Robert Kasperek*, Mirosław Wiatkowski*, Czesława Rosik-Dulewska**
*Wrocław University of Environmental and Life Sciences
**Institute of Environmental Engineering PAS, Zabrze
Streszczenie
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 Qz są 4–11 razy wyższe od SQ,
• w przypadku wystąpienia przepływów najdłużej trwających NTQ, zrzuty Qz 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:
zrzut wody z kopalni, rzeka, reżim hydrologiczny
Investigations of Hydrological Regime Changes in an Area Adjacent to a Mine of Rock Raw Materials
Keywords:
water dumping from the mine, river, hydrological regime
Pełny text / Full text
PDF (English)
Zadanie Czasopismo, Annual Set The Environment Protection Volume 17. Year 2015 (wersja elektroniczna) dofinansowane ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego
