Warunki hydrogeologiczne

Badanie warunków hydrogeologicznych obszaru, na którym ma powstać składowisko odpadów ma na celu rozpoznanie możliwego oddziaływania na wody powierzchniowe i podziemne. Podłoże gruntowe rozpatruje się w tym przypadku pod kątem jego właściwości wodnych, porowatości, sorpcji, przewodności hydraulicznej. Ponadto bada się nie tylko strukturę, rodzaj skał na powierzchni i całą warstwę aeracji ponad zwierciadłem wód gruntowych lecz także warstwy wodonośne. Szczególną uwagę zwraca się na ich relacje względem naturalnego drenażu, jakim są cieki wodne. Właściwości wodne podłoża gruntowego ulegają zmianie w czasie, w zależności od wilgotności i temperatury podłoża.

Z tego powodu badania podłoża gruntowego obejmują jego warunki hydrogeologiczne w okresach najmniej korzystnych, czyli w okresie wysokich stanów wód. Układ hydrogeologiczny podłoża gruntowego sprzężony jest z oddziaływaniem wód powierzchniowych, co m miejsce poprzez:

 dopływ wód opadowych i ich infiltrację do wód gruntowych bądź parowanie i transpirację,

 dopływ wód podziemnych z otaczającego go obszaru lub odpływ wód z badanego układu hydrogeologicznego,

 odpływ wód gruntowych do cieków, jezior, źródeł i innych zbiorników naturalnych,

 filtracje z cieków, jezior itp. do wód gruntowych,

 kierunek i stopień pochylenia zwierciadła wód,

 gęstość sieci wód powierzchniowych i podziemnych,

 głębokość zalegania sieci wód podziemnych,

 wzajemne odległości sieci wód podziemnych i powierzchniowych.

W zależności od rodzaju oddziaływań badany obszar pozostawać może w jednym z dynamicznych stanów:

104 1. spoczynku, czyli zaleganie wód gruntowych w podłożu jest statyczne i nie ma znaczenia;

2. równowagi, w którym występuje ruch wód gruntowych, lecz ma on charakter stacjonarny i jest niezmienny w czasie wzajemnego oddziaływania podłoża z otoczeniem;

3. nierównowagi, w którym występuje ruch wód gruntowych, ale jest on zmienny w czasie oddziaływania otoczenia na podłoże, co wpływa na niestacjonarność występujących w nim procesów ruchu wód gruntowych.

Warunki hydrogeologiczne stanowią układ dynamiczny niezwykle złożony, bowiem, jeśli warunki geologiczne interesującego nas obszaru możemy uznać za stabilne w czasie, jednorodne i rozpoznane, to warunki hydrogeologiczne ulegają ciągłym zmianom.

Dokumentacja hydrogeologiczna powinna w sposób jasny i ścisły prezentować informacje o sytuacji hydrogeologicznej terenu składowiska, ze wskazaniem:

 litologii podłoża z parametrami jego szorstkości bez pokrywy roślinnej oraz parametrami wodnymi, jak sorpcja gleby, siła ssąca gleby i inne,

 liczby warstw wodonośnych i wodoprzepuszczalnych oraz ich miąższości,

 podziemnych zbiorników wód,

 poziomów wód gruntowych,

 wielkości powierzchni bezodpływowej,

 gęstości sieci wód powierzchniowych i podziemnych, łącznie z długością wszystkich cieków,

 prędkości i kierunki przepływu wód powierzchniowych i podziemnych z ujęciem wahań sezonowych bądź wieloletnich (cecha związana z wielkością wolnych przestrzeni w skale i ich wzajemnego połączenia),

 spadków hydraulicznych,

 współczynnika przepuszczalności, który określa zdolność skał do przewodzenia cieczy niezależnie od ich rodzaju i własności fizycznych, przy jednostkowym spadku hydraulicznym,

 współczynnika filtracji, który charakteryzuje prędkość filtracji, czyli ruch cieczy w ośrodku porowatym (zależy on od własności ośrodka porowatego i własności cieczy),

 współczynnika fluacji, określający ruch turbulentny cieczy, który występuje w utworach szczelinowatych i krasowatych,

 przewodności hydraulicznej, czyli stopnia zdolności skał do przewodzenia wody (z uwzględnieniem dla warstw pionowych i dla warstw poprzecznych),

 przepuszczalności, czyli zdolności skał do przepuszczania cieczy i gazów lub ich mieszanin (związana z porowatością, szczelinowatością i krasowatością),

105

 wilgotności naturalnej, czyli ilości wody, która znajduje się w skale (w porach i szczelinach) w danych warunkach naturalnych,

 kapilarności, cechy powodującej zawilgocenie skał powyżej zwierciadła wody i ograniczająca jej wsiąkanie (wywiera tym samym wpływ na własności geologiczno-techniczne skał),

 wodochłonności (nasiąkliwości), czyli zdolności skał do pochłaniania i gromadzenia określonej ilości wody,

 wskaźnika nasycenia, który określa stopień nasycenia skał wodą,

 odsączalności (defiltracji) warstw wodonośnych, czyli zdolności skał do oddawania wody wolnej pod działaniem sił ciężkości,

 wodoszczelności, cechy skał polegającej na nieprzewodzeniu wolnej wody,

 istniejących ujęć wód pitnych, komunalnych i przemysłowych,

 stopnia mineralizacji i składu dla wód powierzchniowych i podziemnych,

 wielkości dopływu odcieków z powierzchni składowiska, które powstają z najwiekszych opadów atmosferycznych,

 zdolności odprowadzania powstających odcieków z warstw odwadniania.

Średnie wartości współczynnika filtracji różnych rodzajów gruntów sypkich i spoistych ilustruje tabela 11. Współczynniki odsączalności różnych warstw wodonośnych ilustruje tabela 12.

Tabela 11. Średnie wartości współczynników filtracji „k” utworów sypkich i spoistych

Wydzielenie litologiczne k [m/d]

Żwir z otoczakami 6,9  10^-4

Żwir, pospółka 5,8  10^-4

Piasek ze żwirem 4,6  10^-4

Piasek gruboziarnisty 3,5  10^-4

piasek różnoziarnisty, piasek średnioziarnisty 1,2  10^-4

Piasek drobnoziarnisty 5,8  10^-5

Piasek pylasty 1,2  10^-5

Pył piaszczysty 5,8  10^-6

Piasek gliniasty 2,3  10^-6

Piasek ilasty, pył 1,2  10^-6

Glina piaszczysta 5,8  10^-7

Glina pylasta 1,2  10^-7

106 Szczególnie istotną informacją jest bilans hydrogeologiczny ilości wód wchodzących i wychodzących ze składowiska odpadów w trakcie jego eksploatacji, który powinien uwzględniać:

 średnią roczną wieloletnią wielkośc opadów na podstawie danych z najbliżej położonej stacji opadowej,

 roczną wielkosć opadu najwyższego z okresu ostatnich 30 lat,

 przypuszczalna ilość wody zawartej w przewidywanych do składowania odpadach,

 przypuszczalną ilość wody, jaka może być wchłonieta przez deponowane odpady,

 parowanie terenowe.

Z punktu widzenia podłoża, jako potencjalnego miejsca pod lokalizacje składowiska odpadów istotnym parametrem, jaki jest brany pod uwagę jest współczynnik filtracji podłoża gruntowego, przewodność hydrauliczna skał (filtracja) oraz współczynnik odsączalności.

Tabela 12. Współczynniki odsączalności „μ” wybranych warstw wodonośnych (A.Kapotow, A.Kapotowa, 1979)

Rodzaj utworów wodonośnych μ

Gliny piaszczyste:

ciężkie 0,00-0,005

ciężkie z soczewkami piasku 0,01-0,025

średnie 0,02-0,03

średnie z przewarstwieniami piasków gliniastych 0,03-0,04 Piaski gliniaste

średnioziarniste przemyte z iłem 0,15-0,20

średnioziarniste przemyte 0,20-0,30

gruboziarniste ze żwirem 0,26-0,35

Żwiry 0,26

Skały szczelinowate silnie nasycone wodą 0,01

W celu ujednolicenia doboru kryteriów, jakie brane są do analizy miejsc potencjalnie wybranych pod składowisko odpadów, wyróżnia się trzy grupy warunków hydrogeologicznych: