Idea napisania podręcznika do projektowania lewarowych ujęć wód podziemnych pojawiła się przy kompletowaniu materiałów do wykładów z przedmiotu fakultatywnego oraz jako reakcja na zgłaszane mi w ostatnim czasie propozycje udziału w projektowaniu ujęć wód podziemnych. Jest to interesujące wyzwanie, tym bardziej że jest powrotem do głównej tematyki mojej działalności naukowej i dydaktycznej, jaką prowadziłem od rozpoczęcia pracy na Wydziale Inżynierii Sanitarnej i Wodnej Politechniki Krakowskiej. Tematyka ujęć wód podziemnych stanowiła wówczas najbardziej rozbudowaną sferę działalności naukowej na wydziale, co miało też swoje odzwierciedlenie w planie studiów, w którym znaczna liczba przedmiotów dotyczyła szeroko rozumianej hydrogeologii inżynierskiej. Skupianie się na tej problematyce wymuszało wchodzenie w coraz bardziej wyszukane tematy badawcze, z których większość realizowano w terenie, także z moim udzialem, a niektóre pod moim kierownictwem. Pozwoliło mi to na powiązanie dwóch współzależnych obszarów działalności naukowej i inżynierskiej.
Podręcznik powstał zatem w dużej mierze na podstawie nabytych przeze mnie doświadczeń, zarówno przy ustalaniu programu i koordynowaniu prac terenowych, jak i w ramach realizacji szeregu interdyscyplinarnych badań dotyczących projektowania, budowy, a głównie utrzymania stanu technicznego ujęć wód podziemnych na kilkunastu ujęciach wody w Polsce (w tym zwłaszcza ujęć w Dębinie i Mosinie zaopatrujących w wodę miasto Poznań, szeregu ujęć na terenie dawnego województwa kaliskiego i na barierze odwadniającej tereny wzdłuż rzeki Wisły w Krakowie i innych obiektach).
Równolegle z pracą badawczą i inżynierską miałem możliwość zdobywania wiedzy w ramach bliskiej współpracy dydaktycznej z Panem Profesorem Tadeuszem Gabryszewskim, moim wspaniałym Nauczycielem - uznanym autorytetem moralnym i zawodowym. Do tej pory jestem wdzięczny za Jego merytoryczne i wnikliwe dyskusje naukowe, za bezinteresowne przekazywanie szerokiej wiedzy inżynierskiej związanej z zasadami projektowania systemów wodociągowych i kanalizacyjnych.
Podręcznik ten stanowi uzupełnienie obecnych na rynku pozycji książkowych i jest zebraniem wiedzy ze ściśle określonego zakresu. Powstał z myślą o upowszechnieniu lewarowych ujęć wód podziemnych. Tego typu ujęcia pozwalają korzystać z zasobów wód podziemnych w sposób minimalizujący negatywne oddziaływanie na środowisko i, co jest istotne, przy znikomym zużyciu energii (głównie podczas rozruchu systemu lewarowego).
Oddając do rąk Czytelnika nowy podręcznik, pragnę wyrazić podziękowanie wszystkim, którzy przyczynili się do jego realizacji. W szczególny sposób wyrażam głęboką wdzięczność Opiniodawcom, którzy mieli znaczący wpływ na ostateczny układ podręcznika: Panu Profesorowi Wojciechowi Dąbrowskiemu za szczegółowe uwagi i cenne wskazówki, które znalazły swoje odzwierciedlenie w postaci naniesionych poprawek merytorycznych i metodycznych oraz Panu Profesorowi Andrzejowi Kotowskiemu za bardzo wnikliwą ocenę, propozycje zmian i uzupełnień w odniesieniu do treści merytorycznych, jak i strony redakcyjnej pracy, a także zauważone nieścisłości w części graficznej.
Dziękuję także mojemu doktorantowi i najbliższemu współpracownikowi - Panu dr. inż. Danielowi Słysiowi za pomoc w przygotowaniu i sformatyzowanie rysunków w zapisie komputerowym (zamieszczonych w rozdz. 9. i 10.) oraz moim dyplomantom, Panom: mgr. inż. Krzysztofowi Kostrusiakowi i mgr. inż. Tomaszowi Marszałkowi za współpracę przy sporządzaniu komputerowej wersji wybranych rysunków.
Podręcznik jest kierowany do studentów i pracowników naukowych politechnik z wydziałów inżynierii środowiska i budownictwa wodnego. Mogą z niego korzystać także studenci wydziałów budownictwa specjalności infrastruktura podziemna i niektórych wydziałów akademii rolniczych. Może on też stanowić pomoc metodyczną dla kadry inżynierskiej zajmującej się projektowaniem, budową i eksploatacją ujęć wód podziemnych, a także dla specjalistów z różnych jednostek związanych z planowaniem i finansowaniem inwestycji komunalnych na różnych szczeblach administracji państwowej.
Będę zobowiązany za wszelkie uwagi i sugestie dotyczące tego wydania, sposobu ujęcia prezentowanej tematyki oraz za propozycje wprowadzenia zmian, a także wskazówki odnoszące się do ewentualnego poszerzenia prezentowanych treści, które zamierzam uwzględnić przy tworzeniu nowego wydania tego podręcznika.

Spis treści:

PRZEDMOWA

WPROWADZENIE

WYKAZ PODSTAWOWYCH OZNACZEŃ

1. PROCES FILTRACJI WÓD PODZIEMNYCH
1.1. Właściwości ośrodków porowatych
1.2. Podstawy hydrauliki wód podziemnych
1.3. Przepływ wód podziemnych w ośrodkach jednorodnych i izotropowych

2. BUDOWA STUDZIEN WIERCONYCH ORAZ STOSOWANE KONSTRUKCJE FILTRÓW
2.1. Warunki stosowania ujęć wód podziemnych
2.2. Konstrukcje i metody budowy studzien wierconych
2.3. Projektowanie filtrów studzien wierconych
2.3.1. Konstrukcje i dobór typu filtra
2.3.2. Rodzaje perforacji rur filtrowych
2.3.3. Dobór wymiarów otworów wlotowych
2.3.4. Ustalanie położenia i długości filtra
2.3.5. Obliczanie średnicy filtra
2.3.6. Ustalanie prędkości dopływu wody do studni

3. ZASADY OBLICZANIA WYDAJNOŚCI STUDZIEN WIERCONYCH
3.1. Podstawowe pojęcia dotyczące studzien
3.2. Wzory do obliczania wydajności studzien wierconych
3.3. Obliczanie promienia leja depresyjnego studni
3.4. Wyznaczanie charakterystyki pojedynczej studni wierconej
3.4.1. Wprowadzenie
3.4.2. Zeskok depresji
3.4.3. Spadek wydajności studni
3.5. Obliczanie wydajności pojedynczej studni niedoskonałej

4. PODSTAWY OBLICZANIA WYDAJNOŚCI GRUPY STUDZIEN ODDZIAŁUJĄCYCH
4.1. Ujecie wody z grupy studzien oddzialujacych
4.2. Ustalanie rozstawu i liczby studzienw-ierconych
4.2.1. Wyznaczanie rozstawu studzien
4.2.2. Okreslanie liczby studzien
4.3. Obliczanie wydajnosci studzien oddzialujacych metoda Forchheimera
4.4. Obliczanie wydajnosci studzien oddzialujacych metodami Czarnego, Awierianowa iSzczelkaczewa
4.4.1. Metoda Czarnego
4.4.2. Metoda Awierianowa
4.4.3. Metoda Szczelkaczewa
4.5. Obliczanie ujec infiltracyjnych
4.5.1. Obliczanie wydajnosci grupy studzien metodami Forechheimera i Awierianowa
4.5.1.1. Wprowadzenie
4.5.1.2. Metoda Forchheimera
4.5.1.3. Metoda Awierianowa
4.5.2. Obliczanie wydajnosci ujecia nadbrzeznego metoda Romanowa
4.5.2.1. Wprowadzenie
4.5.2.2. Ujecie nadbrzezne w swobodnym horyzoncie wód miedzyrzecza
4.5.2.3. Ujecie nadbrzezne w napietym horyzoncie wód miedzyrzecza

5. RODZAJE STOSOWANYCH LEWARÓW
5.1. Definicja i budowa lewara
5.2. Warunki stosowania ujec lewarowych
5.3. Rodzaje stosowanych lewarów
5.3.1. Lewar klasyczny
5.3.2. Lewar grawitacyjny Steinwendera
5.4. Opis ruchu cieczy w lewarze

6. PROJEKTOWANIE LEWARA KLASYCZNEGO
6.1. Graficzna charakterystyka lewara klasycznego
6.2. Warunki dzialania lewara klasycznego
6.3. Dobór parametrów projektowych lewara klasycznego
6.4. Lokalizacja lewarowych ujec wód podziemnych
6.5. Uzbrojenie lewarowych ujec wód podziemnych
6.6. Obliczanie objetosci gazów wydzielajacych sie w lewarze
6.7. Odpowietrzanie lewarów klasycznych
6.8. Metody wyznaczania współdziałania lewara klasycznego z układem studzien nieoddziałujących
6.8.1. Wprowadzenie
6.8.2. Metoda analityczna
6.8.3. Metoda analityczno-graficzna
6.8.4. Metoda graficzna
6.9. Metody wyznaczania współdziałania lewara klasycznego z układem studzien oddziałujących
6.9.1. Wprowadzenie
6.9.2. Metoda analityczna
6.9.3. Metoda analityczno-graficzna
6.9.4. Metoda graficzna

7. PROJEKTOWANIE LEWARA STEINWENDERA O SWOBODNYM PRZEPŁYWIE
7.1. Graficzna charakterystyka lewara Steinwendera
7.2. Warunki działania lewara Steinwendera
7.3. Dobór parametrów projektowych lewara Steinwendera
7.3.1. Podłączenia studni do lewara
7.3.2. Przewód zbiorczy lewara
7.4. Odpowietrzanie lewara Steinwendera
7.4.1. Wprowadzenie
7.4.2. Przewody spadowe
7.4.2.1. Ogólne zasady projektowania
7.4.22. Przewody spadowe o stałym przekroju
7.4.2.3. Przewody spadowe o zmiennym przekroju
?.4.2.4. Przewody spadowe z rurką wahadłową
7.4.3. Głowica samoodpowietrzająca Steinwendera
7.5. Metody wyznaczania współdziałania lewara Steinweradera z układem studzien oddziałujących
7.5.1. Wprowadzenie
7.5.2. Metoda analityczna
7.5.3. Metoda analityczno-graficzna
7.5.4. Metoda graficzna

8. WYMIAROWANIE STUDNI ZBIORCZE) ORAZ DOBÓR POMPY PRÓŻNIOWEJ
8.1. Wymiarowanie studni zbiorczej

9. EKSPLOATACJA, NIEZAWODNOSC ORAZ MONITORING UJEC WÓD PODZIEMNYCH
9.1. Wprowadzenie
9.2. Eksploatacja studzien wierconych
9.3. Sposoby utrzymania sprawności technicznej studzien wierconych
9.3.1. Wprowadzenie
9.3.2. Metody regeneracji studzien
9.3.3. Metody rekonstrukcji studzien
9.3.4. Remonty i konserwacja studzien
9.4. Niezawodność działania ujęć wód podziemnych
9.5. Monitoring studzien wierconych
9.5.1. Wprowadzenie
9.5.2. Monitoring ilościowy
9.5.3. Monitoring jakościowy
9.5.4. Monitoring konstrukcyjny

10. METODY RENOWACJI I ZAPOBIEGANIA INKRUSTACJI STUDZIEN WIERCONYCH ORAZ OCENA ICH SKUTECZNOŚCI
10.1. Wprowadzenie
10.2. Wpływ hydrauliki na wydajność i żywotność studni
10.3. Przyczyny spadku wydajności studzien wierconych
10.3.1. Wprowadzenie
10.3.2. Inkrustacja i jej rodzaje
10.3.2.1. Definicja i opis procesu
10.3.2.2. Inkrustacja chemiczna
10.3.2.3. Inkrustacja fizyczna
10.3.2.4. Inkrustacja biologiczna
10.3.3. Korozja
10.3.4. Piszczenie
10.4. Metody renowacji studzien wierconych
10.4.1. Metody mechaniczne
10.4.1.1. Podział metod
10.4.1.2. Metoda mechanicznego oczyszczania filtra
10.4.1.3. Warstwowe przedmuchiwanie filtra i osypki sprężonym powietrzem
10.4.1.4. Pneumatyczne zwiększanie ciśnienia w studni
10.4.1.5. Metoda pneumatyczno-hydrauliczna
10.4.1.6. Metoda detonacyjna
10.4.1.7. Metoda elektrohydrauliczno-elektrodynamiczna
10.4.1.8. Metoda termiczna
10.4.1.9. Metoda wibracyjna
10.4.2. Chemiczna regeneracja studni
10.4.2.1. Stosowane związki chemiczne
10.4.2.2. Rozpuszczanie tlenków żelaza i manganu
10.4.2.3. Rozpuszczanie węglanów
10.4.2.4. Rozpuszczanie wodorotlenków glinu
10.4.2.5. Rozpuszczanie siarczków
10.4.2.6. Utlenianie i rozpuszczanie biomasy
10.4.2.7. Stosowanie kwasów
10.4.2.8. Stosowanie polifosforanów
10.4.2.9. Substancje i środki oddziałujące pośrednio
10.4.2. 10. Stosowanie suchego lodu
10.4.3. Metody kombinowane
10.4.3.1. Wprowadzenie
10.4.3.2. Metoda berlińska
10.4.3.3. Metoda poznańska
10.4.4. Wnioski ogólne i zalecenia
10.5. Zapobieganie inkrustacji biologicznej
10.6. Ocena skuteczności zabiegów renowacyjnych
10.6.1. Wprowadzenie
10.6.2. Metoda interpretacji