Štěrkovny a jejich vliv na stav hladiny a jakost podzemních vod Z materiálu firmy OHGS s.r.o. Ústí nad Orlicí sestavil RNDr. Svatopluk Šeda

Štěrkovny situované nad hladinou podzemní vody

Geneze těchto štěrkoven souvisí s paleogeografickým vývojem říční sítě, v jehož průběhu se měnila niveleta říčního dna a tím došlo ke vzniku říčních teras zachovaných v mocnosti jednotek a výjimečně až nižších desítek metrů nad úrovní dnešní erozivní základny.

Vývoj říčních teras

Příkladem mohou být štěrkovny v povodí Labe a jejich přítoků jejichž terasy se nacházejí v několika výškových úrovních, přičemž nejstarší se nachází více než 100m nad úrovní dnešní řeky.

Štěrkovny jsou zde založeny na většinou na permokarbonských a křídových sedimentech, které představují podložní izolátor nebo poloizolátor. Štěrkovny tak mají v převážné části profilu ložiska charakter nesaturované zóny a pouze při bázi je vyvinuta málo mocná zvodeň.

Existují dvě varianty hydrogeologické pozice štěrkoven: - těžba probíhá výhradně nad hladinou podzemní vody; - těžba probíhá částečně i pod hladinou podzemní vody.

Pokud těžba probíhá pouze nad hladinou podzemní vody, vliv těžby na vodní režim je zpravidla následující:

- těžbou dochází k urychlení odtoku podzemní vody z území, neboť chybí tzv. průsakové zpoždění . Zvýrazňuje se tak vliv „suchých“ a „mokrých“ period; - s ohledem na obvykle malý plošný rozsah těžeben ve srovnání s infiltračním povodím je však tento vliv zpravidla malý až nevýznamný.

- přesto ale, pokud se v blízkosti štěrkoven nacházejí místa odběru podzemní vody, amplituda rozkyvu hladin v nich se v průběhu roku sice zvětší, ale obvykle nevýznamně.

- současně se v důsledku kratšího průsaku atmosférických srážek ve směru k hladině podzemní vody mírně mění i jakost vody, ale především z důvodu absence oživené půdní vrstvy stoupá riziko znečištění vody vlivem těžby, dopravy, eolického přenosu hnojiv a pesticidů, apod.

Doporučení? - Provádět a vyhodnocovat monitoring vodních stavů v prostoru štěrkoven a v jejím okolí, optimálně ve vazbě na objekty přirozeného pozadí; - sledovat jakost podzemní vody v území pod i nad štěrkovnou, výsledky průběžně hodnotit a včas přijímat případná nápravná opatření; - vše systematicky dokumentovat a archivovat.

Pokud těžba u tohoto typu ložisek probíhá částečně i pod hladinou podzemní vody, v důsledku morfologické pozice štěrkoven se tyto většinou odvodňují gravitačně a těžba tedy probíhá „nasuchu“. Přesto jsou i v těchto případech nutná některá opatření:

- vlivem umělého snížení hladiny podzemní vody v důsledku odvodnění štěrkovny dochází v dosahu hydraulického účinku tohoto snížení k poklesu hladiny vody v okolí štěrkovny s vazbou na okolní zdroje vody a na vodní a na vodu vázané ekosystémy. Účinek tohoto drenážního zásahu je proto nutno monitorovat, dokumentovat, vyhodnocovat, přijímat případná nápravná opatření a vše archivovat.

Pro posouzení míry ovlivnění místního vodního režimu způsobované odvodňováním ložiska je proto nezbytné vhodně, tj. prostorově i časově, nastavit monitoring podzemních i povrchových vod v celé oblasti, a to vždy ve vazbě na objekty přirozeného pozadí.

- vypouštěné vody jsou právě tak jako veškeré vody ve štěrkovnách vodami povrchovými a povolení k jejich vypouštění, včetně stanovení jejich množství a jakostních parametrů patří do kompetence vodoprávního úřadu konkrétní ORP.

Štěrkovny situované pod hladinou podzemní vody

Tyto štěrkovny se nacházejí zpravidla v nejnižších terasových stupních našich řek, jejich mocnost často přesahuje 10 m a těžba z větší části probíhá pod hladinou podzemní vody, aniž by se tato uměle snižovala. Štěrkovny tohoto typu se nacházejí především o oblasti větších řek, Labe, Moravy, aj.

V důsledku této pozice a granulometrického složení se zpravidla jedná o štěrkopískové sedimenty, které tvoří významné hydrogeologické kolektory, samostatné hydrogeologické rajóny, resp. útvary podzemních vod stanovené vyhláškou č. 5/2011 Sb.

Vodohospodářský význam je zpravidla dán začleněním těchto rajónů do CHOPAV, kde je tento význam zvýrazněn tím, že pokud není udělena výjimka, lze souvislou hladinu podzemní vody odkrýt pouze tehdy, když časový postup a technologie těžby jsou přizpůsobeny následnému vodohospodářskému využití prostoru ložiska.

Jaký je v případě těžby štěrkopísků pod hladinou podzemní vody vliv na vodní režim? Prvním faktorem změny vodních poměrů je deficit hmoty způsobený vytěžením suroviny. To je obecně doprovázeno poklesem hladiny vody řádově až o desítky centimetrů.

Druhým faktorem je „narovnání“ otevřené hladiny podzemní vody způsobené ztrátou odporů. To se na návodní (přítokové) straně štěrkovny projeví jejím poklesem a na výtokové straně jejím vzestupem.

Třetím faktorem je postupný vliv kolmatace boků štěrkovny vedoucí k vytvoření částečné hydraulické bariery pro proudění podzemní vody zvodněným kolektorem.

Čtvrtým faktorem je změna dotačních podmínek zvodně srážkovou vodou, provázených především zvýšeným výparem.

Méně známým je vliv štěrkoven na jakost podzemní vody Méně známým je vliv štěrkoven na jakost podzemní vody. V tomto smyslu jsme v minulosti prováděli podrobný průzkum v oblasti rajonu 1160 Kvartérní sedimenty urbanické brány v oblasti někdejšího přehloubeného koryta Labe.

Výsledky jsou následující: - dominantní vliv na jakost vody ve štěrkovně má nové ustanovení vápenato-uhličité rovnováhy a s ní související vylučování uhličitanu vápenatého; - původní slabě kyselá voda se postupně mění na alkalickou až silně alkalickou. Důvodem je především fotosyntetická asimilace zelených rostlin, kdy především v létě za slunných dnů je zde odčerpáván CO2;

- klesá koncentrace hydrogeonuhličitanů a vznikající nerozpustné uhličitany klesající ke dnu. Spolu s úbytkem vápníku dochází ke snížení celkové mineralizace; - vzhledem k nárůstu pH, slunečnímu svitu a k následné produkci kyslíku zelenými organismy dojde k oxidaci dvojmocných forem železa a manganu, k vylučování jejich málo rozpustných oxidů a k k jejich ukládání na dně a stěnách štěrkovny;

- vzhledem k nárůstu pH, slunečnímu svitu a k následné produkci kyslíku zelenými organismy dojde k oxidaci dvojmocných forem železa a manganu, k vylučování jejich málo rozpustných oxidů a k k jejich ukládání na dně a stěnách štěrkovny; - naopak jako rizikové se ukázaly být zvýšené koncentrace ropných látek, především vlivem imisního zatížení z dopravy, nárůst hodnoty CHSK Mn a nově je patrný trend zvyšování počtu vodních útvarů povrchových vod typů jezer, v nichž jsou dokumentovány pesticidy

Některé hodnoty z chemických rozborů vody vně a uvnitř zkoumané štěrkovny jsou následující: vody vně štěrkovny vody ve štěrkovně pH 6,7 8,4 konduktivita (mS/m) 100 66 Na ( mg/l) 40 25 Ca (mg/l) 160 100 HCO3 ( mg/l) 280 40 NO3 ( mg/l) 64 6 SiO2 ( mg/l) 5,7 1,6 Fe (mg/l) 0,1 0,08 Mn (mg/l) 0,4 0,2 CHSk Mn (mg/l) 0,7 1,9

Jak je tedy zřejmé, štěrkovny mohou mít zásadní vliv na jakost podzemní vody a jsou oblasti (například v zemědělsky využívaných lokalitách s převahou orné půdy nebo v oblastech přírodních drenáží podzemní vody s redukčním prostředím), kdy štěrkovny mají významný pozitivní vliv na jakost vod, představují jakousi „přírodní úpravnu vody“ a vodárensky je výhodné jejich vodu využívat. Samozřejmě při možnosti eliminace rizik plynoucích z existence otevřené hladiny podzemní vody.

Štěrkovny však současně znamenají významný zásah do pozemku, v jejich okolí proto vznikají určité limity využití území a ty je nutno před možnosti provedení otvírky ložiska detailně zkoumat.

A tak současný „boj“ vodohospodářů a těžařů o odpověď na otázku, zda je možno těžit štěrkopísek pod hladinou vody bez negativního vlivu na místní vodní režim má a vždy bude mít jen jednu jedinou odpověď: těžba vždy ovlivní místní vodní ekosystém

Podstatně složitější otázkou je však odpověď na otázku míry a přijatelnosti tohoto ovlivnění. Jsem dobrý a zkušený hydrogeolog a mám-li nato prostor (časový a finanční), umím s vysokou pravděpodobností specifikovat míru tohoto ovlivnění. Co však neumím, byť se to po mně žádá, je hodnotit celospolečenskou přijatelnost tohoto ovlivnění. Na tuto dovednost nám nějak chybí profese, řekl bych že nejenom při posuzování štěrkoven!

Nechci být na závěr příliš ironický, ale nedá mi to, protože se mi to jeví trošku kocourkovské. Někdo rozhodl a dal to do výkladu vodního zákona, že veškerá voda ve štěrkovnách je voda povrchová. Tak se nedivme, že do štěrkoven můžeme vypouštět vody z čistíren odpadních vod, nedivme se, že z nich můžeme odebírat vodu v množství 500 l/s, aniž by k tomu bylo třeba vyjádření osoby s odbornou způsobilostí v hydrogeologii, na rozdíl od jednoho kbelíku/den, jestliže si ho napumpujeme z vlastní studny

Děkuji za pozornost a přeji hezký zbytek dne. Svatopluk Šeda seda@ohgs Děkuji za pozornost a přeji hezký zbytek dne! Svatopluk Šeda seda@ohgs.cz