PRZEDSIĘBIORSTWO BADAWCZO-WDROŻENIOWE. EKOPOLIN Sp. z o.o. RAPORT O ODDZIAŁYWANIU NA ŚRODOWISKO DLA PRZEDSIĘWZIĘCIA

Transkrypt

1 eko polin PRZEDSIĘBIORSTWO BADAWCZO-WDROŻENIOWE WDROŻENIOWE OCHRONY ŚRODOWISKA EKOPOLIN Sp. z o.o. RAPORT O ODDZIAŁYWANIU NA ŚRODOWISKO DLA PRZEDSIĘWZIĘCIA EKSPLOATACJA ODKRYWKOWA ZŁOŻA WĘGLA BRUNATNEGO GUBIN TRANSGRANICZNE ODDZIAŁYWANIE NA ŚRODOWISKO WROCŁAW - KWIECIEŃ 2015

2 eko polin PRZEDSIĘBIORSTWO BADAWCZO-WDROŻENIOWE WDROŻENIOWE OCHRONY ŚRODOWISKA EKOPOLIN Sp. z o.o. Zleceniodawca PGE GUBIN Sp. z o.o. ul. II Armii Wojska Polskiego Gubin Umowa GBN-W13/14 RAPORT O ODDZIAŁYWANIU NA ŚRODOWISKO DLA PRZEDSIĘWZIĘCIA EKSPLOATACJA ODKRYWKOWA ZŁOŻA WĘGLA BRUNATNEGO GUBIN TRANSGRANICZNE ODDZIAŁYWANIE NA ŚRODOWISKO Inwestor PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. ul. Węglowa Bełchatów Autor opracowania mgr inż. Jarosław Rzeźnicki WROCŁAW - KWIECIEŃ Wrocław, ul. J.E. Purkyniego 1 Nr rej KRS ekopolin@ekopolin.pl tel , Regon fax NIP

3 SPIS TREŚCI WPROWADZENIE WPŁYW ODWODNIENIA GÓROTWORU NA WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE - OPRACOWANIE NUMERYCZNEGO MODELU HYDROGEOLOGICZNEGO ZŁOŻA GUBIN WYZNACZENIE ZASIĘGU OBSZARU BADAŃ Obszar Polski Obszar Niemiec WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE OBSZARU BADAŃ CHARAKTERYSTYKA HYDROLOGICZNA Opady atmosferyczne Przepływy w rzekach Warunki odpływu rzecznego SCHEMATYZACJA NATURALNYCH WARUNKÓW HYDROGEOLOGICZNYCH WYJŚCIOWY STAN HYDRODYNAMICZNY DLA BADAŃ MODELOWYCH PLANOWANA EKSPLOATACJA GÓRNICZA I ROZWÓJ SYSTEMU ODWODNIENIA Kopalnia Gubin Kopalnia Jänschwalde PROGNOSTYCZNE BADANIA MODELOWE Wyznaczenie wyjściowego stanu hydrodynamicznego dla obliczeń prognostycznych Modelowe badania prognostyczne dla odwodnienia kopalni Gubin Prognozowany rozwój leja depresji OCENA SKUTECZNOŚCI DZIAŁAŃ MINIMALIZUJĄCYCH ZASIĘG ODDZIAŁYWANIA LEJA DEPRESJI ODDZIAŁYWANIE ODWADNIANIA ZŁOŻA GUBIN NA TERENY NIEMIEC WPŁYW EKSPLOATACJI KOPALNI GUBIN NA WODY POWIERZCHNIOWE ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM NYSY ŁUŻYCKIEJ SKUTKI ODPROWADZANIA WÓD KOPALNIANYCH W KONTEKŚCIE PRZESTRZEGANIA CELÓW RAMOWEJ DYREKTYWY WODNEJ ODDZIAŁYWANIE ODWODNIENIA NA PRZEPŁYWY W RZEKACH ZLEWNI NYSY ŁUŻYCKIEJ REKULTYWACJA WYROBISKA POEKSPLOATACYJNEGO WPŁYW WODNEGO KIERUNKU REKULTYWACJI NA WODY ZLEWNI NYSY ŁUŻYCKIEJ ODDZIAŁYWANIE NA NYSĘ ŁUŻYCKĄ POBORU WÓD DO REKULTYWACJI LIKWIDOWANYCH WYROBISK WĘGLA BRUNATNEGO POLSKICH I NIEMIECKICH W KONTEKŚCIE REKULTYWACJI WYROBISKA KOŃCOWEGO KOPALNI GUBIN PROGNOZA SKUTKÓW ODDZIAŁYWANIA PRZEDSIĘWZIĘCIA DLA PODMIOTÓW GOSPODARUJĄCYCH ZASOBAMI WODNYMI ODDZIAŁYWANIA PRZEDSIĘWZIĘCIA NA OBSZARY NATURA 2000 ORAZ KRAJOWE FORMY OCHRONY PRZYRODY NA TERENIE REPUBLIKI FEDERALNEJ NIEMIEC ODDZIAŁYWANIE PROJEKTOWANEJ KOPALNI GUBIN NA OBSZARY CHRONIONE NATURA ODDZIAŁYWANIE PROJEKTOWANEJ KOPALNI GUBIN NA INNE FORMY OCHRONY PRZYRODY Obszary chronione (Naturschutzgebiete - NSG) Obszary chronionego krajobrazu (Landschaftsschutzgebiete - LSG)... 51

4 Rezerwaty biosfery (Biosphärenreservat - BR) Parki narodowe (Nationalpark - NatP) Parki natury (Naturpark - NP) Najważniejsze gatunki chronione ODDZIAŁYWANIE PRZEDSIĘWZIĘCIA NA POZOSTAŁE ELEMENTY ABIOTYCZNE ŚRODOWISKA OKREŚLENIE ODDZIAŁYWANIA KOPALNI ZLOKALIZOWANYCH PO STRONIE NIEMIECKIEJ NA OBSZAR POTENCJALNEGO ODDZIAŁYWANIA KOPALNI GUBIN W CELU USTALENIA STANU ZEROWEGO EMISJA HAŁASU ORAZ PYŁU JAKOŚCIOWY I ILOŚCIOWY BILANS WODNY NYSY ŁUŻYCKIEJ Jakościowy bilans wodny Ilościowy bilans wodny WPŁYW ODWADNIANIA KOPALNI JÄNSCHWALDE I JÄNSCHWALDE-NORD NA POZIOM WÓD PODZIEMNYCH MATERIAŁY WYKORZYSTANE I CYTOWANE SPIS TABEL SPIS RYSUNKÓW... 64

5 WPROWADZENIE W niniejszym opracowaniu przedstawiono zagadnienia związane z transgranicznym oddziaływaniem przedsięwzięcia na środowisko. Przesłanką do podjęcia tematu oddziaływania transgranicznego jest lokalizacja planowej kopalni węgla brunatnego Gubin w obszarze przygranicznym, na obszarze zlewni rzeki granicznej Nysy Łużyckiej, na utworach geologicznych wspólnych dla obszarów Polski i Niemiec. Generalnie dokumentacja stanowi wyciąg z Raportu o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia Eksploatacja odkrywkowa złoża węgla brunatnego Gubin zawierający wyłącznie zagadnienia dotyczące zagrożenia oddziaływaniem transgranicznym. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 1

6 1. WPŁYW ODWODNIENIA GÓROTWORU NA WARUNKI HYDROGEOLOGICZNE - OPRACOWANIE NUMERYCZNEGO MODELU HYDROGEOLOGICZNEGO ZŁOŻA GUBIN Ocena wpływu odwodnienia kopalni na warunki hydrogeologiczne opiera się na wynikach badań modelowych przeprowadzonych z wykorzystaniem numerycznego modelu hydrogeologicznego złoża węgla brunatnego Gubin opracowanego na potrzeby niniejszej oceny oddziaływania przedsięwzięcia na środowisko [1]. Etapy budowy modelu hydrologicznego przedstawiono poniżej. 1) Zebranie danych archiwalnych z zakresu warunków hydrogeologicznych i hydrologicznych złoża Gubin oraz ich analiza dla potrzeb budowy modelu numerycznego. 2) Określenie modelu warunków hydrogeologicznych w zakresie wykształcenia strukturalnego poziomów wodonośnych, parametrów filtracyjnych, kontaktów hydraulicznych, warunków zasilania. 3) Określenie wyjściowego stanu hydrodynamicznego wód podziemnych w obszarze potencjalnego zasięgu leja depresji wywołanego przyszłym odwodnieniem złoża Gubin z uwzględnieniem oddziaływania kopalni węgla brunatnego Jänschwalde i Jänschwalde- Nord. 4) Określenie warunków hydrologicznych w zakresie cieków objętych potencjalnym oddziaływaniem leja depresji z uwzględnieniem oddziaływania kopalni węgla brunatnego Jänschwalde i Jänschwalde-Nord. 5) Opracowanie schematu hydrodynamicznego w zakresie przepływów wód podziemnych w kompleksie wodonośnym objętym przyszłym odwodnieniem. 6) Opracowanie hydrogeologicznego modelu numerycznego złoża Gubin dla potrzeb prognozowania rozwoju leja depresji i wielkości dopływów. 7) Kalibracja numerycznego modelu. Dysponując skalibrowanym numerycznym modelem hydrogeologicznym można było przeprowadzić obliczenia prognostyczne dla okresu odwadniania kopalni węgla Gubin do końca jej eksploatacji obejmujące: a) określenie wyjściowego stanu hydrodynamicznego wód podziemnych wytworzonego odwadnianiem kopalń Jänschwalde i Jänschwalde-Nord na stan czasowy odpowiadający uruchomieniu odwodnienia kopalni węgla ze złoża Gubin, b) określenie wpływu odwadniania górotworu na warunki hydrogeologiczne poprzez ustalenie rozwoju zasięgów lejów depresji oraz wielkości dopływów wód podziemnych do systemu odwadniania, Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 2

7 c) określenie wpływu odwadniania na przepływy cieków powierzchniowych, d) określenie wpływu odwadniania na ujęcia wód podziemnych, e) ustalenie działań minimalizujących oddziaływanie przedsięwzięcia na wody podziemne i powierzchniowe w trakcie eksploatacji kopalni i po jej zakończeniu Wyznaczenie zasięgu obszaru badań Obszar Polski Podstawowym problemem w tworzeniu hydrogeologicznego modelu numerycznego, mającego na celu wyznaczenie zasięgu oddziaływania systemu odwodnienia kopalni, jest określenie jego zasięgu. Z jednej strony obszar objęty modelem nie powinien być przesadnie duży, gdyż wiąże się to z nakładem pracy nad jego tworzeniem, z drugiej strony ważne jest, aby przyjęte w modelu granice umożliwiły odtworzenie rozwoju nieskrępowanego niczym leja depresji. Do wyznaczenia obszaru objętego modelem dla kopalni Gubin wykonano obliczenia hydrologiczne wykorzystując doświadczenia z przebiegu odwodnienia KWB Jänschwalde w zakresie wielkości dopływów. Kopalnia ta może być traktowana jako analogiczna dla projektowanej kopalni Gubin, gdyż ich funkcjonowanie dotyczy różnych części tego samego basenu sedymentacyjnego. Dlatego też można się spodziewać podobnych warunków hydrogeologicznych. Ponieważ także wielkości tych kopalń są zbliżone, można było oczekiwać, że odwodnieniu kopalni Gubin towarzyszyć będzie dopływ o podobnej wielkości jak w przypadku KWB Jänschwalde, stąd i zasięg leja depresji może być analogiczny. Zgodnie z opracowaniem [2] wielkość dopływu do KWB Jänschwalde w roku 1998 wynosiła Q = 187,2 m 3 /min, a oszacowana wielkość zasilania infiltracyjnego wynosiła ω = 0,00032 m 3 /d m 2, co stanowi 20 % średniej rocznej wielkości opadów (P = 573 mm). Wykorzystując powyższe dane można obliczyć powierzchnię obszaru zasilania dla tej kopalni przyjmując, że w przybliżeniu odpowiada ona zasięgowi leja depresji korzystając z niżej przedstawionych wzorów: powierzchnia leja depresji A = Q/w promień leja depresji R = (A/π) 0,5 Obliczony w wyżej przedstawiony sposób zasięg leja depresji wyniósł 16,4 km (licząc od środka ciężkości obszaru objętego systemem odwodnienia). Biorąc pod uwagę, że przyjęta do obliczeń wielkość modułu zasilania wydaje się być zbyt mała jak na warunki górniczego drenażu oraz to, że wielkość dopływu do KWB Jänschwalde zawiera również składową pochodzącą z zasobów statycznych, można uznać, że obliczony zasięg leja depresji Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 3

8 przedstawia sobą wielkość maksymalną, a w rzeczywistości może być mniejszy. Wyznaczając wielkość obszaru objętego tworzonym modelem przyjęto, że jego granice zawierać się będą wewnątrz określonego wyżej maksymalnego zasięgu leja depresji, ale uwzględniać będą również istniejące warunki hydrogeologiczne i hydrologiczne oraz cele stawiane przed modele. Poniżej przedstawiono przebieg granic obszaru objętego modelem hydrogeologicznym. Południowo-zachodnią granicę poprowadzono wzdłuż koryta rzeki Nysy Łużyckiej. Nie stanowi ona ograniczenia dla rozwoju leja depresji, ale przyjmując w modelu wzdłuż niej warunek brzegowy III-go rodzaju można uwzględniać jej udział w tworzeniu warunków zasilania leja depresji oraz kontrolować jego rozwój. Zachodnią i północno-zachodnią granicę modelu wyznaczają wschodnie kontury eksploatacji istniejącej kopalni Jänschwalde oraz projektowanej Jänschwalde-Nord. Północne ograniczenie badanego obszaru stanowi przebieg Budoradzanki, prawostronnego dopływu Nysy Łużyckiej. Północno-zachodnie obrzeże badanego obszaru poprowadzono po linii wododziału pomiędzy rzekami Nysą Łużycką i Odrą. Wschodnia granica obszaru przebiega odcinkami wzdłuż lokalnych cieków i wododziałów pomiędzy nimi. Południowa granica biegnie wzdłuż krawędzi wysoczyzny morenowej w obszarze Wzniesień Żarskich, na styku z obszarem Kotliny Zasieckiej. Obszar badań wyznaczony w opisany wyżej sposób nawiązuje do określonego maksymalnego zasięgu potencjalnego oddziaływania systemu odwodnienia kopalni Gubin, umożliwiając w bezpieczny sposób wyznaczanie rozwoju leja depresji i jednocześnie daje możliwość badania wpływu na największe ujęcia wód podziemnych znajdujących się na tym terenie - Gubin/Komorów dla Gubina i Glinka Górna dla Lubska (rysunek 1). Całkowita powierzchnia obszaru objętego modelem wynosi 750 km 2. W granicach przyjętego obszaru badań znajdują się granice trzech rozpoznanych złóż węgla brunatnego - Gubin, Gubin-Zasieki-Brody, Lubsko. Najdokładniej rozpoznane jest złoże Gubin. Do dyspozycji w zakresie oceny budowy geologicznej złoża istnieje kompleksowa dokumentacja geologiczna z roku 1969 w kategorii C 2, C 1 i B oraz wykonany w 2009 roku przez Przedsiębiorstwo Geologiczne S.A. w Krakowie dodatek do tej dokumentacji. Jeżeli chodzi o rozpoznanie warunków hydrogeologicznych to istnieje jedynie część hydrogeologiczna dokumentacji odnosząca się głównie do Pola Strzegów. Dodatkowych informacji hydrogeologicznych dla tego złoża dostarczają wyniki Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 4

9 prac prowadzonych od lat 80-tych XX wieku w celu oceny oddziaływania KWB Jänschwalde na terytorium Polski. Do dyspozycji są tu obserwacje zwierciadła wody w zlokalizowanych na terenie Polski 10 piezometrach trzeciorzędowych i 14 czwartorzędowych. Piezometry trzeciorzędowe zostały włączone do sieci monitoringu państwowego. Złoże Gubin-Zasieki-Brody posiada dokumentację geologiczną w kategorii D 1 wykonaną w 1993 roku w Państwowym Instytucie Geologicznym w Warszawie. W czerwcu 2011 roku trwało postępowanie związane z zatwierdzaniem nowej dokumentacji geologicznej dla tego złoża opracowanej również przez Państwowy Instytut Geologiczny w Warszawie. Nie była ona jeszcze dostępna podczas opracowywania modelu hydrogeologicznego dla kopalni Gubin, ale większość otworów dostarczających dodatkowe rozpoznanie budowy geologicznej została uwzględniona, gdyż są one ujęte w cyfrowym modelu złoża Gubin opracowanym w roku 2009 przez Poltegor-Instytut we Wrocławiu ( Koncepcja zagospodarowania złoża węgla brunatnego Gubin. Etap: Model geologiczny złoża; budowa geologiczna nadkładu, zasoby węgla - rozkład jakościowy i przestrzenny. ; Poltegor-Instytut, Wrocław 2009). Model ten stanowił podstawę opracowanego na potrzeby niniejszej pracy geologicznego modelu numerycznego obejmującego cały badany obszar. Najmniej dokładnie rozpoznane zostało złoże Lubsko. Zajmuje ono jednak peryferyjne położenie w opracowywanym modelu, dlatego stan jego rozpoznania jest wystarczający dla przyjętego zakresu obliczeń modelowych. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 5

10 Rysunek 1. Mapa dokumentacyjna obszaru badań modelowych leja depresji Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 6

11 Obszar Niemiec W kwietniu 2014 roku na spotkaniu w Cottbus uzgodniono ze stroną niemiecką treść protokołu dotyczącego wymiany danych geologicznych i górniczych w obszarze pasa przygranicznego w rejonie oddziaływania niemieckich kopalń węgla brunatnego Jänschwalde i Jänschwalde-Nord oraz projektowanej polskiej kopalni węgla brunatnego Gubin. Ustalono, że strona niemiecka jest w trakcie opracowywania hydrogeologicznego modelu numerycznego złoża węgla brunatnego objętego planowaną eksploatacją przez kopalnię Jänschwalde-Nord. Dane wyjściowe z tego modelu jak również informacje dotyczące warunków brzegowych istotnych dla modelu hydrogeologicznego złoża Gubin zostały przekazane stronie polskiej w następującym zakresie: zasięg występowania II łużyckiego pokładu węgla brunatnego eksploatowanego na terenie Niemiec, wraz z zasięgiem rynien erozyjnych (rysunek 2), hydroizohipsy zwierciadła wody w głównych odwadnianych poziomach wodonośnych na stany czasowe 2012, 2025 i 2048 rok, czasowy postęp eksploatacji do roku 2049, warunki brzegowe w głównych odwadnianych poziomach wodonośnych na stany czasowe 2012, 2025 i 2048 rok, plany rozbudowy ekranu przeciwfiltracyjnego, lokalizacje piezometrów i wyniki pomiarów zwierciadła wód podziemnych w niemieckiej sieci monitoringowej, przestrzenne rozprzestrzenienie warstw geologicznych odwadnianego kompleksu wodonośnego w formie zbioru danych w formacie Excel opracowanego według zasad odpowiadających polskiemu modelowi numerycznemu złoża Gubin, W okresie wymiany danych strona niemiecka nie dysponowała jeszcze szczegółowymi wynikami prognoz dotyczącymi procesu zatapiania wyrobiska poeksploatacyjnego kopalni Jänschwalde-Nord. Dane dotyczące ujęć wód podziemnych na terenie Niemiec przyjęto na podstawie opracowania [1]. Główne ujęcia wód podziemnych na terytorium Niemiec w badanym obszarze przestawiono poniżej, natomiast ich lokalizację na rysunkach 1 i 2. ujęcie WW Forst pobór wody 0,06 m 3 /s ujęcie WW Guben pobór wody 0,06 m 3 /s ujęcie Trevira GmbH Guben pobór wody 0,01 m 3 /s Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 7

12 Rysunek 2. Rozprzestrzenienie II łużyckiego pokładu węgla wraz z rynnami erozyjnymi i głównymi ujęciami wody na terytorium Niemiec Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 8

13 1.2. Warunki hydrogeologiczne obszaru badań W obrębie obszaru potencjalnego zasięgu leja depresji wyróżnić można cztery zasadnicze poziomy wodonośne: czwartorzędowy poziom wodonośny, nadwęglowy poziom wodonośny neogenu, międzywęglowy poziom wodonośny neogenu, podwęglowy paleogeńsko-mezozoiczny poziom wodonośny. Poniżej zawarto krótkie omówienie wyszczególnionych wyżej poziomów wodonośnych. Czwartorzędowy poziom wodonośny W obrębie piętra plejstoceńskiego w złożu Gubin występuje praktycznie jeden poziom wodonośny związany z różnoziarnistymi piaskami fluwioglacjalnymi. W jego obrębie występują dwa, a w części złoża trzy horyzonty wodonośne, częściowo oddzielone od siebie poziomami glin zwałowych. Horyzonty te mają ze sobą kontakt hydrauliczny w obrębie głębokich plejstoceńskich dolin kopalnych i rynien subglacjalnych, również wypełnionych piaskami i żwirami. Zwierciadło wód podziemnych poziomu plejstoceńskiego w dolinie Nysy Łużyckiej ma charakter swobodny, a na wysoczyźnie napięty. Współczynnik filtracji w utworach piaszczystych piętra plejstoceńskiego osiąga wartości rzędu m/s, a odsączalność sięga 23 %. Wydajność tego kompleksu wynosi około 50 m 3 /h przy depresji 27 m. Nadwęglowy poziom wodonośny neogenu W górnej części piętra neogeńskiego ponad II pokładem węgla brunatnego występuje nadwęglowy poziom wodonośny, na który składają się dwa horyzonty - pierwszy związany z I środkowopolskim pokładem węgla brunatnego (niezbyt zasobny) i drugi związany z drobnopiaszczystymi utworami formacji pawłowickiej pod I pokładem środkowopolskim. Oba horyzonty powiązane licznymi kontaktami hydraulicznymi mają na całym omawianym obszarze charakter subartezyjski. Współczynnik filtracji w utworach drobnopiaszczystych i piaskach mułkowatych piętra neogeńskiego osiąga wartości rzędu m/s, a odsączalność sięga 13 %. Międzywęglowy poziom wodonośny neogenu W soczewach piaszczystych serii mułkowo ilastej pomiędzy pokładami węgla wyodrębnić można międzywęglowy poziom wodonośny neogenu. Współczynnik filtracji jest tu znacznie niższy i osiąga wartości rzędu m/s, a odsączalność jest niższa od 10 %. Wydajność tego kompleksu sięga 0,17 m 3 /h. Jednakże głębokie kopalne doliny neogeńskie reaktywowane Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 9

14 w plejstocenie przez młodsze procesy erozyjne, doprowadziły lokalnie do powstania kontaktów hydraulicznych pomiędzy większością horyzontów neogeńskich i poziomem plejstoceńskim. Tak więc w okresie odwodnienia złoża poziom ten będzie musiał być objęty drenażem jako występujący bezpośrednio pod II pokładem węgla, a wówczas wszystkie strefy kontaktów będą stanowić źródła alimentacji wód do tego poziomu. Podwęglowy paleogeńsko-mezozoiczny poziom wodonośny Pod IV dąbrowskim pokładem węgla brunatnego występują utwory paleogeńskomezozoicznego piętra wodonośnego. W spągu złoża w drobnopiaszczystych utworach formacji leszczyńskiej o miąższości m występuje najwyższy poziom tego piętra. Poziom ten jest w znacznym stopniu izolowany zarówno od poziomów wyżej jak i niżejległych. Miejscami bezpośrednio pod złożem występuje niższy poziom tego piętra obejmujący utwory niższej części formacji leszczyńskiej pozostające w kontakcie z podłożem mezozoicznym. Wody tego poziomu mają charakter subartezyjski, a miejscami nawet artezyjski. Współczynnik filtracji w utworach piaszczystych piętra paleogeńskomezozoicznego osiąga wartości rzędu 10-4 m/s, a odsączalność sięga 17 %. Wydajność tego kompleksu wynosi około 52 m 3 /h przy depresji 27 m. Głównymi elementami systemu wodonośnego złoża są głębokie plejstoceńskie doliny kopalne oddzielające od siebie poszczególne pola złożowe. Doliny te są głównymi miejscami występowania kontaktów hydraulicznych pomiędzy poszczególnymi poziomami wodonośnym. Powoduje to, że obszarze przyszłej eksploatacji złoża Gubin wydziela się jeden wspólny poziom czwartorzędowo-trzeciorzędowy użytkowy wód podziemnych. Jest on źródłem zaopatrzenia na tym obszarze w wodę. Zidentyfikowano tu 65 ujęć należących w większości do prywatnych użytkowników. Są one eksploatowane z niewielkimi wydajnościami niepowodującymi powstawanie lejów depresji o regionalnym znaczeniu. Ich zasoby eksploatacyjne są z reguły niewielkie. Jedynie cztery z tych ujęć mają większe znaczenie i posiadają wyznaczone strefy ochrony pośredniej. Są to opisane poniżej ujęcia. 1) Wodociąg Gubin/Komorów - ujęcie grupowe dla zaopatrzenia w wodę miasta Gubina. Ujmowane są zarówno wody trzeciorzędowe (zasoby eksploatacyjne 133 m 3 /h) jak i czwartorzędowe (zasoby eksploatacyjne 721 m 3 /h). 2) Wodociąg wiejski w Sękowicach - pojedyncza studnia ujmująca wody czwartorzędowe (zasoby eksploatacyjne 50 m 3 /h). 3) Wodociąg wiejski w miejscowości Brody - ujmowane są wody czwartorzędowe i trzeciorzędowe (zasoby eksploatacyjne 40 m 3 /h). Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 10

15 4) Wodociąg Lubska w miejscowości Glinka Górna - ujęcie grupowe z utworów czwartorzędowych (zasoby eksploatacyjne 350 m 3 /h). Spośród nich jedynie ujęcie dla Gubina wytwarza lej depresji o regionalnym znaczeniu. Jego zasięg wynosi około 790 m dla trzeciorzędu i około 380 m dla czwartorzędu. Północno-wschodnia część złoża Gubin (pole Sadzarzewice) leży w obrębie konturu głównego zbiornika wód podziemnych GZWP Sandr Krosno-Gubin Charakterystyka hydrologiczna Opady atmosferyczne Na badanym terenie znajdują się dwa posterunki IMGW - w Gubinie i w miejscowości Brożek. Posterunkom tym odpowiadają następujące wielkości rocznych sum opadów dla roku przeciętnego: posterunek IMGW Gubin (z wielolecia ) 579 mm posterunek IMGW Brożek (z wielolecia ) 567 mm Określona na tej podstawie średnia roczna suma opadów wynosi 573 mm Przepływy w rzekach Spośród rzek istniejących na badanym obszarze jedynie dla dwóch z nich istnieją przekroje wodowskazowe. Są to wodowskaz w Gubinie na Nysie Łużyckiej (powierzchnia zlewni 4087,16 km 2 ) i wodowskaz w Pleśnie na rzece Lubsza (powierzchnia zlewni 825,8 km 2 ). Z uwagi na cel pracy związany z prognozowaniem przepływu wód podziemnych, interesujące są jedynie przepływy średnie SSQ i średnie niskie SNQ. Dla tych dwóch rzek wynoszą one: Nysa Łużycka SSQ = 29,4 m 3 /s SNQ = 9,78 m 3 /s Lubsza SSQ = 3,64 m 3 /s SNQ = 0,565 m 3 /s Warunki odpływu rzecznego Według komentarza do mapy hydrograficznej Polski [3] analizowany obszar charakteryzuje się odpływami zbliżonymi do wartości przeciętnych dla całego kraju (q = 5,5 dm 3 /s km 2 ). Przy czym średni odpływ dla Nysy Łużyckiej jest większy i wynosi aż 7,64 dm 3 /s km 2, wynika to jednak z większej zasobności wodnej obszaru źródliskowego tej rzeki. Cieki autochtoniczne posiadają natomiast już mniejsze odpływy. Dla Lubszy średni odpływ wynosi 5,2 dm 3 /s km 2. Odpływy minimalne charakteryzujące wielkość odpływu podziemnego wynoszą dla Nysy Łużyckiej q min = 1,42 dm 3 /s km 2, a dla Lubszy q min = 0,12 dm 3 /s km 2. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 11

16 W strukturze odpływu rzecznego występuje równowaga między składową powierzchniową i podziemną. Udział zasilania podziemnego wynosi % odpływu całkowitego. W zlewni Lubszy zaznacza się przewaga składowej powierzchniowej, stąd udział zasilania podziemnego wynosi % odpływu całkowitego. Ponieważ Lubsza ma charakter rzeki autochtonicznej, można na podstawie jej średniego przepływu (SSQ = 3,64 m 3 /s) i wielkości zlewni (A = 825,8 km 2 ) określić z pewnym nadmiarem wielkość zasilania podziemnego na badanym obszarze. Według szacunków wynosi ono ω = 0,00038 m 3 /d m 2. Infiltracja efektywna wód opadowych zależy od czynników lokalnych - przepuszczalności utworów przypowierzchniowych, spadku powierzchni terenu, głębokości zwierciadła wód podziemnych, pokrycia powierzchni terenu Schematyzacja naturalnych warunków hydrogeologicznych W przypadku tworzenia hydrogeologicznego modelu numerycznego niezbędnym jest dokonanie uproszczeń naturalnych warunków hydrogeologicznych. Koniecznym jest jednakże zachowanie takich właściwości kompleksu wodonośnego, które decydują o naturalnych warunkach krążenia wód oraz umożliwią odtworzenie w modelu bilansu wodnego obszaru objętego modelem. Najczęściej schematyzacja polega na dokonywaniu uproszeń w przestrzennej strukturze modelowanego kompleksu wodonośnego, aby sprostać wymogom stosowanej metodyki obliczeniowej. Z uwagi na zaawansowany w chwili obecnej rozwój stosowanych programów modelujących nie zachodzi konieczność dokonywania uproszczeń w przestrzennej strukturze poziomów wodonośnych (można uwzględniać przestrzenną zmienność ograniczających je powierzchni: spągowej i stropowej), niezbędnym jest jednakże upraszczanie ich wewnętrznej struktury poprzez eliminację przeławiceń warstwami nieprzepuszczalnymi. Często również w celu ograniczenia ilości modelowanych warstw upraszcza się pionową stratyfikację poziomów wodonośnych w zakresie właściwości filtracyjnych. Operuje się wówczas uśrednionymi wielkościami parametrów filtracyjnych, oczywiście w zakresie możliwym do przyjęcia z uwagi na konieczność odtworzenia w modelu naturalnych warunków krążenia wód. Taka komasacja warstw wodonośnych ma ograniczenia wynikające między innymi z potrzeby uwzględnienia w modelu technicznych warunków stosownego systemu odwadniania. Oznacza to, że opracowany model, w którym dokonano uproszczeń polegających na połączeniu kilku warstw wodonośnych w jeden poziom wodonośny odzwierciedlany w modelu, może dać poprawną odpowiedź w zakresie prognoz rozwoju leja depresji i wielkości dopływów, nie będzie jednakże mógł być Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 12

17 zastosowany do szczegółowego modelowania barier studziennych. Biorąc powyższe pod uwagę przyjęto w analizowanym przypadku schematyzację naturalnych warunków polegająca na odtworzeniu w modelu układu czterech poziomów wodonośnych rozdzielonych warstwami nieprzepuszczalnymi lub słabo przepuszczalnymi: 1) warstwa 1 - poziom wodonośny czwartorzędowy (Q), 2) warstwa 2 - gliny zwałowe i mułki rozdzielające przepuszczalne utwory czwartorzędowe od niżej ległych przepuszczalnych warstw neogenu nadwęglonego, 3) warstwa 3 - nadwęglowy poziom wodonośny neogenu (Ng), 4) warstwa 4 - warstwy mułków w stropie II pokładu węgla, II pokład węgla i mułki pod pokładem węgla, 5) warstwa 5 - międzywęglowy poziom wodonośny neogenu (Nm), 6) warstwa 6 - warstwy mułków w stropie IV pokładu węgla, IV pokład węgla i mułki pod pokładem węgla 7) warstwa 7 - podwęglowy paleogeńsko-mezozoiczny poziom wodonośny (Pp-K). Biorąc pod uwagę wyżej przedstawioną schematyzację naturalnych warunków hydrogeologicznych opracowano na podstawie wszystkich dostępnych otworów geologicznych cyfrowy model strukturalny kompleksu wodonośnego w analizowanym obszarze. Model opracowano jako bazę danych w formie arkusza programu Excel. Ogółem wykorzystano w tworzeniu modelu dane z 1130 otworów [7]. Analogiczna baza danych opracowana została przez firmę Vattenfall dla części niemieckiej modelu i stanowi bazę materiałów archiwalnych opracowania [1] Wyjściowy stan hydrodynamiczny dla badań modelowych Zakłada się, że odwodnienie kopalni Gubin rozpocznie się z początkiem 2026 roku, dwa lata przed rozpoczęciem robót górniczych związanych z budową wkopu udostępniającego. W tym czasie prowadzona będzie eksploatacja i intensywne odwodnienie odkrywki Jänschwalde- Nord. Jednocześnie następować będzie stopniowa likwidacja systemu odwodnienia pola Jänschwalde. Działanie to wytworzy nowy stan hydrodynamiczny w otoczeniu projektowanej kopalni Gubin z uwagi na jej bliskie położenie względem kopalni niemieckiej. Jest zatem oczywiste, że planowane badania modelowe muszą również dać odpowiedź jaki będzie stan hydrodynamiczny kompleksu wodonośnego pod wpływem odwodnienia kopalni Jänschwalde-Nord. To z kolei wymusza również konieczność odtworzenia w modelu stanu naturalnego dla kalibracji modelu z uwzględnieniem dotychczasowego oddziaływania kopalni niemieckiej. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 13

18 Wiedzy na temat stanu naturalnego dostarczają mapa hydrogeologiczna Polski [3] oraz pomiary ustabilizowanego zwierciadła w otworach ujściowych i piezometrycznych. Przyjęto, że celem odtworzenia w modelu w sposób wiarygodny oddziaływania na terytorium Polski odwodnienia KWB Jänschwalde, będzie on również kalibrowany na stan 2012 roku z uwzględnieniem wyników pomiarów zwierciadła wody w piezometrach ze wspólnej polskoniemieckiej sieci monitoringu. Główne znaczenie mają tu piezometry trzeciorzędowe z uwagi na obserwowany w tych warstwach znaczny wzrost depresji. Rzędne zwierciadła wody w tych piezometrach oraz wielkości depresji na podstawie pomiarów w 2012 roku przedstawiono w tabeli 1. Lokalizację tych piezometrów przedstawiono na rysunku 1. Jak wykazują obserwacje w piezometrach czwartorzędowych, zwierciadło wody w tym poziomie w rejonie miejscowości Mielno, Strzegów, Późno nie podlega znaczącemu oddziaływaniu ze strony systemu odwodnienia kopalni Jänschwalde. Jego obniżenie utrzymuje się w zakresie 2-3 m wykazując sezonowe wahania [4, 5]. Tabela 1. Rzędne zwierciadła wody i wielkości depresji w trzeciorzędowych piezometrach sieci monitoringu oddziaływania KWB Jänschwalde na podstawie pomiarów w 2012 roku Piezometr Warstwa wodonośna Początek pomiarów H (m) H 2012 (m n.p.m.) P-22/ H -4,8 48,50 P H -5 47,47 T-14/ H -58 0,82 T-16 Nm 1989 H ,79 T-13/ H -3,1 64,15 T H ,78 T H -51 9, Planowana eksploatacja górnicza i rozwój systemu odwodnienia Kopalnia Gubin Odwadnianie wgłębne złoża wyprzedzi eksploatację nadkładu (budowa wkopu udostępniającego) o dwa lata, a obszar lokalizacji środków odwadniania wgłębnego dla wybranych stanów czasowych wyznaczony będzie odpowiadającymi mu położeniami granic odkrywki, linii postępu odwodnienia oraz konturu zwałowiska wewnętrznego na poziomie terenu (rysunek 3). Eksploatowany będzie II pokład węgla oraz IV pokład węgla. Przyjęto następujące założenia do wyznaczenia harmonogramu odwodnienia: początek odwadniania wkopu udostępniającego 1 stycznia 2026 roku początek budowy wkopu udostępniającego 1 stycznia 2028 roku początek eksploatacji węgla 1 stycznia 2030 roku Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 14

19 Rysunek 3. Projektowane postępy eksploatacji, zwałowania wewnętrznego i odwadniania kopalni Gubin Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 15

20 Kopalnia Jänschwalde Zakończenie eksploatacji węgla brunatnego w KWB Jänschwalde planowane jest na 2019 rok. Jednakże już obecnie został przyjęty projekt zagospodarowania złoża na obszarze pola Jänschwalde-Nord. Jego eksploatacja potrwa do 2046 roku. Na rysunku 4 przedstawiono, na podstawie informacji dostarczonych przez firmę Vattenfall, najważniejsze zamierzenia eksploatacyjne wpływające na stan warunków hydrodynamicznych w rejonie kopalni. 1) Postępy roczne frontów eksploatacyjnych odniesione do powierzchni terenu - determinują one rozwój systemu odwadniania kopalni. Będzie ona odwadniana systemem barier studziennych. Na rozprzestrzenienie leja depresji największy wpływ mają przede wszystkim studnie odwadniające poziomy wodonośne znajdujące się pod eksploatowanym pokładem węgla. W tworzonym modelu matematycznym przyjęto, że odwodnienie tymi studniami wyprzedza projektowane fronty eksploatacyjne o 2 lata. Rzędną drenażu ustalano w oparciu o przekazaną przez stronę niemiecka mapę spągu pokładu węgla. Rzędne te zawierają się w granicach od -10,0 do -23,0 m n.p.m. 2) Ekrany przeciwfiltracyjne - wykonywane zostały do pokładu węgla i mają działanie ograniczające rozwój leja depresji w utworach czwartorzędowych. Ich skuteczność zależy również od kontaktów hydraulicznych pomiędzy utworami wodonośnymi czwartorzędu, a odwadnianymi poziomami wodonośnymi trzeciorzędowymi zalegającymi pod pokładem węgla. Aktualnie istnieje ekran wzdłuż wschodniej granicy odkrywki Jänschwalde o długości 10,4 km. Planuje się budowę odcinka ekranu otaczającego projektowaną odkrywkę Jänschwalde-Nord. Przewiduje się, że ekrany poddawane zostaną odcinkami perforacji po zakończeniu eksploatacji. Do roku 2046 roku przestanie istnieć ekran wzdłuż odkrywki Jänschwalde, a perforacja trzech odcinków ekranu wokół odkrywki Jänschwalde-Nord zostanie przeprowadzona po 2053 i 2055 roku, po osiągnięciu wypełnienia zbiornika do poziomu docelowego, tj. 57 m n.p.m. i doprowadzeniu zwierciadła wód podziemnych do stanu quasi ustabilizowanego (rysunek 4). 3) Zbiornik poeksploatacyjny Heide See - powstanie w wyrobisku poeksploatacyjnym. Jego wypełnianie wodą rozpocznie się od stycznia 2026 roku od poziomu około -15 m n.p.m. Prognozuje się, że wypełnianie zbiornika do przewidzianej rzędnej stabilizacji zwierciadła wody, tj. 57 m n.p.m. potrwa około 15 lat [6]. W budowanym modelu odtworzono ten zbiornik za pomocą warunku brzegowego I-go rodzaju H = f(t). Na podstawie wykresu wypełniania zbiornika wyliczono, że wysokość położenia zwierciadła wody zmieniać się będzie liniowo osiągając na końce przyjętych w modelu okresów czasowych następujące wartości: Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 16

21 koniec roku 2049 koniec roku 2054 koniec roku 2059 H = 27 m n.p.m. H = 49 m n.p.m. H = 57 m n.p.m. Rysunek 4. Projektowana eksploatacja odkrywki Jänschwalde-Nord Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 17

22 1.7. Prognostyczne badania modelowe Wyznaczenie wyjściowego stanu hydrodynamicznego dla obliczeń prognostycznych Na rysunkach 5 i 6 przedstawiono wyniki obliczeń modelowych zasięgu i wielkości depresji zwierciadła wody w warstwach wodonośnych czwartorzędowej i trzeciorzędowej spowodowanych odwadnianiem kopalni Jänschwalde dla stanu w 2012 roku, który przyjmujemy jako stan obecny. Natomiast jako początkowy (wyjściowy) stan hydrodynamiczny dla kopalni Gubin należy przyjąć rok 2025, gdyż dopiero w 2026 roku rozpocznie się odwadnianie wkopu udostępniającego. Od 2019 roku będzie odwadniana odkrywka Jänschwalde-Nord. Będzie również działał system odwodnienia istniejącej odkrywki KWB Jänschwalde, nie jest bowiem możliwa całkowita rezygnacja z jej odwodnienia. System odwodnienia KWB Jänschwalde będzie mógł być wprawdzie ograniczany, ale tylko do takiego stopnia, aby możliwe było zabezpieczenie odkrywki Jänschwalde-Nord przed napływem wody od południa oraz aby możliwe było prowadzenie robót związanych z rekultywacją wyrobiska poeksploatacyjnego, obecnie istniejącej odkrywki. Obliczenia modelowe dla opisanego powyżej stanu wyjściowego wykazały, że w poziomie wodonośnym czwartorzędowym utrzymywać się mogą niewielkie obniżenia zwierciadła wody rzędu 2-3 m w rejonie miejscowości Strzegów, Późno, Markosice, a w rejonie miejscowości Polanowice może dojść do obniżenia zwierciadła wody o około 1 m (rysunek 7). Może być to wynikiem istnienia w tym rejonie kontaktów hydraulicznych pomiędzy intensywnie odwadnianym trzeciorzędowym poziomem wodonośnym w spągu II pokładu węgla i poziomem czwartorzędowym. Jest to bowiem miejsce występowania głębokich wymyć erozyjnych zarówno po niemieckiej jak i po polskiej stronie. Prognozuje się również dalszy rozwój leja depresji na obszarze Polski w kierunku wschodnim i północnowschodnim w trzeciorzędowych poziomach wodonośnych pod II pokładem węgla (rysunek 8). Zasięg tego leja obejmie również przeznaczone do eksploatacji złoże Gubin. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 18

23 Rysunek 5. Izolinie depresji zwierciadła wody w warstwie 1 (poziom wodonośny czwartorzędowy) spowodowane odwodnieniem KWB Jänschwalde (2012 rok) oraz ujęciem wody dla Gubina Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 19

24 Rysunek 6. Izolinie depresji zwierciadła wody w warstwie 5 (trzeciorzędowy międzywęglowy poziom wodonośny neogenu) spowodowane odwodnieniem KWB Jänschwalde (2012 rok) oraz ujęciem wody dla Gubina Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 20

25 Rysunek 7. Prognozowany lej depresji w warstwie 1 (poziom wodonośny czwartorzędowy) wskutek odwodnienia KWB Jänschwalde - stan wyjściowy 2025 rok Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 21

26 Rysunek 8. Prognozowany lej depresji w warstwie 5 (międzywęglowy poziom wodonośny neogenu) wskutek odwodnienia KWB Jänschwalde - stan wyjściowy 2025 rok Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 22

27 Modelowe badania prognostyczne dla odwodnienia kopalni Gubin W badaniach prognostycznych odwzorowywano przestrzenny i czasowy rozwój eksploatacji i systemu odwodnienia w sposób dyskretny odwzorowując jego wybrane stany czasowe zgodnie z tabelą 2. Dla stanów czasowych przedstawionych w tabeli 2 przyporządkowywano w modelu na konturze systemu odwodnienia warunki brzegowe I-go rodzaju w postaci rzędnych zwierciadła wody. Ich wielkości w modelu były automatycznie, w sposób liniowy zmieniane, od rzędnych obliczonych w miejscu lokalizacji drenażu na koniec poprzedzającego stanu czasowego do wymaganych rzędnych odwodnienia (rzędna spągu pokładu węgla) w aktualnie modelowanym stanie rozwoju odkrywki. Warunki brzegowe dla odwodnienia II pokładu węgla przyjmowano w 5 warstwie modelu (międzywęglowy poziom wodonośny neogenu), dla odwodnienia IV pokładu w warstwie 7 (podwęglowy paleogeńsko-mezozoiczny poziom wodonośny). Pozostałe warstwy odwadniane były automatycznie przez kontakty hydrauliczne. Spośród ujęć wód podziemnych uwzględniono w modelu jedynie ujęcie dla Gubina, przyjmując dla czwartorzędowego poziomu wodonośnego warunek brzegowy II-go rodzaju Q = 721 m 3 /h i dla poziomu trzeciorzędowego Q = 133 m 3 /h. Pozostałych ujęć z uwagi na niewielkie wydatki i niewytwarzanie lejów depresji o regionalnym znaczeniu nie uwzględniono. Tabela 2. Harmonogram eksploatacji i odwodnienia kopalni Gubin przyjęty w modelowych badaniach prognostycznych Rok eksploatacji 0 odwadnianie poprzedzające budowę wkopu 2 budowa wkopu Stan czasowy 1.I XII.2027 Czas trwania odwadniania (doby) , 1.2 Nr załączników graficznych (prognozowane leje depresji) w dokumentacji źródłowej [1] 1.I , XII XII , XII , XII , 1.10, XII , 1.13, XII , 1.16, XII , 1.19, XII , 1.22, XII , 1.25, XII , XII , 1.30 Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 23

28 W trakcie prognostycznych badań modelowych w modelu odwzorowywano również rozwój zwałowiska wewnętrznego w odkrywce Gubin zgodnie z rysunkiem 3. W blokach modelu odpowiadających zwałowisku dokonywano we wszystkich warstwach nadkładowych zmiany wielkości współczynnika filtracji, odsączalności grawitacyjnej i odsączalności sprężystej. W analogiczny sposób jak dla kopalni polskiej odtworzono w modelu rozwój systemu odwodnienia kopalni Jänschwalde-Nord. Brak jest dokładnych informacji na temat realizacji systemu odwodnienia tej kopalni. Posłużono się więc planowanym rozwojem eksploatacji zgodnie z rysunkiem 4 przyjmując, że system odwodnienia wyprzedza fronty eksploatacji o 2 lata. Ograniczano jednocześnie intensywność odwodnienia kopalni Jänschwalde (obecnie eksploatowane pole) likwidując stopniowo warunki brzegowe na jej konturze odwodnienia od południa. Dodatkowo założono, że analogicznie jak to się dzieje obecnie, wzdłuż odkrywki Jänschwalde-Nord będzie budowany ekran przeciwfiltracyjny. W trakcie prognostycznych badań modelowych wykonywano również obliczenia wariantowe mające na celu określenie sposobu wyeliminowania negatywnego oddziaływania odwodnienia złoża na teren Niemiec i obszar Natura 2000 Jeziora Brodzkie. Założono w modelu istnienie dwóch odcinków ekranów przeciwfiltracyjnych o głębokości sięgającej II pokładu węgla. Prognozowane leje depresji wyznaczono dla warstw: - czwartorzędowej (warstwa 1) - zasięg wyznaczony depresją 0,5 m; - międzywęglowej neogenu (warstwa 5) - zasięg wyznaczony depresją 1,0 m; - podwęglowej paleogeńsko-mezozoicznej (warstwa 7) - zasięg wyznaczony depresją 1,0 m Prognozowany rozwój leja depresji Na podstawie otrzymanych wyników prognostycznych badań modelowych opracowano zbiorcze zestawienie rozwoju lejów depresji dla poziomu czwartorzędowego (rysunek 9) i poziomu neogenu międzywęglowego (rysunek 10) oraz maksymalny zasięg tego oddziaływania (rysunek 11). Na ich podstawie sformułowano w zakresie problematyki rozwoju lejów depresji przedstawione poniżej wnioski. 1) Prognozowane leje depresji spowodowane odwodnieniem kopalni Gubin we wszystkich poziomach wodonośnych rozwijają się równomiernie we wszystkich kierunkach. Jest to spowodowane powszechnością kontaktów hydraulicznych, w których dominującą rolę odgrywają głębokie wymycia erozyjne. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 24

29 2) Maksymalne wielkości zasięgu lejów depresji są następujące: poziom czwartorzędowy 5,5 km poziom międzywęglowy neogenu 7,8 km poziom podwęglowy paleogeńsko-mezozoiczny 8,6 km 3) Odwodnienie kopalni Gubin rozpoczyna się w warunkach hydrodynamicznych naruszonych odwodnieniem niemieckiej kopalni węgla brunatnego Jänschwalde. Jej eksploatacja powoduje lej depresji w trzeciorzędowych poziomach wodonośnych. W miarę rozwoju eksploatacji i systemu odwodnienia kopalni Gubin leje depresji obu kopalń wchodzą w interferencję. Dolina Nysy Łużyckiej stanowi linię rozdziału pomiędzy nimi. 4) Rozwój leja depresji w poziomie czwartorzędowym w kierunku wschodnim i północnowschodnim jest w wyraźny sposób ograniczany zasilaniem z rzeki Lubszy, jednak przechodzi pod jej korytem zatrzymując się na rzece Golca. Od strony zachodniej następuje zasilanie leja depresji ze strony Nysy Łużyckiej. Natomiast od strony południowej zachodzi do leja depresji alimentacja wody z dopływów Lubszy - cieków Pstrąg i Tymnica. Sprzyja temu występowanie w ich podłożu dobrze przepuszczalnych utworów czwartorzędowych. Jest to obszar wymycia erozyjnego. 5) Maksymalny rozwój lejów depresji następuje w okresie lat eksploatacji - jest to spowodowane eksploatacją dolnego IV pokładu węgla. Wówczas to depresje na konturach systemu odwadniania wynoszące dla II pokładu m wzrastają do wielkości m. 6) W okresie ostatnich lat eksploatacji i odwodnienia złoża, tj rok eksploatacji, następuje regresja lejów depresji ze wschodniej strony, przy jednoczesnym ich rozwoju w kierunku południowo-zachodnim. W poziomie czwartorzędowym lej depresji nie przekroczy Nysy Łużyckiej, natomiast nieznaczne przekroczenie jej linii będzie miało miejsce w przypadku leja depresji w międzywęglowym poziomie neogenu. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 25

30 Rysunek 9. Rozwój leja depresji w poziomie wodonośnym czwartorzędowym (warstwa 1) Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 26

31 Rysunek 10. Rozwój leja depresji w poziomie wodonośnym neogenu międzywęglowego (warstwa 5) Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 27

32 Raport o oddziaływaniu na środowisko dla przedsięwzięcia kwiecień 2015 Rysunek 11. Maksymalny zasięg lejów depresji spowodowanych odwodnieniem złoża Gubin (w czwartorzędzie określony depresją 0,5 m, w trzeciorzędzie depresją 1,0 m) Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 28

33 1.8. Ocena skuteczności działań minimalizujących zasięg oddziaływania leja depresji W celu ograniczenia potencjalnego oddziaływania systemu odwodnienia złoża Gubin na terytorium Niemiec i wody Nysy Łużyckiej, przyjęto w obliczeniach prognostycznych istnienie ekranu przeciwfiltracyjnego oddzielającego północną granicę kopalni od Nysy Łużyckiej. Ekran przegradza odwadniany górotwór aż do warstwy II pokładu węgla. Założono, że w okresie odwodniania wkopu udostępniającego będzie on już posiadał długość 3,25 km. Do drugiego roku eksploatacji powinien być całkowicie wybudowany osiągając długość 7,8 km. Głębokość ekranu powinna wynosić około 80 m. Na podstawie obliczeń modelowych można ocenić skuteczność ekranu w ograniczaniu rozwoju leja depresji w czwartorzędowym poziomie wodonośnym w kierunku na zachód od projektowanej kopalni. Z uwagi na liczne kontakty pionowe pomiędzy odwadnianymi poziomami wodonośnymi nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie leja depresji w obszarze pomiędzy zachodnią granicą kopalni a Nysą Łużycką, ale występuje znaczne jego ograniczenie powodujące, iż nie przekracza on koryta rzeki, przy jednoczesnym znacznym ograniczeniu wielkości odpływu z rzeki do tego poziomu. Począwszy od 8 roku eksploatacji lej depresji w czwartorzędowym poziomie wodonośnym zacznie obejmować swoim zasięgiem obszar Natura 2000 Jeziora Brodzkie. W celu ochrony obszaru należy z odpowiednim wyprzedzeniem budować ekran przeciwfiltracyjny wzdłuż południowej granicy projektowanej kopalni minimalizujący negatywne oddziaływanie na ten teren. Całkowita długość ekranu w tym stanie czasowym powinna wynosić 10,8 km przy głębokości m. Dla stanu odwadniania w 22 roku eksploatacji ekran powinien być rozbudowany do całkowitej długości 15,6 km. Ochroni on w znaczącym stopniu rzekę Pstrąg przed negatywnym wpływem odwadniania, jednakże nie będzie wystarczającym dla ochrony obszaru Natura 2000 Jeziora Brodzkie. W tym celu proponuje się wykonanie tam systemu rozsączania wód pochodzących z odwodnienia podziemnego i powierzchniowego odkrywki. W celu zaprezentowania skuteczności proponowanych sposobów zmniejszenia wpływu odwadniania złoża Gubin przedstawiono na rysunkach 12 i 13 porównanie wyników obliczeń modelowych zasięgu leja depresji dla ostatniego roku eksploatacji (2078 rok) w dwóch wariantach - z zastosowaniem ekranów i rozsączania wód oraz bez nich. Na rysunku 12 przedstawiono sytuacje dla 1 warstwy modelu (czwartorzęd). Widać, że w rejonie południowo-wschodnim badanego obszaru wymagającym szczególnej ochrony z uwagi na lokalizację obszaru Natura 2000 Jeziora Brodzkie, w przypadku nie zastosowania środków ograniczających wpływ odwodnienia lej depresji rozwija się o około 3 km dalej w kierunku wschodnim, a w miejscu lokalizacji jezior Brodzkiego i Suchodół depresja wód podziemnych Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 29

34 osiąga wielkości od 10 do 30 m. Natomiast przy zastosowaniu systemu ochronnego jeziora znajdą się poza zasięgiem leja depresji. Różnicę w zasięgu leja depresji zauważa się również dla poziomu wodonośnego trzeciorzędowego międzywęglowego (warstwa 5). W tym przypadku zmniejszenie zasięgu leja depresji przy zastosowania systemu zabezpieczającego wynika z rozsączania dodatkowych ilości wód z odwadniania. Ekrany dla tego poziomu nie mają zastosowania z uwagi na dużą głębokość i powszechne występowanie kontaktów hydraulicznych. Inaczej wygląda sytuacja w północno-zachodniej części modelu wzdłuż Nysy Łużyckiej. Tam brak jest widocznej różnicy w analizowanych wariantach. Rezygnacja dla celów porównawczych z ekranu wzdłuż Nysy Łużyckiej nie spowodowała przesunięcia granicy zasięgu leja depresji. Dzieje się tak z dwóch powodów. W analizowanym stanie czasowym eksploatacji rejon ten stanowi peryferyjną strefę leja depresji, gdzie depresje są małe 1-2 m. Dodatkowo, jak to przedstawiono na rysunku 12, leje depresji spowodowane odwadnianiem kopalni Gubin, wskutek interferencji z lejami depresji wywołanymi odwadnianiem kopalni Jänschwalde oraz zasilania z Nysy Łużyckiej, znajdują naturalne ograniczenie wzdłuż doliny i koryta Nysy Łużyckiej. Dlatego też zastosowanie tam ekranu nie wykaże spektakularnej skuteczności w ograniczaniu zasięgu leja depresji. Nie mniej jest dość efektywny ograniczając głębokość leja depresji w obszarze między odkrywką a Nysą Łużycką i zmniejszając ucieczki wód z Nysy Łużyckiej do leja depresji. Obrazuje to wyraźnie porównanie wyników wariantowych obliczeń modelowych dla odwadniania wkopu w 2027 roku przedstawione na rysunku 14. Przy zastosowaniu ekranu uzyskać można kilkumetrowe zmniejszenie depresji w rejonie wkopu, co skutkuje przy tym samym zasięgu leja depresji zmniejszeniem spadku hydraulicznego i wynikającym z tego ograniczeniem ucieczek wody z rzeki. Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 30

35 Rysunek 12. Porównanie wyników obliczeń modelowych zasięgu leja depresji dla 51 roku eksploatacji (2078 rok) w wariancie bez ekranów i dodatkowego rozsączania wód oraz z ich uwzględnieniem - warstwa 1 Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 31

36 Rysunek 13. Porównanie wyników obliczeń modelowych zasięgu leja depresji dla 51 roku eksploatacji (2078 rok) w wariancie bez ekranów i dodatkowego rozsączania wód oraz z ich uwzględnieniem - warstwa 5 Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 32

37 Rysunek 14. Porównanie wyników obliczeń modelowych wielkości depresji dla wariantów z uwzględnieniem i bez uwzględnienia ekranu przeciwfiltracyjnego - stan na koniec 2027 roku (warstwa czwartorzędowa) 1.9. Oddziaływanie odwadniania złoża Gubin na tereny Niemiec Badania modelowe zasięgu lejów depresji wykazały, że lej depresji w poziomie wodonośnym czwartorzędowym nie przekroczy Nysy Łużyckiej. Po stronie niemieckiej, pomimo zastosowania ekranu przeciwfiltracyjnego, można się liczyć z obniżeniem zwierciadła wód podziemnych również w poziomie czwartorzędowym wskutek przesiąkania do odwadnianego poziomu wodonośnego neogenu. Na podstawie wyników obliczeń modelowych można się spodziewać wystąpienia leja depresji w poziomie neogenu również na terenie Polski jeszcze przed rozpoczęciem odwadniania kopalni Gubin. Potwierdzają to już obecnie wyniki pomiarów w piezometrach P-1 i P-22/2. Tak więc trudno jest określić dokładny zasięg leja depresji w tym poziomie spowodowany odwadnianiem kopalni Gubin, ale na podstawie ukształtowania izolinii depresji można wnioskować, że linia podziału pomiędzy polskim a niemieckim lejem depresji przebiegać będzie wzdłuż Nysy Łużyckiej. W trakcie postępu eksploatacji złoża Gubin wyrobisko odkrywkowe, a wraz z nim system odwadniania, odsuwają się od granicy polsko-niemieckiej na wschód. Podążać będzie za nimi również lej Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe Ochrony Środowiska EKOPOLIN strona 33