdyżwlicznikuwzoru(31)występujesuma
iloczynów miąższości i wilgotności objętościowej, charakterystycznych dla poszcze‐
gólnychtypówlitologicznychutworównadkładu.
JeżeliwOSW,wwydzielonymprzedziaległębokościowymprofilunadkładuwarstwy
wodonośnej(np.m1narys.13)występująutworyoróżnychtypachlitologicznych,to
dlapotrzebuśrednieniawartościwilgotnościobjętościowejtychutworów(wo)należy
zastosowaćśredniąważoną.Wagąwuśrednieniujestudziałpowierzchniposzczegól‐
nychtypówlitologicznychwydzielonychwdanymprzedziaległębokości.Wtymcelu,
wgranicach OSW należy wykreślić granice poszczególnych typów litologicznych
utworów,anastępnieobliczyćpowierzchnie,jakiezajmujątewydzielenia.
Dla utworów fliszu karpackiego, o których przepuszczalności decyduje szczelinowa‐
tość zarówno piaskowców jak i łupków, należy przyjąć wartość współczynnika wo
równą0,05,nietraktującłupkówjakoutworówizolujących.
Obliczenie intensywności infiltracjiefektywnej (Ie) zaleca się przeprowadzić z wyko‐
rzystaniemmetodyinfiltracyjnej,zuwzględnieniemczynnikówistotniewpływających
nawielkośćinfiltracjiefektywnejopadów.Doczynnikówwpływającychnaintensyw‐
ność zasilania zaliczono rodzaj utworów przypowierzchniowych, ukształtowanie po‐
wierzchniterenu,rodzajpokryciaizagospodarowaniapowierzchniorazpłytkiezale‐
ganie wód podziemnych w obszarach drenażowych. Metodę tę wybrano po analizie
literatury oraz opracowań tematycznych, w celu opracowania metodyki określenia
czasu wymiany polowej pojemności wodnej (wilgotności objętościowej) gleb i skał
strefyaeracjiprzezinfiltrującewodyopadowe(Dudaiin.,2011).Metodykęzastoso‐
wano do opracowania MapywrażliwościwódpodziemnychPolskinazanieczyszczenie
w skali 1:500 000 (Witczak, red., 2011). Do określenia intensywności zasilania wód
podziemnychzopadówatmosferycznychzastosowanowzór:
Ie  P      (32)
gdzie:
P—wysokośćrocznychopadówatmosferycznych[m/rok];
—współczynnikinfiltracjizależnyodrodzajuutworówprzypowierzchniowych[–];
66
β—współczynnikzależnyodrodzajupokryciaizagospodarowaniapowierzchni[–],
0,9 gdy występują lasy imokradła, 1,2 gdy występują odsłonięte po‐
wierzchniezubogąroślinnościąlubbezroślinności,plaże,wydmy,piaski,odsło‐
nięteskały,roślinnośćrozproszona,zwałowiskaihałdy,1,0dlapozostałych
typówpokryciaizagospodarowaniaterenu;
γ—współczynnikzależnyodstopnianachyleniapowierzchniterenu(tab.5)[–];
δ — współczynnik zależny od głębokości występowania pierwszego od powierzchni
zwierciadławódpodziemnych[–],=0,6gdygłębokośćjestmniejszaniż2m;
=1,0gdygłębokośćjestwiększaniż2m.
Wartośćwspółczynnikainfiltracjiefektywnej()zależnegoodlitologiiutworówprzy‐
powierzchniowych, można przyjąć na podstawie dostępnych materiałów archiwal‐
nych lub publikacji. W przypadku, gdy materiały nie zawierają potrzebnych danych
możnaprzyjąćjenapodstawietabeli6.JeżeliwOSWnapowierzchniterenuwystępu‐
je kilka typów litologicznych utworówprzypowierzchniowych, to dla potrzeb uśred‐
nienia wartości wskaźnika infiltracji efektywnej tych utworów należy zastosować
średniąważonąpopowierzchni.Wtymcelu,wgranicachOSWnależywykreślićgra‐
nice poszczególnych wydzieleń litologicznych utworów przypowierzchniowych, a
następnieobliczyćpowierzchnie,naktórychwystępujątewydzielenia.
Tabela5.Wartościwspółczynnikazależneodstopnianachyleniaterenu

Nachylenieterenu
%
stopnie(o)
1,0
<5
<2
0,9
5–9
2–4
0,85
9–13
4–6
0,8
13–17
6–8
0,75
17–20
8–10
0,7
>20
>10
JeżelijednakniejestodpowiedniorozpoznanaiudokumentowanawOSWzmienność
przestrzenna budowy geologicznej strefy aeracji, aszczególnie jej miąższości, wy‐
kształcenia litologicznego i ciągłości wydzielonych struktur, to wykonując obliczenia
należydążyćdozwiększeniastopniaochronyujmowanychwód.
67
Tabela6.Zmiennośćwartościniektórychwłaściwościhydrogeologicznychwybranychutworów
wodonośnych(napodstawieWitczakaiŻurek(1994)zmienione,iinnychprac)
Lp.
Typlitologiczny
utworówwodonośnych
Porowatość
efektywna
ne[%]
Współczynnik
infiltracji
efektywnej
[%]
Wilgotność
objętościowa
wo[%]
1.
skałymagmowe,metamorficzne
iinneskałylitespękane
iszczelinowate
(ośrodekszczelinowy)
0,1
12
0,1–1(1,5)
2.
skaływęglanowe(wapienie,
dolomity)skrasowiałe,silnie
spękaneiszczelinowate
(ośrodekszczelinowo‐krasowy)
orazwapieniedetrytyczne
a*
20–25
2
3.
piaskowce,fliszkarpacki—serie
piaskowcowezłupkami,opoki,
gezy,kreda,spękane,szczelino‐
wate(ośrodekszczelinowo‐
porowy)
a*
(10)13–17
4–7
4.
margle,kredamikroszczelinowa‐
te,mikroporowate(ośrodek
porowo‐szczelinowy)
15
17
10
5.
rumoszeniezailone,czysteżwiry
30–35
25–30
5–7
6.
żwiryzapiaszczone,piaskize
żwirami
25–30
22–25
8–11
7.
piaskigruboziarniste
20–25
20–22
11–12
8.
piaskiśrednioziarniste
18–22
16–18
12–14
9.
piaskidrobnoziarnisteipylaste
14–16
14–16
15–17
10.
piaskipylasteigliniaste
12–14
12–14
18–23
11.
glinypiaszczystemorenowe,
glinyzwałowe,glinylekkie
10–12
12
24–26
12.
glinyzwięzłemorenowe,
glinyciężkie
8–10
8–10
28–32
13.
pyły,lessy
8
12–13
30–32
14.
pyłyilaste,lessyilaste
6–7
8–10
33–35
15.
iłypylaste
5
5–8
36
16.
iły
17. namuły,muły
3
3–4
38
4
3–4
40–49
a*—patrzrozdział8.6‐WyznaczanieSOujęćwskałachopodwójnejporowatości,oraztabela7
68
Wyższy stopień ochrony ujęcia uzyskuje się poprzez zwiększenie rozmiaru TOP.
Wtym celu do obliczeń nie należy przyjmować wartości uśrednionych, lecz gorsze
wartościparametrówwpływającychnaczaspionowegoprzesączaniawody.Wartości
gorszetotakie,którespowodujążeczasprzesączaniaprzezutworynadkładubędzie
krótszy,niżobliczonynapostawiewartościuśrednionych–cowkonsekwencjiwpły‐
nienazwiększeniezasięguTOP.Naskrócenieczasuprzesączaniawodyprzeznadkład
ujmowanejwarstwywodonośnejmawpływ:

przyjęciemniejszejmiąższościutworównadkładu,

pominięcie obecności utworów słabo przepuszczalnych o niewielkiej miąż‐
szości,awprzypadkugdyjestzmienna–przyjęcienajmniejszejmiąższości,

przyjęciemniejszejwartościwilgotnościobjętościowej,

przyjęcie większych wartości współczynników wpływających na intensyw‐
nośćinfiltracjiefektywnej.
8.3.
Wyznaczanieterenuochronypośredniej
metodąanalityczną
WyznaczenieTOPmetodąanalitycznąprzebiegawgponiższegoschematu:
1.Zebraniedanychniezbędnychdoobliczeń
Sątonastępującedane:

średni współczynnik filtracji (k) określony na podstawie próbnego pompo‐
waniastudniujęciaorazdanychzpobliskichotworów,jeżelisątakiewpobli‐
żu ujęcia (jeżeli nie ma takich otworów to można wykorzystać stosowną in‐
formacjęzawartąnaMhP1:50000);

średni gradient hydrauliczny (I) określony na podstawie siatki hydrodyna‐
micznej wykreślonej dla ujmowanej warstwy wodonośnej w rejonie ujęcia
(jeżeliwdokumentacjihydrogeologicznejniezamieszczonomapyhydrogeo‐
logicznejzhydroizohipsamiwarstwywodonośnejtonależysporządzićdoda‐
tek do tej dokumentacji, ewentualnie w przypadku prostych warunków hy‐
drogeologicznychmożnadokonaćinterpolacjiczynawetekstrapolacjihydro‐
izohipsuzyskanychzrozpoznaniaregionalnegolubzMhP1:50000);

średnia miąższość warstwy wodonośnej (m) określona na podstawie profilu
studni ujęcia i profili pobliskich otworów z Banku Hydro, badań geoelek‐
trycznych,ewentualniezmapymiąższościwarstwywodonośnejzamieszczo‐
nejnaMhPwskali1:50000;

średnia porowatość efektywna (ne) określona na podstawie wyników badań
laboratoryjnychpróbekgruntówiskałpobranychwtrakciewierceniaotworu
studziennego; jeżeli jest to niemożliwe, wtedy można wykorzystać dostępne
69
materiały archiwalne lub publikacje, a w przypadku braku tych prac można
przyjąćwartościzestawionewtabeli6;

wydatekujęcia(Q)określonyjakozatwierdzonezasobyeksploatacyjnejeżeli
dla ujęcia już zatwierdzono dokumentację hydrogeologiczną; natomiast
wprzydatku nowo budowanego ujęcia jako maksymalny uzyskany wydatek
studniczyliwydateknaostatnimstopniupróbnegopompowania.
2.Określenieobszaruzasilania
Uwagidotycząceokreśleniaobszaruzasilaniaujęciazawartowrozdz.6.2.
3.WstępnewyznaczenieOSWwoparciuowarunkibrzegowesystemuwodonośnego
WyznaczeniezasięguOSWlubjegoczęściwoparciuotokryteriumpoleganaoce‐
nie w jaki sposóbcechy hydrogeologiczne, strukturalne lub topograficzneterenu,
wpływają na warunki krążenia wód podziemnych. Granicami OSW są tym przy‐
padkuciekipowierzchniowe,wododziaływódpodziemnych,granicezasilaniaoraz
strukturalnegranicenieprzepuszczalneograniczająceujmowanypoziomwodono‐
śny.
4.WyznaczenieOSWmetodągraficznąnapodstawiesiatkihydrodynamicznej
Natymetapiewykreślasięhydroizohipsyujmowanejwarstwywodonośnejwokół
studniujęciaorazminimum5liniiprzepływustrumieniawódpodziemnychwtaki
sposób,abyzostałwyznaczonyOSW.
5.Obliczenieczasupionowegoprzesiąkaniawodyprzezutworysłaboprzepuszczalne
zpowierzchniterenudoujmowanejwarstwywodonośnej
Obliczenie czasu pionowego przesiąkania wody realizuje się tylko w przypadku
poziomów wodonośnych izolowanych od powierzchni ciągłą pokrywą utworów
słaboprzepuszczalnych.Ciągłośćpokrywyizolacyjnejpowinnazostaćstwierdzona
wcałymOSW.Czasprzesiąkaniapionowegowody(ta)obliczasięzapomocąwzo‐
ru (31); model koncepcyjny obliczeń przedstawiono w rozdziale 8.2. Jeżeli czas
przesiąkaniaprzezutworyizolująceprzekracza25lat,TOPniewyznaczasię.
Obliczenieczasuprzesiąkaniapionowegowodyprzezutworyizolującepomijasię,
gdymająbardzomałąmiąższość,tj.dokilkumetrów.Wynikatozfaktu,iżniektóre
ogniskazanieczyszczeńzlokalizowanesąponiżejpowierzchniterenu,np.szamba,
nieczynnestudniekopane,siecikanalizacyjne(zazwyczajnieszczelne),rowyście‐
koweczyteżeksploatacjakopalinużytecznych.
Jeżeli w OSW, w granicach izochrony 25 lat lateralnego dopływu wody do ujęcia
zmiennośćprzestrzennawykształcenialitologicznegoutworówizolującychwnad‐
kładzie warstwy wodonośnej, a szczególnie ich miąższości oraz ciągłości wydzie‐
lonychstruktur,niejestodpowiedniorozpoznanaiudokumentowana―tonależy
70
dążyć do zwiększenia stopnia ochrony ujmowanych wód. W tym celu zamiast
uśrednionych wartości parametrów hydrogeologicznych wpływających na czas
pionowegoprzesiąkaniawody(ta),doobliczeńnależyprzyjmowaćtakie,wwyniku
którychobliczonyczasbyłbyjaknajkrótszy.
6.WyznaczenieTOP,jeżeliczaspionowegoprzesiąkaniawodyprzezutworyizolujące
jestkrótszyniż25lat
Czas wymiany wody w warstwie wodonośnej stanowi sumę czasu przesiąkania
pionowego wody przez utwory słabo przepuszczalne (ta)i czasu przepływu po‐
ziomegowody(tp)wanalizowanejwarstwie(rys.4):
t 25  ta  tp (33)
gdzie: ta—czasprzesiąkaniapionowegoprzezutworysłaboprzepuszczalne[lata],
tp—czasprzepływupoziomegowwarstwiewodonośnej[lata].
Odejmując czas przesiąkania pionowego (ta) od czasu 25 lat wymiany wody w
warstwie wodonośnej (t25), otrzymuje się określony czas poziomego przepływu
wody wwarstwie wodonośnej do ujęcia (tp),konieczny dla wyznaczenia granicy
TOP. Przebieg izochrony określonego czasu przepływu poziomego wody w war‐
stwiewodonośnej(tp)jestrównoznacznyzprzebiegiemizochrony25latwymiany
wodywwarstwiewodonośnej(t25).
7.WyznaczanieTOPmetodąAEM
Obliczenieodległościodujęciado6punktówcharakterystycznychpoprzezokre‐
ślenie:

wydatkujednostkowegoqzapomocąwzoru(14),

odległościx0odstudnidopunktuneutralnego,czylidopunktuA(rys.6),na
podstawiewzoru(3),

bezwymiarowegoparametru T woparciuowzór(17),

odległości Lu od studni do punktu charakterystycznego C położonego na za‐
danejizochroniedopływuwodydoujęcia,napodstawiewzoru(23),

maksymalnejszerokościOSW,czyliodległościBpomiędzypunktamiDiE,za
pomocąwzoru(1),

szerokościOSWnawysokościujęcia,czyliodległościB’pomiędzypunktamiF
iG,wedługwzoru(2).
_
71
8.WyznaczanieTOPmetodąWysslinga
Obliczenieodległoścido6punktówcharakterystycznych:

maksymalnej szerokości OSW, czyli odległości B pomiędzy punktami D i E
(rys.6),zapomocąwzoru(1),

szerokościOSWnawysokościujęcia,czyliodległościB’pomiędzypunktamiF
iG,wedługwzoru(2),

odległości x0odstudnido punktu neutralnego,czylidopunktuA,napodsta‐
wiewzoru(3),

odległościLwoparciuowzór(5),

odległości Lu od studni do punktu charakterystycznego C położonego na za‐
danejizochroniedopływuwodydoujęcia,napodstawiewzoru(4).
9.WykreślenieprzebiegugranicySOokształcieprzypominającymelipsę,napodsta‐
wielokalizacji6punktówcharakterystycznych.
8.4. Wyznaczanieterenuochronypośredniejmetodą
graficzną
WyznaczenieTOPmetodągraficznąprzebiegawgponiższegoschematu(pkt.1opisa‐
nowrozdz.6.2,pkt.2–5opisanowrozdz.8.3):
1.Określenieobszaruzasilania
2.WstępnewyznaczenieOSWwoparciuowarunkibrzegowesystemuwodonośnego
3.WyznaczenieOSWmetodągraficznąnapodstawiesiatkihydrodynamicznej
4.Obliczenieczasupionowegoprzesiąkaniawodyprzezutworysłaboprzepuszczalne
zpowierzchniterenudoujmowanejwarstwywodonośnej
5.WyznaczenieTOPjeżeliczaspionowegoprzesiąkaniawodyprzezutworyizolujące
jestkrótszyniż25lat
6.WyznaczanieTOPnasiatcehydrodynamicznej,zwykorzystaniemwzorów(5),(27)
oraz(28)
7.WykreślenieprzebiegugranicySO,napodstawiepołączeniapunktówojednakowej
wartościczasu(t25),położonychnasąsiednichliniachprądustrumieniawódpod‐
ziemnychwykorzystanychdoobliczeń,zwyznaczonymzasięgiemOSW(pkt.3).
72
8.5. Wyznaczaniestrefochronnychujęćwskałach
szczelinowych
Wyznaczanie SO ujęcia wód podziemnych opiera się o czas wymiany wody w war‐
stwiewodonośnej.Pojęcietoutożsamiasięzprędkościąmigracjicałkowicierozpusz‐
czonychwwodziezanieczyszczeńkonserwatywnych(trwałych,czylinieulegających
procesomsorpcjiirozpadu).Jesttopodejściewłaściwe,ponieważujęciechronisięnie
przed wodą, tylko przed rozpuszczonym w niej zanieczyszczeniem, które jest zagro‐
żeniem dla jakości ujmowanej wody. W przypadku porowych poziomów wodono‐
śnych, charakteryzujących się jednorodną porowatością efektywną, nie występują
praktycznieżadneproblemyobliczeniowe.
Zbiorniki typu szczelinowego tworzą skały silnie zwięzłe ― magmowe, wulkaniczne,
metamorficzneorazniektóregrupyskałosadowych,jaksilniezdiagenezowaneisce‐
mentowane piaskowce. W tych skałach za przepływ wody odpowiadają przede
wszystkim szczeliny i wówczas do obliczeń rzeczywistej prędkości przepływu wody
podziemnej określonej wzorem (6) za porowatość efektywną przyjmuje się współ‐
czynnik porowatości szczelinowej. Udział szczelin (szczelinowatość) w spękanych
masywach skał silnie zwięzłych, który zwykle można utożsamiać z ich zasobnością
wodną zazwyczaj nie przekracza 1% (czyli 0,01). Lokalnie mogą się jednak zdarzać
strefy zagęszczenia spękań, np. strefy brekcji czy strefy przyuskokowe, w których
szczelinowatośćdochodzidokilkuprocent.
Szczeliny tworzą sieć poligenetycznych pustek, wyraźnie zorientowanych w prze‐
strzeni. Pomiar ich umiejscowienia w przestrzeni dotyczy kierunku rozciągłości, a
także stopnia i kierunku zapadania. Cechy geometryczne szczelin mają także pustki
syngenetyczne,jakoddzielnościmiędzyławicowe,czyciostermicznypowstaływpro‐
cesie krzepnięcia skał magmowych i wulkanicznych. Szczeliny grupują się na ogół
wzdłuż pewnych kierunków i występują w pewnych odstępach od siebie, dlatego
zbiorniki typu szczelinowego cechuje silna niejednorodność i anizotropia własności
hydrogeologicznych.
Ponieważwodoprzepuszczalnośćszczelinzależyodkwadratuichrozwarcia,toskały
spękanecharakteryzująsięszczególniedużymzakresemzmiennościwartościwspół‐
czynnikafiltracji,którydodatkowojestznaczniezróżnicowanywzależnościodtego,
czy przepływ wody odbywa się wzdłuż kierunku rozwarcia szczelin czy nie. Najczę‐
ściejwspółczynnikifiltracjiskałspękanychuzyskiwanepróbnymipompowaniaminie
są zbyt duże, a dodatkowo są silnie zmienne przestrzennie wynosząc od n·10‐7 do
n·10‐5m/s.Tylkowstrefachgęstychspękańskałwspółczynnikifiltracjimogąlokalnie
wynosićodn·10‐4don·10‐3m/s.
73
Wskazane cechy hydrogeologiczne skał szczelinowych powodują określone reakcje
takich zbiorników wód podziemnych. Przepływ szczelinowy występuje wzajemnie
połączonymiszczelinamiispękaniami,coskutkujeznacznymiprędkościamiprzepły‐
wu.Zbiornikitereagująbardzoszybkonazmianyciśnieńhydrodynamicznych,wywo‐
łanychpompowaniemwody,aodpowiedźtakichsystemówwodonośnychprzypomi‐
naraczejreakcjętypowądlanaporowychwarunkówciśnień.Wprzypadkueksploata‐
cjiwód,należysięliczyćzwystąpieniemnieoczekiwanychobniżeńzwierciadławody
wdużychodległościachodstudniiwpewnychokreślonychkierunkach.Wniektórych
sytuacjach w bezpośrednim sąsiedztwie studni mogą występować bardzo duże gra‐
dientyhydrauliczne,cowywołaćmożepowstaniewokółstudnistosunkowoszerokiej
strefyturbulentnegoruchuwody,cowypływanaobniżeniewydajnościstudni.
Przykłademświadczącymoniejednorodnościianizotropiiwłasnościhydrogeologicz‐
nychpoziomówszczelinowychitrudnychdoprzewidywaniareakcjihydrodynamicz‐
nychjestwynikponadmiesięcznegopróbnegopompowania,którewykonanowporfi‐
rach w Zalasie k/Krzeszowic, w rejonie podkrakowskim. (Bogacz i in., 1984) stwier‐
dzili,żedługotrwałepróbnepompowanieuwidoczniłowysokąniejednorodnośćcech
hydrogeologicznychporfirów.Wbliskiejodległościodotworupompowego,wktórym
końcowa depresja wyniosła 58 m, obniżenie wywołane pompowaniem wyniosło od
0,7do0,9m.Podobnegorzędubyładepresjawpiezometrzeoddalonymażo700mna
zachód.Natomiastwpiezometrzeoddalonymookoło750mnapołudnieodotworu
pompowego,wielkośćdepresjijużpo11dniachwynosiłaokoło2,5m,poczymnastą‐
piłzanikwodywpiezometrze(Bogacziin.,1984).
Wynikająstądnastępującewnioski,którenależyuwzględnićwyznaczającSOujęcia:

zasięgoddziaływaniaujęciamożebyćodmiennywróżnychkierunkach,wzwiąz‐
kuztymniemogąbyćstosowaneanalitycznemetodyobliczeniazasięguSO,trak‐
tującezbiornikiwódpodziemnychjakoośrodekjednorodnyiizotropowy,

kierunkowe prędkości migracji potencjalnych zanieczyszczeń mogą być dużo
większe, niż wynika to z rezultatów obliczeń zakładających jednorodność i izo‐
tropowośćośrodkaskalnego,
Pochonetal.(2008)wskazująponadto,żeobszarzasilaniaujęciapowinienbyćzwią‐
zanyzorientacjąprzestrzennąuskokóworazgłównychszczelin,czylicechującychsię
największymrozwarciem.Wwarstwachwodonośnychocharakterzeszczelinowym,a
więcodużejheterogeniczności,SOwyznaczasięnapodstawiemapypodatnościwód
podziemnychnazanieczyszczenie,wykonanejdlaobszaruzasilaniaujęcia.Pochonet
al.(2008)uważają,żenawrażliwośćtegotypuośrodkawpływajągłówniedwapara‐
metry: nieciągłości strukturalne tj. uskoki i szczeliny, oraz ochronna rola nadkładu
warstwy wodonośnej. Wpływ nieciągłości strukturalnych ma dwukrotnie większą
wagę niż drugi czynnik i uwzględnia prędkość przepływu wód podziemnych szczeli‐
nami pomiędzy miejscem infiltracji wobszarze zasilania a ujęciem.Ocenaochronnej
74
roli nadkładu polega na uwzględnieniu obecności i miąższości utworów słabo prze‐
puszczalnych−gliniinnychutworówzboczowychorazutworówilastychpokrywają‐
cychwarstwęwodonośną.Uzyskanawwynikuproceduryrangowejmapawrażliwości
uleganastępniekorekcie.Terenywrażliwenazanieczyszczeniepowiększasięlokalnie
ofragmentyobszarówomniejszejpodatności,zktórychspływpowierzchniowymoże
zagrażaćobszaromwrażliwym.Możliwośćspływuokreślasięnapodstawiegradientu
nachyleniaterenuiprzepuszczalnościgleby.
8.6. Wyznaczaniestrefochronnychujęćwskałach
opodwójnejporowatości
W przypadku poziomów wodonośnych w utworach, w których występuje podwójna
porowatość,należyuwzględniaćzjawiskoznacznegoopóźnieniamigracjizanieczysz‐
czeńkonserwatywnychrozpuszczonychwwodzie,wstosunkudoprędkościprzepły‐
wu wody szczelinami. Zjawisko to opisywali między innymi Małoszewski i Zuber
(1985), Zuber i Motyka (1992, 1994), Motyka i Zuber (1992). Na potrzebę uwzględ‐
nianiawpływupodwójnejporowatościskałwobliczeniachSOujęćwódpodziemnych
zwracaliuwagęmiędzyinnymiWitczakiŻurek(2000).PrzywyznaczaniuSOujęćwód
podziemnychwzbiornikachtypuszczelinowo‐porowegonależybraćpoduwagęnie‐
jednorodnośćianizotropięsystemuspękańwspółtworzącychwrazzporamimatrycy,
siećpołączeńhydraulicznych.
Zbiornikiwódpodziemnychtypuszczelinowo‐porowegotworząskałyzwięzłespęka‐
neirównocześniecharakteryzującesięstosunkowodużąporowatościąmatrycyskal‐
nej.Ośrodkamiopodwójnejporowatości,wktórychtoopóźnieniejestistotne,sątakie
skałyjakkreda,opoki,margle,różneodmianypiaskowcóworazziarnistychskałwę‐
glanowych ― dolomitów oraz wapieni oolitowych i detrytycznych (wapienie takie
wyróżniają się dużą porowatością i odsączalnością). W węglanowych skałach o cha‐
rakterze szczelinowo‐kawernowym (krasowym), takich jak wapienie i dolomity,
opóźnienierównieżwystępujealezeznaczniemniejsząistotnością.Wynikatozszyb‐
kiego przepływu wody wraz z transportowanym zanieczyszczeniem większą prze‐
strzeniąszczelin,czywręczkanałówkrasowychikawern,powstałychwwynikuroz‐
puszczaniawęglanów.
Prędkośćmigracjizanieczyszczeńkonserwatywnychwskałachopodwójnejporowa‐
tościodpowiadaprędkościwody,gdybytawwynikuprzepływuwymieniałasięcałą
swą objętością w skale, tzn. objętością wody mobilnej w szczelinach oraz objętością
wody stagnacyjnej znajdującej się mikroporach matrycy skalnej (Motyka, Zuber,
1992). Matryca skalna to poszczególne monolityczne (czyli już wewnętrznie niespę‐
kane) bloki skały, oddzielone od siebie spękaniami i szczelinami. Woda stagnacyjna
fizycznie się nie wymienia, ale zanieczyszczenie rozpuszczone w wodzie mobilnej
75
dyfunduje, głównie w wyniku dużej różnicy stężeń, do wody stagnującej
wmikroporach matrycy. Po pewnym czasie, gdy szczelinami znów zaczyna przepły‐
wać woda niezanieczyszczona, jony znajdujące się w wodzie immobilnej w matrycy
dyfundują w kierunku odwrotnym, czyli do wody mobilnej w szczelinach. Powoduje
to,żewskałachopodwójnejporowatościprzepływzanieczyszczeńkonserwatywnych
jestopóźnionywstosunkudoprędkościprzepływuwody,wskutekichdyfuzjimole‐
kularnejdowodystagnującejwmikroporachskały(Motyka,Zuber,1992).Opóźnienie
migracjiRzanieczyszczeniakonserwatywnegorozpuszczonegowwodzie,dyfundują‐
cego do wody immobilnej znajdującej się w przestrzeni porowej matrycy skalnej, w
stosunku do prędkości przepływu wody w przestrzeni szczelinowej wynosi (Mało‐
szewski,Zuber,1985;Zuber,Motyka1992):
R
n f  np
nf
(34)
gdzie:
nf—współczynnikporowatościszczelinowej(współczynnikszczelinowatości)[–],
np—porowatośćmatrycyskalnej(mikroporowatość)[–].
Uwzględnienieopóźnieniatransportuzanieczyszczeńtrwałychsprowadzasiędoprzy‐
jęcia we wzorze (6) takiej wartości współczynnika porowatości efektywnej ne, która
odpowiada sumie (nf+ np), tj. sumie współczynnika porowatości szczelinowej nf oraz
współczynnika mikroporowatości matrycy np. Średnie mikroporowatości np różnych
odmian litologicznych podstawowych skał węglanowych występujących w obszarze
zlewnigórnejWisłysązróżnicowanewszerokimzakresieodokoło1%doponad30%.
Natomiast ich typowe współczynniki szczelinowatości nf nie przekraczają zazwyczaj
0,1%(0,001),czylinp>>nf(Motyka,Zuber,1992).Wzagadnieniachpraktycznychmoż‐
nawięcwewzorze(6)jakoporowatośćefektywnąneprzyjmowaćtylkowartośćmikro‐
porowatościnp.ZtegowzględuwwyznaczaniuSOstudniujmującychwodyzutworów
szczelinowo‐porowych i szczelinowo‐krasowych, podejście polegające na uwzględnie‐
niubezżadnychograniczeńwystępowaniadyfuzjidoporowatejmatrycyskalnejwpro‐
cesiemigracjizanieczyszczeń,powodujeistotnezmniejszeniezasięguSO.
Zjawiskodyfuzjimolekularnejzachodzizazwyczajwolnowrzeczywistychwarunkach
wprzestrzeniskalnej,dlategoopóźnieniemigracjizanieczyszczeńkonserwatywnych
rejestrowane jest dobrze tylko w skali regionalnej, czyli w dużej skali przestrzenno‐
czasowejizwłaszczawskałachgęstospękanych(Zuber,Motyka,1992,1994;Motyka,
Zuber,1992;Guidance,1997;Keatingiin.,1998;Gunn,2007;Careyiin.,2009).Przez
dużąskalęprzestrzenno‐czasowąprzepływunależyrozumiećodległość,dopokonania
której porcji wody potrzeba na tyle dużo czasu, żeby wskutek dyfuzji molekularnej
substancja rozpuszczona w wodzie osiągnęła jednakowe stężenia wwodzie przepły‐
76
wającej szczelinami i w wodzie unieruchomionej w mikroporach matrycy (Zuber i
Motyka, 1994; Motyka, Zuber, 1992). W przypadku bardzo dobrych warunków dla
przebiegu dyfuzji, tj. gęsto spękanych i szczelinowatych skał o dużych rozmiarach
mikropormatrycyskalnej,czylidlaskałodużymwspółczynnikudyfuzjijesttoskala
kilkumiesięcy(Małoszewski,Zuber,1985).Wwarunkachhydrogeologicznychpanu‐
jących w zlewni górnej Wisły tak mała skala przestrzenno‐czasowa praktycznie nie
występuje.
W przypadku skał o trudnych warunkach dla przebiegu dyfuzji, tj. o rzadkiej sieci
spękańiszczelin,gdzieodstępypomiędzyszczelinamisąrzędumetróworazmałych
mikropormatrycy,skalatamożebyćznaczącodłuższaiwynosićnawetkilkatysięcy
lat (Zuber, Motyka, 1992). Dlatego, gdy zanieczyszczenia rozpuszczone w wodzie
przepływającej w ośrodku o podwójnej porowatości przemieszczają się generalnie
drogamiuprzywilejowanegoprzepływuwody,tj.szczelinami,anieprzestrzeniąmię‐
dzyziarnową, to zasięg SO wyznaczonej z uwzględnieniem mikroporowatości będzie
zbytmaływstosunkudorzeczywistychwarunkówhydrogeologicznych.
Wzwiązkuztymprzyjęcieporowatościmatrycy,jakoporowatościefektywnejwobli‐
czeniuzasięguSOjestzasadnetylkowtedy,gdyczaspoziomegodopływuwodyszcze‐
linami do studni wynosi minimum kilka lub kilkanaście lat. Witczak i Żurek (2000)
stwierdzają,żezastosowanieproponowanejmetodykiobliczeńzasięguSOjestzasad‐
ne,gdyczaspoziomegodopływuwodywynosi25lat,przyczymniezbędnajestcha‐
rakterystyka przestrzeni porowej matrycy skalnej. W praktyce trudne jest jednak
dokładne analizowanie charakteru mikroporowatości, ponadto jest to dodatkowy,
trudnyelementwprocedurzewyznaczaniaSO.
Zomawianymzagadnieniemwiążesiętakżefakt,żewrzeczywistościczęstowpoziomie
wodonośnym występuje przemieszczanie się zanieczyszczeń zarówno szczelinami, jak
iwwynikudyfuzjidomatrycyskalnej.Careyiin.(2009)stwierdzają,żepomimotego,iż
porowatośćefektywnapiaskowcówwynosi10–15%,towykorzystanietakiejporowato‐
ścimiędzyziarnowejmożedoprowadzićdozbytmałegozasięguSO,ponieważmigracja
zanieczyszczeńczęstojestwynikiemkombinacjiprzemieszczeń:szczelinowegoiinter‐
granularnego,aichwzględnyudziałwłącznejmigracjimasyjesttrudnydookreślenia
irzadko jest znany. Sugerują więc stosowanie wartości porowatości efektywnej rzędu
10%,itotylkojeżeliwynikitestówznacznikowychdowodzą,żemigracjamacharakter
wyłączniemiędzyziarnowywmikroporachmatrycy.
Ponadto,wośrodkuopodwójnejporowatościmigracjaniektórychtypówzanieczysz‐
czeńmożeodbywaćwyłącznieszczelinami,praktyczniebezdyfuzjidoporowatejma‐
trycy skalnej. Dotyczy to szczególnie migracji związków chemicznych w postaci od‐
rębnej fazy ciekłej tj. niewodnej — lżejszej lub cięższej niż woda. Molekuły tych
związków mają rozmiary większe niż rozmiary mikropor i nie mogą fizycznie prze‐
mieścićsiędoichprzestrzeni.Takiezwiązkitogłówniesubstancjeropopochodne,w
77
tymnp.rozpuszczalnikiorganiczne,polichlorowanebifenyle(PCB)iinne.Zanieczysz‐
czenia takimi związkami są rzadkie i uwzględniając specyfikę ruchu wielofazowego
(lepkość,stopieńnasyceniaitp.)majązazwyczajcharakterpunktowylubmałoobsza‐
rowy.Jednakwartościstężeńdopuszczalnychzwiązkówtegotypuwwodachdopicia
wynosząpraktycznie0,zracjiichwwysokiejtoksyczności.Wprzypadkuzanieczysz‐
czenia nimi wód ujmowanej warstwy w pobliżu ujęcia, może to praktycznie spowo‐
dowaćjegozamknięcie.
WtejsytuacjiWitczakiŻurek(2000)proponują,abyobjąćszczegółowymmonitorin‐
giem te ogniska zanieczyszczeń, które mogą emitować zanieczyszczenia organiczne
migrującewpostaciodrębnejfazy,znajdującesięwobszarze,któryzostałbywłączony
doSO,gdybywyznaczaćjąnapodstawie25letniegoczasudopływuwodydoujęcia.
Wpraktyce trudna może być akceptacja takiego warunku zapisanego w strategii
ochronywódwSO,m.in.zpowodukosztówtakszczegółowego,dodatkowegomonito‐
ringu związków organicznych, ponadto dotyczącego obszaru formalnie znajdującego
siępozagranicąSOujęcia.
Zpowyższych,sprzecznychzesobąpowodów,uznano,żewprocesiewyznaczaniaSO
ujęćnależyuwzględniaćmożliwośćdyfuzjizanieczyszczeńkonserwatywnychdoma‐
trycy skalnej, jednak nie należy przyjmować wartości mikroporowatości np, które są
typowe dla określonych skał charakteryzujących się podwójną porowatością. Pro‐
ponujesię,abydoobliczeńzasięguSOujęćwódpodziemnychwzlewnigórnejWi‐
sły przyjmować wartości podane w tabeli 7, które w przybliżeniu są o połowę
mniejszeniżtypowedladanychodmianskał.
Wartości środkowe oraz przedziały zmienności (jako odchylenie standardowe)
mikroporowatości typowych skał występujących w Polsce południowej zawiera
praca Motyki i Zubera (1992). Natomiast wyniki badań porowatości efektywnej i
innych podstawowych parametrów hydrogeologicznych zawierają między innymi
praceBorczakaiMotyki(1991),Bielcaiin.(1993),Rzoncy(2005).
8.7. Wyznaczaniestrefochronnychujęćwszczelinowo‐
krasowychpoziomachwodonośnych
Zbiorniki wód podziemnych typu szczelinowo‐krasowego(szczelinowo‐kawernowego)
mają wiele wspólnych cech ze zbiornikami typu szczelinowego. Cechą odróżniającą
jestobecnośćkawern,którewzależnościodgenezy,mogątworzyćmniejlubbardziej
rozwiniętą siećkanałówo znikomychoporachprzepływu, w stosunkudo oporów w
szczelinach.Zewzględówpraktycznych,związanychzmożliwościąidentyfikacjiiwy‐
konania pomiarów cech geometrycznych, Motyka i Szuwarzyński (1994, za Motyka,
1998)przyjęli,żekawernajesttopustka,którejprzekrójpoprzecznynaścianie
78
Tabela7.WartościmikroporowatościnptypowychskałwzlewnigórnejWisłyzalecanedowyzna‐
czaniaSO,wartościpodanozzapisiebezwymiarowym(napodstawieMotykiiZubera,1992,Bor‐
czakaiMotyki,1991,Bielcaiin.,1993,Rzoncy,2005,zmienione)
Lp.
Litologiairejon
Stratygrafia
np[–]
1.
dolomitymonoklinykrakowsko‐śląskiej
środkowydewon,
dolnykarbon
0,01
2.
dolomitymonoklinykrakowsko‐śląskiej
dolnytrias(ret)
iśrodkowytrias
0,07
3.
wapieniemonoklinykrakowsko‐śląskiej
środkowydewon,
dolnykarbon
0,007
4.
wapieniemonoklinykrakowsko‐śląskiej
środkowytrias
0,015
5.
wapienieskalisteipłytowe
górnajura(malm)
0,02
6.
wapieniemonoklinykrakowsko‐śląskiej
górnajura(malm)
0,04
7.
wapieniemargliste,kredowe
górnajura(malm)
0,07
8.
opoki,gezy,wapienie,marglenieckilubelskiej
górnakreda
0,09
9.
kredy,marglenieckilubelskiej
górnakreda
0,15
10.
wapienieTatr
eocen
0,008
11.
piaskowce
karbon,miocen
0,06*
12.
piaskowcekarpackie
eocen
0,08*
13.
piaskowce
dolnajura(lias)
0,12*
14.
piaskowce
dolnakreda
0,08*
15.
dolomityGórŚwiętokrzyskich
dewon
0,008*
16.
wapienieGórŚwiętokrzyskich
dewon
0,003*
*—porowatościefektywne
odsłonięcia wynosi nie mniej niż 0,001 m2, lub której wysokość w otworze wiertni‐
czymwynosiminimum0,1m.Pojęciekawernyobejmujenietylkonp.pustkikrasowe,
powstałe wtórnie przez rozpuszczanie skały, ale także np. duże pory syngenetyczne
pośród dużych bloków skalnych (np. w piargach), czy też inne pustki epigenetyczne
takie,jakszerokorozwarteszczeliny,pustkisuffozyjneczymetasomatyczne(Motyka,
1998).
W skałach o rozwiniętej sieci kawern i szczelin mogą tworzyć się brekcje krasowo‐
zapadliskowe, tektoniczne oraz wewnętrzne sedymenty autochtoniczne (rezidua) i
allochtoniczne, czyli naniesione przez wodę przepływającą przez kawernę. Często,
przyzwiększaniusięgradientówhydraulicznychpodwpływemeksploatacjiwódpod‐
ziemnych, może pojawić się suffozja, w wyniku której dochodzi do opróżnienia ka‐
werniszczelinzosadówwypełniających,iudrożnieniatychformdlaprzepływuwo‐
dy. Mogą też występować kawerny wtórnie wypełnione, a więc niestabilne pod
79
względem cech hydrogeologicznych w warunkach zmiennego gradientu hydraulicz‐
nego.
Poziomy wodonośne o charakterze szczelinowo‐krasowym występują głównie w ju‐
rajskich,triasowychidewońskichwapieniach,atakżewdolomitach.Ośrodkiszczeli‐
nowo‐krasowe występują zazwyczaj w skałach węglanowych, ale zjawiska krasowe
występująteż,chociażzeznaczniemniejsząintensywnością,wskałachsiarczanowych
(gipsy,anhydryty)iinnychskałachrozpuszczalnych(skałysolne).Wskutekobecności
w skałach węglanowych sieci kanałów o niewielkich oporach przepływu, zbiorniki
szczelinowo‐krasowe są bardzo niejednorodne i silnie anizotropowe. Stąd wynika
bardzodużezróżnicowaniewartościwspółczynnikówfiltracjiuzyskiwanychnapod‐
stawie wyników próbnych pompowań. Obejmują one zakreskilku rzędów wielkości,
odn·10‐6don·10‐3m/s,dochodzącnawetdon·10‐2m/s.Reagująszybkonaimpul‐
sy związane z pompowaniem lub infiltracją opadów. Również amplituda wahań po‐
ziomuzwierciadławodywtegotypuskałachjestbardzoduża,nierzadkorzędukilku‐
nastumetrów.
W zbiornikach szczelinowo‐krasowych mogą się tworzyć nieraz rozległe strefy we‐
wnętrznego drenażu zgodnego z kierunkiem rozwoju sieci kawern. Strefy takie są
korzystnezpunktuwidzeniaujmowaniawodypodziemnejaleteżstwarzajązagroże‐
niedlajakościujmowanejwody,gdyżmogąnimiszybkomigrowaćzanieczyszczeniaz
odległych ognisk, pozornie z racji odległości nie uwzględniane jako zagrożenie. Sys‐
temy kanałów pogłębiają niejednorodność i anizotropię własności hydrogeologicz‐
nychzbiornikówszczelinowo‐krasowych(Gunn,2007).
Poziomyszczelinowo‐krasowenazaburzeniepolahydrodynamicznegozwyklereagu‐
ją jak zbiorniki o naporowych warunkach ciśnień hydrostatycznych. Konsekwencją
tegojestbłędnewrażeniedużejzasobności,któremożnauzyskaćprzykrótkotrwałych
próbnychpompowaniach,jeślitrafiononasystemomałychoporachhydraulicznych,
np. kawerny. Przez pewien czas, rzędu od kilku tygodni do miesięcy, studnia może
wykazywać bardzo dużą wydajność jednostkową. Jednak po wyczerpaniu zasobów
statycznychzsystemukawern,będąonejużpełnićjedynierolęprzewodówhydrau‐
licznych,ailośćdopływającejwodyzależećbędzieodcechhydrogeologicznychszcze‐
lin, znacznie mniej przepuszczalnych niż systemy kawern. Objawia się to postępują‐
cymspadkiemjednostkowejwydajnościstudni.
Cechą szczególną zbiorników typu szczelinowo‐krasowego jest bardzo szybki prze‐
pływ wody i ewentualnych zanieczyszczeń w sieci kawern oraz szerzej rozwartych
szczelin. Przepływ często może mieć charakter turbulentny. Badania prędkości pio‐
nowegoprzemieszczaniasięwodywstrefieaeracjiwwapieniachgórnejjurywykaza‐
ły,żeprędkośćtajestrzędukilkumetrównadobę(zazwyczaj1−4m/d),awkierun‐
kachlateralnych(czyliprawiepoziomych)rzędu1m/d(alenotowanonawetokoło9
80
m/d).Wprzypadku,gdywodyzpowierzchniwpływająprzezstudniekrasowe,pręd‐
kościpionowychprzepływówprzezstrefęaeracjisąjeszczewiększe.
Wyznaczanie SO ujęć eksploatujących wody ze skał szczelinowo‐krasowych, jest za‐
daniemtrudnym.Carreyetal.(2009)wskazują,żewyznaczającobszaryzasilaniaujęć
wtegotypuskałachnależypamiętaćonastępującychzasadach:




dopływwodydoujęciamożenastępowaćuprzywilejowanymidrogamiprzepły‐
wu,np.tylkojednymlubkilkomakanałamikrasowymi,
przepływwódczasemmożebyćbardzoszybki,turbulentnyiniepodlegaćprawu
Darcy,
poziomy wodonośne o charakterze krasowym cechują się dużymi sezonowymi
wahaniamistanuwód,
poziomszczelinowo‐krasowyprzykrytysłaboprzepuszczalnymnadkłademmo‐
że być zasilany z poziomuprzypowierzchniowego bezpośrednio przez okna hy‐
drogeologiczneipośredniopoprzezprzesiąkanie.
AnalizującpraceGunna(2007),Carreyaetal.(2009)czyOhioEPA(2009)uznano,że
przyzałożeniuprzepływuwódpodziemnychocharakterzelaminarnym,wyznaczenie
SO ujęć wód podziemnych w obszarach szczelinowo‐krasowych może być oparte na
metodzie graficznej lub modelowaniu numerycznym, wspomaganych badaniami
znacznikowymi oraz konstrukcją mapyhydrogeologicznej i mapywrażliwości na za‐
nieczyszczenie.WyznaczenieSOwwarunkachszczelinowo‐krasowychobejmuje:
1.
2.
Wykonaniebadańterenowychobejmującychkartowaniehydrologiczneihydro‐
geologicznezuwzględnieniemcechgeomorfologicznychcharakterystycznychdla
tego typu ośrodka, elementów strukturalno‐geologicznych, oraz badań znaczni‐
kowych.Obszarzasilaniaujęciamożesięzmieniaćsezonowoiprzywyznaczeniu
jegozasięgupowinnotobyćuwzględniane.Polegatonatym,żebadaniatereno‐
wewinnosięwykonywaćzarównowczasiewyższychstanówpoziomuzwiercia‐
dła wód podziemnych ― w okresie częstych opadów, kiedy ujawniają się okre‐
sowedrogiprzepływuwód,jakiwokresiebezopadowym―gdyzwierciadłowo‐
dyopadaizasięgwpływustudnipowiększasię.
Wyznaczenieobszaruzasilaniaujęciawoparciuonastępująceelementy:
 cieki powierzchniowe, które wykazują bardzo dobrą więź hydrauliczną z
warstwąwodonośną,
 geologicznegranicestrukturalno‐litologiczne,
 działyprzepływuwódpodziemnych,
 występowanie ewentualnej warstwy słabo przepuszczalnej w nadkładzie
orazocenęroliochronnej,tzn.ciągłościrozprzestrzenienia,jednolitejmiąż‐
szości,atakżemożliwościwystępowaniaokienhydrogeologicznychniewy‐
krytychkartowaniemibadaniamiznacznikowymi,
 systempustekkrasowychokreślonynapodstawiebadańznacznikowych.
81
3.
4.
WstępnewyznaczenieSOmetodągraficznąprzeprowadzonewoparciuozasięg
izochrony25latdopływuwodydoujęcia.Porowatośćefektywna,przewodność
hydraulicznaiinnewłaściwościwarstwywodonośnej,winnebyćwmiaręmoż‐
liwości przyjęte na podstawie wyników badań znacznikowych i testu próbnego
pompowaniaujmowanejwarstwywodonośnej.
Wprzypadkujeżelizasięgizochrony25latdopływuwodydoujęcianieprzekra‐
cza określonych wcześniej granic obszaru zasilania, to zalecane jest arbitralne
powiększenie zasięgu wyznaczonego tą izochroną, w górę strumienia wód pod‐
ziemnych − w kierunku granic zasilania. Powiększenie ma na celu zwiększenie
stopniabezpieczeństwaujęcia.Możnajezrealizowaćnapodstawiewynikówba‐
dańznacznikowychianalizyryzykaniewłaściwegowyznaczeniaTOPnaskutek
niepewności danych i rozpoznania hydrogeologicznego − szczegó lnie dotyczą‐
cych ośrodka szczelinowo‐krasowego. Podobnie można postąpić, jeżeli istnieje
niepewnośćcodoorientacjiprzestrzennejszczelin,kanałówkrasowychikawern
decydującychokierunkuprzepływuwód.WtedyzasięgTOPmożnarozszerzyćw
kierunku prostopadłym do generalnie wyznaczonego głównego kierunku prze‐
pływu.
WniektórychprzypadkachmożebyćkoniecznerozszerzenieTOPdlastudniuj‐
mujących wodę ze skał szczelinowo‐krasowych częściowo przykrytych cienką
warstwą utworów słabo przepuszczalnych i częściowo czwartorzędowymi osa‐
dami przepuszczalnymi, kontynuującymi się także nad warstwą izolującą.
Uwzględnienietakiegoobszarumanaceluuniknięciemożliwości


zanieczyszczeniaujmowanychwódwgłębnychpoprzezspływającepowar‐
stwie izolującej, potencjalnie zanieczyszczone wody pierwszej od po‐
wierzchniwarstwywodonośnej,
stosunkowo szybkiego przesiąkania potencjalnie zanieczyszczonych wód
czwartorzędowych poprzez cienką pokrywę utworów ilastych do ujmowa‐
negopoziomuwodonośnego.
Zasięg takiego pasa dodatkowej ochrony może wynosić kilkaset lub więcej me‐
trów z zależności od warunków lokalnych i analizy ryzyka zanieczyszczenia uj‐
mowanychwód(Winid,Duda,1992;Żurekiin.,1994).
Ponadto, w zależności od warunków lokalnych, do TOP powinna być włączona
strefakrawędziowawrazzpasembrzeżnymznajdującejsięwpobliżuwysoczy‐
zny, aby jakość wód spływu powierzchniowego z tego obszaru nie zagrażała
wrażliwymnazanieczyszczenierejonomujmowanejwarstwywodonośnej.
82
8.8. Wyznaczaniestrefochronnychwprzypadku
infiltracyjnegozasilaniaujmowanejwarstwy
zwódpowierzchniowych
W eksploatowanych ujęciach infiltracyjnych lub mieszanych, udział wód powierzch‐
niowych w stosunku do wód podziemnych jest zmienny i zależy głównie od stanu
lustra wody w cieku lub zbiorniku powierzchniowym oraz od stopnia kolmatacji ich
dna.WzwiązkuztymrównieżOSWdoujęciawódpodziemnychzmieniasięwczasie.
Dlatego OSW oraz siatkę hydrodynamiczną należy wyznaczyć dla sytuacji, w której
udziałwódpodziemnychwłącznejilościujmowanychwódjestnajwiększy,czylidla
średniegoniskiegostanuwódpowierzchniowychwwieloleciuiprzyzałożeniuistot‐
nej kolmatacji dna cieku lub zbiornika. Należy wykonać badania modelowe, które
pozwoląnastworzeniesiatkihydrodynamicznejdlaokreślonejwydajnościujęciaoraz
na ocenę procentowego udziału wód podziemnych i powierzchniowych, w stosunku
docałkowitejilościeksploatowanejwody,dlaprzyjętegostopniakolmatacjidna.
DlaujęćinfiltracyjnychkoniecznejestrównieżwyznaczeniezasięgugranicySOjakdla
ujęcia wódpowierzchniowych, coregulują odrębne wytyczne. Przykładowo, w przy‐
padkuujęćzlokalizowanychprzymałychrzekach,rzekachgórskichiwgórnychbie‐
gach rzek nizinnych należy wykonać kartowanie hydrologiczno‐sozologiczne całej
zlewniciekupowyżejujęcia.
8.9. Wyznaczaniestrefochronnych
wprzypadkuwspółdziałaniaujęć
Kształt i wielkość SO ujęć istotnie zależy od ilości i lokalizacji pobliskich studni eks‐
ploatujących wodę w warunkach wzajemnego współdziałania ujęć (Lerner, 1992a;
Foster et al., 2002). W sytuacji, gdy wpobliżu siebie występuje kilka ujęć, w wyniku
czegoistniejewysokieprawdopodobieństwo,żeujęciatewspółdziałajązesobą,jedy‐
nąmetodąwyznaczeniaSOokreślonegoujęciajestmodelowanienumeryczneobejmu‐
jąceswymzasięgiemcałyobszarzasilaniawszystkichujęć.
PonieważchęćustanowieniaSOdladanegoujęciajesttylkodobrąwoląjegowłaści‐
ciela, nie należy wyznaczać jednej łącznej SO dla wszystkich współdziałających ujęć,
ponieważinniwłaścicieleujęćniemusząwnioskowaćotakieustanowienie.Ponadto,
obecnieistniejącewszystkielubniektóresąsiednieujęciamogązostaćzlikwidowane
wnieznanejprzyszłości,względniemogązmniejszyćlubzwiększyćswojąeksploata‐
cję.WtejsytuacjinależywyznaczaćSOwyłączniedlaokreślonegoujęcia,biorącpod
uwagę zarówno pracę wszystkich sąsiednich ujęć z ich zatwierdzonymi zasobami
eksploatacyjnymi,jakibrakichdziałalności.
83
Wieleujęćpracujezezmiennymwydatkiemzarównowskaliroku,jakiwskaliwielo‐
letniej,coskutkujezmiennymiwarunkamidopływuwóddoujęć,awkonsekwencjido
dynamicznej zmiany zasięgu SO. W gruncie rzeczy często są to warunki nieustalone
wczasie,dlategoostatecznykształtSOdanegoujęciapowinienuwzględniaćzarówno
maksymalny możliwy wydatek sąsiednich (współdziałających) ujęć, jak i całkowity
brak eksploatacji. Taki sposób wyznaczenia SO określonego ujęcia, zabezpiecza jego
operatora przed skutkami niemożliwych dzisiaj do określenia decyzji właścicieli są‐
siednich ujęć. Prawidłowagospodarka wodna winna zabezpieczać dobrą jakość wód
dopiciaprzedkażdymmożliwymoddziaływaniem.
Twierdzenie przeciwne, że z hydrogeologicznegopunktu widzenia nakładanie się na
siebie SO kilku ujęć jest niemożliwe, ma swoje uzasadnienie jedynie w warunkach
ustalonych w czasie wielkości poborów wody, jak i niezmiennych decyzji właścicieli
innychujęć.Natomiastobserwowanewostatnichlatachistotnezmianywłasnościowe
ujęć,zapotrzebowanianawodę,profiluprodukcji,cenywody,planównaprzyszłość,
czy sprzedaży terenów, pozwalają oczekiwać, że również w przyszłości podobne
zmianybędąmiałymiejsce.Ztegowzględukompleksowewyznaczeniejednejwspól‐
nejSOdlakilkuwspółdziałającychujęćwydajesiępraktycznienierealne.
Równocześnie z twierdzeniem, że nakładanie na siebie SO kilku ujęć jest błędem,
stwierdzano,że stanformalnegonieobowiązywania SO w Polsce, skutkował większą
presjąinwestorównalokalizowanieprzedsięwzięćpotencjalnieszkodliwychdlawód
podziemnych lub zmianą dotychczasowego sposobu użytkowania terenu. Należy
przypomnieć,żeprzedsięwzięcianieograniczonerygoramimającymiochraniaćjakość
ujmowanych wód pitnych mogą być lokalizowane bezpośrednio poza ustanowioną
granicąSO.WtymświetlezalecenieouwzględnieniuprzywyznaczaniuSOwszystkich
potencjalnie możliwych warunków hydrodynamicznych wpływających na zasięg SO
wydajesięwystarczającouzasadnione.
PrzykładtylkopozornieprawidłowowyznaczonychSOujęćKorazB,funkcjonujących
wwarunkachwspółdziałaniazinnymiujęciamiprzedstawiarysunek14.
WyznaczającSOujęciaBnieuwzględnionoeksploatacjiwodyjużistniejącymiujęcia‐
mi K, P, S oraz częściowo H, natomiast wyznaczając SO ujęcia K nie uwzględniono
eksploatacjiwodyjużistniejącymiujęciamiSorazP.BłądwyznaczeniaSOujęćKoraz
B,skutkujebrakiemochronyterenuwobszarachznajdującychsięteraznazewnątrz
ichSO,aznajdującychsięwrzeczywistościwOSWdotychujęć,szczególniedostudni
ujęciaK.WynikatozprzejmowaniaprzezstudnieujęćSiPwodypłynącejwkierunku
studniK,wzwiązkuzczymOSWdostudniKwrzeczywistościjestistotnieszerszyniż
oceniono.PrawidłowejesttylkoniezależnewyznaczenieSOdlaujęćKiBorazto,że
SOujęciaBczęściowonakładasięnastrefęujęciaK,ponieważwsytuacjizamknięcia
lub ograniczenia poboru ujęć K, S i/lubP, ujęcie B ma zagwarantowaną ochronę po‐
wierzchniterenuwczęścizmienionegowtensposóbOSW.
84
Rysunek14.PrzykładnieprawidłowegowyznaczeniaSOujęćKorazBwwarunkachwspółdziała‐
niazinnymiujęciami:1—studnieujęciaK,2—studnieujęciaB,3—studnieujęciaH,4—stud‐
nieujęciaP,5—studnieujęciaS,6—SOujęciaK,7—SOujęciaB,8–kierunekdopływuwód
Przykład wyznaczenia SO ujęcia znajdującego się w sytuacji hydrodynamicznej jak
wskazana wyżej, ilustruje rysunek 15. W obszarze położonym na kierunku spływu
wóddoujęciaXzlokalizowanesąstudnieYiZ,omniejszychzatwierdzonychzasobach
eksploatacyjnych. Nieprawidłowo wyznaczona SO ujęcia X zobrazowana jest w czę‐
ściacha)orazb)rysunku15.Wczęścia)widać,żenieuwzględnionopracystudniYi
Z.Natomiastczęśćb)obrazujezasięgiSOstudniYiZ,któreprzejmująwodęnapływa‐
jącąwkierunkuujęciaX,wwynikuczegoOSWdoujęciaXznaczniesięposzerza.Jed‐
naknadalnieprawidłowowyznaczonoSOstudniX,ponieważnieuwzględnionoewen‐
tualnościbrakupracylubzmniejszeniawydatkustudniYiZ.Częśćc)narysunku15
obrazujeprawidłowyzasięgSOujęciaXorazobszary(A)i(B),którewłączonodoSO
tego ujęcia, wcelu zabezpieczenia całości potencjalnie zagrożonego obszaru przed
skutkaminiezależnejodwłaścicielaujęciaX,działalnościujęćsąsiednich.
85
Rysunek15.WyznaczenieSOujęciaXwwarunkachwspółdziałaniazujęciamiYiZ:a)zasięgSO
ujęciaXwwarunkachbrakupracystudniYiZ,b)nieprawidłowyzasięgSOujęciaXwwarunkach
pracystudniYiZ;c)prawidłowyzasięgSOujęciaX.1—ujęcieX,2—studnieujęćYiZ,3—nie‐
prawidłowyzasięgSOujęciaXuwzględniającypracęstudniYiZ,4—zasięgiSOujęćYiZ,5—
prawidłowyzasięgSOujęciaX,6—obszary(A)włączonedoSOujęciaXuwzględniającmożli‐
wośćpracystudniYiZ,7—obszary(B)włączonedoSOujęciaXuwzględniającmożliwośćbraku
pracystudniYiZ,8—kierunekdopływuwódpodziemnychdoujęciaX
Podobną sytuację wyznaczenia SO ujęć współdziałających ze sobą ilustruje rysu‐
nek16.PomiędzyujęciamiXiYnakierunkunapływuwódzlokalizowanejestnieza‐
leżne ujęcie Z, przejmujące część strumieni wód płynących w kierunku studni X i Y.
Wzależnościodtego,czypobórwodystudniąZzostałuwzględnionyczynie,wyzna‐
czonezasięgiSOstudniXiYulegająistotnymzmianompołożenia.Częśćb)rysunku
16ilustrujeprawidłowowyznaczoneSOujęćXiYorazpołożenieiwielkośćobszarów,
któreniezostałybywłączonedoSO,gdybynieuwzględnionoeksploatacjiwódstudnią
Z,czyliobszary(A),orazrównocześnienieuwzględnionomożliwościbrakulubogra‐
niczeniapoboruwódstudniąZ,czyliobszary(B).
86
Rysunek16.WyznaczenieSOujęćXiYwwarunkachwspółdziałaniazujęciemZ:a)zmienność
zasięgówSOujęćXiYwzależnościodbrakupracylubpracystudniZ;b)prawidłowowyznaczone
SOstudniXiY.1—studnieujęć,2—zasięgiSOujęćXiYwwarunkachbrakupracystudniZ,3—
zasięgiSOujęćXiYwwarunkachpracystudniZ,4—prawidłowowyznaczoneSOstudniXiY,5
—obszary(A)włączonedoSOstudniXiYuwzględniającmożliwośćpracystudniZ,6—obszary
(B)włączonedoSOstudniXiYuwzględniającmożliwośćlikwidacjilubbrakupracystudniZ,7—
kierunekprzepływuwódpodziemnych,8–zasięgSOstudniZ
8.10. Wskazaniadouszczegółowieniaprzebiegugranicy
strefyochronnejnapodstawiezagospodarowania
iużytkowaniaterenu
PodczasprzygotowaniawnioskuoustanowienieSO,jejgranicenależyuszczegółowić
iwyznaczyć jednoznacznie na podstawie analizy sposobu zagospodarowania i użyt‐
kowaniaterenuwrejoniedokumentowanegoujęcia.
TerenyznajdującesięwewnątrzhydrogeologiczniewyznaczonejgranicySOujęcianie
mogąbyćwyłączonepozaSO.UszczegółowionyprzebieggranicySOwykreślasięna
zewnątrzodgranicySOwyznaczonejwdokumentacjihydrogeologicznejlubwdodat‐
ku do takiej dokumentacji. Uszczegółowienie zasięgu granicy winno przebiegać
wzdłuż najbliższych istniejących trwałych linii rozgraniczających elementy zagospo‐
darowania przestrzennego, takie jak drogi, ulice, linie kolejowe, drogi lokalne, polne
ileśne, granice własności terenów (działek), granice lasów, pól, łąk, przecinki leśne,
napowietrzneprzesyłowelinieenergetyczne,rzeki,potoki,strumienie,stawy,jeziora,
zbiornikiwodne,itp.
Jednak przy dużych obszarach niepodzielonych trwałymi liniami rozgraniczającymi,
wzasięgSOmusiałybybyćwłączonedużeterenyniewymagającespecjalnychdziałań
87
chroniącychjakośćujmowanychwód.Dlategowyjątkowowtakichsytuacjachgranica
SOniemusiprzebiegaćwyłączniepowskazanychpowyżejliniachrozgraniczających,
znajdującychsiędalekoodgranicywyznaczonejhydrogeologicznie.Wtakimwypadku
doSOmożnawłączyćtylkofragmentbardzodużejdziałki,możliwyjednakdojedno‐
znacznegogeodezyjnegowyznaczeniaiwrysowanianamapędokumentacyjną,będącą
załącznikiemdodokumentacjihydrogeologicznejlubdodatkudotakiejdokumentacji.
88
9.
Monitoringosłonowyujęćwódpodziemnych
Zagadnienie monitoringu osłonowego ujęć wód podziemnych, a w tym cele, zasady
orazsposóbprojektowania,metodybadawczestosowanepodczasmonitoringuiwy‐
tyczne do interpretacji wyników, szczegółowo przedstawia praca zbiorowa pod re‐
dakcjąKazimierskiegoiSadurskiego(1999).Poniżejwsposóbskrótowypodanonaj‐
ważniejszeceleorazzasadyprowadzeniatakiegomonitoringu.
Monitoringosłonowyujęciawódpodziemnychtosystemstałejkontroliilościowychi
jakościowychzmianwódpodziemnychwSOiwsamymujęciu,wceluocenyskutecz‐
nościichochronyorazpodejmowaniaprzedsięwzięćzabezpieczającychgwarantowa‐
ny,ciągłystandardzaopatrzenia(def.A.Macioszczyk,T.Macioszczyk,zaKazimierski,
Hordejuk,1999).Zadaniemmonitoringuosłonowegoujęćwódpodziemnychjestob‐
serwacja zjawisk i procesów w systemie hydrogeologicznym oraz w jego otoczeniu,
poprzezrejestracjęwybranegozestawuparametrówlubwskaźnikówcharakteryzują‐
cychtezjawiskaiprocesy.Celembadańjestwięcrozpoznanieiprzewidywanietrendu
zmian zasobów wód podziemnych wywołanych antropopresją w samym systemie
hydrogeologicznym lub w jego otoczeniu. Istotna jest przy tym obserwacja i analiza
stanusystemu,aszczególniestanuzasobówwód,prognozaichzmianorazpropozycje
działań zaradczych ― poprzez likwidację skutków przyczyn zagrażających ilości i
jakościwódpodziemnych,zarównodługookresowych,jakiincydentalnych(Maciosz‐
czykiMacioszczyk,1999).
Wświetlepowyższego,podczasmonitoringu,opróczbezpośredniejkontroliwódpod‐
ziemnych ujmowanych studniami, obserwuje się także stan i jakość wód w zasięgu
OSW,aszczególniewzasięguTOP.Odpowiednialokalizacjapunktówobserwacyjnych
oraz zakres i częstotliwość pomiarów powinny umożliwić rozpoznanie zmiany pola
hydrodynamicznego oraz pogorszenia jakości wód z odpowiednim wyprzedzeniem
czasowym, umożliwiającym podjęcie skutecznych środków zaradczych (Kazimierski,
Hordejuk,1999).Wramachmonitoringuosłonowegoujęciadokonujesiępomiarówi
oceny:

poziomuwódpodziemnych,

wielkościpoboruwodywsamymujęciu,atakżewujęciachsąsiednich−jeżeli
zachodzimożliwośćwspółdziałaniaujęć,

jakościwódpodziemnychpoprzezoznaczaniezarównowterenie,jakiwlabo‐
ratoriumwartościwskaźnikówiparametrówfizyczno‐chemicznychokreślają‐
cychstanjakościwód.
W ramach obserwacji i badań związanych bezpośrednio ze studniami ujęcia określa
się wydajność poszczególnych studni, ilość wody pobieranej całym ujęciem, jakość
wody surowej w poszczególnych studniach oraz wody zbiorczej przed jej uzdatnie‐
89
niem,stanywodypodczaspracystudniipodczasprzerwweksploatacji,atakżetem‐
peraturę wody. Monitoring może również obejmować punkty obserwacyjne zlokali‐
zowane na ciekach lub zbiornikach powierzchniowych, pozostających w kontakcie
hydraulicznymzujmowanąwarstwąwodonośnąwzasięguTOP(Motyka,Przybyłek,
1999).
W celu projektowania rozmieszczenia otworów sieci obserwacyjnej w zasięgu TOP,
możnauwzględniaćnastępująceogólnezasady(zaMotykąiPrzybyłkiem,1999,czę‐
ściowozmienione):

w przypadku studni ujmujących wodę z poziomu wodonośnego o swobodnych
warunkach ciśnienia ― na głównym lub głównych (w zależności od kształtu
OSW)kierunkachdopływustrumieniawódpodziemnychdostudniujęcianależy
rozmieścićpotrzypiezometry:
― pierwszy od studni winien być zlokalizowany w odległości odpowiadającej
czasowilateralnegodopływuwodywwarstwiewodonośnejdoujęciawyno‐
szącemu1rok
―drugiwzależnościododległościpomiędzystudniąagranicąTOP―jeżeligra‐
nica TOP oparta jest na izochronie 25 lat dopływu wody do ujęcia, to odle‐
głość wynosić winna 10 lat, natomiast jeżeli granica TOP przebiega bliżej ze
względunalokalnewarunkihydrogeologiczneigranicezasilania,toodległość
odstudnidodrugiegopiezometrumożebyćniecomniejsza
― trzeci przygranicy TOP,w celu wykrycia ewentualnych zanieczyszczeń prze‐
mieszczającychsięzogniskzlokalizowanychpozazasięgiemTOP,

w przypadku studni ujmujących wodę z poziomu wodonośnego o naporowych
warunkach ciśnienia ― na głównym lub głównych (w zależności od kształtu
OSW)kierunkachdopływustrumieniwódpodziemnychdostudniujęciamożna:
―pierwszyodstudnipiezometrzlokalizowaćwodległościodpowiadającejcza‐
sowi1rokulateralnegodopływuwodywwarstwiewodonośnejdoujęcia
―drugiitrzecipunktobserwacyjnyzlokalizowaćwzależnościodczasuprzesią‐
kaniaprzezutworyizolujące―jeżeliczastenjestkrótszyniż10lat,toodle‐
głość pomiędzy studnią a drugim piezometrem odpowiadać może 10 latom
dopływu wody w warstwie do studni, trzeci punkt lokalizowany jest przy
granicyTOP;natomiastjeżeliczasprzesiąkaniawynosiponad10lat,todrugi
punktmożeznajdowaćsięprzygranicyTOP,atrzecimożnapominąć,

90
jeżeliwzasięguTOPistniejepotencjalneogniskozanieczyszczenia,topiezometry
winnybyćtakżerozmieszczenienaodcinkupomiędzyujęciemaogniskiem;win‐
no być zasadą dobrej praktyki, że koszt wykonania tych piezometrów, poboru
próbekianalizwodyznichpobranychpokrywawłaścicielpotencjalnegoogniska
― w ramach monitoringu ostrzegawczego wokół obiektu zagrażającego jakości
ujmowanychwód,

jeżeli w zasięgu leja depresji studni znajduje się ciek lub zbiornik wód po‐
wierzchniowych o dobrym kontakcie hydraulicznym z ujętą warstwą wodono‐
śną, to należy rozmieścić, o ile to możliwe, dwa piezometry na odcinku między
ujęciemaciekiem―pierwszyodstudniwinienbyćzlokalizowanyprzygranicy
terenu ochrony bezpośredniej studni lub w odległości równej 1,5 krotnej miąż‐
szościujętejwarstwywodonośnej,adrugiwpobliżubrzegurzekilubzbiornika,

jeżeliciekpowierzchniowynieposiadadobregokontaktuhydraulicznegozujętą
warstwą wodonośną, to należy zlokalizować jeden piezometr po przeciwnej
stroniecieku,czyliwobszarzekaptażu(przejęcia)wódpodziemnychzprzeciw‐
ległejstronydolinyrzecznej,

jeżeli w zasięgu leja depresji studni znajduje się sieć melioracyjna, to należy
umieścićwjejpobliżuconajmniejjedenpłytkipiezometrwcelukontroliskładu
chemicznegoodciekuztejsieci,

jeżelispodziewanyjestdopływwódsłonych(morskich)doujęcia,toopróczza‐
sad podanych powyżej należy również zaprojektować co najmniej jeden dodat‐
kowypiezometrwpobliżubrzegumorza,filtrowanystrefowowpionie.
Monitoringosłonowyujęćprowadzonydlaocenyjakościwódpodziemnych,wykonu‐
jesięwceluwczesnegowykryciapogarszaniasięjakościwódwujmowanejwarstwie
wodonośnej, w zasięgu TOP danego ujęcia. Monitoring ten generalnie dzieli się na
diagnostyczny i operacyjny. Monitoring diagnostyczny realizuje się w celu wykrycia
zagrożenia jakości ujmowanych wód, wynikającego z warunków naturalnych lub
wpływu potencjalnych ognisk zanieczyszczeń. Monitoring operacyjny wykonuje się
dla oceny szybkości przemieszczania się i wzrostu stężeń tych wskaźników jakości,
którepodczasanalizywynikówmonitoringudiagnostycznegoisposobuużytkowania
powierzchniterenuuznanozanajistotniejszedlaocenyjakościwódwzasięguTOP.
Częstotliwość poboru próbek wody winna być określana w projekcie monitoringu
danegoujęciagłównienapodstawieanalizywarunkówhydrogeologicznych―szcze‐
gólniegłębokościzaleganiaujmowanejwarstwy,szybkościprzepływuwód,charakte‐
ruciśnienia(swobodnelubnaporowe),stopniapodatnościnazanieczyszczeniezpo‐
wierzchni terenu, ilości ujmowanych wód, a także sposobu zagospodarowania po‐
wierzchniwzasięguTOP.Mogąbyćuwzględnianerównieżdodatkoweczynniki,wy‐
nikającem.in.zespecyfikidanegoujęcia,przeznaczeniawody,możliwościzaspokoje‐
niapotrzebzinnychujęćlubmożliwościprzeniesieniaujęciadoalternatywnejlokali‐
zacji,warunkówfinansowychwłaściciela.
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 15 listopada 2011 r. w sprawie form i
sposobuprowadzeniamonitoringujednolitychczęściwódpowierzchniowychipodziem‐
91
nych(Dz.U.z2011r.Nr258,poz.1550)wskazuje,żemonitoringdiagnostycznystanu
chemicznego JCWPd prowadzi się z częstotliwością co najmniej raz na 3 lata — dla
wódpodziemnychozwierciadleswobodnymlubconajmniejco6lat—dlawódpod‐
ziemnych o zwierciadle napiętym. Natomiast monitoring operacyjny stanu chemicz‐
negoJCWPdprowadzisięzczęstotliwościąconajmniej2razywroku—dlawódpod‐
ziemnychozwierciadleswobodnymlubconajmniejrazwroku—dlawódpodziem‐
nychozwierciadlenapiętym,zwyłączeniemroku,wktórymjestprowadzonymonito‐
ringdiagnostyczny.NapodstawieprzegląduliteraturySadurskiiSzczepańska(1999)
stwierdzili,żeczęstośćopróbowaniawsieciachmonitoringuregionalnegozmieniasię
wszerokimzakresie,alenajczęściejwynosi2−6poboró wpró bekwciągurokuzkaż‐
degopunktuobserwacyjnego.
Wzwiązkuzpowyższym,zapunktwyjściadoprojektowaniadiagnostycznegomoni‐
toringu osłonowego ujęcia można przyjąć częstotliwość poboru próbek: co 2 lata —
dla wód podziemnych o zwierciadle swobodnym lub co 4 lata — dla wód podziem‐
nych o zwierciadle napiętym dla każdego z punktów obserwacyjnych. Natomiast do
projektowaniamonitoringuoperacyjnegoujęciamożnawstępniedlakażdegozpunk‐
tówobserwacyjnychprzyjąć:co3miesiące(4seriewroku)—dlawódpodziemnych
ozwierciadleswobodnymlubco6miesięcy(2seriewroku)—dlawódpodziemnych
ozwierciadlenapiętym.Wroku,wktórymwykonywanyjestmonitoringdiagnostycz‐
ny,pomijasięprzeprowadzeniejednejseriipoborupróbekmonitoringuoperacyjnego
― terminowo odpowiadającej poborowi próbek monitoringu diagnostycznego. Wraz
ze wzrostem głębokości występowania ujmowanej warstwy wodonośnej można
zmniejszyćczęstotliwośćpoborupróbekwmonitoringuoperacyjnym,wykorzystując
przykładowotabelę10zpracypodred.KazimierskiegoiSadurskiego(1999).Szcze‐
gólniedotyczyćtomożeprzypadku,gdyponadujmowanympoziomemwodonośnym
występują utwory słabo przepuszczalne. Wstępną częstotliwość poboru można
zmniejszyćrównież,gdyprzeglądsposobuużytkowaniaterenuwzasięguTOPwska‐
zujenamałeryzykoantropogenicznejdegradacjijakościwód.
Zakreswskaźnikówcharakteryzującychjakośćujmowanejwody,badanychwramach
diagnostycznegomonitoringuosłonowegoujęćwódpodziemnych,winienbyćzgodyz
zakresem elementów fizykochemicznych, które są obowiązkowe w monitoringu dia‐
gnostycznym JCWPd ― określonych w załączniku nr 4 do Rozporządzenia Ministra
Środowiskazdnia15listopada2011r.wsprawieformisposobuprowadzeniamonito‐
ringujednolitychczęściwódpowierzchniowychipodziemnych (Dz.U. z 2011 r. Nr 258,
poz.1550).Zalecasięjednak,abywramachmonitoringudiagnostycznego―aszcze‐
gólnie w pierwszej serii opróbowania ― w pobranych próbkach dokonać analizy za‐
wartościwszystkich55elementówwymienionychwewskazanymzałączniku,wtym
elementów organicznych. Będzie to pomocne nie tylko w określeniu współczesnego
tła hydrogeochemicznego ujmowanych wód podziemnych, ale przede wszystkim w
celu określenia zakresu wskaźników jakości wód kontrolowanych w operacyjnym
92
monitoringuosłonowymujęciaorazwnastępnychcyklachmonitoringudiagnostycz‐
nego. Oprócz wyników uzyskanych z pierwszej serii monitoringu diagnostycznego
należyprzytymwziąćpoduwagęsposóbużytkowaniapowierzchniterenuorazwy‐
nik analizy ryzyka degradacji wód ujmowanego poziomu wodonośnego ze strony
potencjalnychogniskzanieczyszczeń.
Właścicielujęciawodyprzeznaczonejdospożyciaprzezludziwinienprowadzićstałą
kontrolęczywodapodawanadosieciwodociągowejspełniawymogizgodniezRozpo‐
rządzeniamiMinistraZdrowia: zdnia 29 marca 2007 r.wsprawiejakościwodyprze‐
znaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U. z 2007 r. Nr 61, poz. 417) oraz z dnia 20
kwietnia 2010 r. zmieniającymrozporządzeniewsprawiejakościwodyprzeznaczonej
dospożyciaprzezludzi(Dz.U.z2010r.Nr72,poz.466).
PomiarypoziomuzwierciadławodywmonitoringustanuilościowegoJCWPdprowa‐
dzisięzczęstotliwościąrazwtygodniu—dlawódpodziemnychozwierciadleswo‐
bodnymlubrazwmiesiącu—dlawódpodziemnychozwierciadlenapiętym.Mimo,
że w ramach monitoringu osłonowego ujęć wód częstotliwość pomiarów poziomu
wody powinna być zbliżona, może być poddawana modyfikacjom w zależności od
charakteruujęciailokalnychwarunkówhydrogeologicznych.Przykładowo,częstotli‐
wośćpomiarówmożebyćzwiększonawprzypadku

ujęciaznajdującegosięwzasięguoddziaływaniainnychujęć,czyliwzasięgu
skumulowanejeksploatacjiwielomaujęciamiowspólnymlejudepresji,

ujęcia znajdującego się w zasięgu leja depresyjnego wywołanego pracą sys‐
temuodwadnianiagórniczegoczyteżbudowlanego.
93
10.
Zastosowaniemodelowanianumerycznego
dowyznaczaniaterenuochronypośredniejujęć
Wstęp
Projektowanieujęć wód podziemnych i wyznaczenie dla nich SO to zagadnienie wy‐
magające wiarygodnych obliczeń prognostycznych. W obliczeniach hydrogeologicz‐
nychnależywykorzystywaćmetodynajlepiejopisująceprzepływwódpodziemnych.
Badaniasymulacyjneprzepływuwódpodziemnychzwykorzystaniemmodelinume‐
rycznychzaczętorozwijaćwlatach70.XXw.Rozwójoprogramowaniadomodelowa‐
nia podąża wkierunkukompatybilnościz Systemami Informacji Geograficznej (GIS).
Zuwaginazalety,tj.możliwośćprecyzyjnegoodwzorowaniarzeczywistości(rys.17)
orazszybkośćidokładnośćobliczeń,numerycznemodelowanieprzepływuwódpod‐
ziemnych w ośrodku skalnym, dające możliwość prognozowania dopływów do ujęć
iokreślaniaichSO,jesttraktowanejakopodstawowametodabadawcza.
Rysunek17.Odwzorowaniedopływuwodydostudnipołożonejwpobliżurzeki:1—rzeka,
2—utworywysoczyznoweocharakterzenieprzepuszczalnym,3—studnia,4—linieprądu
dopływudostudni,5—granicemodelowanegoobszarufiltracji,6—siatkapodziałuobszaru
nablokiobliczeniowe,7—odwzorowanierzekiwarunkiembrzegowymIrodzaju
Większość programów symulacyjnych stosowanych do obliczeń filtracji cechuje się
zbliżonąideąfunkcjonowania.
94
Strukturaśrodowiskprogramowychpozwalanawyróżnienie3części:

częścizwiązanejztworzeniemmodelu,wprowadzaniemiedycjądanychwej‐
ściowych(tzw.preprocesory),

części odpowiedzialnej bezpośrednio za wykonanie obliczeń symulacyjnych
(tzw.procesory),

częścizwiązanejzwizualizacjąosiągniętychrezultatów(tzw.postprocesory).
Pakietyprogramowewykorzystującemetodęróżnicskończonych(ang.Finite‐Difference
Metod—FDM) bazują zwykle na służącym do symulacji trójwymiarowego przepływu
wód podziemnych w ośrodkach porowych programie MODFLOW (water.usgs.gov/
nrp/gwsoftware/modflow.html). Został on opracowany na początku lat 80. XX wieku
przez Służbę Geologiczną Stanów Zjednoczonych(U.S.GeologicalSurvey)i w kolejnych
wersjachjestnadalpowszechniestosowany(Kulma,Zdechlik,2009).
Przygotowanie modelu numerycznego i wykonanie obliczeń symulacyjnych jest pro‐
cesem złożonym, przebiegającym w określonym porządku (Zdechlik, Kulma, 2009).
Szczegółowoprocesmodelowaniafiltracjiwódprezentująm.in.SpitziMoreno(1996)
czy Kulma i Zdechlik (2009). Metodykę modelowania i przykłady zrealizowanych
modeli hydrogeologicznych, w tym dotyczących ujęć wód podziemnych, podali rów‐
nież Dąbrowski i in. (2011). W niniejszym opracowaniu scharakteryzowano główne
etapy badań modelowych wykonywanych wcelu wyznaczenia SO. Praktyczne zasto‐
sowaniemodelowaniaprocesówfiltracjiwódpodziemnychprzedstawionowoparciu
obezpłatnyprogramProcessingMODFLOWforWindows(PMWIN)autorstwaW.‐H.
Chianga i W. Kinzelbacha (www.pmwin.net). Program PMWIN jest zintegrowanym
graficznym systemem symulacyjnym dla modelowania trójwymiarowego przepływu
wodyitransportumasy(zanieczyszczeń)wwodachpodziemnych,zwykorzystaniem
wbudowanychprogramówobliczeniowych,m.in.MODFLOWiMT3D.Jestprogramem
wspomagającym dla właściwych programów obliczeniowych, wykorzystywanym do
przygotowania modelu, edycji danych i wizualizacji rezultatówobliczeń (pre‐ i post‐
procesing).ProgramPMWINopisujem.in.Chiang(2005).
Przygotowaniebadańmodelowych
Funkcjonowanierzeczywistegosystemuwodonośnego
Systemwodonośnyoznaczazespółzawodnionychwarstwznajdującychsięwkontak‐
cie hydraulicznym, ograniczony ściśle zdefiniowanymi przestrzennie i dynamicznie
granicami. Podstawęsystemu wodonośnegostanowią utwory skalne o różnymstop‐
niu przepuszczalności, w obrębie których określone zostały obszary zasilania, drogi
krążeniawodyistrefydrenażowe.Funkcjonowaniesystemupodlegaprawomfiltracji
orazprawuciągłościprzepływu.
95
Otoczeniemsystemuwodonośnegosąnajczęściej:

w rozprzestrzenieniu pionowym — nieprzepuszczalne podłoże (ograniczenie
dolne)orazstroputworówwodonośnych,bądźpowierzchniaterenu(ogranicze‐
niegórne);

wrozprzestrzenieniupoziomym―wznaczeniulokalnymgranicewystępowania
utworówprzepuszczalnych,brzegiinnychsystemówwodonośnych,systemywód
powierzchniowych,atakżeograniczeniasztuczne(np.ujęcia,rowy,dreny,itp.).
Zrozumienie funkcjonowania systemu rzeczywistego jest wynikiem gromadzenia
iprzetwarzania danych (czasem ich ponownej interpretacji), uzyskanych w ramach
rozpoznaniawarunkówśrodowiskowych.Wykorzystywanesądanepodstawowe,np.
wyniki pomiarów własnych, pozyskanych bądź archiwalnych oraz informacje już
przetworzone (dokumentacje, literatura, opracowania kartograficzne). Szczególną
uwagę należy zwrócić na: rozprzestrzenienie i zmienność warstw wodonośnych,
utworówsłaboprzepuszczalnychorazizolujących,warunkizasilaniaidrenażu,poło‐
żenie zwierciadła wody i główne kierunki przepływu strumieni wód podziemnych
oraz czynniki antropogeniczne wpływające na stan aktualny i/lub mogące oddziały‐
waćnastanyprognozowane.
Wyniki pomiarów terenowych i badań laboratoryjnych nie zawsze są przyjmowane
bezpośrednioprzytworzeniumodelu.Sąjednakwykorzystywanewobliczeniach,któ‐
rych wyniki można przyjmować na modelu. Przykładowo, bezpośrednimi wynikami
próbnych pompowań są pomiary położenia zwierciadła wody w trakcie pompowania,
ale dopiero ich właściwa interpretacja pozwala na określenie wartości przewodności
bądźwspółczynnikówfiltracji,czyliparametrówwykorzystywanychwmodelu.
Schematyzacjasystemuwodonośnego
W badaniach modelowych naturalny system wodonośny reprezentowany jest przez
modelpojęciowy (czasem zwany koncepcyjnym lub konceptualnym), będący uprosz‐
czeniemrzeczywistychwarunkówhydrogeologicznych.Celemschematyzacjisystemu
wodonośnego jest ograniczenie obszaru filtracji, wydzielenie warstw wodonośnych
isłabo przepuszczalnych oraz przyjęcie koncepcji funkcjonowania systemu wodono‐
śnego(warunkizasilaniaidrenażu,drogiprzepływuipionowejwymianywody).Wła‐
ściwie przyjęcie modelu koncepcyjnego jest niezbędnym warunkiem poprawności
obliczeń symulacyjnych na modelu numerycznym. Błędów popełnionych podczas
schematyzacji nie da się na późniejszym etapie poprawić bez poważnej ingerencji
wstrukturęmodelu(Spitz,Moreno,1996).Prawidłowoprzeprowadzonaschematyza‐
cja warunków hydrogeologicznych wskazuje istotne elementy budowy geologicznej,
warunki zasilania i drenażu oraz czynniki przyrodnicze i techniczno‐eksploatacyjne
determinująceprzepływwódpodziemnychnacałymobszarzebadań.
96
Tworzenie modelu hydrogeologicznego rozpoczyna wstępne wyznaczenie jego po‐
ziomych i pionowych granic. Dąży się do tego, aby miały one charakter naturalny
ibyły związane z rozprzestrzenieniem struktury wodonośnej, głębokością aktywnej
wymianywodybądźkontaktemzwodamipowierzchniowymi.Wpraktyceoprzyjęciu
granic decydują najczęściej uwarunkowania geologiczne, np. zasięg występowania
utworówwodonośnych,zaleganienieprzepuszczalnegopodłoża.
W warstwach wodonośnych położonych bezpośrednio pod powierzchnią terenu,
ograniczenie obszaru filtracji mogą stanowić rzeki i/lub zbiorniki powierzchniowe,
którychwodypozostająwkontakciehydraulicznymzwarstwąwodonośną.Takąrolę
możerównieżspełniaćgranicawyznaczonaprzebiegiemrozpoznanejiudokumento‐
wanejhydroizohipsy(H=const),położonapozazasięgiemmożliwegooddziaływania
czynnika zaburzającego. Odmiennego charakteru (Q=0) jest ograniczenie zasięgu
rozprzestrzenieniautworówwodonośnychwoparciuogranicęwystępowaniautwo‐
rówwodonośnych,przebiegwododziałówwódpodziemnychlubnieulegającązmia‐
nom w czasie linię prądu. Rozpatrując struktury wodonośne o dużym rozprzestrze‐
nieniu,możnadokonaćograniczeniaobszarumodeluwoparciuotzw.granicęodsu‐
niętą,podwarunkiem,żejestonapołożonapozazasięgiemprzewidywanychzmian.
Dla złożonych systemów wielopoziomowych model powinien być trójwymiarowy
(3D). W przypadku modeli wielowarstwowych szczególnego znaczenia nabiera wy‐
znaczeniestrefbezpośrednichlubpośrednichkontaktówhydraulicznychposzczegól‐
nych pięter/poziomów wodonośnych, decydujące o wymianie wody pomiędzy war‐
stwami.Czasemobszarzasilaniaujęcia,tonietylkopowierzchniaterenugdzienastę‐
pujezasilaniezopadów,alerównieżstrefaznajdującasięponiżejujmowanejwarstwy
wodonośnej.
Dyskretyzacjaobszarufiltracji
Tworzenie numerycznego modelu hydrogeologicznego rozpoczyna się podziałem ob‐
szarufiltracjinablokiobliczeniowe.Wmetodzieróżnicskończonych(FDM)stosujesię
siatkidyskretyzacyjnezłożonezblokówkwadratowychlubprostokątnych.Przyjmowa‐
naliczbabloków,atakżeichkształt,zależąodrozmiarówmodelowanegoobszaru,kon‐
figuracjigranicorazskomplikowaniabudowygeologicznejiwarunkówhydrogeologicz‐
nych.Stopieńdyskretyzacjiwarunkujemożliwośćuwzględnienianamodeluzłożoności
warunków hydrogeologicznych oraz istniejących lub projektowanych wymuszeń, co
zkoleidecydujeodokładnościrealizowanychbadańsymulacyjnych.
Dyskretyzacjaobszarufiltracjiprowadzidopodziałunablokiobliczeniowe,wobrębie
których przyjmuje się reprezentatywne średnie wartości parametrów hydrogeolo‐
gicznychiparametrówstrumieniawódpodziemnych,przypisującjepunktompołożo‐
nymwcentrachbloków.Ztegowzględuistotnyjesttakipodziałobszarufiltracji,któ‐
97
rybędziedokładnieodwzorowywałrozpoznanązmiennośćparametrówfiltracyjnych
iinnychczynników,przyzachowaniurozsądnejliczbyblokówobliczeniowych.
Głównym czynnikiem ograniczającym liczbę bloków obliczeniowych jest dostępność
informacjiorazpracochłonnośćprzygotowaniaiwprowadzaniadomodeludużejilo‐
ścidanych,któreniezawszesąwpełniwiarygodne.Istotnejestrównieżdoświadcze‐
nie oraz umiejętnościosoby tworzącej modeldoogarnięcia i kontroli znacznej ilości
danych,zwłaszczanaetapieichweryfikacji.
Najprostszympodziałemobszarufiltracjijestsiatkaregularnaostałymkrokuwzdłuż
obu osi, czyli siatka kwadratowa. Jej stosowanie jest szczególnie uzasadnione przy
modelowaniustudni.Prostokątne,regularnesiatkiobliczeniowemogąbyćwygodniej‐
szeprzymodelowaniuobszarówowydłużonymkształcie.Siatkiprostokątneozróżni‐
cowanej długości kroku wzdłuż jednej lub obu osi pozwalają lepiej dostosować po‐
działobszarudozmiennościparametrówfiltracyjnychilokalizacjiczynnikówwymu‐
szających. Zaletą tego typu dyskretyzacji jest możliwość zagęszczenia siatki w miej‐
scach wymagających dokładniejszego odwzorowania. Projektowanie siatki nieregu‐
larnej najlepiej rozpocząć od tych części modelowanego obszaru, które wymagają
podziałunastosunkowomałebloki,np.lokalizacjestudni,apozostałefragmentyob‐
szarumożnapokryćsiatkąowiększychwymiarachbloków.Wydłużeniekrokusiatki
bywa stosowane na obszarach peryferyjnych, gdzie nie jest wymagana duża dokład‐
nośćprzygotowaniamodelu.
Warunkigraniczne
Dla uzyskania na modelu hydrogeologicznym jednoznacznego rozwiązania symulacyj‐
nego,niezbędnejestzadeklarowaniewarunkówgranicznych.Prawidłoweichprzyjęcie
decyduje o wiarygodności otrzymywanych wyników badań modelowych. W ramach
warunkówgranicznychwyróżniasięwarunkipoczątkoweorazwarunkibrzegowe.
Warunkipoczątkowedefiniująwartościpołożeniazwierciadławodywcałymobszarze
filtracji,wmomencieczasuprzyjmowanymjakopoczątekrozwiązaniasymulacyjnego,
tzw.Hstartowe.Ichprzyjęciejestniezbędneprzyrealizacjiobliczeńwreżimiefiltracji
nieustalonej, czyli zmiennej w czasie. Przy rozpatrywaniu filtracji ustalonej warunki
początkoweniewpływająnakońcowyrezultatizasadniczoniespełniająistotnejroli.
Wyjątkiem są bloki z realizowanym tzw. warunkiem brzegowym I rodzaju, czyli H=
const,dlaktórychzadeklarowanierzeczywistejwartościrzędnejpołożeniazwiercia‐
dławodyjestniezbędne.
Warunkibrzegowe definiują zasady zmian położenia zwierciadła wody (naporu hy‐
drostatycznego) i wydatku strumienia wód podziemnych. Realizowane mogą być na
granicachzewnętrznychlubwewnątrzmodelowanegoobszaru.Mogąmiećcharakter
punktowy(np.studnie),liniowy(np.rzeki)lubpowierzchniowy(np.zasilaniezopa‐
dów).Wyróżniasiętrzyrodzajewarunków:I,IIiIIIrodzaju.
98
WarunkibrzegoweIrodzaju(Dirichleta)przymodelowaniufiltracjiustalonejpolegają
nazadaniuwblokachobliczeniowychwysokościzwierciadławodystałychwtrakcie
symulacji,czyliH=const.Gdymodelrozwiązywanyjestwreżimiefiltracjinieustalo‐
nej,wzakładanychkrokachczasowychmożnadeklarowaćróżnepołożeniazwiercia‐
dła wody, które nie ulegają zmianom w trakcie obliczeń w obrębie poszczególnych
krokówczasowych.Jakowynikobliczeńmodelowychdlablokówsymulowanychwa‐
runkamibrzegowymiIrodzajuotrzymujesięwielkościprzepływów.
WarunkamibrzegowymiIrodzajumodelujesię:

rzeki i akweny o dobrym kontakcie hydraulicznym wód powierzchniowych
zpodziemnymi;

zdepresjonowanezwierciadłowodywdogłębionychstudniach;

hydroizohipsyoprzebieguniezmiennymwczasie,pozazasięgiemoddziały‐
wańhydrodynamicznych,tworząceumownągranicęmodelu;

wypływywódpodziemnychnapowierzchnięterenu,tj.źródła.
WarunkibrzegoweIIrodzaju (Neumanna) oznaczająprzy filtracji ustalonej realizację
stałegoprzepływu(wydatku)Q=const,bądźprzepływu(wydatku)zmieniającegosię
pomiędzyrealizowanymikrokamiczasowymi,przyzachowaniustałościwichobrębie
(wwarunkachnieustalonych).SzczególnymprzypadkiemjestwarunekQ=const=0,
oznaczający brak przepływu, np. wododział, granica nieprzepuszczalna. Wynikiem
obliczeń symulacyjnychdla bloków z założonymi warunkami brzegowymi II rodzaju
sąwysokościhydraulicznepołożeniazwierciadławody(ciśnienia).
NajczęściejwarunkamibrzegowymiIIrodzajumodelujesię:

zasilaniezinfiltracjiopadówatmosferycznych;

wydajnościstudni(znak„−”oznaczapompowanie,znak„+”oznaczazatłaczanie);

dopływywódoznanymnatężeniuprzezzewnętrznegraniceobszarufiltracji;

nieprzepuszczalnegraniceobszarufiltracji;

wododziaływódpodziemnych.
WarunkibrzegoweIIIrodzaju (Robbinsa, Dirichleta‐Neumanna) to liniowa kombinacja
warunków I i II rodzaju. Warunki te stosowane są w sytuacji, gdy przepływ wód jest
utrudniony przez dodatkowy opór o charakterze naturalnym bądź antropogenicznym.
DlablokówzwarunkamibrzegowymiIIIrodzajuwielkośćprzepływu(zasilania)Qjest
funkcją wysokości położenia zwierciadła wody w modelowanym elemencie, np. rzece,
obliczonej w danym bloku rzędnej zwierciadła wód podziemnych oraz przewodności
(najczęściejpionowej)będącejmiarądodatkowegooporu.Opórtenmożewynikaćnp.
zkolmatacjiutrudniającejkontakthydraulicznywódpowierzchniowychipodziemnych,
zizolacyjnego charakteru antropogenicznej przegrody przeciwfiltracyjnej, ze słabo
przepuszczalnegocharakteruwarstwrozdzielającychsąsiedniepoziomywodonośne.
99
NajczęściejwarunkamibrzegowymiIIIrodzajurealizowanesą:

zasilanie/drenażzlubdorzekiakwenów,charakteryzującychsięsłaboprze‐
puszczalnym dnem, np. zakolmatowanym lub występującym w słabo prze‐
puszczalnychosadach;

przesiąkanie przez utwory słabo przepuszczalne rozdzielające warstwy wo‐
donośne;

dopływdostudniniedogłębionych;

przepływ przez strefy o charakterze słabo przepuszczalnym, np. bariery/
ekranyprzeciwfiltracyjne,uskoki;

dopływ/odpływ spoza granic modelu, odwzorowany jako tzw. odsunięty
brzegmodelu.
Konstrukcjamodelunumerycznego
Definiowaniestrukturymodelu
Przygotowanienumerycznegomodeluhydrogeologicznegozgodniezwymogamiwy‐
branejmetodyki,wiążesięzwyboremprogramudomodelowania.Jednymzprogra‐
mów wykorzystujących metodę FDM jest Processing MODFLOW (PMWIN). Model
matematyczny, w zależności od skomplikowania, zapisywany jest cyfrowo w postaci
plików(nawetkilkuset),stądteżzalecanejestlokalizowanieposzczególnychwarian‐
tówobliczeniowychwodrębnychkatalogach.
Tworzenie nowego modelu (NewModel) rozpoczyna się od podania lokalizacji zapi‐
sywanychplikóworazokreślenianazwymodelu.Zarównownazwachkatalogów,jak
itworzonych modeli, zalecane jest nie stosowanie tzw. „polskich znaków”, celem
uniknięcia problemów z kompatybilnością z programami symulacyjnymi. Edycja już
istniejącegomodeluwymagaotwarciago(OpenModel).Kolejnymkrokiemjestzade‐
klarowanie wymiarów modelu (MeshSize) — należy podać liczbę realizowanych na
modeluwarstw(Layers),kolumn(Columns)iwierszy(Row)orazokreślićichpodsta‐
wowewymiary(Columns/RowsSize),którewdalszejkolejnościmożnamodyfikować.
Następnie należy określić warunki filtracji, czyli charakter poszczególnych warstw
(LayerType): Confined— naporowe, Unconfined— swobodne, Confined/Unconfined
(Transmissivity const.) — mieszane, naporowo‐swobodne, ze stałą przewodnością,
Confined/Unconfined (Transmissivity varies) — mieszane, naporowo‐swobodne, ze
zmiennąprzewodnością.Koniecznejestrównieżzadeklarowanie,jakiparametrfiltra‐
cyjny będzie wykorzystywany w procesie tworzenia modelu: współczynnik filtracji
czyprzewodność.DlaposzczególnychwarstwopcjaUserSpecifiedwpozycjiTransmis‐
sivity oznacza wybór przewodności jako parametru filtracyjnego, natomiast opcja
Calculatedskutkuje koniecznością przygotowania tablicy współczynnika filtracji po‐
100
ziomej(HorizontalHydraulicConductivity),acoztymzwiązane,tablicstropu(Topof
Layers)ispągu(BottomofLayers)warstwywodonośnej.
Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie warunków brzegowych (Boundary Condition).
Program domyślnie zakłada, że wszystkie bloki biorą udział w procesie obliczenio‐
wym (symbol „1” – activecells). Przyjęcie symbolu „‐1” oznacza zadeklarowanie wa‐
runkówbrzegowychIrodzajuH=const(constantheadcells).Wprowadzeniesymbolu
„0” oznacza bloki nieaktywne (inactivecells), nie biorące udziału w procesie oblicze‐
niowym, odwzorowujące np. utwory niewodonośne. W blokach nieaktywnych w po‐
zostałychtablicachniezachodzikoniecznośćpodawaniajakichkolwiekwartości.Przy‐
jęcieprzynajmniejkilkublokówzwarunkiembrzegowymIrodzajuwpływakorzyst‐
nienastabilnośćobliczeńsymulacyjnych.
Poziomym ograniczeniem bloków obliczeniowych jest położenie ich górnej i dolnej
powierzchni, wyznaczone przez strop i spąg modelowanych warstw. Tablice stropu
(TopofLayers) i spągu (BottomofLayers) wymagają wczytania odpowiednich rzęd‐
nych dla wszystkich aktywnych bloków modelu. W przypadku warstwy naporowej
stropem jest powierzchnia spągu nadległych utworów izolujących. W swobodnych
warunkach filtracji strop warstwy wodonośnej zwykle utożsamia się z rzędną po‐
wierzchniterenu(tzw.stropgeometryczny).
Pozostałetablicemożnaedytowaćwkolejnościdowolnej.Tablicedanychwejściowychlub
ichodrębnetematyczniezestawienia—moduły(tab.8)wykorzystywanesąobligatoryj‐
niebądźopcjonalnie,wzależnościodprzyjętegosposobuodwzorowaniarzeczywistości.
Przykładowo,symulacjawnieustalonychwarunkachfiltracjiwymagaprzygotowania
dodatkowychtablic,niewykorzystywanychprzyrealizacjiwarunkówustalonych.Przy
wprowadzaniu wartości należy pamiętać o stosowaniu właściwego separatora dzie‐
siętnego. W programach MODFLOW jako separator dziesiętny używany jest symbol
kropki.
Parametrymodelowanychwarstw
Odwzorowanienamodelufunkcjonowaniarzeczywistegoośrodkagruntowo‐wodnego
wymaga przyjęcia odpowiednich parametrów hydrogeologicznych. Ich rodzaj i liczba
zależąodprzyjętegoschematukoncepcyjnegokrążeniawód.Wartościprzyjmowanych
parametrów wymagane są dla wszystkich aktywnych komórek modelu. Podczas two‐
rzenia modelu jednoznacznego określenia wymaga jednostka czasu (Time, Simulation
TimeUnit)orazreżimfiltracji(Steady‐State—filtracjaustalonawczasie).
101
Tabela8.Najczęściejwykorzystywanetabliceprzymodelowaniuustalonychwarunkówfiltracji
programemProcessingMODFLOW(Chiang,2005;www.pmwin.net)
Nazwatablicy/modułu
menuGrid
Objaśnienie
Geometriamodeluicharakterbloków
MeshSize
Rozmiarsiatkidyskretyzacyjnej
LayerType
Typwarstwwodonośnych,sposóbichodwzorowania
BoundaryCondition
IBOUND(Modflow)
Warunkibrzegowe
TopofLayers
Rzędnestropu
BottomofLayers
Rzędnespągu
menuParameters
Parametry
Time
Jednostkaczasu;długościkrokówczasowych
InitialHydraulicHeads
Rzędnepoczątkowegozwierciadławody
HorizontalHydraulicConductivity
Współczynnikifiltracjipoziomej
Transmissivity
Przewodność
EffectivePorosity
Porowatośćaktywna(przyocenieczasówprzepływu)
menuModelsModflow
ModułysymulacyjnedlaModflow
Recharge
Zasilaniezinfiltracjiopadówatmosferycznych
Well
Studnie(ostałymwydatku)
River
Rzeki(ozakolmatowanymdnie)
Horizontal‐FlowBarriers
Bariery(przegrody)dlaprzepływupoziomego
GeneralHeadBoundary
Odsuniętegranicemodelu
Tablicapoczątkowegozwierciadławody(InitialHydraulicHeads)zawierainformacje
owysokościzwierciadławodywposzczególnychblokachmodeluwmomencieczasu
przyjmowanym za początek rozwiązania. Przy symulacji w warunkach ustalonych
zakładane początkowe położenie zwierciadła wody ma charakter pomocniczy, uła‐
twiającpóźniejszeprowadzeniekalibracji.Jednakżeprzyjmowanepoczątkowezwier‐
ciadło wody powinno być położone powyżej spągu warstwy wodonośnej i odpowia‐
daćrealizowanymwarunkomfiltracji(swobodne/naporowe).Należyrównieżmiećna
uwadze, że dla bloków z zadeklarowanym warunkiem brzegowym I rodzaju, przyj‐
mowane rzędne początkowego zwierciadła wody w trakcie obliczeń symulacyjnych
nieulegajązmianie!
Współczynnik filtracji poziomej (Horizontal Hydraulic Conductivity) charakteryzuje
przepuszczalność ośrodka skalnego dla wód podziemnych, decydując o roli poszcze‐
gólnych utworów przy ruchu wody. Tablica współczynnika filtracji poziomej zwykle
przygotowywana jest w oparciu o informacje archiwalne (Bank HYDRO, MhP
1:50000, dokumentacje hydrogeologiczne). Informacje te najczęściej mają charakter
punktowy, w związku z tym, aby uzyskać reprezentatywny rozkład współczynnika
filtracji,koniecznejestzastosowanieodpowiednichprocedurinterpolacyjnych.
102
Przewodnośćpoziomawarstwywodonośnej(Transmissivity)jestparametremhydro‐
geologicznymwyrażanymiloczynemwspółczynnikafiltracjikorazmiąższościmwar‐
stwy wodonośnej: T=k  m. W badaniach modelowych może być deklarowana za‐
miennie ze współczynnikiem filtracji poziomej, w zależności od dostępności danych
iwybranego sposobu odwzorowania parametrów warstwy. Wybór i wypełnienie
tablicy przewodności zastępuje konieczność przygotowania tablic współczynnika
filtracjipoziomej,stropuispągu.
Wukładachwielowarstwowych,którychtypowymprzykłademsązalegającenaprze‐
mianwarstwywodonośneisłaboprzepuszczalne,opróczruchupoziomegowystępuje
równieżpionowawymianawodypomiędzyposzczególnymiwarstwami.Charaktery‐
zujejąprzewodnośćpionowa,zadawananamodeludwojako,wzależnościodprzyję‐
tego sposobu odwzorowania warstw słabo przepuszczalnych. Mogą być one odwzo‐
rowanepoprzezwprowadzeniedodatkowejtablicypionowegoprzesiąkania(Vertical
Leakance)pomiędzywarstwamiwodonośnymi,pouprzednimzadeklarowaniu(Layer
Type),żepionoweprzesiąkanie(Leakance)będzieokreślanepoprzezopcjęUserSpeci‐
fied.Alternatywnysposóbpoleganaodwzorowaniuutworówsłaboprzepuszczalnych
wpostaciodrębnychwarstwnamodelu.Wymagatozadeklarowania(LayerType),że
pionoweprzesiąkanie(Leakance)będzieobliczanewtrakciesymulacjipoprzezopcję
Calculatedorazpodaniawartościwspółczynnikafiltracjipionowej(VerticalHydraulic
Conductivity)wobrębierozpatrywanychwarstwsłaboprzepuszczalnych.
Porowatość aktywna (Effective Porosity) jest właściwością skały, która decyduje
oczasie przepływu wód podziemnych. Wartości porowatości aktywnej, przy braku
innychwiarygodnychprzesłanek,mogąbyćprzyjmowanenapodstawiedanychlitera‐
turowych bądź obliczane w przybliżeniu. W tym celu dopuszcza się, szczególnie w
odniesieniudoutworówdobrzeprzepuszczalnych,wykorzystanieempirycznegowzo‐
ruBiecińskiego,zakładającliczbowąrównośćporowatościaktywnejneiwspółczynni‐
kaodsączalnościgrawitacyjnejμ:
ne    0,1177 k (35)
gdzie:
k—współczynnikfiltracji[m/d].
Należy jednak zdawać sobie sprawę z bardzo przybliżonego charakteru rezultatów
otrzymywanychtązależnością,zwłaszczawodniesieniudoutworówosłabszejprze‐
puszczalności. Dostatecznie poprawne wyniki uzyskuje się jedynie w przypadku
utworówodobrejprzepuszczalności,cechującychsięwspółczynnikiemfiltracjik5,7
m/d (Haładus, Kulma, 2012). Ponieważ ujęcia wód podziemnych lokalizuje się prze‐
ważnie w warstwach wodonośnych charakteryzujących się dobrą wodoprzewodno‐
ścią,określeniewartościporowatościaktywnejwzorem(35)możnauznaćzadopusz‐
czalne.
103
Modułysymulacyjne
Do skonstruowania modelu odwzorowującego system hydrogeologiczny konieczne
jest uwzględnienie wszelkich czynników wpływających na układ pola hydrodyna‐
micznego. Czynniki te mogą być związane z warunkami hydrologicznymi lub tech‐
niczno‐eksploatacyjnymi.Wmodelustanowiąonespecyficznewymuszenia,stosowa‐
ne zależnie od rozpatrywanej sytuacji i zadawane w postaci odrębnych modułów.
Modułymogąbyćmodyfikowanewzależnościodrealizowanegowariantuistosowa‐
ne w odniesieniu do pojedynczych bloków, fragmentów bądź całości modelowanego
obszaru.
W badaniach modelowych zasilanie warstwy wodonośnej pochodzące z infiltracji
opadów (Recharge) traktowane jest jako warunek brzegowy II rodzaju (Q=const).
Jegopominięciemożliwejestjedynieprzycałkowitejszczelnościutworównadkładu.
Zasilanie infiltracyjne zależy od wysokości opadówatmosferycznych i litologii utwo‐
rówstrefyaeracji.Intensywnośćzasilaniaokreślasięwoparciuopomiarywysokości
opadów z wielolecia, z posterunków rozmieszczonych w otoczeniu modelowanego
obszaru oraz wskaźnik infiltracji efektywnej utworów przypowierzchniowych. Jego
wartośćzwyklenieprzekracza25%,przywyjątkowokorzystnychwarunkachosiąga
30%, a lokalnie, w obszarach poddanych silnemu drenażowi (np. w rejonach ujęć,
kopalń)możezbliżaćsiędo50%.
Studnie eksploatujące wody podziemne występują powszechnie. W programach sy‐
mulacyjnych praca studni (Well) najczęściej odwzorowana jest warunkiem brzego‐
wymIIrodzaju(Q=const).Przymałejmiąższościwarstwywodonośnejmożesięoka‐
zać,żeodbiórwodyniebędziemożliwy,mimoiżniewskazujenatowynikowawar‐
tośćdepresji.Przytakimsposobiemodelowaniastudnikoniecznościąjestokreślenie
tzw.depresjirzeczywistej,copozwalanaocenęwarunkówodbioruwodyzwarstwy
wodonośnej oraz umożliwia prawidłowe zaprojektowanie otworu studziennego
(Kulma, 1995; Kulma, Zdechlik, 2009). Niezbędne jest przeliczenie prognozowanej
depresjiwblokuobliczeniowymnarealnądepresjęwstudniorazokreśleniemaksy‐
malnejdługościczęściroboczejfiltru.
Wceluokreśleniawielkościdopływu,studniemożnasymulowaćprzywykorzystaniu
warunku brzegowego I rodzaju (H=const), zadając stałą rzędną obniżonego zwier‐
ciadławody.Istniejetakżemożliwośćzamodelowaniastudniwarunkiembrzegowym
III rodzaju, z wymuszeniem rzeczywistej depresji zwierciadła wody. Można to osią‐
gnąć poprzez symulację dodatkowego oporu, wynikającego z tzw. przewodności hy‐
draulicznejstudni(Kulma,Zdechlik,2009).
Oddziaływanie rzek (River) bądź zbiorników wód powierzchniowych (Reservoir) na
wodypodziemnemożnasymulowaćwarunkiembrzegowymIIIrodzaju,zakładając,że
kontakt hydrauliczny pomiędzy rzeką (zbiornikiem) a warstwą wodonośną ma cha‐
rakterniepełny,naskutekkolmatacjidnacieku(zbiornika).Kierunekprzepływuwo‐
104
dyzależyodpołożeniazwierciadławodywrzece(zbiorniku)iwarstwiewodonośnej,
natomiastnawielkośćprzesiąkaniawpływająprzedewszystkimparametryfiltracyjne
warstwy kolmatującej. W blokach modelujących rzekę precyzyjnego określenia wy‐
magarzędnazwierciadławody,zuwzględnieniemspadkuhydraulicznegorzeki.
Przegrodyprzeciwfiltracyjne (Horizontal‐FlowBarrier) położone prostopadle dokie‐
runku przepływu strumienia wód podziemnych znacznie ograniczają jego przepływ.
Mogą mieć charakter naturalny (np. strefy uskokowe) bądź sztuczny (ekrany prze‐
ciwfiltracyjne). Z uwagi na dodatkowy opór na drodze przepływu wody, wynikający
zlitologii materiału przegrody, w badaniach modelowych przegrody są realizowane
warunkiembrzegowymIIIrodzaju.
Arbitralneprzyjęciezewnętrznejgranicymodeluocharakterzesztucznym(np.celem
pominięcia mało istotnych fragmentów), nie wyklucza realizacji wymiany wody
zobszaremotaczającym.Wtymceluwykorzystujesięmodułtzw.„odsuniętychgranic
modelu” (GeneralHeadBoundary), zakładając, że wielkość wymiany wody pomiędzy
odsuniętągranicąabrzegiemmodelujestproporcjonalnadoistniejącejmiędzynimi
różnicy położenia zwierciadła wody. Symulacja realizowana jest warunkiem brzego‐
wym III rodzaju, z uwzględnieniem przewodności filtracyjnej do odsuniętej granicy
istałejwczasierzędnejzwierciadławodynatejgranicy(Kulma,Zdechlik,2009).
Zastosowaniemodelu
Wpierwszejkolejnościnależywybraćodpowiedniądlarealizowanegozadaniaproce‐
durę obliczeniową (Solvers). Wybór procedury wymusza konieczność ustawienia jej
parametrówobliczeniowych,zktórychnajważniejszymjesttzw.kryteriumzbieżności,
decydujące o dokładności obliczeń numerycznych. Następnie należy uruchomić pro‐
cesobliczeniowy(Run).
Kalibracjamodelu
Celem kalibracji jest odtworzenie na modelu stanów i przepływów wód podziemnych
stwierdzonychrozpoznaniemterenowym.Koniecznośćkalibracjiwynikazniedostatku
danychwejściowych,ichniejednorodnegorozkładuorazuproszczeństosowanychprzy
odwzorowaniu systemu rzeczywistego. Kalibracja powinna wykazać prawidłowość
zastosowanejschematyzacjiiprzyjętychparametrówfiltracyjnych.Uzyskaniezgodności
pomiędzystanemhydrodynamicznymstwierdzonympomiaramiterenowymiaobliczo‐
nymnamodelu,orazzgodnościpomiędzydopływamipomierzonymiisymulowanymi,
jestniezbędnymwarunkiemwiarygodnościobliczeńprognostycznych.
Kalibracjaprowadzonajestwoparciuoanalizęczynnikówdecydującychorozkładzie
pola hydrodynamicznego i przepływach wód podziemnych (Kulma, Zdechlik, 2009).
Polega na odtworzeniu na modelu określonych stanów hydrodynamicznych, rozpo‐
znanych w warunkach rzeczywistych. W trakcie kalibracji wartości otrzymane na
105
modelu (np. położenie zwierciadła wody, natężenia przepływów) są porównywane
zwynikami pomiarów terenowych (rys. 18). W przypadku rozbieżności, dane wej‐
ściowe do modelu są zmieniane w obrębie dopuszczalnych zakresów, a proces obli‐
czeniowypowtarzany,dopókinieuzyskamyzbliżonychwartości(przyzałożonejtole‐
rancji) obliczanych w procesie symulacyjnym i uzyskanych w wyniku pomiarów.
Zmiany danych wejściowych dokonywane są manualnie, na zasadzie dopasowania
tzw.metodąpróbibłędówlub(wograniczonymzakresie)wsposóbzautomatyzowa‐
ny, z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania. Zmianom najczęściej pod‐
dawanyjestrozkładprzewodnościbądźwspółczynnikafiltracji,zasilaniezinfiltracji
opadówatmosferycznychorazprzewodnościwynikającezwszelkiegorodzajudodat‐
kowychoporówhydraulicznych(np.kolmatacjidnarzeki,odsunięciagranicy),reali‐
zowanenamodeluwarunkamibrzegowymiIIIrodzaju.
Rysunek18.Schematideowykalibracjimodelu
Kontrolękalibracjiprowadzisięwoparciuowynikipomiarówzpiezometrówistud‐
ni, dlaktórych istnieją informacje o rzeczywistym położeniu zwierciadła wody, bądź
oichwydajności.Wpraktyceporównujesię,czywwytypowanychpunktachotrzyma‐
ne na modelu zwierciadło wody i wielkości przepływów (wydajności) są takie, jak
mierzone w rzeczywistości. Efektem prawidłowo przeprowadzonej kalibracji jest
uzyskanieułożeniapunktówpomiarowychbliskichprzekątnejwykresu(rys.19).
Innym sposobem graficznego przedstawienia wyniku kalibracji jest równoczesne
przedstawienienamapieprzebieguhydroizohipswykreślonegonapodstawiepomia‐
rówterenowychorazuzyskanegonamodelu.Wynikprawidłowejkalibracjipowinien
praktyczniepokrywaćsięzprzebiegiemrzeczywistym.
106
Rysunek19.Przykładowywykreskalibracjimodelunumerycznego
Ilościowąmiarąpoprawnościkalibracjijestwielkośćbłędów(tab.9),czylitzw.kryte‐
riówkalibracji,wyrażającychśredniąróżnicępomiędzywysokościązwierciadławody
wyliczoną (symulowaną) na modelu Hs a mierzoną w rzeczywistości Hm (Anderson,
Woessner,1991).Celemkalibracjijestminimalizacjaobliczonychbłędów.Możliwado
zaakceptowaniawielkośćbłęduzależyodrzeczywistejamplitudypołożeniazwiercia‐
dła wody w obrębie modelowanego obszaru. W praktyce przyjmuje się, że wartości
obliczonychbłędów(ME,MAE,RMS)niepowinnyprzekraczaćkilkuprocentwartości
różnicypomiędzynajwyższymianajniższymistanamiwódpodziemnych,stwierdzo‐
nymiwmodelowanymobszarze.
Tabela9.Kryteriakalibracjimodelunumerycznego
Nazwa
Błądśredni
Błądśrednibezwzględny
Błądśrednikwadratowy(odchyleniestandardowe)
Sposóbokreślenia
ME 
MAE 
RMS 
1 n
 H m  H s i n i 1
1 n
 H m  H s i n i 1
1 n
 H m  H s i2 n i 1
107
Obliczeniaprognostyczne
Końcowym etapem badań wykonywanym na wykalibrowanym modelu są obliczenia
prognostyczne. Celem prognozy jest wskazanie zmian w środowisku wód podziem‐
nychzachodzącychnaskutekwymuszeńhydrodynamicznych,realizowanychnamo‐
deluwpostaciwarunkówbrzegowych.Efektemjestprognozowanyukładzwierciadła
wodywrazzkierunkamiprzepływówstrumienifiltracyjnychorazszczegółowybilans
wodny modelowanej struktury. Wyniki obliczeń symulacyjnych mogą być podstawą
m.in. określania zasobów eksploatacyjnych ujęć wód podziemnych, wyznaczania ob‐
szarów spływu wody (OSW) i granic stref ochronnych, a także obszarów zasięgu
wpływuujęciaZWU(objętychobniżeniemzwierciadławódpodziemnych).
Wykonanie prognoz polega na wprowadzeniu na modelu zmian warunków brzego‐
wych w blokach odpowiadających lokalizacji rozpatrywanych obiektów, bądź korek‐
cieparametrówzwiązanychzrealizowanymiwarunkamibrzegowymi,np.wydatków
studni.Powprowadzeniuzmiannależyponownieprzeprowadzićobliczeniaiprzystą‐
pićdoanalizyuzyskanychrezultatów.
Wynikibadańmodelowych
Rezultaty obliczeń przeprowadzonych na numerycznym modelu hydrogeologicznym
prezentowanesąliczbowojakobilanswodny,orazgraficzniewpostacimap.Szczegó‐
łowybilanswodnypozwalanaocenęprzepływówfiltracyjnychwobrębiemodelowa‐
nejstruktury.Charakterystyceilościowejzasilaniaidrenażupoddajesięposzczególne
modelowanewarstwybądźichwydzielonefragmenty.
Graficznym sposobem prezentacji rezultatów obliczeń są mapy prognozowanego lub
odtworzonegopołożenia zwierciadła wódpodziemnych (mapy hydroizohips), wyko‐
nywane dla całego obszaru bądź jego fragmentu. Pozwalają one na ocenę prognozo‐
wanychskutkówzałożonychwymuszeń.Natlewynikowejmapyhydroizohipsmożna
wyznaczyć przebieg linii prądu wód podziemnych, co znajduje zastosowanie przy
określaniu OSW. Wzdłuż linii prądu możliwe jest wyznaczenie odległości przebywa‐
nychprzezcząstkiwodywzadeklarowanymczasie.Pozwalatonaocenęczasuprze‐
pływu wody w obrębie modelowanej struktury oraz wyznaczenie granic SO. Linie
prądugenerowanesąodwskazanychpunktówwsteczwstosunkudokierunkuspły‐
wuwody.PrzyprognozowaniuOSWstosowanejestwiększezagęszczenieśledzonych
cząstek wody, lokalizowanych zwykle w punktach początkowych na okręgu wokół
studni.Przyjęcieodpowiedniejdługościkrokuczasowegopozwalanawyznaczeniena
liniachprądumiejsc,zktórychczasdopływudoujęciawynosiokreślonąilośćlat.OSW
ograniczonyizochroną,np.18latprzepływuwodywwarstwiewodonośnej,odpowia‐
daTOPujęciawody.Przykładowe18latwynikazróżnicypomiędzyczasemwymiany
wodywwarstwiewynoszącym25lat,aczasemprzesączaniapionowegoprzezstrefę
aeracjiwynoszącymwtymprzypadku7lat.
108
Badania symulacyjne pozwalają również na obliczenie wielkości zmian położenia
zwierciadławódpodziemnych,którychefektemsąmapydepresji,jakoskutekoddzia‐
ływanianp.studni.Pozamapamihydroizohipsidepresji,wykonywanymipraktycznie
zawsze, sporządzać można także inne mapy, np. głębokości do zwierciadła wody,
miąższościwarstwywodonośnej,itp.
Przykład wyznaczenia TOP metodą modelowania numerycznego znajduje się w Za‐
łączniku1.
Dokumentowaniewynikówmodelowania
Dokumentowanieprocesuiwynikówmodelowaniastosowanegowceluwyznaczenia
SO ujęć wód podziemnych jest zbliżone do generalnego standardu dokumentowania
badań modelowych, którego przykład podano w wytycznych Herbicha i in. (2009).
Poniższezaleceniasąwzorowanenatychwytycznych.
Częśćtekstowadokumentacjibadańmodelowychpowinnazawieraćomówienie:

celupracy,wskazaniedokumentacjihydrogeologicznejzawierającejopisbu‐
dowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych jako podstawy opraco‐
waniamodelu;

modelupojęciowego(koncepcyjnego)wrazzeszkicem,np.schematjednowar‐
stwowy,wielowarstwowy,zwierciadłoswobodne,mieszane,naporowe,itp.;

konstrukcji modelu, tj. modelowanego obszaru, kroku dyskretyzacji, warun‐
kówbrzegowych,stanuhydrodynamicznegoprzyjętegojakowarunkipocząt‐
kowe;

przyjętych wartości parametrów hydrogeologicznych, ich zmienności prze‐
strzennejorazmetodinterpolacjizmiennościprzestrzennejwmodelowanym
obszarze;

kryteriów kalibracji modelu, np. zgodności ciśnień piezometrycznych obli‐
czonych w modelu w stosunku do obserwowanych w terenie, obrazowanej
wykresem i/lub mapą; zgodności bilansu otrzymanego na modeluz obliczo‐
nym przy użyciu innej metody z podziałem na wydzielone rejony bilansowe
imodelowanewarstwywodonośne,przedstawionejprocentowymiróżnicami
wartościskładnikówbilansu,atakżewynikukalibracjimodeluistopniaspeł‐
nieniaprzyjętychkryteriów;

symulowanych warunków hydrodynamicznych (hydroizohipsy i kierunki
przepływu)dlastanuprognozowanego;

uzyskanegonamodeluprzebieguokreślonejizochronywyznaczającejzasięgSO;

analizaryzykanieprawidłowościwykonaniamodeluiwyznaczeniaSO.
109
Częśćgraficznadokumentacjibadańmodelowychpowinnazawieraćmapynaniesione
na aktualny podkład topograficzny w skali 1:10 000, w wyjątkowych wypadkach
wskalido1:25000:

mapę dokumentacyjną badań modelowych z granicami modelu, siatką dys‐
kretyzacyjną i warunkami brzegowymi w poszczególnych modelowanych
warstwach;

mapyhydroizohipsmodelowanychwarstwdlastanunaturalnegowrazzjego
datą;

mapyhydroizohipsdlastanuprognozowanego;

mapy zmienności przestrzennej parametrów filtracyjnych dla wszystkich
warstw wodonośnych, w tym warstw słabo przepuszczalnych oraz mapa
zmiennościzasilaniainfiltracyjnego;

mapylubtabelepoborów(wydatków)wodywposzczególnychwarstwach;

mapę linii przepływu strumienia wód podziemnych, OSW oraz izochrony
owartościwykorzystanejdookreśleniaSO.
110
Spisliteratury
Anderson M.P., Woessner W.W., 1991 – AppliedGroundwaterModeling:SimulationofFlowand
AdvectiveTransport. Academic Press, San Diego, New York, Boston, London, Sydney,
381p.
Bear J., Jacob M., 1965 – On the movement of water bodies injected into aquifers. J Hydrol,
3(1):37–57.
BhattK.,1993–Uncertaintyinwellheadprotectionareadelineationduetouncertaintyinaquifer
parametervalues.JHydrol,149:1–8.
Bielec B., Borczak S., Motyka J., 1993 – Właściwościhydrogeologiczneprzestrzeniporowejskał
dolnejkredynaNiżupolskim.Tech.Poszuk.Geol.–Geosynop.iGeotermia,4:51–55.
BogaczK.,AdamczykA.F.,LeśniakT.Cz.,MotykaJ.,1984–Własnościhydrogeologiczneporfirów
lakkolituzalaskiegokołoKrzeszowic. Ann. Soc. Geol. Poloniae, 54(1/2):261–278, Kra‐
ków.
BorczakS.,MotykaJ.,1991–Własnościhydrogeologiczneprzestrzeniporowejskałliasowychna
NiżuPolskim. Mat. V Ogólnopolskiego Symp. ”Współczesne problemy hydrogeologii".
Warszawa–Jachranka,Wyd.SGGW‐AR,Warszawa,p.219–222.
Burgess D.B., Fletcher S.W., 1998 – Methods used to delineate groundwater source protection
zonesinEnglandandWales. In: Robins N.S. (ed.) Groundwater Pollution, Aquifer Re‐
charge and Vulnerability. Geological Society, London, Special Publications, 130:199–
210.
CareyM.,HayesP.,RennerA.,2009–GroundwaterSourceProtectionZones–ReviewofMethods.
Integratedcatchmentscienceprogramme,Sciencereport:SC070004/SR1, Environment
Agency,Bristol,UK,91p.:
Ceric A., Haitjema H., 2005 – On usingsimpletime‐of‐travelcapturezonedelineationmethods.
GroundWater,43(3):408–412.
Chapuis R.P., Chesnaux R., 2006 – Traveltimetoawellpumpinganunconfinedaquiferwithout
recharge,GroundWater,44(4):600–603.
ChaveP.,HowardG.,SchijvenJ.,AppleyardS.,FladererF.andSchimonW.,2006–Groundwater
protectionzones.[In:]O.Schmoll,G.Howard,J.ChiltonandI.Chorus[Eds.]Protecting
Groundwater for Health: Managing the Quality of Drinking‐water Sources. World
HealthOrganization,IWAPublishing,London,p.465–492.
ChiangW.‐H.,2005–3D–GroundwaterModelingwithPMWIN.SecondEdition.Springer.
DąbrowskiS.,GórskiJ.,KapuścińskiJ.,PrzybyłekJ.,SzczepańskiA.,2004–Metodykaokreślania
zasobóweksploatacyjnychujęćzwykłychwódpodziemnych.Poradnikmetodyczny.Wyd.
Borgis,Warszawa,298p.
DąbrowskiS.,KapuścińskiJ.,NowickiK.,PrzybyłekJ.,SzczepańskiA.,2011–Metodykamodelo‐
wania matematycznego w badaniach i obliczeniach hydrogeologicznych. Poradnik
metodyczny.Min.Środowiska,BoguckiWyd.Nauk.,Poznań,364p.
DixonB.,2005–Applicabilityofneuro‐fuzzytechniquesinpredictingground‐watervulnerability:
aGIS‐basedsensitivityanalysis.JHydrol,309:17–38.
DowgiałłoJ.,KleczkowskiA.S.,MacioszczykT.,RóżkowskiA.(red.),2002–Słownikhydrogeolo‐
giczny.Wyd.II,PaństwowyInstytutGeologiczny,Warszawa,461p.
Duda R., Witczak S., Żurek A., 2011 – MapawrażliwościwódpodziemnychPolskinazanieczysz‐
czenie,1:500000–Metodykaiobjaśnieniatekstowe. Min. Środowiska, Wyd. Akademia
111
Górniczo‐Hutnicza im. St. Staszica wKrakowie, Wydz. Geologii, Geofizyki i Ochrony
Środowiska,Kraków,138p.
EPA, 1987 – Guidelines for Delineation of Wellhead Protection Areas. Office of Ground‐Water
Protection,U.S.EnvironmentalProtectionAgency.
Exposito J.L., Estelle M.V., Paredes J., Rico C., Franco R., 2010 – GroundwaterProtectionUsing
VulnerabilityMapsandWellheadProtectionArea(WHPA):ACaseStudyinMexico, Wa‐
terResourManage,24:4219–4236.
Fester A.D., Walter G., R., 2002 – The Capture Efficiency Map: The Capture Zone Under Time‐
VaryingFlow,GroundWater,40(6):619–628.
FeyenL.,RibeiroP.J.Jr,DeSmedtF.,DiggleP.J.,2003–Stochasticdelineationofcapturezones:
classicalversusBayesianapproach.JHydrol,281:313–324.
Foster S., Hirata R., Gomes D., D’Elia M., Paris M., 2002 – GroundwaterQualityProtection‐a
guide for water utilities, municipal authorities and environment agencies. The World
Bank,Washington,D.C.,103p.
Franssen H.H.J., Stauffer F., Kinzelbach W., 2004 – Joint estimation of transmissivities and re‐
charges‐application:stochasticcharacterizationofwellcapturezones.JHydrol,294:87–
102.
Frind E.O., Molson J.W., Rudolph P.A., 2006 – Well vulnerability: a quantitative approach for
sourcewaterprotection.GroundWater,44(5):732–742.
Frind E.O., Muhammad D.S., Molson J.W., 2002 – Delineationofthreedimensionalwellcapture
zonesforcomplexmulti‐aquifersystems.GroundWater,40(6):586–598.
GemitziA.,PetalasC.,TsihrintzisV.A.,PissinarasV.,2006–Assessmentofgroundwatervulnera‐
bilitytopollution:acombinationofGIS,fuzzylogicanddecisionmakingtechniques. En‐
vironGeol,49:653–673.
GoguR.C.,DassarguesA.,2000–Currenttrendsandfuturechallengesingroundwatervulnerabil‐
ityassessmentusingoverlayandindexmethods.EnvironGeol,39:549–559.
Gogu R.C., Hallet V., Dassargues A., 2003 –Comparisonofaquifervulnerabilityassessmenttech‐
niques.ApplicationtotheNe´blonriverbasin(Belgium).EnvironGeol,44:881–892.
Górski J., 2010 – Strefyochronneujęćwódpodziemnych–czywartojewyznaczaćiustanawiać.
Technologiawody,Wyd.Seidel‐Przywecki,Warszawa,5:18–22.
Guidance, 1997 – Wyoming'sWellheadProtection(WHP)Program‐GuidanceDocument. Wyo‐
mingDepartmentofEnvironmentalQuality:
Guidance, 2007 – GuidanceonGroundwaterinDrinkingWaterProtectedAreas.CommonImple‐
mentation Strategy for the Water FrameworkDirective(2000/60/EC), Guidance Docu‐
mentNo.16,EuropeanCommunities,Luxembourg,34p.
GuiguerN.,FranzT.,1991–Developmentandapplicationsofawellheadprotectionareadelinea‐
tioncomputerprogram,Wat.Sci.Tech.,24(11):51–62.
Gunn J., 2007 – Contributoryareadefinitionforgroundwatersourceprotectionandhazardmiti‐
gationincarbonateaquifers.GeologicalSociety,London,SpecialPubl.,279:97–109.
Haładus A., Kulma R., 2012 – Dynamikawódpodziemnych.Przykładyobliczeń.Cz.I.Przepływy
filtracyjnejednowymiarowe.WydawnictwaAGH,Kraków,268p.
Hallet C.V., Dassargues A., 2003 – Comparison of aquifer vulnerability assessment techniques.
ApplicationtotheNe´blonriverbasin(Belgium).EnvironGeol,44:881–892.
Herbich P. i in., 2008 – Wskazania metodyczne do opracowania warstw informacyjnych bazy
danych GIS Mapy hydrogeologicznej Polski 1:50 000 „pierwszy poziom wodonośny –
112
wrażliwośćnazanieczyszczenieijakośćwód”. Państwowy Instytut Geologiczny – Pań‐
stwowyInstytutBadawczy,Warszawa.
Herbich P., Kapuściński J., Nowicki K., Prażak J., Skrzypczyk L., 2009 – Metodykawyznaczania
obszarówochronnychgłównychzbiornikówwódpodziemnychdlapotrzebplanowaniai
gospodarowaniawodamiwobszarachdorzeczy.MinisterstwoŚrodowiska,KrajowyZa‐
rządGospodarkiWodnej,Warszawa.
HerbichP.,PrzytułaE.,2012−Bilanswodnogospodarczywó dpodziemnychzuwzględnieniem
oddziaływańzwodamipowierzchniowymiwdorzeczuWisły.InformatorPaństwowej
SłużbyHydrogeologicznej,PaństwowyInstytutGeologiczny–PaństwowyInstytutBa‐
dawczy,Warszawa.
http://cdn.environment‐agency.gov.uk/scho0309bpsf‐e‐e.pdf
http://www.wrds.uwyo.edu/wrds/deq/whp/
KazimierskiB.,HordejukT.,1999–SystemymonitoringuwódpodziemnychwPolsce.[w:]Kazi‐
mierskiB.,SadurskiA.[red.]Monitoringosłonowyujęćwódpodziemnych,metodyba‐
dań. Państwowy Instytut Geologiczny, Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów
NaturalnychiLeśnictwa,Warszawa,p.13−23.
KazimierskiB.,SadurskiA. (red.),1999–Monitoringosłonowyujęćwódpodziemnych−Metody
badań.PaństwowyInstytutGeologiczny,MinisterstwoOchronyŚrodowiska,Zasobów
NaturalnychiLeśnictwa,Warszawa.
Keating T., Packman M.J., Peacock A., 1998 – The delineation of capture zones around small
sources.GeologicalSociety,London,EngineeringGeologySpecialPublications,14:85–
91.
KreitlerC.W.,SengerR.K.,1991–Wellheadprotectionstrategiesforconfined‐aquifersettings.US
EPA Technical Guidance Document, EPA 570/9‐91‐008, Off. of Ground Water and
DrinkingWater,168p.
Krijgsman B., Lobo‐Ferreira J.P.C., 2001 – A Methodology for Delineating Wellhead Protection
Areas. Laboratorio Nacional de Engenharia Civil, Informacao Cientifica de Hidráulica
INCH,7,Lisbon,81p.
KulmaR.,1995–Podstawyobliczeńfiltracjiwódpodziemnych.WydawnictwaAGH,Kraków,244
p.
KulmaR.,ZdechlikR.,2009–Modelowanieprocesówfiltracji.UczelnianeWydawnictwaNauko‐
wo‐DydaktyczneAGH,Kraków,150p.
Kunstmann H., Kinzelbach W., 2000 – Computationofwellheadprotectionzonesbycombining
the first‐order second‐moment method and Kolmogorov backward equation analysis. J
Hydrol,237:127–146.
Landes Th., 1958 – Beitrag zur Berechnung der engeren Schutzzone von Trinkwasser‐
versorgungsanlagenbeisandigemundkiesigemUntergrund.Bohrtechnik,Brunnenbau,
Rohrleitungsbau;9(9):403–410.
Lerner D.N., 1992a – Asemi‐analyticalmodelforboreholecatchmentsandtime‐of‐travelzones
whichincorporatesrechargeandaquiferboundaries.QuarterlyJour.ofEngineeringGe‐
ology,25(2):137–144.
Lerner D.N., 1992b – Wellcatchmentsandtime‐of‐travelzonesinaquiferswithrecharge. Water
Resour.Res.,28:2621–2628.
LernerD.N.,KumarP.B.,1991–Definingthecatchmentofaboreholeinanunconsolidatedvalley
aquiferwithlimiteddata.QuarterlyJour.ofEngineeringGeology,24:323–331.
113
Macioszczyk A., 2006 – Monitoringwódpodziemnych. [w:] A. Macioszczyk [red.] Podstawy hy‐
drogeologiistosowanej.WydawnictwoNaukowePWN,Warszawa.
Macioszczyk T., 1995 – Praktyczneinaukoweaspektyprojektowaniastrefochronnychujęćwód
podziemnych. [w:] Strefy ochronne ujęć i Głównych Zbiorników Wód Podziemnych.
Mat.XIsymp.Problemywykorzystaniawódpodziemnychwgospodarcekomunalnej,
Częstochowa,p.1–9.
MacioszczykT.,MacioszczykA.,1999–Podstawyhydrogeologicznemonitoringu.[w:]Kazimier‐
skiB.,SadurskiA.[red.]Monitoringosłonowyujęćwódpodziemnych,metodybadań.
Państwowy Instytut Geologiczny, Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów Natu‐
ralnychiLeśnictwa,Warszawa,p.59−100.
MacioszczykT.,RodzochA.,FrączekE.,1993–Projektowaniestrefochronnychźródełiujęćwód
podziemnych.Poradnikmetodyczny.Wyd.MOŚZNiL,Dep.Geologii,Warszawa.
Małoszewski P., Zuber A., 1985 – On the theory of tracer experiments in fissured rocks with a
porousmatrix.J.Hydrol.,79:333–358.
McElweeC.D.,1991–CaptureZonesforSimpleAquifers,GroundWater,29(4):587‐590.
Miller C., 2005 –TheuseofaGIStocomparethelandareascapturedbyverybasicandcomplex
wellheadprotectionareamodels.JEnvironHealth,68(4):21–26.
Miller C., Chudek P., Babcock S., 2003 – Acomparisonofwellheadprotectionareadelineation
methodsforpublicdrinkingwatersystemsinWhatcomcounty, Washington. J Environ
Health,66(2):17–24.
Misstear B.D., Daly D., 2000 – GroundwaterprotectioninaCelticregion:theIrishexample. Geo‐
logicalSociety,London,SpecialPublications,182:53–65.
MogheirY.,TaraziG.,2010–ComparativeIdentificationofWellheadProtectionAreasforMunici‐
palSupplyWellsinGaza.J.WaterResourceandProtection,2:105–114.
MoinanteM.J.,Lobo‐FerreiraJ.P.,2005–Onwellheadprotectionassessmentmethodsandacase‐
studyapplicationinMontemor‐o‐Novo,Portugal,TheFourthInter‐CelticColloq.onHy‐
drologyandManagementofWaterResources,Guimaraes,Portugal,July11‐14.
Motyka J., 1998 ‐ A conceptual model of hydraulic networks in carbonate rocks, illustrated by
examplesfromPoland.HydrogeologyJ.,6:469–482.
Motyka J., Przybyłek J., 1999 – Projektowaniemonitoringuosłonowegoujęćwódpodziemnych.
[w:] Kazimierski B., Sadurski A. [red.] Monitoring osłonowy ujęć wód podziemnych,
metody badań. Państwowy Instytut Geologiczny, Ministerstwo Ochrony Środowiska,
ZasobówNaturalnychiLeśnictwa,Warszawa,p.100−150.
MotykaJ.,SzuwarzyńskiM.,1994–CavernporosityintheTriassiccarbonaterocksoftheCracow‐
SilesianMonocline(southernPoland).PublServGeolLuxembourg27,Compterendus
CollInternKarstologie,Luxembourg.
MotykaJ.,ZuberA.,1992–Przepływznacznikówipolutantówprzezwęglanoweskałyszczelino‐
wate.1‐porowatośćmatrycyjakonajważniejszyparametr. [w:] Mat. konf. „Problemy
hydrogeologicznepołudniowo‐zachodniejPolski”.ZakładGeologii,Polit.Wrocławska,
Wyd.Sudety,Wrocław,p.103–110.
Moutsopoulos K.N., Gemitzi A., Tsihrintzis V., 2008 – Delineation of groundwater protection
zonesbythebackwardparticletrackingmethod:theoreticalbackgroundandGIS‐based
stochasticanalysis.EnvironGeol,54:1081‐1090.
Mulik B., Skowysz A., Gajowiec B., 2012 – Bezpieczeństwo zdrowotne wody przeznaczonej do
spożycia–strefyochronyujęćwodyinadzórnadjakościąujmowanejwodywświetleak‐
114
tualnie obowiązujących przepisów prawnych. Technologia wody, Wyd. Seidel‐
Przywecki,Warszawa,3:52–67.
Nowicki Z. (red.), 2009a – ZadaniaPaństwowejSłużbyHydrogeologicznejw2009r.Zadanie28:
Charakterystyka geologiczna i hydrogeologiczna zweryfikowanych JCWPd. Państwowy
InstytutGeologiczny–PaństwowyInstytutBadawczy,PaństwowaSłużbaHydrogeolo‐
giczna,KrajowyZarządGospodarkiWodnej,Warszawa,28p.
Nowicki Z. (red.), 2009b – WodypodziemnemiastPolski.Miastapowyżej50000mieszkańców.
Informator Państwowej Służby Hydrogeologicznej, Państwowy Instytut Geologiczny –
PaństwowyInstytutBadawczy,Warszawa.
Nowicki Z., Wesołowski P., 2009 – DziałalnośćPaństwowejSłużbyHydrogeologicznejw2008r.
Zadanie 12: Analiza uwarunkowań dla prowadzenia skutecznej ochrony zasobów wod‐
nychujęćwódpodziemnychzbiorowegozaopatrzeniapozniesieniuobowiązkuustana‐
wiania stref ochronnych. Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Ba‐
dawczy, Państwowa Służba Hydrogeologiczna, Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej,
Warszawa,120p.
Ohio EPA, 2009 ‐ Drinking Water SourceProtectionAreaDelineationProcessManual. State of
Ohio Environmental Protection Agency, Div. of Drinking and Ground Waters Source
WaterAssessmentandProtectionProgram,Rev.Draft,34p.
Paczyński B., (red), 1995 – AtlashydrogeologicznyPolskiwskali1:500000.Cz.II, Państwowy
InstytutGeologiczny,Warszawa.
Paczyński B., Sadurski A. (red), 2007 – HydrogeologiaregionalnaPolski.TomI–wodysłodkie.
PaństwowyInstytutGeologiczny,Warszawa,540p.
ParadisD.,MartelR.,KarantaG.,LefebvreR.,MichaudY.,TherrienR.,NastevM.,2007–Compa‐
rativestudyofmethodsforWHPAdelineation.GroundWater,45(2):158–167.
Pochon A., Tripet J.‐P., Kozel R., Meylan B., Sinreich M., Zwahlen F., 2008 – Groundwaterprotec‐
tioninfracturedmedia:avulnerabilitybasedapproachfordelineatingprotectionzones
inSwitzerland.HydrogeologyJ.,16(7):1267–1281.
RaymondH.A.,BondocM.,McGinnisJ.,MetropulosK.,HeiderP.,ReedA.,SainesS.,2006–Using
Analytic Element Models to Delineate Drinking Water Source Protection Ares, Ground
Water,44(1):16–23.
Riva M., Guadagnini A., De Simoni M., 2006– Assessmentofuncertaintyassociatedwithestima‐
tionsofwellcatchmentbymomentequations.AdvWaterRes,29:676–691.
RodzochA.,2003–Wyznaczaniestrefochronnychujęćwódpodziemnychwsystemachwielowar‐
stwowych − przykład ujęcia komunalnego w Pabianicach. Współczesne problemy hy‐
drogeologii,T.XI/1,425–432,Gdańsk.
Rodzoch A., Muter K., Duda R., 2004 – Ocenazakresuiskutkówustanawianiastrefochronnych
ujęć wód podziemnych. Ministerstwo Środowiska, Dep. Geologii iKoncesji Geologicz‐
nych,Warszawa.
RozporządzenieMinistraŚrodowiskazdnia15listopada2011r.wsprawieformisposobupro‐
wadzeniamonitoringujednolitychczęściwódpowierzchniowychipodziemnych (Dz.U. z
2011r.Nr258,poz.1550).
RozporządzenieMinistraŚrodowiskazdnia23grudnia2002r.wsprawiekryteriówwyznacza‐
niawódwrażliwychnazanieczyszczeniezwiązkamiazotuzeźródełrolniczych (Dz.U. z
2002r.Nr241,poz.2093).
115
RozporządzenieMinistraŚrodowiskazdnia23grudnia2011r.wsprawiedokumentacjihydro‐
geologicznej i dokumentacji geologiczno‐inżynierskiej (Dz.U. z 2011 r. Nr. 291, poz.
1714).
RozporządzenieMinistraZdrowiaz20kwietnia2010r.zmieniającerozporządzeniewsprawie
jakościwodyprzeznaczonejdospożyciaprzezludzi(Dz.U.z2010r.Nr72,poz.466).
RozporządzenieMinistraZdrowiazdnia29marca2007r.wsprawiejakościwodyprzeznaczo‐
nejdospożyciaprzezludzi(Dz.U.z2007r.Nr61,poz.417).
Rzonca B., 2005 – Hydrogeologicznewłaściwościprzestrzeniporowejdewońskichskałwęglano‐
wychwGórachŚwiętokrzyskich.Przegl.Geologiczny,53(5):400–409.
SadurskiA.,SzczepańskaJ.,1999–Przeglądzasadorganizacjiifunkcjonowaniasiecimonitorin‐
gowychwinnychkrajach.[w:]KazimierskiB.,SadurskiA.[red.]Monitoringosłonowy
ujęćwódpodziemnych,metodybadań.PaństwowyInstytutGeologiczny,Ministerstwo
OchronyŚrodowiska,ZasobówNaturalnychiLeśnictwa,Warszawa,p.23−42.
SpitzK.,MorenoJ.,1996–Apracticalguidetogroundwaterandsolutetransportmodeling.John
Wiley&Sons,Inc.,NewYork,Chichester,Brisbane,Toronto,Singapore.
Stach‐KalarusM.,GołosińskaB.,2010–Proceduraustanawianiastrefochronnychujęćwódpod‐
ziemnych[w:]Problemywykorzystaniawódpodziemnychwgospodarcekomunalnej.
Mat. XVIII symp. naukowo‐tech. „Dokumentowanie i eksploatacja małych i średnich
ujęćwódpodziemnych”,Częstochowa,p.74–80.
StaufferF.,GuadagniniA.,ButlerA.,FranssenH.H.J.,VandeWielN.,BakrM.,RivaM.,Guadagnini
L., 2005 – Delineation of source protectionzonesusingstatisticalmethods. Water Re‐
sourManage,19:163–185.
Sylvestre B., Rodriguez M., 2008 – Protection strategies for drinking groundwater sources in
smallQuebecmunicipalities.JEnvironManage,88:28–42.
SzczepańskiA.,SzklarczykT.,1995–Zasadywyznaczaniastrefochronnychnaprzykładachróż‐
negotypuujęćwód [w:] Strefy ochronne ujęć i Głównych Zbiorników Wód Podziem‐
nych. Materiały XI symp. Problemy wykorzystania wód podziemnych w gospodarce
komunalnej,Częstochowa,p.15–27.
Thomsen R., Sondergaard V.H., Sorensen K.I., 2004 – Hydrogeological mapping as a basis for
establishing site‐specific groundwater protection zones in Denmark. Hydrogeology J.,
12:550–562.
UstawaPrawogeologiczneigórniczezdnia9czerwca2011r.(Dz.U.z2011r.Nr163,poz.981).
Ustawa Prawowodne z dnia 18 lipca 2001 r. (tekst jednolity: Dz.U. z dnia 9 lutego 2012, poz.
145).
Vassolo S., Kinzelbach W., Schaefer W., 1998 – Determinationofawellheadzonebystochastic
inversemodelling.JHydrol,206:268–280.
WinidB.,DudaR.,1992‐Wyznaczeniestrefyochronychemicznejujęciawódpodziemnychwedług
kryterium czasu przepływu wody. Mat. V Międzynarodowej Konf. Nauk.‐Tech. „Nowe
materiałyitechnologiewgeologiinaftowej,wiertnictwie,eksploatacjiotworowejiga‐
zownictwie”,Wydz.Wiertniczo‐Naftowy,AkademiaGórniczo‐Hutniczaim.Stanisława
Staszica,Kraków,p.337–344.
Witczak S., red., 2011 – Mapa wrażliwości wód podziemnychPolski na zanieczyszczenie, 1:500
000.Min.Środowiska,Wyd.:AkademiaGórniczo‐Hutniczaim.St.StaszicawKrakowie,
Wydz.Geologii,GeofizykiiOchronyŚrodowiska,Kraków.
116
WitczakS.,ŻurekA.,1994–Wykorzystaniemapglebowo–rolniczychwocenieochronnejroligleb
dlawódpodziemnych.[w:]KleczkowskiA.S.[red.]Metodycznepodstawyochronywód
podziemnych.Wyd.AkademiiGórniczo–Hutniczej,Kraków,p.109–128.
Witczak S., Żurek A., 2000 – Obliczenia zasięgu stref ochronnych ujęć wód podziemnych przy
uwzględnieniuróżnychtypówporowatości. [w:] Problemy eksploatacji ujęć wód pod‐
ziemnych.MateriałyXIIIsymp.„Problemywykorzystaniawódpodziemnychwgospo‐
darcekomunalnej”,PZITSo.wCzęstochowie,Częstochowa,p.109–115.
WuoloR.,DahlstromD.,FairbrotherM.,1995–WellheadProtectionAreaDelineationUsingthe
AnalyticElementMethodofGround‐WaterModeling.GroundWater,33(1):71–83.
Wyssling L., 1979 – Eine neue Formel zur Berechnung der Zustromungsdauer (Laufzeit) des
GrundwasserszueinemGrundwasser‐Pumpwerk.Eclogaegeol.Helv.,72(2):401‐406.
ZdechlikR.,KulmaR.,2009–Kilkauwagomodelowaniufiltracjiwódpodziemnych.[w:]Kowal‐
czyk A., Sadurski A. (red.), Współczesne problemy hydrogeologii. Biuletyn Państwo‐
wegoInstytutuGeologicznego,nr436,Hydrogeologia,z.IX/2,Warszawa.
ZuberA.,MotykaJ.,1992–Przepływznacznikówipolutantówprzezwęglanoweskałyszczelino‐
wate.2‐Weryfikacjadoświadczalnawskaliregionalnej. [w:]Mat. konf. „Problemy hy‐
drogeologiczne południowo‐zachodniej Polski”. Zakład Geologii, Polit. Wrocławska,
Wyd.Sudety,Wrocław,p.111–118.
ZuberA.,MotykaJ.,1994–Matrixporosityasthemostimportantparameteroffissuredrocksfor
solutetransportatlargescales.JHydrol,158:19–46.
ZuberA.,RóżańskiK.,CiężkowskiW.(red.),2007–Metodyznacznikowewbadaniachhydrogeo‐
logicznych.Poradnikmetodyczny.MinisterstwoŚrodowiska,OficynaWyd.Politechniki
Wrocławskiej,Wrocław,402p.
Żurek A., Kleczkowski A.S., Witczak S., 1994 –Mapascenariuszowaochronywódpodziemnych
naprzykładziezbiornikaOpole‐Zawadzkie(GZWP333).[w:]KleczkowskiA.S(red.)Me‐
todycznepodstawyochronywódpodziemnych.AkademiaGórniczo‐Hutniczaim.Sta‐
nisławaStaszica,Kraków,p.435–472.
117
Załącznik1.Przykładwyznaczeniaterenuochrony
pośredniejmetodąmodelowanianumerycznego
Wprowadzenie
Celemmodelowaniajestocenamożliwościdopływuwodydoprojektowanegoujęcia
wódpodziemnychorazwyznaczenieterenuochronypośredniejwoparciuoizochro‐
nę 25‐letniego czasu dopływu wody w warstwie wodonośnej do studni. Do badań
wytypowanofragmentydolinrzekAiB,ołącznejpowierzchniokoło20km2.Natural‐
neograniczenieobszarufiltracjiwrozprzestrzenieniupoziomymstanowią:odstrony
południowej — granica strefy dolinnej rzeki B, gdzie występuje kontakt z nieprze‐
puszczalnymiutworamiwysoczyznowymi,odstronyzachodniej—rzekaA,odstrony
północnej — wododział wód podziemnych. Od strony wschodniej granicę modelu
przyjęto dowiązując się do przebiegającej w niewielkim oddaleniu hydroizohipsy
oznanejwartości113,0mn.p.m.(rys.Z1.1).
RysunekZ1.1.Obszarfiltracjiobjętybadaniamimodelowymi,wrazzprzyjętymiwarunkamibrze‐
gowymi.1—rzeki,2—krawędźutworówwysoczyznowych,3—granicewydzieleńlitologicz‐
nych,4—studnie,5—hydroizohipsa[mn.p.m.],6—wododziałwódpodziemnych,7‐11—bloki
aktywnesymulowanewarunkiembrzegowym:IIrodzajujakoinfiltracjaopadówatmosferycznych
Reacharge(7),IIrodzajujakostudniaWell(8),IrodzajuH=const(9),IIIrodzajujakorzekaRiver
(10),IIIrodzajujakotzw.odsuniętagranicaGeneralHeadBoundary(11),12—blokinieaktywne
118
Rzeka B charakteryzująca się ograniczonym kontaktem wód powierzchniowych
zpodziemnymi,stanowidopływrzekiA,mającejpełnąwięźhydraulicznązwarstwą
wodonośną.Wgranicachobszarubadańśrednipoziomwodywrzekachkształtujesię
wprzedziałach:dlarzekiAod92,6mn.p.m.nakrańcupółnocnym,do99,2mn.p.m.
nakrańcupołudniowym;natomiastdlarzekiBod98,0mn.p.m.przyujściudorzekiA,
do110,25mn.p.m.nakrańcuwschodnim.
W rejonie projektowanego ujęcia wód podziemnych występuje jeden użytkowy po‐
ziomwodonośny,związanyzutworamiakumulacjirzecznejozróżnicowanymcharak‐
terze i korzystnych parametrach filtracyjnych. W obszarze przylegającym do rzeki A
występująutworypiaszczysto‐żwirowe,owspółczynnikufiltracjik1=24,2m/d.Bez‐
pośrednio przy rzece B zalegają piaski średnioziarniste o k2 = 11,3 m/d, dalej nato‐
miastpiaskidrobnoziarnisteipylasteowspółczynnikuk3=5,3m/d.
Rzędne powierzchni terenu zmieniają się od 97,5 m n.p.m. w części północno‐
zachodniej,do117,5mn.p.m.wczęściwschodniej.Stropnieprzepuszczalnegopodło‐
ża jest nachylony i zalega na rzędnych od 75 m n.p.m. w części zachodniej, po 85 m
n.p.m.wczęściwschodniejobszaru.
Na całym modelowanym obszarze zwierciadło wód podziemnych ma charakter swo‐
bodny. Głównym źródłem zasilania warstw wodonośnych są opady atmosferyczne.
Średniazwieloleciawysokośćopadówwynosi650mm/r.Wskaźnikiinfiltracjiopadów
zależą od wykształcenia litologicznego utworów przypowierzchniowych i wynoszą:
30%—wdolinierzekiA,22%—wdolinierzekiB,15%—napozostałymobszarze.
Granicę wschodnią modelowanego obszaru przyjęto w oparciu o przebieg hydroizo‐
hipsy H = 113,0 m n.p.m., przebiegającej w zróżnicowanych odległościach (350–
700m)odskrajnychblokówmodelu.
Wcentralnejczęścistrefydolinnejprojektujesięwykonanieujęciawódpodziemnych,
składającegosięzdwóchstudniwierconychAiB,ośrednicyd=0,406m,rozmiesz‐
czonychwodległościokoło300mjednaoddrugiej.Studniemająumożliwićeksploat‐
acjęwódpodziemnychzłącznąwydajnością100m3/h.
Przygotowaniemodelu
Realizacja badań modelowych związana jest z przygotowaniem szeregu tablic. Ich
rodzajiliczbazależąodstopniakomplikacjiwarunkównaturalnychizakresuichod‐
wzorowania, ale również od wykorzystywanego oprogramowania modelującego. Po
dokonaniu podziału obszaru filtracji na bloki obliczeniowe, należy w odpowiednich
tablicach przypisać poszczególnym blokom wielkości reprezentatywne dla odwzoro‐
wywanego obszaru. Do przygotowania modelu i wizualizacji wyników zastosowano
programProcessingModflowznakładkąPMPATH.
119
Przygotowanonastępującetablice:

MeshSize(rozmiarsiatki)—odwzorowanieobszarufiltracjizapomocąpoje‐
dynczej warstwy. Przyjętodyskretyzację woparciuo jednorodnąsiatkę blo‐
kówkwadratowychowymiarach∆x=∆y=100m;blokiodwzorowującemo‐
delowany obszar zawierają się w prostokącie składającym się z 40 wierszy
i60kolumn.

LayerType(typwarstwy)—przyjętoswobodnycharakterzwierciadławody
(Type1:Unconfined).Jakoparametrfiltracyjnyprzyjętowspółczynnikfiltracji
(Transmissivity:Calculated), co powoduje konieczność określenia tablic stro‐
puispąguwarstwywodonośnej.

BoundaryConditionIBOUNDModflow(warunkibrzegowe)—blokiocha‐
rakterze aktywnym opisane zostały symbolem „1” (obszar filtracji). Blokom
odwzorowującymrzekęAodobrymkontakciehydraulicznymwódpodziem‐
nychzpowierzchniowymiprzypisanosymbol„‐1”,oznaczającyrealizacjęwa‐
runku brzegowego I rodzaju H=const (34 bloki). Jako nieaktywne (symbol
„0”) zadeklarowano bloki położone poza zewnętrznymi granicami modelu:
przebieg działu wód podziemnych na północy, zasięg strefy wodonośnej na
południu. Łącznie obszar filtracji odwzorowuje 1950 bloków, co odpowiada
powierzchni19,5km2(rys.Z1.1).

TopofLayers (strop warstwy) — zawiera rzędne powierzchni terenu, odpo‐
wiadającetzw.stropowigeometrycznemuwarstwy.Odwzorowanoistniejący
spadekterenuwkierunkurzek,przyjmującwartościod97,5mn.p.m.wpół‐
nocnejczęścidolinyrzekiA,po117,5mn.p.m.wczęściwschodniejobszaru,
przypisane do stref o jednakowych wartościach różnicowanych co 2,5 m
(rys.Z1.2).

BottomofLayers(spągwarstwy)—spągwarstwywodonośnejzapadawkie‐
runku zachodnim. Przyjęto jednakowe wartości w obrębie stref różnicowa‐
nych co 1 m, począwszy od 75 m n.p.m. w części północno‐zachodniej, do
85mn.p.m.wczęściwschodniej(rys.Z1.3).

TimeParameters(czas)—założonoprowadzenieobliczeńsymulacyjnychdla
filtracji ustalonej (Steady‐State). Jako jednostkę czasu(SimulationTimeUnit)
przyjętodobę(days).
120
RysunekZ1.2.Rzędnestropumodelowanejwarstwy[mn.p.m.]
RysunekZ1.3.Rzędnespągumodelowanejwarstwy[mn.p.m.]
121

InitialHydraulicHeads(początkowezwierciadłowody)—ponieważoblicze‐
nia prowadzone są dla filtracji ustalonej w czasie, w całej tablicy wstępnie
przyjętostałąrzędnązwierciadławody97mn.p.m.(tj.powyżejprzyjmowa‐
nychrzędnychspągu).Następniedokonanokorektywblokachodwzorowują‐
cychprzebiegmodelowanejwarunkiembrzegowymIrodzajurzekiA,przyj‐
mując w nich rzędne uwzględniające liniowy spadek hydrauliczny w rzece.
Różnicawysokościzwierciadłapomiędzyblokamiskrajnymi(H)odniesiona
doliczbyodległościpomiędzycentramiblokówodwzorowującychrzekę(n–
1,gdzien—liczbybloków),dajeróżnicęwysokościzwierciadławodywystę‐
pującąpomiędzydwomasąsiednimiblokami(h),copozwalanaokreślenie
rzędnych w poszczególnych blokach. W rozpatrywanym przypadku rzeki A:
HA=6,6m,nA=34,hA=0,2m.

HorizontalHydraulicConductivity(współczynnik filtracji poziomej) — w po‐
szczególnych blokach wprowadzono wartości współczynnika filtracji odpo‐
wiadająceodwzorowywanymutworomwodonośnym:k1=24,2m/d—utwo‐
rypiaszczysto‐żwirowewobszarzeprzylegającymdorzekiA,k2=11,3m/d
—piaskiśrednioziarnistewystępującewdolinierzekiB,k3=5,3m/dpiaski
drobnoziarnisteipylastezalegającenapozostałymobszarze.

Effective Porosity (porowatość aktywna) — wartości porowatości aktywnej
określonowoparciuorejonizacjęiwartościwspółczynnikówfiltracji,wyko‐
rzystując dostępne informacje literaturowe. Przyjęto następujące wartości:
ne1=0,25,ne2=0,22,ne3=0,16.

General Head Boundary (granica odsunięta) — realizowana od strony
wschodniej w nawiązaniu do leżącej poza obszarem modelu hydroizohipsy
oznanejstałejwartościH=113,0mn.p.m.Wblokachskrajnych,położonych
w ostatniej kolumnie, zadano przewodności do granicy (GHBHydraulicCon‐
ductance—HCGHB), określone zgodnie z formułą: HCGHB=T B/L,gdzie: T—
przewodnośćwarstwywodonośnej[m2/d],B—szerokośćstrumieniafiltracji
do odsuniętej granicy [m], L — odległość bloku od granicy [m]. Obliczone
wartościmieszcząsięwprzedzialeHCGHB=20,451,4m2/d.

Recharge (zasilanie z infiltracji opadów, IE) — określono zgodnie z zależno‐
ścią:IE=Pe/365,gdzie:P—średnirocznyopad[m/r],e—wskaźnikinfil‐
tracji efektywnej utworów przypowierzchniowych. Średni roczny opad
wrozpatrywanymobszarzeosiąga650mm,wskaźnikiinfiltracjikształtująsię
następująco:wdolinierzekiA e=30%,wdolinierzekiB e=22%,napozo‐
stałymobszarze e=15%.Wefekciedlaposzczególnychwydzieleńprzyjęto
zasilanie z infiltracji w wysokości: IE = 5,3410‐4 m3/d/m2 w dolinie rzeki A,
IE=3,9210‐4 m3/d/m2wdolinierzekiB,IE=2,6710‐4m3/d/m2napozosta‐
łymobszarze.
122

River (rzeka o ograniczonym kontakcie hydraulicznym z warstwą wodono‐
śną)—wykorzystanodoodwzorowaniarzekiB,dlakażdegoblokuokreślając
trzy wielkości: HydraulicconductanceoftheRiverbed — HCRiv(przewodność
kontaktu hydraulicznego) obliczono formułą: HCRiv=k’LB/m’, wykorzystu‐
jąc rzeczywiste rozmiary odcinków rzeki w obrębie bloków oraz parametry
osadów kol matujących. W efekcie przyjęto we wszystkich blokach średnią
wartość HCRiv = 10000 m2/d. Head In the River — HRiv (rzędną zwierciadła
wodywrzece)określonozwykorzystaniemśredniegospadkuhydrauliczne‐
gorzekiB,analogiczniejakdlarzekiA(HB=12,25m,nB=50,hB=0,25m).
ElevationoftheRiverbedBottom—ElevRivBot(rzędna spągu osadów kolmatu‐
jących) określono w nawiązaniu do tablicy zwierciadła wody w rzece,
uwzględniając głębokość rzeki i miąższość warstwy słabo przepuszczalnych
osadówdennychm’(przyjętoElevRivBot=HRiv–2m).

Well(studnia)—wwariancieprognostycznymwdwóchblokachobliczenio‐
wychodwzorowującychpracęujęciawódpodziemnych:w.16k.19—stud‐
niaAorazw.19k.20—studniaB,założonostałewydajnościeksploatacyjne
Qe=‐1200m3/d(czyli‐50m3/h)dlakażdejstudni.
Obliczeniasymulacyjne
Stannaturalny
Model przygotowany dla warunków naturalnych, tj. bez pracujących ujęć, poddano
procesowikalibracji.Nieznacznymkorektompoddanowielkościzasilaniazinfiltracji
opadóworazrozkładprzestrzennywspółczynnikafiltracji.Wefekcieuzyskanozado‐
walającązgodnośćpołożeniazwierciadławodyobliczonegonamodeluzwielkościami
stwierdzonymi pomiarami terenowymi — w rozpatrywanych punktach kalibracyj‐
nychróżnicanaogółnieprzekracza0,2m.
Uzyskany w wyniku kalibracji wariant odtwarzający stan naturalny, tzw. wariant 0,
charakteryzujesiębrakiemwymuszeńantropogenicznychiniezaburzonymukładem
zwierciadławody(rys.Z1.4).Kierunkiprzepływuwódpodziemnychdeterminowane
są układem cieków powierzchniowych, dominuje przepływ ze wschodu na zachód.
CzasyprzepływuwodyodskrajnychwschodnichblokówmodeludorzekiAzawierają
się wgranicachod 75 do 135 lat.W bilansie wodnym (tab.Z1.1) dominuje zasilanie
zinfiltracji opadów atmosferycznych (80% sumy składników), a następnie dopływ
wódododsuniętejgranicy(17,3%).PostroniedrenażuprzeważaodpływdorzekiA,
stanowiącyokoło66%całkowitejilościkrążącychwódpodziemnych.
123
RysunekZ1.4.Położeniezwierciadławody[mn.p.m.]igłównekierunkiprzepłlywuwódpodziem‐
nych.Odtworzonystannaturalny(krokczasowynaliniachprądut=5lat)
TabelaZ1.1.Bilansprzepływówwódpodziemnychuzyskanynamodelubadanegoobszaru
Składnikbilansu
Infiltracjaefektywnaopadów
atmosferycznych
Dopływ/odpływ
przezzewnętrznegranice:
–rzekaA
–odsuniętagranica
Zasilanie/drenaż
wewnątrzobszaru:
–rzekaB
–ujęciewódpodziemnych
Sumaskładników
124
Natężenieprzepływu[m3/d]
Stannaturalny
Stanprognozowany
(wariant0)
(wariant1)
Dopływdo
Odpływ
Dopływdo
Odpływ
warstwy
zwarstwy
warstwy
zwarstwy
+7537
0
+7537
0
0
+1626
‐6248
0
0
+1646
‐4829
0
+231
0
‐3146
0
+664
0
‐2618
‐2400
+9394
‐9394
+9847
‐9847
Stanprognozowany
Otrzymany w wariancie odtwarzającym warunki naturalne układ zwierciadła wody
przyjętojakostanodniesieniadlawariantuprognostycznego,czylitzw.wariantu1.Do
tablicy początkowego zwierciadła wody (Initial Hydraulic Heads) zaimportowano
wartościpołożeniazwierciadławodybędącewynikiemsymulacjiwwariancie0(Va‐
lue  Results Extractor  Hydraulic Head  Read&Apply). Wykonanie rozwiązania
prognostycznego(wariant1)poprzedzonorównieżaktywowaniemtablicyzawierają‐
cejinformacjeowydatkachstudnimodelowanych(Well).
Wynikiobliczeńprognostycznychpokazująwyraźnywpływsymulowanejeksploatacji
ujęcia na wielkości przepływów wód i układ ciśnień w modelowanej strukturze. Su‐
maryczne ilości krążących wód (tab. Z1.1) są większe o blisko 5% w odniesieniu do
odtworzonego stanu naturalnego. Po stronie odpływu dominującą rolę nadal pełni
odpływ do rzeki A, jednak jego wielkość (49% sumy bilansowej) jest mniejsza niż
wodtworzonym wariancie naturalnym. Maleje również odpływ do rzeki B (26,6%).
Drenaż warstwy wodonośnej poprzez projektowane ujęcie sięga 24,4% ilości krążą‐
cychwód.Większailośćdrenowanychwódrekompensowanajestpostronieprzycho‐
duzwiększonymzasilaniemzrzekiB(wzrostblisko3‐krotny).
W warunkach eksploatacji projektowanego ujęcia układ hydroizohips i linii prądu
ulegawyraźnejmodyfikacji,zwłaszczanakierunkuspływuwóddostudni(rys.Z1.5).
Niewielki odcinek rzeki B położony na południe od projektowanego ujęcia (10 blo‐
ków),zmieniaswójcharakterzdrenującegonazasilający.Wgranicachmodeluczasy
dopływu wód do studni ujęcia wynoszą od 75 do 100 lat. Strumień wód dopływają‐
cychdostudniujęciajesttożsamyzOSW,ajegoszerokośćnieprzekracza2km.Zasięg
wpływu ujęcia (ZWU) obrazowany jest mapą obniżenia (depresji) zwierciadła wody
(rys. Z1.6), dla wartości obliczonych jako różnica pomiędzy odtworzonym stanem
naturalnymaprognozowanymstanemzeksploatacjąstudni.Powierzchnialejadepre‐
sji ograniczonego izolinią 0,5 m (przyjęta średnia wielkość wahań sezonowych) wy‐
nosiokoło7,2km2.
SymulowanaeksploatacjastudniujęciazwydajnościamiQe=‐1200m3/dkażda,wy‐
wołujedepresjewblokachmodelującychstudnie:sblA=3,17m,sblB=3,02m.Założono,
że wykonane zostaną studnie zupełne, o typowej średnicy części czynnej filtra d =
0,406 m. Obliczone metodą kolejnych przybliżeń (Kulma, Zdechlik, 2009) wielkości
depresjirzeczywistejwstudniachwynoszą:sstA=5,06m,sstB=4,87m.Określonena
tejpodstawiemaksymalnemożliwedozabudowaniadługościczęściczynnejfiltrasą
równe: lmaxA = 16,65 m, lmaxB = 17,14 m, natomiast dopuszczalne wydajności studni
(Kulma,1995):QdopA=3993m3/dorazQdopB=4110m3/d.Dlaobydwustudnispeł‐
nionyjestwarunekQdop≥Qe.
125
RysunekZ1.5.Położeniezwierciadławody[mn.p.m.]igłównekierunkiprzepływuwódpodziem‐
nych.Stanprognozowany(krokczasowynaliniachprądut=5lat)
RysunekZ1.6.Prognozowaneobniżenie[m]zwierciadławódpodziemnych(lejdepresji),wywołane
eksploatacjąstudni
126
Wyznaczenie SO metodą modelowania numerycznego wymaga określenia OSW,
awjegoobrębie—izochrony25‐letniegoczasuwymianywodywwarstwiewodono‐
śnej. Wykorzystuje się do tego zawarty w pakiecie Processing MODFLOW program
PMPATH (Models  PMPATH), pozwalający na określenie odległości pokonywanej
przezokreślonącząstkęwodywzadanymprzedzialeczasu.
Woparciuoprzeliczonymodelpolahydrodynamicznego,należyzadeklarowaćliczbęi
rozmieszczenieśledzonychcząstekwody.ChcącokreślićOSWdostudni,należyprzy
wciśniętymlewymklawiszumyszyprzeciągnąćprostokątprzezblokodwzorowujący
studnię. W pojawiającym się oknie Add New Particles należy w grupie Particles on
circleszadeklarowaćwpierwszejpozycjiliczbęśledzonychcząstek,wpraktycekilka‐
kilkanaście.NastępnienależypodaćpromieńokręguR,naktórymbędąrozmieszczo‐
nerównomiernieśledzonecząsteczki(wpraktycezalecanejestprzyjęciepromieniaw
zakresie20–25%rozmiarubloku)orazliczbęcząstekwpionie,np.5.Możnarównież
deklarować dowolne położenie cząstek, poprzez ich wskazanie prawym klawiszem
myszy.
RysunekZ1.7.Wyznaczonyzasięgstrefyochronnejujęcia(SO),przyjętokrokczasowynaliniach
prądut=2lata
Następnienależyokreślićkrokczasowydlaśledzeniacząstek(OptionsParticleTrac‐
kingTimeProperties),wybierającjednostkęczasu(TrackingStepUnit)orazdeklarując
długośćkroku(StepLength).
127
Przy określaniu SO należy przyjąć długość kroku czasowego umożliwiającą bezpo‐
średnie uzyskanie określonej izochrony. Przykładowo, w celu uzyskania izochrony
18latprzepływuwodywwarstwiewodonośnejdostudni,możnaprzyjąćkrokwyno‐
szący2lata(9kroków2lata=18lat).Wykreślenieliniiprąduzestrzałkamiodpo‐
wiadającymi drodze przebywanej w przyjętym kroku czasowym może odbywać się
wgórę strumienia filtracji (RunBackwardlub RunStepBackward), bądź zgodnie
zkierunkiemprzepływuwody(RunForwardlubRunStepForward).
Wykorzystanieśledzeniacząstekzapomocąmodeluodwrotnego(Backward)pozwala
dokładnie wyznaczyć SO ujęcia. Dla określenia zasięgu SO należy generować linie
prądu wgórę strumienia, krok pokroku(RunStepBackward), odliczając ilość kro‐
kówodpowiadającąokreślonejizochronie.Wrozpatrywanymprzykładzie(rys.Z1.7)
zielone linie prądu określają zasięg terenu ochrony pośredniej, wyznaczony poprzez
odliczenie9krokówodługości2latkażdy.Innekierunkiprzepływu(linieczerwone
na rys. Z1.7) wyznaczane są uzupełniająco, celem pokazania przebiegu pozostałych
strumienifiltracjiwódpodziemnychpozaOSW.
128
Załącznik2.Charakterystykahydrogeologiczna
użytkowychpięterwodonośnych
naobszarzeRZGWwKrakowie
Wprowadzenie
WgranicachdorzeczagórnejWisły,czyliobszaru,gdziegospodarkęwodnąprowadzi
RZGW w Krakowie, występuje w całości bądź w części sześć regionów hydrogeolo‐
gicznychsłodkich(zwykłych)wódpodziemnych,wydzielonychwoparciuokryterium
hydrostrukturalneprzezPaczyńskiego(1993,1995):

karpacki(XIV),

przedkarpacki(XIII),

śląsko–krakowski(XII),

nidziański(XI),

środkowomałopolski(X)

lubelsko–podlaski(IX).
W monograficznej pracy zbiorowej pod redakcją Paczyńskiego i Sadurskiego (2007)
podano nieco uproszczony w stosunku do pierwotnego, podział obszaru Polski na
hydrogeologiczne regiony zwykłych wód podziemnych. W granicach działalności
RZGW w Krakowie występuje w całości, bądź w części, siedem tych nowo wydzielo‐
nychregionówhydrogeologicznych:

karpacki(XV),

przedgórski(VI)zsubregionemprzedkarpackim(VI1),

triasuśląskiego(XII),

jurykrakowsko–częstochowskiej(XI),

mogileńsko–łódzko–nidziański(X)zsubregionemnidziańskim(X3),

świętokrzyski(VIII),

lubelsko–radomski(VII).
Zasięgitychregionówhydrogeologicznychprzedstawiarys.Z2.1.
W celu prowadzenia gospodarki wodnej zgodnie z wymogami RDW (2000) wyzna‐
czonowPolscejednoliteczęściwódpodziemnych(JCWPd)wukładziehydrostruktu‐
ralnym (Nowicki i in., 2004), czyli zbliżonym do regionalizacji hydrogeologicznej.
JCWPd znajdują się w granicach hydrogeologicznych regionów wodnych należących
do prowincji Odry lub prowincji Wisły. W granicach działalności RZGW w Krakowie
znajduje się prawie cały hydrogeologiczny region Górnej Wisły (RGW) oraz połu‐
dniowaczęśćregionuŚrodkowejWisły(RŚW),obazaliczającesiędoprowincjiWisły.
129
GraniceRGWniepokrywająsięzzasięgiemadministracyjnegoregionuwodnegogór‐
nej Wisły. W hydrogeologicznym RGW wydzielono trzy subregiony: Karpat we‐
wnętrznych (SKW), Karpat zewnętrznych (SKZ) oraz zapadliska przedkarpackiego
(SZP).WgranicachRZGWwKrakowieznajdujesięrównieżpołudniowaczęśćsubre‐
gionuwyżynnego(SŚWW)należącegodoRŚW.
Od2015r.prawdopodobnieobowiązywaćbędzienowypodziałnaJCWPd,wyznaczo‐
newoparciuokryteriumhydrologiczne,czyliwukładziezlewniowym(Nowickiiin.,
2009a, Szczepański i Szklarczyk, 2009). Metodykę i proponowane granice wydzieleń
JCWPdwobszarzeRZGWwKrakowiepodaliSzczepańskiiSzklarczyk(2009).
Obszar dorzecza górnej Wisły cechuje się zróżnicowanymi warunkami hydrogeolo‐
gicznymi.Wodypodziemnesąeksploatowanezróżnychpięteripoziomówwodono‐
śnych (Kleczkowski, 1991; Malinowski, 1991, Szczepański, 2001; Skąpski i in., 1999;
Chowanieciin.,2003;Paczyński,Sadurski,red.,2007).Piętroczwartorzędowetworzą
utwory porowe wykształcone jako osady rzeczne dolin, osady wodnolodowcowe i
osadystarychstrukturkopalnych,np.pradolinaSanu.Znaczenieużytkowemająrów‐
nież:dewońskiepiętrowodonośnezwiązanezespękanymiwapieniamiidolomitamio
charakterze szczelinowo–kawernowym (szczelinowo–krasowym) oraz piętro kredo‐
we występujące w spękanych wapieniach i marglach o charakterze szczelinowo–
porowym. Na obszarze Karpat fliszowych podrzędną rolę odgrywa paleogeńsko–
kredowepiętrowodonośneocharakterzeszczelinowymlubszczelinowo–porowym.
REGIONKARPACKI(XV)
Wregioniekarpackimzostaływydzielonedwasubregiony:

Karpatwewnętrznych(XV1),

Karpatzewnętrznych(XV2).
SubregionKarpatwewnętrznych
Wsubregioniewystępujenieciągłypoziomwodonośnyzwiązanyzespękanymiiskra‐
sowiałymiskałamiróżnego wieku −triasu, jury, paleogenu(eocenu). Omałej zasob‐
ności skał świadczy mała wydajność jednostkowa, w granicach 0,1–0,5 m3/h (Mali‐
nowski,1991).
Rysunek Z2.1. Mapa regionalizacji hydrogeologicznych w granicach RZGW w Krakowie. 1 i 2 –
granicainumerregionuhydrogeologicznego,3i4–granicainumersubregionu,5i6–granicai
symbolregionuwgpodziałunaJCWPd,7i8–granicaisymbolsubregionuwgpodziałunaJCWPd,
9 i 10 – granica i numer JCWPd zgodnie z podziałem na 161 części, 11 i 12 – granica i numer
JCWPdzgodniezpodziałemna172części,13–granicaRZGWwKrakowie,14–granicapaństwa,
15–rzeki,16–zbiornikiretencyjne
W obrębie masywu tatrzańskiego występują wody szczelinowe i szczelinowo–
krasowe (Chowaniec, 2006). Wodonośne są zarówno spękane i skrasowiałe skały
węglanowe mezozoiku, jak i eocenu tatrzańskiego. Główne znaczenie wykazują wa‐
pienie i dolomity triasu (Kleczkowski 1991). W rejonie tatrzańskim obserwuje się
występowanielicznychźródeł,którychwydajnościdochodządo5dm3/s(Chowanieci
in.,2006).Kleczkowski(1991)iSzczepański(2001)podają,żeźródłatzw.podreglo‐
we odznaczają się dość dużymi wydajnościami – większe źródła lub grupy źródeł
średnio15−100dm3/s.
W rejonie podhalańskim utwory fliszowe są wodonośne tylko w strefie przypo‐
wierzchniowej. Wydajności są zróżnicowane, co spowodowane jest zmienną prze‐
puszczalnościąwarstwywodonośnejorazjejróżnąmiąższością.Największąwydajno‐
ściącharakteryzująsięźródławypływającenakontakciewarstwzakopiańskichispę‐
kanychpiaskowcówwarstwchochołowskich,którestanowiądlanichobszaralimen‐
tacyjny(Chowanieciin.,2006).
SubregionKarpatzewnętrznych
Na obszarze subregionu wyróżnia się dwa piętra wodonośne wód zwykłych (Rys.
Z2.2):

czwartorzędowe—związanezeżwirowo–piaszczystymiosadamiakumulacji
rzecznejwdolinach;

kredowo–paleogeńskie (fliszowe) — związane z przypowierzchniową strefą
kompleksu naprzemianległych piaskowców i łupków, występujących w róż‐
nychproporcjach(Chowanieciin.,2007).
Kredowo–paleogeńskie(fliszowe)piętrowodonośne
Utwory Karpat fliszowych charakteryzują się słabą wodonośnością. Kleczkowski
(1991) stwierdza, że względnie dobre warunki hydrogeologiczne wiążą się tylko z
fliszem piaskowcowym. Wody nasycają pory międzyziarnowe (porowatość matrycy
n=10−15%), a przepływają szczelinami ― porowatość szczelinowa n=1−3% (Szcze‐
pański,2001).Wdużymstopniunawodonośnośćskałwpływastopieńzaangażowa‐
nia tektonicznego i ma charakter szczelinowo−porowy, a o wydajności decyduje
szczelinowatość―oznaczato,żewydajnościstudniuzyskiwanezpiaskowcówniesą
znaczącowiększe,niżuzyskiwanezespękanychłupków.
Strefa zawodniona tworzy nieciągły poziom wodonośny, a dolna granica krążenia i
wymianysłodkichwódpodziemnychokreślanajestdogłębokości60–100m(Chowa‐
niec,2006,Buczyńskiiin.,2007).HerbichiPrzytuła(2012)podają,żegłębokośćstre‐
fyaktywnejwymianywódsystemukrążeniazlewniowegoosiąga50−150m,zależnie
132
RysunekZ2.2.Zasięgigłównychużytkowychpięterwodonośnych(GUPW)naobszarzeRZGWwKrakowie,wregioniekarpackimXV(napodstawie:
Chowanieciin.,2006).1i2—granicainumerregionu,3–6—GUPWwutworach:czwartorzędowych(3),paleogeńskich(4),paleogeńsko–
kredowych(5),starszych(6),7—brakGUPW,8—granicaRZGWwKrakowie,9—granicapaństwa,10—rzeki,11—zbiornikiretencyjne
odlitologiiitektonicznegocharakterugórotworu.JednakKleczkowski(1991)stwier‐
dził,żedużeznaczeniedlawodonośnościskałmajątylkoszczelinysięgającewdnach
dolindogłębokości25m,anazboczachdo35−40m.
Wartościwspółczynnikówfiltracjiskałwstrefiespękańwynosząnajczęściejod1·10–6
do1·10–5,czasemod1·10–7m/s.Wartościwyższe,rzędun·10–5m/s,występujątylko
sporadycznie(Paczyński,Sadurski,red.,2007).Kleczkowski(1991)podaje,żeśrednia
wartość współczynnikafiltracji skał w obrębie strefy szczelinwystępujących do głę‐
bokości40m,wynosiwtymsubregionie2·10–6m/s.
Wydajności studni są niewielkie i mieszczą się zazwyczaj w granicach 1,0–2,5 m3/h,
przywydatkachjednostkowychponiżej0,5m3/h.Kleczkowski(1991)podajenawet,
zastarszymiopracowaniami,żeśredniawydajnośćpojedynczychstudniwynosijedy‐
nieokoło0,8m3/hprzy5mdepresji.Wyższewydajności,rzędu(5)10–30 m3/h, to‐
warzyszą tylko ujęciom zlokalizowanym w strefach dyslokacji tektonicznych oraz
przykrawędziowychstrefachdolinrzecznych.Wodypodziemne,zarównozwykłejaki
mineralne,sąrównieżujmowanewźródłach.WzlewniMuszynki,wBeskidzieSądec‐
kim,źródłacharakteryzująsięwypływamiowydajności0,01–0,1dm3/s,czasem0,1–
0,5dm3/s, a największy obserwowany wydatek na tym terenie wynosi 5dm3/s
(Kleczkowski,1991;Buczyńskiiin.,2007).
Głębokośćdozwierciadławódpodziemnychjestnajwiększawpartiachwododziało‐
wych,gdziedochodzido20–30m,najmniejszazaśwdnachdolin—dokilkumetrów
poniżejpowierzchniterenu(Malinowski,1991).Zwierciadłowodyczęstojestnapięte.
Czwartorzędowepiętrowodonośne
Największe nagromadzenie aluwialnych, piaszczysto−żwirowych utworów czwarto‐
rzędowych występuje wdolinie Wisły i w dolinach jej większych dopływów (Mali‐
nowski, 1991). Również wkotlinach śródgórskich, w miejscach poszerzania dolin
zaistniały dogodne warunki do akumulacji osadów czwartorzędowych o znacznej
miąższości (Chowaniec i in., 2006). Osady te są dobrze przepuszczalne i ich współ‐
czynnik filtracji wynosi od n·10–7 do nawet n·10–2 m/s, a przewodność hydrauliczna
wynosi najczęściej 20–300 m2/d(Malinowski, 1991). Kleczkowski (1991) stwierdza,
że współczynniki filtracji mają tu przeważnie wartość rzędu n·10–5 do n·10–4 m/s.
Czwartorzędowe utwory dolin rzecznych i kotlin śródgórskich charakteryzują się
miąższością 5−15 m, sporadycznie większą. Miąższość warstwy wodonośnej jest
zróżnicowanawzależnościodpozycjidolinywstosunkudobiegurzeki–największe
miąższości występują w kotlinach (Kleczkowski 1991). Wydajność pojedynczego
otworu ujmującego ten poziom wodonośny wynosi przeważnie 5−15 m3/h, czasem
osiągając50−70m3/h(Kleczkowski1991).Wydajnośćjednostkowamieścisięnaogół
wprzedziale1–10m3/h(Malinowski,1991).
Donajbardziejperspektywicznychnależązwykłewodyporowewutworachczwarto‐
rzędowych kotlin śródgórskich w GZWP nr 437 i 440, czyli w kotlinach: Żywieckiej,
Sądeckiej, Orawsko−Nowotarskiej oraz w okolicach Suchej, Krosna i Jasła, a także w
utworach aluwialnych o większych miąższościach notowanych w dolinach rzek Kar‐
packich ― czyli w GZWP 347, 430, 432, 433, 435, 436, 443, 444 i 446 (Szczepański,
2001;Chowaniec,2006).
REGIONPRZEDGÓRSKI(VI)
Subregionprzedkarpacki(VI1)
W granicach zapadliska przedkarpackiego występują dwa użytkowe piętra wodono‐
śne:czwartorzędoweineogeńskie(Rys.Z2.3).
Czwartorzędowepiętrowodonośne
Utwory czwartorzędowe odgrywają główne znaczenie w tym subregionie. Herbich i
Przytuła (2012) określają miąższość serii czwartorzędowej na 5–20 m, lokalnie do
40−80m.Zasobysądobrzeodnawialne,zuwaginaotwartośćstrukturorazzwiązkiz
wodamipowierzchniowymi(Szczepański,2001).
Czwartorzędowe piętro wodonośne stanowią osady rzeczne dolin oraz utwory wod‐
nolodowcoweiosadystarychstrukturkopalnych,np.pradolinaSanu(Chowanieciin.,
2006).Miąższośćiparametryhydrogeologicznesązróżnicowaneizależąodmorfolo‐
gii terenu oraz typu sedymentacji. Największe nagromadzenie osadów aluwialnych
występuje wdolinie Wisłyiwujściowych odcinkach zasilających jąrzek–Soły, Ska‐
wy,Raby,Dunajca,WisłokiiSanu,sięgające20m,atylkolokalnie30m.Współczynni‐
ki filtracji są rzędu 1−3·10−4 m/s, wydajność studni na ogół do 20−30 m3/h, a tylko
czasemdo60−70m3/h(Kleczkowski1991).
Na Wysoczyźnie Kolbuszowskiej i Płaskowyżu Tarnowskim odsłaniają się na po‐
wierzchnipraktyczniebezwodneutworyilasteigliniaste.Wpozostałejczęściobszaru
zapadliska przedkarpackiego miąższość czwartorzędowej warstwy wodonośnej jest
zróżnicowanaizazwyczajnieprzekracza20m(Paczyński,Sadurski,red.,2007).
W regionie przedkarpackim, w bezpośrednim sąsiedztwie nasunięcia karpackiego,
dominująjednopoziomowe,odsłoniętestrukturywodonośneoswobodnymzwiercia‐
dle,osiągającemiąższośćodkilkudokilkunastumetrów(Malinowski,1991).Wydaj‐
nościstudnisązróżnicowane,najczęściejodkilkunastudokilkudziesięcium3/h,tylko
czasemdo100m3/h.
Najkorzystniejsze warunki hydrogeologiczne występują w obrębie przykarpackiej
doliny kopalnej, która stanowi GZWP nr 425 „Dębica–Stalowa Wola–Rzeszów”. Wy‐
dajności przekraczają tu nawet 50 m3/h (Paczyński, Sadurski, red., 2007). Pradolina
Podkarpacka zbudowana jest z utworów czwartorzędowych pochodzenia rzecznego.
135
Naomawianymodcinkuzasypanazostałastosunkowogrubymmateriałemżwirowym
ipiaszczystymnaniesionymprzezrzekiwokresiepreglacjalnymikolejnychzlodowa‐
ceń. Maksymalna miąższość osadów czwartorzędowych dochodzi do około 40 m, a
miąższość warstwy wodonośnej osiąga nawet 35 m. Zarejestrowana maksymalna
wydajnośćstudniosiągnęła127,7m3/h(Chowanieciin.,2006).
WdolinieśrodkowegoSanuwystępująrównieżformykopalnewypełnionepiaskamii
żwiramiomiąższościodkilkunastudoponad40m,tylkolokalniedo60m.Wydajność
studnijestnajwiększawokolicyNiska,osiągając100–150m3/h.WrejonieKolbuszo‐
wej występują dość głębokie doliny kopalne, w których występują cienkie, nieciągłe
poziomywodonośneomałejwydajności,mającejednakznaczenieużytkowe.Wpołu‐
dniowo–wschodniej części zapadliska przedkarpackiego wydajności studni mogą
przekraczać100m3/hwwąskichigłębokichstrukturachkopalnych.Najczęściejwy‐
nosząjednak20−50m3/h(Kleczkowski1991).
Opróczdolinrzecznychistrukturkopalnychstosunkowodobrewarunkihydrogeolo‐
giczne występują w lokalnychobniżeniach iłów mioceńskich, np. wrejonie Leżajska,
RudGłogowskichlubwrejonieŻurawicy(Malinowski,1991).
Neogeńskiepiętrowodonośne
Wody podziemne piętra mioceńskiego mają charakter naporowy. Wydajność z poje‐
dynczych studni jest bardzo zróżnicowana od kilku do 100 m3/h. Współczynniki fil‐
tracjiosadówwodonośnychobliczonenapodstawiepróbnychpompowańwynosząod
n·10–5don·10–4m/s.
W utworach mioceńskich wody słodkie występują najczęściej do głębokości około
200m.MiędzyKrakowemaBochniąwodonośneutworymioceńskiereprezentowane
są przez drobnoziarniste piaski i słabo zwięzłe piaskowce bogucickie, rozdzielane
iłami i osadami ilasto−pylastymi. W subzbiorniku nr 451 „Bogucice” średnia głębo‐
kośćujęćwynosi60–200m(Kleczkowski1991).Współczynnikifiltracjitychutworów
wahają się w granicach od 6·10–6do 8·10–5 m/s. Miąższość utworów wodonośnych
jestzmienna,wgranicachod10do100m,więcmożliwościeksploatacyjnesązróżni‐
cowane.Zzafiltrowanychwarstwpiaszczystychstanowiącychokoło50%miąższości
całego profilu, z otworów głębokości około 200 m uzyskano wodę w ilości do 200
m3/h, a z otworów płytszych sięgających do 60−70 m nie więcej niż 30−40 m3/h
(Kleczkowski1991).Malinowski(1991)stwierdza,żewydajnośćuzyskiwanazpoje‐
dynczych studni nie przekracza 40 m3/h, przy kilkunastometrowych depresjach.
136
RysunekZ2.3.Zasięgigłównychużytkowychpięterwodonośnych(GUPW)naobszarzeRZGWwKrakowie,wregionieprzedgórskimVI(napodsta‐
wie:Chowanieciin.,2006).1i2—granicainumerregionu,3–5—GUPWwutworach:czwartorzędowych(3),neogeńskich(4),starszych(5),6—
brakGUPW,7—granicaRZGWwKrakowie,8—granicapaństwa,9—rzeki
W rejonie Sandomierza neogeńskie piętro wodonośne stanowi kompleks wapieni i
margliomiąższościponad40m,atakżeseriabaranowskaomiąższościokoło50m,
izolowana od powierzchni grubą warstwą iłów krakowieckich. Obie te serie tworzą
połączony poziom wodonośny o zwierciadle napiętym, charakteryzujący się jednak
słabymiparametramihydrogeologicznymiiwysokąmineralizacjąwód,dlategoniema
oncharakteruużytkowego(Malinowski,1991).
W subregionie przedkarpackim zawodnione są także utwory piaszczyste stropowej
częściosadówmioceńskich(Malinowski,1991).Wodypodziemnewystępującewtego
typuosadachsąeksploatowanenp.wrejonieŁańcuta.Poziommioceńskijesteksploa‐
towanywceluzaopatrzeniawwodęStaszowa(Subzbiorniknr423„Staszów”,średnia
głębokośćujęć:30–70m).WrejoniePrzemyślawydajnościuzyskiwanezpojedyncze‐
gootworuwynosząkilkanaściem3/hprzydepresjachdo35m(Nowickiiin.,2009b).
REGIONYTRIASUŚLĄSKIEGO(XII)
IJURYKRAKOWSKO–CZĘSTOCHOWSKIEJ(XI)
W obszarze dorzecza górnej Wisły znajdują się południowo–wschodnie części regio‐
nów:triasuśląskiegoorazjurykrakowsko‐częstochowskiej.Główneużytkowepiętra
wodonośne (GUPW) stanowią piętra: triasowe, jurajskie i czwartorzędowe (Klecz‐
kowski, 1991; Malinowski, 1991; Różkowski i in., 1997). Głębokość strefy aktywnej
wymianywódkrążącychwsystemachzlewniowychsięga150−250m(Herbich,Przy‐
tuła,2012).ZasięgiużytkowychpięterwodonośnychprzedstawiaRys.Z2.4.
Triasowepiętrowodonośne
W triasowym piętrze wodonośnym występuje jeden połączony poziom wodonośny,
wutworachwapieniamuszlowego(triasśrodkowy)iretu(górnaczęśćdolnegotriasu),
czyli tzw. seria węglanowa triasu śląskiego. Na omawianym obszarze występuje w
dwóchregionachokreślanychjakotriasolkusko−zawierciańskioraztriaschrzanowski.
Zbiornikitesąsilniewodonośne,cechująsiędużązasobnościąiwysokąodnawialnością
(Szczepański,2001).Skałyzbiornikowestanowiąwapienieidolomity,którychwodono‐
śnośćwiążesięzeszczelinamiikawernami.Miąższośćkompleksuwynosiśrednio po‐
nad40m,wahającsięwgranicach20do150m(Kowalczyk,2003).Współczynnikfil‐
tracji skał węglanowych zmienia się w szerokim przedziale od n·10–6 do n·10–4 m/s,
jednak najczęściej charakteryzuje się wartościami w zakresie od 3·10–5do 1·10–4 m/s
(Paczyński, Sadurski, red., 2007). Kleczkowski (1991) podaje, że średnio mieści się w
granicach2,5·10–5do7,5·10–4m/s.Wydajnośćzpojedynczychstudnijestbardzozróż‐
nicowana — od kilku do ponad 100 m3/h (Nowicki i in., 2004). Kleczkowski (1991)
podaje,żewydajnośćpojedynczejstudnimieścisięwbardzoszerokimprzedziale0,5–
500m3/h,aśredniowynosi30–100m3/h.Wysokawodonośnośćzaznaczasięwobrębie
wychodniimalejeszybkopodnadkładem―zwłaszczaowiększejmiąższości,awyższe
wartościutrzymująsiętylkowwąskichstrefachdyslokacjiuskokowych.Nieciągłynad‐
kładizolującystanowiąiłykajpru(triasgórny)ijurydolnej(Kleczkowski1991).
Jurajskiepiętrowodonośne
Piętro to stanowią górnojurajskie, spękane, szczelinowate i skawernowane wapienie
oróżnymwykształceniufacjalnym(Różkowskiiin.,1985,Kleczkowski,1991).Miąż‐
szość utworów wodonośnych wynosi ponad 90 m (Kleczkowski, 1991). Zwierciadło
wódpodziemnych,zazwyczajswobodne,występujenabardzoróżnychgłębokościach
― od niewielkich głębokości w dolinach cieków do kilkudziesięciu metrów od po‐
wierzchni terenu na wysoczyznach. Roczne amplitudy wahań zwierciadła lokalnie
przekraczają10m(Kleczkowski1991).
Przepuszczalność poziomu górnojurajskiego, zależna od stopnia szczelinowatości i
skawernowaniagórotworu, zmienia sięw bardzo szerokichgranicach, tzn. od 1·10–7
don·10–4m/s,alenajczęściejmieścisięwprzedziale1·10–6–1·10–5m/s.Studnieuj‐
mującetenpoziomwodonośnyrzadkoprzekraczająwydajność30m3/h(Nowickiiin.,
2004, 2009a; Paczyński, Sadurski, red., 2007). Kleczkowski (1991) podaje, że za re‐
prezentatywne można uznać wartości współczynnika filtracji w przedziale 1·10–6 –
5·10–5m/s,awydajnościpojedynczychstudnisąbardzozróżnicowane―od1do50
m3/h,średnio10m3/hprzydepresji15−20m.Wzwiązkuztymzasobyeksploatacyj‐
neujęćsąsilniezróżnicowanelokalnie(Szczepański,2001).
Czwartorzędowepiętrowodonośne
Czwartorzędowepiętrowodonośnewykazujeczęstołącznośćhydraulicznązpodście‐
lającym poziomem triasowym (Kleczkowski, 1991) i charakteryzuje się zróżnicowa‐
nymiwarunkamihydrogeologicznymi,uzależnionymiodmiąższościorazlitologiczne‐
gowykształceniaosadów.Wodonośnesąprzeważniepiaszczysto–żwiroweutworyw
strukturachnieckowatychidolinachrzek,szczególnieWisłyiPrzemszy,atakżeutwo‐
ry związane niekiedy z systemem dolin kopalnych. Miąższość utworów piaszczysto–
żwirowychjestrzędu10–20m(Paczyński,Sadurski,red.,2007).Kleczkowski(1991)
podaje,żemaksymalnamiąższośćosadówwodonośnychczwartorzędumożeosiągać
lokalnie 50 m. Zwierciadło wody jest przeważnie swobodne. Wyjątkiem są doliny
kopalne, gdzie naporowy charakter ciśnienia wody w piaskach i żwirach o znacznej
miąższości, wynika z obecności nadkładu słabo przepuszczalnych glin, pyłów i iłów.
Współczynnikfiltracjiutworówwodonośnychzawierasięwprzedziale1·10–5–3·10–4
m/s. Wydajności z pojedynczych otworów są zmienne i mogą wynosić 10–70 m3/h
(Nowickiiin.,2004).
139
RysunekZ2.4.ZasięgiGUPWnaobszarzeRZGWwKrakowie,wregionach:triasuśląskiegoXII,jurykrakowsko‐częstochowskiejXI,mogileńsko‐
łódzko‐nidziańskimX,świętokrzyskimVIIIorazlubelsko‐radomskimVII(napodstawie:Chowanieciin.,2006).1i2—granicainumerregionu,3–6
—GUPWwutworachczwartorzędowych:(3),neogeńskich(4),neogeńsko–kredowych(5),starszych(6),7—brakGUPW,8—granicaRZGWw
Krakowie,9—granicapaństwa,10—rzeki
REGIONMOGILEŃSKO–ŁÓDZKO–NIDZIAŃSKI(X)
SUBREGIONNIDZIAŃSKI(X3)
W dorzeczu górnej Wisły znajduje się południowa część subregionu nidziańskiego.
GUPW występują przede wszystkim w utworach kredy i czwartorzędu (Rys. Z2.4).
Lokalnie występuje poziom wodonośny w utworach miocenu, mający mniejsze zna‐
czenieużytkowe(Kleczkowski,1991;Malinowski,1991).
Kredowepiętrowodonośne
Kredowepiętrowodonośnepełninatymobszarzenajważniejsząrolę,występującna
70% obszaru na powierzchni lub pod cienką pokrywa lessów. Wodonośne są dwa
poziomy ― głębszy, piaszczysty, albu–cenomanu (dolna kreda) oraz wyższy, węgla‐
nowy,senonu(górnakreda).
Poziomwodonośnyalbu–cenomanuzbudowanyjestzpiaskówipiaskowcówglauko‐
nitowych o niewielkiej miąższości odkilkudo około 50 m. Charakter użytkowytego
poziomuzaznaczasięzasadniczotylkowpasiewychodninaskrzydłachnieckistruk‐
turalnej,napozostałymobszarzewystępujenawiększychgłębokościach−dokilkuset
metrów.Wykorzystywanyjestwięctylkolokalniewskrzydłachniecki,gdziewystępu‐
je płytko w warunkach swobodnych. Wewnątrz niecki posiada charakter naporowy,
czasem artezyjski, i lokalnie pozwala uzyskiwać duże wydajności – notowano samo‐
wypływ wody w ilości około 300 m3/h (Kleczkowski, 1991). Zazwyczaj wydajność
studnieksploatującychpoziompiaszczystywahasięwprzedzialeod10do100m3/h
(Paczyński,Sadurski,red.,2007).
Kleczkowski(1991)podaje,żemiąższośćtegopoziomujestzmiennawgranicach10–
120 m, ale może być lokalnie nieciągły. Stwierdza również, że poziom piaszczysty
wykazuje często łączność hydrauliczną z górnojurajskim poziomem szczelinowo‐
kawernowym w wapieniach, występującym na powierzchni w monoklinie krakow‐
skiejiwosłoniemezozoicznejmasywuświętokrzyskiego.
Niemalnacałymobszarzeomawianegosubregionu,istotniejszyGUPWtworząjednak
szczelinowe skały węglanowe ― spękane margle, opoki, gezy i wapienie, lokalnie z
wkładkami piaskowców, należące dopoziomu górnokredowego (senon). Słabo prze‐
puszczalne gliniaste utwory pokrywowe występują tylko lokalnie, co stwarza dobre
warunki zasilaniatego poziomu na znacznych obszarach (Kleczkowski, 1991). Autor
ten zauważa również, że w brzeżnych partiach niecki, szczególnie w jej południo‐
wo―zachodniejczęści,wodonośneskałykredygórnejalbozalegająnapłytkowystę‐
pujących, szczelinowo−krasowych wapieniach górnojurajskich, albo wręcz otaczają
wapieniejurygórnej,któreodsłaniająsięnapowierzchniwpostacizrębówtektonicz‐
nych.Sprzyjatodobrymkontaktomhydraulicznymizasilaniuskałgórnokredowych.
Zwierciadło wód podziemnych w obrębie poziomu węglanowego górnej kredy jest
zazwyczajswobodne,ajedynielokalnienaporowe.Kleczkowski(1991)stwierdza,że
w tym piętrze wodonośnym może mieć miejsce wielopoziomowość występowania
wód podziemnych nawiercanych na różnych głębokościach. Jest to spowodowane
występowaniem wśród węglanowych utworów wodonośnych o charakterze szczeli‐
nowym, cienkich kilkudziesięciocentymetrowych nieprzepuszczalnych wkładek mar‐
glistych, które są powodem obecności horyzontów zawieszonych i rozdzielenia po‐
szczególnych poziomów w poziomie. Miąższości całego poziomu górnokredowego
lokalnieprzekraczają100m(Szczepański,2001).
Występują tu warunki szczelinowo−porowe, w któ rych zaznacza się strefowość w
profilupionowym.Imgłębszastrefakrążeniawód,tymgęstośćszczelinjestmniejsza,
co powoduje zmniejszoną przepuszczalność utworów węglanowych. Zasięg głęboko‐
ści występowania wodonośnych szczelin szacuje się na 80–120 m (Kleczkowski,
1991).HerbichiPrzytuła(2012)oceniają,żegłębokośćstrefyaktywnejwymianywód
systemówkrążeniazlewniowegoosiąga100−150m.Takieteżsązazwyczajnajwięk‐
szegłębokościstudni(Kleczkowski1991).Zwierciadłowódpodziemnychdostosowu‐
jesięzazwyczajdorzeźbyterenuijestzniąwspółkształtne.Dolinachzalegapłytko,a
nawysoczyznachnawetdo100m.Obszary,naktórychzwierciadłowystępujeponiżej
głębokości40m,zajmująokoło20%powierzchnirejonu(Kleczkowski,1991).Autor
ten stwierdza także, że roczne amplitudy wahań zwierciadła wody wynoszą najczę‐
ściej2−5m,alemogąosiągaćnawet12m―szczególnienawysoczyznach.
Wartości współczynnika filtracji skał wodonośnych zmieniają się w przedziale od
1·10–5do1·10–4m/s(Nowickiiin.,2004).NatomiastKleczkowski(1991)podaje,że
współczynnikifiltracjiskałwiekusenońskiegomieszcząsiętuwprzedzialen·10–5do
n·10–4 m/s, średnio wynosząc 0,7−3,5·10–4 m/s.Najlepsze parametry filtracyjne skał
występują najczęściej w strefach zaangażowanych tektonicznie z rozwiniętą siecią
uskoków,dolinachrzecznychiobniżeniachmorfologicznychterenu.Wydajnościstud‐
nisązróżnicowaneiwynosząwgranicach40−100m3/h(Kleczkowski,1991;Chowa‐
nieciin.,2006).
Neogeńskiepiętrowodonośne
Piętro to występuje jedynie lokalnie w północnej części obszaru w bardzo zróżnico‐
wanych litologicznie utworach i nie ma większego znaczenia jako użytkowy poziom
wodonośny.Występującenieregularnie,częstowcharakterzesoczew,przewarstwie‐
nia drobnoziarnistych piasków zalegających wśród iłów mioceńskich, mogą lokalnie
umożliwiaćpobórwodywilościodkilkudonawet30m3/h,np.wKazimierzyWiel‐
kiejczyProszowicach(Kleczkowski,1991).
Wapienie litotamniowe zalegające pod iłami krakowieckimi, mają lokalne znaczenie
użytkowe—zaopatrywanewwodęjestznichnp.Busko‐Zdrójwiloścido200m3/hz
142
kilkustudni,atakżePińczówczyJędrzejów.Wapienieteosiągająmiąższość10−20m,
lokalnie40m,ipozwalająnauzyskaniewydajnościpojedynczejstudniwilościnawet
do20−40m3/h(Kleczkowski,1991).
Czwartorzędowepiętrowodonośne
Piaszczysto–żwirowe osady czwartorzędowe występują głównie w dolinach rzecz‐
nychNidyiNidzicy,aosiągająmiąższość5do15m.Osadyte,pochodzeniawodnolo‐
dowcowego oraz rzecznego, nie tworzą tutaj ciągłego poziomu wodonośnego (Mali‐
nowski, 1991). Zwierciadło wód tego piętra ma charakter swobodny, a wydajność z
pojedynczejstudninaogółnieprzekracza30m3/h(Chowanieciin.,2006).Kleczkow‐
ski (1991) podaje, że wydajnościstudniwynoszątylko wgranicach 3−15 m3/h przy
depresjach4−7m.
REGIONŚWIĘTOKRZYSKI(VIII)
W południowej części regionu świętokrzyskiego występuje aż sześć pięter wodono‐
śnych: staropaleozoiczne, dewońskie, triasowe, jurajskie, trzeciorzędowe i czwarto‐
rzędowe (Rys. Z2.4). Kleczkowski (1991) stwierdza, że piętro staropaleozoiczne
obejmuje wodonośne skały wieku od kambru aż do dolnego dewonu ale ma bardzo
małeznaczeniezewzględunalitologięszczelinowychskałwodonośnychinieznaczne
rozprzestrzenienie. W południowo–wschodniej części regionu, piętra jurajskie i tria‐
sowe wraz z niżej zalegającym piętrem dewońskim często tworzą jeden połączony
poziomwodonośny(Kleczkowski,1991).HerbichiPrzytuła(2012)podają,żewtym
regionie, w skałach szczelinowych głębokość aktywnej wymiany wód krążących w
systemachzlewniowychdochodzido200−250m.
Dewońskiepiętrowodonośne
Piętro wodonośne stanowią traktowane łącznie utwory środkowodewońskie wraz z
górnodewońskimi, występujące w synklinach geostrukturalnych ― stanowiących
przeważnie obniżenia terenu na tym obszarze (Kleczkowski, 1991; Szczepański,
2001). W konsekwencji poziom ten ma dobre kontakty z wodami podziemnymi
czwartorzędowych utworów piaszczystych w dolinach rzecznych. Do obniżeń tere‐
nowych, a strukturalnie synklin, następuje także spływ wód z sąsiednich obszarów
wyniesionych,cododatkowokorzystniewpływanazasobnośćpoziomudewońskiego
(Kleczkowski,1991).Poziomtenstanowiąspękaneiskrasowiałeskaływęglanowe,a
dobrawodonośnośćwystępujedogłębokości200m(Kleczkowski,1991;Malinowski,
1991).
Wartości współczynnika filtracji szczelinowo−kawernowych wapieni i dolomitów
zmieniająsięwbardzoszerokimprzedzialeod1,4·10–8do1,2·10–3m/s,awodoprze‐
wodność wynosi średnio 150 m2/d. Wydajność studni może przekraczać nawet 200
143
m3/h (Paczyński, Sadurski, red., 2007; Chowaniec i in., 2006). Kleczkowski (1991)
podaje, że wydajność pojedynczych studni zawiera się w granicach 30−230 m3/h,
średnio70m3/h,awartościwspółczynnikafiltracjiwrejonachodobrejprzepuszczal‐
ności wynoszą n·10–4 m/s. Poziom ten jest intensywnie eksploatowany, a w niektó‐
rychczęściachsynklintakżeodwadnianygórniczo(Szczepański,2001).
Piętrowodonośnetriasu
Piętro triasowe w osłonie mezozoicznej Gór Świętokrzyskich jest dwudzielne ― wy‐
różniasiępoziomywapieniamuszlowegoorazpstregopiaskowca.Poziomśrodkowo‐
triasowy czyli wapienia muszlowego wraz z retem, najwyższą częścią pstrego pia‐
skowca, stanowią spękane wapienie i dolomity. Zwierciadło wody występuje na głę‐
bokości od kilku do kilkunastu metrów. Łączna miąższość tego kompleksu dochodzi
do100m(Malinowski,1991;Paczyński,Sadurski,red.,2007).Wartościwspółczynni‐
kafiltracjiskałmieszcząsięwgranicachod1·10–5do1·10–4m/swzależnościodich
spękania i skrasowienia, a przewodność hydrauliczna wynosi około 100 m2/d (Pa‐
czyński, Sadurski, red., 2007). Wydajności ujęć są bardzo zróżnicowane, wahając się
odkilkudoponad200m3/h(Chowanieciin.,2006).
Kleczkowski (1991) wyróżnia także poziom pstrego piaskowca, który występuje na
niewielkim obszarze na zachód i północ od Kielc. Poziom ten stanowią spękane pia‐
skowceizlepieńce,przewarstwionejednakiłamiiiłowcami,wzwiązkuztymzasoby
tegozbiornikasąniewielkie(Szczepański,2001).Charakterystycznajestsilnazmien‐
ność przestrzenna wykształcenia litologicznegotegopoziomu. Piaskowceo wodono‐
śnościszczelinowo−porowejwykazująlokalniedużewydajnościpojedynczychstudni
― w strefach uskokowych i zaangażowanych tektonicznie wynoszące 40−200 m3/h
(Kleczkowski,1991).Autortenpodajerównież,żewspółczynnikifiltracjisązmienne
odn·10–7m/swrejonachwystępowaniasłabospękanychpiaskowców,don·10–5m/s
w rejonach silnego spękania. Zasięg głębokościowy tego poziomu ocenić można na
150−200m.
Jurajskiepiętrowodonośne
Generalnie, piętro jurajskie w tym regionie jest mało zasobne, zasadniczo ma więc
znaczenie marginalne. Poziom ten w południowej części masywu świętokrzyskiego
jest słabo rozpoznany i wniewielkim stopniu wykorzystywany(Kleczkowski, 1991).
Reprezentowane jest głównie przez poziom górnojurajski (malmu) występujący w
obrębiespękanych,szczelinowatychiczęściowoskrasowiałychwapieniomiąższości
wynoszącej 100–150 m (Malinowski, 1991). Wodonośność poziomu jest zmienna.
Wartości współczynnika filtracji zmieniają się w szerokim przedziale od 1·10–6 do
nawet1·10–3m/swstrefachuskokowychzrozwiniętymkrasem(Paczyński,Sadurski,
red.,2007).
144
Trzeciorzędowepiętrowodonośne
Piętrotrzeciorzędowewystępujenapołudniowymkrańcumasywuświętokrzyskiego
w wapieniach litotamniowych, porowatych zlepieńcach wapnisto−piaszczystych, a
takżenapółnociwschódodSandomierza,gdzieopróczwymienionychskałzalegają
także piaski i żwiry oraz słabo zwięzłe skały okruchowe (Kleczkowski, 1991). Autor
tenstwierdzarównież,żegdywodonośneutworytrzeciorzędowezalegająnawodo‐
nośnych skałach starszego podłoża, poprzez dobry kontakt hydrauliczny tworzą z
nimipołączonepoziomywodonośne.
Czwartorzędowepiętrowodonośne
Wodonośnośćtegopiętrazwiązanajestpiaszczysto–żwirowymiosadamifluwioglacjal‐
nymiorazpiaskami,żwiramiipospółkamidolinrzecznych.Miąższośćwarstwwodono‐
śnychwahasięwszerokimzakresieod2do70m,wynoszącśrednio15–30m.Wartości
współczynnika filtracji utworów wodonośnych są rzędu 1·10–5– 1·10–3 m/s, a ich wo‐
doprzewodność waha się w przedziale od <100 do 1000 m2/d, średnio ok. 100 m2/d
(Paczyński, Sadurski, red., 2007). Eksploatacja wód podziemnych odbywa się jedynie
wdolinach rzecznych, a wydajność pojedynczych ujęć zawiera się wbardzo szerokim
przedzialeod0,1dolokalnie150m3/h(Chowanieciin.,2006).
REGIONLUBELSKO–RADOMSKI(VII)
W obszarze dorzecza górnej Wisły znajduje się niewielki południowo–zachodni frag‐
mentregionulubelsko–podlaskiego,wskładktóregowchodzirejonRoztocza.Naobsza‐
rzetymwystępujądwaużytkowepiętrawodonośne:kredoweineogeńskie(Rys.Z2.4).
Czwartorzędowepiętrowodonośnewystępujetylkolokalniewdolinachwiększychrzek
inie jest wykorzystywane do zbiorowego zaopatrzenia w wodę (Kleczkowski, 1991;
Malinowski,1991;Chowanieciin.,2006).
Kredowepiętrowodonośne
Warunki przepływu wód podziemnych piętra kredowego są w tym regionie dość
zmienne.Piętrotostanowiąmargle,opokiiwapieniekredygórnej.Głębokośćstrefy
aktywnejwymianywódsystemówkrążeniazlewniowegosięga100−150m(Herbich,
Przytuła, 2012). Kleczkowski (1991) zauważa, że piętro węglanowe cechuje w tym
obszarze strefowość pionowa polegająca na tym, że od powierzchni do głębokości
około 10‐15 m występuje, zazwyczaj praktycznie nieprzepuszczalna, strefa zailenia
szczelin i spękań, a poniżej słabo przepuszczalna strefa bardzo drobnych spękań. Z
tegopowodunajkorzystniejszewarunkihydrogeologicznewystępująwtymobszarze
nagłębokościod25do75m.Poniżejszczelinyzazwyczajsązamknięte,stądośrodek
stajesięsłabowodonośny(Kleczkowski,1991).Autortenoceniarównież,żemaksy‐
145
malnyzasięgwgłębnywodonośnychszczelinna100−130m,itowzwiązanychzdoli‐
namiobszarachzdyslokowanych.
Wkonsekwencjizarównowspółczynnikifiltracjiorazwydajnościstudnisązróżnico‐
wane. Współczynnik filtracji skał wodonośnych zawiera się w przedziale n·10–6 do
n·10–3 m/s, osiągając najwyższe wartości wstrefach tektonicznych (Kleczkowski,
1991;Malinowski,1991).Potencjalnewydajnościstudniwynosząod10do70,czasem
100m3/h(Kleczkowski,1991;Chowanieciin.,2006).
Wskazana wyżej częściowa izolacja występująca w stropie utworów górnej kredy
powoduje, że w obszarach wyniesionych geomorfologicznie zwierciadło wód pod‐
ziemnychmacharakternaporowylubswobodno‐naporowy(Kleczkowski,1991).
Neogeńskiepiętrowodonośne
Piętrototworząosadywiekusarmatuitortonu,zalegającepłataminautworachkredy
górnej.Osadytestanowiąspękaneiskrasowiałe,silnieporowatewapieniedetrytycz‐
ne i litotamniowe orazpiaskowce detrytyczne, występujące w północno−zachodnim,
małymobszarzetejczęściregionulubelsko‐radomskiego,atakżepiaskiwystępujące
w obszarze południowo−wschodnim. Utwory te cechują się w tym obszarze bardzo
dużązmiennościąwykształceniaimiąższości(Kleczkowski,1991).Wdogodnychwa‐
runkachhydrogeologicznychmiąższośćutworówwodonośnychdochodzido70–80m.
Na przeważającej części obszaru piętro to jest w kontakcie hydraulicznym zpiętrem
kredowym.Jedynielokalnierozdzielajewarstwaiłówmioceńskich.Zwierciadłowody
przeważnie swobodne, występuje na głębokości od kilku do kilkudziesięciu metrów.
Współczynnik filtracji skał wodonośnych w strefach dyslokacji tektonicznych jest
wysoki—rzędunawet1·10–3m/s(Malinowski,1991).Wydajnościstudnisązmienne
iwynoszą20−70(100)m3/h,awstrefachdolinrzecznychmogąosiągaćnawetdo300
m3/hzpojedynczegoujęcia(Kleczkowski,1991;Chowanieciin.,2006).
Spisliteraturydozałącznika2
Buczyński S., Olichwer T., Tarka R., Staśko W., 2007 – Zawodnieniaformacjifliszowej
KarpatwoparciuowynikibadanźródełBeskiduKrynickiegowrejonieTylicza.
[w:] Szczepański A., Kmiecik E., Żurek A., [red.] „Współczesne problemy hy‐
drogeologii”,TomXIII,Kraków.
ChowaniecJ.,2006–HydrogeologiaKarpat.PrzeglądGeologiczny,54(10):846–847.
Chowaniec J., Freiwald P., Patorski R. Witek K., 2003 – Charakterystykahydrogeolo‐
giczna, ochrona wód oraz określenie prawidłowości zarządzania eksploatacją
zbiornikówwódpodziemnychzwiązanychzsystememczwartorzędowychdolin
karpackich oraz kopalnych dolin przykarpackich. Państwowy Instytut Geolo‐
giczny,Warszawa.
146
Chowaniec J., Freiwald P., Patorski R., Witek K., 2006 – Identyfikacja oddziaływań
zmianpoziomówzwierciadławódpodziemnychwregioniewodnymgórnejWi‐
sły–etapI.PaństwowyInstytutGeologiczny,Kraków.
ChowaniecJ.,FreiwaldP.,PatorskiR.,WitekK.,2007–Możliwościuzyskaniazwykłych
wódpodziemnychwzachodniejczęściPolskichKarpatFliszowych. [w:] Szcze‐
pańskiA.,KmiecikE.,ŻurekA.[red.]„Współczesneproblemyhydrogeologii”,
TomXIII,Kraków.
Herbich P., Przytuła E., 2012 − Bilans wodnogospodarczy wó d podziemnych z
uwzględnieniem oddziaływań z wodami powierzchniowymi w dorzeczu Wi‐
sły. Informator Państwowej Służby Hydrogeologicznej, Państwowy Instytut
Geologiczny–PaństwowyInstytutBadawczy,Warszawa.
Kleczkowski A.S., 1991 − Wody podziemne. [w:] Dynowska I., Maciejewski M. [red.]
Dorzecze górnej Wisły. Część I. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, War‐
szawa–Kraków.
Kowalczyk A., 2003 – Formowaniesięzasobówwódpodziemnychwutworachwęgla‐
nowych triasu śląsko–krakowskiego w warunkach antropopresji. Prace Nau‐
koweUniwersytetuŚląskiegowKatowicach,nr2152,Katowice.
Malinowski J., [red.], 1991 – Budowa geologiczna Polski. T. VII, Hydrogeologia. Wyd.
Geol.,Warszawa.
Nowicki Z. [red.], 2009a – Zadania Państwowej Służby Hydrogeologicznej w 2009 r.
Zadanie 28: Charakterystykageologicznaihydrogeologicznazweryfikowanych
JCWPd. Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy,
Państwowa Służba Hydrogeologiczna, Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej,
Warszawa.
NowickiZ.[red.],2009b–WodypodziemnemiastPolski.Miastapowyżej50000miesz‐
kańców.PaństwowyInstytutGeologiczny,Warszawa.
Nowicki Z. i in., 2004 – Jednolite części wód podziemnych w Polsce. Charakterystyka
geologicznaihydrogeologiczna.PaństwowyInstytutGeologiczny,Warszawa.
Paczyński B. [red.], 1993 – Atlas hydrogeologicznyPolski 1:500 000. Część I. Systemy
zwykłychwódpodziemnych.PaństwowyInstytutGeologiczny,Warszawa.
Paczyński B. [red.], 1995. Atlas hydrogeologiczny Polski 1:500 000. Część II. Zasoby,
jakośćiochronazwykłychwódpodziemnych.PaństwowyInstytutGeologiczny,
Warszawa.
PaczyńskiB.,SadurskiA.,[red.],2007–HydrogeologiaregionalnaPolski.TomI.Wody
słodkie.PaństwowyInstytutGeologiczny.Warszawa.
RDW, 2000 – DyrektywaParlamentuEuropejskiegoiRady2000/60/WEz23paździer‐
nika2000r.wsprawieustanowieniaramdziałalnościWspólnotywzakresiepo‐
litykiwodnej.DziennikUrzędowyUniiEuropejskiej,L327.
147
RóżkowskiA.,ChmuraA.,SiemińskiA.[red.],1997–UżytkowewodypodziemneGórno‐
śląskiegoZagłębiaWęglowegoijegoobrzeżenia.PracePaństwowegoInstytutu
Geologicznego,CLIX,Warszawa.
RóżkowskiA.,PacholewskiA.,JóźwiakA.,1985–Problemyhydrogeologicznejurygór‐
nejWyżynyKrakowsko–Częstochowskiej. Aktualne Problemy Hydrogeologii, t.
III,Kraków–Karniowice.
SkąpskiK.,SzklarczykT.,PatorskiR.,GareckiJ.,1999–Dokumentacjahydrogeologicz‐
nazasobówdyspozycyjnychwódpodziemnychzutworówczwartorzędowychna
obszarzeKotlinySądeckiej.KrakowskiePrzedsiębiorstwoGeologiczneProGeo,
Kraków.
SzczepańskiA.,2001–WodypodziemnewdorzeczugórnejWisły,zasobyiichochrona.
[w:]BojarskiA.[red.]OczymmówiąrzekigórnejWisływ2000roku.Mono‐
grafia.Inst.InżynieriiiGospodarkiWodnej,PolitechnikaKrakowska,Kraków,
p.65−77.
SzczepańskiA.,SzklarczykT.,2009–MetodyczneuwarunkowaniawydzieleńJCWPdna
przykładzieobszaruRZGWwKrakowie.Biul.Państw.Inst.Geol.,ser.Hydroge‐
ologia−z.IX/2,436:507−514.
148
Summary
Methodologyofselectingtheoptimalmethodofthe
wellheadprotectionareadelineationtakingintoaccount
thehydrogeologicalconditionsinareasadministeredbythe
RegionalWaterManagementBoardinKrakow
Theissuesaddressedinthestudyareconcernedwithselectionoftheoptimalmethod
ofdelineatingtheouterprotectionzone,beingtheelementofthewellheadprotection
area,i.e.drinkingwatersourceprotectionzone.
Analyticalmethodsofdelineatingthewellheadprotectionarea
Theareacontributingrechargetoapumpingwellcovers:

theareawithinwhichthewellissuppliedwithprecipitatewaterinfiltrating
through permeable deposits and /or seeping through poorly permeable de‐
positsofaerationzone,or

outer zone within which groundwater recharges the well travelling a speci‐
fiedlateraldistance;inconfineddeeperaquiferstheboundariesoftheouter
rechargeareaarelocatedatsomedistancefromthewell.
The well capture zone is a part of the determined hydrodynamic field within the
boundariesoftherechargeareaatthegivenaquiferfromwhichgroundwater,includ‐
inginfiltratingatmosphericwaterandinflowfromasurface‐waterbody,aredirected
tothewell(Dowgiałłoetal.2002).Thecapturezoneislimitedbyaneutralstreamline.
TheeffectofthewellpumpingonthewatercirculationsystemisshowninFig4,re‐
vealingdifferencebetweentheextentsofawellinfluencezone(itsdepressioncone)
andawellcapturezone,andthedelineatedwellheadprotectionarea(WHPA).
Analytical methods rely on a simplified model of water flow, assuming the flow in
homogeneous and isotropic aquifer, whilst parameters of the aquifer: thickness, hy‐
draulicconductivityandeffectiveporosityaretakenasconstant.Theaquiferissepa‐
rated from the bottom by impermeable strata and the gradient of the groundwater
table is taken as constant. This model assumes a constant discharge, steady‐state
groundwaterflowconditionsandtheabsenceofanyinteractionsfromotherintakes.
Wysslingmethod
Using this approach, the water capture zone determined as approximately elliptical,
by finding the characteristic points (Fig 6): the maximal width of the water capture
zonegivenbyEq(1),thedistancebetweenthewellandaneutralpoint(xo)locatedon
thedown‐gradientboundaryzoneofwatercapture,givenbyEq(3)andthedistance
149
(L) from the well to the up‐gradient boundary capture zone, in accordance with Eq
(4).Thedistance(L)isassociatedwiththeassumedtimeoftraveltothewell(t),de‐
rivedfromEq(5).
KrijgsmanandLobo‐Ferreiramethod
Themethodconsistsinfindingcharacteristicpoints:upstreamdistancefromthewell
(Lu), given by Eq (12), downstream distance from the well, given by Eq (10a), and
perpendiculartothegroundwaterflowstream.Thevaluesxoandxarederivedfrom
Eq (3) and (11). The maximal width of the WHPA determined perpendicular to the
flowline(B)isobtainedfromEq(13).However,thismethodhasseverallimitations:

whendistanceLuislargerthandistanceLd,theerrorinvolvedinthecalcula‐
tion procedure will exceed 15% and the method tends to overestimate the
rangeoftheup‐gradientarea

Eq(10)and(10a)shouldnotbeappliedwhentheeffectiveporosityneisless
than10%(ne<0.1)
Analyticelementmethod(AEM)
The method consists in computing a dimensionless groundwater travel time to the
well ,inaccordancewithEq(15)anddependingontheactualvalueofthisparame‐
ter, the range of the WHPA is determined using applicable formulas or nomograms.
ThecurvelimitingtheWHPAisobtainedbysolvingEq(20)graphically,yieldingnom‐
ograms shown in Fig 5, related to the dimensionless travel time parameter . For
longertraveltimes,oftheorderofyearsorevenmore,theparameter >1andthatis
why the delineated capture zone shape becomes roughly elliptical. The upstream
WHPAboundaryislimitedbythedistanceLugivenbyEq(23).
Graphicmethod
Todeterminetherangeofthewatercapture(discharge)zonebythegraphicmethod
(Dąbrowskietal.2004),thegroundwaterheadcontoursinthenaturalconditionand
computeddepressionisolinesforthepredeterminedpumpingratehavetobemapped
accordingly(Fig9a).Thevalueofthedepressionisthendeductedfromthegroundwa‐
ter isohypses at their intersection points. Thus formed hydraulic net is used to map
the hydrodynamic field during the well pumping. The groundwater capture zone is
delineatedgraphicallybytheneutralstreamline.
TheforecastedrangeofdepressionisolinesaroundthewellisobtainedusingEq(24),
forthe confined aquifersor Eq (25) forthe unconfined aquifers. The range is deter‐
minedtothelong‐termexploitation,whentheflowconditionsarestabilised.
150
The predicted value of the 25 years’ isochrone of water exchange in the aquifer is
reducedbythemeantimeofverticalwaterseepagethroughtheaerationzonetothe
aquifer(ta)inthewellprotectionzone.Itisassumedthatconservativecontaminants
transportisgovernedbytheadvectionmodelonly.
Knowing thehydraulicconductivity, effective porosity and the distance between the
watercontourlineswecomputehydraulicgradientsandtheactualvelocityofwater
flowintheaquifer,givenbyEq(6).Thetimeofhorizontalflowintheaquiferalongthe
groundwaterstreamlinesoverthedistance(L)upstreamthewellisgivenbyEq(26).
In practical applications, the time of groundwater travelling a horizontal distance
should be computed by considering partial segments along the selected streamlines
makingupthehydraulicnet,inthedirectionreversetothestreamflow.Thedesired
isochrone is obtained by smoothly connecting the points representing the identical
valueoftime,locatedonneighbouringstreamlinesusedinthecalculationprocedure.
Comparisonofprotectionzonesdeterminedbyanalytical
andmodellingmethods
Thecomparisonofanalyticalandnumericalmodellingresults(Table4)revealsthat:

Applicationofanalyticalmethodswhenfindingtherangeofprotectionzones
basingonthetimeofwatertravelintheaquiferfor15yearstendstooveres‐
timate the extent of the zone, which increases with the increase of time of
travelassumedforcalculations.

For time periods 20‐25 years, distances obtained by the Wyssling’s method
are nearer to the reference values that those obtained using the AEM ap‐
proachortheKrijgsmanandLobo‐Ferreiramethod.

Fortimeperiods5‐15years,thedistanceLuobtainedbytheAEMmethodsuf‐
ficientlywellagreeswiththemodelledvalues.
Guidelinesforoptimaldelineationoftheouterprotectionzones
The applied procedure and the extent of the task depend on the well type (new or
existing), water intake levels and complexity of hydrogeological settings in the area.
Delineating the source protection zone basing on the well capacity (ie. admissible
volumeofextractedgroundwater)appearstobethebestapproach.
Thesourceprotectionzonecanbedeterminedbyanalyticalmethodsonlywhengeo‐
logicalconditionsarenotcomplex,whentheaquifercanbeassumedtobehomogene‐
ousandtheflowratesfromthedesignedwellaresmallormedium‐level.Forasingle
well with the maximal discharge below 50 m3/h (1200 m3 daily) located in simple
geological conditions and for the time of travel (tp) less than 20 years, the AEM ap‐
proachseemstobemostadequate.However,fortimesoftravelinexcessof20years,
151
the Wyssling method should be employed when delineating the source protection
zone. When considering a single well with the discharge below 50 m3/h located in
complexhydrogeologicalconditions,thegraphicmethodisrecommended.
Inthecaseofawaterintakefromasinglewellwiththedischargeinexcessof50m3/h
inuncomplicatedhydrogeologicalsettings,thegraphicmethodisrecommended,too.
Whensuchwell,however,islocatedincomplexhydrogeologicalstructures,numerical
modellingseemsthebestapproach.Applicationofnumericalmodellingisobligatory
when:

amultiple‐wellintakewithinteroperatingwellswiththedischargesinexcess
of50m3/heach

groundwatersourceislocatedintheareaaffectedbyotherextractions,i.e.in
theareacumulativeexploitationsofseveralintakeslocatedinacommoncone
ofdepression

wellpumpingwaterfromseveralwater‐bearinglayers.
Procedureappliedwhendesigningsourceprotectionzones
Todelineatethesourceprotectionzone:

find the approximate range of the discharge area taking into account the
boundaryconditionsoftheaquifer;

findthefinalrangeofthedischargeareabythegraphicmethod,usingthehy‐
drogeologicmappingmethod;

whenthebedthicknessexceeds2m,calculatethetimeoftravelofconserva‐
tivecontaminantsfromthesurfacetotheaquifer,inaccordancewithEq(30);

determine the 25 years isochrone of water exchange in the aquifer, limiting
itsrangebythetotaltimeofhorizontalandverticalflow;

determinetheexactboundariesoftheprotectionzoneusingthecharacteris‐
ticlandfeatures.
The outer protection zone of an groundwater source covers the recharge area and
whenthetimeofwater’stravelfromtherechargeareaboundarytothewellexceeds
25years,theWHPAshouldcovertheareadeterminedforthe25years’residencetime
of water in the aquifer (Fig 4). The 25 years’ residence time of water in the aquifer
(t25)isunderstoodasthetimeofwaterflowfromtheboundaryoftherechargearea,
i.e. the area where precipitate water infiltrates the ground, to the intake. The resi‐
dence time is sometimes called the exchange time. In the consequence, when deter‐
miningthetimeofwaterexchangeintheaquiferwetakeintoaccountthesumofwa‐
terverticalseepagetimefromthesurfacetotheexploitedaquiferthroughunsaturat‐
ed zone (ta)and thetime of water lateral flow withinthe aquifer (tp). The transport
timeofconservativecontaminantsthroughtheaerationzone(ta)isgivenbyEq(31).
152
Datarequiredwhendelineatingthesourceprotectionzone:

averagehydraulicconductivity,determinedthroughthepumpingtestandus‐
ingdatafromneighbouringwells

averagehydraulicgradientdeterminedusingthehydraulicnet

average thickness of the aquifer determined basing on the well profiles and
usingdatafromneighbouringwells(ifany)

averageeffectiveporosity(seetable6)

flowratedefinedeitherastheprovenreservesofwaterinthewellorasthe
maximalflowratefromthewell.
In solid and massive rocks, water flow in fractures occur and that is why effective
porosityrequiredtocomputeoftheeffectivevelocityofgroundwaterflow,inaccord‐
ancewithEq(6),isreplacedbythecoefficientoffracturing.Fissuredflowwilloccurin
interconnectedfissuresandfractures,andflowvelocitiescanbeconsiderable.
Inthecaseofaquiferslocatedinfractured‐porousrocks(limestone,dolomites,sand‐
stones)displayingmatrixporosity,migratingcontaminantsdissolvedinwatermaybe
significantlyretardedinrelationtothewaterflowratebetweenrockdiscontinuities
(Małoszewski & Zuber, 1985; Zuber & Motyka, 1994). In discontinuous carbonate
rockswithnumerouscaverns(limestoneanddolomites),thisretardationisofminor
importanceduetofasterflowofwaterwithdissolvedcontaminantsthroughalarger
areaoffissuresanddiscontinuities,orevencanalsandcavernsformedasaresultof
dissolutionofcarbonates.
Inrockscharacterisedbymatrixporosity,theflowofconservativesolutes(tracersor
pollutants)isretardedinrelationtothewaterflowasaresultofmoleculardiffusion
of solutes in stagnant water present in micropores in rock. The retardation in
transportofconservativesolutesdissolvedinwaterisgivenbyEq(34)(Małoszewski
& Zuber, 1985; Zuber & Motyka, 1994). Introducing the retardation in transport of
conservative contaminants in Eq (6), the effective porosity (ne) is assumed to the
equaltothesum(nf+np).IntheupperVistulaRiverbasintypicallynp>>nf,hencethe
effectiveporosity(ne)inEq(6)istakenasequaltomicroporosity(np).Whendelineat‐
ing the source protection zones, we can rely on values given in Table 7, which are
smallerbyhalfthanthosetypicallyquotedforthegiverrocktypes.
When other wells are already located near the well under consideration, these well
arelikelytointeractwithoneanother.Insuchcircumstances,theprotectionzonefor
thegivenwellhastobedeterminedusingthenumericalmodellingapproach,taking
intoaccountthecatchmentareaofallsources.Theprotectionzoneistobedelineated
for the given well only, taking onto account the presence of all neighbouring wells,
their proven reserves (i.e. withdrawals) and notice if they are working. Many wells
deliver variable pumping rates, within one year and in the scale of several years, so
153
groundwater flows to the abstraction well under variable conditions and in conse‐
quence,theactualextentofthesourceprotectionareawillchangedynamically.Fre‐
quentlytheseflowconditionsaretransientovertime,thatiswhythefinalshapeofthe
sourceprotectionzoneshouldtakeintoaccountthemaximalpossiblerateofabstrac‐
tionsfromtheneighboringwellsaswellascessationoftheirpumping.
154