Ćwiczenia terenowe z przedmiotu „Hydrogeologia”

realizowanych jako jedno z zadań w projekcie „Zamawianie kształcenia na

kierunkach technicznych, matematycznych i przyrodniczych – pilotaŜ”,

które odbyły się w dniach 28-29.05.2009 r.

1. Wstęp

Rejonem lokalizacji ćwiczeń terenowych z „Hydrogeologii” były tereny Zapadliska

Przedkarpackiego i Karpat zlokalizowane pomiędzy Krakowem a Zakopanem-

Kościeliskiem.

Ćwiczenia obejmowały zarówno zajęcia terenowe jak i kameralne.

Na początku rozpoczęcia ćwiczeń wygłoszono krótki wykład wprowadzający w

budowę geologiczną badanego terenu, a więc rejonu przedkarpacia (Zapadliska

Przedkarpackiego) w skład którego wchodzą w ramach podłoŜa klastyczne, morskie

utwory trzeciorzędu-miocenu składające się z iłów, iłowców, piasków i piaskowców, a

nadkładu czwartorzędowe, holoceńskie, aluwialne warstwy piaszczysto-Ŝwirowe z

madami oraz Karpat. Na Karpaty składają się najogólniej Karpaty zewnętrzne i

wewnętrzne, przedzielone skałami Pienińskiego Pasa Skałkowego oraz Tatry.

Karpaty zewnętrzne, zwane teŜ fliszowymi są to naprzemianległe warstwy

piaskowcowo-łupkowe i łupkowo-piaskowcowe pochodzenia morskiego, pod

względem tektonicznym występujące w postaci płaszczowin np. pośląskiej, śląskiej,

podmagurskiej i magurskiej utworzonych w okresach kredy górnej i trzeciorzędu-

paleogenu. Karpaty wewnętrzne mają teŜ budowę fliszową, lecz pod względem

tektonicznym słabo zaburzoną, na przewaŜającym obszarze płytową, przy styku z

Tatrami i PPS monoklinalną lub w postaci deformacji nieciągłej. Wiek skał tej formacji

określa się na trzeciorzęd-oligocen (ryc. 1,2,6).

Tatry są formacją górską zbudowaną zarówno ze skał osadowych jak i krystalicznych

(intruzji magmowej). Skały osadowe są zaburzone tektoniczne występując w postaci

najczęściej skał węglanowych w płaszczowinach wierchowej i reglowej (ryc.10 -17).

Ćwiczenia terenowe prowadzone były w 6 punktach badawczych (ryc. 3,5 i 21).

Punkt nr 1 (ryc. 3) zlokalizowany był w obrębie Zapadliska Przedkarpackiego, doliny

Wisły w odległości ok.200 m od jej koryta. Stanowił go nadzalewowy taras

zbudowany w przypowierzchniowej części z namułów. PodłoŜem

nieprzepuszczalnym były ilasto-piaszczyste utwory mioceńskie. W punkcie tym

wykonano odwiert małodymensyjny przy wykorzystaniu penetrometru,

przeprowadzono profilowanie przewierconych skał oraz zalewając go wodą

określono wielkość współczynnika filtracji (ryc. 4) w warunkach nieustalonych

podczas rozsączania.

Punkt nr 2 znajdował się w obrębie Karpat zewnętrznych, w miejscowości Pcim, na

zalewowym tarasie rzeki Raby (ryc. 5). W punkcie tym w odległości od koryta ok. 5 m

pobrano próbę skał aluwialnych, wykonano analizę granulometryczną, ustalając

stopień obtoczenia i kulistości otoczaków (ryc. 7,8). W studni kopanej ujmującej wody

gruntowe tego tarasu pobrano próbę wody określając temperaturę, odczyn pH wody,

przewodność elektryczną oraz zawartość tlenu. Podobne badania wody

przeprowadzono tutaj w odniesieniu do wód powierzchniowych Raby.

Punkt nr 3 znajdował się w miejscowości Lubień, u podnóŜa góry Czechówka (ryc.

5). Występowało tutaj źródło stałe (obserwowane w przeszłości przez UR przez

okres 2 lat) zstępujące, skalne, szczelinowe, którego ustalono reŜim

hydrogeologiczny (wydajność, temperatura wody, odczyn pH, przewodność

elektryczna, zawartość tlenu).

Punkt nr 4 znajdował się w miejscowości Tenczyn-Smugawka. W punkcie tym

występowała studnia kopana ujmująca wody szczelinowe z fliszu oraz odkrywka

naturalna gruboławicowych, fliszowych warstw magurskich. W studni

przeprowadzono pomiar głębokości zalegania zwierciadła wody oraz głębokości

studni. Pobrano teŜ próbę wody określającą temperaturę, odczyn pH, przewodność

elektryczną oraz zawartość tlenu. Odkrywka gruboławicowego piaskowca została

sprofilowana, wykonano na niej równieŜ pomiar rozciągłości oraz upadu warstw.

Punkt nr 5 zlokalizowany jest w miejscowości Szaflary na tarasie rzeki Dunajec

(ryc.21), w obrębie występowania fliszowych warstw Karpat wewnętrznych (Niecka

Podhalańska). Przeprowadzono tutaj pomiary geodezyjne przy wykorzystaniu

niwelatora umoŜliwiające wykonanie przekroju hydrogeologicznego pomiędzy rzeką

Dunajec a studnią kopaną ujmującą wody gruntowe tarasu. Zaniwelowano tutaj

zwierciadło w rzece, powierzchnię terenu pomiędzy rzeką a studnią, oraz zwierciadło

wody w studni kopanej. Z rzeki oraz studni pobrano próby wody określając

temperaturę, odczyn pH, przewodność elektryczną oraz zawartość tlenu. W

odległości ok. 3 m od brzegu rzeki pobrano próbę gruntu do analizy

granulometrycznej, określając równocześnie procentowy udział w nanosach skał

krystalicznych (wyniósł on ok. 10%).

Punkt nr 6 zlokalizowany był w obrębie doliny Kościeliskiej (ryc.13,16,18,19 i 21).

Obejmował on zarówno krasowe źródło „Lodowe”, zwiedzanie „Jaskini Mroźnej” oraz

zapoznanie z budową geologiczną Tatr i naturalnych wychodni skał węglanowych

mających miejsce w Dolinie Kościeliskiej. Na odpływie wody ze źródła pobrano próbę

wody oznaczając temperaturę, odczyn pH, przewodność elektryczną oraz zawartość

tlenu.

2. Wyniki badań

Punkt nr 1 (Oznaczanie wsp. filtracji metodą rozsączania wody w wykonanym otworze małodymensyjnym) Do wykonanego otworu o średnicy 60 mm wprowadzono 7 litrów wody o temperaturze 18oC. Głębokość otworu wynosiła 190 m ppt. Profil geologiczny otworu był następujący: 0,0-0,9 m nasyp gleby pylastej z okruchami cegły i gruzu, 0,9—1,9 m namuły piaszczyste szaro-czarne. Początkowa głębokość zwierciadła wody H0 wyniosła 1,27 m ppt. Głębokość wody po czasie wsiąkania t Ht wyniosła 1,38 m ppt. Współczynnik filtracji kf [m·s

-1] obliczono ze wzoru (dla otworu o przekroju kołowym):

[ ]1t0f smt)r5,0Hlog()r5,0H(log

r15,1k −⋅+−+= gdzie: r – promień otworu - 6 [cm].

Obliczony współczynnik filtracji k f = 4,6 .10-4[m·s -1].

Punkt nr 2 (analiza granulometryczna + WSP. nierównomierności) Rzeka Raba, miejscowość Pcim

Tabela 2. Zestawienie analizy granulometrycznej sitowej aluwiów z Raby

Z krzywej granulometrycznej wyznaczono: d10= 0,9 mm d60= 45,0 mm U= d60/ d10=40,5 Wsp. nierównomierności uziarnienia U >15 skała bardzo nierównomiernie uziarniona Stopień obtoczenia 0,3 Kulistość 0,5 Wyniki badań fizyko-chemicznych prób wody ze studni i rzeki Raby zestawiono w tabeli 1. Punkt nr 3 Wydajność źródła Q = 10,5 dm3/min. Wyniki badań fizyko-chemicznych próby wody w tabeli 1. Punkt nr 4 Profil geologiczny odkrywki magurskiego piaskowca g ruboławicowego - 0,08 m łupek ilasty - 1,29 m piaskowiec średnioziarnisty - 0,23 m łupek ilasty - 0,34 m piaskowiec średnioziarnisty - 0,18 m łupek ilasty - 1,35 m piaskowiec średnioziarnisty Kąt zapadania warstw 25°, azymut rozci ągłości 12°. Pomiary w studni kopanej przy drodze-sklepie spoŜywczym

Średnice poszczególnych

frakcji [mm] Waga frakcji [dkg]

Procentowa zawarto ść wagowa

poszczególnych frakcji

Suma procentów wagowych

kolejnych frakcji

150< 46,0 8,10 8,10 120-150 92,0 16,21 24,31 80-120 32,0 5,64 29,95 60-80 44,0 7,75 37,70 30-60 41,0 7,22 44,92 20-30 58,0 10,22 55,14 10-20 40,0 7,05 62,19

6,3-10,0 38,0 6,70 68,89 2,0-6,3 85,5 15,07 83,96 1,0-2,0 28,5 5,02 88,98 0,63-1,0 17,0 3,00 91,98 0,25-0,63 27,5 4, 85 96,83 0,10-0,25 12,5 2,20 99,03

0,10> 5,5 0,97 100 Σ 567,5

- głębokość do zwierciadła wody podziemnej 6,74 p.p.t. - głębokość studni 7,67m p.p.t. Badania fizyko-chemiczne próby wody ze studni w tabeli 1. Punkt nr 5 Analiza granulometryczna pobranej z tarasu rzeki Dunajec próbki skał w Szaflarach

Tabela 3. Zestawienie wyników analizy granulometrycznej sitowej aluwiów z Dunajca Z krzywej granulometrycznej wyznaczono średnice miarodajne i zastępcze: d10= 0,55 mm d60= 32,0 mm U= d60/ d10=58,2 Wsp. nierównomierności uziarnienia U > 15 skała bardzo nierównomiernie uziarniona Pomiary w studni kopanej przy drodze z Nowego Targu przy ul. Augustyna Suskiego - głębokość do zwierciadła wody podziemnej 4,04 m p.p.t. - głębokość studni 4,48 m p.p.t. Wyniki pomiarów geodezyjnych przedstawiono poniŜej w postaci szkicu oraz tabeli:

Średnice poszczególnych frakcji [mm]

Waga frakcji [dkg]

Procentowa zawartość wagowa

poszczególnych frakcji

Suma procentów wagowych

kolejnych frakcji

120-200 42,0 12,94 12,94 80-120 22,0 6,78 19,72 60-80 22,0 6,78 26,5 30-60 47,0 14,48 40,98 20-30 35,0 10,80 51,78 10-20 15,0 4,62 56,4

6,3-10,0 31,0 9,55 65,95 2,0-6,3 42,0 12,94 78,89 1,0-2,0 21,5 6,63 85,52 0,63-1,0 11,5 3,54 89,06 0,25-0,63 21,0 6,47 95,53 0,10-0,25 10,5 3,24 98,77

0,10> 4,0 1,23 100 Σ 324,5

Szkic geodezyjny przez badany teren pomiędzy studnią kopaną a Dunajcem przedstawia się następująco:

Przekrój morfologiczny przez badany teren pomiędzy studnią kopaną a Dunajcem.

Punkt nr 6 Wydajność źródła „Lodowego” wynosi 3,5 m3/s (wg Pazdry 1990), Właściwości fizyko-chemniczne pomierzone w terenie zestawiono w tabeli 1 Jaskinia Mro źna znajduje się we wschodnim zboczu Doliny Kościeliskiej w Tatrach, w masywie Organów. Jej wejście znajduje się 125 m powyŜej dna doliny, a wyjście 131 m. Cała długość jaskini wynosi 480 m. Nazwę swą zawdzięcza stałej przez cały rok temperaturze 5°C oraz białym w ęglanowym naciekom na ścianach jaskini przypominającym szron. Tabela 1. Zestawienie pomiarów parametrów fizyko-chemicznych wód

Temperatura wody

Przewodność elektrolityczna właściwa PEW

Zawartość tlenu

Rodzaj oznaczenia

Nr punktu °C

Odczyn pH

µS·dm-3 % 1 18,0 - - -

2a (rzeka Raba) 19,0 5,49 344,6 100,0 2b (studnia

kopana-Pcim) 21,4 5,71 522,1 64,0

3 (źródło Lubień) 10,5 5,66 386,0 83,0 4 (studnia kopana

Teczyn) 9,0 5,80 485,0 46,7

5a (rzeka Dunajec) 14,3 5,67 209,6 90,0 5b (studnia Szaflary)

7,7 6,26 799,3 40,0

6 (źródło Lodowe) 4,5 4,50 164,0 86,0

3. Skład osób uczestniczących podczas ćwiczeń

Prowadzący ćwiczenia: dr hab. inŜ. Stefan SATORA prof. UR

dr inŜ. Marek TARNAWSKI

Kamil KULASIK

Studenci kierunku „Infrastruktury obszarów wiejskich”

1.

2.

3.