Hydrogeological investigations of river bed clogging at a river bank filtration site along the River Warta, Poland

Open access

Abstract

River bank filtration (RBF) is a system that enriches groundwater resources by induced infiltration of river water to an aquifer. Problematic during operation of RBF systems is the deterioration of infiltration effectiveness caused by river bed clogging. This situation was observed in the Krajkowo well field which supplies fresh water to the city of Poznań (Poland) during and after the long hydrological drought between the years 1989 and 1992. The present note discusses results of specific hydrogeological research which included drilling of a net of boreholes to a depth of 10 m below river bottom (for sediment sampling as well as for hydrogeological measurements), analyses of grain size distribution and relative density studies. The results obtained have allowed the recognition of the origin of the clogging processes, as well as the documentation of the clogged parts of the river bottom designated for unclogging activities.

References

  • Beyer, W., 1977. Kolmatacja koryt wód powierzchniowych przy eksploatacji ujęć infiltracyjnych [Clogging of surface water channels connected with bank filtration sites]. Technische Universität Dresden, PH Poznań, Archive of Institute of Geology AMU, Poznań, 30 pp. Translation from German.

  • Dąbrowski, S., Kapuściński, J., Nowicki, K., Przybyłek, J. & Szczepański, A., 2011. Metodyka modelowania matematycznego w badaniach i obliczeniach hydrogeologicznych - poradnik. [Methods of mathematical modeling in hydrogeological research and calculation]. Ministerstwo Środowiska, Warszawa, 364 pp.

  • Glazer, Z., 1985. Mechanika gruntów [Soil mechanics]. Wydawnictwo Geologiczne. Warszawa, 328 pp.

  • Górski, J. & Przybyłek, J., 1992. Procesy kolmatacji osadów w dnie Warty wzdłuż infiltracyjnych ujęć wody dla Poznania [Clogging proceses in Warta river bed sediments along river filtration sites for Poznań]. [In:] Zaopatrzenie miast i wsi w wodę [Water supply of towns and villages], Naczelna Organizacja Techniczna, Poznań, 242-249.

  • Górski, J., Przybyłek, J. & Szyper, H.,1993. Organizmy planktonowe w wodach podziemnych i utworach wodonośnych na ujęciu infiltracyjnym w Krajkowie [Planktonic organisms in groundwater and aquifer sediments at Krajkowo well field]. [In:] Biologia i monitoring wód podziemnych [Biology and monitoring of groundwaters], Naczelna Organizacja Techniczna, Częstochowa, 53-56.

  • Górski, J. & Przybyłek J., 1997. Wpływ suszy w latach 1989-1992 na warunki eksploatacji infiltracyjnych ujęć wody w dolinie Warty [The influence of 1989- 1992 years drought on exploitation conditions of infiltration water intakes in the Warta River valley]. [In:] Górski, J. & Liszkowska, E. (Eds): Współczesne Problemy Hydrogeologii 7, 1-8

  • Grischek, T. & Bartak, R., 2016. Riverbed clogging and sustainability of riverbank filtration. Water 8, 604

  • Heeger, I., 1973. Methodik zur Erkundung von Uferfiltratvorraten. VEB Hydrogeologie Nordhausen. Arbeitsstelle Dresden, 221 pp.

  • Hewitt, C.H., 1963. Analytical techniques for recognizing water sensitive reservoir rocks. Journal of Petroleum Technology 15, 813-828.

  • Hiscock, K.M. & Grischek, T., 2002. Attenuation of groundwater pollution by bank filtration. Journal of Hydrology 266, 139-144.

  • Rocznik hydrologiczny 1973-1983 [Hydrological year-book 1973-1983]. Państwowy Instytut Hydrologii i Hydrogeologii, Warszawa,

  • Hubbe, M.A., Chen, H. & Heitmann, J.A., 2009.Permeability reduction phenomena in packed beds fiber mats, and wet webs of paper exposed to flow of liquids and suspensions: a review. BioResources 4, 405-451.

  • Kowal, A.L. & Świderska-Bróż, M., 1997. Oczyszczanie wody [Water treatment]. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 614 pp.

  • Monaghan, P.H., Salatheil, R.E. & Morgann, B.E., 1959. Laboratory studies of formation damage in sands containing clays. Journal of Petroleum Technology 11, 209-215.

  • Piekarski, J., 2009. Analiza wybranych parametrów kolmatacji w procesie filtracji grawitacyjnej [Analysis of selected parameters of colmatation in the process of gravitational filtration]. Rocznik Ochrony Środowiska 11, 421-437.

  • Przedwojski, B., 1993.Charakterystyka hydrogeologiczna i hydrauliczna Warty [Hydrogeological and hydrodynamical characteristics of Warta river]. Polskie Towarzystwo Geologiczne, Poznań, 36-49.

  • Przybyłek, J. & Wojewoda, J., 1996. Zmiany pierwotnych cech osadów wodonośnych w dolinie Warty oraz objawy spadku ich przepuszczalności w strefie ujęcia wody dla miasta Poznania w Dębinie II [Changes of primary features of water-bearing sediments in Warta valley and premises of drop in hydraulic conductivity in Dębina well field]. [In:] Municipal and rural water supply and water quality. Poznań, 129-145.

  • Rinck-Pfeiffer, S., Ragusa, S., Sztajnbok, P. & Vandevelde, T., 2000.Interrelationships between biological, chemical, and physical processes as an analog to clogging in aquifer storage and recovery (asr) wells. Water Research 34, 2110-2118.

  • Sharma, M.M. & Yortos, Y.C., 1987. Fines Migrations in Porous Media. AIChE Journal 33, 1654-1662.

  • Skolasińska, K., 2006. Clogging microstructures in the vadose zone - laboratory and field studies. Hydrogeology Journal 14, 1005-1017.

  • Skolasińska, K., 2007. Review of Permian sedimentary successions of Boskovice Trough, Nachod Basin and Trutnov Basin. Sedimentologica 1, 5-17.

  • Sprenger, C., Lorenzen, G., Hulshoff, I., Grutzmacher, G., Ronghang, M. & Pekdeger, A., 2011. Vulnerability of bank filtration systems to climate change. Science and the Total Environment 409, 655-663.

  • Sroka, Z., Walczak, Z. & Wosiewicz, B., 2014. Description and application of a model of seepage under a weir including mechanical clogging. Journal of Water and Land Development 21, 3-9.

  • Stryczyńska, M., 1991. Sprawozdanie z wierceń w dnie rzeki Warty w rejonie ujęcia brzegowego w Krajkowie [Report from drilling in the Warta river bed around Krajkowo well field]. Przedsiębiorstwo Geologiczne we Wrocławiu, Oddział w Poznaniu, 6 pp.

  • Szyper, H. & Danielak, K., 1993. Pojawianie się organizmów w ujmowanej wodzie a problemy eksploatacji ujęć wód podziemnych [Appearance of organisms in captured water and problems of groundwaters exploitation]. [In:] Biology and monitoring of groundwaters, Naczelna Organizacja Techniczna, Częstochowa, 57-59.

  • Trzaska, A. & Sobowska, K., 2000. Kolmatacja. Przepływy z wymianą masy i zmianą jej objętości [Clogging, flows with the exchange of mass and change its volume]. Archives of Mining Sciences 45, 527-542.

  • Ulrich, C., Hubbard, S.S., Florsheim, J., Rosenberry, D., Borglin, S., Trotta, M. & Seymour, D., 2015. Riverbed clogging associated with a California riverbank filtration system: an assessment of mechanisms and monitoring approaches. Journal of Hydrology 259, 1740-1753.

Geologos

The Journal of Adam Mickiewicz University

Journal Information


CiteScore 2016: 1.31

SCImago Journal Rank (SJR) 2016: 0.469
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2016: 0.805


Cited By

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 10 10 10
PDF Downloads 1 1 1