Wyznaczanie parametrów hydrogeologicznych spękanych skał krystalicznych w skali zlewni przy użyciu analizy recesji przepływu rzecznego - przykład z południowo-zachodniej Polski
DOI:
https://doi.org/10.7494/geol.2024.50.2.119Słowa kluczowe:
krzywa regresji, parametry hydrogeologiczne, obszar górski, Polska, skały spękaneAbstrakt
Do oszacowania parametrów hydrogeologicznych takich jak współczynnik filtracji k oraz odsączalność Sy w skali zlewni użyto metody analizy recesji przepływu rzecznego zaproponowanej przez Brutsaert`a i Nieber`a w latach siedemdziesiątych XX w. Wykorzystano technikę dopasowania teoretycznej krzywej recesji do zaobserwowanych danych, w których określono 3 punkty przejścia między reżimem krótko- i długookresowym przepływu. Metoda ta jest prostą, szybką i tanią alternatywą dla standardowych punktowych terenowych metod hydrogeologicznych opartych na badaniach w otworach hydrogeologicznych. Obszar badań obejmował zlewnię górską rzeki Białej Lądeckiej, położoną w południowo-zachodniej Polsce i zbudowaną ze skał metamorficznych. Środowiskami hydrogeologicznymi drenowanymi przez Białą Lądecką są dwie strefy tj. strefa glin zwietrzelinowych i rumoszu skalnego oraz strefa spękanego masywu skalnego. Wyznaczone na podstawie analizy recesji wartości k z pogranicza zakresu 10-4 – 10-5 m/s przedstawiały górny zakres wartości odnotowanych literaturze (10-4 - 10-7 m/s). Z kolei wartości Sy na poziomie 0.38 – 1.02 %, w całości wpisywały się w całości w dane literaturowe. Wyniki potwierdzają tezę, że metodę recesji, pomimo pewnych ograniczeń jej stosowalności, można dobrze zaadaptować do warunków zlewni górskiej zbudowanej ze skał krystalicznych, gdzie panuje klimat umiarkowany chłodny.
Pobrania
Bibliografia
Boussinesq J., 1904. Recherches théoriques sur l’écoulement des nappes d’eau infiltrées dans le sol et sur le débit des sources. Journal de Mathématiques Pures et Appliquées, 5(10), 5–78. http://www.numdam.org/item/?id=JMPA_1904_5_10__5_0.
Brutsaert W., 1994. The unit response of groundwater outflow from a hillslope. Water Resources Research, 30(10), 2759–2763. https://doi.org/10.1029/94WR01396.
Brutsaert W. & Lopez J.P., 1998. Basin-scale geohydrologic drought flow features of riparian aquifers in the southern great plains. Water Resources Research, 34(2), 233–240. https://doi.org/10.1029/97WR03068.
Brutsaert W. & Nieber J.L., 1977. Regionalized drought flow hydrographs from a mature glaciated plateau. Water Resources Research, 3(3), 637–643. https://doi.org/10.1029/WR013i003p00637.
Dewandel B., Lachassagne P., Bakalowicz M., Weng Ph. & Al-Malki A., 2003. Evaluation of aquifer thickness by analysing recession hydrographs: Application to the Oman ophiolite hard-rock aquifer. Journal of Hydrology, 274, 248–269. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(02)00418-3.
Döll P., 2009. Vulnerability to the impact of climate change on renewable groundwater resources: a global-scale assessment. Environ-mental Research Letters, 4(3), 035006. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/3/035006.
Earman S., McPherson B.J.O.L., Phillips F.M., Ralser S., Herrin J.M. & Broska J., 2008. Tectonic influence on ground water quality: insight from complementary methods. Ground Water, 46(3), 354–371. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.2007.00402.x.
Huang C.-C. & Yeh H.-F., 2019. Hydrogeological parameter determination in the southern catchments of Taiwan by flow recession method. Water, 11(1), 7–23. https://doi.org/10.3390/w11010007.
Kubiak-Wójcicka K. & Machula S., 2020. Influence of climate changes on the state of water resources in Poland and their usage. Geo-sciences, 10(8), 312. https://doi.org/10.3390/geosciences10080312.
Malvicini C.F., Steenhuis T.S., Walter M.T., Parlange J.Y. & Walter M.F., 2005. Evaluation of spring flow in the uplands of Matalom, Leyte, Philippines. Advances in Water Resources, 28(10), 1083–1090. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2004.12.006.
Mendoza G.F., Steenhuis T.S., Walter M.T. & Parlange J.Y., 2003. Estimating basin-wide hydraulic parameters of a semi-arid moun-tainous watershed by recession flow analysis. Journal of Hydrology, 279, 57–69. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(03)00174-4.
Modelska M., Buczyński S. & Staśko S., 2015. Chemizm wód zlewni Kamieńczyka w Sudetach na tle badań systemów przepływu wód podziemnych [Chemical composition of groundwater of Kamieńczyk catchment area in Sudety Mts. in relation to groundwater flow systems]. Przegląd Geologiczny, 63(10/2), 950–954.
Olichwer T., 2019. Long-term variability of water resources in mountainous areas: Case study – Kłodzko Region (SW Poland). Car-pathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 14(1), 29–38. https://doi.org/10.26471/cjess/2019/014/055.
Olichwer T. & Tarka R., 2015. Impact of climate change on the groundwater run-off in south-west Poland. Open Geosciences, 7(1), 1–14. https://doi.org/10.1515/geo-2015-0001.
Oyarzún R., Godoy R., Núñez J., Fairley J.P., Oyarzún J., Maturana H. & Freixas G., 2014. Recession flow analysis as a suitable tool for hydrogeological parameter determination in steep, arid basins. Journal of Arid Environments, 105, 1–11. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2014.02.012.
Pacheco F. & Alencoão A., 2002. Occurrence of springs in massifs of crystalline rocks, northern Portugal. Hydrogeology Journal, 10, 239–253. https://doi.org/10.1007/s10040-001-0186-0.
Parlange J.Y., Stagnitti F., Heilig A., Szilagyi J., Parlange M.B., Steenhuis T.S., Hogarth W.L., Barry D.A. & Li L., 2001. Sudden drawdown and drainage of a horizontal aquifer. Water Resources Research, 37(8), 2097–2101. https://doi.org/10.1029/2000WR000189.
Rupp D.E. & Selker J.S., 2006. On the use of the Boussinesq equation for interpreting recession hydrographs from sloping aquifers. Water Resources Research, 42(12), W12421. https://doi.org/10.1029/2006WR005080.
Sawicki L. (red.), 1966. Mapa geologiczna regionu dolnośląskiego (bez osadów czwartorzędowych) 1:200,000. Instytut Geologiczny, Warszawa.
Senkondo W., Tuwa J., Koutsouris A. & Lyon S.W., 2017. Estimating aquifer transmissivity using the recession curve displacement method in Tanzania’s Kilombero Valley. Water, 9(12), 948. https://doi.org/10.3390/w9120948.
Staśko S., 2002. Zawodnienie szczelinowych skał krystalicznych w Sudetach [Water-bearing capacity of hard rocks in the Sudetes]. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 404, 249–262.
Staśko S. & Tarka R., 2001. Zasilanie wód podziemnych na obszarze Masywu Śnieżnika. [in:] Bocheńska T. & Staśko S. (red. nauk.), Współczesne problemy hydrogeologii, 10, 1, “Sudety” na zlecenie Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław, 271–278.
Staśko S. & Tarka R., 2002. Zasilanie i drenaż wód podziemnych w obszarach górskich na podstawie badań w Masywie Śnieżnika. Acta Universitatis Wratislaviensis. Hydrogeologia, 2528, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław.
Staśko S., Tarka R., Olichwer T. & Lubczyński M.W., 2010. Groundwater recharge in mountainous terrains – case study from Sude-ten Mountains in SW Poland. [in:] Paliwal B.S. (ed.), Global Groundwater Resources and Management: Selected Papers from the 33rd International Geological Congress (33rd IGC), Oslo, Norway, August, 2008, Scientific Publishers, Jodhpur (India), 451–474.
Stoelzle M., Stahl K. & Weiler M., 2013. Are streamflow recession characteristics really characteristics? Hydrology and Earth System Sciences, 17(2), 817–828. https://doi.org/10.5194/hess-17-817-2013.
Szczepanowski S. & Staśko S., 2001. Wartość współczynnika filtracji dla skał obszaru Masywu Śnieżnika na podstawie pomiaru szczelinowatości. [in:] Bocheńska T. & Staśko S. (red. nauk.), Współczesne problemy hydrogeologii, 10, 1, “Sudety” na zlecenie Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław, 263–270.
Thomas B.F., Vogel R.M., Kroll C.N. & Famiglietti J.S., 2013. Estimation of the base-flow recession constant under human interfer-ence. Water Resources Research, 49(11), 7366–7397. https://doi.org/10.1002/wrcr.20532.
Troch P.A., De Troch F.P. & Brutsaert W., 1993. Effective water table depth to describe initial conditions prior to storm rainfall in humid regions. Water Resources Research, 29(2), 427–434. https://doi.org/10.1029/92WR02087.
Vannier O., Braud I. & Anquetin S., 2014. Regional estimation of catchment – Scale soil properties by means of streamflow recession analysis for use in distributed hydrological models. Hydrology Processes, 28(26), 6276–6291. https://doi.org/10.1002/hyp.10101.
Zecharias Y.B. & Brutsaert W., 1988. Recession characteristics of groundwater outflow and baseflow from mountainous watersheds. Water Resources Research, 24(10), 1651–1658. https://doi.org/10.1029/WR024i010p01651.
Żelaźniewicz A., Mazur S. & Szczepański J., 2002. The Lądek-Śnieżnik Metamorphic Unit – Recent State of Knowledge. Geolines, 14, 115–125.
Pobrania
Opublikowane
Numer
Dział
Licencja
Authors have full copyright and property rights to their work. Their copyrights to store the work, duplicate it in printing (as well as in the form of a digital CD recording), to make it available in the digital form, on the Internet and putting into circulation multiplied copies of the work worldwide are unlimited.
The content of the journal is freely available according to the Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
