Analýza radonového rizika z hlediska IG rajónování

Michal Popiolek
Institut ekonomiky a systémů řízení
VŠB - Technická univerzita Ostrava
tř. 17. Listopadu
708 33 Ostrava - Poruba
E - mail: michal.popiolek@post.cz

Abstract

This diploma thesis (DT) deals with relations between measured value of radon and evaluation radon risk. In the introductory chapters of DT are applied to problems with escape of radon from geological subsoil and used data sources. Other part of DT describes digitizing process of the engineering geology regions maps. The work describes process of evaluation relations among engineering geology regions and measured value of radon and characterisation measuring of radon within a year. There are delimitation factors which have effects on measured value of radon in soils in the end. The factors are used for multicriterial scoring of radon risk.

Abstrakt

Diplomová práce se zabývá vzájemnými vztahy mezi naměřenou hodnotou objemové aktivity radonu (OAR) a hodnocením radonového rizika. Úvodní kapitoly diplomové práce jsou věnovány problematice unikání radonu z geologického podloží a použitým zdrojům dat. Dále je v DP popsán postup digitalizace map IG rajónování. Práce popisuje postup vyhodnocování vzájemného vztahu mezi inženýrskogeologickým rajónem a naměřenou hodnotou OAR a charakteristika měření OAR během roku. Pro účely multikriteriálního vyhodnocení radonového rizika jsou v závěru vymezeny faktory ovlivňující naměřenou hodnotu OAR v hloubce zakládání.

Úvod

Jedním z faktorů ovlivňujících kvalitu bydlení je i obsah radonu v obytných prostorách. Plynný radon se může do obydlí uvolňovat z použitých stavebních materiálů, ale významným zdrojem je také radon z geologického podloží. Radon z geologického podloží může do staveb prostupovat například porušenými základy. Z tohoto důvodu se provádí systematické měření radonu pro určení možného zvýšeného radonového rizika na stavebních parcelách. Podle výsledků těchto měření se provádí protiradonová opatření spočívající zejména použitím izolačních folií.

Cíl práce

Cílem diplomové práce (dále jen DP) je přispět k formulování systému pro predikci radonového rizika na určitém místě bez přímého měření s využitím poznatků o inženýrskogeologických (dále jen IG) rajónech. Analýzy byly prováděny na podkladě evidence měření objemové aktivity radonu prováděných na stavebních parcelách v létech 1992 - 1997. Další úkoly vyplynuly z analýz, zejména určení nejpravděpodobnější hodnoty propustnosti IG rajónu vůči plynům Vlastní práce na DP lze rozdělit do tří oblastí:

1. Vytvoření digitální bezešvé mapy IG rajónování
2. Lokalizace dat - bodových vzorků měření objemové aktivity radonu v okresech Opava, Karviná a Ostrava.
3. Analýza vztahu objemové aktivity radonu v půdním vzduchu a IG rajónů
4. Návrh systému pro predikci radonového rizika

Měření a hodnocení radonového rizika

Plynný radon se uvolňuje do ovzduší, kde se dále přeměňuje na tzv. krátkodobé dceřinné produkty radonu. Tyto produkty jsou již neplynné, ale zachycují se na drobných částečkách aerosolů a prachu, jsou s nimi vdechovány a usazují se v plících, kde vnitřně ozařují organismus. Plynný radon se uvolňuje do ovzduší z podloží, stavebního materiálu a v neposlední řadě může být zdrojem i pitná voda. Radon se ve volném ovzduší rychle rozptyluje a jeho koncentrace jsou zanedbatelné. Problém však nastává v obytných budovách, kde se hromadí. Nejvíce proniká radon do budov netěsněnými základy. Hlavně z těchto důvodů je prováděn průzkum radonového rizika pro zjištění koncentrace radonu v půdním vzduchu, abychom poté mohli provést potřebná opatření tj. zejména protiplynová izolace základů. Cílem opatření je zamezit výstavbě nedokonale chráněných objektů na místech se zvýšeným radonovým rizikem [2] .

Hodnocení radonového rizika

Povinnost provádět měření radonového rizika je dána atomovým zákonem. Metodicky je měření upraveno stavebním zákonem. Tento zákon stanovuje stavební pozemek s nízkým radonovým rizikem jako takový stavební pozemek, kde je detailním průzkumem zjištěno, že objemová aktivita radonu (dále jen OAR) v půdním vzduchu je menší než 10 kBq.m-3 u vysoce propustných, 20 kBq.m-3 u středně propustných a 30 kBq.m-3 u nízce propustných základových půd [1]. Hodnocení radonového rizika prováděné podle vyhlášky č.76/1991 Sb. (dále jen stará vyhláška) se hodnotilo třemi třídami (nízké, střední, vysoké riziko). Po vydání vyhlášky č.184/1997 Sb. jsou určeny dvě třídy, které klasifikují pozemek jako vyhovující nebo nevyhovující podmínkám daných zákonem. Pro potřeby této DP byly zavedeny vyhovující kategorie radonového rizika a nevyhovující kategorie radonového rizika, která představuje klasifikaci pozemku nevyhovujícího podmínkám stanovených vyhláškou. Radonové riziko je stanoveno na základě měření OAR v půdním vzduchu a určení typu základové půdy dle propustnosti.

Datové zdroje

1. Databáze měření objemové aktivity radonu (706 záznamů z provedených měření)
2. Mapy inženýrskogeologického rajónování (1 : 50 000)
3. Digitální atlas map GEOČR 500
4. Nerostné surovinové studie (ČGÚ)

Digitalizace podkladů

Digitalizace hranic IG rajónů:

1. Diditalizované mapové listy: 15-32 Opava, 15-41 Hlučín, 15-43 Ostrava, 15-44 Karviná
2. Digitalizace byla prováděna na obrazovce v prostředí I/RAS C
3. Topologie nad vektorovou kresbou byla vybudována v prostředí ArcInfa
4. Spojení mapových listů bylo také prováděno v prostředí ArcInfo

Obr č. 1 Spojené digitalizované mapové listy

Lokalizace míst měření OAR

Místa měření OAR na stavebních parcelách byly identifikovány příslušejícím parcelním číslem, proto bylo nutné provést vyhledání těchto parcel nad mapami na katastrálních úřadech a byla určena souřadnice vztažného bodu těchto parcel.

Obr č. 2 Rozložení lokalizavaných měření OAR v zájmové oblasti

Statistický rozbor dat

Byla provedena korelační a regresní analýza s cílem nalezení koeficientu pro přepočet měření OAR pořízených podle staré vyhlášky.

Rovnice nalezené regresní přímky: Horní Kvartil OAR = 0,804972*(Součet průměru a směrodatné odchylky) - 0,0435548

Dále bylo provedeno vzájemné porovnání hodnot OAR vyskytujících se v jednotlivých rajónech (procedurou ANOVA), ale výsledky tohoto porovnání nebyly z důvodo malého počtu měření přesvědčivé.

Statistickým testováním měření OAR prováděných v zimě a v ostatních měsících roku pro data pro DP nebyl prokázán rozdíl mezi zimou a zbylou částí roku.

Návrh systému pro predikci pravděpodobnosti radonového rizika

Navrhovaný systém se opírá následující kroky:

1. Vymezení ovlivňujících faktorů na určení nevyhovující kategorie radonového rizika
2. Způsob hodnocení těchto faktorů (Mutlikriteriální hodnocení)
3. Hodnocení neurčitostí vstupujících do rozhodování

1. Vymezení faktorů

Striktní vymezení ovlivňujících faktorů není dost dobře proveditelné. Žádný vliv jednoho z faktorů nelze v reálných podmínkách vyhodnotit samostatně. Z tohoto vyplývá, že určení míry vlivu na stanovení radonového rizika není definitivně dáno. Budoucími výzkumy v této oblasti by měly být poopraveny dosavadní závěry opírající se o známé skutečnosti. Předpokládaný vliv je v lokálních podmínkách ovlivněn některým z ostatních faktorů.

Ovlivňující faktory můžeme rozdělit na:

Metodické faktory

1. Přesnost přístroje
2. Metodika měření
3. Organizace provádějící měření

Atmosférické faktory

1. Roční období
2. Teplota
3. Tlak
4. Hloubka hladiny podzemní vody

Geologické faktory

1. Radioaktivita podloží
2. Plynová propustnost základových půd
3. Přítomnost zlomu
4. Přítomnost okraje poklesového pásma
5. Podíl nevyhovující kategorie rizika pro IG rajón

2. Multikriteriální vyhodnocení

Multikriteriální hodnocení umožňuje zahrnutí více faktorů do výsledného ocenění. Jednotlivé ovlivňující faktory na určení pravděpodobnosti radonového rizika byly vymezeny v předcházející kapitole. Pro vyhodnocení byla využita procedura „vážená lineární kombinace" (WLC). V této proceduře se používají kontinuální faktory (s kontinuální škálou), které jsou standardizovány do běžného číselného rozsahu a pak kombinovány pomocí vážených průměrů. Jednotlivé faktory jsou měřeny v rozdílných měřítcích, proto je nutné provést jejich standardizaci dříve než jsou kombinovány ve vzorci. Tyto faktory musí být pozitivně korelovány s vhodností. Procedura WLC vyžaduje, aby suma vah wi = 1. Pro stanovení vah pro jednotlivé faktory byla použita technika Saaty viz. [14].

Metodika multikriteriálního vyhodnocení spočívá v těchto krocích:

1. Definice ovlivňujících faktorů
2. Standardizace těchto faktorů
3. Výpočet vah faktorů
4. Multikriteriální rozhodnutí

3. Hodnocení neurčitostí vstupujících do rozhodování

Neurčitost zahrnuje všechny známé i neznámé chyby, nejasnosti nebo variace jak v databázi, tak v rozhodovacích pravidlech. Neurčitost může vzniknout z takových prvků, jako jsou chyby měření, vnitřní variabilita, definice kritérií, příliš velká abstrakce nebo zanedbání důležitých parametrů modelu. Pokud neurčitost existuje v datových vrstvách, pak se chyby šíří jakýmikoliv analýzami a kombinují se s chybami z jiných zdrojů. Získáme-li odhady neurčitostí a chyb a analýzu, jak se tato chyba šíří při uplatňování rozhodovacích pravidel, může být k finálnímu rozhodování použito oceňování pravděpodobnosti, s jakou hodnota překročí nebo nepřekročí určený limit. Výsledkem analýzy je mapa pravděpodobnosti vyjadřující pravděpodobnost, že místo má skutečně atribut, který je mu přiřazen. Po provedení ocenění je zkoumané místo porovnáno s mapou věrohodnosti a posouzena věrohodnost vypočteného výsledku.

Některé z možných chyb vstupujících do vyhodnocení:

Určení hranic - vznik již při tvorbě map. Jak při mapování v terénu, tak také při soutisku map.
Chyby digitalizace - skenování, registrace, digitalizace
Chyby naměřených hodnot

Schéma navrhovaného systému predikce radonového rizika

Obr č. 3 Schéma systému

Závěr

Systém by měl primárně posloužit pro upřesnění stávajících map radonového rizika. Dalším využitím by mohlo být vytipování oblastí se zvýšeným radonovým rizikem. Tyto oblasti by mohly napomoci v projekčních fázích výstavby pro zakalkulování možných opatření proti unikání radonu do projektu. Je důležité zdůraznit, že určení pravděpodobnosti radonového rizika na jednotlivém stavebním pozemku není možno provádět odečtením z mapy jakéhokoliv měřítka, ale pouze měřením radonu v podloží na konkrétním místě tak, aby byly zohledněny lokální, mnohdy velmi proměnlivé geologické podmínky. Pro upřesnění ploch se zvýšenou hodnotou OAR při měřeních ve velkých lokalitách, řádu stovek metrů, by mohla být použita jako doplňující informace velikost dávkového příkonu gama z geologického podloží při pozemním měření.

Literatura

1. ČSN 73 10 01 Základová půda pod plošnými základy
2. MULLER,K. a kol. 1997. Zpráva grantového projektu GAČR č.105/94/1122. Analýza radonového rizika základových půd v ostravské aglomeraci pomocí geografického informačního systému ARC/INFO. Ostrava, leden 1997. 20 s.
3. Anděl,J. 1998. Statistické metody. Druhé vydání Praha: Matfyzpress, 1998. 274s.
4. Horák, J. 2002. Úvod do geostatistiky a interpolace prostorových dat. Vyd. VŠB-TU Ostrava: Hornocko-geologická fakulta, 2002. 42 s.
5. Český geologický ústav. 1995. Geoinfo 95 - Geoinformační systém geologických a ekologických účelových map přírodních zdrojů v měřítku 1:50 000 - zpracování území středočeského regionu (GA/1040/94). Praha: ČGÚ, 1995. 49 s.
6. Petránek,J. 1982. Základy aplikované geologie. 1.vyd. Praha: SNTL - Nakladatelství tech.literatury, 1982. 265 s.
7. Seznamte se s GIS systémem ARC/INFO v české verzi. Přeloženo v roce 1993 ARCDATA PRAHA, s.r.o.
8. Procházka,J. a kol. 1998. Atlas map České republiky GEOČR 500. vyd. Praha: ČGÚ Praha, 1998. Vydání v digitální podobě.
9. Hebák,P. 1995. Testování statistických hypotéz. Skripta VŠE Praha: fakulta informatiky, 1995. 277s.
10. Manová,M., Matolín,M. 1995. Radiometrická mapa ČR, 1:500 000. ČGU Praha, 1995.
11. Hebák,P. 1987. Vícerozměrné statistické metody s aplikacemi. Vyd. SNTL a n.p Alfa Praha, 1987. 452s.
12. Petránek,J. 1963. Usazené horniny. Vyd. Praha: Nakladatelství Československé akademie věd, 1963. 717s.
13. Barnet,I. a kol. 1991. Regionální výzkum radonového rizika v České republice. Vyd. Praha: Ústřední ústav geologický, 1991. 134 s.
14. Eastman, J.R. 1999. Guide to GIS and Image Processing. Vyd. Clark University Worcester, USA, 1999. 170 s.
15. Matolín,M. 1989. Nové postupy v geofyzikálních výzkumech radioaktivity přírodního prostředí. Vyd.KU Praha: přírodovědecká fakulta, 1989. 234 s.
16. Vyhláška č.184/1997 Sb. Vyhláška státního úřadu pro jadernou bezpečnost o požadavcích na zajištění radiační ochrany. 136 s.

Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.