Problemy wodnej rekultywacji wyrobisk kruszyw

Problemy wodnej rekultywacji
wyrobisk kruszyw naturalnych
Krzysztof Polak, Marcin Chodak, Szymon Sypniowski
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
Katedra Górnictwa Odkrywkowego
Kraków, 05.04.2011
Kierunek wodny rekultywacji
Wyrobiska wgłębne
Złoże poniżej z. w.
odwodnione
Złoże poniżej z. w. eksploatacja poniżej z. w.
Rekultywacja wodna
1. Utworzenie warunków wodnych na terenach
będących pod wpływem górniczego odwodnienia
2. Przygotowanie terenów poeksploatacyjnych dla celu
nadania im wodnych walorów użytkowych
Pochodzenie jezior naturalnych
-
meteorytowe
tektoniczne
reliktowe
polodowcowe rynnowe, morenowe, wytopiskowe, cyrkowe
wulkaniczne kraterowe, zaporowe, kalderowe, maary
przybrzeżne
deltowe
wydmowe
osuwiskowe
krasowe
starorzecza
deflacyjne
wytworzone przez ruchy masowe
Procesy długotrwałe odbywające się w czasie geologicznym
Czynniki decydujące o formie jeziora
pogórniczego
Geologiczne:
•Forma złoża i granice jego występowania
•Głębokość zalegania spągu złoża
•Zwierciadło wód podziemnych
Środowiskowe:
•Ograniczenia zasięgu eksploatacji złoża
•Ochrona zasobów przyrody
Górnicze:
•Wskaźnik wykorzystania złoża
•Warunki bezpieczeństwa
•System eksploatacji
i zasięgi pionowe maszyn
•Granice O. G.
Czynniki decydujące o kierunku rekultywacji
i sposobie zagospodarowania zbiornika
• Parametry zbiornika
• Docelowe położenie zwierciadła wody
• Właściwości wody
• Zagospodarowanie otaczającego terenu (zlewni)
• Położenie zbiornika względem
istniejącej sieci hydrograficznej
• Podatność zbiornika na degradację
• Potrzeby społeczno-gospodarcze
Czynniki decydujące o jakości zbiornika
– cyrkulacja wody
Miksolimnion w strefie umiarkowanej 2x do roku: wiosna i jesień
•
•
•
•
ukształtowanie terenu (dna),
układy batymetryczne,
zmiany gęstości wody,
zanieczyszczenia
Wpływ sposobu zagospodarowania
otoczenia na cyrkulację wód
Podatność na degradację
•
•
Średnia głębokość
Objętość jeziora i długość linii brzegowej
•
Procent stratyfikacji wód
•
•
Powierzchnia dna czynnego i objętość epilimnionu
Wskaźnik wymiany wody
•
Powierzchnia zlewni oraz
powierzchnia jeziora
•
Zagospodarowanie zlewni
Eutrofizacja jezior
• zwiększanie trofii (żyzności) wód, wzrost stężenia
związków biogennych (fosforu i azotu), które dostarczane
są do zbiornika w dwóch formach:
 mineralnej
 organicznej, która ulegając rozkładowi
przechodzi w formę mineralną np. azotu i
fosforu,
 przyczyny: biogeny, ścieki (np. detergenty), tlenki azotu
(atmosfera), nawozy rolnicze, kanalizacje, drogi
 skutki: osady denne, brak tlenu, rozkład substancji
organicznej (wydzielanie H2S), wynoszenie biogenów z
osadów przez wydzielający się z dna metan
Zapobieganie eutrofizacji
• zwiększenie powierzchni łąk i pastwisk kosztem pól
uprawnych
• uporządkowanie gospodarki wodnej w zlewni
• rozproszenie ośrodków wczasowych oraz gęstości
zabudowy
• zagospodarowanie leśne
terenu zlewni
• zakrzewianie brzegów
• pozostawianie strefy trzcin
Kierunki rekultywacji i zagospodarowania
jezior powyrobiskowych
• Ekologiczny (przyrodniczy)
• Gospodarczy
• Rekreacyjny
• Retencyjny
• Wielofunkcyjny
Wytyczne zagospodarowania
gospodarczego (rybackiego)
• Stateczne i dostępne (przynajmniej w części
zbiornika) skarpy
• Łagodnie nachylone brzegi umożliwiające
bytowanie roślin przybrzeżnych
• Urozmaicona linia brzegowa
• Płaski spąg wyrobiska (umożliwia odłów ryb przy
użyciu sieci)
• Odpowiedni odczyn (pH = 6,0 – 8,5), skład
chemiczny i natlenienie wody
Zagospodarowanie wyrobiska – rolnicze
(stawy hodowlane)
Wytyczne zagospodarowania rekreacyjnego
• Tereny otaczające zbiornik możliwe do
zadrzewienia
• Brzegi wyrobiska nie mogą być podmokłe
• Stateczne, łatwo dostępne i niezbyt strome skarpy
• Skarpy otaczające zbiornik łatwe do rekultywacji
biologicznej
• Przynajmniej część linii brzegowej o charakterze
piaszczystym
• Wyrównane dno zbiornika; dno nie może opadać
zbyt stromo
• Woda w zbiorniku o odpowiedniej jakości
chemicznej i sanitarnej
• Zbiornik odporny na degradację, eutrofizację
Wytyczne zagospodarowania ekologicznego
•
Spadek części podwodnej skarp nie większy niż
1:2, a jeśli to niemożliwe strefa przybrzeżna o
spadku 1:3 dla rozwoju roślinności szuwarowej
• Urozmaicona linia brzegowa oraz łagodne
ukształtowanie spadków dna szczególnie w strefie
przybrzeżnej
• Zagospodarowanie otoczenia zbiornika w kierunku
ekologicznym
Wytyczne zagospodarowania retencyjnego
• Zbiornik przepływowy (połączenie z siecią
hydrograficzną)
• Posiadający zdolność retencyjną
• Możliwość zabudowy urządzeń piętrzących i
spustowych (jazów)
• Odpowiednie warunki hydrogeologiczne skał w
otoczeniu akwenu (wodoprzepuszczalność)
• Odpowiednie warunki geotechniczne (stateczność
brzegów)
Przykładowe nachylenia skarp zależnie
od sposobu zagospodarowania zbiornika
Źródło: A. Karczewska,
„Ochrona gleb i
rekultywacja...”
A, B, C – zagospodarowanie ekologiczne
D, E, F – zagospodarowanie rekreacyjne
Podsumowanie i wnioski końcowe...
Wymagania technologii i techniki górniczej
powodują, że wyrobiska poeksploatacyjne
zazwyczaj posiadają parametry wynikające z
uwarunkowań geologiczno-górniczych,
Wyrobiska górnicze wymagają zabiegów
rekultywacyjnych w celu nadania zbiornikom
oraz ich otoczeniu zbliżonych do naturalnych
cech środowiskowych,
Wybór kierunku wodnego rekultywacji wyrobiska
powinien uwzględniać szereg czynników
naturalnych i antropogenicznych zlewni oraz
samego zbiornika,
Podsumowanie i wnioski końcowe
Wymagania górnicze oraz środowiskowe są
niekiedy sprzeczne, co powoduje konieczność
poszukiwania rozwiązań kompromisowych,
Gospodarowanie zasobami mineralnymi oraz
zagospodarowanie terenów poeksploatacyjnych
powinny odbywać się zgodnie z zasadami
zrównoważonego rozwoju,
Rekultywacja wodna – nowe wartości użytkowe,
bioróżnorodność, wzrost wartości
nieruchomości, itp.,
Zagospodarowanie wodne wyrobisk
odkrywkowych może mieć znaczenie w
wymiarze gospodarczym kraju.