Obsah Str. Úvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1. Struþná charakteristika pĜírodních pomČrĤ zájmového území . . . . . . . . . . .
2
2. Popis realizovaných hydrogeologických prací a vyhodnocení jejich výsledkĤ . . . .
12
2.1. Vrtné práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
2.2. ýerpací zkouška . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
2.3. Migraþní zkoušky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
2.4. Monitorování kvality podzemních a povrchových vod
. . . . . . . . . . .
35
2.5. Geodetické práce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3. Návrh opatĜení pro ochranu podzemních vod . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.1. Posouzení možnosti ovlivnČní zdrojĤ podzemních vod v jímacím území Zajeþí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.2. Ochranná opatĜení
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
ZávČr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
PĜílohy: 1. Podrobná situace zájmového území . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
2. Geologické profily a zpĤsob vystrojení vrtĤ HGS-5÷6, HGS-9, HGS-11÷13 a P-1÷2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3. Výsledky þerpací zkoušky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
4. Hydrodynamické výpoþty (imitace þerpací zkoušky) . . . . . . . . . . . . . .
61
5. Výsledky migraþních zkoušek
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
6. Základní údaje o hydrogeologických vrtech využívaných k monitorování kvality podzemních vod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
7. Údaje z terénních mČĜení pĜi vzorkování podzemních a povrchových vod . . . . .
74
8. Výsledky fyzikálnČ chemických rozborĤ vzorkĤ podzemních a povrchových vod . .
76
9. Seznam souĜadnic hydrogeologických vrtĤ . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
1
ÚVOD V pĜedložené zprávČ jsou shrnuty výsledky prĤzkumných hydrogeologických prací realizovaných na území ložiska štČrkopískĤ „Zajeþí“ a v jeho okolí v dobČ od listopadu 2000 do þervence 2001. Práce byly vykonány na základČ smlouvy o dílo, která byla uzavĜena mezi naší firmou a GZ - Sand, s.r.o., Otrokovice dne 11.4.2000. Provedené práce byly první etapou podrobného prĤzkumu, jehož hlavním cílem je získat základní poznatky o hydrogeologických podmínkách zájmového území a vyjasnit vliv dobývání ložiska štČrkopískĤ „Zajeþí“ na hydrodynamický a hydrochemický režim kvartérních podzemních vod v pĜilehlém okolí. V rámci dané etapy prĤzkumu vrtné práce provádČla v dobČ od 28.11. do 1.12.2000 firma Unigeo a.s., Ostrava, divize GeoprĤzkum Brno. ýerpací zkoušku, která probíhala v mČsících þervnu - þervenci 2001, zrealizovala firma Geosan, spol. s r.o., Brno. Vzorky podzemních a povrchových vod byly analyzovány v akreditované laboratoĜi firmy Vodní zdroje Holešov a.s. Geodetické práce provedli pracovníci firmy Geotop spol. s r.o., Zlín. Firma Hydrogeologická služba Zlín provádČla migraþní zkoušky, vzorkovací práce a práce geologické služby. PĜedmČtné hydrogeologické práce byly zaregistrovány u Geofondu ýR v Praze pod þ. 84/2000.
1. STRUýNÁ CHARAKTERISTIKA PěÍRODNÍCH POMċRģ ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ Zájmové území, tj. ložisko štČrkopískĤ „Zajeþí“ a jeho nejbližší okolí, leží mezi obcemi Zajeþí a Bulhary (obr. 1.1). Ze správního hlediska patĜí do okresu BĜeclav. Samotné ložisko štČrkopískĤ „Zajeþí“ je situováno v levobĜežní þásti údolí Ĝeky Dyje pĜibližnČ 2 km jihojihozápadnČ od obce Zajeþí. Dobývání ložiska bylo zahájeno ještČ pĜed r. 1990 v tČžebním prostoru „Zajeþí“, který od r. 1998 využívá firma GZ - Sand, s.r.o. TČžaĜskou þinností tady vzniklo jezero o rozloze kolem 6,5 ha, které bylo z provozních dĤvodĤ zaþátkem r. 2001 rozdČleno násypem skrývek na þást severní o ploše cca 1,5 ha a þást jižní o ploše cca 4,5 ha. V daném tČžebním prostoru jsou zásoby štČrkopískĤ už témČĜ dotČženy, a proto GZ - Sand, s.r.o. v souþasné dobČ pĜipravuje další dobývání ložiska v novém tČžebním prostoru „Zajeþí I“ o výmČĜe cca 10 ha. Plánovaný tČžební prostor „Zajeþí I“ leží jihozápadnČ od stávajícího štČrkovištČ a navazuje na východČ na nedávno rozfáraný tČžební prostor (o celkové výmČĜe zhruba 6,7 ha) firmy ŠtČrkovna Zajeþí, spol. s r.o. Podrobná mapa zájmového území s vyznaþením tČžebních prostorĤ je uvedena v pĜíloze 1. 2
2. POPIS REALIZOVANÝCH HYDROGEOLOGICKÝCH PRACÍ A VYHODNOCENÍ JEJICH VÝSLEDKģ PrĤzkumné hydrogeologické práce realizované námi na území ložiska štČrkopískĤ „Zajeþí“ a v jeho pĜilehlém okolí v období od listopadu 2000 do þervence 2001 byly zamČĜeny pĜedevším na: a) doplnČní a upĜesnČní poznatkĤ o geologické stavbČ zájmového území; b) zjištČní filtraþních, objemových a migraþních parametrĤ kolektoru kvartérních fluviálních štČrkopískĤ v prostoru nízké Ĝíþní terasy; c) vyjasnČní stávajícího chemismu kvartérních podzemních vod a povrchových vod v zájmovém území; d) zbudování indikaþních vrtĤ pro režimní monitorování hladin a kvality podzemních vod v zájmovém území. Pro Ĝešení výše uvedených úloh byl proveden komplex prací, zahrnující vrtné práce, þerpací zkoušku, migraþní zkoušky, vzorkovací a laboratorní práce, geodetické práce a práce geologické služby.
2.1. Vrtné práce V rámci první etapy podrobného prĤzkumu bylo ve zkoumaném území vyhloubeno a vystrojeno 8 hydrogeologických vrtĤ (HGS-5, HGS-6, HGS-9, HGS-11, HGS-12, HGS-13, P-1 a P-2) o celkové metráži 60,7 m. RozmístČní vrtĤ je znázornČno v pĜíloze 1. Všechny vrty byly urþeny k upĜesnČní údajĤ o geologické a hydrogeologické stavbČ území, vrt HGS-9 a pozorovací vrty P-1÷2 byly zároveĖ urþeny i k realizaci uzlové þerpací zkoušky a migraþních zkoušek. V souþasné dobČ vrty Ĝady HGS slouží k pravidelnému monitorování kvality kvartérních podzemních vod zájmového území. Po dobudování indikaþní sítČ v dalších etapách prĤzkumu budou všechny zrealizované vrty využity rovnČž pro pravidelná režimní mČĜení hladin podzemních vod. Vrt HGS-9 byl odvrtán soupravou Wirth B1 nárazovČ toþivým zpĤsobem bez proplachu pomocí talíĜového vrtáku o ∅ 340 mm a tČžní lžíce (kalovky) o ∅ 360 mm pĜi souþasném pažení stČn vrtu technickou kolonou pažnic o
∅
410 mm. Ostatní vrty byly hloubeny soupravou ADBS
technologií rotaþního jádrového vrtání za sucha (jádrovákem o ∅ 190 mm) za prĤbČžného dopažování technickou kolonou pažnic o ∅ 276 mm. 12
Tab. 2.2. Mocnosti hlavních litologicko-stratigrafických vrstev zastižených vrty HGS-5÷ ÷6, HGS-9, HGS-11÷ ÷13 a P-1÷ ÷2. Vrt
Mocnosti litologicko-stratigrafických vrstev, m svrchní hlíny a jíly fluviální štČrkopísky podložní jíly, písky a pískovce 1) 2,0 3,7 1,2 1) 1,1 4,2 1,3 1,0 5,0 0,3 1,0 5,1 1,0 1,2 5,7 1,1 2,1 3,7 1,8 0,7 5,6 2,1 1,0 5,4 0,9
HGS-5 HGS-6 HGS-9 HGS-11 HGS-12 HGS-13 P-1 P-2 1)
Uvedená mocnost nezahrnuje vrstvu navážek.
PĜi vrtných pracích byly ze všech vrtĤ odebírány vzorky hornin rozdílného litologického složení pro geologickou dokumentaci, celkem bylo odebráno 61 takových vzorkĤ. Po stanovení geologických profilĤ jednotlivých vrtĤ byly tyto vzorky hornin zlikvidovány.
2.2. ýerpací zkouška S cílem zjistit filtraþní vlastnosti štČrkopískĤ Ĝíþní terasy byla na lokalitČ v I. etapČ prĤzkumu provedena jedna uzlová þerpací zkouška. Zkušební hydrogeologický uzel tvoĜil þerpací vrt HGS-9 s pozorovacími vrty P-1 a P-2 (viz obr. 2.1).
HGS-9
P-1
P-2
0.0
15.0
m
1 H0
2.0 P-2
2
H1
10.0
4.0
3
P-1 5.0
6.0
4
HGS-9 0.0
m 0.0
5.0
10.0
8.0
5
15.0 10.0
m p.t.
x, m 0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
Obr. 2.1. Schematický hydrogeologický Ĝez a rozmístČní vrtĤ zkušebního uzlu. 1 - pokryvné hlíny; 2 - fluviální písky; 3 - fluviální písþité štČrky; 4 - paleogenní silnČ prachovito-jílovité písky; 5 - paleogenní pískovce a jíly; H0, H1 - úroveĖ hladiny podzemních vod pĜed zahájením þerpací zkoušky a na konci stadia þerpání.
14
15.0
14.0
HGS-9
13.0
12.0
11.0 1 10.0
9.0
8.0
7.0
6.0 -4.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
1.0
2.0
Obr. 2.3. Graf þasové analýzy snížení pro þerpací vrt HGS-9. Výpoþtové parametry: k = 92 m/den.
9.0
8.0 1
7.0
6.0 1 5.0
4.0
P-1
3.0
1
P-2
2.0
S-5 1.0
0.0 -4.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
Obr. 2.4. Grafy þasové analýzy snížení pro pozorovací vrty P-1, P-2 a S-5. Výpoþtové parametry: vrt P-1 - k = 76 m/den, a = 3630 m2/den; vrt P-2 - k = 73 m/den, a = 2460 m2/den; vrt S-5 - k = 73 m/den, a = 2440 m2/den.
20
8.0
7.0
6.0
5.0 1 4.0
3.0
2.0
P-1 1.0
P-2
S-5
0.0 -6.0
-5.0
-4.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
Obr. 2.5. Grafy kombinované analýzy snížení pro pozorovací vrty P-1, P-2 a S-5. Výpoþtové parametry: k = 73 m/den, a = 2400 m2/den.
11.0
P-2
P-1
10.0
S-5
9.0
8.0 25 7.0 10
16
6.0 4 5.0 2
3
4.0 20
3.0
2.0
1.0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Obr. 2.6. Grafy plošné analýzy snížení pro pozorovací vrty P-1, P-2 a S-5. ýísla na grafech oznaþují þas t [den]. Výpoþtové parametry: 2 - k = 71 m/den, a = 2400 m2/den; 3 - k = 71 m/den, a = 2390 m2/den; 4 - k = 71 m/den, a = 2290 m2/den; 10 - k = 72 m/den, a = 2300 m2/den; 16 - k = 72 m/den, a = 2220 m2/den; 20 k = 73 m/den, a = 2470 m2/den; 25 - k = 71 m/den, a = 2140 m2/den.
21
2.3. Migraþní zkoušky PĜi þerpací zkoušce na vrtu HGS-9 byly realizovány dvČ migraþní zkoušky, jejichž hlavním cílem bylo urþit migraþní parametry fluviálních štČrkopískĤ Ĝíþní terasy. Migraþní zkoušky byly provedeny v podmínkách kvazistacionárního režimu filtrace metodou impulsního vstupního signálu. Princip této metody spoþívá v okamžitém vytvoĜení v injekþním vrtu vysokých koncentrací indikátoru a následném velmi rychlém vytlaþení veškerého indikátoru z vrtu do kolektoru. První migraþní zkouška byla uskuteþnČna dne 14.6.2001. PĜi této zkoušce byl jako injekþní využit pozorovací vrt P-1, do nČhož bylo pĜes trubku zapuštČnou do hloubky cca 4,4 m p.t. 1) nalito 160 l roztoku NaCl o koncentraci 200 g/l. Hned nato byla do vrtu nalita voda 2) v množství cca 100 l, kterou byl indikátor vytlaþen z vrtu do kolektoru. NáslednČ byla v pravidelných þasových intervalech mČĜena konduktivita vody odþerpávané z vrtu HGS-9 (tato voda byla odebírána z výtlaþného potrubí u ústí þerpacího vrtu) a dále konduktivita vody vždy v nČkolika hloubkových úrovních v injekþním vrtu P-1. PĜi druhé migraþní zkoušce, která probíhala ve dnech 22.6.-23.6.2001, byl roztok NaCl injektován do pozorovacího vrtu P-2, a to v množství cca 210 l. Koncentrace indikátoru i zpĤsob jeho dotace do kolektoru byly stejné jako u pĜedchozí zkoušky. BČhem pokusu byla prĤbČžnČ sledována konduktivita ve vodČ odþerpávané z vrtu HGS-9 a ve vodČ v rĤzných hloubkách v pozorovacím vrtu P-1 a vlastním injekþním vrtu P-2. Schematický hydrogeologický Ĝez a rozmístČní þerpacího a injekþních vrtĤ viz obr. 2.1. Základní údaje o migraþních zkouškách jsou shrnuty v tab. 2.8.
Tab. 2.8. Základní údaje o migraþních zkouškách.
Injekþní vrt
Datum realizace
P-1 P-2
14.6.2001 22.6.-23.6.2001
V
M
C
χ
Vv
ti
tv
r
l
kg
g/l
mS/cm
l
min
min
m
160 210
32 42
200 200
221 219
100 100
2,0 2,5
1,5 1,5
5,9 11,9
kde: V - celkový objem indikaþního roztoku injektovaného do vrtu; M, C - hmotnost a objemová koncentrace NaCl v indikaþním roztoku; χ - vodivost indikaþního roztoku; Vv - objem vody nalité do injekþního vrtu pro vytlaþení indikátoru do kolektoru; ti, tv - doba trvání nalití do injekþního vrtu objemu roztoku V a objemu vody Vv ; r - vzdálenost od þerpacího do injekþního vrtu.
1)
Tímto zpĤsobem byl indikátor injektován do zvodnČné þásti kolektoru a nemohl proniknout horní filtrovou þástí vrtu do zóny aerace. 2)
Tato voda byla odebrána z þerpacího vrtu HGS-9.
26
kde M - hmotnost injektovaného indikátoru; Pe - Pecletovo þíslo (Pe = vr/D = r/δ ); τ = t/t0 ; t0 doba konvektivního pĜenosu indikátoru pĜi pístovém vytČsĖování (t0 = π r2m n/Q). Základem interpretace dat migraþní zkoušky je v tomto pĜípadČ kĜivka þasového rozdČlení koncentrace indikátoru ve vodČ v þerpacím vrtu. Migraþní parametry se urþují podle charakteristického bodu kĜivky, v nČmž koncentraþní funkce nabývá svého maxima, tzn. podle bodu o souĜadnicích tmax , Cmax . ýas tmax pĜi splnČní kritéria Pe > 10÷15 pĜibližnČ odpovídá veliþinČ τ ≈ 1, takže podle Ĝešení (2.11) pro aktivní pórovitost a parametr disperze platí: n=
Q t max π r 2m
(2.12)
a 3r M 2 δ= 2 2 16 π Q 2 t max Cmax
(2.13)
.
Na obr. 2.11 a 2.12 jsou koncentraþní grafy sestrojené pro migraþní zkoušku pĜi injektáži indikátoru do vrtu P-1. Obr. 2.11 znázorĖuje zmČny koncentrace indikátoru NaCl v podzemních vodách v nČkolika hloubkových úrovních injekþního vrtu P-1. Z kĜivek pro rĤzné þasové momenty je zĜejmé, že koncentrace indikátoru v tomto vrtu nejrychleji ubývala v hloubce cca 5,0 m p.t. Naproti tomu v hloubce kolem 7,0 m p.t. indikátor pronikal z vrtu do okolních hornin velmi pomalu, což se objasĖuje velice slabou propustností flyšových hornin v podloží kvartérních štČrkopískĤ. PĜipomeneme, že vrtem P-1 byly v intervalu 6,3÷7,8 m p.t. zastiženy paleogenní silnČ jílovité písky (viz pĜílohu 2). ýasové rozdČlení koncentrace indikátoru NaCl ve vodČ þerpané z vrtu HGS-9 je uvedeno na obr. 2.12. Jak je patrné, v þerpacím vrtu koncentrace indikátoru dosáhla maxima Cmax ≈ 390 mg/l v þasovém momentu tmax ≈ 4,6 h. Uvážíme-li, že bČhem provádČní migraþní zkoušky prĤmČrná zvodnČná mocnost m kolektoru štČrkopískĤ v prostoru mezi sledovanými objekty HGS-9 a P-1 þinila cca 2,9 m (viz obr. 2.1 nebo pĜílohu 3), pak pro hodnoty Q = 5,04 l/s, r = 5,9 m, M = = 32 kg a zjištČné veliþiny tmax a Cmax dostaneme: n=
5,04 ⋅ 86,4 ⋅ (4,6 / 24) 3,14 ⋅ 5,92 ⋅ 2,9
= 0,26
a
δ=
3 ⋅ 5,9 ⋅ 32 2 = 0,34 m . 16 ⋅ 3,14 ⋅ (5,04 ⋅ 86,4) 2 ⋅ (4,6 / 24) 2 ⋅ 0,392
30
100000.0
10000.0
1000.0
100.0
10.0
1.0
Injekþní vrt P-1
1h
3.0
10 h
4.0
5.0
2h
30 min
8h
3h
in 5m
4h
5h
6h
6.0
7.0
Obr. 2.11. Charakter zmČny koncentrace indikátoru v injekþním vrtu P-1. ýísla na grafech oznaþují þas t.
ýerpací vrt HGS-9
400.0 360.0 320.0 280.0 240.0 200.0 160.0 120.0 80.0 40.0
t max
0.0 0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Obr. 2.12. Graf závislosti koncentrace indikátoru v þerpacím vrtu HGS-9 na þase.
31
100000.0
10000.0
1000.0
100.0
10.0
1.0
Injekþní vrt P-2
3,17 h
2,17 h
1,08 h
3.0
20 ,17
11,17 h
9,17 h
7,17 h
30 m in
4,17 h 5,17 h
4.0
5.0
1 14,
h
24 ,1 7
h
7h
5
m in
7h 17,1
6.0
Obr. 2.13. Charakter zmČny koncentrace indikátoru v injekþním vrtu P-2. ýísla na grafech oznaþují þas t.
ýerpací vrt HGS-9 140.0
120.0
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0
t max
0.0 0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
22.0
24.0
Obr. 2.14. Graf závislosti koncentrace indikátoru v þerpacím vrtu HGS-9 na þase.
33
2.4. Monitorování kvality podzemních a povrchových vod Monitorování kvality podzemních a povrchových vod bylo na lokalitČ provádČno ve tĜímČsíþních þasových intervalech, a to v bĜeznu a þervnu 2001 (další monitorování se uskuteþní v záĜí a prosinci t. r. a bude vyhodnoceno až ve zprávČ z II. etapy prĤzkumu). Cílem tČchto režimních pozorování je vyjasnit stávající chemismus kvartérních podzemních vod a zjistit jeho pĜípadné zmČny pĜi dobývání ložiska štČrkopískĤ „Zajeþí“. PĜi vzorkování dne 10.3.2001 byly odebrány vzorky podzemních vod z novČ zbudovaných vrtĤ HGS-5÷6, P-2, HGS-11÷13 a ze starších vrtĤ PI-3÷6, tj. celkem z 10 objektĤ, na laboratorní analýzy obsahu nepolárních extrahovatelných látek (NEL). Pro stejné analýzy byly zároveĖ odebrány i vzorky povrchových vod z jižního tČžebního jezera a z melioraþního kanálu, a to v místČ budoucích vodoþtĤ Vd1 a Vd3 (viz pĜílohu 1). V þervnu 2001 byly provedeny odbČry vzorkĤ podzemních vod z vrtĤ HGS-5÷6, HGS-9, HGS-11÷13 a povrchových vod z jižního tČžebního jezera (Vd1) a z melioraþního kanálu (Vd3) na fyzikálnČ chemický rozbor a na stanovení obsahu NEL a fenolĤ. KromČ toho byly odebrány ještČ i vzorky podzemních vod ze starších vrtĤ PI-3÷6, u tČchto vzorkĤ byl ale stanovován pouze obsah NEL. Všechny odebrané vzorky vody byly analyzovány v akreditované laboratoĜi firmy Vodní zdroje Holešov. OdbČry vzorkĤ podzemních vod byly provádČny vždy po pĜedchozím krátkém proþerpání monitorovacích vrtĤ, pĜiþemž intenzita proþerpání každého vrtu byla urþována podle stabilizace hodnot vodivosti a pH odþerpávané vody. Z vrtu HGS-9 byl v þervnu 2001 vzorek vody odebrán v prĤbČhu þerpací zkoušky (viz kap. 2.2). Vzorky povrchových vod z tČžebního jezera a melioraþního kanálu byly odebírány vždy z vodní hladiny odbČrovým válcem. Základní údaje o hydrogeologických vrtech využívaných k monitorování kvality kvartérních podzemních vod zájmového území jsou uvedeny v pĜíloze 6. Údaje z terénních mČĜení provádČných pĜi vzorkování jsou shrnuty v pĜíloze 7. Výsledky laboratorních analýz obsahu NEL ve vzorcích vody jsou uvedeny v tab. 2.10, výsledky fyzikálnČ chemických rozborĤ vzorkĤ vody vþetnČ stanovení fenolĤ jsou obsaženy v pĜíloze 8. Podle výsledkĤ fyzikálnČ chemických rozborĤ jsou kvartérní podzemní vody sírano-vápenaté, ménČ þasto hydrogenuhliþitano-vápenaté, tvrdé až velmi tvrdé, s celkovou mineralizací cca 0,5÷1,5 mg/l; pro tyto vody jsou charakteristické pĜirozenČ zvýšené obsahy železa a manganu.
35
PĜíloha 2
GEOLOGICKÉ PROFILY A ZPģSOB VYSTROJENÍ VRTģ HGS-5÷6, HGS-9, HGS-11÷13 a P-1÷2
44
