Migracja zanieczyszczeń

Generowanie wyników migracji zanieczyszczeń odbywa się poprzez dedykowany moduł dostępny w zakładce "Programy" ⭢ "Migracja zanieczyszczeń" (Dostępny jedynie dla użytkowników z aktywną subskrypcją programu "Migracja zanieczyszczeń"). Moduł pozwala na:

• zdefiniowanie podstawowych parametrów obliczeń:
  • opad roczny - wielkość rocznego opadu dla rozpatrywanego obszaru
  • charakterystyka na mapie - charakterystyka, która zostanie wyświetlona na mapie (indeks DRASTIC | Czas migracji - Witczak i Żurek | Czas migracji - Macioszczyk | Czas migracji - Bindeman | Czas migracji - AVI)
• zdefiniowanie klasyfikacji do obliczeń podatności na podstawie czas migracji zanieczyszczeń:
  • klasyfikacja podatności - klasyfikacje podatności wyznaczona na podstawie czasu migracji zanieczyszczeń (Kleczkowski 1990 | Duda i in. 2011 | Stempvoort i in. 1992)
• zdefiniowanie klasyfikacji oraz wag do obliczeń indeksu DRASTIC/SINTACS:
  • klasyfikacja podatności - klasyfikacje podatności wyznaczona na podstawie indeksu DRASTIC (Engel i Navulur 1999 | PIG 2007 | Corniello i in. 2004)
  • W_D - waga dla głębokości do zwierciadła wody
  • W_R - waga dla zasilania warstwy wodonośnej
  • W_A - waga dla materiału warstwy wodonośnej
  • W_S - waga dla przypowierzchniowej warstwy gleby
  • W_T - waga dla topografii terenu
  • W_I - waga dla strefy aeracji
  • W_C - waga dla współczynnika filtracji warstwy wodonośnej
• wybór badań z tabeli, które zostaną wykorzystane do obliczeń migracji zanieczyszczeń
• podglad błędów/ostrzeżeń dla poszczególnych danych widoczny w kolumnie "Błędy", gdzie symbol:
  • ⚠ oznacza błąd w danych badania
  • ⚠ ostrzeżenia np. dotyczące brakujących danych
• filtrowanie rekordów wyświetlanych w tabeli na podstawie wybranych kryteriów
• przycisk umożliwiający zaznaczenie wszystkich wyników zawierających zwierciadło wody
• zapisanie predefiniowanych zestawów wyboru badań
• generowanie wyników, przycisk "Generuj wyniki"

Generowanie wyników

W celu wygenerowania wyników należy wybrać z tabeli badania, dla których mają zostać wykonane obliczenia i kliknąć przycisk "Generuj wyniki". Po wykonaniu obliczeń pojawi się okno umożliwiające pobranie wyników obliczeń w formacie .xlsx oraz mapy przedstawiającą wybraną charakterystykę (czas migracji wg określonego wzoru lub indeks DRASTIC) w formacie .dxf.

1. Ocena czasu przesączania według formuły Witczaka i Żurek (1994) :

   \[{{t_{a} = {\sum{\frac{m_{i} \cdot w_{\mathit{\text{oi}}}}{J_{E}} =}}}{\sum\frac{m_{i} \cdot w_{\mathit{\text{oi}}}}{P \cdot w}}}{}\]

   gdzie:
   ta	-	czas przesączania pionowego [lata],
   mi	-	miąższość kolejnych przewarstwień strefy aeracji [m],
   woi	-	wilgotność objętościowa kolejnych przewarstwień strefy aeracji [-],
   JE	-	infiltracja efektywna roczna (JE = P ∙ w),
   P	-	wysokość opadów rocznych [m/rok],
   w	-	wskaźnik infiltracji efektywnej [-].

2. Ocena czasu przesączania według formuły Bindemana :

   \[{{t_{a} = {\sum{\frac{m_{i} \cdot n_{\mathit{\text{ei}}}}{\sqrt[3]{\omega^{2} \cdot k_{i}}} =}}}{\sum\frac{m_{i} \cdot n_{\mathit{\text{ei}}}}{\sqrt[3]{({P \cdot w_{i}}{)^{2} \cdot k_{i}}}}}}{}\]

   gdzie:
   ta	-	czas przesączania pionowego [d],
   ne	-	porowatość efektywna [-],
   ω	-	roczna infiltracja efektywna (ω = P ∙ w) [m/d],
   P	-	wysokość opadów rocznych [m/d],
   w	-	wskaźnik infiltracji efektywnej [-],
   k	-	współczynnik filtracji i-tej warstwy strefy aeracji [m/d].

3. Ocena czasu przesączania według formuły Macioszczyka (1999) :

   \[{{t_{a} = {\sum{\frac{m_{i} \cdot w_{\mathit{\text{oi}}}}{\sqrt[3]{\omega^{2} \cdot k_{i}}} =}}}{\sum\frac{m_{i} \cdot w_{\mathit{\text{oi}}}}{\sqrt[3]{({P \cdot w_{i}}{)^{2} \cdot k_{i}}}}}}{}\]

   gdzie:
   ta	-	czas przesączania pionowego [d],
   woi	-	wilgotność objętościowa kolejnych przewarstwień strefy aeracji [-],

4. Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie:

   Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie - właściwość systemu hydrogeologicznego charakteryzująca możliwość przemieszczania się substancji zanieczyszczającej z powierzchni terenu do określonego systemu wodonośnego. Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie określa stopień ryzyka negatywnego oddziaływania działalności człowieka, na jakość wód podziemnych w określonych warunkach naturalnych. (Graf 2007 )

   Klasy podatności wód podziemnych na zanieczyszczenia wg Fostera i in. (2002) zestawione z klasyfikacją opartą na czasie migracji według zasad przyjętych dla ochrony GZWP w Polsce Kleczkowski 1990.

   Przybliżony czas migracji	Klasa podatności
   < 2 lat	Bardzo duża
   2-5 lat	Duża
   5-25 lat	Średnia
   25-100 lat	Niska
   >100 lat	Bardzo niska

   Klasy podatności wód podziemnych na zanieczyszczenie według zasad Fostera i in. (2002) dopasowane do przybliżonego czasu wymiany wody w profilu strefy aeracji za Duda i in. 2011

   Przybliżony czas migracji	Klasa podatności	Charakterystyka podatności
   < 5 lat	Bardzo duża	Ośrodek podatny na większość zanieczyszczeń. Szybki wzrost zanieczyszczenia dla wielu scenariuszy migracji zanieczyszczeń.
   5 - 25 lat	Duża	Ośrodek podatny na wiele typów zanieczyszczeń, oprócz silnie sorbowanych
   25 - 50 lat	Średnia	Ośrodek podatny na niektóre typy zanieczyszczeń, ale tylko, gdy są wprowadzane lub wyługowywane w sposób ciągły
   > 50 lat	Niska i bardzo niska	Ośrodek podatny tylko na zanieczyszczenia konserwatywne wprowadzane lub wyługowywane w sposób ciągły i na dużym obszarze. Obecne są warstwy izolujące o minimalnym przesiąkaniu lub istnieje naturalna trwała bariera hydrodynamiczna

5. Określenie podatności wód na zanieczyszczenie metodą AVI (Aquifer Vulnerability Index) :

   \[{c = {\sum\frac{m_{i}}{k_{i}}}}{}\]

   gdzie:
   mi	-	miąższość kolejnych przewarstwień strefy aeracji [m],
   ki	-	współczynnik filtracji kolejnych warstw [m/rok].

   Klasy podatności dla metody AVI (Stempvoort i in. 1992 )

   Wskaźnik podatności c	Klasa podatności
   0 - 10 lat	Bardzo duża
   10 - 100 lat	Duża
   100 - 1 000 lat	średnia
   1 000 - 10 000 lat	mała
   > 10 000 lat	bardzo mała

6. Określenie podatności wód na zanieczyszczenie metodą DRASTIC/SINTACS:

   D (Depth to groundwater) – Głębokość zw. wody gruntowej od powierzchni terenu,
   R (Recharge Net) – Wysokość infiltracyjnego zasilania wód gruntowych,
   A (Aquifer media) – Utwory budujące warstwę wodonośną,
   S (Soil media) – Rodzaj gleby (ze względu na skład granulometryczny),
   T (Topography) – Nachylenie powierzchni terenu,
   I (Impact of vadose zone) – Charakter strefy aeracji,
   C (Conductivity of the aquifer) – wodoprzepuszczalność warstwy wodonośnej.

   1. Głębokość do zwierciadła wody

      Rangi dla głębokości do zwierciadła wody gruntowej (Aller i in. 1987 )

      Głębokość do zwierciadła wody gruntowej [m]	Ranga DR
      0.0 - 1.5	10
      1.5 - 4.5	9
      4.5 - 9.0	7
      9.0 - 15.0	5
      15.0 - 22.0	3
      22.0 - 30.0	2
      > 30.0	1

      Na podstawie powyższej tabeli dla celów obliczeniowych przyjęto następującą zależność do obliczenia rangi odpowiadającej za uwzględnienie głębokości do zwierciadła wody gruntowej:

      D_R = 0.0069D² - 0.506D + 10.16 dla D < 30 m

      D_R = 1.0 dla D ≥ 30 m
      

      gdzie:
      D	-	głębokość do zwierciadła wody w [m],
      DR	-	ranga dla głębokość do zwierciadła wody.

   2. Zasilanie warstwy wodonośnej

      Rangi dla zasilania warstwy wodonośnej (Aller i in. 1987 )

      Zasilanie warstwy wodonośnej [m]	Ranga RR
      0.0 - 0.05	1
      0.05 - 0.1	3
      0.1 - 0.18	6
      0.18 - 0.25	8
      > 0.25	9
      Zasilanie warstwy wodonośnej (infiltracja efektywna): \[{J_{E} = {P \cdot {\sum\frac{m_{i}}{m_{a}}} \cdot w_{i}}}{}\] P - roczny opad atmosferyczny [m] mi - miąższość i-tej warstwy strefy aeracji ma - miąższość strefy aeracji wi - wskaźnik infiltracji efektywnej [-]

      Na podstawie powyższej tabeli dla celów obliczeniowych przyjęto następującą zależność do obliczenia rangi odpowiadającej za zasilanie warstwy wodonośnej:

      R_R = -84.43J_E² + 58.15J_E - 0.47 dla J_E < 0.25

      R_R = 9.0 dla J_E ≥ 0.25

      gdzie:
      JE	-	infiltracja efektywna [m],
      RR	-	ranga dla zasilania warstwy wodonośnej.

   3. Utwory warstwy wodonośnej

      Rangi dla utworów warstwy wodonośnej (Aller i in. 1987 )

      Materiał	Ranga AR
      Łupki, łupki ilaste (lite)	2 (1-3)
      Skały metamorficzne i magmowe	3 (2-5)
      Zwietrzałe skały metamorficzne i magmowe	4 (3-5)
      Gliny morenowe, zwałowe	5 (4-6)
      Sekwencje skał osadowych: łupków, wapieni, piaskowców	6 (5-9)
      Piaskowce lite	6 (4-9)
      Wapienie lite	6 (4-9)
      Piasek i żwir	8 (6-9)
      Bazalt	9 (2-10)
      Wapień krasowy	10 (9-10)

      Na podstawie powyższej tabeli dla celów obliczeniowych przyjęto następującą zależność do obliczenia rangi uwzględniającej utwory budujące warstwę wodonośną:

      A_R = 3.34e^0.1ln(k) 1 ≤ A_R ≤ 10

      gdzie:
      k	-	współczynnik filtracji utworu [m/rok],

   4. Skład mechaniczny gleb (max do 1 m głębokości)

      Rangi dla składu mechanicznego gleb (Aller i in. 1987 )

      Materiał	Ranga SR
      Bardzo płytka lub brak pokrywy glebowej	10
      Żwir	10
      Piasek	9
      Torfy	8
      Gleby ilaste zagregowane, kurczliwe, spękane	7
      Gliny piaszczyste, piaski gliniaste	6
      Glina	5
      Gliny pylaste	4
      Gliny zwięzłe, gliny pylaste zwięzłe	3
      Gleby mineralno – organiczne (murszowe)	2
      Gleby ilaste niezagregowane, mało kurczliwe	1

      Na podstawie powyższej tabeli dla celów obliczeniowych przyjęto następującą zależność do obliczenia rangi uwzględniającej utwory budujące wierzchnią warstwę (gleby):

      S_R = 0.62∙ln(k)+3.3 1 ≤ S_R ≤ 10

      gdzie:
      k	-	współczynnik filtracji utworu [m/rok],

   5. Nachylenie powierzchni terenu (topografia)

      Rangi dla nachylenia powierzchni terenu (Aller i in. 1987 )

      Topografia - nachylenie powierzchni terenu [%]	Ranga TR
      0 - 2	10
      2 - 6	9
      6 - 12	5
      12 - 18	3
      > 18	1

      Na podstawie powyższej tabeli dla celów obliczeniowych przyjęto następującą zależność do obliczenia rangi uwzględniającej pochylenie terenu:

      T_R = -0.0003T³ + 0.0292T² - 0.9447T + 10 dla T < 18

      T_R = 1.0 dla T ≥ 18

      gdzie:
      T	-	pochylenie terenu w [%],
      TR	-	ranga dla pochylenia terenu.

   6. Strefa aeracji (poniżej profilu glebowego i powyżej zwierciadła wody)

      Rangi dla utworów budujących strefę aeracji (Aller i in. 1987)

      Materiał	Ranga IR
      Warstwa nieprzepuszczalna (napinająca)	1
      Pył/ił	1 (1-2)
      Łupek ilasty	3 (2-5)
      Wapień	6 (2-7)
      Piaskowiec	6 (4-8)
      Sekwencje skał osadowych: łupków, wapieni, piaskowców	6 (4-8)
      Piaski, żwiry i pospółki gliniaste	6 (4-8)
      Skały metamorficzne i magmowe	4 (2-8)
      Piaski, żwiry i pospółki	8 (6-9)
      Bazalt	9 (2-10)
      Wapień krasowy	10 (8-10)

      Na podstawie powyższej tabeli dla celów obliczeniowych przyjęto następującą zależność do obliczenia rangi uwzględniającej utwory budujące strefę aeracji:

      I_R = 2.55e^0.13ln(k) 1 ≤ I_R ≤ 10

      gdzie:
      k	-	współczynnik filtracji utworu [m/rok],

   7. Współczynnik filtracji warstwy wodonośnej

      Dla celów obliczeniowych do określenia rangi dla przewodności warstwy wodonośnej w oparciu o Civita i De Maio (2004) wyprowadzono następujące równanie:

      C_R = 0.7ln(k)+13.5 1 ≤ C_R ≤ 10

      gdzie:
      k	-	współczynnik filtracji [m/s],
      CR	-	ranga dla współczynnika filtracji

   8. DRASTIC/SINTACS Index (index podatności P)
      \[{{P = W_{D}}{D_{R} + W_{R}}{R_{R} + W_{A}}{A_{R} + W_{S}}{S_{R} + W_{T}}{T_{R} + W_{I}}{I_{R} + W_{C}}C_{R}}{}\]

      \[{{P = 5}{D_{R} + 4}{R_{R} + 3}{A_{R} + 2}{S_{R} + 1}{T_{R} + 5}{I_{R} + 3}C_{R}}{}\]

      gdzie:
      WD	-	waga dla głębokości do zwierciadła wody (5),
      WR	-	waga dla zasilania warstwy wodonośnej (4)
      WA	-	waga dla materiału warstwy wodonośnej (3)
      WS	-	waga dla przypowierzchniowej warstwy gleby (2)
      WT	-	waga dla topografii terenu (1)
      WI	-	waga dla strefy aeracji (5)
      WC	-	waga dla współczynnika filtracji warstwy wodonośnej (3)

      Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie na podstawie indeksu DRASTIC (Engel i Navulur 1999 )

      Indeks podatności P	Klasa podatności
      < 100	Niska
      101 - 140	Średnia
      141 - 200	Duża
      > 200	Bardzo duża

      Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie na podstawie indeksu DRASTIC (PIG 2007 )

      Indeks podatności P	Klasa podatności
      < 110	Niska
      110 - 140	Średnia
      140 - 170	Duża
      170 - 200	Bardzo duża
      > 200	Ekstremalnie duża

      Podatność wód podziemnych na zanieczyszczenie na podstawie indeksu DRASTIC (Corniello i in. 2004 )

      Indeks podatności P	Klasa podatności
      < 80	Bardzo niska
      81 - 105	Niska
      106 - 140	Średnia
      141 - 186	Duża
      187 - 210	Bardzo duża
      > 210	Ekstremalnie duża

      Parametry przyjmowane przez program do obliczeń podatności dostępne są w tabeli domyślnych rodzajów gruntów ("Edytor" ⭢ "Dane projektu"). Niektóre parametry takie jak współczynnik filtracji mogą być także przypisane bezpośrednio do warstwy w otworze wiertniczym.