R O C Z N I K P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A G E O L O G I C Z N E G O A N N A L E S D E L A S O C I E T E G É O L O G I Q U E D E P O L O G N E
Vol. L — 1: 139—159 K raków 1980
Henryk
N i e d z i e l s k i*CHARAKTERYSTYKA WODONOŚNOŚCI FLISZU KARPACKIEGO
NA PODSTAWIE WYDATKU STUDZIEN
(11 f ig .)
Characteristics of water capacity of the Carpathian Flysch on the basis of well discharges (Polish External Carpathians)
(11 Pigs.)
T r e ś ć : Szczegółow a analiza w ydatku studzien odw ierconych w e fliszu na obszarze K arpat zew nętrznych doprow adziła do w niosku, że 38% badanych o tw o rów to tzw . ujęcia infiltracyjn e zasilane w znacznym stopniu w odą z pobliskich cieków lub z nadległego, czw artorzędow ego poziom u w odonośnego. W ydatki ujęć infiltracyjnych, przeciętnie kilkakrotnie przew yższają w yd atki studzien ujm ujących w odę w yłącznie z poziom ów fliszow ych. U stalono średnie w yd ajności porów naw cze dla obu typów ujęć i krzyw ą praw dopodobieństw a w ydatku porównawczego dla ujęć bezinfiltracyjnych, czyilii fliszow ych. Podano rów nież w.zór w yrażający przy- bLiżony w ydatek studni fliszow ej w zależności od założonej depresji. Charaktery
stykę hydrogeologiczną fliszu uzupełniono obliczeniam i w spółczynnika filtracji.
W STĘP
Zasobność wód zw ykłych w sk ałach fliszow ych na obszarze K a rp a t zew n ętrzn y ch budzi zain tereso w an ie co n a jm n ie j z dw óch powodów : jed n y m jest ogólna dążność poznaw cza, a d ru g im re a ln a ocena m ożli
wości ujęcia w ody do picia w celu zao p atrzen ia m iejscow ej ludności, a, zwłaszcza licznych w ty m rejo n ie dom ów san ato ry jn o -w y p o czy n k o w ych. Istn ieje już spora ilość in fo rm acji uzasad n iająca podjęcie p ró b y dokładniejszego sprecyzow ania p rzeciętn ej w ydajności stu d z ien i p e r
sp ek ty w dalszego poszukiw ania wody.
N a obszarze K a rp a t zew n ętrzn y ch odw iercono około 300 studzien, k tó re jak się uw aża, czerpią wodę z fliszow ego poziom u Wodonośnego.
W iększość ich dostarcza niew ielkie ilości w ody, lecz n iek tó re są n a w e t b ardzo w y d ajn e, dlatego poglądy co do zasobności fliszu nié są jed n o
* Instytut G eotechniki P olitechniki K rakow skiej, 31-155 K raków, ul. W ar
szaw ska 24.
znaczne. Z nakom ita w iększość hydrogeologów re p re z e n tu je słuszny zresz
tą pogląd o m ałych zasobach w ód tego regionu, jednakże opinia ta nie jest p o p arta szczegółow ą analizą istn iejący ch danych. W fachow ej lite ra tu rz e istn ie ją ty lk o nieliczne in fo rm acje dotyczące w yników pom pow ania po- jed y n czn y ch w ierceń (M ichalik 1965, 1965a; Oszczypko, 1966) lub omó
w ienia o c h arak te rz e p rzeglądow ym (Szpakow ski, 1975). O statnio N ie
dzielski (1978) p rzed staw ił szczegółowo w aru n k i hydrogeologiczne fliszu karpackiego o pierając się głów nie na w ynikach b ad ań geologiczno-inży
nierskich. W p racy tej p ro b lem w y d a tk u stu d zien czerpiących wodę z poziom u fliszow ego został p o trak to w a n y bardzo sy n tety c zn ie i ja k b y m arginesow o, a je st to o ty le isto tn e zagadnienie do poznania w odo- nośności fliszu, że zasługuje na szersze om ów ienie. Poza tym a u to r po
now nie p rzep ro w ad ził k ry ty cz n ą an alizę m a te ria łu d o k u m entującego w y
d atk i stu d zien , co doprow adziło do uściślenia n iek tó ry ch dotychczaso
w ych w yników .
M ateriał dotyczący w yników pom pow ań we fliszu jest ty m b ard ziej in te resu ją cy , że poza granicam i P olski np. na obszarze słow ackich K a r
p a t fliszow ych w edług J. J e tla (inform acja u stna) nie przeprow adzono ani jednego b ad an ia tego typu.
W YNIKI DOTYCHCZASOWYCH BA DA Ń
•
W p oprzedniej p rac y (Niedzielski, 1978) a u to r s ta ra ł się s c h a ra k te ry zować zasobność wód fliszow ych, posługując się tzw . w ydajnością m ia
ro d ajn ą Q 5, k tó rą obecnie nazyw ać będzie w ydajnością porów naw czą.
J e s t to w y d a tek studni- u zy sk an y p rz y d ep resji 5 m. W ielkość ta odczy
tan a z .krzyw ych w y d a tk u poszczególnych stu d zien jest p o ró w n y w aln ą ze w zględu n a m ałe zróżnicow anie m iąższości stre fy nasyconej w e fliszu, m ałą zm ienność w spółczynnika filtra c ji i podobne k o n stru k c je stu d zien . A naliza w y d atk ó w Q5 pochodzących ze 100 w yselekcjonow anych otw o
rów , doprow adziła do w niosku, że 60 stu d zien stan o w i u jęcia b e zin fil- tra c y jn e a pozostałe 40 — u jęcia in filtrac y jn e . Spośród 60 ujęć b ezin - filtra c y jn y c h , połow a odznaczała się zw ierciadłem ciśnieniow ym i lam i- n a rn y m ru ch e m wody. Ś rednią w artość Qg z tego zbioru w ynoszącą 0,91 m 3/h u znano za ch arak te ry sty cz n ą dla wodonośności fliszu w całym regionie K a rp a t zew n ętrzn y ch . N ato m iast n a podstaw ie 51 w artości Q5 uzn an y ch za zbiór jed norodny, oszacowano k rzy w ą praw d o p o d o b ień stw a, z k tó rej m ięd zy in n y m i w ynika, że u zy sk an ie w y d a tk u porów naw czego w w ysokości 2— 4 m 3/h je s t m ożliw e z praw d o p o d o b ień stw em odpow ie
dnio 11— 1%.
Ś redni w spółczynnik filtra c ji obliczony na podstaw ie pom pow ania stu d n i o zw ierciadle ciśnieniow ym w yniósł 4,2 X I0 -6 m /s, a o zw ierciad le sw obodnym 8,8X10~7 m /s.
— 140 —
DANE WYJŚCIOWE
Podstaw ow e inform acje zaw ierające lokalizację studzien, ich profile geologiczne, głębokości naw ierconego i ustalonego zw ierciadła wody, sposób zafiltro w an ia i w y n ik i p ró b n y ch pom pow ań uzyskano z urzędów w ojew ódzkich w K rak o w ie i Rzeszowie oraz w O ddziale K rak o w sk im In s ty tu tu G eologicznego. W sum ie zgrom adzano dane dla 245 studzien.
Po bliższym zapoznaniu się z pow yższym m ateria łe m okazało się, że z ogólnej liczb y jed y n ie 100 studzien posiada pełne i w iarygodne dane z p ró b n y ch pom pow ań. Położenie ty ch otw orów n a tle szkicu te k to n i
cznego K a rp a t (K siążkiew icz, 1972) ilu s tru je fig. 1. P ozostałą część s tu dzien w yłączono z dalszych rozw ażań, poniew aż w ykonano w nich po m pow ania, bądź p rzy jed n y m poziom ie dynam icznym , bądź w y n ik i pom pow ań na k ilk u poziom ach dynam icznych u k ład a ły się w niepraw idłow ą,
w klęsłą k rzy w ą w y d atk u , lu b w ogóle by ły rozłożone chaotycznie, co uniem ożliw iało p rzep ro w ad zen ie analizy w y d atk u .
P rzy k ład em niew łaściw ych w yników pom pow ania badaw czego są dane uzyskane ze stu d n i w B onarów ce koło S trzyżow a, odw ierconej do głę
bokości 60 m w piaskow cach k red o w y ch płaszczow iny śląskiej, w śród k tó ry ch stw ierd zo n o łu p k i p stre o m iąższości 21 m. R ejon te n na p rze glądow ej m apie hydrogeologicznej P olski (M ichalik, P o p raw a 1963) o k reślan y je s t jako słabo w odonośny z częstym b ra k ie m wody. T ym cza
sem w w y n ik u próbnego pom pow ania stw ierdzono bardzo dużą w y d a j
ność, dającą jed n a k niepraw idłow ą k rzy w ą w y d a tk u (fig. 2). A naliza w y ników w iercen ia i pom pow ania prow adzi do w niosku, że p rzy czy n ą n ie praw idłow ej k rzy w ej w y d a tk u jest dodatkow e zasilanie w odą in filtru jącą się z pobliskiego cieku. Podobnie dzięki in filtra c ji w ód p o w ierz
chniow ych uzyskano w T ro p iu koło S trzyżow a ze stu d n i o głębokości 31 m, u sy tu o w a n ej w odległości 50 m od potoku, n ieb y w ałą jak na w a
ru n k i fliszow e w ydajność 66 m 3/h p rz y d ep resji 1,8 m. I tu ta j k rzy w a w y d atk u b y ła niepraw idłow a.
Zbiór sk ład ający się ze 100 stu d zien o p raw idłow ych w y n ik ach p ró b nego pom pow ania (różniący się od zbioru analizow anego w poprzedniej pracy) posiada m ało zróżnicow ane średnice w p rzedziale od 83/Y' do 14"
w tym aż 64% otw orów posiada śred n ice o ro zm iarach \№U"— \ \ ZU"
(fig. 3).
W każdym otw orze w b u d o w an y był filtr z ru r y stalow ej o p e rfo ro w anej części czynnej. D ługości części p erfo ro w an ej w ynosiły k ilk a do k ilk u n astu m etrów . W w ielu stu d n iac h (45%) w y k o n an o obsypkę żw iro
wą, najczęściej o u zia rn ien iu 5— 10 mm. M iała ona przede w szystkim spełniać ro lę zabezpieczenia p rzed sk u tk a m i pęczn ien ia łupków i obw a
łem ścian otw oru.
G łębokości 50 stu d zien są m niejsze lub dochodzą do 40 m, głębokość 32 stu d zie n w ynosi 41— 70 m, a 14 stu d z ie n sięga do głębokości 71— 100 m.
— 141 —
Tylko 4 stu d n ie są głębsze od 100 m, w ty m 2 odw iercone w K ry n icy posiadają głębokości 231 m i 253,4 m. W 65 otw orach stw ierdzono w a
ru n k i ciśnieniow e, a w 35 zw ierciadło w ody było sw obodne.
W iększość b a d an y c h stu d zien (82) jest u sy tu o w an a w K a rp a ta c h fli
szow ych na w schód od rzek i B iałej, pozostałe zaś 18 — rozm ieszczonych jest na zachód od tej rzeki. P e n e tru ją one u tw o ry n astęp u jący ch jednos
tek tektonicznych: skolskiej, śląskiej, m ag u rsk iej i fałdów dukielskich.
Pom pow ania badaw cze prow adzone b y ły p rzy znacznych dep resjach . R ozkład częstotliw ości w y tw a rzan y ch d ep resji przedstaw ia fig. 4. D epre
sje w iększe od 5 m stan o w iły 85% przy p ad k ó w i nierzadko dochodziły do kilkudziesięciu m etrów . Czas pom pow ania pojedynczych stu d n i prze
ciętnie w ynosił 4— 6 dób. W y jąte k pod ty m w zględem stan o w iła stu d n ia odw iercona w m iejscow ości K alem bina, gdzie pom pow anie trw a ło około 30 dób.
KRYTYCZNA OCENA DANYCH WYJŚCIOWYCH
Z k rzy w y ch w y d atk u stu d zien odczytano w ydajności odpow iadające d ep resji 5 m (Q5). Są one, jak udow odniono w poprzedniej pracy, w iel
kościam i porów nyw alnym i. U zyskano w ten sposób dw a podzbiory w iel
kości Qg: jed en o liczebności 65, re p re z e n tu ją c y w a ru n k i ciśnieniow e i drugi o liczebności 35, dla w aru n k ó w o sw obodnym zw ierciadle wody.
Dla pierw szego podzbioru sporządzono h isto g ram częstotliw ości w y stę pow ania Q5 w k lasach co 0,5 mVh (fig. 5). O trzym ano rozkład zbliżony do J-k sz ta łtn e g o z dużym zagęszczeniem niskich w artości do g ran icy 3,0 m 3,/h. D alsza część ro zk ład u je s t b ard ziej n iere g u la rn a i rozproszona.
Szczegółow a analiza w aru n k ó w hydrogeologicznych i usytuow ania studzien w zględem cieków w ykazała, że w ydajności porów naw cze, p rze ważnie w iększe od 3m 3/h pochodzą ze studzien bądź położonych w po
bliżu cieków, bądź p e n e tru ją c y c h rów nocześnie czw artorzędow y i fliszo
w y poziom w odonośny. U jęcia te nazw ano in filtra c y jn y m i ro zu m iejąc pod ty m pojęciem studnie, k tó re zasilane są nie ty lk o w odam i podziem nym i w y stęp u jąc y m i w u tw o ra c h fliszow ych, lecz w znacznym sto p n iu rów nież w odam i pow ierzchniow ym i lub w odam i pochodzącym i z nad- ległego czw artorzędow ego poziom u wodonośnego. W obu p rzy p ad k ach dodatkow e zasilanie um ożliw ia sy stem szczelin łączących stu d n ie z po
b liskim i nie fliszow ym i zbiornikam i wody. N atom iast stu d n ie o niskiej w ydajności porów naw czej, przew ażnie m niejszej od 3 m 3/h p rzy d ep resji 5 m b y ły znacznie oddalone od cieków i p en etro w ały w yłącznie poziom w odonośny w y stę p u jąc y w e fliszu. U jęcia te nazw ano b e z in filtra c y j- nym i, lub po p ro stu fliszow ym i, rozum iejąc pod ty m i o k reślen iam i otw ór stu d zien n y p e n e tru ją c y u tw o ry fliszow e i zasilany z poziom u w odonoś
nego utw orzonego w ty m środow isku skaln y m n a sk u te k in filtra c ji opa
dów atm osferycznych.
— 142 —
W yznaczona g ran ica Q5 rów na 3 m 3/h nie stan o w iła jedynego k ry te riu m podziału stu d zien na u jęcia b e z in filtra c y jn e i in filtrac y jn e . Było
to tylko k ry te riu m pom ocnicze, a w łaściw ego podziału dokonano po in
d y w id u aln y m p rzean alizo w an iu w arunków , w k tó ry ch odw iercono po
szczególne otw ory.
A oto typow e p rzy k ła d y przeprow adzonej analizy. Spośród 4 istn ie ją cych w L esku stu d zie n (o n u m eracji 28, 29, 88 i 89) p e n e tru ją c y c h p ias
kow ce krośnieńskie, dw ie (28 i 29) p rzeb iły rów nocześnie czw artorzę
dow y i fliszow y poziom w odonośny, a pozostałe dw ie w yłącznie fliszo
wy- W ydatki porów naw cze pierw szych dw óch stu d zien w ynosiły po 5,9 m 3/h, gdy tym czasem pozostałych dw óch b y ły k ilk a k ro tn ie niższe, i w ynosiły 1,1 i 1,2 m 3/h. Nie ulega w ątpliw ości, że przy czy n ą zw ięk
szonych w y d a tk ó w dw óch pierw szych stu d z ie n b y ło czerpanie w ody z zasobniejszego poziom u czw artorzędow ego. Gdy zjaw isko to p ow tarza się w ielokrotnie, to nie może być ono dziełem przy p ad k u . B ardzo często, w łaśnie stu d n ie u sy tu o w a n e na tara sa ch rzecznych, pom im o że z afiltro - w ano je w obrębie skał fliszow ych daw ały w ydatki, jak ie m ożna uzy
skać tylko z poziom u w ód czw artorzędow ych. D alszym tego ro d zaju p rz y k ład em są stu d n ie: w B orku S ta ry m z k tó rej uzyskano 82,8 m 3/h p rz y d ep resji 1,35 m i w Pcim iu, gdzie w y d atek 16 m 3/h uzyskano p rzy de
p resji 1,88 m. S tu d n ie tego ty p u bądź na sk u te k złego zam knięcia wód czw artorzędow ych, bądź dzięki system ow i szczelin łączących h y d rau licz
nie w w iększej odległości od otw oru poziom czw artorzędow y z fliszo
w ym , zasilane b y ły przez obfitszy czw artorzędow y poziom w odonośny.
O dm ienny p rz y k ła d u jęcia in filtrac y jn e g o p rze d staw ia stu d n ia nr. 12 w Naściszow ej k. Nowego Sącza w ykonana do głębokości 100 m w pias
kow cach m ag u rsk ich (Oszczypko 1966). W p ro filu stu d n i stw ierdzono' 3 m bezw odnego czw artorzędu. Z piaskow ców m ag u rsk ich n astąp iły dw a p rzy p ły w y w ody z głębokości 7,5 m i 16 ra, stab ilizu jące się na ty m sam ym poziom ie, około 5 m poniżej pow ierzchni teren u . K ształt k rz y w ej w y d a tk u (fig. 6) nie jest p raw idłow y, poniew aż n a stąp ił p rzy ro st w ydajności pom im o zejścia z d ep resją o ponad 6 m poniżej w arstw y n ap in ającej. Św iadczy to w y raźn ie o p o jaw ien iu się dodatkow ego zasila
nia. P rzypuszcza się, że źródłem , z którego pochodzi dodatkow e zasilanie, je s t potok p ły n ący niew iele ponad 100 m od otw oru. W niosek ten w y
d ają się potw ierdzać badania geoelektryczne, k tó ry m i w y k ry to strefę sp ęk ań biegnącą w k ie ru n k u doliny w spom nianego potoku.
N iekiedy sam o u sy tu o w an ie stu d n i daw ało podstaw ę do uznania jej za u jęcie in filtra c y jn e jak np. w p rzy p a d k u stu d n i n r 8 w ykonanej, w Jordanow ie. O dw iercenie tego otw oru w najbliższym sąsiedztw ie ko
ry ta SkaWy w p ro sty sposób w y jaśn ia p rzy czy n y uzyskania stosunkow o dużego w ydatku.
In n a zaś b y ła m o ty w acja uznania k ilk u stu d zien (41, 43, 62 i 63) za u jęcia in filtrac y jn e , pom im o że d ały w ydajności porów naw cze mniejsze-
— 143 —
o d założonego k ry te riu m . S tu d n ie te p e n e tru ją c e su b facje fliszu n o r
m aln eg o i łupkow ego osiągnęły zb y t duże w y d atk i, n iea d ek w atn e do litologii p rzew ierconych skał. U znano więc, że są dodatkow o zasilane w odą z czw arto rzęd u lu b z pobliskich potoków .
P osłużenie się w y d atk iem porów naw czym i szczegółowa an aliza in d y w id u a ln y c h w aru n k ó w w ykonania stu d zien um ożliw iły w y o d ręb n ien ie
ujęcia b ezm filtrac y jn eg o od in filtrac y jn y c h , co w niosło isto tn y elem ent do poznania rzeczyw istej w odonośności fliszu. Spośród 100 b ad an y c h stu d zien , 62 okazały się u jęciam i zasilanym i w yłącznie z zasobów fli
szow ych poziom ów w odonośnych (oznaczone p u n k tem na fig. 1.), a 38 u jęciam i in filtra c y jn y m i (oznaczone gw iazdką na fig. 1.).
D ążąc do u zy sk an ia podzbiorów sk ład ający ch się w m iarę m ożności z jed n o ro d n y ch w yników Q5, dokonano dalszego podziału d an y ch w za
leżności od ro d za ju filtra c ji (lam in arn ej, m ieszanej i tu rb u le n tn e j). Dla ujęć, w k tó ry c h stw ierdzono zw ierciadło ciśnieniow e, odpow iednich p rze
liczeń um ożliw iających p rzep ro w ad zen ie tego podziału, dokonano w edług sc h em atu zaproponow anego przez M acioszczyka (1971, str. 258). N ato m iast podziału ujęć o sw obodnym zw ierciadle w ody dokonano n a pod
staw ie p o ró w n an ia in d y w id u aln y ch k rzy w y ch w y d a tk u z ty p o w y m i k rz y w ym i c h a rak te ry zu jąc y m i odpow iedni rodzaj filtra c ji (M acioszczyk 1964, str. 183). Pow yższy sposób w y n ik ał z konieczności uniknięcia obliczeń, do k tó ry ch w p rzy p ad k u sw obodnego zw ierciadła w ody p o trze b n a jest znajom ość m iąższości s tre fy nasyconej, a p a ra m e tr te n nie jest dokładnie znany w m iejscach poszczególnych w ierceń.
W re z u lta cie dokonanego podziału uzyskano z ogólnego zbioru w y dajności porów naw czych 12 jed n o ro d n y ch podzbiorów . Sześć podzbio
rów ch arak tery zo w ało u jęcia b e z in filtra c y jn e (po trz y dla w a ru n k ó w zw ierciadła ciśnieniow ego i sw obodnego) i tyle sam o u jęcia in filtracy jn e.
Liczebność poszczególnych podzbiorów uległa pew nej zm ianie w sto su n k u do p o przedniej pracy.
ANALIZA STATYSTYCZNA
D la każdego podzbioru w ydajności porów naw czych obliczono śred n ią a ry tm ety c zn ą (Q5), w a rian cje (s2) i odchylenia stan d ard o w e (s). W w y n ik u b a d an ia istotności różnic pom iędzy śred n im i ary tm ety c zn y m i po
szczególnych podzbiorów stw ierdzono, że nie m a isto tn y ch ró żn ic po
m iędzy sześciom a podzbioram i należącym i do ujęć b ezin filtracy jn y ch , niezależnie od c h a ra k te ru zw ierciadła w ody i ro d zaju ru ch u w ody. P o
dobnie b ra k było isto tn y ch różnic pom iędzy podzbioram i c h a ra k te ry z u jącym i u jęcia in filtracy jn e . Isto tn e n ato m iast różnice stw ierdzono po
m iędzy poszczególnym i zbioram i ujęć b e zin filtrac y jn y c h i in filtra c y j
nych. W yniki te prow adzą do w niosku, że w ydajności porów naw cze
— 144 —
Fig. 1. U s y tu o w a n ie b a d a n y c h s tu d n i n a tle sz k ic u te k to n ic z n e g o K a r p a t (nieco u p ro szczo n eg o ) M. K s ią ż k ie w ic z a (1972). 1 — je d n o s tk a w ie rc h o w a ; 2 — p ła sz c z o - w in y re g lo w e ; 3 — flis z p o d h a la ń s k i; 4 — p ie n iń s k i p a s s k a łk o w y ; 5 — p la s z c z o - w in a m a g u f s k a ; 6 — je d n o s tk a w y s tę p u ją c a w o k n a c h p ła s z c z o w in y m a g u r s k ie j (je d n o s tk a g ry b o w s k a , d u k ie ls k a ? ) ; 7 — łu s k i i f a łd y d u k ie ls k ie ; 8 — łu s k a p rz e d - m a g u r s k a ; 9 — p ła s z c z o w in a ś lą s k a ; 10 — p ła s z c z o w in a p o d ś lą s k a ; 11 — p ła sz c z o - w in a s k o lsk a ; 12 — n e o g e n : 13 — g łó w n e n a s u n ię c ie ; 14 — w a ż n ie js z e u sk o k i;
15 — s tu d n ie b e z in f iltr a c y jn e ; 16 — s t u d n ie in f il tr a c y j n e
Fig. 1. L o c a liz a tio n o f th e e x a m in e d w e lls on t h e te c to n ic m a p o f t h e C a r p a th ia n s (s lig h tly s im p lifie d ), w o rk e d o u t by K siążkiew iicz (1972). 1 - H ig h T a t r a se rie s ; 2 — s u b - T a t r a n a p p e s ; 3 — P o d h a le F ly s h ; 4 — P ie n in y K lip p e n B e lt; 5 — M a g u ra n a p p e ; 6 —■ u n it fo u n d in w in d o w s of th e M a g u r a n a p p e (G ry b ó w , D u k la ? se rie s); 7 — D u k la s c a le s a n d fo ld s; 8 — fo r e -M a g u ra S c a le ; 9 — S ile s ia n n a p p e ; 10 — s u b - S ile s ia n n a p p e ; 11 — S k o le n a p p e ; 12 — N e o g e n e ; 13 — m a i n o v e r- t h r u s t ; 14 — m o r e im p o r t a n t f a u l ts ; 15 — n o n - in f iltr a tio n w e lls ; 16 — in f il tr a t io n
w e lls
о
IS
ł
з0 f 9
W y d a t e k
2 M a
f m ’f a ]
K g. 2. Niepraw idłow a krzyw a wydatku studni z m iejscowości Bonarówka, ukazująca w;pływ
dodatkowego zasilania
Fig. 2. Irregular curve of w ell discharge in the village of Bonarówka, show ing th e effect
of a supplem entary alim entation
Fig. 3. Częstotliwość stosow anych średnic w badanych studniach Fig. 3. Frequency of diam eters met
in th e exam ined w ells
%
=f=t=h-
15 2 0 2 5 SO 3 5 4 0 4 5 S o S S 6 0 Ofmj
Fig. 4. Częstotliwość w ielk ości w ytwarzanych depresji w studniach fliszow ych Fig. 4. Frequency of depressions found in the Flysch w ells w ith respect to their
size
'S 10-ç
J=L n n
« 13 J=U
Fiig. 6. Krzywa w ydatku ze studni w Naścieszowej ukazująca w pływ dodatkowego zasilania
Fig. 6. Discharge curve o f a w e ll from Naścieszowa, showing th e effect of a sup
plem entary alim entation
T T ] — П
Ч^/ь]
Fig. 7. Rozkład częstotliw ości Q5 (wydatek na 5 m depresji) studzien bezinfiltra- cyjnych
Fig. 7. Frequency distribution Q5 (discharge at a depresion of 5 m) of n on-infil
tration w ells
Fiig. 5. Rozkład częstotliw ości Qä (wydatek na 5 m depresji) studni bezinfiltracyj- nych i infiltracyjn ych w warunkach zw ierciadła ciśnieniowego
Fig. 5. Frequency distribution Q5 (discharge at a depression of 5 m) of n on-infil
tration and in filtration w ells under conditions of confined aquifers
stu d zien fliszow ych należą do dw óch p o p u lacji w zależności od ty p u ujęcia. C h a ra k te r zaś naw ierconego zw ierciadła w o d y jak rów nież rodzaj filtra c ji p rzy w e jściu w ody do o tw o ru nie m a istotnego w p ły w u na w ielkości Q5.
U tw orzono w ięc dw a zbiory danych. Je d e n o liczebności n = 62, re p rez en tu ją c y u jęcia b e z in filtrac y jn e i d ru g i o liczebności n = 38, ujęcia in filtrac y jn e . P a ra m e try staty sty czn e ty ch zbiorów zaw iera tab ela 1.
W artości s ta ty s ty k i t dla w yżej w ym ienionych p a ra m e tró w w ynosi 12,5 — zaś w artość k ry ty c z n a t a p rzy poziom ie istotności 0,05 w ynosi 1,888. A zatem pom iędzy obydw om a zlbiorami zachodzi isto tn a różnica, co w ięcej, n aw et p rzy bardzo niskim poziom ie istotności a = 0,001 hip o tezę o rów ności śred n ich należy zdecydow anie odrzucić.
Z naczenie przeprow adzonej analizy sta ty sty c zn e j polega przede w szy
stk im na u zy sk an iu dodatkow ego p o tw ierd zen ia, że zbiór stosunkow o w ysokich w ydajności porów naw czych, uzyskanych, jak to udow odniono, w szczególnych w aru n k ach , bo p rzy udziale in filtra c ji z in n y ch zb io rn i
ków w odnych, stan o w i od ręb n ą populację nie m ającą zasadniczo nic w spólnego z w odonośnością fliszu. U jęcia in filtra c y jn e m ożna byłoby
Tabela 1 P aram etry statystyczne w ydajności porów naw czych studzien
— 145 —
Rodzaj ujęcia
bezinfiltracyjne infiltracyjne
n = 62 0 5 2 = 1.15
j = 2,05 s = 1,43
n = 38 0 5 2 = 6.15
s = 6,59 ' j = 2,56
zatem całkow icie pom inąć b ad ając w odonośności fliszu. Nie uczyniono tego jed n ak , aby p ro b lem w yjaśnić do końca, gdyż u jęcia in filtrac y jn e zb y t często utożsam ia się z fliszow ym i, praw dopodobnie n a tej zasadzie, że w iększa część p ro filu stu d n i odw iercona jest we fliszu i w jego obrę
bie z n ajd u je się też część czynna filtru . W y d aje się też, że geolodzy do
k u m en tu jący , k tó rz y n ad zo ru ją pojedyncze w iercenia, nie s ta ra ją się roz
różniać, z jakiego ro d zaju ujęciem m ają do czynienia. Celem ich p racy jest uzyskanie z o tw o ru dużego w y d atk u , a nie badania n ad c h a ra k te rem ujęcia, w ty m m iędzy innym i tk w i przyczyna, że do tej pory po
glądy na zasobność fliszu nie b y ły jednoznaczne.
R ozkład częstości w y d atk ó w porów naw czych ujęć fliszow ych (fig. 7) u kazuje, że najw ięk sza ilość d an y ch przy p ad a na dw ie najniższe klasy.
Liczebność w yższych klas stopniow o m aleje. Tego ro d zaju ro zk ład moż-
10 — R o c z n ik P T G 50/1
na aproksym ow ać fu n k c ją gęstości rozkładu w ykładniczego w y rażo n ą w zorem (Ziobroń 1976):
Л й ) = ^ щ oraz d y stry b u a n tą :
F(Qs) 1
gdzie: zm ienna losowa jest dodatnia Q5 > 0 p a ra m e tr ro zk ład u (A > 0 )
śre d n ia w ydajność porów naw cza Q5 = \
W ychodząc z ty c h zależności m ożna obliczyć p raw dopdobieństw o u zyskania w ydajności porów naw czej m niejszej lub w iększej QS() (Nie
dzielski, 1978).
— 146 —
Fig, 8. K rzyw a praw dopodobieństw a w yd atku studzien fliszow ych bezin filtracyj- nych przy depresji 5 m
Fig. 8. Probability curve of discharge of non-infiltration F lysch w ells at a depres
sion of 5 m
W yniki obliczeń p rzed staw ia fig. 8. Z w y k resu w y n ik a m. in. że z 90% p raw dopodobieństw em m ożna uzyskać z jed n ej stu d n i fliszow ej w ydajność w ynoszącą zaledw ie 0,12 m 3/h p rzy d e p re sji 5 m. P ra w d o podobieństw o uzyskania znacznie w iększych w ydajności jest m ałe. Na p rzy k ład uzy sk an ie w ydajności porów naw czej w ynoszącej 6 m 3/h , to znaczy ró w n e j w arto ści śred n iej z w szystkich ujęć in filtra c y jn y c h jest
— 147
m ożliw e zaledw ie z 1% praw dopdobieństw em . W ydaje się, że powyższe obliczenia rea ln ie i bardzo obrazowo p rzed staw iają m ałą zasobność fli
szu w K a rp a ta c h zew nętrznych. Można też uw ażać, że w y b ra n a próba sk ład ająca się z 62 stu d n i jest re p re z e n ta ty w n ą dla w aru n k ó w fliszo
wych. Z uw agi na J -k s z ta łtn y rozkład liczebności Q5 tej próby, za p rze
ciętną w ydajność porów naw czą p rzy jęto w artość m ediany, k tó ra w ynosi 0,81 m 3/h przy d e p re sji 5 m.
CAŁKOWITE WYDATKI STUDZIEN
W yniki p ró b n y ch pom pow ań 62 stu d zień fliszow ych naniesiono na jed en układ Q = f(s). P rz y pom ocy zróżnicow anych oznaczeń pokazano w ydatki p rzy odpow iadających im d ep resjach z 42 ujęć, w k tó ry ch stw ierdzono zw ierciadło ciśnieniow e i z 20 n zw ierciadle sw obodnym , a także przy ró żn y m ro d za ju filtra c ji (fig. 9). W śród stu d zien o zw ier
ciadle ciśnieniow ym w 30 filtra c ja była lam in arn a, a w 12 — m ie
szana (5) lub tu rb u le n tn a (7). Dw a o statn ie rodzaje filtra c ji pokazano łącznie, aby nie zaciem niać w ykresu. W śród ujęć o zw ierciadle sw obo
dnym w 6 stw ierdzono ru ch lam in arn y , a w 5 — m ieszany i w 9 — tu rb u le n tn y . P u n k t oznaczający w y d atek u zy sk an y przy m ak sy m aln ej d ep resji opatrzono n u m erem stu d n i zgodnym z n u m erem zam ieszczonym na fig. 1.
U zyskany zbiór p u n k tó w w yraźnie rozdziela się na dw a podzbiory różniące się w ielkością w ydatku. W iększe w y d atk i uzyskano z 18 s tu dzien, w ty m tak że a b so lu tn ie najw iększą w ydajność 18 m 3/h przy d e
p resji 40 m d ała stu d n ia o głębokości 253,4 m w K ry n icy . Podzbiór tych danych aproksym ow ano p ro stą ty p u y = a x -j- b p rzy b = 0, osza
cow aną przy pom ocy m etody n ajm n iejszy ch k w ad rató w . O trzym ano silną zależność o w spółczynniku k o relacji 0,946. Ś red n i błąd w yrażony sto su n k iem У , gdzie y t jest zm ienną oszacow anej p ro ste j, w ynosi
± 36,3%. Na w ielkości błędu zaw ażyły w dużym sto p n iu w y n ik i stu d n i У n r 72. Bez ty ch w yników śred n i błąd b y łb y o około 10% niższy. Ś rednia w artość x{Q) w ynosi w ty m podzbiorze 5Д6 m 3/h, a średnia y (s) 11,77 m.
D rugi podzbiór p u n k tó w z pozostałej, przew ażającej (71%) części stu d zien fliszow ych ch a rak te ry z u ją m ałe w y d atk i n a ogół nie p rz e k ra czające 4 m 3/h p rz y znacznych depresjach, dochodzących n a w e t do 59 m.
Ś rednia w artość Q w ynosi 1,79 m 3/h p rzy śred n iej s = 18,53 m. Zbiór te n ap roksym ow any tego sam ego ty p u p ro stą co poprzedni daje słabszą k orelację o w spółczynniku r — 0,5678. Jed n ak że badanie istotności w spół
czynnika k o relacji dowodzi, że n aw et p rzy poziom ie istotności a — 0,001, w artość sta ty s ty k i t = 7,55 jest znacznie w iększa od w artości k ry ty cz n ej ta — 3,373, co św iadczy o istotności korelacji. Ś redni b łąd w yliczony tak sam o jak poprzednio w ynosi ± 44,5%.
10*
T rzeba nadm ienić, że próbow ano u stalić zw iązek k o re la cy jn y osobno dla ujęć o zw ierciadle ciśnieniow ym i osobno o sw obodnym . W ty m d ru g im p rzy p a d k u aproksym ow ano w y n ik i p ró b n y ch pom pow ań za-
— 148 —
w
Q - Wydatek [m 3/h J
•30e
.9 2 J 6 63
* X
--- o *S3
о X
— 149
rów no prostą, jak i k rzy w ą ty p u parabolicznego. Nie otrzy m an o jed n ak zadow alających w yników . W obu p rzy p ad k ach uzyskano bardzo niskie w spółczynniki k o relacji, a te s t istotności p o tw ierd ził hipotezę, że zm ien
ne X i y nie są skorelow ane. Po u tw o rzen iu jednego zbioru w spółczyn
niki k o relacji dla d an y ch z u jęć ciśnieniow ych uległy co p raw d a n ie
znacznem u zm niejszeniu, jednakże uzyskano w te n sposób ogólny pogląd na zasoby ek sp lo atacy jn e stu d n i fliszow ych bez w zględu na c h ara k te r zw ierciadła w ody. Te przeciętn e zdolności ek sp lo atacy jn e ujęć p rz e d sta wia rów nanie s = 8,3 Q. R ealność tego ró w n an ia p o tw ierd z ają w ydatki innych studzien, k tó ry ch nie uw zględniono w n in iejszy ch rozw ażaniach ze w zględu na jednostopniow e pom pow anie. Otóż z kilkudziesięciu tak p rzeb ad an y ch stu d n i uzyskano bardzo m ałe w y d atk i 0,6— 2,9 m 3/h przy d ep resjach 10— 47 m. Pom im o pew nych b rak ó w d o k u m en tu jący ch w y niki te rów nież odzw ierciedlają rzeczyw iste zasoby stw ierd zo n e p rz y poszukiw aniu w ody do picia w e fliszu.
J e s t jed n ak d ru g ie rów nanie (s = 2,28 Q), z którego o trzy m u je m y 3,65 razy w iększy w y d atek p rzy tej sam ej depresji. Te k orzystniejsze w a ru n k i stw ierdzono w 29% b ad an y ch otw orów . Zachodzi w ięc p otrzeba p rzeanalizow ania ich w aru n k ó w geologicznych. Spośród w szystkich b a d an y ch stu d zien 44 w ykonano na obszarze płaszczow iny śląskiej, z czego
14 (31,8%) n a le ży do zespołu o w yższej w ydajności, 12 — w rejo n ie płaszczow iny skolskiej, 5 — m agurskiej (4 o podw yższonej w ydajności) i jed n a w obrębie fałdów dukielskich. Z decydow ana większość, bo 54 otw ory, p e n e tru je su b facje fliszu piaskow ego w ty m 17 (31,5%) n a leży do studzien o w yższej w ydajności i 8 — p e n e tru je flisz łupkow y, w ty m jedna n ależy do zespołu o w yższej w ydajności. O gniw a s tr a ty graficzne, w k tó ry ch odw iercono stu d n ie, ilu s tru je tab e la 2.
Sądząc w ed łu g procentow ego udziału stu d zien o podw yższonej w y dajności w sto su n k u do p rzeciętn ej, uzy sk an ej z danego ogniw a s tr a tygraficznego, m ożna by w nioskow ać, że n ajk o rz y stn iejsze w a ru n k i h y drogeologiczne m ają m iejsce w w arstw ach lgockich i odpow iadających im wiekowo gezow ych oraz w piaskow cach m agurskich. W niosek tak i
Fig. 9. W ydatki studzien fliszow ych (bez/infiltracyjnych) aproksym ow ane dwom a prostym i. 1 — w yd a tk i ujęć o zw ierciadle ciśnieniow ym i lam inarnym ruchu wody;
2 — jw., lecz o ruchu w ody m ieszanym i turbulentnym ; 3 — w yd atk i ująć o zw ier
ciadle swobodnym i lam inarnym ruchu wody; 4 — jw., lecz o ruchu m ieszanym i turbulentnym ; 5 — linia rozdzielająca dane na dwa podzbiory; cyfry przy punk
tach oznaczają num er studnii i w yd atek uzyskany z niej przy m aksym alnej de
presji
Fig. 9. Discharges of F lyseh w ells (non-infiltration ones), approxim ated w ith two straight lines: 1 — discharges of intakes w ith confined aquifers and lam inar w ater m ovem ent; 2 — discharges of intakes w ith confined aquifers and transient and turbulent w ater m ovem ents; 3 — discharges o f intakes w ith unconfined aquifers and lam inar w ater m ovem ent; 4 — discharges of intakes w ith unconfiined aquifers and transient and turbulent w ater m ovem ents; 5 — line divid ing the data into tw o sub-sets; figures at the points denote th e num ber of a w e ll and its discharge
at a m axim um depression
jest jed n a k słabo u d o k u m en to w an y ze w zględu na zbyt m ałą ilość da
nych pochodzących z ty ch ogniw.
Tabela 2 Stosunki ilościow e studni w poszczególnych ogniw ach stratygraficznych
— 150 —
Ogniwo litostraty-
Ilość studzien
j
- Ô- < 7 Q + Q' graficzne
Q przeciętne Q' podwyż
szone
Razem
piaskowce krośnień
skie 34 9 43 21
piaskowce istebniań-
skie 5 1 6 16
piaskowce magurskie piaskowce Igockie
1 4 5 80
i warstwy gezowe — 3 3 100
piaskowce inocera-
mowe 2 ~ 2 0
warstwy menilitowe 1 1 2 50
piaskowce podro-
gowcowe 1 — 1 0
O ceniając m ożliwości ek sp lo atacy jn e fliszu należy jeszcze podkreślić, że przytoczone w y d atk i z w y ją tk iem d an y ch pochodzących ze stu d n i w K alem b in ie uzyskano przy k ró tk o trw a ły c h pom pow aniach badaw czych.
Je s t praw dopodobne, że po dłuższej ek sp lo atacji może nastąpić spadek w y d a tk u zw łaszcza tam , gdzie pró b n e pom pow anie w ykonano na d u żych d ep resjach .
P rz y k ła d e m w ty m zakresie m oże być jedno z n ajw ięk szy ch ujęć fliszow ych z a o p atru jący ch w wodę K ry n icę. T rzy stu d n ie (66, 67 i 68), p racu jące tam od k ilk u lat, k tó ry ch w ydajności porów naw cze z okresu próbnego pom pow ania w ynosiły 1,8— 3,0 m 3/h obecnie spadły o około 25% i w ynoszą odpow iednio 1,4— 2,2 m 3/h. N ato m iast w y d a tk i ek sp lo ata
cyjne są niższe od przew id y w an y ch o 20— 50% p rzy d w u k ro tn ie w ięk szych dep resjach . S padek w y d a tk u w sto su n k u do w yników próbnego pom pow ania p rzed staw ia fig. 10. Z p rzed staw io n y ch w ykresów w ynika praw dopodobieństw o, że zarów no śred n ia w ydajność porów naw cza, ]ak i w y d a tk i b ad an y ch stu d zien b y ły b y jeszcze niższe, gdyby zam iast d a
nych z pom pow ań badaw czych posłużono się danym i pochodzącym i z ich eksploatacji.
D la u jęć in filtra c y jn y c h sporządzono podobnie jak dla fliszow ych, zbiorcze zestaw ienie w y d atk u w zależności od depresji. O trzym ano od
m ien n y obraz. O ile na w y k resie dla stu d zien fliszow ych zaznacza się ten d en cja do osiągania ograniczonej w ydajności niezależnie od w zrostu depresji, o tyle p rzy ujęciach in filtrac y jn y c h , co widać na fig. 11 za-
— 151 —
о - i а - г и - j — -— - « --- 5
Fig. 10. K rzyw e w ydatku studzien krynickich. 1 — w yn iki pom powania studni nr 66; 2 — w y n ik i pom powania studni nr 67; 3 — w yn ik i pom powania studni nr 68; 4 — k rzy w e w ydatku na podstaw ie próbnych pom powań; 5 — krzyw e w y
datku na podstaw ie eksploatacji
Fig. 10. D ischarge curves of th e K rynica w ells: 1 — pum ping scores o f the w e ll no. 66; 2 — pum ping scores of the w e ll no. 67; 3 — pum ping scores o f th e w ell no. 68; 4 — discharge curves on the bases of pum ping tests; 5 — discharge curves
on th e basis of exploitation
chodzi od w ro tn e zjaw isko. P rz y d ep resjach na ogół m niejszych od 20 m u zy sk u je się przew ażnie w ysokie i bardzo zróżnicow ane w y d atk i, a n ie
rzadko ze w zro stem d ep resji zw iększa się p rzy ro st w ydajności, co je s t niezgodne z oczekiw aniem o p a rty m na teo rety czn y ch przesłankach. P rz y padek tak i m oże zachodzić wówczas, gdy zasoby dynam iczne w ody są większe, niż w y n ik ało b y to z w odoprzepuszczalności ośrodka skalnego.
J e s t to typow e zjaw isko dla ujęć in filtrac y jn y c h . Z estaw ione dane n aj-
lepiej udało się aproksym ow ać w k lęsłą k rzy w ą ty p u parabolicznego y = a x b, u zy sk u jąc słaby choć isto tn y zw iązek k o re la cy jn y o w spółczyn
niku 0,4256.
— 152 —
Fig. 11. W ydatki ujęć infiltracyjn ych aproksym ow ane k rzyw ą paraboliczną. O bjaś
nienia jak na fig. 9
Fig. 11. D ischarges o f .infiltration intak es, approxim ated w ith a parabolic curve.
E xplanations as in Fig. 9
P ew n e w ątpliw ości budzić m oże um ieszczenie w śród ujęć in filtra cy jn y ch stu d z ien o n u m era ch 38, 43, 62, 63 i 98, k tó ry ch w ydajności nie odbiegają zbytnio od stu d n i fliszow ych. S praw ę tę w yjaśniono w cześ
niej. O becnie m ożna dodać, że w y d a tk i stojące n a pograniczu w ielkości ch arak te ry sty c z n y c h dla obu ty p u u jęć zawsze będą n astręczać tr u d ności p rz y odpow iednim zakw alifikow aniu. K ażda w ty m p rzy p ad k u de
cyzja nie p o p a rta odpow iednim i b ad an iam i może być su b iek ty w n a. P rz y padków ty c h je st jed n ak niew iele i nie m ają one istotnego w p ły w u na dokonany podział oraz nie zaciem niają odm iennego c h a ra k te ru ujęć in
filtracy jn y ch .
WODOPRZEPUSZCZALNOÊC FLISZU
N a jsk u teczn iejszy m i m etodam i do określenia w odoprzepuszczalności ośrodków o podw ójnej porow atości, do jak ich należą skały szczelinow e, są m etody oparte na teo rii ru c h u nieustalonego (B abushkin et al., 1975 i T. S treltso v a, 1976), jednakże tego ty p u badania nie b y ły nigdy p ro
w adzone w K a rp atac h . Nie w ykonano tam rów nież nigdy b ad ań w w ę
złach hydrogeologicznych w celu określenia w spółczynnika filtra c ji. J a k n ato m iast w iadom o, określanie w spółczynnika filtra c ji na podstaw ie w y
ników pom pow ania pojedynczej stu d n i zaw sze obarczone je s t błędem . W w a ru n k ach fliszow ych błąd tej m eto d y dodatkow o w zrasta, p onie
w aż nie jest zn an y jed en z podstaw ow ych p a ra m e tró w w a rstw y w odo
nośnej, a m ianow icie miąższość stre fy nasyconej lu b w w a ru n k a c h ciś
nieniow ych m iąższość w a rstw y w odonośnej. T rudność w o k reślen iu tego w y m iaru polega na tym , że fliszow y poziom w odonośny nie jest pod
ścielony przez ła tw ą do rozpoznania pod w zględem litologicznym w a r
stw ę nieprzepuszczalną, lecz w odoprzepuszczalność fliszu stopniow o m a leje z głębokością. W zw iązku z ty m prow adzący w iercen ia nie m ają k ry te rió w litologicznych do zam ykania poziom ów w odonośnych lub p rze ry w a n ia w iercen ia w w arstw ie nieprzepuszczalnej. Flisz je st zespo
łem n ap rzem ian leg le w y stę p u jąc y ch piaskow ców — skał typow o w odo
nośnych — z łu p k am i ilastym i, k tó re są ty p o w y m i skałam i n iep rze
puszczalnym i. C ały ten zespół sk a ln y je s t w odoprzepuszczalny dzięki system ow i ro zw a rty c h szczelin, jednakże ze w zrostem głębokości ro z
w artość szczelin szybko się zm niejsza, obniżając w odoprzepuszczalność aż do głębokości, gdy górotw ór sta je się p rak ty c zn ie nieprzepuszczalny.
R ozpoznanie granicy, poniżej k tó re j skały są nieprzepuszczalne, w y m a
gałoby przep ro w ad zen ia sp ecjaln y ch badań, a ta k ich nie w y k o n u je się p rzy w iercen iach studziennych. W tej sy tu a c ji o głębokości stu d zien de
cy d u je nadzór geologiczny w yłącznie na podstaw ie ogólnego w ty m za
kresie dośw iadczenia. Może się zdarzyć, że n iek tó re stu d n ie sięgają głę
boko poniżej stro p u s tre fy nieprzepuszczalnej. P rz y k ła d y m ogące po
tw ierdzić to przypuszczenie dostarcza an aliza w yników p ró b n y ch pom -
Tabela 3 Przykłady obniżenia zw ierciadła w ody poniżej spągu w a rstw y w odonośnej
— 153 —
Położenie, depresje i wydatki studzien
Jaslo-Krajowice Świątniki Miejsce Piastowe
s(m) Q(m3)h s{ m) Q(ms)h j(m) Q(m3)h
8,0 5,0 5,13 1,8 9,2 0,72
16,0 7,0 11,2 2,38 13,0 0,68
25,0 7,0 16.0 2,30 —
głęb. studni (m) 70,0 - 4 4 , 5 - 30,0
„ do zw. nawier.
(m) 37,0 - 1 8 , 0 - 1 1 , 0
„ do zw. ustal.
(m) 27,0 - 1 6 , 0 — 3,0
,, do spągu w-wy wodonoś.
(m) 43,0 - 2 7 , 2 - 1 2 , 2
— 154
pow ań. Z auw ażono w k ilk u p rzy p ad k ach (nie w eszły one do zbioru 100 otw orów ), że zw iększanie d ep resji pozostaw ało bez w p ły w u na w zrost w y d atk u stu d n i. T rzy tego ro d zaju p rzy k ła d y zaw iera tabela 3. W idać tam , że w y d a tk i stu d zien odw ierconych w m iejscow ościach Ja sło -K ra - jow ice i Ś w iątn ik i G órne są tak ie sam e p rzy d ru g iej jak i p rzy trzeciej depresji. S tu d n ia zaś w M iejscu P iasto w y m m iała te n sam w y d atek na p ierw szej co i na d rugiej depresji. Z jaw isko to nie w ynikało ani ze sczerp y w an ia zasobów wody, gdyż nie sp rz y jały tem u: zbyt k ró tk i czas pom pow ania (24— 48 godz.) i zb y t duże różnice w depresjach, ani też ze zm iany ro d za ju filtrac ji. P rzy czy n ą tego m ogło być jed y n ie obniże
nie zw ierciadła w ody poniżej spągu w a rstw y w odonośnej. T ylko w ta kim p rzy p ad k u pow iększanie d ep resji mogło pozostać bez w p ły w u na w ydatek.
Z d an y ch zam ieszczonych w tab eli 3 w ynika, że stu d n ie zagłębione były co n ajm n iej 17— 27 m w w a rstw ę nieprzepuszczalną, a w M iejscu P iasto w y m miąższość sp ęk an ej stre fy w odonośnej w ynosiła nie w ięcej jak 1,2 m. P rzytoczone p rzy k ład y dowodzą, że stre fa w odonośnego fli
szu może być cieńsza od głębokości n iek tó ry ch studzien. B iorąc jed n ak pod uw agę fak t, że w iększość stu d zien posiada głębokości w g ran icach 30—40 m, co odpow iada śred n iem u zasięgow i s tre fy a k ty w n ej w y m ian y wody, u stalo n ej p rzy pom ocy bad ań w odoehłonności (N iedzielski, 1974 1 1976), za podstaw ę do obliczenia m iąższości s tre fy nasyconej p rz y ję to głębokości otw orów . P rz y tego ro d zaju założeniu w spółczynniki filtra c ji są przypuszczalnie m niejsze od rzeczy w isty ch o k ilk an aście do k ilk u d zie
sięciu procent. D okładniejsze oszacow anie b łęd u je st p rak ty czn ie n ie
możliwe. O bliczenia w spółczynnika filtra c ji w yłącznie dla ujęć b ezin fil
tra c y jn y c h o la m in arn y m dopływ ie w ody w ykonano w edług w zoru D u- puit. Zasięg d ep resji dla w aru n k ó w ciśnieniow ych obliczono w m yśl za
leceń Jaro d zk ieg o (1972) ze w zoru S ich ard ta, a dla sw obodnego zw ier
ciadła w ody ze w zoru K usakina.
O trzym ano 36 w spółczynników filtra c ji o w arto ściach 0,13— 19,0
X
10-6 m /s. Je śli nie uw zględniać jednego w spółczynnika к = 1,9 X 10-5 m /s uzyskanego z próbnego pom pow ania stu d n i n r 4 w M ogilanach (w y stęp u ją ta m k o rzy stn iejsze w a ru n k i hydrogeologiczne), to pozostałe m ieszczą się w stosunkow o w ąskim przedziale rzęd u 10-7 — 10-6 m/s.
Średnia a ry tm e ty c z n a z w szystkich w spółczynników filtra c ji zarów no dla ujęć o zw ierciadle ciśnieniow ym , jak i sw obodnym w ynosi około 2
X
10-6 m /s. W artość ta je st o połow ę niższa od średniego w spółczynnika filtra c ji podanego we w cześniejszej p racy a u to ra (N iedzielski, 1978).
Rozbieżność ta w ynikła, jak już w spom niano, na sk u te k przep ro w ad zo n ej k o re k ty m a te ria łu d o k u m en tacy jn eg o i obliczeń. Średnia w artość w spółczynnika filtra c ji к — 2
X
Ю~б m /s dobrze k o resp o n d u je z niskim i w y d atk am i stu d zien i dowodzi o m ałej zasobności fliszow ego poziom u— 155 —
wodonośnego. D la p orów nania m ożna podać, że je s t ona 30-krotnie niż
sza od średniego w spółczynnika filtra c ji w ęglanow ych skał triaso w y ch re jo n u olkuskiego (M otyka, W ilk, 1976), 5— 6 -k ro tn ie niższa od pias
kow cow ych se rii w a rstw g ó rnokarbońskich G órnego Ś ląska a bardzo zbliżona do piaskow cow o-łupkow ych w a rstw orzeskich tegoż regionu (Kleczkow ski, V n-N goc-K y i Zoń, 1968);
WNIOSKI
P odstaw ow e znaczenie dla w łaściw ej oceny w odnośności fliszu m iało rozróżnienie u jęć b e z in filtra c y jn y c h od in filtra c y jn y c h i m ery to ry czn e oraz sta ty sty c zn e uzasadnienie, że każdy rodzaj ty c h ujęć tw o rzy od
rę b n e i isto tn ie różniące się populacje.
Z biór sk ła d a jąc y się z 62 w ydajności porów naw czych stu d zien fli
szow ych re p re z e n tu je p ró b ę jed n o ro d n ą w tak im stopniu, w jak im to było m ożliw e do osiągnięcia p rzy obecnym poziom ie rozpoznania h y d ro geologicznego, w ynikającego z d anych d o k u m en tacy jn y ch . D ane te ja k k olw iek w w iększości pochodzą z piaskow ców k ro śn ień sk ich płaszczo- w in y śląskiej w rejo n ie w schodnich K a rp at, to jed n ak m ożna je uogólnić na obszar całych K a rp a t fliszow ych, gdyż pozostałe w y n ik i z innych ogniw stra ty g ra fic z n y c h i jed n o stek tek to n iczn y ch choć m niej liczne, nie różnią się isto tn ie od całego zbioru.
M ożna zatem oczekiw ać z 90% praw dopodobieństw em , że stu d n ia od
w iercona we fliszu k a rp ack im może dostarczyć zaledw ie 0,12 m 3/h w ody p rzy d ep resji 5 m. W ydatki uzyskiw ane zaś p rzy dow olnych depresjach, będą bardzo zbliżone do liniow ej zależności w y rażo n ej rów naniem :
s(m) = 8,3 Q (m3/ h ) .
Oznacza to, że w ydobycie z jednego otw o ru np. 5 m 3/h w ody je s t p rze
ciętnie m ożliw e, g d y z aistn ieją w a ru n k i do w y tw o rz en ia ogrom nej 42 m d epresji. W w a ru n k a c h szczególnie k o rzy stn y ch w y d atek może być 3,65 razy w iększy, choć nie oznacza to, że będzie on trw ały . Św iadczy to z jed n ej stro n y o bardzo m ałej zasobności fliszow ych poziom ów w o
donośnych, a z d ru g iej stro n y o dużej jednorodności w aru n k ó w h y d ro geologicznych w całym regionie. W aru n k i te w y n ik a ją z m ałej m iąż
szości s tre fy nasyconej i m ałej w odoprzepuszczalności, oscylującej w sto
sunkow o w ąskich granicach. Ś red n i w spółczynnik u tw o ró w fliszow ych w ynosi 2 X 10-6 m/s. P a ra m e tr ten poleca się stosow ać do obliczeń h y drogeologicznych, a szczególnie do prognozow ania w y d a tk u pojedynczych stu d zien p ro jek to w a n y ch na obszarze K a rp a t fliszow ych.
O kazuje się, że w całym regionie pom im o silnego zróżnicow ania lito logicznego, tektonicznego i geom orfologicznego, w aru n k i hydrogeologi
czne są stosunkow o stałe. W yraża się to tym , że zasoby ek sp lo atacy jn e
studni fliszow ych nie przekraczają górnej g ran icy m ały ch zasobów, pod
czas gdy dolna granica może sięgać do zera. N ap rzem ian leg łe w y stę p o w anie ław ic piaskow ców ze słabo przep u szczaln y m i lub n iep rzep u szczal
n y m i łu p k am i nie sp rzy ja grom adzeniu w iększych zasobów w ody, nie tylko n a obszarach zbudow anych z su b facji fliszu normailnego i łu p k o wego, lecz tak że piaskow cow ego. B ow iem n a w et g ru b e ław ice p iask o w ców, co stw ie rd za np. Św idziński (1972) c h a ra k te ry z u ją c re jo n K ry n icy , rozbite są w k ład k am i łupków na k ilk a słabych poziom ów w odonośnych.
T ek to n ik a fałdow a pow oduje stro m e zapadanie w a rstw w odonośnych, sk u tk iem czego n a stęp u je w raz z głębokością szybkie zaciskanie szcze
lin i zanika zdolność przew odzenia wody. Podobny e fe k t w y w o łu ją n a prężenia n a tu ra ln e , w y stęp u jąc e w górotw orze w zw iązku z te k to n ik ą fałdow ą, k tó ra doprow adziła do. ogrom nej k o m p resji osadów. W re z u l
tacie ty lk o p ły tk a stre fa głębokościow a o b jęta procesam i w ietrzen ia i re la k sa cji g ó ro tw o ru jest spękana i w odonośna.
T ek to n ik a uskokow a, pow oduje n ato m iast rozbicie w odonośnych se rii na m ałe, izolow ane w a rstw am i nieprzepuszczalnym i bloki, k tó ry ch za
soby są ograniczone m ały m i pow ierzchniam i in filtra c ji opadów atm o sfe
rycznych. N igdzie w K a rp a ta c h fliszow ych nie stw ierdzono, aby stre fy spękań tek to n iczn y ch , co często m a m iejsce np. w środow isku w ap ien n y m lub m arg listy m , stan o w iły szczególnie zasobne w wodę obszary.
O dw rotnie, stw ierdzono, że s tre fy te są często uszczelnione i n iep rz e puszczalne dla wody.
W nioski w y p ły w ając e z analizy w y d atk ó w stu d zien dotyczą obsza
rów doliny i niskich p a rtii zboczy. M ożna jed n ak przypuszczać, choćby na podstaw ie p rac dotyczących w y d atk ó w źródeł b ijący ch z m asyw ów górskich (P aw lik-D obrow olski, 1965; N iem irow ska, N iem irow ski, 1968;
W aksm undzki, 1968; P ietry g o w a 1975 i inni), że i w w yższych rejo n a ch K a rp a t zew n ętrzn y ch , w a ru n k i hydrogeologiczne są podobne lub gorsze.
N igdzie bow iem nie z arejestro w an o w ysokich i trw ały c h w y d atk ó w źró
deł. M ożna przypuszczać, że rozcięcie głębokim i dolinam i potężnych serii piaskow cow ych, k tó re tw o rzą najw yższe g rzb iety górskie, nie sp rz y ja rów nież re te n c ji w ody, lecz znacznie u łatw ia drenaż.
Te ogólne cechy pow odujące m ałą zasobność fliszu, jak w ynika z p ra cy H yniego (1961), są w łaściw e dla K a rp a t fliszow ych nie ty lk o na obszarze Polski, lecz rów nież poza jej granicam i.
W ypada rów nież nadm ienić, że w iercenie w e fliszu otw orów , k tó re by stan o w iły u jęcia in filtra c y jn e zasilane w odą pow ierzchniow ą lub z poziom u czw artorzędow ego, je st z prak ty czn eg o p u n k tu w idzenia ro z
w iązaniem błędnym . O w iele lepsze e fe k ty ekonom iczne i ilościow e można uzyskać p ro je k tu ją c z p ełn ą św iadom ością w osadach czw arto rzędow ych typow e ujęcie in filtrac y jn e .
Maszynopi s nadesłano V 1978, p r z yj ę to do dr uku III 1979
— 156 —
— 157
W YKAZ LITERATURY — REFERENCES
B a b u s h k i n V. D., B ö c k e r T., B o r e v s k i В. V., К o v a l e w s k i V. S., (1975), R egim e of subterranean W ater P low in K arst Regions. Inter. Un. Geol. Sc.
ser. B, 3: 69—77, Paris.
H y n i e O. (1961) H ydrogeologie CSSR I Proste wody. Ceskosl. A K . V e d 13—517, Praha.
J a r o d z k i L. (1972), W ytyczne obliczeń w spółczynnika filtracji na podstaw ie Po
low ych metod badań hydrogeologicznych. Zasady obliczeń hydrogeologicznych ująć wód podziem nych. Wyd. Geol. 4: Ъ—97, W arszawa.
K l e c z k o w s k i A. S., V u - N g o e - K y , Z o ń S. (1968) W ater-perm eability of th e Sandstones o f Upper Carboniferous in Upper S ilesia. Bull. Acad. Pol. Sc.
Ser. Sc. geol. geogr. 16, 2: 111—'123, W arszawa.
К s i ą ż k i e w i с z M. (1972), Budow a geologiczna Polski, t. 4. Tektonika, cz. 3.
K arpaty. Wyd. Geol. 9—196, W arszawa.
M a c i o s z c z y k T. (1964), D op ływ do ująć hydrogeologicznych w warunkach f il
tracji m ieszanej ii turbulentnej. Biul. Geol. U niw. Warsz. 4: 159—186, War
szawa.
M a c i o s z c z y k T. (1971), D opływ w ody do studni pojedynczej. Poradnik hydro
geologa. Wyd. G eol. 199—259, W arszawa.
M i c h a l i k A., P o p r a w a D. (1963). Przeglądow a mapa hydrogeologiczna Polski il : 300 000 ark. A i В N ow y Sącz Wyd. GeoŁ Wanszawa.
M i c h a l i k A. (1965), W odonośność w arstw istebniańskich w ok olicy K alw arii Ze
brzydowskiej K w a r t . geol. 8 : 443—444, Warszawa.
M i c h a l i k A. (1965 a), W odonośność w arstw m agurskich w okolicy Rabki, i bi d em: 446—447.
M o t y k a J., W ' i l k Z. (1976), Pionow e zróżnicow anie wodoprzepuszczalności w ęgla now ych skał triasow ych w św ietle statystyczn ej analizy w y n ik ó w próbnych pom pow ań (m onoklina Sląsko-K rakow ska) I bi de m 2: 384—396.
N i e d z i e l s k i H. (1974), W odochłonność skał fliszow y ch w w ybranych rejonach K arpat (Water pressu re tests of flysch rocks in selected areas o f the Car
pathians). Rocz. Pol. Tow. Geol. 44, 1: 115—137, K raków.
N i e d z i e l s k i H. (1976), Próba uogólnienia w arunków geologicznych dla budo
w n ictw a hydrotechnicznego w polskich K arpatach fliszow ych. P. K. Wyd. Bud.
Wad. Ref. na Jub. Sesje Nauk. X X X - l e c i a P. K. 177—(188, Kraków.
N i e d z i e l s k i H. (1978), W arunki hydrogeologiczne fliszu karpackiego w św ietle badań geologiczno-inżynierskich. Zesz. Nauk. P. K. Bud. Wod. i Inż. San. 27:
3—94 Kraków.
N i e m i r o w s k a J,, N i e m i r o w s k i M. (1968) Stosunki hydrograficzne zlew ni potoków Jaszcze i Jam ne (Hydrographic conditions o f the Jaszcze and Jam ne drainage area) Stud. Nat. ser. A, 2 : 39—48.
O s z c z y p k o N. (1966), Z aw odnienie piaskow ców m agurskich w północno-w scho
dniej cząści ark. N ow y Sącz. K w a r t. geol. 10, 4: 1158—,1159, W arszawa.
P a w l i k - D o b o w o l s k i J. (1965) U źródłow ienie południow ej Polski. Zesz. Nauk U. J. Pr. geogr. 1.2: 7—39, Kraków.
P i e t r y g o w a Z. (1975), O dpływ podziem ny w ogólnym obiegu w ody w K arpa
tach na przykładzie dorzecza Skaw y. Mater, bad. I M GW ser. 5.: 3—228, War
szawa.
S t r e l t s o v a T. D. (1976). H ydrodynam ics of G ronudwater F low in a Fractured Form ation. Water Resour. Res. 12, 3: 405—^413.
Ś w i d z i ń s k i H. (1972), G eologia ii w ody m ineralne K rynicy. Pr. geol. P A N K N G 70: 11—82, Warszawa.
S z p a k o w s k i J. (1975), W arunki hydrogeologiczne w ojew ództw a rzeszow skiego w a sp ek cie m ożliw ości w ykorzystania wód podziem nych. Gaz Woda 1: 13— 14, W arszawa.
W a k s m u n d z k i K. (1968), Z badań hydrograficznych w dorzeczu górnej W isły H ydrographic Investigation in the Upper V istula Basin). Z e s z y t Nauk. UJ.
Pr. geogr. 21: 39—79, K raków.
Z i o b r o ń W. (1976), M etody statystyczne P. K. Skrypt dla stud, podypl. z za
kresu organizacji i m echaniki budow nictw a 5—89, K raków.
— 158 —
SUMM ARY
The p a p e r ev alu ates fresh w a te r resources in Flysch deposits of th e E x te rn a l C arp ath ia n s w ith resp ec t to th e discharge of an in d iv id u al d rilled w ell. A h u n d re d w ells w ere chosen o u t of th e 245 w ells d rilled in th e F ly sch C a rp ath ian s region of Poland; th e chosen w ells h ad com
p lete hydrogeological ch aracteristics a n d co rrect re su lts of pum ping, tests. L ocalization of th ese w ells is show n in F ig u re 1.
The discharge of a w ell a t a depression of 5 m w as accepted as.
a co m p arativ e v alu e (Q5). T he choice of th is c riterio n was ju stified by a poorly d iv ersified d e p th of an activ e w a te r exchange zone, on an a v e r
age am o u n tin g to 30— 40 m, according to special studies of N iedzielski (1974, 1976), as w ell as b y poorly d iv ersified bore-hole d iam eters (Fig. 3), sim ilar co n stru ctio n of w ells and m ost com m only found dep ressio n s (Fig. 4). It has been fond, on th e bases of a d etailed analysis of h y d ro - geological conditions and localization of each w ell, th a t 62 of th e 100 chosen w ells a re n o n -in filtra tio n of F lysch intakes, w h ereas the rem ain in g 38 — in filtra tio n ones, i.e.. alim en ted to a considerable e x te n t by w a te r fro m Q u a te rn a ry aq u ifers or fro m riv ers. On th e w hole, it m ay be assum ed th a t in tak es w ith a com parative discharge bigger th a n 3 m 3/h, a t a depression of 5 m (Fig. 5), are in filtra tio n ones, and a re ch aracterized by a fre q u e n tly irre g u la r shape of th e fu n ctio n Q = f(s) curve (Fig. 2 and 6).
The co m p arativ e w alues Q5 of n o n -in filtra tio n in tak es fo rm ed tw o sets of data. Each set w as divided in to 6 sub-sets, depending upo n th e c h arac ter of w a te r tab le and th e k in d of in filtra tio n (lam inar, tra n s ie n t and tu rb u le n t). T he S tu d e n t t-te s t w as used to assess sig n ifican t d iffe r
ences b e tw e e n m eans of 12 resp ectiv e sam ples. T he above m en tio n ed te s t d e m o n stra te d th a t th e values Q 5 of n o n -in filtra tio n in tak es do not d iffer fro m one a n o th e r in a sig n ifican t w ay, irresp ectiv e of th e w a te r tab le conditions and th e k in d of in filtratio n . S im ilarly, no sig n ifican t differences w ere found b etw een sam ples belonging to in filtra tio n in
takes. O n th e o th e r hand, how ever, th e tests used poin ted to sig n ifican t d ifferen ces b e tw een th e tw o sets: one (n = 62)_ rep re se n ta tiv e of n on- -in filtra tio n wells, an d the o th er (n = 38)“ c h aracteristic of in filtra tio n
