Problemy wodnej rekultywacji wyrobisk kruszyw naturalnych

Krzysztof Polak, Marcin Chodak, Szymon Sypniowski

Wydział Górnictwa i GeoinżynieriiKatedra 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

- 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

Pochodzenie jezior naturalnych

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 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

A, B, C – zagospodarowanie ekologiczneD, E, F – zagospodarowanie rekreacyjne

Źródło: A. Karczewska, „Ochrona gleb i rekultywacja...”

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.