Autorzy:
dr Mirosław Lidzbarski
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
dr Lech Smietański
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
mgr inż. Zbigniew Kordalski
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
dr Wojciech Prussak
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
mgr Krzysztof Sokołowski
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w rozpoznaniu warunków hydrogeologicznych jednostek i regionów hydrogeologicznych. Przyczyniło się do tego zwłaszcza opracowanie wszystkich arkuszy Mapy hydrogeologicznej Polski w skali 1:50 000 oraz dokumentacje hydrogeologiczne o charakterze regionalnym (dokumentujące zasoby dyspozycyjne zlewni lub obszary ochronne GZWP). Matematyczne modelowanie przepływu wód podziemnych stało się w Polsce, jak i na świecie, powszechnym narzędziem stosowanym w badaniach hydrogeologicznych w skali zarówno lokalnej jak i regionalnej. Tak więc zaistniały warunki pozwalające na podjęcie próby modelowania przepływu wód podziemnych w skali dużego regionu obejmującego znaczną część powierzchni kraju.
Kierując się tymi przesłankami rozpoczęto prace nad budową modelu przepływu wód podziemnych wschodniej części Pojezierza Pomorskiego wraz ze strefą przybrzeżną. Granice modelu objęły zlewnie położone między brzegiem Bałtyku a pradoliną Toruńsko-Eberswaldzką. Na wschodzie granicę stanowi dolina Wisły wraz z Żuławami, a na zachodzie dolina Gwdy i Grabowej. Lokalizację obszaru modelu przedstawia rys. 1.
Powierzchnia obszaru badań modelowych wynosi ok. 25000 km2, co stanowi 8% powierzchni kraju. Tak zarysowane granice stanowią naturalny i dobrze zdefiniowany warunek brzegowy modelowanego pola filtracji wód podziemnych. Centralną część tego obszaru przecina pas wzniesień czołowomorenowych dzielących go na bezpośrednie zlewnie Bałtyku (Wieprza, Słupia, Łupawa, Łeba, Reda, Radunia z Motławą) oraz zlewnie rzek odprowadzających swe wody do Noteci i Wisły (Gwda, Brda, Wda i Wierzyca).
W skali kraju wyróżnia ten obszar szereg niepowtarzalnych cech: wyjątkowo urozmaicona rzeźba terenu (od 0 do 312 m n.p.m.), silnie zróżnicowane opady atmosferyczne (od 450 do 850 mm) i odpływy rzeczne (od 0,5 do 20 l/s.km2) oraz bezpośrednie sąsiedztwo brzegu morskiego. Omawiany obszar cechuje również występowanie wielopiętrowych systemów krążenia wód podziemnych obejmujących wodonośne utwory czwartorzędu, neogenu, paleogenu, kredy i częściowo jury. Budowany model składa się z 4 warstw, licząc z góry na dół:
- warstwa nr 1 (symbol Q1), to płytsza użytkowa wodonośna warstwa czwartorzędowa, obejmująca wody sandrów, dolin i pradolin oraz płytkich poziomów międzymorenowych,
- warstwa nr 2 (symbol Q2), to głębsza użytkowa wodonośna warstwa czwartorzędowa, miejscami w bezpośrednim kontakcie z wodami neogenu (miocenu),
- warstwa nr 3 (symbol Tr), to użytkowa wodonośna warstwa paleogenu,
- warstwa nr 4 (symbol Cr-J), to użytkowa wodonośna warstwa kredowo-jurajska.
Opory filtracyjne pomiędzy warstwami modelu symulowane są tzw. parametrem przesączania.
O zasobności systemów krążenia decyduje wielkość i rozkład zasilania infiltracyjnego przez opady atmosferyczne. Obraz warunków zasilania na tym obszarze przedstawia rys. 2. Jest to zakodowana w strukturze modelu litologia utworów powierzchniowych wg Mapy Geologicznej Polski 1: 200 000.
Poszczególnym wydzieleniom powierzchniowym przypisano określone w sensie liczbowym klasy infiltracji.
W strukturach kenozoiku przeważają wody zwykłe o niskiej mineralizacji, natomiast w utworach mezozoiku zaznacza się wyraźny udział wód zmineralizowanych pozostających poza obiegiem współczesnych wód infiltracyjnych lub będących pod wpływem wód głębokiego podłoża.
Obszar modelu charakteryzuje się skomplikowanymi warunkami hydrologicznymi. Sieć hydrologiczną stanowią tu w/w rzeki wraz ze swoimi dopływami. Istotnymi elementami hydrologicznymi są tu także liczne jeziora. Ważną rolę odgrywają na tym obszarze także systemy melioracyjne Żuław, pradolin, doliny Wisły i Noteci. Rzeki główne tego obszaru wraz z ważniejszymi dopływami, jeziora oraz systemy melioracyjne zostały uwzględnione na modelu jako tzw. wewnętrzne warunki brzegowe przedstawione na rys. 3.
Przedstawiony model jest obecnie we wstępnej fazie budowy. W dalszym toku prac wykonana będzie m.in. identyfikacja rozkładu efektywnych wartości przewodności hydraulicznej poszczególnych warstw modelu oraz wartości parametru przesączania międzywarstwowego. Tym niemniej już we wstępnym etapie prac uzyskane wyniki symulacji wydają się być interesujące. Rysunek 4 przedstawia powierzchnię piezometryczną obliczoną w procesie symulacji dla warstwy Q1 modelu. Na tym etapie rozwoju modelu obliczone rzędne tej powierzchni w wielu miejscach odbiegają wyraźnie od wartości pomierzonych. W procesie identyfikacji parametrów modelu różnice te ulegną istotnej redukcji. Nie zmieni to jednak bardzo wyraźnego, uzyskanego na modelu, obrazu stref zasilania i drenażu systemów krążenia użytkowych wód podziemnych na analizowanym obszarze. W jednej z takich stref drenażu, związanej z rynną jeziora Żarnowieckiego, rozważana jest lokalizacja elektrowni atomowej. Lokalizacja w strefie drenażu wód podziemnych jest prawidłowa w sensie ochrony tego lokalnego sytemu krążenia przed skutkami potencjalnej awarii takiego obiektu.
Wyraźny obraz stref zasilania i drenażu czwartorzędowego piętra wodonośnego na obszarze modelu uzyska się nakładając na siebie obliczoną w procesie symulacji powierzchnię piezometryczną warstwy Q1 „płytszego czwartorzędu” i powierzchnię piezometryczną warstwy Q2 „głębszego czwartorzędu”, co przedstawia rys. 5. Kolor jasnoniebieski to strefy zasilania – powierzchnia Q1 nad powierzchnią Q2. Kolor ciemnoniebieski to strefy drenażu - powierzchnia Q2 nad powierzchnią Q1. Na rys. 5 także wyraźnie widać, iż rozważana lokalizacja elektrowni atomowej znajduje się w strefie drenażu wód podziemnych.
Końcowym efektem badań modelowych będzie określenie zasobności systemów krążenia wód podziemnych na analizowanym obszarze. Zostanie określona rola centralnych partii Pojezierza Pomorskiego w kształtowaniu strumieni filtracyjnych zasilających najzasobniejsze struktury wodonośne regionu gdańskiego, strefy nadmorskiej i bydgoskiego systemu wodonośnego.
Wyniki tych badań będą opublikowane w wydawnictwach Państwowego Instytutu Geologicznego. Uzyskane doświadczenia zostaną wykorzystane przy następnych badaniach dużych jednostek regionalnych oraz przy weryfikacji zasobów dyspozycyjnych wyznaczonych dla obszarów bilansowych w rejonie Trójmiasta.
