Formy výskytu podpovrchové vody PODZEMNÍ VODY Formy výskytu podpovrchové vody Druhy podzemích vod Zdroje znečištění Migrace znečištění a samočištění Pohyb některých znečišťujících látek Ochrana podzemních vod Jímání podzemních vod voda půdní vodní pára poutaná adsorpční kapilární - voda zavěšená póry < 1 mm. pukliny < 0,25 mm. půdní led Gravitační - schopná pohybu Formy výskytu podpovrchové vody voda podzemní vytváří souvislou hladinu nad hladinou - kapilární třáseň pásmo provzdušnění (aerace) pásmo nasycení (saturace) = zvodeň Podzemní vody Část podpovrchových vod, která je v kapalném stavu. Vody přirozeně se vyskytující pod zemským povrchem v pásmu nasycení v přímém styku s horninami. Původ podzemních vod - infiltrace - kondenzace } vadózní voda - z magmatu - juvenilní voda - fosilní voda uzavřena mezi nepropustnými vrstvami - naftová voda voda organického původu Výskyt podzemních vod Podmínka existence PV = hornina schopná vodu pojmout Dle propustnosti: kolektor poloizolátor izolátor koeficient filtrace k f [m.s -1 ] propustnost hornin pro PV. 1
Pohyb podzemní vody Úroveň hladiny podzemní vody = hydraulický potenciál Spojnice bodů se stejnou nadm. výškou HPV izolinie HPV hydroizohypsy (volná hladina) hydroizopiezy (napjatá hladina) Proudění podzemní vody ve směru hydraulického gradientu kolmo k izoliniím HPV Vydatnost zdrojů podzemních vod Určení hydraulických parametrů hydrodynamické zkoušky čerpací zkouška = množství vody které lze ze zdroje čerpat aniž by došlo ke změně výšky hladiny Rozdělení podzemních vod Dle charakteru dutin horninového prostředí Průlinová voda zrnité horniny, obsah je dán mocností podloží a velikostí pórů, pomalý pohyb, souvislá hladina Puklinová voda pukliny, trhliny, zlomy v nepropustných horninách, větší rychlost pohybu Krasové vody rozpouštěním vápenců a dolomitů, pohyb jako v potrubí. Vysoké rychlosti proudění a slabé filtrační schopnosti. Dle hydraulických poměrů s volnou (freatickou) hladinou - tlak je roven atmosférickému s napjatou hladinou (artéská) - voda pod hydrostatickým tlakem dle piezometrické výšky artéská + artéská - Rozdělení podzemních vod Dle obsahu minerálních látek Prosté < 1 g/l Minerální RL 1 g/l rozp. CO2 > 1 g/l obsah jiného pro zdraví významného chemického prvku t > 20 C radioaktivita radonu > 1,5 kbq/l Rozdělení podzemních vod Dle jakosti vhodné pro vodárenské účely nevhodné pro vodárenské účely zřídelní oblasti Krušnohorská a Sudetská termální vody vlažné (25 o C - 35 o C) teplé (35 o C - 42 o C) horké (nad 42 o C) 2
Tvorba chemického složení Závisí na složení půd a hornin srážkových a povrchových vod Procesy přímé rozpouštění vylučování sraženin chemické působení modifikující přeměny Znečištění podzemních vod každá změna fyzikálních, chemických a bakteriologických vlastností závisí na znečištění horninového prostředí povrchových vod atmosféry srážek znečištění podzemních vod = znečištění horninového prostředí ropné látky odpadní vody městské průmyslové zemědělské průsaky (skládky, odkaliště ) toxické mikrobiální znečištění inertní zdroje znečištění úniky nebezpečných látek infiltrace znečišť. povrchových a srážkových vod odpady ze zemědělské výroby vymývání látek z půdy z důlní činnosti jiné znečišťující látky radioaktivní odpad hormony, zbytky léčiv pohyb znečištění infiltrace do půdy Migrace a samočištění infiltrace pásmem provzdušnění pohyb v podzemní vodě samočisticí pochody advekční (konvekční) přenos sorpce, desorpce fyzikální chemická molekulární difúze a hydrodynamická disperze výměna iontů Ca 2+ + 2NaR = 2Na + + CaR 2 Li + < Na + < NH + 4 < K + < Mg 2+ < Ca 2+ < Ba 2+ < Al 3+ < Fe 3+ oxidace, redukce Fe, Mn, S, V, Co, N, atd. rozpouštění, krystalizace, sedimentace, koagulace, hydrolýza, srážení, neutralizace atd. a změny složení a konc. Sledování migrace znečištění hydraulické řešení látka se šíří ve směru hydraulického sklonu a čas a množství a vzdálenost fyzikálně-chemické řešení interakce advekce, sorpce, výměny iontů, difúze, hydrodyn. disperze atd. modelové řešení přímé měření 3
průběh koncentrace znečištění v podzemních vodách v závislosti na čase 1 pístový tok (ideální případ) 2 postupný tok s přihlédnutím k disperzi 3 postupný tok s přihlédnutím k přírodním podmínkám Vlivy na migraci znečištění a samočištění množství a kvalita znečišťujících látek kapalné znečišťující látky mísitelné nemísitelné vlastnosti horninového prostředí chem. složení podzem. vod způsob znečištění infiltrace, filtrace, přímý vnik, apod. časový průběh znečištění kontinuální jednorazové rozsah znečištění 14 stupňů znečištění Pohyb znečištění v podzemní vodě dle místa jeho vstupu: biochemické procesy ox.-red. procesy rozkladné procesy ostatní vlivy meteorolog. veličiny hydrologické parametry geologie typ zachycení vod Pohyb některých znečišťujících látek mikrobiální znečištění hnojiva pesticidy ropné látky mikrobiální znečištění rychlost bakt. : rychl. proudění - 1 : 5 při čerpání - 2 : 3 ve stejnorodém pórovitém prostředí cca 30 200 m max. možnosti šíření v puklinokrasových oblastech 4
hnojiva dusičnany a dusitany NO 3 - - systém podzemní voda-hornina neeliminuje řešení v oblasti zemědělského a lesnického využívání půdy pesticidy strukturní stabilita nízká rozpustnost ve vodě, těkavost a návrat se srážkami adsorpce na půdních koloidech odbourávání fyz. procesy chem. procesy ropné látky pohyb ropných látek v hornině vertikální aktivní migrace pasivní migrace ropné látky plynné kapalné emulgované sorbované rozpuštěné tvar tělesa ropných látek na hladině podzemní vody kolísání hladiny podzem. vody a výskyt v zónách malý jednorázový únik a sorpce v půdě větší jednorázový únik a vytvoření tělesa ropných látek kontinuální nebo opakovaný únik a pohyb v hornině samočištění chem. rozklad, biochem. rozklad (rody Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium), sorpce, desorpce 1 maximální úroveň rop. l. 2 okamžitá úroveň rop. l. 3 okamžitá úroveň rozhraní vodaropná látka 4 minimální úroveň rozhraní vodaropná látka Zóny výskytu ropných látek I plynné rop. l. II absorbované III kapalné IV emulgované V rozpuštěné a emulgované Ochrana podzemních vod Systém opatření na předcházení a omezování znečištění a nevyčerpání, zachování a zlepšení jakosti a množství zásob. Problém obtížnější sledování pohybu znečištění prevence dozor odstraňování nedostatků 5 izolátor 5
podklady pro řešení ochrany podzemních vod údaje o zdroji znečištění hydrogeologické poměry hydrologické, meteorologické a klimatické poměry půdní poměry charakteristika horninového prostředí jakost podzemních a povrch. vod geomorfologické poměry údaje o vodohospodářských objektech Hydrogeologický průzkum hydrogeologické mapování syntetické a analytické mapy - hydroekologické mapy hydrogeologické vrty pozorovací čerpací průzkumné jímací / na likvidaci znečištění vsakovací odběry vzorků vody a znečišť. látek odběry půdního vzduchu ostatní měření plošné horizontální vertikální Jímání podzemních vod ČSN 755115 studny a povolení Studna je stavba územní rozhodnutí o umístění stavby. Studna je vodní dílo rozhodnutí o povolení k nakládání s vodami vodoprávní úřad Povolení je vázáno na vodní dílo (studnu) Výjimka historické studny (1955) Výhody povolení: při stržení pramene - nárok na náhradní zdroj vody nebo kompenzaci stanovení ochranného pásma Sankce: fyzické osoby - 50 000 Kč právnické osoby 1 000 000 Kč požadavky na výstavbu Studnu nelze budovat svépomocí Hloubení musí dokumentovat hydrogeolog Musí vystupovat min. 0,5 m nepropustnou konstrukcí Otevřené nejsou povoleny Ø 10 m trvalý travní porost, vyspádovaný 2% od studny Zákaz činností schopných ohrozit kvalitu PV (hnojení, herbicidy, skladování, mytí ) Zařízení s přímým odtokem musí odvádět nevyužitou vodu 5 m od studny Použité materiály jakostí, čisté, nepoužité, odolné proti povětrnostním vlivům a vlivům vody, zdravotně nezávadné, nesmí ovlivňovat jakost Vlastník ji musí udržovat v řádném stavu Nejmenší doporučená vzdálenost studní od zdrojů znečištění zdroje možného znečištění málo propustné prostředí propustné prostředí (štěrky, písky) žumpy, septiky, kanalizační přípojky 12 m 30 m nádrže tekutých paliv, garáže 12 m 40 m chlévy, močůvkové jímky, hnojiště 15 m 40 m individuální omývací plochy motorových vozidel včetně odtokových potrubí, veřejné 20 m 50 m komunikace,silniční příkopy nádrže tekutých paliv pro individuální vytápění umístěné mimo budovy 20 m 50 m stoky veřejné kanalizace 20 m 60 m hřbitovy, kafilerie, polní sklady hnoje (jen při vhodném sklonu hladiny podzemní vody) 30 m 100 m hromadné ustájení hospodářských zvířat, včetně hnojišť a močůvkových jímek 50 m 200 m 6
podle způsobu výstavby kopané vrtané. Konstrukce studny kopané krycí deska dlažba beton kačírek jílové těsnění betonové skruže přechodová vrstva obsyp kamenivem Kopaná studna Konstrukce studny odtěsněné nežádoucí přítoky krycí deska záhlaví vrtu dlažba Výhody: Větší akumulace Snáší nárazové odběry Snadno čistitelná Nevýhody: Jímání vody pouze dnem Ovlivnění srážkovou vodou Kolísání hladiny Závislé na srážkách Druhotné znečištění Zvodnělý kolektor vrtané jílové nebo cementové těsnění plášť vrtu štěrkový filtr obsyp jímané přítoky vrtaný průměr (průměr vrtu) výstroj vrtu zárubnice těsnění (beton) plná část výstroje/zárubnice perforovaná část výstroje/zárubnice vtokové otvory hloubka vrtu kalník Ochranná šachtice betonové skruže dlažba betonová deska Výhody: Vrtaná studna Jímá hlubší kvalitnější vodu Využívá celý zvodnělý kolektor Stálý přítok i v době srážkového minima Vydatnosti zdroje jsou řádově vyšší Méně ovlivňuje okolní studny Nevýhody: Menší akumulace 7
Kontrola a údržba studní pravidelná kontrola technického stavu a kvality vody celková prohlídky studny 2x do roka technické zařízení 2 4x ročně kvalita vody periodicky (min. 1x ročně) čištění studní obvykle každých 5 až 8 let asanace = odstranění následků kontaminace regenerace = odstranění následků stárnutí Asanace a regenerace studní očista vnějších stěn studny odčerpání vody mechanické očištění vnitřního pláště studny odstranění sedimentu a kalu usazených na dně opláchnutí a dezinfekce vnitřního pláště oprava stěn studny podle druhu jejího zdiva založení nové filtrační vrstvy dezinfekce studny dle vyhlášky státního zdravotnického ústavu po 2 až 3 týdnech kontrola kvality vody rekapitulace Formy výskytu podpovrchových (podzemních) vod Rozdělení podzemních vod Procesy samočištění a migrace znečištění Ropné látky v podzemních vodách Jímání podzemních vod (studny) Tyto materiály jsou určeny především pro studenty Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Některá data v nich obsažená jsou z veřejných zdrojů a z důvodu přehlednosti nejsou uvedeny všechny citace tak, jak bývá v odborné literatuře zvykem. S případnými výhradami se, prosím, obracejte na autory. Dr. Ing. Pavla Šmejkalová Ing. Aleš Pícha, PhD. 8