[CZ]
Podzemní voda je jedním z klícových zdroju pitné vody na Zemi.
Aby ji clovek mohl využívat byl schopen vybudovat nekdy
až fantastická díla, jakým je napríklad i tato studna na
Špilberku.
Dalsi zastaveni po brnenskem podzemi bude trochu netypicke. Je jím
hradní studna na Špilberku.
Co vlastne je podzemní voda:
Je to veškerá voda, která se nachází pod zemským povrchem,
zejména v pórech mezi cásticemi pudy a v místech, kde je
narušena kontinuita hornin.
Voda pod zemským povrchem muže být prítomna v následujících
formách:
- Voda adsorbcní – voda, která je pevne poutána na povrch horninových cástic.
- Voda kapilární – voda, jejíž pohyb je závislý na
kapilárních silách a která se vyskytuje v tzv. kapilárním pásmu,
tj. mezi zemským povrchem a hladinou podzemní vody.
- Voda gravitacní – voda, jejíž pohyb urcují hlavne
úcinky gravitacní síly. Pokud se jednotlivé kapky vody spojují a
tvorí dlouhodobé nebo trvalé teleso, nazývá se toto teleso
zvoden
Podle puvodu delíme podzemní vody na vody:
- Vadózní (meteorické) – Je to
vetšina podzemní vody, která pochází ze vsaku srážek a
povrchové vody. Dostává se do zeme infiltrací (vsakováním). Cást
této vody muže být po dlouhá geologická období uzavrena mezi
nepropustnými vrstvami a tuto podzemní vodu pak oznacujeme jako
fosilní.
- Juvenilní –Voda magmatického puvodu tj.
vystupuje z nitra Zeme. Ta muže vyverat napríklad ve
vulkanických oblastech a v tektonických zlomech. Tvorí pomerne
malou cást podzemní vody.
- Konátní - Je voda, v níž byl sediment puvodne uložen
a která se v nem muže zcásti zachovat.
- Naftové – Vody organického puvodu.
Ve vertikálním rezu prostredím se rozlišuje (viz
obrázek):
- Pri povrchu ležící pásmo provzdušnení (zóna aerace), kde cást póru je
ješte vyplnena vzduchem, voda pohybující se v této zóne se
nazývá voda vadózní.
- Níže leží pásmo nasycení, kde již všechny póry jsou
vyplneny vodou; svrchní hranicí tohoto pásma je hladina podzemní
vody a ta v podstate odpovídá horní hranici zvodne.
- Zvoden je
akumulace podzemní gravitacní vody, a to bud vody volné,
nebo napjaté. Volná voda se v hornine snadno pohybuje
predevším vlivem gravitacních sil, kdežto voda napjatá
je voda zvodne, jejíž hydrostatický tlak je vetší
než tlak atmosférický, a to vlivem nepropustného nadloží.
Hornina v níž se podzemní voda hromadí, se nazývá
kolektor a jeho fyzikální vlastnosti urcují, kolik vody
muže pojmout - jde predevším o pórovitost a
propustnost. Izolátor je horninové prostredí, jehož
propustnost je ve srovnání se sousedící horninou o tolik
menší, že se jím za stejných podmínek gravitacní voda
pohybuje nesnadneji.
obr. 1
Podle toho jak podzemní voda
prostupuje horninami, rozeznává se propustnost:
- Prulinová - mají píscité a šterkovité
zeminy, pískovce, eluvia skalních hornin.
- Puklinová – tuto mají vyvrelé skalní
horniny a nekteré zpevnené klastické sedimenty a karbonáty
- Propustnost podle dutin - ruzné karbonáty i
skalní horniny s ruzným stupnem zvetrání.
- Propustnost krasová - je typická pro
rozpustné horniny (vápence, dolomity, mramory).
Tak dost teorie a podívejme se blíže na unikátní dílo, jakým
studna na Špilberku je.
Špilberská
„horní“ studna je objektem, který je opreden mnoha
povestmi a záhadami. Je to skutecne mimorádné technické dílo,
jehož historie sahá zrejme až do doby vzniku
premyslovského hradu. První záznam se však datuje do roku
1711, kdy na Špilberku probíhaly stavební úpravy a kdy na
problém nedostatku vody upozornil zemské orgány tehdejší
velící dustojník major Jan Valentin Pfeffershofen. Hloubka studny
byla ve srovnání se soucasnou pouze tretinová, vody v ní bylo
málo a prítok témer žádný. Podle zápisu komise z roku
1714 mela hloubku 20 a pul sáhu, tedy asi 39 m. Tato situace byla
pro strategickou pevnost neúnosná. Na její prohloubení byla
téhož roku uzavrena smlouva s dulním mistrem
z pernštejnského panství Samuelem Sprossem. Podle ní se
melo hloubit tak dlouho, dokud nebude ve studni dostatek vody.
Prumer studny nesmel být menší než jeden sáh (1,777 m)
a za každý sáh byla stanovena cena 48 zlatých. Práce byly
zahájeny 3. cervence 1714. Hloubení pokracovalo tempem jeden
až jeden a pul sáhu za dvacet pracovních dní a pracovalo se ve
dne i v noci ve dvou dvanáctihodinových smenách. Po roce velmi
intenzivních prací bylo dosaženo hloubky pres 63
metru.
Již
na pocátku hloubení se ukázalo, že práce budou znacne
komplikované a technické problémy budou s vetší
hloubkou narustat. První potíže nastaly pri odstrelování
skály, kdy se vznikající plyny v hloubce hromadily a
znemožnovaly horníkum práci – z výparu nekterí
horníci onemocneli a svíce používané pro osvetlení nechtely
horet. Proto bylo zrízeno z prken vetrací zarízení.
Závažnejší byly duvody financní, nebot se ukázalo,
že sjednaná cástka nestací ani na mzdu horníkum. Výdaje na
pracovní nástroje, kovárské práce, svícky i strelný prach,
prevyšovaly výši dohodnutou smlouvou. Vše se
nakonec podarilo vyrešit uzavrením nové
smlouvy.
Koncem
brezna 1716 bylo dosaženo již 87 metru a v léte
dokonce 100 metru hloubky. S vytahováním a odvozem
vyteženého kamene pomáhali horníkum i špilberští
vezni. Vydatný pramen však stále nalezen nebyl. V srpnu
byly práce zastaveny, aby se zjistilo, zda do studny nepronikne
spodní voda. Dno dosahovalo hloubky 101 m, tedy 2,5 m pod úroven
reky Svratky. Po marném cekání bylo rozhodnuto v hloubení
pokracovat. Pokracovalo se až do kvetna 1717, kdy bylo
dosaženo 114 m tj. cca 15 m pod hladinou Svratky. Pri merení
vydatnosti bylo behem 24 hodin vycerpáno cca 44 hl a dulní mistr
nedoporucil v hloubení dále pokracovat. Obával se totiž,
že pri další práci hornici narazí na puklinu, kterou by
voda ze studny mohla uniknout. Navrhl však nové opatrení,
které spocívalo ve vyhloubení bocních štol ze dna studny
tak, aby zachytily více puklin privádejících další
množství vody. Tento pokus dopadl úspešne a
v hloubce 107 m byly ve skále vyraženy dve chody o
celkové délce 40 metru. Prítok byl zrejme dostatecný, a tak
další práce na prohlubování studny nepokracovaly. Kolaudacní
komise dne 23. ríjna 1717 rozhodla o dostatecnosti vodního zdroje a
vydala pokyn ke zhotovení cerpacího zarízení a cisterny. Voda se
cerpala pomocí šlapacího kola nebo žentouru.
Šlapací kolo museli pohánet ctyri muži a vytažení
vedra trvalo 15 minut.
obr. 2 - podélný rez studnou
obr. 3 -
prícný rez studnou a chodbami
Pri pobytu francouzského vojska na Špilberku v r. 1809
byla studna na príkaz císare Napoleona zasypána do výšky 63
m. Již na podzim r. 1810 byly však zahájeny práce na
jejím vycištení a byl zrízen nový studnicní domek. Nové
merení studny urcilo její hloubku na 113,789 m .
Studnicní domek byl zboren až pri opravách provádených
nemeckou armádou v letech 1939-1941. Vojáci cást stavební suti
nasypali i do studny, která již nebyla používána. Studna
byla opatrena novým kamenným roubením s masivní kovanou
mríží a hradní nádvorí získalo již definitivne soucasnou
podobu.
Poslední cištení studny probehlo v r. 1990 za úcasti
potápecu, speleologu a horolezcu. Ze studny bylo vyteženo
308 m3nejruznejšího materiálu a odpadu. Merení v
roce 1991 upresnila rozmery studny. Dno se nachází v hloubce 111,81
metru a prurez studny se pohybuje od 7,5 m2
v nejužším do 14 m2 v nejširším
míste. Pri cištení byly v celém skalním telese
zaznamenány 4 vydatné prameny, které studnu po ukoncení prací
naplnily do výšky 90 m.
Svými 112 m hloubky se jedná o nejhlubší historickou studnu
v ceských zemích a její zrízení bylo ve své dobe opravdu
mistrovským kouskem. Je unikátní ukázkou dovednosti našich
predku, kterí dokázali z dnešního pohledu primitivními
prostredky vytvorit tak ohromující a impozantní dílo.
obr. 4 - bocní chodba
obr. 5 - nejširší místo
studny
Vašim úkolem
je:
1. Vyfotit se nebo vaši
GPS u špilberské studny.
2. Napsat
mi odpoved na dve jednoduché otázky.
a. Vyjmenujte alespon jeden koeficient (parametr),
který charakterizuje propustnost hornin?
b. Jakou propustnost (typ) mají horniny
špilberské studny?
Pozor!
Hrad je otevren jen mezi 9-18 hod.
Pod odeslání odpovedí
se mužete zalogovat. V prípade špatných odpovedí o me
uslyšíte :-).
Zdroje: internet, kniha
Aleš Svoboda "Brnenské podzemí, kniha druhá"
[EN]
Groundwater is one of the key sources of drinking water on the
Earth. To use it,man is able to build up some fantastic technical
work such is a well at Špilberk castle.
What exactly is an groundwater:
It's all the water that lies beneath the surface, especially in the
pores between soil particles and in places where the continuity of
rocks is disrupted.
Water below the earth's surface may be present in these forms:
- Adsorbed water - Water which is bound to soil particles as a
result of the attraction between electrical charges on their
surfaces and water molecules.
- Capillary water - Water which motion is dependent on capillary
forces, which occurs in the so-called capillary zone, ie between
the surface and ground water level.
- Gravity water - Water which movement is determined principally
by the effects of gravitational forces.
We can divide groundwater by the
origin:
- Vadose water (suspended water) – It is
most of the groundwater, which comes from rainfall and surface
water. He gets into the soil by infiltration. Part of this water
can be close over long geological periods between impermeable
layers and this groundwater is known as a fossil water.
- Juvenilie water (magmatic water) - Water of a
magmatic origin. This may be released in the volcanic areas and
tectonic breaks. It is a relatively small part of the
groundwater.
- Connate water - Water trapped in the pores of a rock during
formation of the rock.
In the zone above the water
table, only a proportion of the voids within the rock contain
water. This is known as the unsaturated zone. The water in
this zone is vadose water. Below the water table is the
saturated zone where all of the void spaces are filled with
water. Saturated rocks through which water can flow easily and
which contain sufficient water to be used for water supply are
referred to as aquifers. Within the saturated zone,
groundwater no longer flows vertically downward under gravity.
Instead it flows, more or less horizontally, from areas of higher
hydraulic head to those of lower head. Aquiclude is a
material as clays, granites or compact limestones Aquiclude where
the water passes by very slowly (some millimeters a year).
Depending on how the underground water permeable rocks we recognize
following type of permeability (flow):
- Inter-granular permeability - Groundwater moves along irregular
pathways through these void spaces. This permeability have sandy
and gravelly soil, sandstone and eluvium of rocks.
- Fissure permeability – Groundwater moves along fractures
or fissures. This permeability have magmatic rocks and some hard
clastic sediments and carbonates.
- Cavity permeability – It can be find in
different rock rocks with varying
degrees of weathering
- Karstic permeability – It is typical in soluble rock
types, such as limestone, gypsum and halite, the joints and
fissures may have been widened by dissolution of the rock in
flowing groundwater and, in some cases, this can result in the
formation of well-developed cave systems.
So, enough theory and take a closer look at a unique technical
work, how the Spilberk well is.
The
first record of the well is from 1711. The well was 39 m deep and
it has little water, it has almost no inflow. In 1714 began the
excavating. During first year of excavating the depth of the well
was 63 m and in 1717 depth was 100 m, but the sufficient source
still was not found. Digging was stopped in 114 m i.e. 15 m below
the water level of the Svratka river. In the bottom of the wells
were done two corridors with total length of 40 m, which finally
caught abundant source. The well is filled to a height of 90 m
water. The well is the deepest historic well in the Czech
Republic.
Your task
is:
- To take photo of Yourself or Your GPS next to
the Spilberk well.
- To write me email with anwers for these
questions:
a. Write me at least name of one parameter (coefficient) which
characterize permeability of rocks?
b. What type of permeability has rocks of the Spilberk well?
Attention!
Castle is open from 9 am-6 pm.
.