Post on 31-Jul-2020
Państwowy Instytut GeologicznyOddział Karpacki
ul. Skrzatów 1, Kraków
Wody termalne na Podhaluoraz praktyczne ich wykorzystanie na przykładzie
Bukowiny Tatrzańskiej
dr inż. Józef Chowaniece-mail: Jozef.Chowaniec@pgi.gov.pl
VI Międzynarodowe Targi Geologiczne GEOLOGIA 2008, Warszawa 26 luty 2008 r.
• Źródło wód termalnych odkryte prze L. Zejsznera w 1844 r.• Jaszczurówka (1958 r.) – nieudana próba uzyskania wód
termalnych o temperaturze wyższej niż w źródle.• Antałówka (1963 r.) – pierwsza udana próba nawiercenia
wód termalnych (37oC), początkowo wykorzystywane w basenach kąpielowych, obecnie park wodny.
• Bańska IG-1 (1981 r.) – zalążek wykorzystania ciepła wód termalnych w systemach grzewczych.
• 3 dalsze otwory + Bańska IG-1 (1987-97 r.) – dublet otworów eksploatacyjno-chłonnych.
• W chwili obecnej – 14 otworów na terenie niecki podhalańskiej z wodami termalnymi.
Historia odkrycia i wykorzystania wód termalnych na Podhalu
• Uwarunkowania geologiczno-strukturalne.
• System zasilania i przepływu.
• Odpowiednia warstwa wodonośna (dolomity, wapienie, piaskowce).
• Izolacja od powierzchni (łupki i piaskowce fliszu podhalańskiego).
• Odnawialność zasobów.
Dlaczego na Podhalu?
Budowa geologiczna niecki podhalańskiejNiecka podhalańska w kierunku wschodnim przedłuża się na terytorium Słowacji, aż do strefy uskokowej Rużbachów, obejmując Magurę Spiską. Strefa ta oddziela nieckę podhalańską od Kotliny Popradzkiej. W kierunku zachodnim, niecka ciągnie się na terytorium Słowacji do uskoku Krowiarek, który oddziela ją od niecki skoruszyńskiej.
PIENIŃSKIPASSKAŁKOWY
NEOGEN KO TL INYORAWSKO - NOTOWARS KIEJ
Czarny Dunajec DunajecNowyTarg
SzaflaryBiały DunajecChochołówPoronin
BiałkaZakopianka
PI ENIŃSKI PA S SKAŁKOW YJ EDNOSTKA MAGURSKA
NIECKA PODH ALAŃSKA
Zakop aneBystrapc.oChhołowskipK. ościeliski
SŁ OW AC JA TatrzańskaŁomnica2627ŁomnicaGerlach2654
Sucha Woda
SZKIC GEOLOGICZNY JEDNOSTEK TATR I PODHALAOpr acował J. Chowaniec (20 04) na podstawie materi ałów PIG
024 6810 km
granitoidy i skały metamorficzneserie osado we jednostki wierchowejserie osado we jednostek reglowycheocen węgl anowyserie pieniń skiego pasa skałkowegoutwory pias kowcowo-łupkowe jednostki ma gurskiejneogen Kot liny Orawsko-Nowotarskiejuskokiprzypuszcz alne kierunki migracji wód głębo kiego krążeniadokumento wany otwór Bukowina Tatrzańsk a PIG/PNiG-1
flisz wewną trzkarpacki
północna gr anica Tatrzańskiego Parku Nar odowegobaa st wierdzoneb pr zypuszczalne
granica pań stwaotwory z wo dami termalnymiGZWP 441 - Zbiornik (Tr T) Zakopane
ChochołówPIG-1Siwa WodaIG-1
BańskaPGP-1Bańska IG-1Biały DunajecPAN-1Biały DunajecPGP-2PAN-1PoroninZakopane IG-1Zakopane 2 Bukowina T.PIG/PNiG-1Zazadnia IG -1Furmanow aPIG-1
PIENIŃSKI
PAS
SKAŁKOWY
N E O G E N K O
T L I N Y O R A W S K O - N O TO W A R S K I E J
Czar
ny D
unaj
ecDunajecNowy
Targ
Szaflary
Bia
ły D
unaj
ec
Chochołów
Poronin
Bia
łka
Zako
pian
ka
P I E N I Ń S K I P A S S K A Ł K O W Y
J E D N O S T K A M A G U R S K A
N I E C K A P O D H A L A Ń S K A
Zakopane
Bystra
pc
.o
Ch
hoło
wsk
i
pK
i.
ośc
elis
ki
S
Ł
OW A C J
A
TatrzańskaŁomnica
2627
Łomnica
Gerlach
2654
Such
a W
oda
0 2 4 6 8 10 km
granitoidy i skały metamorficzne
serie osadowe jednostki wierchowej
serie osadowe jednostek reglowych
eocen węglanowy
serie pienińskiego pasa skałkowego
utwory piaskowcowo-łupkowe jednostki magurskiej
neogen Kotliny Orawsko-Nowotarskiej
uskoki
przypuszczalne kierunki migracji wód głębokiego krążenia
dokumentowany otwór Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1
flisz wewnątrzkarpacki
północna granica Tatrzańskiego Parku Narodowego
ba a stwierdzone
b przypuszczalne
granica państwa
otwory z wodami termalnymi
GZWP 441 - Zbiornik (Tr T) Zakopane
ChochołówPIG-1
Siwa WodaIG-1
BańskaPGP-1
Bańska IG-1
Biały DunajecPAN-1
Biały DunajecPGP-2
PAN-1Poronin
Zakopane IG-1Zakopane 2
Bukowina T.PIG/PNiG-1
Zazadnia IG-1
FurmanowaPIG-1
LokalizacjaPaleogeńska niecka podhalańska, w obrębie której wykonano otwór Bukowina Tatrzańska PIG/PGiG-1, znajduje się w północnej części Karpat wewnętrznych – między Tatrami na południu i pienińskim pasem skałkowym na północy.
Biał
y D
u naj
e c
Biał
ka
Czarn
y Dun
ajec
Neo
j
gen K
No
otliny
Oraw
sko-
wotarskie
NEOGE
AS
NE OF THE O
RAWA
WY
-NO
TARG B IN
W
s
a r s
S
t w y z ae Z
f
l a r s k i S
E D
A F L A R Y B
W a r s tyw z a k o p i a ń
ksi e
Z A OK P A N E B E D S
Wa r
ws th o
y cc o łh o w s k i e d o l n
eL O W E R C H O C H O Ł Ó W B E D S
t.z.w.
Warstwy z e
B r z g ó w
BED OS F R M BRZEGI
W
arstwy
Ostr
yskie
OSTR
YSZ BEDS
Wa r s t
w y c h o c h wo ł o s k i e górne
U P
R P E
CH
COH O Ł WÓ B E D S
W a
r s t
i
w y
o
k
za
p a ń s k i e
Z A K O P A N BE E D S
En
o
Nc e
B
E
w ę
gO
l aA
n o w y E
A C
R O T CE
N
E
S e r i ee
o
s a d o ew
d r e
j
j
d
n . w i e r c wh o e j i e n . g l o w y c h
S E D I S ME
ET
E
T A
N T
A R Y S
R I
R I E O F G
HT H I H - C U N I T
A N
A I T
D
C
O F H E B -
T
R S U T T I U N S
K
a
r y s t n ia l i k t t r z a ń s k i
T A T R I CC R Y S TA L I N
CE OR ES
L OV
A KI
A
P i e n i n y K l i p p e n B e l t
P i e n i ń s k i p a s s k a ł k o w y
POLAND
Kraków
Kojsówka
ZakopaneMałeCiche
JurgówBukowinaTatrzańska
Biały Dunajec
Poronin
Chochołów
Szaflary
- granica pienińskiego pasa skałkowego(border od the Pieniny Klippen Belt)
- uskoki stwierdzone(faults)
- uskoki przypuszczalne(presumed faults)
- Granice wydzieleń stratygraficznych(Boundaries of the statigraphics units)
- otwory wiertnicze z wodami termalnymi(thermal water wells)
- otwory wiertnicze z wodami zwykłymi(wells)
- wywierzyska(vaucluse springs)
- linia przekroju(section line)
A A
- południowy zasięg występowania wód termalnych w podfliszowych poziomach wodonośnych(southern extent of thermal waters in sub-flysch aquifers)
A
A
0 1 2 3 4 5 [km]
Historia wykonania otworu Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG – 1 sięga 1987roku, w którym opracowano „Projekt badań geologicznych określających zasoby i warunki eksploatacji surowców energetycznych w niecce podhalańskiej”. Badania geologiczno–litofacjalne, petro- graficzne, stratygraficzne, geochemiczne oraz analiza wyników pomiarów labo-ratoryjnych i badań hydrogeologicznych zostały wykonane w Oddziale Karpackim Państwowego Instytutu Geologicznego. Kompleksowe badania hydrogeologiczne wykonała w 1998 roku Geonafta Kraków, natomiast dokumentację zasobową opracowano na zlecenie Bukowiańskiego Towarzystwa Geotermalnego w roku 2004 (Chowaniec i in., 2004,).
Otwór Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG - 1
2390.0
2605.0
olistolitskał węglanowych
0.0
150.0
575.0
1220.0
2215.02225.0
3780.0
warstwychochołowskie górne
warstwychochołowskie dolne
warstwyzakopiańskie górne
warstwyzakopiańskie dolne
zlepieńceeocenu węglanowego
skały węglanowejednostek tatrzańskich
wody termalne
eoce
n gó
rny - oligoc
eneo
cen środ
kowy
trias
- jura -
kred
a
Przekrój geologiczny przez otwór Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1
żwirowo-piaszczyste osady fluwioglacjalne i aluwialne oraz gruzowo-gliniaste osady morenowe (Q)
piaszczysto-ilaste osady Kotliny Orawsko-Nowotarskiej (neogen)
kompleks łupkowy - warstwy chochołowskie górne tzw. warstwy z Brzegów (oligocen)
kompleks piaskowcowo-łupkowy - warstwy chochołowskie dolne (oligocen)
kompleks łupkowo-piaskowcowy - warstwy zakopiańskie górne (oligocen)
kompleks łupkowy z wkładkami piaskowców z Kozińca - warstwy zakopiańskie dolne (eocen górny-oligocen)
zlepieńce, wapienie, dolomity, mułowce, piaskowce - eocen węglanowy
piaskowce, łupki, zlepieńce - serie płaszczowiny magurskiej (kreda-paleogen)
wapienie, margle, radiolaryty, piaskowce, mułowce, łupki - utwory PPS (jura, kreda, trzeciorzęd)
wapienie, dolomity, piaskowce, łupki - serie płaszczowiny reglowej dolnej (trias, jura, kreda)
wapienie, dolomity, łupki - serie płaszczowiny wierchowej (trias, jura, kreda)
granitoidy-krystalinik tatrzański (prekambr-paleozoik)
kompleks piaskowcowo-łupkowy - warstwy szaflarskie (eocen środkowy-eocen górny)
1
2
3
4
5
6
7
2500
2000
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
-2500
-2000
2500
2000
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
-2500
-2000
S N
KARPATY ZEWNĘTRZNEPIENIŃSKI PASSKAŁKOWY
T A T R Y N I E C K A P O D H A L A Ń S K A
K A R P A T Y W E W N Ę T R Z N E
Cza
rny
Staw
pod
Rys
ami
Ryb
i Pot
ok
Roz
toka
Poro
niec
Biał
ka
Biał
ka
Dun
ajec
Wodogrzmoty Mickiewicza Hala JaworzynaRusinowa
Bukowina Tatrzańska Białka Tatrzańska Nowa Biała ŁopusznaWołowaTurnia
Otw.Bukowina T. PIG/PNiG-1
7
1
23
4
56150
575
1220
2215
2225
29603220
3780
K r y s t a l i n i kP i e n i ń s k i P a s
S k a ł k o w yP ł a s z c z o w i n a m a g u r s k a
Płaszczowina wierchowa
Płaszczowina reglowa dolna
Serie typu płaszczowiny
reglowej dol.
Serie typu
płaszczowiny
wierchowej0 1 2 3 4 5 km
Schemat zasilania i przepływu wód termalnych w niecce podhalańskiej
0 1 2 3 [km]
2000
1500
1000
500
0
-500
-1000
-1500
-2000
-2500
-3000
-3500
-4000
-4500
-5000
-5500
S N[m n.p.m.]
ZAKOPANE BIAŁY DUNAJEC
Wyniki badań hydrogeologicznych
Głównym celem badań hydrogeologicznych było ustalenie zasobów eksploatacyjnych wód termalnych ujętego poziomu wodonośnego oraz określenie parametrów filtracyjnych kompleksu warstw wodonośnych i warunków dopływu.
Podczas badań hydrogeologicznych określono następujące parametry hydrodynamiczne kolektora wody termalnej: przepuszczalność (współczynnik filtracji), model złoża i zasięg oddziaływania otworu, wydajność jednostkową, ewentualne bariery, uskoki w pobliżu odwiertu i średnią przewodność warstwy.
W trakcie testu hydrodynamicznego otrzymano następujące rezultaty:
Q1 = 20 m3/h s1 = 10 m + 35m* T1 = 57,1 oC q1 = 0,44 m3/h/1m t1 = 24h,
Q2 = 40 m3/h s2 = 45 m + 35m* T2 = 64,5 oC q2 = 0,50 m3/h/1m t2 = 24h
Q3 = 58 m3/h s3 = 83 m + 35m* T3 = 67,2 oC q3 = 0,49 m3/h/1m t3 = 24h
* wartość 35 m związana jest ze zmianami gęstości wody w trakcie próbnego pompowania na skutek wyrównania temperatury wody w całym otworze.
Wykres próbnego pompowania w otworze Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1
Wykres zależności wydajności od depresji Wykres zależności wydajności jednostkowej od depresji
(bez uwzględnienia efektu zmienności temperatury)
0
20
40
60
80
100
120
10
20
30
40
50
60
70
10°
20°
30°
40°
50°
60°70°
21.10.98 22.10.98 23.10.98 24.10.98 25.10.98 26.10.98t
Q m h[ / ]3 T[ ]°C
Gł. do zw. wody[ ]m
49mnpt s1=10m
s2=45m
s3=83m
43mnpt
Q1=20m /h3
Q2=40m /h3
Q3=58m /h3T1=57,1°CT2=64,5°C T3=67,2°C
10 20 30 40 50 60 70
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Sm[ ]
Q m /h [ ]3
Q f s= ( )0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
S[ ]m
q m /h/1m[ ]3
q f s= ( )
q =0,44 m /h/1m13
q =0,50 m /h/1m23
q =0,49 m /h/1m33
Do obliczeń własności hydrodynamicznych przyjęto miąższość warstwy wodonośnej m = 215,0 m, promień filtra r = 0,084 m oraz Q (Q1=20 m3/h, Q2=40 m3/h, Q3=58 m3/h) z próbnego pompowania przy trzech depresjach (s1 = 45 m, s2 = 80 m, s3 = 118 m). Uzyskano dla poszczególnych stopni próbnego pompowania następujące wartości współczynników filtracji: k1 = 9,2 · 10 –7 m/s, k2 = 9,24 · 10 –7 m/s, k3 = 8,6 · 10 –7 m/s, kśr = 9,0 · 10 –7 m/s.
Przewodność warstwy wodonośnej obliczono ze wzoru: T = m · kśr = 1,9 · 10 –4 m2/s
Rozkład ciśnienia w odwiercie Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1
0 50 100 150 200 250 3000
500
1000
1500
2000
2500
ciśnienie [bar(a)]
głęb
okoś
ć [m
]
próba nr 2 mg/l mval/dm3 % mvalSuma K i A
mval/dm3
KATIONY
K+ 19.00 0.49 2.20
22.13
Na+ 178.00 7.74 34.98
NH4+ 0.17 0.01 0.05
Ca2+ 191.70 9.57 43.25
Mg2+ 52.50 4.32 19.51
Fe2+ 0.07 0.00 0.02
Mn2+ 0.02 0.00 0.00
ANIONY
Cl- 173.00 4.88 20.69
23.58HCO3
-214.00 3.51 14.87
SO42-
725.00 15.09 64.00
F- 1.98 0.10 0.44
Mineralizacjaogólna 1497
próba nr 1 mg/l mval/dm3 % mvalSuma K i A
mval/dm3
KATIONYK+ 19.00 0.49 2.24
21.66
Na+ 175.50 7.63 35.24
NH4+ 0.11 0.01 0.03
Ca2+ 186.70 9.32 43.03
Mg2+ 51.20 4.21 19.44
Fe2+ 0.07 0.00 0.02
Mn2+ 0.02 0.00 0.00
ANIONY
Cl- 170.00 4.80 20.27
23.66HCO3
- 211.00 3.46 14.61
SO42- 736.00 15.32 64.74
F- 1.71 0.09 0.38Mineralizacja
ogólna 1493
Bilans jonowy głównych składników wody termalnej z otworu Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1 Charakterystykę hydrochemiczną przeprowadzono w oparciu o rezultaty badań laboratoryjnych dwóch prób wody pobranych w trakcie trwania testu hydrodynamicznego. Analizy fizyko-chemiczne zostały wykonane w Centralnym Laboratorium Chemicznym PIG w Warszawie.
Zgodnie z formułą Kurłowa, analiza wody termalnej z otworu Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1 przedstawia się następująco:
dla próbki nr 1 (I depresja)
dla próbki nr 2 (III depresja)
1.5744.1924.3203.43
61.143
27.2074.6445.1 T
MgNaCaHCOClSO
M
2,6751.1998.3425.43
87.143
69.2000.6445.1 T
MgNaCaHCOClSO
M
Badania izotopoweBadania izotopowe wykonano na Wydziale Fizyki i Techniki Jądrowej Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie a wyniki zinterpretowali A. Zuber, J. Grabczak i M. Duliński (Chowaniec i in., 2004 ).
W wyniku tych badań stwierdzono, że woda z otworu w Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1 jest wyraźnie starsza, niż woda z otworów Poronin PAN-1, Chochołów PIG-1 i Furmanowa PIG-1. Według ww. badaczy skład izotopowy wody jest wynikiem efektu wysokościowego, który niestety, w Tatrach nie jest dobrze rozpoznany. Wg wcześniejszych oszacowań skład ten odpowiada średniej wysokości obszaru zasilania na poziomie około 1500 – 1600 m n.p.m. Natomiast brak przesunięcia izotopowego δ18O od światowej linii opadów (δD18O = +10) świadczy także o stosunkowo młodym wieku wody (holoceńskim) i niezbyt wysokich temperaturach systemu skalnego. Wspomniany wcześniej wiek wody, porównywalny z wiekiem wody w otworze Bańska IG-1, świadczy o kilkakrotnie wolniejszym przepływie na kierunku zasilania wody w otworze Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1.
Zasoby eksploatacyjne
W wyniku interpretacji wszystkich uzyskanych rezultatów z lat 1992 – 2004 zatwierdzono w roku 2005 dla otworu Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1 zasoby eksploatacyjne w wysokości Q = 40,0 m3/h przy depresji s = 45m + 35 m (w odniesieniu do zwierciadła statycznego - 869 m n.p.m.) o temperaturze wody na wypływie 64,5oC(Chowaniec i in., 2004).
Przewiduje się, iż woda wydobywana z otworu eksploatacyjnego Bukowina Tatrzańska PIG/PNiG-1 po odebraniu energii cieplnej w basenach kąpielowych i na wymiennikach ciepła zamontowanych w celu ogrzania obiektów towarzyszących będzie odprowadzana, po dodatkowym schłodzeniu, do płynącego w sąsiedztwie potoku Poroniec, ewentualnie, w przyszłości będzie zatłaczana do przewidywanego otworu chłonnego Bukowina Tatrzańska BTG-1.
Kompleks wodny Terma Bukowina Tatrzańska
• Pomysł stworzenia w Bukowinie Tatrzańskiej jednego z najnowocześniejszych w Europie kompleksów wodnych zrodził się na początku lat dziewięćdziesiątych, kiedy wykonany w okolicach Klina odwiert umożliwił dostęp do bogatych zasobów wód geotermalnych.
• W 2001 r. zawiązała się spółka, która podjęła kroki w kierunku ich wykorzystania.
• Obecnie Bukowiańskie Towarzystwo Geotermalne Sp. z o.o. liczy 51 udziałowców. Przed przystąpieniem do działania dokładnie przeanalizowano obiekty geotermalne istniejące na terenie Europy.
• Projety branżowe i wykonawstwo powierzono renomowanym firmom niemieckim i austriackim. Terma Bukowina Tatrzańska stanie zatem w szeregu najlepszych europejskich ośrodków tego typu.
Projekt basenów TERMA BUKOWINA TATRZAŃSKA
Projekt basenów TERMA BUKOWINA TATRZAŃSKA
Projekt basenów TERMA BUKOWINA TATRZAŃSKA
Projekt basenów TERMA BUKOWINA TATRZAŃSKA
Projekt basenów TERMA BUKOWINA TATRZAŃSKA
Realizacja – kwiecień 2007
Realizacja – maj 2007
Realizacja – czerwiec 2007
Realizacja – lipiec 2007
Realizacja – sierpień 2007
Realizacja – wrzesień 2007
Realizacja – październik 2007
Realizacja – październik 2007
Realizacja – listopad 2007
Realizacja – grudzień 2007 - styczeń 2008
Realizacja – luty 2008
Zaproszenie – grudzień 2008
Dziękuję za uwagę