Wyniki wieloletnich badań prowadzonych w stacji lizymetrycznej AGH stały się podstawą wyznaczenia celu niniejszej pracy, jakim była charakterystyka procesów przepływu wody, jej przekształceń jakościowych oraz migracji zanieczyszczeń w strefie aeracji. Na realizację celu pracy złożyły się następujące zagadnienia:
- charakterystyka specyfiki wód podziemnych w strefie aeracji ze szczególnym uwzględnieniem wpływu zmienności wilgotności na przepływ wody w tej strefie;
- opis metodyki badań w lizymetrach wraz ze szczegółowym przeglądem literaturowym, dotyczącym stosowanych w tych badaniach technik oraz szerokiego zakresu badań realizowanych z wykorzystaniem doświadczeń lizymetrycznych;
- charakterystyka lizymetrycznej stacji badawczej AGH ze szczegółowym opisem gruntów wypełniających lizymetry;
- ocena składowych bilansu wodnego dla gruntów ze stacji lizymetrycznej wraz z analizą intensywności procesu infiltracji, zmienności retencji wody oraz dynamiki zmian wilgotności; – analiza procesów przekształcania się składu chemicznego wód opadowych w trakcie infiltracji przez grunty wypełniające lizymetry;
- ocena procesów przepływu wody i migracji zanieczyszczeń w strefie aeracji na podstawie wyników zrealizowanych eksperymentów znacznikowych.
Realizacja powyższych zagadnień spowodowała, że praca cechuje się dualnością treści, która uwidacznia się w układzie poszczególnych rozdziałów. Na część pierwszą pracy – opisującą strefę aeracji i metodykę badań w lizymetrach – składają się rozdziały 2 i 3, które – na podstawie szerokiego przeglądu literatury – przedstawiają aktualny stan wiedzy, terminologię oraz podstawy teoretyczne i ogólny kontekst zrealizowanych badań. „Badania w lizymetrach zrealizowane na stacji badawczej AGH w Krakowie” zostały zaprezentowane w drugiej części pracy. Obejmuje ona rozdziały od 4 do 8 i zawiera szczegółowe opisy przeprowadzonych przez autorkę badań wraz z interpretacją uzyskanych wyników.
Fragment "Wstępu"
- Recenzje
-
Badania w lizymetrach, stanowiących fizyczne modele strefy aeracji, były – i nadal są – w Polsce domeną nauk gleboznawczych i rolniczych i dotyczą głównie zagadnień bilansu wody i substancji biogennych w układzie roślina uprawna – gleba. Natomiast badania lizymetryczne dla potrzeb nauk hydrogeologicznych były – do momentu uruchomienia stanowiska lizymetrycznego AGH w Krakowie – realizowane sporadycznie i w bardzo uproszczonych urządzeniach. Ponieważ charakterystyka złożonych procesów przepływu i migracji zachodzących w strefie aeracji oraz opis metodyki badań w lizymetrach, mających na celu jak najwierniejsze odwzorowanie tych procesów, nie występowały dotychczas w polskiej literaturze naukowej, dlatego monografia w części pierwszej uzupełnia ten brak i przedstawia w sposób uporządkowany i przeglądowy aktualny stan wiedzy w przedmiocie opisu strefy aeracji i metodyki badań lizymetrycznych, poparty przeglądem krajowej, europejskiej i światowej literatury.
Z recenzji prof. dra hab. Jana Przybyłka
Książka wypełnia istotną lukę w krajowej literaturze hydrogeologicznej, w której brakuje prac dotyczących procesów w strefie aeracji. Do najważniejszych zalet ocenianej monografii zaliczam: szeroki zakres i oryginalność wykonanych badań, bardzo dobry poziom merytoryczny w zakresie interpretacji wyników, umiejętne łączenie przez autorkę wiedzy z zakresu hydrogeologii, hydrologii oraz nauk rolniczych, wykorzystanie szerokiego zakresu literatury krajowej i zagranicznej, bardzo dobre omówienie podstaw teoretycznych i ogólnego kontekstu badań, spójność struktury pracy i przystępny język.
Z recenzji prof. dr. hab. inż. Adama Szymkiewicza
- Contents
-
1. Wprowadzenie 7
2. Woda w strefie aeracji 11
2.1. Pojęcie strefy aeracji 11
2.2. Postacie wody w strefie aeracji 12
2.3. Zmienność wilgotności w strefie aeracji 14
2.4. Potencjał wody glebowej a wysokość hydrauliczna 20
2.5. Krzywa retencji 24
2.6. Rozkład wysokości hydraulicznej w profilu strefy aeracji 29
2.7. Wilgotność w strefie aeracji a współczynnik filtracji 31
2.8. Przepływ wody w strefie aeracji 33
2.9. Przepływ uprzywilejowany w strefie aeracji 37
3. Metodyka badań w lizymetrach 43
3.1. Lizymetry jako modele fizyczne strefy aeracji 43
3.2. Rozwój badań lizymetrycznych . 45
3.3. Przegląd technik stosowanych w badaniach lizymetrycznych 50
3.4. Przegląd badań realizowanych z wykorzystaniem lizymetrów 62
3.4.1. Uwagi wstępne 62
3.4.2. Ocena składowych bilansu wodnego 63
3.4.3. Ocena prędkości przepływu wody przez strefę aeracji 68
3.4.4. Ocena procesów wymywania i migracji zanieczyszczeń 71
3.4.5. Inne przykłady zastosowań 77
4. Lizymetryczna stacja badawcza AGH w Krakowie 79
4.1. Uwagi wstępne 79
4.2. Wyposażenie stacji badawczej 80
4.3. Charakterystyka gruntów wypełniających lizymetry 87
4.3.1. Pochodzenie gruntów 87
4.3.2. Analiza granulometryczna gruntów 89
4.3.3. Parametry hydrogeologiczne gruntów 93
4.3.4. Skład mineralogiczny gruntów 99
4.4. Obserwacje i pomiary prowadzone na stanowisku lizymetrycznym 100
5. Składowe naturalnego bilansu wodnego 102
5.1. Składowe naturalnego bilansu wodnego oceniane w lizymetrach 102
5.2. Intensywność procesu infiltracji 103
5.3. Zmienność retencji wody w gruncie. 116
5.4. Dynamika zmienności wilgotności objętościowej gruntu 120
6. Procesy kształtujące skład chemiczny wód infiltrujących 128
6.1. Procesy wyługowywania w strefie aeracji 128
6.2. Intensywność procesów wyługowywania 129
6.2.1. Metodyka oceny 129
6.2.2. Ocena jakościowa intensywności procesów wymywania 131
6.2.3. Ocena ilościowa intensywności procesów wyługowywania 176
6.2.4. Zmienność intensywności procesów wyługowywania w czasie 187
7. Transformacja i wymywanie związków azotu w procesie infiltracji 190
7.1. Obieg azotu w strefie aeracji 190
7.2. Ocena procesów przekształcania się związków azotu w strefie aeracji 191
7.2.1. Metodyka oceny 191
7.2.2. Ocena jakościowa procesów transformacji związków azotu 193
7.3. Ocena intensywności procesów wymywania związków azotowych 204
8. Procesy przepływu wody i migracji zanieczyszczeń w strefie aeracji 207
8.1. Metody oceny procesów przepływu i migracji w strefie aeracji 207
8.2. Opis zrealizowanych eksperymentów znacznikowych 212
8.3. Wyniki eksperymentów znacznikowych i ich dyskusja 216
8.3.1. Ocena procesu przepływu wody na podstawie migracji jonów bromkowych .216
8.3.2. Ocena procesów migracji przykładowego zanieczyszczenia 235
8.3.3. Ocena procesów przepływu wody z wykorzystaniem izotopów stabilnych 240
9. Podsumowanie i wnioski 255
Bibliografia 266
