Výpočet modelu zraniteľnosti podzemných vôd metódou GOD

V predošlom článku o výpočte zraniteľnosti podzemných vôd som popísal metodiku DRASTIC (Aller a kolektív, 1987), v tomto článku ešte spomeniem druhú metódu pre výpočet – GOD (Foster, 1987). Niekedy v nasledujúcich článkoch popíšem aj ďalšie metódy.

Ide o veľmi jednoduchú a pritom zaujímavú a všeobecne použiteľnú metódu stanovenia indexu zraniteľnosti podzemných vôd. Jej princíp je veľmi podobný, ako pri metóde DRASTIC, ale vstupujú doň len 3 parametre. Každý parameter je má presne stanovené triedy a tie môžu nadobúdať hodnotu od 0 po 1. Výsledná hodnota zraniteľnosti je získaná vzájomným sčítaním týchto parametrov a rozdelená do intervalu od 0 (bez zraniteľnosti) po 1 (extrémne vysoká zraniteľnosť). Tak, ako DRASTIC, aj GOD nezohľadňuje lokálne miesta s možným znečistením (skládky, environmentálne záťaže a iné...). Metodika DRASTIC však v porovnaní s metódou GOD poskytuje detailnejšie členenie územia na jednotlivé stupne zraniteľnosti. Všeobecné členenie územia v zmysle geologických a hydrogeologických charakteristík je však pre obe metodiky takmer zhodné. Schéma metodiky GOD je znázornená na obrázku 1.

G – Napätostný stav hladiny podzemnej vody / výskyt podzemnej vody (Groundwater occurrence)
O – Litológia nenasýtenej zóny (Overlying lithology)
D – Hĺbka hladiny podzemnej vody (the Depth to groundwater table)

Výsledná rovnica pre výpočet zraniteľnosti podzemných vôd má tvar:

GODindex = G*O*D


Schéma výpočtu zraniteľnosti podzemných vôd GOD metódou

Obrázok 1: Schéma výpočtu zraniteľnosti podzemných vôd GOD metódou (zdroj: https://www.researchgate.net)

Preklad z obrázka č. 1.:

GROUNDWATER OCCURENCE (výskyt podzemnej vody): none (žiadna), artesian confined (napätá artézska), confined (napätá), semi-confined (polonapätá), unconfined covered (voľná prekrytá), unconfined (voľná);
OVERALL LITHOLOGY OF AQUIPERM OR AQUITARD (celková trieda zvodnenca): (i) Consolidation (stupeň spevnenia), (ii) Character (litologický charakter); F-degree of fissuring (puklinovitosť), A-relative attenuation capacity (relatívna kapacita zoslabovania znečistenia);
DEPTH TO GROUNDWATER TABLE (hĺbka podzemnej vody) table (hladina) or strike (alebo piezometrická úroveň);
OUTPUT AQUIFER POLLUTION VULNERABILITY (výsledná zraniteľnosť zvodnenca voči znečisteniu): none (žiadna), negl. (zanedbateľná), low (nízka), moderate (stredná), high (vysoká), extreme (extrémna).

Bližšia charakteristika vstupných parametrov.

 

G – Napätostný stav hladiny podzemnej vody / výskyt podzemnej vody

Tabuľka 1: Napätostný stav hladiny podzemnej vody / GOD parameter G

Napätostný stav hladiny podzemnej vody / výskyt podzemnej vody Hodnotenie
None Bez hladiny 0
Artesian confined Napätá artézska 0.1
Confined Napätá 0.2
Semi-confined Polonapätá 0.3
Unconfined with cover Voľná prekrytá 0.4 - 0.6
Unconfined Voľná 0.7 - 1

Ak hladina podzemnej vody kolíše s jej pribúdaním, čí ubúdaním hovoríme o voľnej hladine podzemnej vody. Ak je zvodnená vrstva z vrchnej a spodnej strany uzatvorená napríklad nepriepustnou vrstvou hornín, ktorá neumožňuje jej kolísanie, hovoríme o napätej hladine podzemnej vode. Pri prerušení tejto vrchnej nepriepustnej vrstvy sa tlak uvoľňuje a voda môže striekať na povrch bez nutnosti čerpania, nakoľko jej voľná hladina leží nad úrovňou povrchu. Vtedy hovoríme o artézskej hladine / artézskej studni. Daný údaj je možné získať vrtom a meraním tlaku podzemnej vody, prípadne z dostupných meraní, či hydrogeologických máp.

 

O - Litológia nenasýtenej zóny

Údaje pre vstup je možné získať geologickým prieskumom, alebo využitím existujúcich geologických a litologických máp. Tento údaj sa dá získať z dostupných portálov, serverov a databáz pre územie Slovenska napríklad: https://www.geology.sk/geoinfoportal/mapovy-portal/geologicke-mapy, pre územie Česka napríklad: http://www.geology.cz/extranet/mapy/mapy-online/mapove-aplikace

Tabuľka 2: Litológia nenasýtenej zóny / GOD parameter O

Litológia nenasýtenej zóny Hodnotenie
Residual soil 0.4
Limon alluvial; loess; shale, fine limestone 0.5
Eolian sand; siltite; tuff; igneous rock 0.6
Sand and Gravel; sandstone; tuff 0.7
Gravel 0.8
Limestone 0.9
Fractured or karstic limestone 1

Tabuľka 2 je prevzatá z pôvodnej metodiky publikovanej v roku 1987. V podmienkach Slovenska je možné použiť takéto hodnotenie – Tab. 3:

Tabuľka 3: Litológia nenasýtenej zóny / GOD parameter O

Litológia nenasýtenej zóny Hodnotenie
íl, hlina ílovitá, spraše, ílovec 0.4
hlina, hlina piesčitá, hlina so štrkom, íl piesčitý 0.5
piesok, piesok hlinitý, metamorfované a vyvrelé horniny, vulkanický tuf, vápenec, dolomit 0.6
štrkopiesok, štrk piesčitý, štrk hlinitý, tuf 0.7
štrk 0.8
vápenec 0.9
krasový vápenec 1

 

D – Hĺbka hladiny podzemnej vody

Vstupný parameter vyjadruje vzdialenosť hladiny podzemnej vody od povrchu v metroch. Je možné získať ho interpoláciou bodových meraní z vrtov a následne klasifikovať v zmysle tabuľky 1. Čím je hladina podzemnej vody hlbšie, tým je nižšia šanca na jej znečistenie z povrchu. Tento údaj získame pre územie Slovenska napríklad z portálu: http://apl.geology.sk/gibges, pre územie Česka napríklad: http://portal.chmi.cz/aktualni-situace/hydrologicka-situace/stav-podzemnich-vod

Tabuľka 4: Hĺbka hladiny podzemnej vody / GOD parameter D

Hĺbka hladiny podzemnej vody v metroch Hodnotenie
< 2 1
2 - 5 0.9
5 - 10 0.8
10 - 20 0.7
20 - 50 0.6
50 - 100 0.5
> 100 0.4

Výsledná zraniteľnosť je tvorená súčtom čiastkových zraniteľností. Pre interpretáciu ju klasifikujeme podľa výslednej hodnoty do nasledovných tried podľa tabuľky 5.

Tabuľka 5: Hodnotenie zraniteľnosti podľa GOD

Výsledná hodnota zraniteľnosti (GODindex) Stupeň zraniteľnosti
0.02 - 0.1 veľmi nízky
0.1 - 0.3 nízky
0.3 - 0.5 stredný
0.5 - 0.7 vysoký
0.7 - 1 veľmi vysoký

Ukážka spracovania modelu zraniteľnosti podzemných vôd v softvérovom prostredí ArcMap

Modelovanie v softvérovom produkte ArcMap je veľmi podobné, ako výpočet pomocou metodiky DRASTIC. Vstupné podklady pre výpočet tvoria čiastkové zraniteľnosti v rastrovom formáte, kde každý pixel nesie hodnotu v zmysle GOD metodiky.

Ukážka vstupných rastrov

Obrázok 2: Ukážka vstupných rastrov

Výpočet pomocou rastrovej kalkulačky

Obrázok 3: Vstupné rastre v ArcMape

Vstupné rastre v ArcMape

Obrázok 4: Výpočet pomocou rastrovej kalkulačky

Model GOD

Obrázok 5: Model GOD, reklasifikovaný + doplnené kartografické údaje

Model GOD

Obrázok 6: Model DRASTIC pre to isté územie na porovnanie

Vidíme, že oba modely nie sú úplne rovnaké a pozorujeme viacero rozdielov. Každá metodika zohľadňuje iné vstupné parametre a teda aj finálny výpočet nemôže byť rovnaký. Voľba metodiky a následná interpretácia je preto vždy veľmi individuálna pre konkrétne územie a vyžaduje expertný odhad.

V článku vyššie som popísal postup modelovania zraniteľnosti podzemných vôd metodikou GOD pre bližšie nešpecifikované územie s použitím reálnych vstupných údajov. Obsahuje tiež výstup porovnaný s výstupom cez metodiku DRASTIC. Ak riešite podobnú tému a výpočet takéhoto modelu a potrebujete konzultácie, alebo priamo spracovateľa, napíšte mi na jeden z kontaktných údajov.

FOSTER, S.S.D. 1987: Fundamental concepts in aquifer vulnerability, pollution risk and protection strategy. Vulnerability of Soil and Groundwater Pollutants, W. Van Duije.

Oroji, Balal. (2018). Groundwater vulnerability assessment using GIS-based DRASTIC and GOD in the Asadabad plain. 10.26872/jmes.2018.9.6.201.

Svasta, Jaromir. (2007). Zostavovanie máp zraniteľnosti podzemných vôd pre krasovo-puklinové prostredie s využitím GIS. Dizertačná práca. 149. 10.13140/2.1.3444.0642.

http://www.bioline.org.br/pdf?st15273

https://govinsider.asia/smart-gov/singapore-expands-underground-water-monitoring

Pridať komentár k článku