Zmiany po³o¿enia zwierciad³a wód podziemnych na obszarze
Pradoliny Kaszubskiej
Miros³aw Lidzbarski*
The changes of groundwater level in the Cashubian ice-marginal valley aquifer (northen Poland). Prz. Geol., 50: 717–722.
S u m m a r y. Groundwater of the Cashubian ice-marginal valley aquifer (MGB 110) has been intensively exploited since 70 years. This paper presents the results of analysis of groundwater level changes during two decades (1979–1999). The comprehensive analysis of data enabled the reconstruction of the level before exploitation of groundwater resources. The changes up to 6 m in comparison to the 1931 yr. level occur in the southern part of the Cashubian ice-marginal valley. Analysis of monthly groundwater level changes showed that in 1979–1992 water table decreased and than increased in 1993–1999. Natural groundwater regime characterize intermediate groundwater type of fluctuation between continental and oceanic types (maximum — I/II, minimum — VIII). Amplitude of groundwater level fluctuations varies from 0,2 to 1,6 m.
S³owa kluczowe: groundwater level, hydrodynamics, monitoring, fluctuation of groundwater level
Osady Pradoliny Kaszubskiej stanowi¹ jeden z najwa-¿niejszych, w piêtrze czwartorzêdowym zbiorników wód podziemnych (GZWP 110) w regionie gdañskim. Jej wyj¹tkowa zasobnoœæ zosta³a wykorzystana przy zaopa-trzeniu w wodê do celów komunalnych i przemys³owych zespo³u miejskiego Gdynia–Rumia–Reda. Intensywna eksploatacja prowadzona od ponad 70 lat spowodowa³a znaczne zmiany w dynamice wód podziemnych. Szcze-gó³owa analiza danych archiwalnych pozwoli³a autorowi na odtworzenie naturalnego zwierciad³a wód podziemnych oraz powierzchni piezometrycznej z okresu maksymalne-go poboru z lat: 1931, 1983–1985. Obecny stan zwierciad³a zosta³ okreœlany na podstawie zdjêcia hydrodynamicznego, wykonanego w okresie V–VI 2000 r. obejmuj¹cego pomiary w 55 piezometrach i nieczynnych studniach. Otrzymane wyniki zosta³y zweryfikowane w oparciu o model matema-tyczny obejmuj¹cy ca³y system wodonoœny zlewni Redy i Zagórskiej Strugi (Kordalski & Lidzbarski, 2001). Interpre-tacja wyników wieloletnich obserwacji zwierciad³a wód podziemnych umo¿liwi³a okreœlenie tendencji wieloletnich, rytmu wahañ i zmiennoœci sezonowych charakteryzuj¹cych wody podziemne na obszarze Pradoliny Kaszubskiej.
Po³o¿enie oraz warunki hydrogeologiczne obszaru badañ
Pradolina Kaszubska, o powierzchni 73 km2, jest po³o¿ona
w pó³nocnej czêœci województwa pomorskiego. Zlokalizowa-ne tutaj miasta: Gdynia, Rumia i Reda tworz¹ zwarty kompleks miejsko-przemys³owy obejmuj¹cy po³udniow¹ czêœæ obszaru badañ (ryc. 1).
Wystêpowanie wód podziemnych jest zwi¹zane z utwo-rami fluwioglacjalnymi serii pradolinnej wype³niaj¹cymi obszar pradoliny. Zwierciad³o wody, na ogó³ o charakterze swobodnym, zalega p³ytko pod powierzchni¹ terenu (od 0,5 do kilku metrów), z wyj¹tkiem obszarów sto¿ków nap³ywo-wych, gdzie wystêpuje na g³êbokoœci kilkunastu metrów. Warstwê wodonoœn¹ o mi¹¿szoœci 25–40 m stanowi¹ pia-ski ró¿noziarniste ze ¿wirami, których wspó³czynnik filtra-cji wynosi na ogó³ 1–2 m/h. Wydajnoœæ potencjalna
typowej studni przekracza 70 m3/h. Omawiany zbiornik
zasilany jest infiltracj¹ bezpoœredni¹, dop³ywem lateral-nym oraz przes¹czaniem wód z g³êbiej po³o¿onych pozio-mów wodonoœnych: oligocenu i kredowej subniecki gdañskiej. Bazê drena¿u stanowi brzeg morski, Reda, Zagórska Struga, Cisowianka oraz mniejsze cieki. Na obsza-rze sto¿ków nap³ywowych Zagórska Struga i Cisowianka czêœciowo oddaj¹ swe wody do warstwy wodonoœnej (Wró-bel, 1969).
*Pañstwowy Instytut Geologiczny, Oddzia³ Geologii Morza, ul. Koœcierska 5, 80-328 Gdañsk; mlidzbarski@pgi.gda.pl
II 107 P-30 Konitop Leniwy Reda Gizdepka K ê pa Pu c k a K ê p a O k s y w s k a P o j e z i e r z e K a s z u b s k i e Zatoka Gdañska Cisowianka Zag órsk a Strug a REDA RUMIA GDYNIA REWA Rumia-Janowo EC III Port Stocznia Reda II P-1 P-47 P-4 P-7 P-9 P-10 P-11 P-25 P-26 P-28 P-30 P-13 351 517 518 303 299 260 274 280 271 270 277 275 363 367 373 216 478 70 404 107 IX VIII IV I II X XIV 76 0 2 4 km otwory badawcze
hydrogeological test boreholes
nr lokalny (Pomianowski, 1934)
local number (Pomianowski, 1934)
otwory studzienne
wells
II
107 nr Banku Hydro
number of Hydro database
otwory obserwacyjne sieci „Trójmiejskiej”
obserwation wells of regional groundwater monitoring
g³ówne ujêcia wód podziemnych
groundwater intakes
obszar Pradoliny Kaszubskiej Cashubian ice-marginal valley
krawêdŸ wysoczyzny
limit of the moraine plateau
sto¿ki nap³ywowe
alluvial cones
N
Ryc. 1. Lokalizacja obszaru badañ Fig. 1. Location of the study area
Do najstarszych ujêæ, które powsta³y w okresie miê-dzywojennym oraz w pierwszych latach powojennych, nale¿¹: „Rumia–Janowo”, „Jana z Kolna”, ujêcia Morskie-go Portu HandloweMorskie-go oraz liczne studnie zak³adów prze-mys³owych. W latach siedemdziesi¹tych rozpoczê³o eksploatacjê najwiêksze ujêcie — „Reda II” (Qe=2263 m3/h). £¹czna wartoœæ zatwierdzonych zasobów eksplo-atacyjnych z utworów czwartorzêdowych na obszarze
Pra-doliny Kaszubskiej wynosi obecnie 6000 m3/h.
Próba odtworzenia naturalnego stanu zwierciad³a wód podziemnych
Punktem wyjœcia przy ocenie zmian w po³o¿eniu zwier-ciad³a wód podziemnych jest mapa jego stanu naturalnego. Na obszarze Pradoliny Kaszubskiej brakuje jednoczasowe-go rozpoznania stanu zwierciad³a z okresu poprzedzaj¹cejednoczasowe-go eksploatacjê wód podziemnych. Istniej¹ jednak wyniki pierwszych badañ hydrogeologicznych pochodz¹cych z
okresu budowy portu i rozwoju miasta Gdyni z lat
1924–1935. Opublikowana wtedy mapa hydroizohips z rejonu Rumi, stanowi rezultat prac badawczych prowadzo-nych przez Pomianowskiego (1934). Rozpoznanie warun-ków hydrogeologicznych w pó³nocnej czêœci pradoliny zosta³o podjête na prze³omie lat 1959–1960 (Wróbel, 1969). W oparciu o wyniki wy¿ej omówionych badañ oraz infor-macji hydrologicznych, podjêto próbê ustalenia stanu natu-ralnego zwierciad³a wód podziemnych. Efekt tych prac ilustruje ryc. 2, na której przedstawiono stan zwierciad³a wód podziemnych zbli¿ony do naturalnego z okresu poprzedzaj¹cego ich eksploatacjê. Wody podziemne z tego okresu cechowa³a dynamika odmienna od obecnej. Wyra-Ÿny przebieg wododzia³u zaznacza³ siê w rejonie sto¿ka
nap³ywowego Cisowianki. Z tego miejsca bra³y pocz¹tek dwa g³ówne strumienie wód podziemnych. Jeden z nich zmierza³ na pó³noc ku ujœciu Redy, drugi, znacznie krót-szy, na po³udniowy wschód do basenów portowych Gdyni. Kszta³t hydroizohips w rejonie sto¿ków nap³ywowych Zagórskiej Strugi i Cisowianki potwierdzi³ infiltracyjny charakter tych cieków. Obszary wystêpowania wód arte-zyjskich pokrywa³y siê z wystêpowaniem przewarstwieñ utworów s³aboprzepuszczalnych w warstwie wodonoœnej lub szczelnej pokrywy utworów organicznych na powierzchni terenu.
Organizacja sieci obserwacyjnej zwierciad³a wód podziemnych
Decyzj¹ Urzêdu Wojewódzkiego w Gdañsku w 1984 r. zosta³a zorganizowana sta³a sieæ obserwacyjna zwier-ciad³a wód podziemnych w rejonie Trójmiasta. Na
obsza-rze Pradoliny Kaszubskiej obejmowa³a ona 11
piezometrów. Spoœród nich punkty: P-1, P-4, P-9, P-10, P-11 i P-13 zosta³y zlokalizowane poza granic¹ oddzia³ywania ujêæ, pozosta³e — w obrêbie znacznych obni¿eñ zwierciad³a wód podziemnych wywo³anych d³ugotrwa³¹ eksploatacj¹. Punkt P-47 s³u¿y³ do obserwacji wód podziemnych w strefie krawêdziowej Kêpy Puckiej. Pomiary po³o¿enia zwierciad³a wód podziemnych by³y wykonywane raz w miesi¹cu. W latach 1984–1989 obser-wacje prowadzi³a Politechnika Gdañska oraz inne firmy. Od 1990 r. pomiary s¹ kontynuowane s¹ przez Pañstwowy Instytut Geologiczny Oddzia³ Geologii Morza w Gdañsku. Nale¿y dodaæ, ¿e w okresie 1979–1983 w rejonie Pradoliny Kaszubskiej prowadzono ci¹g³¹ rejestracjê po³o¿enia zwierciad³a wód podziemnych w ok. 40 otworach obser-wacyjnych. Obejmowa³y one równie¿ piezometry w³¹czo-ne w 1984 r. do sieci „Trójmiejskiej”. Wyniki prowadzonych obserwacji w okresie 1979–1999 obejmuj¹ ok. 240 pomiarów z ka¿dego punktu obserwacyjnego. Cha-rakterystykê i po³o¿enie punktów obserwacyjnych przed-stawiono na ryc. 1 i w tabeli 1.
Zmiany w po³o¿eniu zwierciad³a wód podziemnych Najwiêksze zmiany w po³o¿eniu zwierciad³a wód podziemnych zaobserwowano w drugiej po³owie lat 80., kiedy pobór wód podziemnych pradolinnego poziomu
wodonoœnego przekroczy³ 4000 m3/h. Œrednie stany
zwier-ciad³a wód podziemnych z tego okresu przedstawia ryc. 3. Opracowano je w oparciu o wyniki pomiarów z kilkudzie-siêciu otworów obserwacyjnych (Balcer i in., 1986). Porównuj¹c kszta³t hydroizohips ze stanem naturalnym stwierdza siê, ¿e zasadnicze kierunki przep³ywu wód pod-ziemnych nie uleg³y zmianie. Tylko wokó³ du¿ych ujêæ nast¹pi³o lokalne odwrócenie naturalnego kierunku przep³ywu wód podziemnych, co sygnalizuje kszta³t hydroizohips. Znacznie wiêksze zmiany obserwuje siê w po³o¿eniu zwierciad³a wód podziemnych. Najwiêksze, trwa³e obni¿enia, zarejestrowano w rejonie ujêcia „Rumia–Janowo”, basenów portowych Gdyni oraz na sto-¿ku nap³ywowym Cisowianki. Siêgaj¹ one tam nawet 5–6 m. Leje depresji wywo³ane prac¹ najwiêkszych ujêæ uleg³y po³¹czeniu. Po³o¿enie zwierciad³a wód podziemnych w pó³nocnej czêœci pradoliny dodatkowo by³o stymulowane 10 1 2 4 6 8 10 12 14 14 12 10 6 4 2 16 18 20 22 351 517 518 303 299 260 274 280 271 270 277 275 363 367 373 216 478 70 404 107 UW IX VIII IV II I X XIV 76 REDA RUMIA GDYNIA Konitop Leniwy Reda Cisowianka Gizdepka Za górs ka Struga K ê pa Pu c k a K ê p a O k s y w s k a P o j e z i e r z e K a s z u b s k i e Zatoka Gdañska hydroizohipsa hydroisohypse kierunki przep³ywu wód
groundwater flow directions
obszar wystêpowania wód artezyjskich
artesian aquifer
pradolinny poziom wodonoœny
ice-marginal valley aquifer
N
0 2 4 km
Ryc. 2. Mapa zwierciad³a wód podziemnych (stan z 1931 r.) Fig. 2. Map of groundwater table (in 1931)
prac¹ systemów polderowych. Najmniejsze zmiany (do 0,5 m)
zanotowano poza granicami
oddzia³ywania ujêæ komunal-nych: „Reda II” i „Rumia–Jano-wo” (P-10 i P-11) oraz w rejonie miasta Redy (P-1). Zasiêg wystê-powania wód artezyjskich zosta³ znacznie zredukowany. Tylko w rejonie otworów: P-10 i P-11 wody podziemne stabilizowa³y siê do 0,7 m nad poziomem tere-nu. Innym skutkiem obserwowa-nych obni¿eñ by³y zmiany w hydrografii. Wody Cisowianki na sto¿ku nap³ywowym pojawia³y siê okresowo, a pod koniec lat 80. nast¹pi³ ich trwa³y zanik.
Po roku 1993 eksploatacja wód podziemnych ulega systema-tycznemu zmniejszeniu. W œlad za tym obserwuje siê wznios zwierciad³a wód podziemnych. Dotyczy to zw³aszcza po³udnio-wej czêœci Pradoliny Kaszubskiej, gdzie obni¿enia zwierciad³a wody by³y najwiêksze (ryc. 3) Na czêœci obszaru nast¹pi³ powrót zwier-ciad³a do stanów pierwotnych.
Tendencje wieloletnie wahañ zwierciad³a
wód podziemnych Zmiany po³o¿enia zwierciad³a wód podziemnych rejestrowane s¹ w miesiêcznym cyklu pomiaro-wym. Analizê obserwowanych
zmian przedstawiono w
nawi¹zaniu do œrednich stanów rocznych. Przedstawiono je na ryc. 4, któr¹ uzupe³niono tak¿e
Nr punktu miejscowoœæ Rzêdna terenu G³êb. otworu
Warstwa wodonoœna Strefa
zafiltrowania [m] od–do G³êbokoœæ zwierciad³a [m] Strop [m] p.p.t. Sp¹g [m] p.p.t. Stan pocz¹tkowy rok Stan obecny m-c i rok P-1 Reda 10,3 19,3 2,0 18,0 14,0–18,0 2,0 (1978) 1,9 (XII 1999) P-4 Mrzezino 1,9 16,6 4,5 14,0 10,0–14,0 0,2 (977) 0,7 (XII 1999) P-7 Mrzezino 1,4 30,0 19,5 >30,0 22,5–26,5 + 0,3 (1978) 0,6 (XII 1999) P-9 Kazimierz 10,2 20,7 6,5 >20,7 15,5–19,5 6,5 (1978) 6,0 (XII 1999) P-10 Rumia 7,9 20,8 12,0 >20,8 14,7–18,7 + 0,4 (1978) +1,1 (XII 1999) P-11 Rumia 10,2 31,0 0,5* 26,0 21,5–25,5 0,5 (1978) 0,0 (XII 1999) P-13 Rewa 0,7 31,0 2,4* 28,1 18,0–28,0 0,4 (1977) 0,0 (XII 1999) P-25 Rumia 21,2 40,0 0,5 >40,0 33,0–38,0 5,0 (1930)** 7,0 (XII 1999) P-26 Rumia 14,7 40,0 8,0 >40,0 33,0–38,0 +3,5 (1930)** +0,8 (XII 1999) P-28 Gdynia 20,9 37,0 5,4 >37,0 33,5–36,5 5,0 (1930)** 6,0 (VI 1998) P-30 Gdynia 16,1 30,0 1,0* >30,0 26,5–29,5 +2,0 (1930)** 0,4 (XII 1999) P-47 34,8 131,5 104,0 129,0 115,0–125,0 21,0 (1977) 22,2 (XII 1999)
Tabela 1. Ogólna charakterystyka hydrogeologiczna punktów obserwacyjnych Tab. 1. Hydrogeological characteristics of the observation wells
* istniej¹ przewarstwienia utworów nieprzepuszczalnych w warstwie wodonoœnej, ** pomiary z otworów badawczych z 1931 r. (Pomianowski, 1934), + zwierciad³o wody stabilizuje nad teren
2 2 4 6 8 10 12 12 14 14 12 10 6 4 20 0 0 0 16 18 P-1 P-47 P-9 P-10 P-11 P-26 P-30 P-4 P-7 P-13 P-25 P-28 2 Konitop Leniwy Gizdepka W y so c z y z na Pu c k a K ê p a O k s y w s k a Zatoka Gdañska Za górs kaStruga Ciso wianka P o j e z i e r z e K a s z u b s k i e REDA RUMIA GDYNIA Reda N 0 2 4 km 0 2 4 km P-1 P-47 P-9 P-10 P-11 P-26 P-30 P-4 P-7 P-25 P-28 Konitop Leniwy Gizdepka W y so c z y z na Pu c k a K ê p a O k s y w s k a Zatoka Gdañska Z agó rska Struga Ciso wianka P o j e z i e r z e K a s z u b s k i e REDA RUMIA GDYNIA Reda N P-13 Rumia-Janowo EC III Port Stocznia Reda II 2 1 2 4 6 8 10 12 14 12 10 6 4 2 16 18 P-13 0 2 4 km P-1 P-47 P-9 P-10 P-11 P-26 P-30 P-4 P-7 P-25 P-28 Konitop Leniwy Gizdepka W y so c z y z na Pu c k a K ê p a O k s y w s k a Zatoka Gdañska Za górs ka Struga Cisowian ka P o j e z i e r z e K a s z u b s k i e REDA RUMIA GDYNIA Reda N 0 2 4 km P-1 P-47 P-9 P-10 P-11 P-26 P-30 P-4 P-7 P-25 P-28 Konitop Leniwy Gizdepka W y so c z y z na Pu c k a K ê p a O k s y w s k a Zatoka Gdañska Z agó rska Struga Cisowian ka P o j e z i e r z e K a s z u b s k i e REDA RUMIA GDYNIA Reda N P-13 Rumia-Janowo EC III Port Stocznia Reda II 1983 - 1985 r 2000 r
Strefa obni¿onego zwierciad³a wód podziemnych:
Decline of groundwater level zone:
poldery polders < 2 m 2 - 4 m 4 - 6 m hydroizohipsa hydroisohypse wody artezyjskie artesian waters
otwory obserwacyjne sieci Trójmiejskiej”
regional groundwater monitoring sites
„
observation wells of
g³ówne ujêcia wód podziemnych
groundwater intakes
pradolinny poziom wodonoœny
ice-marginal valley aquifer
P-30
10
Ryc. 3. Mapa zwierciad³a wód podziemnych oraz zakres obni¿eñ w latach 1983–1985 i 2000 Fig. 3. Map of groundwater level in 1983–1985, 2000 year and drawdown of groundwater
wysokoœci¹ opadów atmosferycznych rejestrowanych na stacji IMiGW w Gdyni oraz przebiegiem eksploatacji wód podziemnych na dwóch najwiêkszych ujêciach komunal-nych: „Reda II” i „Rumia”.
Najni¿sze stany wyst¹pi³y w 1980 r. oraz w okresie 1990–1993. Wynika³y one z rekordowego poboru wód
podziemnych, którego maksimum wyst¹pi³o na prze³omie lat 1989–1990. Okres ten cechowa³y równie¿ niskie opady atmosferyczne, co nasili³o proces regresji stanów zwier-ciad³a wód podziemnych. W rejonie piezometrów P-7 i P-13 najni¿sze stany wyst¹pi³y w 1983 r. Zaznaczy³ siê wtedy wp³yw prac odwodnieniowych prowadzonych w Rewie pod przysz³e sk³adowisko popio³ów z EC III Gdyni (Balcer i in., 1986).
Od 1993 roku nastêpuje proces stopniowego podno-szenia siê zwierciad³a wód podziemnych. Zaznacza siê on w ka¿dym z obserwowanych piezometrów. Z biegiem lat jego tempo nasili³o siê i obecnie wynosi: od 0,2 do 0,6 m w ci¹gu roku. W 1999 r. zarejestrowano najwy¿sze stany z ca³ego okresu obserwacji. Przyczyn¹ analizowanego zja-wiska jest systematycznie malej¹cy pobór wód podziem-nych oraz rosn¹ca wartoœæ opadów atmosferyczpodziem-nych (zw³aszcza w ostatnich latach).
Omówione zmiany po³o¿enia zwierciad³a wód pod-ziemnych potwierdzaj¹ równie¿ tendencje wieloletnie wyra¿one za pomoc¹ linii trendów. Charakterystyczny kszta³t tej krzywej potwierdza przedstawion¹ analizê z wyj¹tkiem piezometrów P-7, P-13 i P-30, które wyró¿nia sta³y wzrost po³o¿enia zwierciad³a wód podziemnych obserwowany w analizowanym okresie.
Zakres obserwowanych zmian w po³o¿eniu zwier-ciad³a wód podziemnych najlepiej wyra¿a amplituda z wie-lolecia. Maksymalne wartoœci przyjmuje w po³udniowej czêœci Pradoliny Kaszubskiej — do 2,5 m (P-26, P-28, P-30), gdzie wp³yw ujêæ na stany wód podziemnych
zazna-œrednie stany roczne
annual groudwater levels
P-1 0,60 0,63 0,55 0,66 0,33 0,51 0,64 0,31 0,28 0,20 0,36 0,48 0,42 0,72 0,56 0,38 0,44 0,39 0,40 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 m n.p.m. P-7 0,48 0,54 1,30 1,40 1,06 1,13 0,45 0,30 0,34 0,19 0,26 0,27 0,45 0,39 0,55 0,42 0,26 0,44 0,26 0,35 0,5 1,0 1,5 2,0 P-9 0,43 0,53 0,91 0,56 0,48 0,49 0,49 0,38 0,45 0,32 0,33 0,30 0,48 0,38 0,60 0,48 0,37 0,41 0,27 0,27 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 P-10 0,66 0,64 0,84 0,48 0,25 0,47 0,55 0,21 0,56 0,40 0,51 0,39 0,51 0,41 0,68 0,58 0,44 0,54 0,40 0,38 8,2 8,4 8,6 8,8 P-11 0,44 0,58 0,76 0,54 0,40 0,67 0,47 0,23 0,46 0,36 0,40 0,42 0,38 0,41 0,72 0,62 0,41 0,41 0,40 0,41 9,6 9,8 10,0 10,2 P-13 0,26 0,30 0,98 0,80 0,23 0,22 0,24 0,20 0,36 0,28 0,220,140,34 0,33 0,33 0,36 0,43 0,39 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 P-25 1,36 0,62 0,86 0,65 0,42 0,31 0,38 0,60 1,15 0,38 0,26 0,31 0,34 0,30 0,48 0,42 0,60 0,21 0,62 0,41 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 P-26 1,01 1,60 1,12 0,76 0,46 0,40 0,51 0,52 0,29 0,33 0,27 0,39 0,51 0,34 0,32 0,46 0,51 0,21 0,61 0,32 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 P-30 1,03 0,40 0,46 0,50 0,36 0,38 0,54 0,30 0,310,110,43 0,41 0,38 0,46 0,57 0,38 0,43 0,51 0,24 0,23 14,4 14,6 14,8 15,0 15,2 15,4 15,6 P-47 0,26 0,25 0,490,120,35 0,48 0,46 0,27 0,53 0,43 0,220,13 0,15 0,130,25 0,24 0,27 0,33 0,28 0,19 11,5 12,0 12,5 0,25 0,41 100 200 400 500 600 700 300 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 979899r. 400 800 1600 2000 2400 2800 1200 mm/rok m /h3
wydajnoœæ ujêæ: “Reda II”+ “Rumia-Janowo”
the output of groundwater intakes
roczne opady w Gdyni
annual precipitation in Gdynia station
linia trendu trend line amplituda roczna [m] amplitude of groundwater-teble fluctuations [m] 0,2
Ryc. 4. Wykresy œrednich rocznych stanów i amplituda wahañ zwierciad³a wód podziemnych w wybranych otworach obserwa-cyjnych
Fig. 4. Mean annual groundwater levels and annual amplitude of groundwater-table fluctuation in the selected observation wells
pierwszy i drugi typ wahañ
first and second types of fluctuation 1
trzeci typ wahañ, poziom podglinowy
third type fluctuation, underlying tills horizon 2
3
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X P-30 P-26 P-28 P-25 P-47 P-11 P-10 P-1 P-9 P-7 P-4 P-13 1 2 3 pradolinnypoziomwodonoœny ice-marginalvalleyaquifer
Ryc. 5. Typy wahañ wód podziemnych Fig. 5. Groundwater fluctuation types
czy³ siê najbardziej. Natomiast w otworach: P-1, P-10, P-11 zakres tych zmian nie przekracza³ 1,1 m. Mo¿na zatem przyj¹æ, ¿e œrednia amplituda (z wielolecia 1980–1999) naturalnego re¿imu wahañ zwierciad³a wód podziemnych na obszarze Pradoliny Kaszubskiej wynosi ok. 1,1 m.
Analizuj¹c przebieg zmian w po³o¿eniu zwierciad³a wód podziemnych zauwa¿amy wystêpowanie cyklu 3–4 — letniego. Jego obecnoœæ mo¿na wi¹zaæ z rytmem opa-dów atmosferycznych. Trudno wyodrêbniæ d³u¿sze cykle, z uwagi na zbyt krótki okres obserwacji.
Zmiennoœæ sezonowa wahañ zwierciad³a wód podziemnych
Czêstotliwoœæ prowadzonych pomiarów (jeden pomiar w ci¹gu miesi¹ca) nie pozwala na pe³n¹ analizê rytmu wahañ zwierciad³a wód podziemnych w ci¹gu roku hydro-logicznego. Jest ona jednak mo¿liwa w cyklu wieloletnim. Na podstawie œrednich miesiêcznych opracowano wykresy stanów zwierciad³a wód podziemnych z wielolecia 1980– 1999. Po przyjêciu odpowiedniej skali, u³atwiaj¹c¹ czytel-noœæ powsta³ych krzywych, mo¿emy okreœliæ typ wahañ wód podziemnych (ryc. 5). Kszta³t wykresów zgrupowa-nych w górnej czêœci ryciny wyró¿nia znaczne podobie-ñstwo. Zachodz¹ce zmiany, w rocznym rytmie wahañ, przejawiaj¹ siê wysokimi stanami na wiosnê i trwaj¹c¹ regresj¹ w ci¹gu lata. Taka powtarzalnoœæ i czas trwania sta-nów ekstremalnych cechuje naturalny rytm wahañ zwier-ciad³a wód gruntowych, kszta³towanych g³ównie opadami atmosferycznymi. W piezometrach: P-1, P-4, P-10 i P-11 stany maksymalne wystêpuj¹ w styczniu i lutym, a minimal-ne w lipcu i stanowi¹ poœredni typ wahañ miêdzy kontyminimal-nen- kontynen-talnym a oceanicznym. Natomiast w piezometrach: P-7 i P-9 maksimum stanów przypada w marcu, a minimum w mie-si¹cu lipcu lub sierpniu, co odpowiada kontynentalnemu typowi wahañ. Omawiana grupa piezometrów reprezentuje obszar Pradoliny Kaszubskiej, gdzie wody podziemne zachowa³y naturalny re¿im hydrogeologiczny, nie zabu-rzony eksploatacj¹ (pierwszy typ wahañ na ryc. 5).
Noto-wania stanów typowych w piezometrze P-13 nieco odbie-gaj¹ od pozosta³ych — s¹ stymulowane s¹siedztwem wód Zatoki Puckiej.
Odmienny rytm wahañ cechuje wody podziemne, bêd¹ce pod wp³ywem du¿ych ujêæ i sta³ych drena¿y budowlanych, gdzie wystêpuje trwa³e obni¿enie zwier-ciad³a wód podziemnych. Stany ekstremalne s¹ wypad-kow¹ zmiennego poboru. W rezultacie krzywe obrazuj¹ce wahania wód podziemnych s¹ nieregularne, a ich kszta³t jest czêsto odwrócony w stosunku do naturalnego: P-25, P-26 i P-28 (drugi typ wahañ).
Wahania wód podziemnych w piezometrze P-47 odbie-gaj¹ swym rytmem od wczeœniej omawianych. S¹ niere-gularne, bez wyraŸnych stanów ekstremalnych i nie wyka-zuj¹ zwi¹zku z rocznym cyklem opadów atmosferycznych. Charakteryzuj¹ one re¿im wód podziemnych izolowanych kompleksem utworów s³aboprzepuszczalnych, stymulowa-ny g³ównie dop³ywem lateralstymulowa-nym.
Mo¿liwy zakres zmian w po³o¿eniu zwierciad³a wód podziemnych na obszarze Pradoliny Kaszubskiej zosta³ okreœlony poprzez wyznaczenie przedzia³ów ufnoœci. Obli-czenia stanów œrednich oraz ich przedzia³y estymacyjne dokonano w oparciu o metodykê sprawdzon¹ dla innych obszarów Polski (Malinowski & Przytu³a, 1991). Wyniki obliczeñ dla wybranych piezometrów zosta³y przedstawione na ryc. 6. Kszta³t krzywych, odpowiadaj¹cych skrajnym sta-nom, przy 95% prawdopodobieñstwie wystêpowania, jest na ogó³ zbli¿ony do krzywych obrazuj¹cych stany œrednie. Niewielkie odstêpstwa mo¿na zauwa¿yæ w rejonie piezo-metrów:
P-13, gdzie wahania wód podziemnych
stymulowa-ne s¹ stanami morza;
P-26, P-30 spowodowane nieregularnoœci¹ poboru
wód podziemnych;
P-47 ograniczonym udzia³em zasilania bezpoœredni¹
infiltracj¹ opadów.
Wa¿nym parametrem okreœlaj¹cym re¿im wód pod-ziemnych jest roczna amplituda wahañ zwierciad³a wód podziemnych. Na obszarze Pradoliny Kaszubskiej zale¿y ona w g³ównej mierze od warunków klimatycznych, reten-P-1
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 m n.p.m. P-7
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 m n.p.m. P-10
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
8,3 8,4 8,5 8,6 8,7 8,8 8,9 m n.p.m. P-11
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
9,7 9,8 9,9 10,0 10,1 10,2 10,3 m n.p.m. P-13
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
m n.p.m. 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 P-25
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
m n.p.m. 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 13,8 13,9 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 15,0 P-26
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
m n.p.m. 14,9 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 15,5 15,6 P-30
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
m n.p.m. P-47
XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X
12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 m n.p.m. œrednia z wielolecia
many years' mean górna granica przedzia³u ufnoœciupper limit of possible changes dolna granica przedzia³u ufnoœcilower limit of possible changes
Ryc. 6. Œrednia stanów zwierciad³a wody i granice mo¿liwych zmian w wybranych otworach obserwacyjnych Fig. 6. Annual mean water level and limits of possible changes in the selected observation wells
cji poziomu wodonoœnego oraz wielkoœci poboru wód pod-ziemnych. Wp³yw eksploatacji wód podziemnych na wielkoœæ amplitudy rocznej najlepiej ilustruje ryc. 4. Pierwsze lata obserwacji (1980–1983) cechowa³o znaczne zró¿nicowanie poboru na ujêciach komunalnych. Czynni-kami dodatkowo aktywizuj¹cymi dynamikê wód podziem-nych by³o d³ugotrwa³e odwodnienie w Rewie oraz wyj¹tkowo niskie opady w 1982 r. Efektem wspó³dzia³ania wymienionych czynników by³y najwiêksze wartoœci rocz-nej amplitudy (od 0,7 do 1,6 m) obejmuj¹ce: rejon Rewy (P-7 i P-13), otoczenia ujêcia „Reda II” (P-9) oraz po³udniowe ramiê Pradoliny Kaszubskiej (P-25, P-26, P-30). W nastêpnym okresie (1984–1999) roczny zakres wahañ ustabilizowa³ siê a ró¿nice miêdzy poszczególnymi latami zmniejszy³y siê. Wyj¹tkiem jest rejon piezometrów P-25, P-26, P-30, gdzie warunki hydrodynamiczne s¹ naj-bardziej zmienione.
Uœredniaj¹c analizowane dane mo¿emy stwierdziæ, ¿e na obszarze Pradoliny Kaszubskiej wartoœci amplitudy rocznej oscylowa³y miêdzy 0,35 a 0,55 m. Najmniejsze roczne amplitudy w obserwowanych piezometrach mia³y zbli¿on¹ wartoœæ ok. 0,2 m. Natomiast maksymalne warto-œci cechuje znaczne zró¿nicowanie: od 1,0 do 1,6 m w po³udniowej czêœci pradoliny oraz 0,6–1,0 na pozosta³ym obszarze. Piezometry: P-1, P-10 i P-11 s¹ zlokalizowane w tej czêœci Pradoliny Kaszubskiej, gdzie warunki hydrodyna-miczne s¹ najbardziej zbli¿one do naturalnych. Œrednia war-toœæ amplitudy rocznej wynosi tutaj ok. 0,5 m. Dlatego mo¿emy j¹ uznaæ za typow¹ dla naturalnego rytmu wahañ zwierciad³a wód podziemnych na obszarze Pradoliny Kaszubskiej. Natomiast zakres mo¿liwych zmian wynosi od 0,2 do 0,8 m.
Stosunkowo niska wartoœæ œredniej amplitudy rocznej, w porównaniu do innych otwartych zbiorników wód pod-ziemnych (Che³micki, 1990; Malinowski, 1993), jest spowo-dowana du¿¹ retencj¹ pradolinnego poziomu wodonoœnego oraz znacznym udzia³em zasilania lateralnego i ascenzji z g³êbszych poziomów wodonoœnych (Kordalski & Lidzbarski, 2001). Czynniki te ograniczaj¹ amplitudê wahañ zwierciad³a wód podziemnych.
Podsumowanie i wnioski
1. Odtworzenie naturalnego stanu po³o¿enia zwier-ciad³a wód podziemnych na obszarze Pradoliny Kaszub-skiej pozwoli³o na okreœlenie zakresu zmian w dynamice wód podziemnych. Najwiêksze obni¿enia zwierciad³a wód podziemnych nast¹pi³y w latach 1980–1990 i obejmowa³y prawie ca³y obszar pradoliny. Maksymalnie siêga³y 6 m poni¿ej stanów naturalnych. Wynika³y one z intensywnego poboru wód podziemnych przekraczaj¹cego okresowo
4000 m3/h.
2. W warunkach niezaburzonych eksploatacj¹ wód podziemnych roczny rytm wahañ zwierciad³a wód pod-ziemnych cechuje typ poœredni miêdzy oceanicznym a
kontynentalnym z maksimum stanów w lutym i minimum w lipcu. Naturalny re¿im wahañ zwierciad³a wystêpuje w pó³nocnej czêœci Pradoliny Kaszubskiej (z wyj¹tkiem rejo-nu ujêcia „Reda II”), gdzie œrednia roczna amplituda waha siê miêdzy 0,2 a 0,8 m. Na pozosta³ym obszarze roczny rytm wahañ jest znacznie zaburzony trwale zmienionymi warunkami hydrodynamicznymi. W rezultacie roczna amplituda wahañ wynosi od 0,6 do 1,6 m. W bezpoœrednim s¹siedztwie brzegu morskiego dynamika wód podziem-nych jest stymulowana stanami wód w Zatoce Puckiej. Roczna amplituda nie przekracza 0,5 m.
3. W ostatniej dekadzie obserwuje siê proces sta³ego podnoszenia siê zwierciad³a wód podziemnych pradolin-nego poziomu wodonoœpradolin-nego. Spowodowany jest on zmniejszaj¹cym siê poborem wód podziemnych oraz rosn¹c¹ wartoœci¹ opadów atmosferycznych. W wyniku tego na czêœci obszaru Pradoliny Kaszubskiej nast¹pi³ powrót zwierciad³a wód podziemnych do stanów natural-nych. Obecna tendencja mo¿e mieæ jednak charakter prze-jœciowy, z uwagi na prognozowany rozwój regionu i zwi¹zane z tym zwiêkszone zapotrzebowanie na wody podziemne.
Literatura
BALCER M., OZON-GOSTKOWSKA E., JANIK B., LIDZBARSKI M., NOWAK B., RUSI£OWICZ R. & SUKOWSKA K. 1986 — Dokumentacja zasobów wód podziemnych z utworów czwartorzêdo-wych zlewni Redy i Zagórskiej Strugi. Arch. Przedsiêb. Geol. w Warszawie, Zak³ad w Gdañsku.
CHE£MICKI W. 1989 — Wybrane metody oceny wahañ zwierciad³a wód podziemnych. Prz. Geograf., 66: 63–75.
CHE£MICKI W. 1990 — Antropogeniczne zmiany zwierciad³a wód gruntowych w Polsce. Prz. Geograf., 62: 75–94.
LIDZBARSKI M. 1994 — Dokumentacja hydrogeologiczna g³ównego zbiornika wód podziemnych nr 110 — Pradolina Redy. Arch. Przedsiêb. Hydrogeolog. Gdañsk.
KORDALSKI Z. & LIDZBARSKI M. 2001 — Studium stanu rozpo-znania warunków zasilania i drena¿u wód podziemnych na obszarze zlewni Redy i Zagórskiej Strugi. Arch. Pañstw. Inst. Geol. Oddz. Geol. Morza w Gdañsku.
MALINOWSKI J. 1993 — Variation of groundwater table in Roztocze and problems of its hydrogeological evaluation. Kwart. Geol., 37: 609–630.
MALINOWSKI J. & PRZYTU£A E. 1991 — Metodyczne zasady interpretacji wahañ zwierciad³a wód podziemnych niecki lubelsko-radomskiej. Kwart. Geol., 35: 235–250.
OR£OWSKI R. 1998 — Mapa hydrogeologiczna Polski w skali 1 : 50 000, ark. Rumia, (15). Pañstw. Inst. Geol.
PAZDRO Z. & KOZERSKI B. 1990 — Hydrogeologia ogólna. Wyd. Geol.
POMIANOWSKI K. 1934 — Wodoci¹gi i kanalizacja miasta Gdyni. Prz. Tech., 19–20: 1–6.
SADURSKI A. 1989 — Górnokredowy system wód podziemnych Pomorza Wschodniego. Zesz. Nauk. AGH Kraków, Zesz., 46: 1–140. UŒCINOWICZ S. 1991–1999 — Sprawozdanie z obserwacji wód pod-ziemnych w rejonie Trójmiasta i monitoringu jakoœci wód podziem-nych woj. gdañskiego w roku 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999. Pañstw. Inst. Geol., Oddz. Geol. Morza.
WRÓBEL B. 1969 — Stosunki wodne zlewni Redy i Zagórskiej Stru-gi. Wyd. IBW PAN. Warszawa–Poznañ.
