Szczegóły artykułu:

Autor(zy):
dr hab. inż. Jadwiga Maciaszek; mgr inż. Dominik Madusiok
Tytuł:

Monitorowanie wpływu eksploatacji górniczej spod lustra wody na obiekty chronione metodami skaningu laserowego i sondowania akustycznego

Title:

Monitoring of the influence of mining exploitation under the water table on protected objects by use of laser scanning and echo-sounding

Streszczenie:
W artykule przedstawiono badanie stateczności skarp wyspy na zbiorniku w Kopalni Kruszywa „Zator-Podolsze Nowe”, w której prowadzono w przeszłości i prowadzi się obecnie eksploatację kruszywa spod powierzchni wody za pomocą pogłębiarki ssąco-refulującej. Wyspa ma powierzchnię około 670 m2 i stanowi fragment obszaru NATURA 2000 „Dolina Dolnej Skawy”. Jest miejscem gniazdowania bardzo nielicznego w Polsce i objętego ścisłą ochroną gatunkową ślepowrona Nyctiocorax nyctiocorax. Do czynników powodujących niszczenie skarp podwodnych i nadwodnych wyspy należą: wahania wysokości poziomu lustra wody, czynniki atmosferyczne oraz zbliżająca się eksploatacja. W związku z ustalonymi strefami ochronnymi wyspy eksploatacja spod lustra wody nie może być prowadzona w 20-metrowej strefie ochronnej od brzegów wyspy. Celem badań jest monitoring stateczności skarp oraz kontrola prawidłowości prowadzenia eksploatacji. Dla realizacji tego celu zaproponowano wykorzystanie skaningu laserowego do badania powierzchni wyspy nad lustrem wody oraz metodę akustyczną do badania podwodnej części wyspy. Badany obiekt został pomierzony za pomocą wymienionych metod po raz pierwszy w lutym 2014 roku. Wcześniej - w 2007 roku - wyspa oraz zbiornik eksploatacyjny zostały pomierzone metodą tachimetryczną i akustyczną. Dokładniejsze, nieinwazyjne pomiary skanerowe zastosowano w celu pełniejszego monitoringu geodezyjnego wyspy oraz stworzenia Numerycznego Modelu Terenu (NMT) wyspy. Artykuł ma na celu zwrócenie uwagi na potrzebę doskonalenia metod monitorowania obiektów chronionych metodami nieinwazyjnymi z zastosowaniem najnowocześniejszej technologii skaningu laserowego. Daje ona gwarancję pozyskania rzeczywistych wartości przemieszczeń punktów i odkształceń odkrywki w modelu quasi-ciągłym w związku z zastosowaniem bardzo gęstej siatki pomiarowej. Połączenie wyników pomiarów w dwóch ośrodkach (powietrznym i wodnym) pozwoliło stworzyć model całej odkrywki oraz wykonać liczne przekroje, określić kąty nachylenia skarp, powierzchnię i objętość wyspy. Przedstawiona metodyka badań może być stosowana na innych odkrywkach i obiektach chronionych
Abstract:
This paper presents a stability test of the scarp of heel on a borrow pit in the aggregate quarry-- “Zator-Podolsze Nowe” where the exploitation of aggregate from under the water table was and is performed by use of the trailing suction dredger. The 670 square meter island is a part of the area of NATURA 2000 “Dolina Dolnej Skawy” (“Lower Skawa River Valley”). It is a nesting place of the black-crowned night heron Nyctiocorax nyctiocorax, a very rare and strictly protected species in Poland. The factors causing damage to the slopes situated on and under the water are: variations of heights of the water table level, atmospheric factors and the approaching exploitation. Given the determined protection areas of the island, it is not possible for the exploitation to be performed in the 20-meter protection area from the island’s coasts. The aim of the study is to monitor the stability of scarps and control the regularity of exploitation. For this purpose, to study the surface of the island above the water table the laser scanning method was applied and to study the underwater part of the island, the echo-sounding method was used. In February 2014, the tested object was measured by use of the abovementioned methods for the first time. In 2007 the island with its borrow pit were measured by use of tachymetric and acoustic location methods. More detailed and non-invasive scanner measurements were applied for a full geodetic monitoring of the island and development of its Digital Elevation Model (DEM). This paper highlights the need to develop the monitoring methods of objects under protection by use of non-invasive methods with the application of high technology of laser scanning. It guarantees real values of point and deformation displacements in the borrow pit in the quasi-continuous model due to the use of a very dense measurement mesh. The combination of measurement results from two centers (air and water) allowed to develop a full borrow pit model and make many cross-sections, determine the scarp inclination angles, area and volume of the island. The presented methodology may be implemented in other borrow pits and objects under protection
Słowa kluczowe:
eksploatacja spod lustra wody, skaning laserowy, mapa batymetryczna, stateczność skarp, ślepowron zwyczajny, Nyctiocorax nyctiocorax, Natura 2000
Keywords:
exploitation under the water table, laser scanning, bathymetric chart, scarp stability, black-crowned night heron, Nyctiocorax nyctiocorax, Natura 2000