hrvatski

Obnovljivost zaliha podzemnih voda heterogenog vodonosnog kompleksa na primjeru osječkog crpilišta Vinogradi

Značaj vodnih resursa za potrebe vodoopskrbe, poglavito podzemnih voda od izuzetnog je interesa stručne i znanstvene zajednice. Opći trend povećanih zahtjeva za potrošnjom vode stavlja u središte pitanje mogućnosti obnavljanja podzemne vode na pojedinim područjima budući da se u Republici Hrvatskoj oko 90% potreba za vodom namiruje eksploatacijom podzemne vode. U sklopu disertacije pozornost je usmjerena na aluvijalni vodonosni kompleks izražene heterogenosti, iz kojeg se voda intenzivno eksploatira, a raspolaže se s relativno brojnim podacima o ponašanju podzemnih voda u uvjetima eksploatacije. Za područje istraživanja odabrano je osječko crpilište Vinogradi kao primjer heterogenog vodonosnog sustava regionalnog značenja. Radi se o najvećem crpilištu u Republici Hrvatskoj gdje je voda zahvaćena iz pješčanih vodonosnika. Kao ciljevi straživanja postavljeni su istraživanje višestrukog korištenja raspoloživih podataka polidisciplinarnih izvora o svojstvima pojedinih naslaga i područja preko razjašnjavanja širine njihovoga značenja i razradbe metoda njihove interpretacije, te pitanje rekonstrukcije stanja i obnovljivost zaliha podzemnih voda. Istraživanja su usmjerena na postavljanje varijantnih rješenja zasnovanih na modelu toka podzemnih voda, razvijenih uz uporabu GMS programskog paketa, koji daju brze odgovore na različite scenarije uvjeta obnavljanja podzemnih voda i zahtjevima za njihovo iskorištavanje u vodnom gospodarstvu. Pri postavljanju valjanih modela toka naročitu pozornost usmjerena je na heterogenost vodonosnika, kako po litološkom sastavu samog vodonosnika, tako i odnosu propusnih i slabopropusnih naslaga. U disertaciji se naglašava i pitanje identifikacije hidrauličkog kontinutiteta i vjerodostojnosti analitičke interpretacije parametara i rubnih uvjeta heterogenog vodonosnika, zatim razvoj postupka obrade podataka pokusnog crpljenja poluzatvorenog vodonosnika pri promjeni razine u izvornome sloju, te identifikaciji učinka intenzivnog crpljenja na promjenu regionalne vodne bilance i obnovljivosti zaliha podzemnih voda u istočnoj Podravini. Također se ukazije na domete i ograničenja primjenjenih geostatističkih metoda u interpretaciji i predodžbi hidrogeoloških struktura u kvartarnim naslagama istočne Slavonije. Pri razmatranju dosadašnjih istraživanja naglasak je stavljen na opsežne istraživačke radove crpilišta Vinogradi te na ranije objavljene magistarske radove i disertacije kojima se obrađuje geološka građe i hidrogeološki uvjeti u ovome i susjednim predjelima. Prikazana je geološka građa osječke Podravine uz prikaz litološkog razvitka stijena na površini i u dubini, uz naglasak na regionalni strukturni sklop i seizmotektonska aktivnost uključujući recentnu tektonsku aktivnost. U okviru prikaza općih hidrogeoloških uvjeta težište je posvećeno litološkom razvitku kvartarnih naslaga na temelju bušotinskih podataka. Uz osnovne hidrološke i morfološke značajke koje uključuju prikaz morfoloških i hidrografskih obilježja širega područja te klimatološke podatke prema mjerenjima na meteorološkoj postaji u Osijeku dan je i kratki prikaz uvjeta napajanja i pražnjenja podzemnih voda ovih ravničarskih predjela, te raspon vrijednosti osnovnih hidrogeoloških parametara. U poglavlju koje opisuje razvitak crpilišta Vinogradi dan je pregled izvedbe istraživačkih i piezometarskih bušotina, te njihovo sadašnje stanje, dok su kao zasebna cjelina prikazani eksploatacijski zdenci na crpilištu. Podaci prikupljeni iz hidrogeoloških objekata crpilišta Vinogradi mogu se razvrstati u četri međusobno povezane skupine podataka: stanje zdenaca, crpne količine, razine podzemnih voda te njen kemijski sastav. Stanje zdenaca analizira se kao stanje lokalnih rubnih uvjeta, jer se pokazalo da je kolebanje razina podzemnih voda u funkciji vremena na užem području crpilišta u velikoj mjeri posljedica toga stanja. Analiza crpnih količina i razina podzemne vode koje pokazuju različitost lokalnih i regionalnih učinaka. U lokalnom mjerilu, koje se očituje u užem području crpilišta, dominantni su učinci promjene rubnih uvjeta u pojedinim slojevima izazvanih začepljenjem pojedinih zdenačkih sita i posljedičnom preraspodjelom crpne količine po profilu heterogenog vodonosnika. U regionalnom se pak mjerilu takvi učinci zatomljuju i dominiraju utjecaji ukupne izdašnosti crpilišta i napajanja podzemnih voda infiltracijom padalina. Pritom se naglašava pojava kolebanja razine podzemne vode izvornoga sloja koju prati i razina podzemne vode zahvaćenoga vodonosnika uz izraženu tromost sustava kako u procesu obnavljanja vodonosnika infiltracijom padalina tako i pri promjenama izdašnosti na crpilištu. Analiza kakvoće podzemne vode tijekom rada crpilišta pokazuje ujednačenost u funkciji vremena i različitost po profilu vodonosnika koja se povezuje s određenim raznolikostima u uvjetima taloženja pješčanih naslaga prvenstveno u odnosu na reduktivnost sredine taloženja. Podaci o kakvoći vode uspoređeni su za vodu iz zdenaca u kojima je sadržaj pojedinih aniona i kationa stabilan i iz zdenaca kod kojih je izražena pojava promjene sadržaja otopljenoga željeza i mangana u vodi, a što je podudarno s bitnim smanjenjem njegove specifične izdašnosti kao posljedice začepljenja zdenačkih sita i korespondira anomalijama u kolebanju razine vode po profilu vodonosnika. Identifikacija strukturne građe i uvjeti napajanja vodonosnika prikazani su uz uporabu dostupnih geostatističkih alata u GMS programskom paketu koji na jednostavan način daju određene vizualne korelacije istraživačkih bušotina dometi kojih su određeni neravnomjernom istraženosti heterogenih naslaga. Hidraulička identifikacija učinaka heterogenosti vodonosnika i veličine hidrogeoloških parametara pokazuje da se u slučaju potpune zdenačke penetracije vodonosnika hidraulički učinak heterogenosti izgubi, a da pri dugotrajnom pokusnom crpljenju opada učinak crpljenoga zdenca, a snažno raste učinak uvjeta napajanja podzemnih voda. Kako u takvim uvjetima klasična Hanushova metoda točke infleksije postaje nerealna, primjenjena je usavršena metodu korištenja podataka kratkoročnog crpljenja primjenjujući grafičke predožbe i izračune u programskom paketu EXCELa. Verifikacija rubnih uvjeta vodonosnoga sustava razmatrana je primjenom grafičkog prikaza rezultata simulacije napajanja vodonosnika kroz pokrovne naslage za tri slučaja: (1) nepropustan krovinski sloj, (2) polupropusni pokrovni sloj bez obnavljanja izvornog sloja i (3) polupropusni sloj s povremenim obnavljanjem infiltracijom padalina. Pokazalo se da da u prvom slučaju već od početka crpljenja nastupa izrazita divergencija simuliranog stanja od stvarnog razvoja razina pozdemnih voda, a da se zakašnjeli učinak obnavljanja izvornoga sloja koji postaje neprijeporan tek nakon tri godine crpljenja tumači tromošću vodonosnoga sustava i ustrajnim porastom crpnih količina tijekom prvih godina rada crpilišta. Uz osvrt na ranije provedena matematička modeliranja prikazan je model regionalnoga toka podzemnih voda pri radu crpilišta Vinogradi korištenjem višenamjenskoga programskog paketa GMS. Njegova primjena usmjerna je na verifikaciju učinaka obnavljanja podzemnih voda te učinkovitost modela pri istraživanju hidrogeoloških pojava u povećanom rasponu mjerila. Nakon prikaza samog programskog paketa i rubnih uvjeta, naglašava se da je uspješnost kalibracije kroz razdoblje dugotrajnoga crpljenja u najvećoj mjeri ovisna o realnosti veličine obnavljanja vodonosnoga sustava. Napajanje podzemnih voda razlučeno je u dvije kategorije. Prva je u središnjem porostoru i okružuje crpilište i iznosi oko 11, 5% srednjih godišnjih padalina. U vanjskom pojasu kalibracija je ostvarena s približno četverostruko manjim iznosom efektivnog napajanja vodozadržnog paketa naslaga. U stvarnosti je naravno ta distribucija u velikoj mjeri kontinuirana od iznosa koji je veći od usvojenog prosjeka unutarnjeg pojasa do nulte vrijednosti u području rubnoga razvođa gdje u prosječnoj hidrološkoj godini nema zamjetne promjene zaliha podzemnih voda. Ograničenost obnovljivih zaliha podzemnih voda analizirana je uz simulacije učinaka povećanja izdašnosti crpilišta Vinogradi i uključivanja novih crpilišta u području modela. Približno dvostruko povećanje izdašnosti eksploatacijskih količina unutar područja ovoga modela generiralo bi učinak koji bi toliko narušio stanje na granicama modela da bi izazvalo poremećaj regionalne bilance podzemnih voda. U zaključnoj raspravi ističe se međuovisnost kakvoće podzemne vode, stanja zdenaca, te posljedična promjena rubnih uvjeta i kolebanja razine vode u pojedinim slojevima koja je naročito izražena u lokalnim okvirima, te učinak napajanja podzemnih voda koji prevladava u regionalnom mjerilu te pri dugoročnom crpljenju. Naglašen je učinak intenzivne eksploatacije podzemnih voda na vodnu bilancu.

heterogeni vodonosnik; kvartarne naslage; hidraulički kontinuitet; napajanje; intenzivno crpljenje; regionalna vodna bilanca; obnavljanje podzemnih voda; istočna Slavonija

nije evidentirano