Ing. Lena Halounová, CSc.1, Ing. Josef Kalát2, CSc., Ing. Stanislav
Volf2
1 Laboratoř DPZ, katedra mapování,
Fakulta stavební ČVUT,Thákurova 7, 166 29Praha 6
E - mail: halounov@fsv.cvut.cz
2 Báňské projekty Teplice,a.s.
Kollárova 11, Teplice,
The north Bohemia brown mine area passed through many changes during last two centuries. They are result of ground mining and mainly open cast mining followed by reclamation. One selected area of the region was chosen as a model area for the project processed for the GA ČR grant "Development of the methodology of studying earth surface in the region with intensive ground surface mining of raw materials". The goal was to study and generalize steps of geodynamic model creation of these affected regions.
Topographic maps of various datum and scale, mining map, and geological maps were input data into the analysis. The study area is situated on the on the ZM 02 - 32 - 12 map sheet in 1: 10 000 scale. The main phenomenon of the study area is the Barbora lake area created after the open cast mining activities.
The main map characteristics were quantified by GIS during the analysis, their changes were determined and their possible causes occurred in time scale. It concerned urban areas, water basins, rivers, road and railway network and forestry.
Oblast severočeské hnědouhelné pánve prošla velkými změnami v průběhu posledních dvou století. Ty jsou důsledkem exploatace ložiska hnědého uhlí hlubinným a zejména lomovým způsobem a následných rekultivací. Vybraná část území této pánve byla zvolena jako modelové území pro projekt zpracovávaný v rámci grantu pro GA ČR - "Vývoj metodiky sledování zemského povrchu v oblastech s intenzivní hlubinnou a povrchovou těžbou ložisek nerostných surovin ". Cílem bylo promyslet a zobecnit postupy tvorby geodynamického modelu takto postižených území.
Podkladem pro řešení byly topografické mapy různých měřítek a stáří. Zájmová oblast se nachází na mapovém listu základní mapy 1 : 10 000 nomenklatury ZM 02 - 32 - 12 . Hlavním prvkem zkoumaného území je jezero Barbora, vzniklé po lomové hornické činnosti. Zdroji informací byly i tématické mapy zájmové oblasti z průřezových období jejího vývoje (důlní mapy, geologické mapy, územní plány) a odborné zprávy, které se vztahovaly k tomuto území.
V průběhu řešení byly s využitím postupů GIS kvantifikovány hlavní mapové vlastnosti a posouzeny jejich změny a odhadnuty jejich možné příčiny, k nimž v čase došlo. Jednalo se zejména o zástavbu, vodní plochy a toky, silniční a železniční síť a zalesnění
Při tvorbě geodynamického modelu byla vstupní data modelu rozdělena do 2 skupin. První tvořila data podpovrchová a druhou data povrchová. Podpovrchová data se skládala z geologické, hydrogeologické mapy a z mapy důlní. Důlní mapa byla nejcennějším zdrojem informací o těžbě. Z mapy byla odvozena hranice hlubinné těžby do roku 1945, hranice těžby od roku 1945 do roku 1960, kdy hlubinná těžba skončila. Součástí získané informace byl i údaj o způsobu těžby. Dále tato mapa posloužila jako zdroj informací o povrchové těžbě po roce 1970 a díky povrchové těžbě nově vzniklým výsypkám. Tyto informace nelze zjistit z jiných dostupných mapových podkladů. Další neocenitelnou informací byly vrstevnice vytvářející hlubinné těleso sloje ve formě hlavy a paty sloje.
Na sledovaném mapovém listě byla polovina území postižena důlní činností - hlubinnou nebo povrchovou.
Geologická mapa ukazuje, které oblasti mohou být potenciálně zasaženy těžbou podle druhu horniny. Hydrogeologická mapa z hlediska modelu není příliš významným informačním zdrojem. Její důležitost se projevuje v místech nestabilních. Zde by měl být poté zásah na zvýšení stability se stavem na této mapě konzultován.
Další data zahrnutá do modelu jsou tvořena povrchovými daty. Jsou to data převzatá z topografických map z různých časových období. Nejstarší použitou mapou byla topografická mapa z roku 1934 v měřítku 1 : 75 000. Další pak byly topografické mapy z roku 1960, 1975, 1989 a 1999. Z těchto map byly vyhodnoceny plochy lesní a vodní, délky silnic a železnic a rozloha zastavěného území.
Zdrojem, který způsobuje časové geodynamické změny je vlastní existence ložisek nerostného bohatství a jejich těžba.
Časový vývoj území byl členěn na období před vlastní těžbou, v průběhu těžby, pět let po skončení těžby a cca 30 po skončení těžby.
Území bylo rozděleno na část, kde se vyskytovala pouze hlubinná těžba, pouze povrchová těžba, na území výsypek a ostatní území. Oblast výsypek lze označit jako místa, kde těžba neprobíhala, ale která sloužila jako odpad nepotřebného materiálu. Jedná se o místa v těsné blízkosti otevřených povrchových dolů, ale mimo zastavěná území.
Změny v oblastech těžby a výsypek před vlastní těžbou jsou charakterizovány budováním nových obslužných silnic a železnic. Z míst těžby je rovněž odstraňována zástavba.
Změny v období těžby v oblastech nad hlubinnou těžbou jsou omezeny na dílčí změny vedení komunikací a vodních toků.
Změny v prvních letech představují relativně velké změny. V oblastech hlubinné těžby nejsou tyto změny příliš významné. Jsou opuštěny komunikace, které sloužily pouze pro těžební aktivity. V oblastech s povrchovou těžbou jsou v období prvních pěti let po skončení těžby prováděny velmi významné zásahy - probíhá technická a biologická rekultivace. Pokud je technická rekultivace provedena správně, je výsledné uzemí stabilní s ohledem na zřícení nebo sesuvy. V opačném případě je nutné provést dodatečné zásahy. V území začíná probíhat konsolidace.
Změny v období nad 5 let po skončení těžby jsou představovány zemědělským využíváním daného území, nárůstem lesních dřevin na velké části rekultivovaných ploch. Probíhá sedání, jehož velikost se s časem snižuje. Díky povrchové těžbě vznikla na daném území místa s velkou lokálním depresí, která byla přeměněna na vodní nádrže (např. vodní nádrž Barbora). Tak vznikly na nových místech rekreační oblasti sloužící obyvatelstvu i ze vzdálených míst.
Byl sledován vliv podloží na vznik pinek a vliv hloubky hlavy sloje. Z vyšetření hloubkových poměrů hlavy sloje bylo zjištěno, že 73 % pinek se nachází v místech, kde je výška nadloží do 20 metrů, 100% pinek pak je v oblastech do výšky nadloží do 60 metrů. Vliv geologických podmínek prokázal, že všechny pinky se nacházejí ve vzdálenosti do 200 m od zlomů, 50 % z nich pak ve vzdálenosti 50 metrů. Existence pinek je silně ovlivněna způsobem dolování. V místech s dolováním na plnou mocnost se nalézá 85% těchto propadlin.
Plochy rekultivací rozdělené do několika desítek menších ploch s ohledem na způsob rekultivace je studován pomocí nástrojů DPZ (dálkového průzkumu Země). Vývoj je sledován v letech 1988, 1992, 1998 a 2003 (na družicových datech Thematic Mapper). Úspěšnost rekultivace byla sledována dvěma způsoby - v jedné časové úrovni klasifikací výpočtem normalizovaného vegetačního indexu, který vyjadřuje odlišení zdravé zelené vegetace od ostatních povrchů. Ve dvou časových úrovních - mezi lety 1988 a 1992, 1988 a 1998 a nakonec mezi 1992 a 1998. Z těchto porovnání vyplynulo, že převážná část rekultivovaných ploch vykazuje nárůst objemu zelené plochy, tedy úspěšný vývoj rekultivací.
Pro nejnovější stav je zakoupen snímek z družice IKONOS. Tato družice s rozlišovací schopností 4 metry je v porovnání s Thematic Mapperem prostorově podrobnější (místo 30 m u Landsatu). V příštím období bude posuzována schopnost používat data obou družic IKONOSU a Thematic Mapperu s různým spektrálním a prostorovým rozlišením bude vytvořen nástroj, jak tato odlišná data vzájemně porovnávat.
Vytvoření geodynamického modelu je vhodný způsob, jak porozumět historicky daným podmínkám území. Znalost těchto podmínek pak umožňuje vzít v úvahu skutečný stav dané lokality a správně rozhodnout v řadě situací. Výsledky dané oblasti proto budou předány obcím v této lokalitě.
Výzkum je podporován projekty:
GA ČR 205/01/0983 Vývoj metodiky pro tvorbu geodynamického modelu v území postiženém těžbou
GA ČR 205/03/0218 Vyhodnocení vývoje rekultivovaných ploch v SHP pomocí dálkového průzkumu Země
Výzkumný záměr 210000007