Anthropogenic management of land relief (on the

Aplikovaná a antropogenní
Geomorfologický
sborník 2 geomorfologie
ČAG, ZČU v Plzni, 2003
Anthropogenic management of land relief (on the example
of Silesian Upland – south Poland)
Tadeusz Szczypek
[email protected]
University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec, Poland
Anthropogenic transformations of land relief may be intentional or
unintentional (ŻMUDA, 1973; JANIA, 1980; SZCZYPEK, WACH, 1991, 1992;
SZCZYPEK, SNYTKO, 1999, and others). A man, similarly to any other
morphogenetic factor may produce concave land forms, transport material and
create concave forms. A man may also prepare suitable conditions for the
development of certain geomorphological processes, including also these,
which are not typical for a given area because of its climatic and vegetation
conditions. Anthropogenic morphogenetic act ivity is therefore associated with
e.g. agriculture, civil engineering and industry (especially mining and
metallurgy). The latter sphere, due to large technical possibilities, shows the
most spectacular examples of anthropogenic influences on relief of th e
external part of lithosphere.
The ups and downs of the surface in Silesian Upland is most of all
transformed by hard coal mining. This is shown in: (1) creation of artificial,
concave forms – waste heaps, built of a large amount of waste produced
during coal exploitation and its cleaning (direct, intentional transformations)
and (2) occurrence of surface deformations – ground subsidence above the
voids left after underground mining, which favour development of broad
flood lands. Some of such depressions may be (for economic reasons) filled
with waste rock (JANKOWSKI, 1986).
This paper shows the example of twostage and longlasting anthropogenic
management of land relief in Silesian Upland.
The first stage concerns the period previous to hard coal exploitati on. At
that time (since Mediaeval times to the 19 th century) in Silesian Upland there
was an intensive development of fish-farming in specially constructed ponds
(MARCINEK, 1993; ŁUKASZEK, 2002). These ponds existed in the area studied
until the 1980s (Fig. 1A), but they were considerably transformed and
degraded. Their shapes were quite regular and they were separated from each
other by special dams; a regulated stream ran between them. The areas
adjacent to the ponds had form of gradually lowering natural surfaces with
meadow or forest vegetation.
Anthropogenic transformation of the relief in this stage consisted mostly in
development of concave landforms filled then with water.
59
PDF byl vytvořen zkušební verzí FinePrint pdfFactory http://www.fineprint.cz
Aplikovaná a antropogenní geomorfologie
Fig. 1. Anthropogenic landforms in the studied area of Silesian Upland
A – 1982: 1 – anthropogenic edges, 2 – ditches, 3 – dams; 4 – anthropogenic
water reservoirs, 5 – streams, 6 – meadows on natural surface, 7 – forest areas
on natural surface; B – since 2000: 1 – anthropogenic hills, 2 – heaped anthropogenic surfaces, 3 – anthropogenic edges; 4 – ditches, anthropogenic
water reservoirs, 6 – streams
60
PDF byl vytvořen zkušební verzí FinePrint pdfFactory http://www.fineprint.cz
Aplikovaná a antropogenní geomorfologie
The second stage of relief management in the studied part of Silesian
Upland is associated with hard coal exploitation since the beginning of the
19th century. As first, for about 150 years, the influence of this exploitation on
surface relief was relatively small (apart from development of waste heaps).
The situation changed radically in the mid 1970s, when a new large mine was
opened. An intensive development of subsidence depressions with flood lands
started since then and the mine itself started to produce large amount of
postmining waste. The area of former ponds was destroyed. Liquidation of
new flood lands became necessary as well as proper utilisation of waste.
This stage of anthropogenic management of the relief in the studied part of
Silesian Upland may be divided into two periods.
The first period was extorted by the necessity of liquidation of subsidence
depressions. Because of economic purposes, they were gradually filled with
waste. This waste include postmining waste – mainly sandstone, mudstone,
claystone and coal shale (stone fraction > 40 mm and gravel fraction 40 –2
mm predominate – SZCZEPAŃSKA, 1987), slag, ash and sediments from waste
water treatment plants. In 1982, the surface of the area studied was at the
altitude from 232.1 to 233.6 m a.s.l., whereas in 2000 at the altitude above
235 m a.s.l. Therefore in the first period of relief management the ground
surface was levelled and elevated by 2–3 m (Fig. 2). The so-called sublevel
heaps originated then. These were flat dumping grounds, which levelled all
surface depressions. At that time the area of north-eastern water reservoir
decreased, one of the streams was liquidated and the channel of the second
stream was slightly shifted (Fig. 1B).
The second period of management of the relief in the area studied is much
more intentional and results from plans of land management, mainly for
recreation purposes. To be more detailed, it was decided that a park would be
set up in this area and its flat surface will have to be diversified. To meet
these assumptions some waste material was used to build 5 anthropogenic
hills (Fig. 1B). These are the so-called overlevel heaps. From the north-west
to the south-east their heights are as follow: 24 m, 19 m, 19.5 m, 8.5 m and 28
m. They all have the shape of flat cone. The slopes are divided into storeys by
a road which runs spiral around the hill from its foot to the top (Fig. 1B).
The area of the studied part of Silesian Upland is 36 ha. To its reclamation,
i.e. levelling, and construction of hills, 1.500 000 m3 of material was used, i.e.
46 % of the mass of waste produced at that time in the hard coal min e
mentioned before.
Thus, in the landscape of the studied part of Silesian Upland, new,
intentionally created, artificial land forms appeared. They represent
a considerable morphological accent. They were accepted by local
community, which detected their usable values.
61
PDF byl vytvořen zkušební verzí FinePrint pdfFactory http://www.fineprint.cz
Aplikovaná a antropogenní geomorfologie
Fig. 2. Changes of surface relief in the area studied in the period 1980 –2000
1 – water surface of stagnant water, 2 – anthropogenic material (mining
waste)
As it was mentioned earlier, the described anthropogenic hills are built of
postmining waste material. However dumping of such waste on a small area
and creation of five hills is an important hazard for the environment,
especially water (ŁUKASZEK, 2002). The hazard consists in washing basic
soluble components from post-mining waste. These mainly include chloride,
sodium, sulphate and nitrogen ions (Dokumentacja geologiczna..., 1996).
Leaching and migration of these components from the wast e material will be
dangerous for surface water and groundwater for the nearest dozen or so years
because their mineralisation will increase several times in the area studied
(CZERMIŃSKI, 1996).
Also radiation hazard in the area studied was investigated. I t occurred
however, that an average content of radioactive isotopes (radionuclides) K, Ra
and Tr in the post-mining material is only slightly higher than their average
content in the soil (Dokumentacja geologiczna..., 1996). It means that this
material may be quite safely used for filling up hollows and hills construction.
In order to minimise a negative influence of the material for the surrounding,
new technologies were used during the construction of the hills. This however
exceeds the scope of this note.
References
CZERMIŃSKI P., 1996: Ocena oddziaływania na środowisko projektowanej budowy Parku
Miejskiego w Bieruniu z wykorzystaniem skał karbońskich z KWK „Piast” – uzupełnienie.
PUPH EKO-SON, Tychy.
Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego KWK „Piast” w Bieruniu.
Nadwiślańska Spółka Węglowa, 1996.
62
PDF byl vytvořen zkušební verzí FinePrint pdfFactory http://www.fineprint.cz
Aplikovaná a antropogenní geomorfologie
JANIA J., 1983: Antropogeniczne zmiany rzeźby terenu wschodniej części Wyżyny
Śląskiej. Dokumentacja teledetekcyjna. Teledetekcja w badaniach środowiska
geograficznego. UŚ Ka-towice: 69–91.
JANKOWSKI A. T., 1986: Antropogeniczne zmiany stosunków wodnych na obszarze
uprzemysłowionym i urbanizowanym (na przykładzie ROW). UŚ Katowice: pp. 277.
ŁUKASZEK Cz., 2002: Wykorzystanie odpadów powęglowych KWK „Piast” do rekultywacji
terenów przeobrażonych działalnością kopalni w Bieruniu. WNoZ UŚ Sosnowiec
(manuscript).
MARCINEK R., 1993: Wielki Staw Bieruński i jego pozostałości. Społeczny Komitet
Obchodów 600-lecia Bierunia.
SZCZEPAŃSKA J., 1987: Zwałowiska odpadów węgla kamiennego jako ogniska zanieczyszczeń środowiska wodnego. Zesz. Naukowe AGH, Geologia, 35: pp. 122.
SZCZYPEK T., SNYTKO W. A., 1998: Morfologiczny model „rzeźby pustynnej” na obszarze
przekształconym antropogenicznie. WNoZ UŚ Sosnowiec: pp. 48.
SZCZYPEK T., WACH J., 1991: Rozwój współczesnej wydmy w warunkach silnej antropopresji. UŚ Katowice: pp. 97.
SZCZYPEK T., WACH J., 1992: Antropopresja a przebieg naturalnych procesów rzeźbotwórczych (na przykładzie Wyżyny Śląskiej). Kształtowanie środowiska geograficznego
i ochrona przyrody na obszarach uprzemysłowionych i zurbanizowanych, 4. WBiOŚ,
WNoZ UŚ Katowice-Sosnowiec: 5–13.
ŻMUDA S., 1973: Antropogeniczne przeobrażenia środowiska przyrodniczego konurbacji
górnośląskiej. PWN, Warszawa-Kraków: pp. 211.
Streszczenie
Antropogeniczne kształtowanie rzeźby terenu (na przykładzie Wyżyny
Śląskiej)
Niniejsze opracowanie prezentuje przykład dwuetapowego, rozległego w czasie,
antropogenicznego kształtowania rzeźby na obszarze Wyżyny Śląskiej.
Etap pierwszy dotyczy okresu sprzed eksploatacji węgla kamiennego. W tym czasie
(od średniowiecza po XIX wiek) intensywnie rozwijała się tu hodowla ryb w specjalnie
zbudowanych stawach. Stawy te, w znacznie zmienionej i zdegradowanej postaci, istniały
tu jeszcze w latach 1980. (rys. 1A). Miały one w miarę regularne kształty, były
pooddzielane groblami, między nimi biegł uregulowany potok. Otoczenie stawów
stanowiły wówczas stopniowo obniżające się naturalne powierzchnie, porośnięte
roślinnością łąkową lub drzewiastą.
Antropogeniczne przeobrażenia rzeźby w tym etapie polegały więc przede wszystkim
na utworzeniu wklęsłych form terenu, zapełnionych następnie wodą.
Etap drugi kształtowania rzeźby tego niewielkiego fragmentu Wyżyny Śląskiej jest
związany z eksploatacją węgla kamiennego od początku XIX wieku. Przez około 150 lat
wpływ tej eksploatacji na rzeźbę terenu (pomijając fakt istnienia zwałowisk) był
stosunkowo niewielki, radykalnie zwiększył się natomiast dopiero od połowy lat 1970.,
kiedy uruchomiono tu nową, dużą kopalnię. Od tego czasu zaczęły się intensywnie
tworzyć niecki osiadania z zalewiskami, a sama kopalnia zaczęła dostarczać ogromnych
ilości odpadów pogórniczych. Obszar dotychczasowych stawów ulegał szybkiej
degradacji. Pojawiła się więc konieczność zarówno likwidacji nowych zalewisk, jak
i odpowiedniego wykorzystania odpadów.
Omawiany etap antropogenicznego kształtowania rzeźby opisywanego fragmentu Wyżyny
Śląskiej można podzielić na dwa okresy.
63
PDF byl vytvořen zkušební verzí FinePrint pdfFactory http://www.fineprint.cz
Aplikovaná a antropogenní geomorfologie
Okres pierwszy został wymuszony wspomnianą koniecznością likwidacji niecek
osiadania. Ze względów ekonomicznych zaczęto je stopniowo zasypywać odpadami. Są to:
odpady górnicze – głównie piaskowce, iłowce, mułowce i łupki węglowe (dominuje
frakcja kamienista >40 mm oraz żwirowa 40–2 mm), żużle i popioły oraz osady
z oczyszczalni ścieków. W roku 1982 powierzchnia analizowanego obszaru leżała na
wysokościach od 232,1 m n.p.m. do 233,6 m n.p.m., natomiast w roku 2000 – na
wysokościach powyżej 235 m n.p.m. Zatem w pierwszym okresie kształtowania rzeźby nie
tylko wyrównano obniżającą się powierzchnię terenu, ale też podwyższono ją o około 2-3
m (rys. 2). Powstały więc tzw. zwały podpoziomowe, czyli zwałowiska płaskie,
wyrównujące wszelkie obniżenia terenowe. W tym czasie uległa też zmniejszeniu
powierzchnia północno-wschodniego zbiornika wodnego, zlikwidowano jeden z potoków,
a koryto drugiego nieco przesunięto (rys. 1B).
Drugi okres kształtowania rzeźby jest na omawianym obszarze zdecydowanie bardziej
świadomy i wynika z przyjętych planów jego zagospodarowania, głównie dla celów
rekreacyjnych. Chodzi o to, że postanowiono tu stworzyć park, a jego płaską powierzchnię
zdecydowanie urozmaicić. Do tego celu również wykorzystano materiał odpadowy,
budując 5 pagórków antropogenicznych (rys. 1B). Są to tzw. zwały nadpoziomowe. Od
północno-zachodniego do południowo-wschodniego mają one wysokości: 24 m, 19 m,
19,5 m, 8,5 m i 28,5 m. Wszystkie mają kształt stożka ściętego. Stoki podzielono na piętra
za pomocą tarasu – drogi przebiegającej spiralnie wokół ukształtowanego pagórka od jego
podnóża aż do wierzchowiny (rys. 1B).
Powierzchnia analizowanego obszaru wynosi 36 ha. Do jego rekultywacji, czyli
wyrównania, a następnie zbudowania pagórków, zużyto 1.5 mln m3 materiału, czyli 46%
masy odpadów wyprodukowanych w tym czasie przez wspomnianą wcześniej kopalnie
węgla kamiennego.
Zatem w krajobrazie opisywanego fragmentu Wyżyny Śląskiej pojawiły się nowe,
świadomie stworzone sztuczne formy terenu. Są one bardzo znaczącym akcentem
morfologicznym. Zostały zaakceptowane przez miejscowe społeczeństwo, które dostrzegło
ich walory użytkowe.
64
PDF byl vytvořen zkušební verzí FinePrint pdfFactory http://www.fineprint.cz