Investigations of Hydrological Regime Changes in an Area Adjacent to a Mine of Rock Raw Materials

• Autorzy: Kasperek R. , Wiatkowski M. , Rosik-Dulewska C.

Warianty tytułu

PL

Badania zmian reżimu hydrologicznego na obszarze przyległym do kopalni surowców skalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Stosunki wodne określonego obszaru są wypadkową czynników pochodzenia naturalnego oraz oddziaływania człowieka na środowisko przyrodnicze [1,5,7,14,17]. Oprócz budowy geologicznej należą do nich morfologia terenu oraz działalność górnicza. Do najistotniejszych skutków eksploatacji, jakie powoduje górnictwo odkrywkowe można zaliczyć zajmowanie i przekształcanie terenów pod działalność górniczą oraz zmianę stosunków wodnych w rejonie funkcjonowania odkrywki, związaną z jej odwodnieniem [13,15,16]. Drenaż w obrębie kopalni ujawnia się głównie w postaci leja depresji i zmianie kierunku przepływu wód podziemnych. W efekcie powoduje on zmniejszanie przepływu w ciekach powierzchniowych, obniżanie poziomu wód gruntowych i zmniejszanie stanu uwilgotnienia i plonowania gleb [6,19,20,21]. Niniejsza praca jest poświęcona analizie wpływu działalności górnictwa wapieni na kształtowanie się stosunków wodnych terenów przyległych na przykładzie kopalni Tarnów Opolski. Zakres pracy dotyczy charakterystyki kopalni i rzeki Strugi, pomiarów w rzece Strudze, analizy opadów i hydrologicznych obliczeń dopływu wód powierzchniowych ze zlewni i z zrzutu wód kopalnianych, hydraulicznych obliczeń przepustowości rzeki i wstępnych numerycznych symulacji położenia zwierciadła wody. Z jednej strony działalność tej kopalni powoduje depresję terenów wokół oraz obniżanie zwierciadła wód gruntowych. Natomiast z drugiej strony, zrzuty wód kopalnianych uzupełniają duże niedobory wód powierzchniowych w zlewni rzeki Strugi, spowodowane szczelinowatą budową podłoża (wapienie triasowe) oraz małą ilością opadów w tym regionie Polski. Dzięki zrzutom wody z kopalni możliwa jest ciągłość ekologiczna cieku Struga, rozwój ekosystemu oraz zapewnienie określonej ilości wody dla celów m.in. rolniczych, hodowlanych (stawy rybne) i przeciwpożarowych [2]. Teren kopalni znajduje się w zlewni rzeki Struga, która uchodzi do Odry na jej prawym brzegu. Kopalnia i zakłady wapiennicze położone są na terenie gminy Tarnów Opolski (powiat Opolski) i Gogolin (powiat Krapkowicki). Badany obszar pod względem geologicznym charakteryzuje się utworami czwartorzędowymi i triasem z wapienia muszlowego. Wydobywany surowiec służy do produkcji wapna. Wydobycie prowadzone jest metodą odkrywkową na dwóch poziomach wydobywczych. Wody kopalniane odprowadzane są do rzeki Strugi za pomocą rurociągów, a następnie do rzeki Odry (Fig.1, 2, 3). W wyniku odwodnienia kopalni spływ wód podziemnych został wymuszony z głównego naturalnego kierunku północno-zachodniego NW w kierunku południowo–wschodnim SE, do centrum wyrobisk górniczych. Zasięg leja depresji wynosi obecnie: 4 km w kierunku wschodnim, 2,7 km w kierunku północnym i zachodnim (okolice Tarnowa Opolskiego i Kosorowic), oraz 2 km w kierunku południowym (okolice Kamienia Śląskiego). Ze względu na niewielkie zasoby wód powierzchniowych w zlewni rzeki Strugi przeanalizowano zrzuty wód kopalnianych oraz ich zagospodarowanie w zlewni rzeki Strugi. Zasilanie rzeki tymi wodami ma szczególne znaczenie m.in. dla utrzymania jej koryta w odpowiednim stanie techniczno-przyrodniczym oraz zasilania w wodę zbiorników małej retencji, stawów rybnych oraz nawadniania [22]. Na podstawie analizy porównawczej zrzutów wód kopalnianych oraz własnych przepływów rzeki Strugi (Fig. 3) autorzy stwierdzają, że: w przypadku wystąpienia przepływów średnich SQ, zrzuty Q_z są 4–11 razy wyższe od SQ, w przypadku wystąpienia przepływów najdłużej trwających NTQ_z, zrzuty Q są 8–24 razy wyższe od NTQ (w zależności od położenia przekroju pomiarowego). Należy również zaznaczyć, że zrzuty wód kopalnianych z jej odwodnienia uzupełniają duże niedobory wód powierzchniowych w zlewni rzeki Strugi. Niedobory te są spowodowane szczelinowatą budową podłoża (wapienie triasowe) oraz niską ilością opadów w tym regionie. Dzięki zrzutom wody z kopalni możliwa jest ciągłość ekologiczna cieku Struga, rozwój ekosystemu oraz zapewnienie określonej ilości wody dla celów np. rolniczych, gospodarczych i przeciwpożarowych. Pomiary przepływu wody w Strudze wskazują, że ilość wody wraz z jej biegiem nie zmienia się, a nawet zmniejsza się. Spowodowane jest to specyficzną budową geologiczną tego terenu (liczne uskoki, leje i rozłamy o znacznych rozmiarach, powodujące odpływ wód powierzchniowych w głąb podłoża). Obliczenia przepustowości koryta rzeki Strugi oraz symulacje komputerowe położenia zwierciadła wody wzdłuż całego jej odcinka wskazują na to, że podczas maksymalnych przepływów własnych ze zlewni o prawdopodobieństwie 20% wraz z zrzutami z kopalni (rzędu 140,000 m³/dobę) i z oczyszczalni Kosorowice, nie będzie podtopień terenów przyległych. Zwierciadło wody będzie się mieścić w korycie Strugi. Analiza wykazała również, że przepływy o prawdopodobieństwie wyższym od 20% będą mieścić się w korycie rzeki.

Słowa kluczowe

EN

water dumping from the mine; river; hydrological regime

PL

zrzut wody z kopalni; rzeka; reżim hydrologiczny

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2015
• Tom: Tom 17, cz. 1
• Strony: 256--274
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kasperek R.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences

autor

Wiatkowski M.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences

autor

Rosik-Dulewska C.

• Institute of Environmental Engineering PAS, Zabrze

Bibliografia

• 1. Akabzaal T. M., Banoeng-Yakubo B. K., Seyire J. S.: Impact of mining activities on water resources in the vicinity of the Obuasi mine. West African Journal of Applied Ecology. 11, 129–139 (2007).
• 2. Bartnik W.: Charakterystyka hydromorfologiczna rzek i potoków górskich. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 4/1, 143–174 (2006).
• 3. Baszczyńska M., Kaźmierczak U.: Zachowanie bioróżnorodności w ramach rekultywacji poeksploatacyjnych kopalni wapienia „Górażdże”. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 132, Studia i Materiały 39, 12–22 (2011).
• 4. Dulewski J., Walter A.: Gospodarka wodami kopalnianymi w górnictwie węgla brunatnego na tle całego przemysłu wydobywczego. Materiały Warsztatów „Zagrożenia naturalne w górnictwie”, Wyższy Urząd Górniczy, Katowice. 29–38 (2007).
• 5. International Council on Mining and Metals.: Water management in mining: a selection of case studies. Published by International Council on Mining and Metals, London 2012.
• 6. Jończyk I., Stachowicz Z., Szczepiński J.: Dynamika rozwoju leja depresji BOT KWB Bełchatów SA w następstwie eksploatacji systemu odwadniania wgłębnego. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, 112 (2005).
• 7. Kacprzak M., Bruchal M.: Procesy rekultywacji terenów pogórniczych na przykładzie kopalni wapienia „Górażdże”. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 14/1, 49–58 (2011).
• 8. Kasperek R., Wiatkowski M.: Ocena skuteczności działania rowów melioracyjnych na terenach rolniczych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 528, 213–222 (2008).
• 9. Kasperek R., Mokwa M., Wiatkowski M.: Modelling of pollution transport with sediment on the example of the Widawa River. Archives of Environmental Protection, 39/2, 29–43, DOI: 10.2478/aep–2013-0017 (2013).
• 10. Kasperek R., Wiatkowski M.: Hydropower Generation on The Nysa Klodzka River. Ecological Chemistry and Engineering S, 21/2, 327–336, DOI: 10.2478/eces–2014–0025 (2014).
• 11. Kozioł W., Czaja P.: Górnictwo skalne w Polsce. Stan Obecny, perspektywy i uwarunkowania rozwoju. Górnictwo i Geologia, 5/3, 41–48 (2010).
• 12. Laks I., Kałuża T., Sojka M.: Problems with Modelling Water Distribution in Open Channels with Hydraulic Engineering Structures. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 15, 245– 257 (2013).
• 13. Martyniak K.: Ważniejsze uwarunkowania przyrodnicze a wydobywanie kruszyw. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 132, Studia i Materiały 39, 199–206 (2011).
• 14. Motyka J., Czop M., Jończyk W., Stachowicz Z., Jończyk I., Martyniak R.: Wpływ głębokiej eksploatacji węgla brunatnego na zmiany środowiska wodnego w rejonie kopalni Bełchatów. Górnictwo i Geoinżynieria, 31/2, 477–487 (2007).
• 15. Nash T.: Overview of Mine Drainage Geochemistry at Historical Mines, Humboldt River Basin and Adjacent Mining Areas, Nevada. In Geoenvironmental Investigations of the Humboldt River Basin, Northern Nevada, Edited by Lisa L. Stillings, U.S. Geological Survey Bulletin 2210–E (2003).
• 16. Plumlee S. G., Smith K. S., Montour W. H., Ficklin W. H., Mosier E. L.: Geologic controls on the composition of natural eaters and mine waters draining diverse mineral deposits types . Environmental Geochemistry of Mineral Deposits, 373–409 (1999).
• 17. Poros M., Sobczyk W.: Rewitalizacja terenu pogórniczego po kopalni surowców skalnych na przykładzie kamieniołomu Wietrznia w Kielcach. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 15, 2369–2380 (2013).
• 18. Radecki-Pawlik A.: Hydromorfologia rzek i potoków górskich. Działy wybrane. Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie (2011).
• 19. Stachowski P., Oliskiewicz-Krzywicka A., Kozaczyk P.: Ocena warunków meteorologicznych na terenach pogórniczych Konińskiego Zagłębia węgla brunatnego. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the EnvironmentProtection), 15, 1834–1861 (2013).
• 20. Szczepański A.: Wpływ górnictwa na środowisko wodne. Przegląd Geologiczny, 52/10, 968–971 (2004).
• 21. Szlagowski A.: Zmiany środowiska przyrodniczego spowodowane działalnością górniczą w monitoringu regionalnym i lokalnym. Monitoring Środowiska Regionu Świętokrzyskiego, 1, 39–46 (1993).
• 22. Wiatkowski M., Kasperek R.: Gospodarka wodna i eksploatacja małego zbiornika wodnego "Adymacz" na rzece Prószkowski Potok. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 528, 457–466 (2008).
• 23. Wiatkowski M., Rosik-Dulewska Cz., Kuczewski K., Kasperek R.: Ocena jakości wody zbiornika Włodzienin w pierwszym roku funkcjonowania. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set the Environment Protection), 15, 2666–2682 (2013).
• 24. Wyższy Urząd Górniczy.: Zagrożenia naturalne w odkrywkowych zakładach górniczych. Raport, Katowice (2007).