Drenaż wody w warunkach laboratoryjnych na przykładzie wybranych utworów kenozoicznych Sudetów i ich przedpola.

Abstract

Przedstawiono wyniki hydrogeologicznych badań próbek pobranych z osadów kenozoicznych dolin śródgórskich Sudetów i obszaru przedsudeckiego z punktu widzenia parametrów hydrogeologicznych i przebiegu drenażu wody. Rozważania rozpoczęto od przedstawienia budowy geologicznej i hydrogeologii badanych obszarów, ze szczegółową charakterystyką cech teksturalnych osadów przepuszczalnych dla wody. Określono ich skład mineralny, wielkość ziarna, jego obtoczenie i kulistość oraz wysortowanie i zagęszczenie próbek. Z cechami tymi autor powiązał następnie porowatość całkowitą oraz różne odmiany wód związanych, szczególnie adhezyjnych i kapilarnych zawieszonych. Wykazano ponadto zróżnicowanie zawartości wód kapilarnych w procesach nasycania i drenażu. Zróżnicowanie to było najwyższe w próbkach osadów dolin śródgórskich, najniższe w osadach doliny Małej Panwi w obrębie Jeziora Turawskiego. Jednakże zawartość wód związanych zależna jest w pierwszym rzędzie od wielkości ziarna skalnego. Wykazano, że próbki równomiernie uziarnione o średnicy ziarna d₁₀ wyższej od 0,2 mm cechuje zbliżona zawartość wód adhezyjnych oraz brak lub niska zawartość wód kapilarnych zawieszonych.
Powyższe wyniki stanowiły punkt wyjścia zasadniczego celu pracy, to jest analizy przebiegu drenażu w warunkach różnego nasycenia ośrodka skalnego. W warunkach całkowitego nasycenia zbadano wielkość i rodzaje zaburzeń przebiegu drenażu. Z badań wynika między innymi wpływ powietrza gruntowego oraz sufozji mechanicznej na zaburzenia jednorodności ośrodka drenażu. Zjawiska te pozwoliły wyjaśnić istnienie zmian ciśnienia, prędkość przepływu oraz współczynnika wodoprzepuszczalności zmieniających się nieznacznie ze zmianą spadku hydraulicznego. Przedstawiono rolę współczynnika wodoprzepuszczalności w procesie drenażu w zależnościach od poszczególnych cech teksturalnych próbek badanych osadów. Wykazano między innymi ścisłą zależność współczynników regresji drenażu i wodoprzepuszczalności.
Z badań wynika, że główną przyczyną zaburzającą wartości parametrów opisujących drenaż jest nienasycenie ośrodka skalnego. Wpływa na to głównie przerwanie ciągłości drenażu oraz zmiana w czasie zawartości wód kapilarnych zawieszonych. Ze zmianą stopnia nasycenia osadów obniża się bardzo wyraźnie współczynnik wodoprzepuszczalności, wzrasta natomiast współczynnik odsączalności grawitacyjnej. Z badań autora wynika, że warunkiem zachowania ciągłości przepływu drenującego jest utrzymanie stopnia nasycenia ośrodka skalnego wyższego od około 0,8.
Rezultaty rozważań, przedstawionych na kilkudziesięciu wykresach, prowadzą do wniosku, że każdy przepływ drenujący zależy od zespołu cech teksturalnych oraz deformacji ośrodka drenażu w trakcie przepływu wody. W związku z tym jego przebieg należy rozpatrywać odrębnie dla warunków nasycenia, czyli filtracji, oraz dla warunków nienasycenia, czyli odsączalności. Wyniki badań laboratoryjnych przedstawiono na kilku przykładach naturalnego i sztucznego drenażu w warunkach polowych na badanych obszarach.