Geologická rizika

Mezi společensky nejvýznamnější aktivity České geologické služby (ČGS) v oblasti inženýrskogeologického výzkumu dnes patří zejména dlouhodobý intenzivní výzkum rizikových geofaktorů životního prostředí v regionálním i lokálním měřítku, jejich dokumentace, kategorizace rizik geohazardů a tvorba registru svahových deformací pro odbornou i laickou veřejnost. Do kategorie rizik patří také studium radonu z geologického podloží. Zcela zásadní je aplikovaný geologický výzkum v oblasti přípravy strategických staveb, který umožňuje jejich efektivnější, a tedy ekonomicky výhodnější plánování především ve vztahu ke geologické stavbě území, potažmo k existenci rozličných geohazardů.

Vymezení rizikových geofaktorů

Rizikové geofaktory životního prostředí (rizikové geofaktory) jsou vymezeny zákonem o geologických pracích (zákon č. 62/1988 Sb.) a oznámení o jejich zjištění upravuje zvláštní právní předpis – vyhláška MŽP o projektování, provádění a vyhodnocování geologických prací, oznamování rizikových geofaktorů a o postupu při výpočtu zásob výhradních ložisek (vyhláška č. 369/2004). Za rizikové geofaktory se považují takové přírodní stavy nebo procesy v horninovém prostředí, které mohou znamenat významné přírodní riziko pro člověka a jeho činnosti a jež jsou uvedeny v příloze č. 9 této vyhlášky.

Svahové pohyby a radonové riziko lze považovat za jedny z nejvýznamnějších rizikových geofaktorů, které náš život ovlivňují nejčastěji. Svahové deformace vzniklé následkem svahových pohybů mohou bezprostředně ohrozit obecný zájem. Jedná se zejména o život a zdraví osob, jejich majetek, stávající nebo připravované investice do kritické infrastruktury (produktovody – ropovody, plynovody) nebo do dopravní infrastruktury (železnice, silnice) apod. Radonové riziko geologického podloží přímo ovlivňuje radiační expozici obyvatelstva. Význam řešení problematiky výskytu radonu v geologickém podloží spočívá mimo jiné i v interdisciplinární návaznosti na sledování koncentrací radonu v pitné vodě a ve stavebních materiálech.

Svahové pohyby

V kontextu probíhajících klimatických změn a při současném rozšiřování společenských a ekonomických aktivit se urbanizovaná krajina i lidská díla stávají zranitelnější vůči svahovým pohybům. Pro ochranu krajiny a společnosti před škodami je třeba znát hrozící rizika co nejlépe.

Pokud bude dostatečné povědomí o rizicích plynoucích ze svahových procesů, dojde v konečném důsledku ke snížení nákladů společnosti při strategickém plánování a rozvoji krajiny, ale také k efektivnějšímu hospodaření státu během přípravy velkých strategických i lokálních infrastrukturních staveb a řešení již vzniklých stabilitních problémů.

Problematika vzniku a vývoje svahových pohybů je určována složitou interakcí mezi extrémními klimatickými situacemi, geologickou stavbou území, geomorfologií terénu i lidskou činností. V místních podmínkách bývají většinou spouštěcím mechanismem extrémní srážky, intenzivní tání sněhové pokrývky, důlní činnost a nevhodné zakládání staveb.

Výzkumná činnost ČGS v oblasti svahových pohybů probíhá intenzivně jak u nás v ČR, tak i v zahraničí.

Výzkum svahových pohybů v ČR

V současné době je nejvýznamnější činností ČGS v rámci výzkumu svahových pohybů u nás sjednocování a modernizace jednotného veřejně dostupného informačního portálu, poskytujícího moderní a aktuální informace o všech známých svahových deformacích v ČR do Registru svahových deformací.

Jednotná centrální databáze svahových deformací pro celé území ČR, sestavená na základě standardních a inovativních přístupů při hodnocení a poznávání prostorové distribuce, aktivity, mechanismu pohybu, a především spouštěcích mechanismů svahových procesů, je nezbytná pro zásadní zvýšení informovanosti státní správy, samosprávy a veřejnosti.

Součástí výzkumu je mimo jiné také poznání obecných kritérií spojených se vznikem sesuvů s využitím kritického zhodnocení přínosu moderních geografických informací pokrývajících celé území ČR, jako např. LIDAR – DMR 5G, DPZ – satelitní data, dostupnost vody v půdě, 3D modely významných sesuvů aj.

Výzkum svahových pohybů v zahraničí

ČGS se dlouhodobě zabývá výzkumem svahových pohybů i v zahraničí. Významným tématem jsou svahové pohyby ve vysokohorských oblastech ve spojitosti s ledovci. Dané téma je významné nejenom z geologického hlediska, ale má i environmentální přesah v souvislosti s probíhající klimatickou změnou. Ta se ve vysokých pohořích projevuje zejména postupným odledňováním s pozorovatelným táním ledovců. Dochází tím k odhalování oblastí, které citlivě reagují na tuto z geologického hlediska rychlou změnu podmínek a jsou velmi náchylné k různým typům svahových pohybů, často katastrofálních rozměrů. ČGS studuje modelové případy v Andách v Peru a na Kavkaze v Gruzii.

Pádem kusů ledovce nebo skalních a zeminových hmot do ledovcového jezera dochází k vytvoření vysoké vodní vlny v jezeře, která má za následek protržení morénové hráze a spuštění přívalového proudu (debris flow) katastrofálního rozsahu, s ničivým dosahem do vzdáleností až desítky kilometrů od místa svého vzniku. Příkladem je protržení jezera Palcacocha v oblasti Cordillera Blanca v roce 1941, kdy byla přívalovým proudem zasažena část města Huaráz a zahynulo několik tisíc obyvatel. Laguna Palcacocha je modelovou oblastí, kde ČGS ve spolupráci s Ústavem struktury a mechaniky hornin Akademie věd ČR zkoumá zejména stabilitu svahů morénových hrází včetně výpočtů stability.

S ústupem ledovců jsou obnažovány vysoké skalní svahy a stěny, které jsou z dlouhodobého hlediska nestabilní. Zatím jsou velká skalní řícení těchto svahů spíše ojedinělá. Ukazuje se, že k pádům nedochází ihned po odtání ledovce, který zajišťoval dlouhodobou oporu skalního svahu, ale až s určitým zpožděním. Do budoucna lze proto očekávat zvýšenou frekvenci svahových pohybů typu skalních řícení. Pokud k nim dochází nad jezery, mohou vyvolat katastrofální přívalové proudy, jako v případě laguny Palcacocha. Příkladem velkého skalního řícení, které bylo ČGS ve spolupráci s ÚSMH AV ČR podrobněji studováno, je lokalita Safuna Alta a Safuna Baja v oblasti Cordillera Blanca v Peru. V roce 2002 zde došlo k masivnímu skalnímu řícení vedoucímu k pádu skalních hmot až do jezera Safuna Alta. Morénová hráz v tomto případě naštěstí vydržela a nedošlo k jejímu protržení. Přílivová vlna vyvolaná pádem skalních hmot do jezera se přes ni přelila do níže položeného jezera Safuna Baja a způsobila záplavy a erozi níže po proudu.

Vysoký Kavkaz je významné pohoří tvořící severní hranici Gruzie s Ruskem. ČGS zde studuje otázky stability svahu v oblasti Kazbegi, které dominuje přes pět tisíc metrů vysoký Kazbek. Oblast má bohatou historickou zkušenost se svahovými pohyby. Nejničivější jsou obrovské přívalové proudy (debris flow), které opakovaně stékají z hory Kazbek a jsou datovány za období více než 200 let. V důsledku kuželovitého tvaru hory (která je geneticky sopkou) stékají přívalové proudy ledovcovými údolími na všechny strany, i za hranice Gruzie do Ruska, a jejich délka se pohybuje v kilometrech až desítkách kilometrů. Iniciátorem přívalových proudů je často pád ledovce na nezpevněné ledovcové sedimenty v jeho okolí. Postupným táním se totiž ledovce místy dostávají do velmi nestabilních poloh, a proto zde lze i do budoucna očekávat výskyt katastrofálních svahových pohybů.

K poslednímu takovému přívalovému proudu došlo v soutěsce Dariali východně od vrcholu Kazbeku na severní hranici Gruzie s Ruskem v roce 2014, když se zřítil kus ledovce a vzniklý přívalový proud a navazující přírodní děje si vyžádaly deset obětí na životech a vážné materiální škody. Vznik přívalových proudů je doložen i v jiných oblastech masivu Kazbek, jako je údolí ledovce Kolka, Abano, Mna a Gergeti.

ČGS danou oblast mapuje a hodnotí, aby mohl být vytvořen koncepční inženýrskogeologický model. Snahou je předvídat vznik katastrofálních svahových pohybů ve smyslu prostorové a pokud možno i časové prognózy. Riziko existujícího geologického hazardu lze správným užíváním krajiny výrazně snížit a eliminovat tak ztráty na lidských životech i materiální škody.

Radonové riziko

Geologické podloží ČR je z více než ze dvou třetin tvořeno metamorfovanými a magmatickými horninami s vyššími koncentracemi uranu a následně i radonu. Z toho vyplývá, že radonu, který pochází z geologického podloží a odtud proniká do objektů, je nutno věnovat zvýšenou pozornost. Kromě uranu (U) se na ozáření z přírodních zdrojů podílí i draslík (K) a thorium (Th).

Radioaktivní přeměnou radonu vznikají dceřiné izotopy kovové povahy, které se usazují na plicní výstelce a vnitřním ozářením mohou způsobit zvýšenou frekvenci výskytu rakoviny plic. Úkolem ČGS je vyhledávat horninové typy se zvýšenou koncentrací radonu, který může pronikat do stavebních objektů na nich postavených a tam negativně ovlivňovat zdraví obyvatel při dlouhodobé expozici.

Problematika radonu na území ČR je dlouhodobě sledována a koordinována Státním úřadem pro jadernou bezpečnost v rámci Radonového národního akčního plánu (RANAP). Výzkum radonového rizika geologického podloží je multidisciplinární preventivní problematikou, zasahující do oblastí jako radon v pitné vodě nebo ve stavebních materiálech. Geologické podloží je tak primárním zdrojem radonu v objektech.

Naše výzkumné práce jsou zaměřeny na sledování koncentrace radonu a hodnot dávkového příkonu v lokálních litologických typech hornin s předpokládanou zvýšenou hodnotou těchto veličin. Výskyt těchto hornin může být podmíněn strukturními podmínkami i kontakty hornin s výrazně rozdílnou kategorií radonového rizika. Výsledky výzkumu slouží jako podklad pro aktualizaci map a v případě potvrzení zvýšeného radonového rizika jsou zveřejněny v aplikaci Komplexní radonová informace na mapovém serveru ČGS.

Podrobné informace o radonové problematice, včetně informací týkajících se měření radonu během výstavby nových staveb a rekonstrukcí stávajících objektů, jsou k dispozici na stránkách Radonového programu České republiky.

Česká geologická služba se ve spolupráci s kolegy ze společnosti RADON v.o.s. podílí na pořádání pravidelného workshopu s mezinárodní účastí „The international workshop on the Geological Aspects of Radon Risk Mapping“, zaměřeného zejména na geologické aspekty mapovaní výskytu radonu a radonové akční plány. V roce 2023 se v Praze konal již 16. ročník této konference. Další ročník je plánovaný  na podzim 2025. 
 

Výzkum v oblasti přípravy strategických staveb

Jedním z klíčových úkolů státu je dostavba chybějící dopravní infrastruktury, resp. obecně podpora strategických staveb národního významu. Bezpečná a funkční dopravní spojení a výstavba kritické infrastruktury jsou jednou ze základních podmínek dalšího rozvoje naší země a jejích regionů.

Výstavba každé stavby musí probíhat ruku v ruce s pochopením historicko-geologického vývoje území se všemi jeho procesy, které vedly k současnému stavu dotčeného horninového prostředí. Výzkumné práce ČGS v oblasti přípravy strategických staveb jsou proto zaměřeny na identifikaci geotechnických, geologických a hydrogeologických bezpečnostních rizik a optimalizaci návrhů inženýrskogeologických průzkumů pro připravované stavby národního významu.
Přínos této činnosti má zejména ekonomický dopad. Efektivnější plánování návazných geologicko-průzkumných prací umožní ušetřit nemalé finanční prostředky. Další finanční úspory lze očekávat během realizace samotných staveb, protože komplexní interpretace výsledků z rozdílného spektra vstupních dat dovolí minimalizovat riziko prodražení a zdržení staveb z důvodu havárií zapříčiněných nepříznivými geologickými podmínkami či minimalizaci bezpečnostních rizik.

Hlavními výstupy výzkumu jsou 3D vizualizace inženýrskogeologických modelů včetně jejich popisů, které kromě optimalizace návrhů terénních inženýrskogeologických průzkumů pro připravované stavby národního významu umožní také optimální návrh technologie výstavby staveb samotných.