Využití stopovacích zkoušek a izotopů pro popis proudění vody v nenasycené zóně pískovcových skalních měst

Abstract

This thesis focuses on characterizing water flow in the unsaturated zone in ruiniform sandstones with the aim of determining the residence time, dominant infiltration zones, and preferential flow paths. Tracer tests, stable hydrogen and oxygen isotope analysis, and moisture measurements using TDR probes were used. Field research was conducted in the Adršpach- Teplice Rocks, Bohemian Paradise, and Bohemian Switzerland, and isotope analysis showed that drip water remains in the sandstone for 2-6 months or longer, with a rapid increase in δ¹⁸O of ~ 2.5 ‰ within 10 days confirmed the existence of preferential pathways via 10 m thick unsaturated zone in the Adršpach-Teplice Rocks. A tracer test on sandstone boulder revealed that mobile water accounts for only 6 % of the pore volume, indicating limited space for preferential flow. TDR measurements confirmed the spatial heterogeneity of water infiltration and allowed the identification of preferential zones both in areas with and without soil cover, at depths of up to 50 cm. The results of all methods show that water flow in sandstone is highly heterogeneous and influenced by rock morphology, soil cover, and climatic conditions. Key words: tracer, isotope, drip water, probe, moisture content, sandstone, Bohemian Cretaceous Basin

Tato diplomová práce se zaměřuje na charakterizaci proudění vody v nenasycené zóně kvádrových pískovců s cílem určit dobu zdržení, dominantní infiltrační zóny a preferenční proudové dráhy. Využity byly metody stopovacích zkoušek, analýzy stabilních izotopů vodíku a kyslíku a měření vlhkosti pomocí TDR sond. Terénní výzkum probíhal v Adršpašsko- teplických skalách, Českém ráji a Českém Švýcarsku a izotopové analýzy ukázaly, že skapová voda setrvává v pískovci 2-6 měsíců či déle, přičemž rychlý nárůst δ¹⁸O o ~ 2,5 ‰ během 10 dnů potvrdil existenci preferenčních cest i přes 10 m mocnost v Adršpašsko-teplickém skalním městě. Stopovací zkouška na pískovcovém balvanu odhalila, že mobilní voda představuje pouze 6 % objemu pórů, což svědčí o omezeném prostoru pro preferenční proudění. TDR měření potvrdilo prostorovou heterogenitu infiltrace vody a umožnilo identifikovat preferenční zóny proudění jak v místech s půdním krytem, tak bez něj, a to v hloubkách až 50 cm. Výsledky všech metod ukazují, že proudění vody v pískovci je silně heterogenní a ovlivněné morfologií horniny, půdním pokryvem a klimatickými podmínkami. Klíčová slova: stopovač, izotop, skap, sonda, vlhkost, pískovec, česká křídová pánev