Hydrické rekultivace v České Republice a v zahraničí

Transkript

1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Hornicko-geologická fakulta Institut kombinovaného studia Most Hydrické rekultivace v České Republice a v zahraničí Bakalářská práce Autor: Vedoucí bakalářské práce: Matěj Nemček Ing. Martin Hummel, Ph.D.

2

3

4 Anotace Cílem této bakalářské práce je vyhledání, pochopení a popsání problematiky hydrických rekultivací v České Republice a v zahraničí. V první části této práce jsou popsány vlivy dobývání na životní prostředí, dále druhy a etapy rekultivací. V druhé části jsou popsány čtyři vybrané praktické příklady hydrických rekultivací Jezero Most v České Republice, Jezero Kepwari v Západní Austrálii, podzemní rezervoár Candín-Fondón ve Španělsku a lignitové lomy v Polsku. V třetí, poslední části této bakalářské práce je souhrn všech příkladů a bilance nad rozdíly v hydrických rekultivací v České Republice a v zahraničí. Klíčová slova: hydrická, rekultivace, Česká Republika, zahraničí, bilance, Kepwari, Polsko, Španělsko, Austrálie, Candín-Fondón Summary Aim of this bachelor thesis is find, understand and describe problematics of hydric reclamation in Czech Republic and abroads. In the first part of this thesis they are described influences of mining on enviroment, further types and stages of reclamations. In the second part they are described four selected practical examples of hydric reclamation Lake Most in Czech Republic, Kepwari Lake in the Western Australia, underground reservoir Candín- Fondón in Spain and lignite open pits in Poland. In the thrid, last part of this bachelor thesis is summary of all examples and balance about differences in hydric reclamation in Czech Republic and abroads. Keywords: reclamation, hydric, open pits, Czech Republic, abroads, balance, Kepwari, Poland, Spain, Australia, Candín-Fondón

5 OBSAH 1 ÚVOD Hlubinné dobývání Povrchové dobývání REKULTIVACE Vliv těžby Biosféra Litosféra Atmosféra Hydrosféra Pedosféra Druhy rekultivací Etapy rekultivací Financování rekultivací HYDRICKÉ REKULTIVACE U NÁS A V ZAHRANIČÍ Lom Ležáky Jezero Most Geologické poměry Hydrická rekultivace lomu Ležáky Sanační a přípravné práce před zahájením napouštění vodního díla Cíle rekultivace Zatopení lignitových lomů v Polsku Adamów Konin Turów Belchatów... 27

6 3.2.5 Hydrická rekultivace na území lignitových lomů Konin a Adamów Budoucí rekultivace obrovských a opuštěných lignitových lomů Kvalita vody ve vzniklých jezerech Západní Austrálie Jezero Kepwari Monitoring kvality vody a experiment mikrokosmos Výsledky a zhodnocení Zaplavení hlubinných dolů Candín a Fondón ve Španělsku Popis oblasti Objem podzemního rezervoáru Candín Fondón Prognóza zaplavení podzemní nádrže Candin Fondón BILANCE ROZDÍLŮ HYDRICKÝCH REKULTIVACÍ VE SVĚTĚ ZÁVĚR Seznam použité literatury Seznam použitých zkratek Seznam obrázků... 47

7 1 ÚVOD Cílem této práce bylo vyhledat, pochopit a popsat problematiku hydrických rekultivací jak u nás, tak na celém světě. Vzhledem k omezenému přístupu k informacím ohledně této problematiky v zahraničí, bylo nutné vyhledat a přeložit odborné studie, ze kterých jsem čerpal. V celosvětovém měřítku je hydrická rekultivace, neboli zaplavování zbytkových jam, velmi obecným pojmem a ne všude je tomu věnována taková pozornost. Ze všech studií, článků a obecně všech zahraničních zdrojů, jsem vybral tři zatopení hlubinných uhelných dolů ve Španělsku, zatopení jam po povrchových lignitových lomech v Polsku a sanace vody v již zatopeném lomu v Austrálii. Pro porovnání s Českou Republikou bylo vybráno Jezero Most. V případě Španělska se jedná o zaplavení prázdných prostor po hlubinných dolech Candín a Fondón, které se nacházejí v údolí řeky Nalón, na území samosprávného územního celku Langreo, v oblasti uhelných zásob Asturian Central Coal Basin. V případě zaplavování polských lignitových lomů bude popsána problematika hydrogeologických poměrů zdejších lignitových lomů, zhodnocení již zaplavených lomů a prognóza budoucího zaplavování a tvoření obrovských jezer, která mají dosahovat miliardy kubických metrů. Jezero Kepwari, nacházející se v Austrálii (Západní Austrálie), leží v oblasti uhelných zásob Collie Coal Basin a bylo vybráno pro tuto práci, jako prezentace kvalit vody v zatopených lomech a sanace těchto vod. Ve většině případů dobývání uhelných slojí povrchovým způsobem, je narušen režim podzemních vod. V případě, že dojde k narušení systému podzemní vody těžbou, je hydrická rekultivace většinou nejracionálnějším řešením, vzhledem k vysokým nákladům na čerpání důlních vod. Když dojde, po ukončení těžby, k vyřazení odvodňovacího systému, začne se zaplňovat lom nebo důl vodou. V případě hlubinných dolů začne docházet k takzvanému vzchopení podzemních vod a začne stoupat hladina. U povrchových lomů je zaplavování většinou realizováno povrchovými srážkami, průsaky podzemních vod, vodou z jiných odvodňovacích systémů a v největší míře pomocí vybudování umělého přítoku z jiného zdroje, například řeky. Takto vytvořené vodní plochy mohou představovat hodnotný estetický a při dobrém přístupu i ekologický prvek v krajině. Co více, jezera, vzniklá zatopením lomů, můžou být použita jako útočiště volně žijících živočichů, k rybolovu, pro provozování vodních sportů a pro jiné občanské využití jako třeba relaxace či oddych. 7

8 1.1 Hlubinné dobývání Při hlubinném dobývání přistupujeme k ložisku ražením důlních děl v okolních horninách, i ve vlastním ložisku. Tím vznikají volné prostory v podobě různých chodeb nebo komor, které se časem propadají. Tím dochází k poklesu terénu a vznikají poklesové kotliny a pinky. Dále je značně ovlivněna podzemní voda. Hlubinným způsobem dobýváme především rudná ložiska. V dobývání uhelných ložisek je hlubinný způsob použit pouze ve značných hloubkách, kde by byl odkliz skrývkových hmot velmi nákladný. Obrázek 1: Šikmý kostel Sv. Petra z Alkantary vlivem poddolování [9] 8

9 1.2 Povrchové dobývání Povrchovým způsobem dobývání rozumíme odkliz veškerých skrývkových hmot, které zakrývají ložisko a následné vydobytí suroviny. Při odklizu těchto skrývkových hmot, které zejména při těžbě uhelných ložisek představují miliony metrů krychlových zeminy, je nutné založit nejprve vnější a poté vnitřní výsypku. Vnější výsypka představuje území, které leží mimo ložisko a tím zatěžuje mnohem větší oblast, která má mnohem větší rozlohu než při hlubinném dobývání. Přesto je větším problémem zbytková jáma, tedy vnitřní výsypka, která zůstane po vydobytí celého ložiska. Přesunem takového množství zeminy dojde k narušení přirozeného přírodního systému, fauny i flóry. Povrchovou, tedy lomovou, těžbou uhelných ložisek dosahujeme znatelně vyšších objemů těžby, než u hlubinného dobývání ložisek. Nicméně, zároveň dochází k znatelně většímu vlivu na okolí. S tím souvisí zároveň větší náklady na rekultivaci dané oblasti. Obrázek 2: Pohled na povrchový uhelný lom Bílina [foto autor] 9

10 2 REKULTIVACE Rekultivací rozumíme zásahy, potřebné k zahlazení následků antropogenního vlivu na krajinu. Nejčastěji rekultivujeme území postižené těžbou (zbytkové jámy po uhelných lomech, výsypky a podobné). Vybrané definice rekultivace: Navrácení těžbou postižených pozemků k původním účelům. Obnova a tvorba půdního fondu na území poškozeném průmyslovou činností. Obnova přírodního systému a odstranění následků antropogenní činnosti. Řízený proces obnovení krajiny poškozené těžbou. [4] Z ustanovení 31 odstavce 5 zákona číslo 44/1988 Sb. plyne povinnost organizace zajistit sanaci a rekultivaci území pozemků, které jsou postižené těžbou Organizace je povinna zajistit sanaci, která obsahuje i rekultivace podle zvláštních zákonů, všech pozemků dotčených těžbou a monitorování úložného místa po ukončení jeho provozu. Sanace pozemků uvolněných v průběhu těžby se provádí podle POPD. Za sanaci se považuje odstranění škod na krajině komplexní úpravou území a územních struktur. [7] 2.1 Vliv těžby Dobývání nerostných surovin ovlivňuje biosféru, litosféru, atmosféru, hydrosféru a pedosféru. Má tedy velký vliv na celkové životní prostředí Biosféra Neboli živý obal země, je část planety, kde se vyskytují jakékoliv formy života. Ovlivněny jsou živé i neživé přírodní složky Litosféra Je pevný obal Země a nejsvrchnější vrstvy zemského pláště. Ovlivněna je především tvorbou rozlehlých jam a propadlin (u hlubinného dobývání), které devastují původní reliéf krajiny. Dále také hromaděním hornin a zemin z odklizových hmot a tvořením výsypek a odvalů. 10

11 2.1.3 Atmosféra Atmosférou rozumíme plynný obal Země v kosmickém prostoru. Těžbou zhoršujeme čistotu ovzduší, zejména v oblasti uhelných lomů. Ať už prašností, emisemi ze spalovacích motorů nebo u kamenolomů trhacími pracemi Hydrosféra Veškerá voda na Zemi povrchové vody, podzemní vody nebo například voda obsažená v atmosféře (vlhkost ovzduší), voda v živých organismech. Hlavní vliv má dobývání na vodní toky v blízkosti lomů. Doly i lomy snižují hladinu podzemní vody Pedosféra Půdní vrstvy, nacházející se na povrchu litosféry, se nazývají pedosférou. Pedosféra je základním prvkem v ekosystému a je nezbytná pro přirozený koloběh látek a výměnu energií. Těžbou může dojít i k úplnému zničení pedosféry v postižené oblasti. Zejména změnou hydrogeologických poměrů v oblasti výsypek. Pro omezení tohoto poškození pedosféry je ze zákona organizace povinna odtěžit orniční, případně podorniční vrstvy selektivně a uložit na depónie, aby mohly být použity pro následnou rekultivaci zdevastované oblasti. [4] 2.2 Druhy rekultivací Zemědělská Spočívá ve vybudování zemědělských ploch (vinice, pole, louky, pastviny, sady ). Vzhledem ke zhodnocení zemědělskou výrobou je ekonomicky velmi výhodná. Obrázek 3: Vinice na vnější výsypce lomu Ležáky [foto autor] 11

12 Lesnická Spočívá ve vybudování lesních porostů na území, které bylo dotčeno hornickou činností. Je technologicky jednodušší menší nároky na terénní úpravy, použití méně kvalitních zemin I přes menší technologickou náročnost plní více funkcí, jako například zdroj dřeva, ochrana půdy nebo rekreační prostředí. Často se kombinuje se zemědělskou rekultivací. Hydrická Její náplní je buď samovolné zaplavení prosaky podzemní vody a dešťovými srážkami, nebo lze tento proces urychlit přívodem vody z řek, nebo jiných nádrží. Výsledkem je tvorba umělých jezer, mokřadů, poldrů, umělých toků a jiných vodních systémů. S větší vodní plochou se tvoří i silný ekosystém, který poskytuje útočiště mnoha druhům živočichů a který je zároveň zásobou vody pro celé okolí. Vhodná je zejména pro rekreaci a často se kombinuje například s lesnickou nebo zemědělskou formou rekultivace. Ostatní Řízená nebo neřízená sukcese Různé rekreační nebo sportovní území [4] 2.3 Etapy rekultivací V období posledních 30 let lze shrnout technologické postupy rekultivace po těžbě do následujících etap: Etapa přípravná o Realizuje se již v období otvírkových, přípravných i těžebních prací. Tato etapa se orientuje v projekční činnosti a koncepci pří vytváření podmínek pro další etapy rekultivace. Především jako pedologický, geologický a hydrogeologický průzkum skrývky pro vhodnost použití skrytých zemin a hornin pro rekultivaci. 12

13 Etapa důlně-technická o Tato etapa se překrývá s těžbou nadložních hornin a vlastního ložiska. Při této etapě se hornickou činností nebo činností prováděnou hornickým způsobem budují podmínky pro následnou rekultivaci. Měli bychom v této etapě dbát na minimalizaci devastace krajiny těžbou. Patří sem například selektivní skrytí ornice a úrodných zemin. Etapa biotechnická o Neboli ekotechnická etapa navazuje na důlně-technickou etapu. Obsahuje technickou a biotechnickou fázi. Technická fáze se zabývá terénními úpravami, budováním úrodné vrstvy, stavbou komunikací a dále hydromeliorační, hydrotechnickými a stabilitními úpravami. Biotechnická fáze se zaměřuje na budování lesních porostů, tvorbu zemědělských pozemků nebo hydrickou rekultivací. Etapa postrekultivační o Období po dokončení vlastních rekultivací a po zařazení do běžného režimu péče, kterou se snažíme zvýšit úrodnost u zemědělských kultur a u lesních porostů co nejrychlejší cílený stav zastoupení vybraných dřevin. [4] 2.4 Financování rekultivací Ze zákona 44/1988, neboli horního zákona, vyplývá povinnost organizací provést sanaci a rekultivaci pozemků dotčených těžbou. Sanací rozumíme odstranění škod komplexní úpravou terénu a veškerých územních struktur. K zajištění sanace a rekultivace je organizace povinna vytvářet finanční rezervu. Čerpání těchto financí upravuje 37 a) odstavec 2 zákona 168/1993Sb. který doplňuje horní zákon 44/1988 Sb. Na část těchto prací přispívá stát z finančních prostředků na zahlazení škod z minulosti, což vyplývá z usnesení vlády 242/2002. Projekty, které splňují výzvu mezirezortní komise k předložení projektu na vypořádání škod z minulosti, jsou na základě jejich přijetí realizovány na náklady státu. Zájmy státu na jednotlivých akcích zastupuje supervizor. [4] 13

14 3 HYDRICKÉ REKULTIVACE U NÁS A V ZAHRANIČÍ Po celém světě je v současné době trend vytvořit takzvaný udržitelný rozvoj (sustainable development), zvláště při zahlazování dopadů hornické činnosti. Tedy takovou rekultivaci, která bude stabilní z dlouhodobého hlediska a umožní budoucím generacím další využití rekultivovaného území. Hydrická rekultivace je v nejrůznějších formách používána napříč světem. Vzhledem k tomu, že ve většině případů se těžba střetne s hladinou podzemní vody, je zatopení prostor, které vzniknou hornickou činností, často nejracionálnějším řešením rekultivace. Zatopení podzemních děl je většinou z důvodu zastavení čerpání podzemních vod, které byly potřeba čerpat kvůli dobývání. Při tomto zaplavení podzemního díla se většinou nepočítá s dalším využitím těchto vod. Naopak při zatopení povrchového lomu vznikají rozlehlá antropogenní jezera, která po jisté sanaci mohou být vhodná pro rekreační činnosti, rybolov, či jen jako stabilní ekosystém, podporující kvalitu okolní krajiny a poskytující útočiště mnoha živočichům. 3.1 Lom Ležáky Jezero Most Lom Ležáky Most leží v centrální části severočeské hnědouhelné pánve, na sever od města Most. V šestnáctém století se sloj dobývala povrchovým způsobem na výchozu. Později se dobývalo hlubinným způsobem štolami a jámami. Již tehdy byla velkým problémem podzemní i povrchová voda, která znemožňovala dobývání v hlubších partiích sloje. Rozvoj uhelné těžby byl spjat s vybudováním železnice a s tím související distribucí do celých Čech a Rakouska. Další významný nárůst těžby se ukázal ve druhé světové válce, kdy byla překročena hranice 20 milionů tun uhlí za rok. Po společenských změnách v roce 1989 došlo k restrukturalizaci uhelného hornictví a s tím souvisejícímu útlumu těžby. Na lomu Ležáky Most byl zahájen proces útlumu v roce V roce 1999 byla zastavena těžba hnědého uhlí a roku 2004 prodala společnost Důl Kohinoor a. s. lokality Důl Kohinoor a Lom Ležáky státnímu podniku PKÚ, který se stará až doposud o rekultivaci Lomu Ležáky. [3] 14

15 Obrázek 4: Lom Ležáky v 90. letech. [3] Geologické poměry Velká mělká pánev, která vznikla v období terciéru, přesahuje na jihovýchodu tok řeky Ohře a na severozápadu Krušné hory. Ze širšího pohledu se jedná pouze o jihovýchodní výběžek rozsáhlé pánve, která se nachází na značné části německé krušnohorské oblasti. Uhelná sloj se nachází ve třech podkrušnohorských pánvích a to v severočeské, chebské a sokolovské. Podloží uhelných slojí je tvořeno tercierními sedimenty z písků a jílů, které jsou usazené na krystaliniku. Uhelné sloje jsou z období třetihor a jsou místy proloženy mezivrstvami z jílů, písků a písčitých jílů. Nadloží je tvořeno z jílových sedimentů z miocénu. Nadmořská výška ložiska je cca 230 metrů a nepatrně se zvedá směrem na sever. Na jihu a jihovýchodě je hranice ložiska tvořena výchozy a ostatní strany jsou ohraničeny správní hranicí se sousedními ložisky. [3] 15

16 Matěj Nemček: Hydrické rekultivace v České Republice a v zahraničí Hydrická rekultivace lomu Ležáky Již od začátku sanačních prací na zbytkové jámě lomu Ležáky Most se počítalo s hydrickou rekultivací, s vytvořením jezera. Varianta zasypání zbytkové jámy byla nepřijatelná z důvodu, že by bylo nutné znovu odtěžit a transportovat již zrekultivované výsypky Růžodolskou, Hornojiřetínskou a část Střimické. Obrázek 5: Přehled rekultivace celého území lomu Ležáky [3] 16

17 Byly vytvořeny tři různé projekty hydrické rekultivace: Suchá varianta: Utěsnění sloje včetně dna jámy a starých důlních chodeb. Akumulace přítoků z povodí na dně a vytvoření retenci o velikosti 19,5 ha. Kóta hladiny 150 m nad mořem. Maximální hloubka 10 m. Objem vody 1,2 milionů m 3. Předpokládaná doba zaplavování 1 2 roky. Projektová varianta Dotvarování zbytkové jámy pro vznik jezera Most. Vytvoření ochranných poldrů, eutrofizačních nádrží plážových úprav příprava ploch pro podnikatelskou činnost atd. Rozloha 325 ha. Kóta hladiny 199 m n. m. Objem vody 72,35 milionů m 3. Hloubka 59 m. Zaplavení pomocí řeky Bíliny a povodí jámy (pouze v případě zlepšení kvality vody v řece Bílině). Doba plnění 3 7 roků. Hloubková varianta Podobná úprava terénu jako projektová varianta s rozsáhlejšími hrubými úpravami. Jezero průtočné. Kóta hladiny 228 m n. m. Rozloha hladiny 429 ha. Objem 197 milionů m 3. Plnění pomocí řeky Bíliny s přídavným plněním z přivaděče vod Nechranice (PVN). Doba plnění 5 9 let. [3] 17

18 Ze všech tří variant byla jako nejlepší vyhodnocena varianta projektová. Byla však vzata v úvahu skutečnost, že se kvalita vody v řece Bílině nezlepšila a byl příliš slabý průtok k plnění jezera. Proto se pro napuštění použilo vody z řeky Ohře, která byla průmyslovým vodovodem Nechranice (PVN) přiváděna do jezera z čerpací stanice Stanná pod přehradou Nechranice. K přívodu vody se použilo m podzemního trubního přivaděče. Dalším povoleným zdrojem pro napouštění jezera byly důlní vody s dolu Kohinoor. Tyto vody jsou dostatečně kvalitní pro napouštění jezera a byly přivedeny podzemním trubním přivaděčem o délce m. Třetím zdrojem měla být retenční nádrž, obsahující vodu z odvodňovací bariéry před lomem a vody z předpolí dolu od obcí Lom u Mostu a Mariánské Radčice. Z toho zdroje však bylo upuštěno vzhledem ke zjištění, že chemické a biologické parametry této vody několikanásobně překračují hygienické předpisy vod pro rekreační využití. [3] Sanační a přípravné práce před zahájením napouštění vodního díla Pro zaplavení zbytkové jámy bylo potřeba provést řadu opatření, která jsou nezbytná pro vznik kvalitního a stabilního vodního ekosystému. Před zahájením zatápění zbytkové jámy bylo nezbytné provést řadu sanačních zásahů. Jako například těsnění dna budoucího jezera, výstavba podzemní těsnící stěny, stavba opevnění břehové linie. Také bylo nutné vybudovat oba přivaděče vody do budoucího jezera. [3] 18

19 Těsnění dna budoucího jezera Most Minerální těsnění části dna jezera, které nebylo vnitřní výsypkou ještě dostatečně utěsněno, se provedlo na vytipovaných plochách s pracovními názvy plocha C1 a plocha C2. Těsnění spočívalo v těžbě materiálu pro minerální těsnění, jeho dopravy na místo potřeby, rozprostření a zhutnění do vrstev 2 x 200 mm a 1 x 400 mm mocných. Minerální těsnění tak představovalo vrstvu, která byla po zhutnění 800 mm mocná. Materiál, který byl použitý pro těsnění ploch, byl těžen ze severozápadních svahů lomu. Práce na těsnění dna probíhaly v letech 2004 až Z důvodu časového nesouladu mezi dokončením prací na těsnění dna budoucího jezera a začátkem jeho napouštění v roce 2008 bylo nezbytné po zhutnění těsnících vrstev vytvořit ještě jednu krycí vrstvu 400 mm mocnou tak, aby nedošlo k vyschnutí vrstev minerálního těsnění před vlastním napuštěním jezera (tato vrstva byla vytvořena v roce 2007). Celkový objem přesunutých těsnících materiálů na vybudování minerálního těsnění a krycí vrstvy činil m 3. Nedílnou součástí těchto sanačních prací byly také stavební objekty pro odvodnění, komunikace pro přepravu zemin, prvky stabilizace, rekultivace a monitoring. Monitoring byl rozdělen na monitoring kvality zemin minerálního těsnění a monitoring přítoků do již přirozeně zaplavené části zbytkové jámy lomu Ležáky Most. [3] Břehová linie jezera Výstavba opevnění břehové linie budoucího jezera byla nedílnou součástí projektu sanace a hydrické rekultivace zbytkové jámy lomu a tvoří jej tyto prvky: Protiabrazní opatření. Obvodová komunikace. Odvodnění. Projekt se týkal řešení a ochrany horninového prostředí dna a břehů budoucího jezera z hlediska odolnosti proti neblahému vlivu větrem vyvolaných vln včetně problematiky stabilizace břehů, jak pro budoucí finální břehovou linii na kótě +199 m n. m., tak i pro období během napouštění jezera. V roce 2006 byly zahájeny práce na úpravách a opevnění břehové linie, kdy vzhledem ke skutečnému sklonu závěrných svahů a předpokládaných hydrologických podmínek byl zvolen různý druh opevnění. V místech, kde se předpokládala největší intenzita vln způsobených větrem, je vystaveno opevnění v podobě základních a vratných rozrážečů. Ty se skládají z patky z lomového kamene. Zbývající část opevnění do 19

20 úrovně obvodové obslužné komunikace je tvořeno kamenným pohozem o mocnosti minimálně 50 cm. Opevnění je od základové spáry odděleno geotextilií. Od kóty 195 m n. m. až ke kamennému opevnění je proveden hydroosev, který je před případným odplavením chráněn perforovanou geotextilií. Podél budoucího jezera byla vybudována obslužná obvodová komunikace dlouhá m s krycí vrstvou z drceného štěrku. Tyto práce, které se týkaly výstavby, byly dokončeny na začátku roku [3] V roce 2012 byla aktualizována vodohospodářská bilance vodního díla Jezero Most, která stanovila kolísání hladiny jezera okolo kóty 199,00 m n. m. v rozsahu ± 60 cm. Proto bylo v červnu 2012 přerušeno napouštění jezera a byly provedeny práce pro optimalizaci břehové linie. Realizace nutných úprav obvodové komunikace a protiabrazních prvků břehové linie vyplývajících z aktualizace vodohospodářské bilance, byla dokončena v září V květnu 2014 bylo proto přikročeno k dopuštění jezera Most na finální úroveň hladiny. [3] Podzemní těsnící stěna V průběhu těsnění ploch C1 a C2 byly zjištěny nové skutečnosti, vyžadující vypracování a následnou realizaci změn. Monitoring průsaků vod ve zbytkové jámě a výsledky analýz prokázaly nepřijatelné hodnoty pro započaté napouštění budoucího jezera. Z rozhodnutí vodoprávního úřadu k akumulaci vod vyplynula pro správce DP povinnost ověřené průsaky kontaminovaných vod zachytit a zabránit jejích vnikání do budoucího jezera. Řešení spočívalo v ochraně severního až severozápadního svahu lomu pasivním prvkem pro odclonění propustných kvartérních vrstev zadržujících kontaminovanou vodu. [3] 20

21 Obrázek 6: Montáž podzemní těsnící stěny [3] Cílem stavebních prací bylo zabránění vniku kontaminovaných podzemních vod z prostředí jižního předpolí bývalých skládek Unipetrol RPA (dříve Chemopetrol) do severozápadních svahů lomu a dále do budoucího jezera Most, určeného k rekreaci a sportovním účelům. Jako ochranný prvek byla navrhnuta podzemní těsnící stěna (PTS), jejímž hlavním atributem konstrukce je postupná montáž (neprodyšné spojení) jednotlivých dílů šíře 3-5 m, různé délky podle proměnlivého horizontu kvartéru, složená z vrstev odlišných fyzikálně mechanických vlastností a s obsypem bentonitu a jílových zemin. Byl zvolen typ COMBISEAL (vrstvený celistvý pás PE fólie tl. 2 mm s bentonitovou rohoží, chráněný geotextilií) vybavený monitorovacím systémem SENSOR DDS. Spodní část byla do výšky minimálně 50 cm zasypána volným bentonitem, který byl obohacený sodíkem. Na zásyp bylo využito zemin ze spodních řezů severozápadního svahu. Výstavba PTS byla kvůli svému rozsahu a náročnosti prací dokončena v roce 2010 v prosinci. [3] 21

22 3.1.4 Cíle rekultivace Od začátku je rekultivace celého území lomu Ležáky Most vedena k vybudování příměstské rekreační oblasti, která má sloužit pro turistiku, sport, oddych, rybolov a jiné rekreační činnosti. Mimo tato využití je cílem vytvořit zároveň esteticky a ekologicky hodnotnou krajinu s velkou vodní plochou. Konečná fáze rekultivace byla zaměřena už na konkrétní potencionální využití jednotlivých míst na tomto zrekultivovaném území. Předmětem revitalizace by mělo být například vytvoření přístavu lodí na břehu, vybudování repliky starého města Most, realizace arboreta, postavení pravoslavného kostela a pamětního místa původního místa děkanského kostela. Dále rozšíření cykloturistických tras, výstavba pláží a samozřejmě zázemí jako parkoviště, ubytování a restaurační zařízení. Jsou zde zároveň potenciály pro výstavbu rodinných obydlí. Vedle vodní plochy (tedy hydrickou rekultivace), je zde rekultivace zemědělská a lesnická. Kombinace těchto typů rekultivací je ideálním pro vznik hodnotné, rekreační, příměstské oblasti. Zároveň je zde předpoklad přirozené sukcese vzhledem k tomu, že na tomto místě ještě před těžbou bývaly mokřady. [3] Obrázek 7: Jezero Most v roce 2016 [foto autor] 22

23 3.2 Zatopení lignitových lomů v Polsku (Viz příloha číslo 1) Hydrické rekultivace, čili rekultivace zatopením zbytkových jam, jsou v Polsku preferované. Všechna lignitová ložiska se nachází pod úrovní hladiny podzemní vody, která se většinou nachází hned pod povrchem. Z tohoto důvodu je zatopení nejracionálnějším způsobem rekultivace a v každém případě se používá k zaplavení přirozených přítoků podzemních vod, vody z odvodňovacích systémů, vody z řek a potoků. Většina lignitových zásob v Polsku, které jsou exploatovány, jsou z období neogénu a vyskytují se v lignitových slojích Adamów, Konin, Turów a Belchatów. Každá sloj má své specifické hydrogeologické poměry. [8] Adamów V lignitovém lomu Adamów jsou v současné době v provozu tři jednotlivé lomy Adamów, Koźmin, Wladyslawów. Hydrogeologické poměry jsou zde dány čtyřmi akvifery (dva nad ložiskem a dva pod ložiskem). Jeden akvifer je ve formě písků a štěrků přímo pod povrchem, druhý akvifer v podobě pískovcových čoček ve vrstvách hlíny, třetí je situován v jemných pískách v podloží sloje a čtvrtý je pod touto vrstvou písků v podobě popraskaných slín. Celkový objem čerpané vody z lomů je 130 m 3 /min, přičemž se hladina podzemní vody sníží o 25 až 40 m a depresní kužel je v nadloží od 1 do 5 km a v podloží od 4 do 7 km. [8] 23

24 Obrázek 8: Současná a budoucí situace zatopených lomů v oblasti Adamów [8] Konin V lignitovém lomu Konin jsou též v současné době v provozu tři jednotlivé lomy Kazimierz Pólnoc, Jóźwin, Drzewce. Hydrogeologické podmínky těchto lignitových zásob jsou opět dány čtyřmi akvifery. Dvěma pod ložiskem a dvěma nad ložiskem. První je s volnou hladinou a je v podobě kvartérních písků a štěrků. Druhý je s napjatou hladinou, jako pískovcové čočky v hlínách. Třetí akvifer je v podloží sloje v rozsáhlých pískách a čtvrtý v popraskaných slínách. Celkový objem čerpané vody je 180 m 3 /min při snížení hladiny podzemní vody o 25 až 80 metrů. Depresní kužel v kvartéru je nepravidelný od 1 do 2 km. V akviferech v podloží sloje je depresní kužel předvídatelnější a pohybuje se od 4 do 9 km. Celková plocha depresního kuželu činí cca 280 km 2. [8] 24

25 Obrázek 9: Aktuální a budoucí situace zatopených lomů v oblasti Konin [8] 25

26 3.2.3 Turów Lom Turów se nachází v blízkosti německých a českých hranic. Jedná se o lom v takzvaném trojmezí. Lignitové sloje jsou zde uložené na podloží z nepropustných hornin, z období paleozoika (prvohor). Mocnost této struktury, která má tvar pánve (vlivem tektonické deprese, se pohybuje od 50 metrů na krajích do 300 metrů v centru. Skládá se z hlín (50 % 80 %) a písků (20 % - 50 %) v závislosti na pánevní oblasti. Tyto písky se zde vyskytují v podobě čoček o mocnosti od 1 do 30 metrů a rozlohou dosahující až 3 km. Právě tyto čočky představují zdejší akvifery, obsahující vodu s napjatou hladinou o tlaku od 2 do 20 barů v závislosti na hloubce. Podzemní voda je odváděna pryč z lomu podzemními štolami a odvodňovacími vrty. Podzemní přítoky podzemní vody z řeky Nysa Luźycka, která protéká podél západní strany lomu, jsou odříznuty pomocí podzemní těsnící stěny. Celkový objem přítoků činí v průměru 32 m 3 /min v závislosti na množství povrchových srážek. Kvůli nepropustnému podloží je depresní kužel blízko lomu (ohraničují ho výchozy podložních vrstev). [8] Obrázek 10: Aktuální a budoucí situace zatopených lomů v oblasti Turów [8] 26

27 3.2.4 Belchatów V lignitovém lomu Belchatów jsou aktivní dva jednotlivé lomy - Belchatów a Szczerców. Lignitové ložisko je uloženo v riftovém údolí o délce 60 kilometrů a šířce 0,5 2,0 kilometrů. Maximální hloubka dosahuje 500 metrů. Mezozoický (druhohorní) základ je tvořen horninami z období jury a křídy. Akvifery v tomto prostředí tvoří rozlámaný vápenec, slíny a pískovec. Akvifery jsou uloženy v hloubce 40 až 100 metrů v okolí riftového údolí, ale 400 metrů hluboko přímo v riftovém údolí. Paleogenní a neogenní formace se pod riftovým údolím nachází v hloubce 90 až 400 metrů. Asi polovinu této formace tvoří propustné písky a druhou polovinu představují nepropustné hlíny a lignit. Kvartérní vrstvy se nachází v celé oblasti. Jejich maximální hloubka dosahuje 300 metrů v post-ledovcovém údolí. V ostatních částech regionu je hloubka kvartéru okolo 90 metrů. Skládá se ze 70 % z písků a štěrků a 30 % z hlín. Akvifery nacházející se v konkrétních stratigrafických vrstvách mají mnoho geologických a hydraulických spojitostí, takže celý komplex propustných hornin tvoří jeden obrovský akvifer v celém regionu. Přítoky podzemních vod pro oba lomy činí 500 m 3 min-1, hladina podzemní vody je snížena o 300 metrů při čemž se tvoří depresní kužel s radiusem 3 až 9 kilometrů a s celkovou rozlohou depresního kuželu 730 km 2. [8] Obrázek 11: Aktuální a budoucí situace zatopených lomů v oblasti Belchatów [8] 27

28 3.2.5 Hydrická rekultivace na území lignitových lomů Konin a Adamów Finální rekultivace opuštěných lignitových lomů na území Konin a Adamów nebyly problémové vzhledem k: Malé velikosti těchto opuštěných lomů co do hloubky tak i rozlohou (15 40 metrů). Možnost kompletního nebo částečného zasypání skrývkovými hmotami z přilehlých lomů. Relativně jednoduchý vodní režim. [8] Adamów V regionu Adamów tvoří vodní reservoáry část území s již ukončenou těžbou. V nezasypané části opuštěného lomu Bogdalów bylo vytvořeno malé jezero, které bylo hluboké okolo 8 metrů a pokrývalo cca 10,8 ha. Ve východní části vnitřní výsypky lomu Adamów bylo vytvořeno jezero Przkona o objemu 7,3 milionů m 3. Další případ podobné rekultivace je vznik antropogenního jezera Janiszew, pokrývající 60 ha a o objemu 4 miliony m 3. Bylo vytvořeno v oblasti s již ukončenou těžbou, v lomu Koźmin. Voda v těchto jezerech má dobré kvalitativní hodnoty. V roce 2010 se počítalo s vytvořením dalších tří jezer ve vytěžené oblasti lomu Koźmin Koźmin, Glowy a Terminal s celkovou rozlohou okolo 290 ha a objemem 58 milionů m 3. Ve zbytkové jámě lomu Wladyslawów mělo být založeno jezero s objemem 20,4 milionů m 3. Po ukončení produkce lignitu v lomu Adamów bude v jeho zbytkové jámě vytvořeno jezero o kapacitě 161 milionů m 3. Dnes by již podle plánů měly být zbytkové jámy lomů Wladyslawów a Koźmin zaplaveny. Zbytková jáma po lomu Adamów by měl být zaplaven do 8 až 13 let. V každém případě bylo a bude použito pro zaplavení jam přítoků podzemních vod, voda z odvodňovacích systémů sousedních lomů a přírodními vodními toky. [8] Konin V roce 1953 a 1961 byly lomy Morzyslaw (15 metrů hluboký) a Nieslusz (24 metrů hluboký) opuštěny a ve zbytkových jámách obou lomů byla založena jezera. Na vydobytém území lomu Goslawice (aktivní do roku 1974) vodní reservoár a odkaliště, zabírající 32,5 ha a m 3. V roce 1997 byl opuštěn lom Kazimierz Poludnie (55 metrů hluboký), jehož zbytková jáma byla zasypána skrávkou ze sousedních lomů a na vrcholu této výsypky byly 28

29 založeny dvě jezera o rozloze 35 a 65 ha a o objemu 3 miliony m 3. Zaplavování lomu Patnów bylo dokončeno v roce Zaplaven byl i lom Lubstów, z kterého vzniklo jezero o rozloze 346 ha a objemu 83,5 milionů m 3. Modely zaplavení zbytkových jam lomu Konin ukazují konečné zaplavení přirozenými přítoky podzemní vody do 23 let. K urychlení procesu zaplavení je v plánu využít vodu z odvodňovacích systémů sousedních lomů a vody z řek a potoků. [8] Budoucí rekultivace obrovských a opuštěných lignitových lomů Rekultivace zbytkové jámy v lignitovém lomu Turów v jihozápadním Polsku a lignitového lomu Belchatów v centru Polska bude mnohem obtížnější. Následkem těžby lignitu v těchto oblastí vzniknou velmi rozlehlé opuštěné lomy, jámy, jejichž objem bude dosahovat miliardy kubických metrů. Nejracionálnější metodou rekultivace je naplnění zbytkových obrovských jam podzemní a povrchovou vodou. [8] Lignitový lom Belchatów Produkce lignitu lomu Belchatów je naplánována do roku Provoz sousedního lomu Szczerców bude ukončen v roce Jámy obou lomů ihned po dovršení produkce lignitu budou mít rozlohu okolo 39 km 2 a hloubku 280 m. Obecný koncept rekultivace obou opuštěných lomů je změlčit jámy zasypáním skrývkovými hmotami a následně naplnit vodou. Přípravné práce pro napuštění obou jam budou ukončeny v případě lomu Belchatów v roce 2026 a v roce 2048 v případě lomu Szczerców. Výsledná jezera po lomech Belchatów a Szczerców budou vytvořena s rozlohou 16,9 s 22 km 2, hloubkou 205 a 165 m, objemem 1,3 a 1,8 miliardy m 3. Napouštění jámy po lomu Belchatów začne v roce 2027 a po lomu Szczerców v roce V úvahu byly přijaty dva koncepty napouštění. V prvním se předpokládá naplnění vodních reservoárů pomocí přítoků podzemní vody s přídavným plněním vodou z bariéry odvodňovacích vrtů umístěných okolo lomu. Podzemní voda odčerpána pomocí odvodňovacích vrtů bude vypuštěna do kanálů a poté bude potrubím vedena do vydobytých prostor. Kalkulace odhalily, že napuštění bude kompletní po roce V druhém konceptu se předpokládá naplnění zbytkových jam pomocí přítoků podzemní vody a pomocí vody z řek Warta a Widawka s průtokem 2,25 4,0 m 3 min-1. Výsledky kalkulace ukázaly, že napouštění bude ukončeno před rokem 2072 a Hladina vody bude v obou případech stejná. Voda z jezer, vzniklých zatopením lomu, bude vytékat do řeky Widawka. [8] 29

30 Lignitový lom Turów Dovršení produkce lignitu je naplánováno na rok Přípravné práce pro zaplavení zbytkové jámy budou dokončeny v roce Uvažuje se o třech podobách finální jámy, přičemž každá z nich uvažuje jinou hloubku a rozlohu rezervoáru. Za účelem odhadu doby zaplavování jámy byly vzaty v úvahu následující předpoklady: Rezervoár bude zaplaven pouze povrchovou vodou z řek Nysa Luzycka a Miedzianka o průtoku 3,87 m 3 min -1. Přítoky podzemní vody jsou znemožněny (v průměru 20 m 3 min -1 ); voda v rezervoáru způsobí hydrostatický tlak na podzemní vodu v okolí jámy; podzemní voda obnoví statické zdroje vody v akviferu okolních prostor Povrchový příbytek vody ze srážek bude ztracen odpařováním Výpočty za průměrných hydrologických podmínek odhalily, že napouštění bude ukončeno po 10 letech v případě prvním, 12 letech v případě druhém a 13 letech v případě třetím. Z toho vyplývá, že rekultivace zaplavením bude dovršena mezi roky V ustáleném stavu bude jezero doplňováno z řeky Nysa Luzycka v množstvím 0,075m 3 min -1, za účelem kompenzace ztrát vypařováním. Voda z jezera bude vtékat do řeky Miedzianka. [8] Kvalita vody ve vzniklých jezerech Prouděním vody skrz oblast depresního kužele dochází vlivem kontaktu s horninovým prostředím (zejména oxidující pyrit) k obohacení těchto vod škodlivinami (rozpuštěné ekotoxické kovy, kyselost). Tímto se zhoršují kvality jezerních vod zejména v období plnění a krátce poté. Pouze v případě, že je hladina vody v kontaktu s horninovým masivem bohatým na pyritické sírany, je pravděpodobná dlouhodobá kyselost. Z toho vyplývá, že zhoršení kvality vody je dáno převážně podzemními vodami než povrchovými. Proto je pro napouštění jezer vhodné použití povrchových vod jako například řek nebo vody z odvodňovacích vrtů, které jsou čerpány a potrubím vedeny do jámy a tím nemají šanci se obohatit škodlivinami jako vody proudící skrz horninový masiv. [8] 30

31 3.3 Západní Austrálie Jezero Kepwari (Viz příloha číslo 2) Studie Jezera Kepwari byla zaměřena na posouzení faktorů, limitujících rozvoj biomasy řas. Jezero Kepwari se nachází v oblasti Collie Coal Basin, na jihozápadě Západní Austrálie. Vzhledem k tomu, že je dnes uhlí převážně dobýváno povrchovým způsobem, vzniklo zde 13 jezer, s rozdílnou rozlohou (0,1 1,0 km 2 ), rozdílnou hloubkou (10 70 m), rozdílným stářím (5 50 let), ph (2,4 6,0) a které jsou v různém stádiu rekultivace. Z těchto jezer bylo vybráno Jezero Kepwari pro zjištění faktorů, které brání rozvoji řas a jejich biodiverzitě. Jezero Kepwari bylo napuštěno vodou z řeky Collie mezi lety Vzhledem k sekundární salinizaci, tedy zvyšování koncentrace solí lidskými činiteli, je Jezero Kepwari brakické. Objem jezera je 0,025 km 3 s maximální hloubkou 65 metrů a rozlohou 1,03 km 2. Voda z řeky Collie při napouštění zvýšila hodnotu ph, ale po ukončení napouštění klesla hodnota ph na 4 a zdá se, že s postupem času má tendenci stále klesat. [5] Obrázek 12: Jezero Kepwari [2] 31

32 3.3.1 Monitoring kvality vody a experiment mikrokosmos Data kvality vody byla shromažďována in situ čtvrtletně po dvanáct měsíců. Pomocí multiparametrové sondy byly ve dvoumetrových intervalech měřeny následující hodnoty: Teplota. Hodnota ph. Specifická vodivost. Kalnost. Koncentrace chlorofylu (fluorescencí). Potenciál snížení oxidace. Při každém měření byly odebrány vzorky povrchové vody (0,1 m) a vzorky hloubkové vody (0,30 m nad sedimentem). Polovina vzorku byla přefiltrována a testována na kovy, FRP (filterable reactive phosphorus), dusitany, dusičnany a podobné. Druhá, nefiltrovaná polovina byla testována na celkový obsah uhlíku, dusíku a fosforu. [5] Obrázek 13: Odebírání vzorků vody pomocí vzorkovače Kemmerer (Naresh Kumar) [6] 32

33 Experiment mikrokosmos K vytvoření mikrokosmů byla použita voda a sediment z Jezera Kepwari. Byly vytvořeny dvě sady mikrokosmů. Jedna sada pouze s jezerní vodou a druhá s 20 mm sedimentu. V každém mikrokosmu byly 2 litry jezerní vody. Každý vzorek, kromě kontrolního, byl následně nutričně upraven uhlíkem, dusíkem fosforem, různými kombinacemi těchto prvků, nebo byla voda jen neutralizována jako kontrolní vzorek. Experiment byl ukončen po 35 dnech. Fyzikálně chemická měření byla provedena první a poslední den experimentu. Ačkoliv byl původní záměr sledování rozvoje fytoplanktonu, v mikrokosmu se převážně vyskytoval jako perifyton. Proto došlo k měření perifytonu. [5] Výsledky a zhodnocení Na základě studie Jezera Kepwari bylo zjištěno, že jezero má ph pufrované acidifikací hliníkem, ferolýzou (nasycování podzemní vody železitou rudou a z toho vyplývající oxidací) a erozí z povrchu. Nicméně, vzhledem k tomu, že je Jezero Kepwari ovlivněné AMD a je vzniklé zatopením uhelného lomu, má relativně nízkou kyselost. To je z důvodu nízké koncentrace síru v místním uhlí, které produkuje nízké množství kyselin a také nízkou pufrací okolní geologie. Jezero Kepwari je oligotrofní, zejména co se týká FRP, DOC a celkové koncentrace dusíků. Podobně jsou na tom i přírodní jezera v Západní Austrálii. Uvádí se, že pokud anorganický P přesahuje 5 μg/l a koncentrace anorganického N je mezi μg/l, ani P ani N nemůžou omezovat rozvoj řas. Přestože koncentrace N v Jezeru Kepwari byla vyšší než uvedený limit, koncentrace P nepřesáhla 5 μg/l s vyjímkou epilimnionu v březnu To nasvědčuje tomu, že je systém převážně omezen nízkou koncentrací P. Vzhledem k malému rozdílu celkového uhlíku a DOC se zdá, že je v jezeru nízká koncentrace DIC. Vysoká koncentrace DIC je nutná k rozvoji primární produkce ale DIC je zase závislé na ph jezera. Z těchto výsledků vyplývá, že nejpravděpodobnějšími faktory limitujícími rozvoj primární produkce je nízká koncentrace P a DIC. Většina rodů fytoplanktonu, které byly nalezeny v Jezeře Kepwari patří mezi taxony snášející kyselost, které byly nalezeny i v jiných jezerech po celém světě, ovlivněných AMD. 33

34 Ze všech mikrokosmů, které byly nutričně upraveny, produkovaly nejvíce chlorofylu mikrokosmy s přidaným fosforem. Tato skutečnost naznačuje, že fosfor je klíčovou živinou v kyselých jezerech, vzniklých zatopením lomů. Ačkoli nebyl zaznamenán výrazný rozvoj fytoplanktonu, rozvoj perifytonu podpořil hypotézu, že nutriční obohacení může stimulovat primární produkci a tím podpořit vytvoření potravinového řetězce, který jak se zdá ve většině jezer v oblasti Collie chybí. Přidáním fosforu, známé také jako řízená eutrofizace, může napravit kyselost v jezerech, vzniklých zatopením lomů. Může také pomoci při odstraňování kovů z vodního sloupce a snižovat toxicitu kovů. Je důležité zmínit, že takový program sanace kyselých jezer, vzniklých zatopením lomů, založený na nutričním obohacování, musí být pečlivě naplánován s hlavním cílem stimulovat rozvoj řas a procesy vytvářející zásaditost. Tyto procesy by měly vykompenzovat procesy tvořící kyselost a umožnit tím existenci přirozených procesů v jezeře. Koncentrace kovů a nízké ph se nezdály být omezujícími prvky bránící rozvoji řas. Nicméně, tato skutečnost může limitovat biodiverzitu, která je nízkým ph omezená. Omezená koncentrace fosforu je pravděpodobně způsobena adsorpcí na zvýšené koncentraci hliníku a železa ve vodním sloupci a v sedimentu koprecipitací s hliníkem a železem, za vzniku oxidů a hydroxidů. [5] 34

35 3.4 Zaplavení hlubinných dolů Candín a Fondón ve Španělsku (Viz příloha číslo 3) Hydrické rekultivace většinou znamenají tvorbu jezer na povrchu. V tomto případě dojde k zaplavení hlubinných dolů a vytvoření podzemního vodního rezervoáru. Voda z tohoto rezervoáru může být použita pro posílení toků řek v blízkém okolí a zejména pro geotermální upotřebení. Vzhledem k obvykle vysoké teplotě a objemu je možnost využití této důlní vody pro dálkové vytápění. [1] Obrázek 14: Přehled oblasti budoucího podzemního rezervoáru Candín Fondón [1] 35

36 3.4.1 Popis oblasti Budoucí podzemní vodní rezervoár Candín Fondón se nachází v údolí řeky Nalón, na území samosprávného územního celku Langreo, v oblasti uhelných zásob Asturian Central Coal Basin, v severozápadním Španělsku. Zpočátku zde těžba postupovala z úrovně údolí až k nejvyšším výchozům uhelné sloje. Poté byly raženy jámy a štoly aby bylo dosaženo nižších úrovní sloje. Od 18. století zde těžba spolu s ocelářským průmyslem vedla hlavní průmyslový rozvoj. Ten se postupně snižoval od svého vrcholu v šedesátých letech dvacátého století. V současné době jsou zde téměř všechny doly nečinné. [1] Vedle řady horských lomů zde byly dva hlubinné doly Fondón a Candín. Fondón byl v pořadí druhý hlubinný důl na území Fondón. Jáma tohoto lomu měla dosáhnout hloubky 667 metrů z nadmořské výšky 218 metrů. Byl činný do roku 1995, v současné době se zde nachází historický archiv dobývací společnosti a záchranářská brigáda této společnosti. Důl Candín zahrnuje dvě šachty Santa Eulalia neboli Candín I a Lláscaras neboli Candín II. Jejich úvodní štoly jsou ve výškách 235 metrů nad mořem a 224 metrů nad mořem a byly hluboké 694 a 717 metrů. Candín I a Candín II jsou propojeny štolami ve třech úrovních a Candín II je propojen s dolem Fondón ve dvou úrovních. Potencionální propojení s dalšími doly bylo vyloučeno, tudíž Candín a Fondón tvoří izolovanou důlní nádrž. CCB (Central Coal Basin) leží v jižně centrální části Kantáberského pohoří, které je součástí Hercynského vrásnění. Shromáždění uhelných slojí je zde rozděleno do spolků, místně zvaných dobývací balíky. Sloje černého uhlí jsou zde silně popraskané a deformované a mají malou mocnost. [1] Z hydrogeologického pohledu je oblast tvořená převážně z nepropustných materiálů, které zabraňují vzniku větších vodonosných systémů. Kvůli této skutečnosti podzemní voda preferuje cesty důlními díly nebo otevřenými zlomy. Proto mají důlní díla v této oblasti důležitou roli v řízení vodních zdrojů. Voda obsažená v přirozeném masivu je zanedbatelná s porovnáním s vodou, která je obsažena v prostorách vzniklých po těžbě. [1] Voda z těchto dolů je neutrální a má teplotu nad 20 C, což umožňuje geotermální využití při dálkovém vytápění. Při vyhodnocování vzorků těchto důlních vod bylo zjištěno, že mají blízko k atmosférické vodě. Toto nasvědčovalo rychlé a přímé infiltrace povrchových vod do důlních děl bez obohacování z okolní horniny. [1] 36

37 Dešťové srážky jsou v zimě v této oblasti nadbytečné, nicméně se snižují v letních obdobích. Vzhledem k nízké propustnosti země převládají odtékající potoky dešťové vody nad vsakováním efektivních dešťových srážek (dešťové srážky mínus odpařování). [1] Voda čerpaná z dolů odpovídá převážně vodám z efektivních dešťových srážek, které byly vsáknuty. Vzhledem k předchozí studii jiné podzemní nádrži, u které bylo zjištěno vsáknutí 23 % efektivních dešťových srážek, bylo uvažováno s 23 % i zde (geologické prostředí je velmi podobné). Průměrné roční srážky v této oblasti jsou 1044 mm. Z toho je téměř 57 % odpařováno, což znamená, že roční efektivní srážky činí 450 mm. Z těchto efektivních srážek je nutno odečíst vodu, která odteče po povrchu od vody, která se vsákne. Z toho vyplývá, že 47 l s -1 vteče do podzemní nádrže. [1] Vzhledem k tomu že je z obou dolů odčerpáváno dohromady 60 l s -1 a vsáknuté efektivní srážky činí 47 l s -1 a vzhledem k tomu že nějaké čerpání probíhá i v suchých obdobích, je pravděpodobné, že dochází k částečnému vsakování vody z řek. [1] Z dolu Candín (Candín I a II je čerpáno v průměru 28 L/s a z dolu Fondón je čerpáno v průměru 30 l s -1. To je dohromady 60 l s -1 pro celou důlní nádrž. [1] Obrázek 15: Model hydrologického režimu podzemní nádrže Candín Fondón [1] 37

38 3.4.2 Objem podzemního rezervoáru Candín Fondón Objem prázdných prostor budoucí podzemní nádrže je nezbytný k charakterizování nádrže, vzhledem k tomu že tento objem udává množství vody, která může být pojatá tímto rezervoárem. Vzhledem k charakteristice geologických materiálů v této oblasti a jejich nízké propustnosti, odpovídá tento objem objemu všech důlních děl. Tento objem byl tedy odhadnut vynásobením celkové délky důlních děl (získané od společnosti HUNOSA) s průměrnou plochou 10 m 2. Při odhadu byl brát zřetel na produkci uhlí, která málo známá co se týká počátku dobývání. [1] Obrázek 16: Schéma podzemní nádrže Candín Fondón v nepropustném horninovém masivu [1] Prázdný objem důlních děl je významnější, než objem vzniklý vytěžením uhlí. Celková kapacita nádrže, která vznikla hornickou činností v dolech Candín a Fondón je téměř 8 milionů m 3. [1] Prognóza zaplavení podzemní nádrže Candin Fondón Při napouštění podzemního rezervoáru Candín Fondón je očekáván pomalý proces zaplavování, vzhledem ke vztahu velkého objemu důlních děl a mírného prosakování. Hrubý odhad času pro naplnění rezervoáru byl získán z objemu důlních děl a rychlosti napouštění. Byly simulovány modely zaplavení pomocí softwaru FEFLOW a GRAM. [1] FEFLOW FEFLOW je počítačový program pro simulování toku podzemních vod v porézním a roztříštěném médiu v nasycených i nenasycených podmínkách. [1] 38

39 GRAM Model GRAM bere intenzivně propojené objemy děl jako nádrže, které jsou propojeny s dalšími nádržemi pouze v jednotlivých přepadových bodech. Vodní rovnováha je počítána pro všechny definované nádrže a vzestup vodní hladiny během zaplavování je předpovídán jako funkce zaplavitelného objemu. Tento model byl již v minulosti několikrát použit pro simulaci vzchopení se podzemních vod ve Velké Británii. [1] Obě tyto simulace zaplavení nádrže Candín - Fondón byly velmi podobné odhadům na základě objemu a ročních přítoků vod. Celá podzemní nádrž Candín - Fondón může být pojata jako izolovaný hydrogeologický kolektor, který je ohraničený téměř nepropustnými horninami. Z tohoto geologického prostředí se do nádrže nedostávají žádné podzemní vody, takže její napouštění je dáno vsakováním efektivních povrchových srážek. Průměrná propustnost horninového masivu je odhadována na menší než 10-7 m s -1. [1] Po dovršení napouštění bude čerpání omezeno pouze na vyrovnání vody vsáknuté do nádrže z povrchových srážek. To znamená, že objem čerpaných vod se vyrovná objemu vod vsáknutých. Toto platí díky izolaci nádrže nepropustnými horninami. V případě, že by byla nádrž propojena propustnými vrstvami s okolním povodím, bylo by čerpání daleko náročnější. Je nutné poznamenat, že část sloje je pokryta tenkou vrstvou kvartérních hornin (cca 12 metrů), které mají vyšší propustnost a jsou hydraulicky spojeny s řekou. Dokud je zachováno čerpání důlních voda z této propustné vrstvy mimo spojení s důlní vodou. Po ukončení čerpání dojde k vystoupání důlních vod až do kvartérní vrstvy a voda pak bude cirkulovat touto vrstvou směrem k řece. [1] Vzhledem k celkovému objemu podzemních děl na 8 milionů m 3 a průměrnému přítoku vod cca 60 l s -1 ( m 3 rok -1 ) by napouštění trvalo přibližně 4,2 roku, s průměrnou rychlostí vzestupu hladiny podzemní vody o 0,46 m den -1. Samozřejmě v závislosti na ročních srážkách. [1] Obrázek 17: Přehled objemů podzemních děl obou dolů Candín i Fondón [3] 39

40 Čím vyšší je hladina v nádrži, tím menší jsou náklady na čerpání. Nádrž musí být zaplavena do bezpečné výšky, aby nedocházelo k nežádoucímu úniku důlních vod na povrch. Jako maximální bezpečná výška byla stanovena 175 metrů nad mořem. Tato úroveň hladiny zanechává 36 metrů nenasycených hornin až k hladině řeky Nalón, která je ve výšce 210 metrů nad mořem. [1] Možnosti využití vody z této podzemní nádrže je široké. Vzhledem k vysoké teplotě (cca 20 C) se nabízí využití jako geotermální zdroj pro vytápění. Díky vysoké kvalitě, která je velmi podobná dešťovým srážkám, je možné využít tuto nádrž jako zdroj průmyslové vody. Dokonce lze využít podzemní nádrž pro regulaci vodních toků, například posílení v období sucha. [1] 40