Zielone Karpaty

Bank wiedzy

<< poprzedni artykuł następny artykuł >>

Monitoring osuwisk w polskich Karpatach

Badacze z Karpackiego oddziału Państwowego Instytutu Geologicznego od lat zajmują się tematyką osuwisk w Karpatach. W latach 2001 do 2004 przeprowadzili prace nad ich rejestracją.

Karpaty zajmują 6% powierzchni kraju, a na tym obszarze występuje 95% wszystkich osuwisk. Jeżeli weźmiemy pod uwagę, że polska część Karpat ma powierzchnie 19.000 km2,

a zarejestrowanych osuwisk jest ok 20.000, to przypada po jednym osuwisku na 1 km2.

Osuwiska to jedne z najbardziej naturalnych zjawisk w przyrodzie. Stanowią bardzo istotny element rzeźby w górskim obszarze polskich Karpat. Góry te są geologicznie bardzo młode. Tworzą je warstwy ułożone na przemian z wodonośnych i wodoszczelnych skał fliszowych o bogatej tektonice. Właśnie osuwanie jest charakterystycznym sposobem modelowania stoków w tym regionie Polski.

Rozpoczęty monitoring osuwisk pozwala przede wszystkim wskazać tereny, gdzie może wystąpić takie zagrożenie i wykluczyć je z planów zagospodarowania przestrzennego. Osuwiska nie monitorowane są bowiem poważnym problemem dla gospodarki – zagrażają szlakom komunikacyjnym, osiedlom i powodują wymierne straty finansowe.

Historia i główne kierunki badań nad osuwiskami karpackimi

W 2007 roku obchodziliśmy 100-lecie pierwszych publikacji naukowych na temat zjawiska osuwisk w Polsce. Badacze opisali m.in. zdarzenia z XV i XVI wieku, trzęsienia ziemi z roku 1786. Mówiąc krótko, w wieku XX-tym naukowcy podsumowali to co wydarzyło się w czasach przeszłych i rozpoczęli obserwacje aktualnych procesów osuwiskowych i ich analize. Najważniejszymi przyczynami, które zawsze powodowały powstawanie osuwisk lub ich uaktywnienie były wielkie ulewy i powodzie jakie nawiedzały polskie Karpaty. Także występujące od czasu do czasu trzęsienia ziemi można zaliczyć do zjawisk, które generują problem osuwisk.

Przełomowe dla badań zjawiska osuwisk w Polsce były lata 1968-69. Wtedy, po raz pierwszy przeprowadzono całościową rejestracje ok. 4000 osuwisk na obszarze Karpat. Rozpoznano obszary osuwiskowe wzdłóż linii komunikacjnych oraz na terenach zabudowanych. Na tej podstawie została utworzona mapa osuwisk powiatów – ponad 8500 osuwisk. Z tej liczby 2970 zagrażało budynkom, z czego ponad połowa budynkom mieszkalnym, 49 liniom kolejowym, a 1072 drogom.

Obliczono też, że powierzchnia osuwisk zarejestrowanych w latach 60-tych wynosiła 671,8 km2,

z czego aż 369 km2 było osuwiskami czynnymi w momencie rejestracji.

W tym samym okresie powstała stacja badawcza w Szymbarku, miejscu interesującym dla opisywanego tematu. Rozpoczęły się tam prace badawcze, bieżący monitoring. Jednym z tematów, który zaczęto zgłębiać było badanie związków między opadami a powstawaniem/odnawianiem się osuwisk.

Lata 70-te to w naszym kraju gwałtowny rozwój infrastruktury. Zaczęto realizować m.in. inwestycje drogowe, podczas których dochodziło do osuwania się ziemi. Tak było w przypadku budowanej wtedy „zakopianki”. Koszt stabilizacji pięciu uaktywnionych pracami inwestycyjnymi osuwisk wyniósł na tamte czasy ponad 50 milionów złotych. To pozwoliło docenić znaczenie rozpoznawania i specjalistycznych badań terenów pod planowane roboty.

Kolejny przełomowy moment był związany z katastrofalną powodzią w roku 1997. Skala zniszczeń spowodowała potrzebę wykonania prac rejestracyjnych. By zrozumieć jak poważnym problemem były skutki tej powodzi, trzeba cofnąć się do lat 80-tych i pierwszej połowy 90-tych. Lata te były suche i spokojne. Na obszarze polskich Karpat, tak podatnym na zmiany atmosferyczne, nie występowały intensywne opady, w związku z czym osuwiska przestały być aktywne. Na skutek powodzi z 1997 roku doszło do uaktywnienia procesów osuwiskowych, a w kolejnych latach zjawiska ekstremalne powracały i nie pozwalały odpocząć stokom i zboczom. Została tym samym naruszona ich stabilność, a brak czasu na tzw. relaksacje spowodował, że nawet niewielki opad mógł doprowadzić do zaistnienia ruchów osuwiskowych. Opady z roku 1997 były zjawiskiem o randze historycznej, bo do tej pory powódź na taką skalę nie wystąpiła. Straty sięgnęły setek milionów złotych. Osuwiska zostały zaliczone do katalogu klęsk żywiołowych. To co się stało obnażyło smutną prawdę, do której przyczynił się człowiek chaotycznie zabudowując osuwiskowe, karpackie stoki i prowadząc linie komunikacyjne i przesyłowe na terenach starych, nieaktywych, ale mogących w każdym momencie się uaktywnić osuwiskach.

Przez trzy lata (2001-2004) Polska brała udział w międzynarodowym projekcie ALARM (Assessement of Landslide Risk and Mitigation in Mountain Areas - Ocena zagrożeń osuwiskowych i przeciwdziałanie ich skutkom w obszarach górskich). Ten projekt badawczy miał na celu ustalenie wspólnej metodyki zapobiegania i ograniczania zagrożeń osuwiskowych w Europie. Wzięło w nim udział 9 zespołów z 6 państw (Włochy, Hiszpania, Portugalia, Francja, Holandia), a prowadzony był w 5 obszarach badawczych – oprócz Karpat – Dolomity, Alpy francuskie, Pireneje i okolice Lizbony. W każdym z tych obszarów przeprowadzono inwentaryzacje osuwisk, klasyfikacje wg. kryteriów ruchu i stopnia aktywności (w Polsce wybrano do tego zlewnie Bystrzanki). Wykonano także badania szczegółowe (analiza skał, pomiary przemieszczeń powierzchniowych i wgłębnych oraz wahania zwierciadeł wód gruntowych). Temu badaniu poddano w Karpatach osuwisko Kawiory.

Efektem tych prac było stworzenie map podaności osuwiskowej, map oceny zagrożeń osuwiskowych w skali prawdopodobieństwa. Nastąpiła też wymiana doświadczeń w zakresie prawodawstwa unijnego na temat osuwisk, warunków rekompensat i ubezpieczeń. Dzięki temu w Polsce doszło do bardzo ważnych zmian legislacyjnych.

W 2002 roku „Ustawa o klęsce żywiołowej” zdefiniowała pełny katalog zagrożeń, w tym po raz pierwszy włączyła zjawisko osuwiska.

W tym samym roku Rada Ministrów zaakceptowała informacje o potrzebie stworzenia rozwiązań organizacyjno-prawnych i finansowych związanych z przeciwdziałaniem i ograniczaniem zagrożeń wynikajacych z ruchów osuwiskowych ziemi. Ustalono, że zamiast stosować półśrodki w postaci kosztownych remontów, zapobieganie i przeciwdziałanie jest racjonalnym i najlepszym sposobem, który pozwala niwelować skutki powstawania osuwisk.

Rok później „Ustawa o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym” nałożyła m.in. obowiązek na wojta, burmistrza, by uzgadniali projekty planu zagospodarowania z właściwym organem administracji geologicznej w zakresie terenów zagrożonych osuwaniem się mas ziemnych. A w ustawie „Prawo ochrony środowiska” nałożono na starostwa obowiązek obserwacji terenów zagrożonych.

Analiza wybranych terenów do monitoringu

Prace nad projektem ALARM zbiegły się w czasie z rozpoczęciem w polskich Karpatach monitoringu w trzech najbardziej charakterystycznych dla tego zjawiska gminach: Cieszyn, Gorlice, Wiśniowa-Strzyżów.

W sumie zbadany obszar zajmuje 420 km2. Tereny wytypowano nie bez powodu – właśnie tam wystapiły w latach 1997 - 2000 największe zagrożenia związane zarówno z powstawaniem jak i odnawianiem się osuwisk. Nie bez znaczenia jest także fakt, że badając trzy różne typy miejsc, w których występują osuwiska, automatycznie zdobyte wnioski można wykorzystać do analiz innych, podobnych w typie obszarów.

Gmina Strzyżów i gmina Wiśniowa

Najstarsze ruchy datowano tu już w 1850 roku. Na tym terenie występuje szereg osuwisk o zróżnicowanej wielkości, w tym największe Bonarówka o powierzchni całkowitej 12,8 km2! Osuwiska grupują się w pasy. Zagrażają budynkom jak i szlakom komunikacyjnym. Typowe dla tego miejsca jest przekształcanie terenów osuwiskowych przez człowieka – np. przez wyrównywanie powierzchni osuwiskowych, przez co ślady ruchów osuwiskowych są szybko zacierane. W związku z czym rozpoznanie osuwisk jest w wielu miejscach trudne. Jak w innych miejscowościach, spotykamy się tu z pewnego rodzaju obojętnością ludzi, którzy pomimo wiedzy o osuwiskach, doświadczaniu na swoim dobytku, lub sąsiadów, czym grozi budowanie domów na osuwiskach ingerują w nie.

Podczas rejestracji w latach 60-tych wykryto 685 osuwisk. Okazało się jednak, że badacze byli zbyt gorliwi i zaliczali do miana osuwisk miejsca, które nimi nie były. Liczba ostateczna zmniejszyła się do 172. W latach 2001-2004 wykartowano 281 osuwisk.

Gorlice

To miejsce zostalo wybrane, bo leży w obrębie Beskidu Niskiego, gdzie dominuje typowa rzeźba gór średnich poprzecinana rzekami i potokami. Gmina Gorlice należy też do najbardziej osuwiskowych miejsc w Polsce – współczynnik osuwiskowości wynosi aż 30%. Najwięcej jest osuwisk małych do 2,5 ha, a największe powierzchnie zajmują osuwiska bardzo duże, które łączą się ze sobą tworząc zespoły osuwisk. Obecnie czynne są osuwiska we wsi Bystra, Szymbarku, Ropie, Mącinie Małej. Najbardziej aktywne jest osuwisko „Zapadle”, na prawym zboczu doliny Bielanki. W ciągu trzech lat zanotowano tam przemieszczenie ziemi o 7 metrów w dół! Większość osuwisk należy do grupy osuwisk drzemiących, które przy sprzyjających warunkach metereologicznych uaktywniają się. Są też osuwiska aktywne – będące w ciągłym ruchu, lub których ruch jest przyspieszony przez deszcz. W latach 60-tych wykartowano 42 osuwiska o łącznej powierzchni 1021, 5 ha, w latach 2001 – 2004 ponad 600.

Cieszyn

O wyborze tego miejsca zadecydowała różnorodność budowy geologicznej i rzeźba jej obszaru, który rysuje się na styku gór i kotlin przedgórskich.

W latach 60-tych wyróżniono tam ponad 220 osuwisk z czego 14 znajdowało się na terenie gminy Cieszyn. Podczas ostatniego badania skartowano ponad 80 osuwisk o obszarze łącznym 1,1687 km2. Najbardziej aktywne jest osuwisko w Cieszynie-Kalembicach. Odnowiło się w 1997 i spowodowało zagrożenie dla 2 budynków mieszkalnych, jeden z nich zjechał o ponad 5 metrów i został skręcony o 20 stopni.

Czynniki wpływające na powstawanie osuwisk

A. Kleczowski opracował definicje osuwiska (Osuwiska i zjawiska pokrewne, 1955). Jest to powtarzająca się skłonność do osuwania się wywoływana warunkami zewnętrznymi lub przyczynami wewnętrznymi. Są to procesy – spływania, spełzywania, osuwania się oraz obrywania i osuwania skał. Spływy i spełzywanie – najczęściej występują w Karpatach. Ruchy skał odbywają się w postaci oswania i obrywu.

Do warunków wewnętrznych możemy zaliczyć erozje wgłębną i boczną stoków, ruchy tektoniczne i trzęsienia ziemi. Do zewnętrznych wysycenie wodą opadową lub roztopową oraz działalność człowieka.

Istnieje też podział na czynniki bierne, aktywne i antropogenne. Do tych pierwszych zaliczamy cechy istniejące obiektywnie np. budowa geologiczna. Do aktywnych – wszystkie procesy oddziałujące na zbocze, a do antropogennych działalność człowieka (mechanicznie podcięcie zboczy, obciążanie zboczy przez budowę budynków, nasypy).

Osuwiska mogą być jednorazowe – z reguły są płytkie i powstają w okresach ekstremalnych opadów. Charakterystyczne dla nich jest to, że się szybko „uspakajają”. Kolejnym typem są osuwiska wielokrotnie odnawialne, inaczej nazywane drzemiącymi. Mają wielkie rozmiary ponad 1 km2 i ożywiają się po nastaniu warunków ekstermalnych. Odnawiają się w jednym miejscu lub na całej powierzchni. Są bardzo stare geologiczne. Pozostają jeszcze osuwiska ciągle aktywne. Tworzą się w obrębie występowania kompleksów skalnych. Proces osuwania następuje pod wpływem erozji lub dużego ciśnienia spływowego wywołanego przez wody infiltracyjne.

Prognozowanie opadów – trudności i metodyka pomiarów

Tak jak wspomniałam, opady atmosferyczne należą do jednych z najważniejszych przyczyn powstawania osuwisk, bo odgrywają ważną rolę w przekształcaniu się zboczy. Opady należą do tych elemenów meterologicznych, które rządzą się swoimi prawami, czyli wciąż mimo rozwoju nauki są bardzo zmienne i trudnoprzewidywalne zarówno w czasie jak i w przestrzeni.

W przypadku Karpat sytuacja komplikuje się dodatkowo, ponieważ jest to obszar o największym zróżnicowaniu klimatycznym w Polsce. Co więcej, są także miejscem o największym zróżnicowaniu opadów. Innymi słowy, te przesłanki wyjaśniają dlaczego właśnie tam dochodzi do pojawienia się katastrof metorologicznych i hydrologicznych. Skale problemu powstającego na skutek opadów żywiołu dodatkowo wzmacnia fakt, że w Karpatach mają swe zawiązki górskie potoki – nie trzeba wiele, by wezbrały. Wystarczą, jak wielokrotnie już bywało, kilkudniowe, rozlewne opady obejmujące nieraz wszystkie dopływy Wisły, by powstały powodzie (1903, 1934, 1970, 1997).

Trudno je przewidzieć, trudno określić jak długo i jak intensywnie będą trwać. Tak było w 1997 roku, po kilkunastu latach względnego spokoju, sytuacja osuwisk uspokoiła się, bo nie dochodziło do żadnych katastrofalnych zdarzeń. Opady z tego roku były rekorodowe – tzn. nigdy w historii polskiej meteorologii nie spadło z nieba tyle wody na m2. Nawet wielkie powodzie z lat 30-tych, 70-tych wydawały się skromne jeżeli chodzi o intensywność. Wiele mówią liczby. Przykładowo w Brennej Leśnej od 4 do 9 lipca spadło na metr kwadratowy ziemi 434,3 mm deszczu.

Kiedy opady ustały i zaczęto usuwać skutki powodzi, która uruchomiła procesy osuwiskowe, nikt nie przypuszczał, że może zdarzyć się coś gorszego. W 2001 roku rekord opadów z przed czterech lat został pobity. Wartości, które padły między 16 a 27 lipca na Hali Gąsienicowej to 561,6 mm na metr kwadratowy.

Tak rekordowe opady spowodowały, że zbocza nie zdążyły się „zrelaksować” po powodzi z 1997 roku. Uaktywnione osuwiska, rozmiękczone intensywnymi deszczami, stanowiły poważne zagrożenie dla pobliskich zabudowań i dróg. Na już dramatyczną sytuację nałożył się kolejny deszczowy rok 2002. Poprzedziła go obfita w opady śniegu zima. Wiele miejscowości zostało odciętych od świata. Z końcem stycznia nastąpiło gwałtowne ocieplenie i lokalne podtopienia. Potem w lecie Karpaty były nękane krótkotrwałymi opadami o charakterze nawalnym bądź ulewnym. Przykładowo w lipcu sumy miesięczne opadów przekroczyły średnie sumy wieloletnie. Katastrofa dotknęła m.in Muszyne. 7 lipca w ciągu zaledwie 40 minut spadło 51, 3 mm deszczu na m2, a siedem dni później w ciągu tylko 30 min. 54 mm. Ziemia spływała ze stoków zasypując, lub niszcząc budynki.

Problemy z opadami w rejonach osuwiskowych wiążą się z badaniami nad klasyfikacją podłoży, by przewidzieć konsekwencje intensywności deszczów. Wyróżnia się rodzaj opadu i tak: czy jest krótkotrwały i intensywny, czy długotrwały i ciągły, czy ma charakter roztopów, czy występują długie, wilgotne i chłodne okresy trwające po kilka miesięcy. Typ opadu łączy się z wyliczeniem tego ile deszczu spadnie w ciągu minuty. Ta wiedza pozwala przewidzieć, czy spływ będzie tylko powierzchowny i nie uruchomi osuwiska. Wylicza się też tzw. próg opadowy – czyli na podstawie rodzaju gleby, który tworzy osuwisko określa się granice przepuszczalności wody, swego rodzaju podatność podłoża.

Trzęsienia ziemi

Polska należy do krajów nazwanych asejsmologicznymi, czyli na jej terenie nie ma obaw związanych z trzęsieniami ziemi. Karpaty to geologicznie bardzo młode góry, stąd zdarzają się tam trzęsienia tektoniczne związane z ruchami płyt. Trzęsienia te właściwie nie są odczuwalne dla ludzi, choć zdarzają się i takie.

Z różnych opracowań na temat trzęsień ziemi w Polsce dowiadujemy się, że było około 100 silniejszych. Na terenie Karpat najstarsze wzmianki pochodzą z roku 1016. W XIII wieku doszło do zniszczenia kościoła OO. Karmelitów na Piasku. Groźne wstrząsy nastąpiły w 1442 i 1443. W pierwszym przypadku zniszczeniu uległ ołtarz w krakowskim kościele Mariackim. Rok później, także w Krakowie zawalił się strop w kościele św. Katarzyny. Kolejne, znaczące wstrząsy dotknęły Tatry w 1662 roku. Skutkiem jego było obniżenie o 300 metrów jednego z tatrzańskich szczytów. W 1786 jedno z trzęsień, bardzo rozległe spowodowało, że runęły budynki w Cieszynie, w pobliskich miejscowościach zniszeniu uległy kościelne wieże, a w dalekim Bytomiu rozdzwoniły się dzwony. Parę miesięcy później znów ucierpiał kościół św. Katarzyny w Krakowie. W położonym nieopodal Tyńcu zawaliła się natomiast część muru klasztoru OO. Benedyktynów.

Ostatnie z silniejszych wstrząsów, o magnitudzie dochodzącej do 4.6 w skali Rychtera, zanotowano w latach 1992-1993 w rejonie Beskidu Sądeckiego i Niskiego (Krynica Górska). Dwa trochę słabsze, bo o sile 3,7 były w 1995 koło Czarnego Dunajca i Białki Tatrzańskiej. Odczuwalne były w postaci drgań, także akustycznych. Trzęsienie ziemi jakie wystąpiło na Podhalu w listopadzie 2004 roku należało także do wyraźnie odczuwalnych. Był to jeden z silniejszych wstrząsów sejsmicznych odnotowanych na terenach Polski. Jego magnituda wynosiła 4,7, a epicentrum znajdowało się w rejonie Czarnego Dunajca. Jak widać ryzyko ponownych wstrząsów na Podhalu, choć niekoniecznie o podobnej sile, jest tam wysokie.

Śledzenie ruchów tektonicznych wypiętrzających się Karpat odbywa się poprzez analizę położenia tras rzecznych. W strefach podnoszonych ich wysokości rosną, i odwrotnie tam, gdzie teren opada, starsze terasy mogą całkowicie zostać pogrzebane pod młodszymi. Do odczytu młodych ruchów tektonicznych służą także odczyty z analiz morfometrycznych małych zlewni, położonych w strefach tektonicznych lub analiz stoków o założeniach tektonicznych. Do wstępnego rozpoznawania stref potencjalnie czynnych tektonicznie pomocne są analizy topolineamenów, czyli struktur liniowych widocznych w rzeźbie terenu lub na zdjęciach radarowych powierzchni Ziemi.

Wnioski

Problem osuwisk i związanych z nimi zagrożeń stał się w ostatnich latach znaczący począwszy od 1997 roku. Wtedy to podczas katastrofalnej powodzi uruchomiło sie wiele starych i powstało nowych. Z badań wynika, że do ich wystąpienia potrzeba z roku na rok co raz mniej intensywnych opadów.

Osuwiska pozostawione bez kontroli są często zasiedlane przez ludzi. W Lachowicach, w 2001 roku osuwisko zniszczyło 12 budynków mieszkalnych, a 38 kolejnych może spotkać ten sam los, bo leżą trochę dalej, na nieodnowionej części osuwiska na stokach góry Pierchałówki. W przypadku tego żywiołu występuje wśród ludzi, których ono spotkało dziwna reguła, ta mianowicie, że po ssunięciu osuwiska i zniszczeniu dobytku, ludzi dotyka swoista amnezja. W tym samym miejscu decydują się na budowę kolejnych domów, mimo że grozi to ponownie uruchomieniem zagrażającego życiu osuwiska.

Wiele mówią też koszty, które z każdą taką katastrofą trzeba ponosić. W samym tylko województwie małopolskim w latach 2000 – 2001 straty sięgnęły kwoty ponad 173 milionów złotych, w tym ponad 86 milionów na infrastrukturę drogową. Koszty poniesionych szkód w mieniu prywatnym natomiast wyniosły 46 milionów.

Nie ma wątpliwości dlaczego tak ważna jest budowa świadomości osuwiskowej i pilnowanie dzięki prowadzonym badaniom i monitoringowi miejsc zagrożonych osuwaniem. Prace polskich geologów pozwoliły na uzupełnienie mapy osuwiskowości o kolejne 800 osuwisk. Monitoringiem objęto już ponad 100 miejsc instalując w nich specjalną aparaturę. Naukowcy uważają za koniecznie, by badania kontynuować, a tereny osuwisk wyłączyć z działalności inwestycyjnej.

Bibliografia

Opracowanie dokumentacji na podstawie prac geologicznych dla tematu: Rejestracja osuwisk na terenie Karpat (monitoring zdarzeń katastrofalnych na obszarze polskich Karpat fliszowych) p.pl.2.14.0102.00.00 Państwowy Instytut Geologi oddział Karpacki. Kraków, marzec 2004.
referat dr Wojciecha Rączkowskiego wygłoszony podczas konferencji „Geozagrożenia – zmniejszanie ryzyka, podnoszenie świadomości” - V Międzynarodowe Targi Geologiczne, Warszawa, 30 maja 2007
Czy młode ruchy tektoniczne i wstrząsy sejsmiczne stanowią zagrożenie dla mieszkańców Polski? Janusz Badura, Witold Zuchiewicz; referat wygłoszony podczas konferencji „Geozagrożenia – zmniejszanie ryzyka, podnoszenie świadomości” - V Międzynarodowe Targi Geologiczne, Warszawa, 30 maja 2007
Zjawiska osuwiskowe w polskich Karpatach fliszowych. Geologiczno-inżynierskie właściwości wybranych osuwisk, Lesław Bober, Kazimierz Thiel, Lesław Zabuski, Gdańsk -Warszawa- Kraków 1997

Opinie:

Dodaj opinie

+ dodaj

Pytania:

Zadaj pytanie:

+ dodaj

pobierz artykuł

<< poprzedni artykuł następny artykuł >>