Aktuální číslo:

2018/10

Téma měsíce:

Navigace

Současný stav důlních vod Severočeské hnědouhelné pánve

4. 6. 2017
 |  Vesmír 96, 358, 2017/6
komerční prezentace

V 19. století začala prudce růst těžba hnědého uhlí v severních Čechách. Ruku v ruce s rozšiřující se povrchovou a hlubinnou těžbou uhlí se postupně zásadně měnily hydrogeologické poměry v Severočeské hnědouhelné pánvi (SHP), v současné době nově nazývané Mostecká pánev. Původně malá propustnost uhelné sloje se mnohonásobně zvýšila hlubinnou těžbou uhlí za současného snižování hladin podzemních vod v celém regionu vlivem odčerpávání důlních vod. Všechny výchozy se vlivem podrubání změnily na potenciální infiltrační plochy. Uhelná sloj je v současné době hlubině vyrubána mimo pilíře obcí a měst v celém prostoru SHP mezi Ústím nad Labem, Mostem a Litvínovem. Vznikl tak nový umělý dobře propustný kolektor v přerubané uhelné sloji. Vlivem ukončení činnosti hlubinných dolů a přerušení čerpání důlních vod dochází k postupnému nastoupání podzemních stařinových vod v regionu, kdy vlivem jejich stoupání dochází k ovlivnění doposud činných povrchových dolů. Tyto skutečnosti rovněž výrazně ovlivňují procesy zahlazování hornické činnosti a jejich vliv na ekosystém a sídelní útvary.

Pro úspěšné řešení hydrogeologické a hydrochemické problematiky důlních vod v prostoru Severočeské hnědouhelné pánve je nezbytné podrobně poznat současný a budoucí stav zvodnění uhelné sloje. Před ukončením těžby je tedy důvodné se zabývat otázkou, jak zabránit negativnímu vlivu důlních vod v budoucnu, zejména pak z titulu přiblížení hladiny důlních vod k historickým hodnotám podzemních vod. Právem očekávaný negativní vliv důlních vod na lokální rekultivace a revitalizace území zasažených hornickou činností a zastavěné území v nejníže položených částech zasaženého území je nezbytné sofistikovaně eliminovat. Eliminovat znamená, mimo legislativní, věcné a finanční řešení problematiky, i znát hydrogeologické a hydrochemické poměry v přerubané uhelné sloji.

V rámci projektu VODAMIN, zaměřeného na problematiku důlních vod, ve kterém spolupracovali Svobodný stát Sasko a Ústecký kraj, byla mimo jiné zpracována Výzkumným ústavem pro hnědé uhlí v Mostě (Ing. J. Halíř, 2013) studie současného stavu zvodnění stařinové zvodně SHP. Výsledkem bylo konstatování nedostatku dat o zvodnění přerubané uhelné sloje a návrh 25 monitorovacích vrtů. V roce 2016 bylo realizováno z prostředků PKÚ, s. p., 5 monitorovacích vrtů. Zároveň byly v roce 2016 zahájeny přípravné práce na získání dotačních prostředků EU v rámci programu na podporu přeshraniční spolupráce mezi Českou republikou a Svobodným státem Sasko 2014–2020 v rámci cíle „Evropská územní spolupráce“ prioritní osy 2 pro realizaci zbylých 20 vrtů. Po složitých jednáních byly tyto dotační prostředky Evropské unie, konkrétně z Evropského fondu pro regionální rozvoj, pro projekt VODAMIN II – „Potenciály nebezpečí a využití důlních vod pro zkvalitnění přeshraniční ochrany vod v severních Čechách a Krušnohoří v povodí řeky Labe“ ve spolupráci se Svobodným státem Sasko v dubnu 2017 monitorovacím výborem schváleny. Tím dojde k doplnění celého monitorovacího systému a zajištění potřebných dat.

Z hlediska důlně-hydrogeologických poměrů lze SHP rozdělit do tří samostatných částí:

  • oblast kadaňsko-chomutovská,
  • centrální, mostecko-bílinská část,
  • východní, teplicko-ústecká část.

Situace systému důlních vod je patrná z přiložené mapy.

Hydrogeologický režim důlních vod v centrální mostecké části SHP je určen především doposud probíhající povrchovou těžbou uhlí (Doly Bílina, lom ČSA a lom Vršany) a s tím souvisejícím čerpáním důlních vod, uložením sloje, existencí celé řady zlomů s výškou skoku převyšující původní mocnost sloje a existencí čerpací stanice MR1 v nejhlubší části pánve, jež udržuje hladinu důlních vod na úrovni kolem –20 m n. m. I po hlubinném přerubání uhelné sloje na většině území tak byly zachovány podmínky na vznik samostatných nádrží (depresí), ze kterých stařinová voda přetéká do nejnižší části pánve. V prostoru lze vydělit několik relativně samostatných zvodněných částí.

Důlní voda čerpaná z jámy MR1 je typu Na–Ca–HCO3 s mineralizací pohybující se kolem hodnoty 800 mg/l a teplotou kolem 28 °C. Obsah iontů HCO3 se pohybuje kolem hodnot 500 mg/l a obsah síranů kolísá většinou v rozsahu 20–50 mg/l. Ze škodlivých látek je pravidelně překračován obsah fluoranthenu a rtuti.

Fluoranthen, stejně jako všechny PAU, vzniká v rámci spalovacích procesů jakýchkoli materiálů obsahujících uhlík, pokud není spalování dokonalé. Jedná se o spalování téměř všech druhů uhlíkatých paliv. Polyaromatické uhlovodíky je nutné očekávat obecně všude tam, kde se vyskytují vysokovroucí ropné či uhelné produkty (dehty, asfalty). V rámci mostecké pánve jsou jejím zdrojem současné i historické zápary a zahoření uhlí, bývalé průmyslové generátory na výrobu svítiplynu a složiště popílků. Zvýšený obsah rtuti v podzemní důlní vodě čerpané z MR1 lze přičíst přirozenému obsahu rtuti v uhlí.

V důsledku čerpání na MR1 jsou rozsahy oxidačních a redukčních pásem značně ovlivněné. Redukční podmínky byly potvrzeny jen v nejnižších oblastech kolem čerpací stanice MR1 v hlavní nádrži Kohinoor – Alexander a v nádrži Nelson (vrt 1. máj). Všeobecně na většině území ve zvodněné uhelné sloji prozatím převládají oxidační podmínky s převahou síranů nad hydrogenkarbonáty.

V teplicko-ústecké části SHP lze hydrogeologické poměry po ukončení těžby v roce 1997 a následné rekultivaci posledního činného dolu – lomu Chabařovice – považovat za více méně ustálené. Chabařovickou část pánve lze z hlediska hydrogeologického rozdělit do dvou dílčích oblastí, a to na část trmickou, kde je hladina ovlivňována čerpáním v jámě Franz Josef (Elizabeth), a na část bezprostředně ovlivňovanou přetokem na přelivovém vrtu PV9, jenž snižuje tlak podzemní stařinové vody na izolované jezero Milada v bývalém lomu Chabařovice. V nejhlubší části teplicko-ústecké pánve je umístěna čerpací stanice na jámě Kateřina, která udržuje hladinu stařinových podzemních vod v celé oblasti. Menší trmická část je omezena na severu hrbovickým zlomem I, který tvoří částečnou hydraulickou bariéru, a na západě jílovitým materiálem zasypaným prostorem lomu Chabařovice. Východní okraj tvoří výchoz sloje.

Většina zájmového prostoru je ovlivňována přetokem na přelivovém vrtu a čerpáním na jámě Kateřina. Tento vliv zasahuje do celého zbytku stařin v teplicko-ústecké části hnědouhelné pánve. V případě uzavření čerpání na jámě Kateřina proud stařinových vod odtéká směrem k východu, kde dochází k přetoku na přelivovém vrtu PV9, a dále stařinová voda proudí až do prostoru výchozu sloje, kde přetéká k čerpací jámě Franz Josef, která udržuje sníženou hladinu podzemních stařinových vod v nejnižší oblasti teplicko-ústecké části pánve v Trmicích.

V hlubších částech teplicko-ústecké pánve v redukčním prostředí v stařinových vodách výrazně převažuje obsah kationtů alkalických zemin (Ca2+, Mg2+) nad alkáliemi (Na). V aniontech převládá obsah HCO3 – nad SO42–. Mineralizace se pohybuje kolem hodnoty 1000 mg/l. Charakteristickým znakem je setrvalý stav všech sledovaných složek. Do této oblasti náleží i stařinové vody z jámy Kateřina a přelivového vrtu PV9. Teplota vod se pohybuje kolem 15 °C.

Na okrajích zatopených stařin vlivem přítoku povrchových vod relativně bohatých na kyslík a vlivem kolísání hladiny stařinových vod vzniká oxidační pásmo podzemních vod. Hlavním znakem je zvýšená mineralizace (kolem 2000 mg/l), vyšší obsah síranů (800–1300 mg/l) a železa ( 20–35 mg/l). Podle charakteru infiltrujících vod do sloje dochází buď jen k výraznému obohacení charakteristických iontů, anebo přímo ke změně hydrochemického typu. Druhý případ nastává při zasakování vod hydrogenkarbonátového typu. V kyselejším prostředí oxidace sulfidů je uvolňován CO2 vázaný dosud v aniontech HCO3 – a jeho místo zaujímají ionty SO42–. V oxidačním pásmu leží čerpací stanice Franz Josef.

V západní chomutovské části jsou podzemní stařinové vody vázány na dva vzájemně oddělené stařinové systémy – systémy dolu Václav a dolu Jan Žižka. Tyto systémy spolu nekomunikují a nejsou propojeny s ostatními stařinovými systémy v centrální (mostecko-bílinské) části pánve. Dominantním ovlivňujícím faktorem je lom Libouš s plánovanou životností do roku 2035.

Při ztrátě informací o vývoji hladin a chemismu ztrácí společnost kontrolu a tím schopnost důlní vody účinně regulovat. Podzemní stařinové (důlní) vody mohou být rizikem pro:

  • vodní povrchové či podzemní útvary – vlivem stoupání hladin podzemních stařinových (důlních) vod dochází ke stoupání hladin navazujících mělkých podzemních vod v oblastech přirozeného odvodňování uhelné sloje;
  • uzavírání stávajících povrchových hnědouhelných dolů a následné rekultivace – při nedostatečné znalosti hydrogeologického režimu proudění podzemních stařinových (důlních) vod může dojít k ohrožení rekultivace dolů vlivem neřízených přítoků vod z přerubané uhelné sloje. Protože kolektor přerubané uhelné sloje tvoří jednotný propojený útvar, je nutné tento problém řešit „globálně“ pro celou oblast SHP, a nikoliv jen v rámci uzavírání jednotlivých dolů;
  • sídelní útvary, infrastrukturu, majetek soukromého či veřejného sektoru – v průběhu 19. a 20. století během uměle snížené hladiny podzemní vody vlivem odčerpávání důlních vod byla postavena celá řada stavebních objektů, které jsou v současné době ohrožovány stoupající hladinou podzemní vody. Jako příklad lze uvést městys Hostomice nebo západní část města Trmice. Efektivním řešením je zde pouze čerpání podzemních vod a udržení hladiny podzemních vod na přijatelné úrovni. V dlouhodobém horizontu lze tyto problémy řešit postupně stavebními úpravami.

Podzemní stařinové (důlní) vody lze již dnes v některých případech využít. Omezení je dáno poměrně vysokou mineralizací podzemních stařinových vod. Využít je lze jako užitkové vody nebo jako zdroj energie (teplota vody dosahuje až 28 °C).

Nedílnou součástí výsledků projektu Vodamin a Vodamin II budou i podklady k diskusi o revizi přístupu k důlním vodám a k nakládání s důlními vodami zejména v oblastech:

  • správy monitoringu jednou organizací – státem,
  • uplatnění výsledků monitoringu v rámci odůvodněných podmínek k plánům likvidací jednotlivých těžebních lokalit,
  • přípravy návrhů legislativních úprav v oblasti definice důlních vod, stanovení práva SBS nařídit těžaři zřídit monitorovací prvky, popř. povinnost důlní vody regulovat, a přípravy koncepčních řešení.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Geologie

Doporučujeme

Vlaštovka extrémista

Vlaštovka extrémista

Jaroslav Cepák, Petr Klvaňa  |  10. 10. 2018
Díky satelitní telemetrii se podařilo odhalit vpravdě neuvěřitelné výkony některých ptačích druhů. Nejznámějším je zřejmě osmidenní nonstop let...
Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Staří mořeplavci prý určovali polohu své lodi podle hvězd. Tato rozšířená romantická představa je ale nesprávná. Metoda astronavigace nikdy nebyla...
Jak se neztratit na moři

Jak se neztratit na moři

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Dle znamenitého pozorování Slunce a Měsíce shledávám naši zeměpisnou délku 178° 18' 30" západně od Greenwiche. Zeměpisná délka dle logu je 175°...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné