Wpływ prognozowanych obniżeń terenu wywołanych eksploatacją górniczą na zasięg stref zagrożenia powodziowego

• Autorzy: Czajkowska A. , Osowska J.

Warianty tytułu

EN

Influence of predicted ground subsidence caused by underground coal mining operations on the extent of flood hazard zones

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z negatywnych skutków podziemnej eksploatacji węgla kamiennego jest zaburzenie warunków wodnych na powierzchni terenu i wzrost zagrożenia powodziowego. Górna część zlewni rzeki Kłodnicy należy do obszarów, gdzie od wielu lat prowadzone są roboty eksploatacyjne, a skutkiem prowadzonych prac są zaburzenia grawitacyjnego spływu wód powierzchniowych oraz powiększający się zasięg podtopień i zalewisk w dolinie rzeki i jej dopływów. W obszarze tym przewiduje się dalszą podziemną eksploatację węgla kamiennego, która prowadzona będzie głównie systemem z zawałem stropu i docelowo obejmie okres do roku 2045. Maksymalne prognozowane osiadania terenu dochodzić będą do wartości około 17,5 m. Do wyznaczenia zasięgu stref zagrożenia powodziowego w zlewni Kłodnicy, na odcinku jej przepływu przez obszary górnicze kopalń, opracowano dwuwymiarowy model rzeki z wykorzystaniem oprogramowania MIKE FLOOD, pakietu łączącego w sobie model jednowymiarowy MIKE 11 i dwuwymiarowy MIKE 21, pozwalającego określić wzajemne oddziaływanie rzeki i terenów zalewowych. Obliczenia wykonano dla fali hipotetycznej o kulminacji odpowiadającej przepływowi o prawdopodobieństwie przewyższenia p = 0,2%. W artykule przedstawiono wyniki symulacji przeprowadzonych dla dwóch scenariuszy powodziowych: uwzględniających aktualne ukształtowanie powierzchni terenu odwzorowanego w postaci Numerycznego Modelu Terenu (NMT) oraz dla powierzchni terenu obniżonej o wielkość prognozowanych osiadań, wykorzystując zmodyfikowany NMT. Jako narzędzie wspomagające proces modelowania wykorzystano oprogramowanie ArcGIS Desktop. Prognozowane obniżenia powierzchni terenu zwiększą zagrożenie powodziowe w górnej części zlewni Kłodnicy. Nastąpi pogorszenie warunków spływu wód i zwiększenie zasięgu obszarów bezodpływowych, a strefa zalewowa będzie stwarzać bezpośrednie zagrożenie dla zabudowy mieszkaniowej.

EN

One of the negative effects of underground coal mining operations is a disorder of the surface water conditions and an increase in the flood hazard. The upper part of the Kłodnica river basin is an area in which mining ac tivities are conducted. The disturbance of the gravitational flow of water and enlarging the range of inundations and ponds in the river and ponds in the main river and side streams valleys are the results of these mining activities. It is expected that further underground coal mining operations will be conducted using the logwall caving method and it will be conducted until 2045. The maximum predicted ground subsidences will be equal to 17.5 m. A two – dimensional model of the Kłodnica river was created using MIKE FLOOD computer software to determine the extent of flood hazard zones in the Kłodnica river basin in the section where it passes the mining areas. MIKE FLOOD is a package which contains 1D and 2D flood simulation engines and enables to identify the interactions between the river and the floodplains. Model calculations were made for a hypothetical flood-wave with its culmination corresponding to a flow of exceedance probability p = 0.2%. In the article, the results of simulations for two flood scenarios were compared: for the current topography based on the digital terrain model (DTM) and for the topography including predicted ground subsidence using the modified DTM. ArcGIS Desktop was used as the software supporting the modeling process. The predicted ground subsidence will make the flood hazard higher in the upper part of Kłodnica river basin. The conditions of the flow of water will get worse and the extent of drainless areas will enlarge. The floodplain will create a risk to residential housing.

Słowa kluczowe

PL

zagrożenie powodziowe; strefa zalewowa; osiadanie terenu; model dwuwymiarowy; tereny górnicze

EN

flood hazard; floodplain; ground subsidence; two-dimensional model; mining areas

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 94
• Strony: 137--148
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Czajkowska A.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Osowska J.

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• [1] Banaszak i in. 2012 – Banaszak, K., Hobot, A., Komosa, M., Stachura, A., Misiewicz, M., Cichy, J., Gajda, M. i Pradela, A. 2012. Charakterystyka zlewni Kłodnicy. Gliwice, „Pectore-Eco” Sp. z o.o.
• [2] Ciepielowski, A. i Dąbkowski, Sz.L. 2006. Metody obliczeń przepływów maksymalnych w małych zlewniach rzecznych (z przykładami). Bydgoszcz, Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO.
• [3] Czajkowska, A. i Osowska, J. 2014. Wykorzystanie oprogramowania ArcGIS Desktop i MIKE 11 do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. Geochemia i geologia środowiska terenów uprzemysłowionych. [W:] Geochemia i geologia środowiska terenów uprzemysłowionych. Monografia pod red. M. Pozzi. Gliwice, Wydawnictwo PA NOVA, 220–235.
• [4] Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych w zlewni rzeki Kłodnicy 2004. AR-CADIS Ekokonrem Sp. z o.o. Wrocław.
• [5] Ekspertyza dotycząca możliwych do przeprowadzenia działań hydrotechnicznych, mających na celu ochronę przed powodzią terenów położonych na obszarach granicznych Gminy Gierałtowice i Miasta Zabrze oraz w dalszym biegu rzeki Kłodnicy na terenie Miasta Gliwice 2012. GIG Katowice Zakład Ochrony Wód. Katowice.
• [6] MIKE 11 – A modelling system for rivers and channels. Short Introduction, Tutorial. MIKE by DHI, 2011.
• [7] MIKE FLOOD – 1D-2D Modelling. Automated flood modelling and mapping. User Manual. MIKE by DHI 2011.
• [8] Opracowanie ekofizjograficzne do Planu Zagospodarowania województwa śląskiego. 2004, [Online] Dostępne w: www.slaskie.pl [Dostęp: 1.07.2016].
• [9] Pozzi i in. 2009 – Pozzi, M., Cempiel, E. i Czajkowska, A. 2009. Likwidacja zagrożenia powodziowego na terenach zdegradowanych działalnością górniczą na przykładzie gminy Gierałtowice. [W:] Rekultywacja i rewitalizacja terenów zdegradowanych. Praca zbiorowa pod red. G. Maliny. Poznań, Wydawnictwo Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych, Odział Wielkopolski, s. 345–354.
• [10] Pozzi i in. 2008 – Pozzi, M., Cempiel, E., Czajkowska, A. i Marcisz, M. 2008. Analiza istniejących i projektowanych rozwiązań hydrotechnicznych na terenie gminy Gierałtowice w celu wypracowania koncepcji likwidacji zagrożenia powodziowego gminy Gierałtowice w Gierałtowicach. Materiały niepublikowane, archiwum Instytutu Geologii Stosowanej, Gliwice.
• [11] Projekt badawczy N N524 468839 2015: Określenie zagrożenia powodziowego w zlewni na terenach Górniczych z wykorzystaniem modelowania matematycznego na przykładzie rzeki Kłodnicy, Gliwice.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.