W ramach projektu wykonano terenowe testy pomiarów hydrochemicznych w głębokich otworach hydrogeologicznych i pobór próbek wód podziemnych do analiz laboratoryjnych na potrzeby modelowania hydrochemicznego. Oprócz dostarczenia aktualnych parametrów hydrochemicznych do symulacji określających zagrożenia dla instalacji ATES związane z chemizmem wód używanych jako magazyn i nośnik energii cieplnej, testy miały pokazać przydatność nowoczesnych narzędzi terenowych, takich jak głębinowa sonda wieloparametryczna, dyskretny próbnik pneumatyczny czy kamera inspekcyjna do badań niezbędnych przy szczegółowym rozpoznaniu warunków hydrogeologicznych w konkretnej lokalizacji planowanego systemu ATES, jak i kontroli pracy magazynu w fazie operacyjnej.
Czytaj dalej
Typowanie otworów hydrogeologicznych
Otwory hydrogeologiczne wytypowane do badań musiały spełniać kilka podstawowych warunków:
W tym celu wykonano kilka zapytań do Centralnego Banku Danych Hydrogeologicznych (Bank Hydro) i bazy danych Monitoringu Wód Podziemnych oraz przeanalizowano dostępne dokumentacje archiwalne wytypowanych wstępnie otworów w rejonie Poznania i Warszawy (fig. 1). |
Fig. 1. Wstępna selekcja otworów do badań terenowych |
Tabela 1. Wybrane otwory do badań terenowych
|
Nr archiwalny |
Lokalizacja | Ujęty poziom | Głębokość otworu | Średnica otworu | Strefa zafiltrowania | Zwierciadło wody |
| m p.p.t. | mm | m p.p.t. | m p.p.t. | |||
| CBDH 5090151,stacja hydrogeol. II rzędu nr II/1851 |
Dzierżnica, gm. Dominowo pow. średzki, woj. wielkopolskie |
Trz | 140,0 | 194 | 123-138 |
29,21 napięte |
| CBDH 5580151, stacja hydrogeol. II rzędu nr II/74/1 |
Musuły, gm. Żabia Wola, pow. grodziski, woj. mazowieckie |
Q | 91,5 | 168 | 74-89 |
0,62 napięte |
Trz - trzeciorzędowy, Q - czwartorzędowy
Wykonanie inspekcji (kamerowania) otworów hydrogeologicznych
W celu oceny stanu technicznego oraz rzeczywistych parametrów (przelot strefy zafiltrowania) wytypowanych otworów, przed rozpoczęciem badań, przeprowadzono wstępną inspekcję każdego otworu przy pomocy kamery do studni głębinowych Triton ISP-G-200. Inspekcja kamerą pozwoliła w otworze w Dzierżnicy stwierdzić, że opuszczenie sondy pomiarowej do strefy filtra nie będzie możliwe, ze względu na obecność betonowego bloku, który został wrzucony do otworu i skutecznie zasłonił wejście do kolumny filtrowej na głębokości ok. 94 m (fot. 1).
Zaznaczyć trzeba, że na takich głębokościach trudno jest jednoznacznie stwierdzić, czy standardowa świstawka hydrogeologiczna zapuszczona w celu kontroli głębokości otworu jeszcze się zanurza, czy tylko opada luźno taśma pomiarowa – zdecydowanie możliwość obejrzenia sytuacji w otworze za pomocą kamery daje więcej i bardziej jednoznaczne informacje o stanie zarurowania otworu. Test przydatności kamery inspekcyjnej do oceny stanu otworów hydrogeologicznych okazał się więc bardzo udany.
W dalszym etapie prac w obu otworach kamera została wykorzystana też do obserwacji bezpiecznego opuszczenia sondy wieloparametrycznej do strefy, gdzie miały być wykonywane pomiary. W przypadku otworu w Musułach była to strefa zafiltrowania, w Dzierznicy natomiast - maksymalna dostępna głębokość zapuszczenia sondy. Pomimo przeszkody (betonowego bloku) w otworze w Dzierżnicy, podczas pompowania stwierdzono drożność studni, w której depresja wynosiła zaledwie 1,44 m po 1 godzinie pompowania otworu z wydajnością 5 m3/h (wydatek jednostkowy q=3,47 m3/h·1m depresji).
Fot. 1. Uszkodzony otwór w Dzierżnicy
Eksperymenty potwierdziły, że założony sposób pomiarów głębinowych „pod okiem” kamery podczas pompowania jest możliwy technicznie i bezpieczny.
Wykonanie pomiarów parametrów fizykochemicznych wód podziemnych
Podczas badań terenowych przeprowadzono równoległe pomiary podstawowych parametrów wód podziemnych przy zastosowaniu sondy wieloparametrycznej Aquatroll (fot. 2) zapuszczonej do badanych otworów oraz na powierzchni terenu przy pomocy zestawu mierników Slandi (pH, przewodność, tlen rozpuszczony, potencjał redox, temperatura) w celi przepływowej (fot. 3).
Fot. 3. Pomiary parametrów wody w celi przepływowej
Pomiary sondą Aquatroll wykonywano metodą ciągłą w trakcie opuszczania sondy w otworze do głębokości docelowej (strefy filtra w otworze w Musułach oraz maksymalnej dostępnej głębokości w otworze w Dzierżnicy) oraz na głębokości docelowej w trakcie pompowania otworu przy pompie głębinowej pracującej na głębokości ok. 10 m poniżej poziomu zwierciadła wody w otworze. Sonda wieloparametryczna posiada konstrukcję umożliwiającą równoczesny pomiar wielu paramentów (pH, potencjał redoks, tlen rozpuszczony, przewodność el. właściwa, temperatura) z wykorzystaniem jednego urządzenia (fot. 3) oraz wyposażona jest w stabilny przewód umożliwiający jej zapuszczenie na głębokość do 200 m. Dodatkowo posiada możliwość odczytu głębokości zanurzenia poniżej poziomu zwierciadła wody.
Fot. 2. Sonda Aquatroll 600 przed zapuszczeniem do otworu
Opróbowanie badanych otworów
Po zakończeniu terenowych pomiarów parametrów wód, z obu otworów pobrano próbki wody do badań laboratoryjnych ich składu chemicznego. Próbki pobierane były na powierzchni terenu z wylotu przewodu pompowego. Dodatkowo z otworu Musuły pobierano próbki dyskretnym próbnikiem pneumatycznym (SOLINST model 425) z głębokości odpowiadającej strefie zafiltrowania otworu.
Badania laboratoryjne
Oznaczenia laboratoryjne wykonano w Laboratorium Chemicznym PIG-PIG posiadającym akredytację Polskiego Centrum Akredytacji (PCA) nr AB 283.
Zakres analityczny był analogiczny do zakresu stosowanego w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska w ujęciu jakości wód podziemnych. Zakres ten obejmował oznaczenia 58 parametrów w tym kationów, anionów, węgla organicznego, zasadowości, detergentów, chemicznego zapotrzebowania tlenu.
Wyniki badań laboratoryjnych zostały wykorzystane w modelowaniu możliwych zmian chemizmu tego typu wód wraz ze zmianami temperatury, które mogłyby skutkować wytrącaniem substancji tak na wymiennikach ciepła, powodując ich uszkodzenie, jak i w strefach zatłaczania wód w warstwie wodonośnej, zmniejszając parametry filtracyjne w strefach okołofiltrowych studni.
