Identification of hydrogeological drought based on monitoring and GIS modelling on the example of the Lower Odra and Western Pomerania region

The paper presents the problem of spatial analysis capabilities of hydrogeological drought based on long-term observations of groundwater table fluctuations in the national monitoring network and multi-criteria modelling using GIS tools. An uncomplicated as possible scheme was developed, allowing for rapid qualitative assessment of spatial variability of susceptibility and exposure to drought. The mean values were determined from the annual lowest states of water table for every monitoring point being accepted for analysis. And drought periods were established. Afterwards the map of spatial distribution of drought was created and put in GIS modelling as the input layer together with other appropriate weighted overlay function parameters

Groundwater hazard regarding environmental impact assessment of renaturalisation of the Turawa reservoir

Opracowane studium wykonalności wraz z oceną oddziaływania na środowisko dotyczące renaturalizacji zbiornika retencyjnego Turawa, zostało wykonane na podstawie multidyscyplinarnego projektu badawczego stanu ekologicznego zbiornika z lat 2003–2004, w ramach którego prowadzono kilkuletnie obserwacje w sieci monitoringu wód podziemnych. Były one podstawą do przeprowadzenia analizy uwarunkowań środowiskowych i zagrożenia w zakresie wód podziemnych. W artykule przedstawiono krótką charakterystykę koncepcji rekultywacji zbiornika i związanych z tym zagrożeń, w celu wskazania znaczenia monitoringu hydrogeologicznego w trakcie i po zakończeniu prac związanych z renaturalizacją.A complex feasibility study including an environmental impact assessment of renaturalisation concept was made on the basis of the multidisciplinary research project for assessing ecological conditions of the Turawa reservoir that was completed in 2003/2004. An important aspect of investigations was to develop a groundwater monitoring network in the vicinity of the lake which gives opportunity to analyse environmental conditions with respect to groundwater hazard and protection. The concept of recultivation is briefly presented and the role and significance of continuing hydrogeological monitoring during and after technical works and treatments are emphasized

The use of potential groundwater resources from numerical models of selected hydrogeological structures near Wrocław

Przeprowadzone prace miały na celu ocenę możliwości zaopatrzenia aglomeracji Wrocławia w wodę dobrej jakości ze zbiorników wód podziemnych. Badania skoncentrowano na GZWP wydzielonych w otoczeniu miasta. Wykonane numeryczne modele potwierdziły, że zasoby zbiorników kenozoicznych są odpowiednie, by lokalizować w nich duże ujęcia, które w znaczący sposób uzupełniłyby istniejący system zaopatrzenia mieszkańców. Zasoby dyspozycyjne wód podziemnych badanych obszarów oceniono na poziomie ok. 170 tys. m3/d. Oprócz stwierdzenia znaczących zasobów GZWP 322 i formalnie nieistniejącego GZWP 321-E w optymalizacji modelowej wykazano możliwość ujęcia 15 tys. m(3)/d ze struktury bogdaszowickiej, włączonej do wschodniej części GZWP 319, na zachód od Wrocławia. Moduł odnawialności infiltracyjnej obliczono na 3,0 1/s km(2) .The aim of the research was to evaluate capability of giving furtherance to the water supply system in the Wrocław agglomeration from groundwater reservoirs. They focused on MGWBs in the vicinity of the city. Numerical model calculations prove that groundwater resources of Cenozoic structures are appropriate for localising large intakes to significantly support the Wrocław water supply system. Disposal groundwater resources in the study areas were evaluated at -170 000 m3/d. Apart from indicating the groundwater resources in the MGWB 322 and the formally cancelled MG WB 321 -E, it was also shown the possibility of extraction of 15 000 m(3)/d from the Bogdaszowice structure included in the MGWB 319. Recharge from infiltration was evaluated at 3.0 1/s km(2)

Influence of Leniwa Obra River valley restoration on water environment according to numerical modelling

Obszar badań jest zlokalizowany w zachodniej Polsce, w dolinie Leniwej Obry, będącej lewym dopływem Obrzycy. Jest to rzeka typowo nizinna i na skutek zabiegów melioracyjnych z rzeki meandrującej została zamieniona w prosty kanał, a zwierciadło wody obniżone o 1–2 m. Model numeryczny został skonstruowany dla obszaru samej doliny wraz z obszarami przyległymi, stanowiącymi rejony zasilania wód podziemnych. Celem było odwzorowanie aktualnych warunków hydrodynamicznych, a następnie wykonanie symulacji dla różnych wariantów planowanej renaturalizacji, związanej ze spiętrzeniem cieku. Zaobserwowano jedynie niewielkie zmiany położenia zwierciadła wód podziemnych pierwszego poziomu wodonośnego.The study area is located in western Poland, in the valley of the Leniwa Obra River, which is a left tributary of the Obrzyca River. This is a typical lowland river, and this meandering river was transformed into a straight channel with a groundwater level lowered by 1–2 m as a result of drainage operations. A numerical model was constructed for the valley and adjacent areas that are groundwater recharge zones. The objective was to reconstruct the current hydrodynamic conditions and then to perform simulations for various alternatives to the proposed restoration. There were only minor changes in the position of the groundwater table of the first aquifer

Identification of groundwater flow system of the Wolin Island

W pracy przedstawiono wyniki badań modelowych i geofizycznych z obszaru wyspy Wolin. Wyniki obliczeń numerycznego modelu filtracji wykazały, że zasilanie wód podziemnych zachodzi głównie w północnej i centralnej części wyspy, zgodnie z wyniesieniem Pasma Wolińskiego (góra Grzywacz – 116 m n.p.m.). Układ krążenia jest dostosowany do bazy drenażu, którą stanowią: na północy Morze Bałtyckie, na wschodzie rzeka Dziwna, na zachodzie Świna, a na południu Zalew Szczeciński. Dopływ do obszaru badań jest lokalnie formowany w wyniku infiltracji wód powierzchniowych, co może mieć miejsce zwłaszcza w rejonach funkcjonowania dużych ujęć. Największa eksploatacja dotyczy rejonu Międzyzdrojów i Wolina oraz dwóch ujęć dla Świnoujścia w zachodniej części wyspy. Właśnie w zachodniej części wyspy (rejon ujęcia Odra) zachodzi infiltracja wód powierzchniowych z Zalewu Szczecińskiego/ Świny. Na podstawie przeprowadzonych badań elektrooporowych zlokalizowano strefy ascenzji i ingresji wód o podwyższonej mineralizacji. Zmniejszający się pobór wód podziemnych na tym obszarze w ostatnich kilkunastu latach oraz racjonalna gospodarka wodami słodkimi zmniejszyły stopień zagrożenia dopływem wód słonych w wyniku ingresji i ascenzji.This paper presents the results of geophysical investigations and groundwater modelling from the Wolin Island. The simulation results of the numerical model have shown that groundwater recharge occurs mainly in the northern and central parts of the island (Mt. Grzywacz – 116 m a.s.l). The groundwater flow system is adapted to the base level of groundwater drainage, which is: Baltic Sea in the north, Dziwna River in the east, Świna River in the west, and the Szczecin Lagoon in the south. Inflow to the research area is locally formed as a result of infiltration of surface water, which may take place especially in the areas of operation of major groundwater intakes. The major water intakes are located in Międzyzdroje and Wolin, and additional two in the western part of the Wolin Island for supplying the town of Świnoujście. Just in this extreme western part of the island – within the area of groundwater intake Odra, surface water infiltrates into the shallow aquifer from the Szczecin Lagoon and Świna River. Based on the geoelectrical imaging there was located a salt water intrusion and ascension of highly mineralized water. A decrease in consumption of groundwater in this area in recent years and the rational management of freshwater resources reduced the level of risk as a result of ingression and ascension of saline water

Design of 3D conceptual models of MGWBs in MODFLOW-integrated GIS systems

Geoinformatyka jest nauką stanowiącą obecnie w hydrogeologii podstawę dla przygotowania danych i opracowania konceptualnych, a następnie numerycznych modeli filtracji wód podziemnych w wielowarstwowych systemach wodonośnyeh. Jakkolwiek wykonujący modele mają do dyspozycji wiele profesjonalnych narzędzi, najczęściej bazujących na modułach MODFLOW, integracja z systemami GIS wydaje się wciąż bardzo perspektywicznym wyzwaniem. Wykorzystując przez lata pakiety MODFLOW w różnych konfiguracjach, za najbardziej zaawansowane i kompletne możemy przyjąć GMS i VISTAS. Dwa projekty badań oceny systemu krążenia, składników bilansu wodnego, zasobów i stref ochrony GZWP 322 i GZWP 302 oparto właśnie na mniej znanym środowisku GROUNDWATER VISTAS, w pełni zintegrowanym z ArcGIS. Dlatego zdecydowano się przedstawić doświadczenia z tworzenia koncepcji i struktury regionalnych modeli w skomplikowanych warunkach hydrogeologicznych wybranych zbiorników czwartorzędowych.Geoinformatics is a science which tends to be a major mover of data preparation and conceptual / numerical model designing in groundwater research of complex multi-layer systems. Although the modelers already have a lot of professional tools, based in majority on MODFLOW modules, integration with GIS systems seems to be still a challengeous task. Using various MODFLOW packages over many years we can assume that GMS and VISTAS packages are the most advanced and complete. The two research projects were conducted to establish a flow system, groundwater balance and a protection zone for the MGWB No 322 and MGWB No 302 using GROUNDWATER VISTAS environment integrated with ArcGIS packages. That is why it was decided to present an experience with conceptualising regional models in highly complicated hydrogeological conditions for these two Quaternary MGWBs

Design of numerical flow model for evaluation of geoengineering investments impact on groundwater on the example of tunnel between Wolin and Uznam islands

Badania modelowe przeprowadzono w celu określenia lokalnego systemu krążenia wód podziemnych, składników bilansu wodnego oraz oddziaływania na wody podziemne inwestycji polegającej na budowie tunelu pod rzeką Świną. Inwestycja ma za zadanie połączenie wysp Uznam i Wolin. Wykorzystano program MODFLOW w konfiguracji Groundwater Vistas 5.0. Po przeprowadzeniu kalibracji modelu dla warunków naturalnych według stanu z 2008 r. wykonano symulacje prognostyczne dla 3 wariantów lokalizacji inwestycji. Najbardziej prawdopodobna opcja K3 W 1, wysunięta najbardziej na południe, została przeanalizowana bardziej szczegółowo ze względu na możliwość oddziaływania na pobliskie ujęcie wód podziemnych Wydrzany dla Świnoujścia. Po wykonaniu obliczeń wykazano, że budowa ramp zjazdowych i związane z tym prace odwodnieniowe nie spowodują negatywnych skutków w funkcjonowaniu ujęcia.The investigations were conducted to establish a flow system, groundwater balance within the area surrounding the tunnel between Uznam and Wolin islands using MODFLOW package in configuration of the GROUNDWATER VISTAS 5.0 environment. After model calibration for natural conditions the simulations were done for the three projected options of tunnel location. The most probable variant called K3 W 1 was analyzed more detailed showing that such a concept could generate some influence on the Wydrzany water intake. But after simulation in pumping conditions on the average level for the last years it is evidenced that groundwater surface decrease due to the ramp construction doesn't disrupt normal exploitation of the intake

The use of numerical flow model for evaluation of geoengineering investments impact on groundwater illustrated on the example of an underground parking garage in central Warsaw

Badania modelowe przeprowadzono w celu określenia lokalnego systemu krążenia wód podziemnych, składników bilansu wodnego oraz potencjalnego oddziaływania na wody podziemne w rejonie budowy wielopoziomowego parkingu podziemnego przy ul. E. Plater w Warszawie. Inwestycja została zaplanowana wzdłuż dwujezdniowej ulicy pomiędzy skrzyżowaniami z Al. Jerozolimskimi na południu i ul. Świętokrzyską na północy. W analizie krążenia wód podziemnych wykorzystano program MODFLOW w konfiguracji GMS 6.0. Po kalibracji modelu dla warunków naturalnych, według stanu z 2008 r., przeprowadzono symulację dla przewidywanych trzech wariantów lokalizacji inwestycji. Po wykonaniu obliczeń wykazano, że prace budowlane i odwodnieniowe, w istniejących warunkach hydrodynamicznych, nie będą miały wpływu na użytkowy poziom wodonośny. Przy głębszym (III) wariancie posadowienia możliwe jest przesączanie przez dno jedynie niewielkich ilości wód podziemnych.The investigations were conducted to establish a flow system, groundwater balance and potential influence within the area of underground parking which is likely to be constructed in the centre of Warsaw along the E. Plater Street between Jerozolimskie Av. and Świętokrzyska Street. TheMODFLOWpackage in configuration of the GMS. 6.0 environment was used to develop a local model of the site. After model calibration for natural conditions, the simulations were done for the projected variants of parking location and its different depths. When simulating the options with the depth of 8 m, it was obvious that there is no influence due to an equal level of pressure between the pit and the aquifer. After the simulations for the depth of 11 m, it was evidenced that the groundwater surface was changed and a seepage process from the bottom began

Analysis of the effectiveness of the hydraulic barrier at the foreground of the post-flotation sludge deposit on the basis of numerical modelling

Celem artykułu jest przedstawienie problemów związanych ze zjawiskami filtracji wód podziemnych w otoczeniu składowiska odpadów poflotacyjnych, które zostały odtworzone na numerycznym modelu wybranej części zachodniego przedpola. Wykonane badania miały na celu: rozpoznanie systemu krążenia wód, ustalenie bilansu przepływów dla poszczególnych poziomów wodonośnych, określenie skuteczności bariery zabezpieczającej przed migracją zanieczyszczeń ze składowiska. Zbudowany został model o charakterze lokalnym dla obszaru o powierzchni 1,87 km2. Warunki brzegowe przyjęto według naturalnych granic hydraulicznych, związanych z ciekami powierzchniowymi, na wschodzie na podstawie stanu hydrodynamicznego i dopływu od strony składowiska, a na południu po zasięgu utworów wodonośnych. Z uwagi na skalę i złożone warunki hydrogeologiczne zbudowano model 3-warstwowy z regularnym krokiem siatki dyskretyzacyjnej 20x20 m. Na podstawie prognoz numerycznych, analizy pola prędkości i linii prądu ustalono potencjalny zasięg migracji zanieczyszczeń w warunkach funkcjonowania sześciu studni drenażowych, o łącznym poborze w wysokości 2670,5 m3/d. Wykazano, w których rejonach działanie bariery jest skuteczne, a w których możliwy jest intensywny przepływ strumieni spod składowiska na przedpole i dalej w kierunku cieków powierzchniowych.The aim of the work is to present problems related to the phenomena of groundwater filtration in the vicinity of post-flotation tailings pond, which have been reconstructed on the numerical model of a selected part of the western foreground. The research carried out was aimed at: identification of the water circulation system, determination of the flow balance for individual aquifer, determination of the effectiveness of the barrier preventing migration of pollutants from the landfill. A local model for the area of 1.87 km2 was built. The boundary conditions were adopted according to the natural hydraulic boundaries associated with surface watercourses, in the east on the basis of the hydrodynamic state and the inflow from the landfill site and in the south after the range of aquiferous deposits. Due to the scale and complex hydrogeological conditions, a 3-layer model was built with a regular step of 20x20 m discretisation grid. Based on numerical predictions, velocity field and pathlines analysis, the potential range of migration of pollutants in the conditions of functioning of six drainage wells was determined, with a total intake of 2670,5 m3/d. It was revealed in which regions the barrier operation is effective, and in which it is possible to intense flow from the landfill to the foreland and further towards surface watercourses