Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
1. UVOD
Hrvatska strana Jadranskog mora izuzetno je bogata otocima te nakon grčkog
arhipelaga, predstavlja drugi arhipelag po broju otoka u Sredozemlju. Zbog velikog
broja otoka i hridi u literaturi se navode različiti brojevi otoka, no sve analize govore o
više od 1000 otoka, hridi i grebena. Hrvatski arhipelag ima 1185 otoka, a geografski se
dijeli na 718 otoka, 389 hridi i 78 grebena.
Prema znanstvenim projektima iz područja geografije i društvenih znanosti, koji su se
odnosili na istraživanje malih hrvatskih otoka, u grupu malih otoka možemo ubrajati sve
naseljene otoke koji nemaju više od tri naseljena mjesta i koje most ne povezuje sa
kopnom. Postoje ukupno 34 takva otoka. U tu skupinu pripada i otok Susak, koji
zajedno sa otocima Vele Srakane, Male Srakane, Ilovik i Unije pripada skupini malih
kvarnerskih otoka (www.hr).
Na većim otocima vodoopskrba je organizirana zahvatima vode iz vlastitih
vodonosnika, kombinacijom vlastitih izvora i dovoza vode sa kopna ili pak spajanjem
vodoopskrbne mreže podmorskim cjevovodima sa izvorima pitke vode na kopnu. Mali
otoci, u kakve spada i Susak, obično su orijentirani na prikupljanje kišnice u cisternama
ili dovoz vode vodonoscima.
U svrhu revitalizacije hrvatskih otoka, a posebice onih manjih kojima prijeti potpuna
depopulacija, uvidjelo se da je jedan od glavnih uzroka nedostatak pitke vode. Zbog
toga je 2000. godine tadašnje Ministarstvo za javne radove, obnovu i graditeljstvo
Republike Hrvatske u suradnji s Hrvatskim vodama pokrenulo istraživanja u svrhu
pronalaženja rezervi slatke i/ili boćate vode na kvarnerskim otocima koje bi se mogle
koristiti za javnu vodoopskrbu. U ta istraživanja bili su uključeni slijedeći otoci: Olib,
Silba, Premuda, Ist, Dugi otok, Susak i Unije i ta su istraživanja pokazala mogućnost
zahvaćanja manjih količina podzemne vode za potrebe javne vodoopskrbe.
Istraživanja su provedena u dvije faze. Prva faza istraživanja ukazala je na perspektivne
lokacije na pojedinim otocima (GEOFIZIKA, 2001). Između ostalih, jedan od otoka na
2
kojima je pretpostavljena mogućnost organizacije vodoopskrbe iz vlastitih izvora je
otok Susak.
Otok Susak nalazi se u Kvarneru, zapadno od Lošinja (slika 1), a površina mu iznosi
3,75 km2. Dug je 3,6 km, a širok 2,3 km s najvišim vrhom od 96 m (slika 2).
Ovaj je otok geološki različit od ostalih hrvatskih otoka, formiran od pijeska položenog
na karbonatnoj stijeni. Samo uz rub otoka, uz morsku obalu probijaju se kredne
vapnenačke naslage. Pjeskoviti les je debeo 30 do 90 m (MAMUŽIĆ, 1970) i bitno
predodređuje geomorfološka svojstva, sveukupni razvitak, te specifičnu zaštitu od
erozije (MIČETIĆ, 1994).
Na otoku Susku postoji jedno naselje podijeljeno na Gornje Selo i Donje Selo s ukupno
684 kuće sa samo 200 stanovnika. Najveći broj stanovnika bio je 1903. godine (1800
stanovnika), dok je nakon II. svjetskog rata uslijedilo doba intenzivnog iseljavanja s
otoka zbog pomanjkanja osnovnih životnih uvjeta.
Slika 1. Položaj otoka Suska
Tijekom turističke sezone na otoku, pored domicilnih stanovnika, obitava i oko 1000
turista pa se zahtjev za vodom višestruko povećava. Gornje selo nalazi se na 32.5 do
40.9 m n.m. i vodoopskrba je zbog nadmorske visine naselja orijentirana na cisterne
(kišnica). Donje selo je smješteno na 1.3 do 10-tak m n.m., i osim cisterni koriste se i
kopani zdenci unutar pijesaka koji dosežu i do 8-9 m dubine.
3
Iz razloga upitne kakvoće te vode iz zdenaca, zbog neizgrađene odvodnje i velikog
broja septičkih jama unutar tih istih pijesaka, za vodoopskrbu se koriste uglavnom
cisterne. Zbog toga je zahtjev za pronalaženje dodatnih 2 l/s pitke vode izvan utjecaja
naselja više nego opravdan (JEIĆ et al., 2001.).
Vodoistražni su radovi bili usmjereni u zonu uzvodno od naselja ispod naslaga pijesaka
u karbonatne stijene, jer je količina vode koja se može zahvatiti u pijescima nedovoljna
za organizaciju vodoopskrbe. Zbog relativno male površine otoka, relativno velikog
površinskog otjecanja, srednjih godišnjih količina oborina od oko 940 mm, prijetećeg
utjecaja mora na ograničeni vodonosnik, nije za očekivati veće količine slatke pitke
vode u podzemlju, tako da su istraživanja usmjerena na pronalaženje oko 2 l/s slatke ili
lagano bočate vode sa maksimalno dozvoljenom količinom klorida do 5000 mg/l.
Slika 2. Otok Susak
Već prije početka izvođenja istraživanja bilo je za pretpostaviti da su mogući problemi
na koje će se naići prijeteće zaslanjenje otočkog vodonosnika uslijed dugotrajne
eksploatacije, labilan odnos slane i slatke vode, ali i problem neriješene odvodnje
otpadnih voda (BIONDIĆ, R. et al., 2002).
U ovom su diplomskom radu prikazana hidrogeološka istraživanja izvedena na otoku
Susku, probno crpljenje otočnog vodonosnika u uvjetima labilne ravnoteže slane i slatke
vode i rezultati tih istraživanja. U cilju boljeg razumijevanja stanja u vodonosniku
prikazan je i teoretski dio, gdje su razjašnjeni odnosi slane i slatke vode u priobalnim
krškim vodonosnicima, koji se mogu primijeniti i na krški vodonosnik otoka Suska.
4
2. OSNOVNE ZAKONITOSTI PRIOBALNIH VODONOSNIKA
2.1. Odnos slane i slatke vode
Glavni je cilj istraživanja odnosa slatke i slane vode definirati oblik i položaj njihove
kontaktne zone, debljinu i ponašanje zone miješanja slane i slatke vode, kao i dinamičke
procese u prirodnim uvjetima, te u uvjetima eksploatacije ili preeksploatacije. Iako taj
problem nije jednostavno riješiti matematičkim putem, jer se radi o krškim
vodonosnicima, ipak se pokušava aproksimirati pojedine zakonitosti i primijeniti ih za
uvjete koji se javljaju u krškim vodonosnicima.
Prodor morske vode u krške priobalne vodonosnike stvara klin slane vode u
vodonosniku, sa kontaktnom zonom između slatke i slane vode. Situacija sa krškim
vodonosnicima na otocima je slična, ali je gradijent u otočnim vodonosnicima puno niži
što omogućava korištenje matematičkih izraza koji opisuju stacionarne uvjete. Odnos
slane i slatke vode može se modelirati prema dva pristupa:
a) nemiješanje fluida, sa oštrom granicom između dva fluida različite gustoće
b) miješanje fluida, sa zonom miješanja zbog efekta disperzije.
a) Nemiješanje fluida
Ghyben i Herzberg su odvojeno došli do istih zaključaka pa se temelj od kojeg kreću
ostala istraživanja naziva Ghyben-Herzbergov zakon (ARFIB et al., , 2005). Zasnovan
je na odnosu razlike gustoće slane i slatke vode:
fffs
fs hhh δ
ρρρ
≡−
= (1)
gdje je: - hs debljina sloja slatke vode ispod srednje razine mora (m)
- hf debljina sloja slatke vode iznad srednje razine mora (m)
- ρs gustoća slane vode (kg/m3)
- ρf gustoća slatke vode (kg/m3)
- δ odnos gustoća slatke i slane vode (≈ 40)
5
Slika 3. Odnos položaja slane i slatke vode prema Ghyben-Herzbegovom zakonu
(preuzeto iz BIONDIĆ R., 2001.)
Uzimamo za ρf = 1000 kg/m3, ρs = 1025 kg/m3. Kada ove vrijednosti uvrstimo u
formulu, dobiva se da za 1 m nadsloja slatke vode iznad srednje razine mora postoji
približno 40 m slatke vode ispod te srednje razine (slika 3). Ghyben-Herzbergov zakon
vrijedi za stacionarne uvjete tečenja s jednakim horizontalnim brzinama u zoni slatke
vode. To znači da su ekvipotencijale približno vertikalne linije, sukladno s Dupuitovom
pretpostavkom.
b) Miješanje fluida
U stvarnosti je situacija puno složenija. Dolazi do zone miješanja voda zbog
hidrodinamičke disperzije. Ovaj je problem i matematički puno složeniji i zahtjeva
rješavanje jednadžbi toka podzemne vode i pronosa otopine, da bi simulirali disperznu
zonu miješanja (ARFIB et al., , 2005)
Sa malim vrijednostima koeficijenta disperzije, zona miješanja je uska i dozvoljava
primjenu analitičkih rješenja za modele nemiješanja sa zadovoljavajućim rezultatima
(VOLKER & RUSHTON, 1982).
6
Slika 4. Prikaz stvarnog tečenja u priobalnoj zoni (preuzeto iz BIONDIĆ R., 2001.)
Na slici 4. za nadsloj slatke vode iznad srednje razine mora hf proračunska dubina
dobivena Ghyben-Herzbergovim zakonom u stacionarnim uvjetima bila bi dubina δhf
prikazana točkom B lociranom na presječnoj točki granice slatke i slane vode i
ekvipotencijale φf=hf. Ta dubina je manja od stvarne dubine do zone miješanja zbog
utjecaja dinamike podzemne vode.
Prilikom razmatranja odnosa slane i slatke vode, u literaturi, najčešće se istražuje samo
ponašanje gornje granice zone miješanja, odnosno zona na kojoj se pojavljuje povišenje
saliniteta. Rijetko se istražuje geneza i ponašanje cijele zone miješanja.
Miješanje slane i slatke vode i samo formiranje zone miješanja uzrokovano je difuzijom
i hidrodinamičkom disperzijom. U zoni miješanja postoji paralelno tečenje slatke
komponente kao i povratno tečenje slane komponente (slika 5).
Debljina zone miješanja ovisi o tečenju slane komponente, propusnosti vodonosnika i o
tečenju slatke komponente. Postoje i vanjski utjecaji koji mogu doprinijeti debljini te
zone. To su količina crpljenja, promjene plime i oseke i umjetno napajanje
vodonosnika.
7
Slika 5. Shematski prikaz tečenja u priobalnom vodonosniku (preuzeto iz BIONIĆ R.,
2001.)
Slika 6. Skica konusnoga podizanja slane vode zbog efekta precrpljivanja : 1. slatka
voda; 2. boćata (zaslanjena) voda; 3. slana voda; 4. nepropusne stijene (preuzeto iz
BIONDIĆ R., 2001.)
1
2
3
4
Q'> > Q
Q
Q= 0Q> 0
8
Jedan od glavnih čimbenika koji dodatno utječe na stabilnost sustava slane i slatke vode
je eksploatacija podzemnih voda. Lokacije na kojima se formiraju crpilišta mogu biti
prirodni izvori, zone istjecanja, ali isto tako mogu biti i umjetno načinjeni objekti. To su
npr. kaptažne galerije, eksploatacijski zdenci, tuneli, površinske akumulacije i slično.
Teoretski, dozvoljena količina crpljenja ne bi trebala dovesti do povećanja saliniteta
crpljene vode. No, eksploatacija i preeksploatacija podzemnih voda narušava prirodni
odnos i djeluje na položaj zone miješanja (slika 6). Crpljenje uzrokuje konusno
podizanje slane vode i granice miješanja. Ovo je podizanje većih ili manjih razmjera,
ovisno o vertikalnoj propusnosti stijena, dotoku vode iz zaleđa i dubini zdenaca.
Koliko je problem odnosa slane i slatke vode u krškim priobalnim vodonosnicima
značajan za hrvatsko priobalje i otoke govori to da su prva istraživanja i zakonitosti o
ponašanju zone miješanja slane i slatke vode postavljena još prije gotovo sedamdeset
godina od strane hrvatskih istraživača i znanstvenika. Još 1943. godine odnosom slane i
slatke vode, ali i općenito tečenjem podzemne vode u priobalnim krškim
vodonosnicima bavio se Gjurašin.
Funkcioniranje priobalnih izvora, i uopće, ponašanje istih u različitim hidrološkim
uvjetima opisuje uz zadovoljenje uvjeta:
0,025hs>hv (2)
gdje je:
hs - dubina spoja glavne i sporedne cijevi ispod morske razine,
hv - visina izvora nad morskom razinom
Razlikujemo tri slučaja:
1. na vrulji i na priobalnom izvoru istječe slatka voda
2. na priobalnom izvoru istječe slatka voda dok u dijelu potopljenom slanom
vodom nema tečenja
3. slana voda ulazi u podzemlje kroz potopljeni dio, a izvor daje više ili manje
zaslanjenu vodu.
9
Koji od ova tri slučaja je prisutan na izvoru ovisi o veličini hidrauličkog gradijenta u
zaleđu (slika 7) što uzrokuje promjenu kuta ω, vrijednosti piezometarske razine h i
količine istjecanja Q. Ta promjena ima za posljedicu promjenjive uvjete na spoju
podzemnih tokova u točki D uslijed čega se mijenja položaj zone miješanja slane i
slatke vode.
Kod velikoga gradijenta (slučaj I) piezometarska razina je h, morska voda je u cijelosti
potisnuta i na izvoru i na vrulji istječe slatka voda. Kontakt slane i slatke vode se nalazi
ispod izlaza podzemnog toka u more (točka D), tj. ispod dubine hd. Uvjet za ispunjenje
prvog slučaja je da je h>εhd ( 025.0≈−
=f
fs
ρρρ
ε ). Tada je kut ω>180°. Smanjenjem
piezometarske razine h na vrijednost između εhs i εhd (slučaj II) izdašnost izvora se
smanjuje, a kut ω=180° i tada zaslanjena zona zahvaća dio krškoga kanala. U tom
slučaju na izvoru istječe slatka voda, a u donjem kanalu nema tečenja. Daljnjim
sniženjem piezometarske razine h na visinu εhd >εhs>h zaslanjena voda ulazi u glavni
kanal i na glavnom izvoru istječe boćata voda. Kut ω tada je manji od 180°
(GJURAŠIN, 1943).
Slika 7. Shema istjecanja na priobalnom izvorištu (prema Gjurašin, 1943)
10
Kuščer (1950) opisuje sustav zaslanjenja priobalnoga vodonosnika na temelju modela
Gjurašina. Osim hidrostatskih razloga do zaslanjenja može doći i zbog hidrodinamičkih
razloga. Naime, u prvom slučaju more postepeno ulazi u podzemne kanale, a u drugom
slučaju more je zbog podtlaka usisano u sustav.
Slika 8. Skica zaslanjenoga izvora prema Kuščeru (preuzeto iz BIONDIĆ R., 2001. )
v – dovodni kanal; r – grananje kanala; m – donji kanal; s – gornji kanal; po – atmosferski tlak; p' – hidrostatski tlak u donjem kanalu; p" – hidrostatski tlak u kanalu C; p''' – hidrostatski tlak u gornjem kanalu; h – visina; q – presjek kanala; Q – protok; vsr – prosječna brzina Pretpostavi li se da je donji kanal zatvoren pregradama A i B i da je prostor između te
dvije pregrade povezan s izvorom pomoću kanala C (slika 8), djelovanje sustava ovisno
je o tlačnim razlikama P i S na tim pregradama.
P=p'-p'' (3)
S=p''-p''' (4)
Ako se zamisli da je kanal C zatvoren i makne se pregrada B, na pregradu A s morske
strane djeluje tlak P+S. Ako je ta veličina pozitivna u slučaju da se makne pregrada A u
kanal ulazi more. S obzirom na tlak P (nastalog zbog razlike u gustoćama slane i slatke
vode) i na tlak usisa S KUŠČER razlikuje četiri tipa izvora (PS, P, S i N). Tip PS
prikazuje stanje kada su P i S pozitivni i tada je izvor zaslanjen. Tip P prikazuje stanje
kada je P>0, a S<0 i izvor je zaslanjen samo kod malih protoka. Tip S prikazuje stanje
kada je S>0 i P<0 i izvor je zaslanjen samo kod velikih protoka. Tip N prikazuje izvor
sa P<0 i S<0 i taj izvor ne može zaslaniti.
Na otocima, uvjeti u vodonosniku u dobroj mjeri odgovaraju stacionarnim uvjetima.
Razlog tomu je prostorna ograničenost tih vodonosnika i relativno male količine
11
oborina koje ga prihranjuju. Rezultat toga je vrlo mali gradijent i male brzine
podzemnih tokova. Ti stacionarni uvjeti se povremeno narušavaju nakon jakih oborina u
kišnom razdoblju godine, ali nakon prestanka oborina vrlo se brzo opet uspostavljaju
uvjeti u vodonosniku vrlo slični stacionarnim uvjetima. Stoga je moguće za takve
vodonosnike primijeniti matematičke relacije koje opisuju takva stanja, kao što je
Ghyben-Herzbergov zakon.
2.2. Kemizam voda u priobalnim vodonosnicima
Današnja istraživanja priobalnih krških izvora sve se više okreću prema hidrogeokemiji
i proučavanju geneze priobalnih sustava, jer sama hidraulika i razlike u gustoćama
slatke i slane vode nisu dali odgovarajuće rezultate. Zaslanjenja se događaju vrlo daleko
u zaleđu obalnoga područja, što ukazuje na stalno prisustvo zaslanjene vode u dubokim
dijelovima krških vodonosnika u različitim hidrološkim uvjetima. Sušno razdoblje, a
posebice pretjerana eksploatacija vodonosnika imaju za posljedicu konusno uzdizanje
zone miješanja i postepeni porast zaslanjenja. U takvim uvjetima rezultati
hidrogeokemijskih istraživanja upotpunjuju objašnjenja mehanizma zaslanjenja, pa čak
omogućuju i prognoze, što je od izuzetne važnosti pri upravljanju sustavom.
Kemijski sastav podzemne vode rezultat je interakcije vode sa krutim tvarima i
plinovima tijekom hidrološkog ciklusa. Vrsta i koncentracija iona u podzemnim vodama
varira u odnosu na fizičke i kemijske procese kojima je ta voda bila izložena. Svaki
kemijski pokazatelj koji je mjerljiv u podzemnoj vodi, a koji može biti povezan sa
nekim procesom (npr. povećanje temperature), može se smatrati traserom za taj proces i
naziva se hidrokemijskim traserom.
Prirodni su traseri, za razliku od umjetnih, koji moraju biti ubačeni u podzemlje,
integralni dio sustava tečenja. Umjetni traseri imaju niz nedostataka ako je sustav koji
se želi trasirati jako velik ili put trasera predug. Ova ograničenja ne postoje za prirodne
trasere. U priobalnom području jedan od najvažnijih prirodnih trasera sadržaj klorid
iona (Cl-), a on dolazi uglavnom iz morske vode.
12
Pomoću tipa vode moguće je odrediti ponašanje zone miješanja. Tako se potpuno
slatkim sustavima radi o Ca(HCO3)2 tipu vode, a ukoliko je bliže zoni miješanja o
NaHCO3 tipu vode.
Kao rezultat otapanja CaCO3 u slatkim podzemnim vodama priobalnog područja
dominantni su ioni Ca2+ i HCO3-. U morskoj vodi dominantni su ioni Na+ i Cl- . Kada
morska voda prodire u priobalni slatki vodonosnik dolazi do kationske izmjene, i to
uglavnom na mineralima glina, organskoj materiji ili na oksidima/hidroksidima koji svi
imaju siguran kapacitet izmjene za katione (kao i za anione):
Na++1/2Ca-X2→Na-X+1/2Ca2+ (5)
gdje je X ion koji ulazi u izmjenu iz slatkovodnoga sustava. Natrij je ušao u reakciju s
ionom iz slatkovodnoga sustava, a Ca2+ je oslobođen. Kemizam slatke vode se mijenja
iz Ca(HCO3)2 tipa vode u NaHCO3 tip vode. Obratni proces događa se prilikom
oslađivanja sustava, tj. kada slatka voda istiskuje slanu iz vodonosnika:
1/2Ca2++Na-X→1/2Ca-X2+Na+ (6)
gdje Ca2+ dolazi iz vode u zamjenu za Na+, a kao rezultat javlja se uspostavljanje
Ca(HCO3)2 tipa vode. Promatrajući slanu vodu, tip se mijenja intruzijom mora iz NaCl
tipa vode u CaCl2 tip vode (Appelo & Postma,1996).
Rezultati kemijskih analiza vode mogu se vrlo slikovito prikazati na Piper dijagramima.
Na slici 9 prikazan je takav dijagram sa zonama koje prikazuju kemizam voda
karakterističan za slatke sustave, slane sustave i za slučajeve prodora mora i oslađivanja
sustava.
13
Slika 9. Piper dijagram s prikazanim „prosječnim“ sastavom slane i slatke vode
(Appelo & Postma, 1996)
Istraživanja i modeliranje prirodnih izotopa široko se koristi u razvijenim zemljama
svijeta, ali već i kod nas zauzima sve važnije mjesto u identifikaciji dinamike priobalnih
krških vodonosnika. U istraživanjima na otoku Susku nisu korištene te metode, iako bi
se njihovim korištenjem došlo do dodatnih korisnih rezultata ponašanja otočkog
vodonosnika, dinamike njegovog prihranjivanja, ali i drugih korisnih rezultata.
U hidrogeološkim istraživanjima slivnih područja, pa tako i priobalnih zona, najčešće
korišteni izotopi su: 3H (tricij), 18O, 2H (deuterij), 13C i 15N.
Također, koriste se izotopi helija (4He) za lociranje istjecanja duboke podzemne vode,
bora (11B) za identifikaciju zone miješanja slatke i slane vode, ugljik (14C) za
određivanje starosti vode od 1000 do 40000 godina, klor (36Cl) za određivanje starosti
vode do 50 godina, kripton (85Kr) za određivanje vremena kada je infiltrirana voda
izašla iz atmosfere (za uzorak potrebno najmanje 100 l), jod (129I) za određivanje
starosti podzemne vode i radon (222Rn) za određivanje povezanosti podzemne vode s
površinskim vodotocima.
14
Tricij (3H), radioaktivni izotop vodika sa poluvremenom raspada od 12.43 godine
(IAEA, 1981), koristi se za određivanje srednjega vremena zadržavanja vode u
podzemlju, a idealan je za proučavanje procesa sa vremenom pojavljivanja do 50
godina. Prirodno, nastaje u višim slojevima atmosfere djelovanjem termalnih neutrona
na atome dušika. Ondje postaje sastavni dio molekule vode i oborinama i atmosferskom
vlagom ulazi u hidrološki ciklus. Nakon 1963. godine nastupanjem moratorija na
nadzemne nuklearne pokuse koncentracija aktivnosti tricija pada radioaktivnim
raspadom i razrjeđivanjem s oceanskim vlažnim masama.
Omjer stabilnih izotopa kisika i vodika (δ18O, δ2H) koristi se u istraživanjima krških
sustava za utvrđivanje porijekla voda i područja prihranjivanja.
Omjer stabilnog izotopa ugljika (δ13C) ima veliko značenje za određivanje porijekla
ugljika u vodi. Tako negativnije vrijednosti omjera (13C/12C) znače veći udio biogenoga
ugljika (biljke, trave, žitarice, kukuruz, itd.), a pozitivnije veći udio anorganskoga
ugljika nastaloga otapanjem stijena, utjecajem mora ili izotopnom izmjenom sa
atmosferskim CO2.
Omjer stabilnog izotopa dušika (δ15N) pokazatelj je porijekla dušika. Pokazatelj je
dominantnoga izvora onečišćenja (može se razlikovati porijeklo dušika iz mineralnih
gnojiva od životinjskoga ili ljudskoga otpada).
2.3. Utjecaj klimatskih promjena
Vodni sustavi kakve danas poznajemo i proučavamo nastali su uglavnom tijekom
kvartara, najmlađeg geološkoga razdoblja s karakterističnim klimatskim izmjenama. To
je bilo u vrijeme izmjena ledenih i toplijih razdoblja, tektonskih zbivanja i vrlo jakih
erozijskih procesa.
Kada se govori o priobalnim krškim vodonosnicima, onda se treba usmjeriti na
promjene razine mora i zbivanja u Jadranskome bazenu i cijelome Sredozemlju. Kraj
pliocena i početak pleistocena obilježen je pojavama izoliranih jezera jakih erozijskih
procesa u Dinaridima, ali i vrijeme ponovnog aktiviranja vrlo jakih procesa okršavanja
15
karbonatnog masiva Dinarida. Postepeno dio vode s površine seli u krško podzemlje, a
baza okršavanja se spušta do tadašnje razine mora (slika 10). Na području Mediterana
govori se o dubinama do 150 m ispod današnje razine mora, a to se može dokazati i
debljinama nanosa delti rijeka od preko 100 m (BIONDIĆ, B. et al., 2000).
Kod toga je za današnje priobalne krške vodonosnike najvažnije okršavanje karbonatnih
masa Dinarida. Zatopljenje nakon zadnje oledbe donijelo je s jedne strane ogromne
količine vode od topljenja ledenoga pokrivača, a s druge strane povećanje volumena
vode zbog povišene temperature. Morem je potopljena delta, a slatkovodni sustavi su u
cijelosti izdignuti od specifično teže morske vode. Međutim, more je ušlo i u okršeno
karbonatno podzemlje rubnog dijela delte, ponegdje i više desetaka kilometara u kopno.
Aktualne klimatske promjene prouzročene uglavnom ljudskom djelatnošću dodatni su
problem za upravljanje priobalnim krškim vodonosnicima. Efekt "staklenika" vrlo
vjerojatno će izazvati daljnje topljenje ledenoga pokrivača na zemlji i ekspanziju
morske mase, pa prema tome i dizanje razine mora. Za priobalne krške vodonosnike to
znači poremećaj odnosa slatke i morske vode i bitno povećane probleme u korištenju
priobalnih vodnih resursa, posebno izraženih u krškim medijima.
Slika 10. Jadransko more za vrijeme najnižega položaja morske razine u posljednjem
glacijalu prije 25000 godina (Crna površina označava današnje dno Jadranskog mora
koje je prije 25000 godina bilo kopno; preuzeto iz BIONDIĆ R., 2001.)
16
Prirodni trend promjena je polagan, ali mjerljiv. Mjere se različiti parametri i na temelju
njih donose zaključci. Istraživanja NSIDC (National Snow and Ice Data Center) iz
SAD-a su pokazala da je u zadnjih 100 godina razina mora rasla do 2.5 mm na godinu.
Također, klimatski model temeljen na današnjem trendu rasta razine mora i utjecaju
efekta staklenika pokazuje da će porast razine mora u slijedećih 100 godina biti povećan
za dva do pet puta (IPCC, 1996).
Efekt "staklenika" vezan je uz rast emisije CO2 u atmosferi, koji pokazuje trend rasta od
početka prošloga stoljeća. Efekt "staklenika" uzrokuje zagrijavanje zraka i posredno
globalne klimatske promjene. UNEP (United Nations Environmental Programme) je
1987. godine pokrenuo projekt koji se je sastojao od 11 radnih grupa (Sredozemlje,
Karibi, Južni Pacifik, Istočna azijska mora, Južna azijska mora, Jugozapadni Pacifik,
Zapadna i centralna Afrika, Istočna Afrika, Perzijsko/Arapski Zaljev, Crno more i
Crveno more) od kojih su za područje Hrvatske najinteresantniji podaci dobiveni iz
radne grupe Mediteran.
Slika 11. Lokacije istraživanja na području Sredozemlja (preuzeto iz BIONDIĆ R.,2001.)
Rezultati studije govore kako će se u sljedećih pedesetak godina najveće promjene
srednje godišnje temperature zbog efekta staklenika dogoditi na sjeveroistoku i na
jugozapadu Sredozemlja. Evapotranspiracija će rasti na području cijelog Mediterana, a
17
najmanja promjena godišnje temperature dogoditi će se (za obrađena područja) na
Rodosu (Grčka), dok će se najveća dogoditi na području Cresa i Lošinja (Hrvatska).
Doći će do povišenja razine mora, koje neće svugdje utjecati jednako (ovisno o
lokalnim uvjetima), ali će narušiti ravnotežu odnosa slane i slatke vode u priobalnim
vodonosnicima. Najveći negativni utjecaj će imati povišenje razine mora na otočna
područja i priobalne vodne resurse.
Za sredinu stoljeća predviđa se zatopljenje od oko 2 °C (srednja godišnja temperatura) i
to zatopljenje može uzrokovati sljedeće posljedice:
• postepeni porast saliniteta u priobalnim vodonosnicima (posebno na
otocima)
• poplavljivanje nekih sadašnjih priobalnih gradskih područja i infrastruktura
zbog povišenja razine mora
• produljenje turističke sezone za dva do tri mjeseca (ovisno o području)
• povećani rizik od šumskih požara zbog povećanja temperature, tj.
istovremenog smanjenja vlažnosti i vlage u tlu
Može se očekivati i cijeli niz drugih posljedica kao:
• povećana erozija
• povećano zagađenje zraka
• pomicanje područja pod crnogoricom prema sjeveru
• povećano ribarenje
• povećano zagađenje algama
• promjene kultura u poljoprivredi
• povećana frekvencija bolesti kao rak kože, bolesti očiju, itd
Realno je očekivati da će porast razine biti 10-15 cm do 2100.godine i da neće baš doći
do kolapsa u vodoopskrbi,ali će se bitno smanjiti rezerve pitke vode, a na pojedinim
izvorima i zdencima realno je očekivati probleme povišenja saliniteta.
Prema tome, s jedne strane prirodni uvjeti i s druge strane utjecaj čovjeka upućuju na
oprez u upravljanju priobalnim krškim vodonosnicima.
18
3. PRIMJER ISTRAŽIVANJA KRŠKOG VODONOSNIKA NA OTOKU
SUSKU
Prvi dio istraživanja obuhvaćao je obilazak otoka, tj. obalnog pojasa u svrhu
identifikacije eventualnih tektonskih zona. Većina površine otoka pokrivena je pijeskom
koji maskira tektonsku sliku, pa se interpretacija svodi na interpolacije rezultata sa vrlo
uskog obalnog pojasa.
Prema litološkom sastavu i stupnju deformacija stijena na površini terena u obalnoj
zoni, kao i prema podacima dobivenim istražnim bušenjem određene su hidrogeološke
karakteristike stijena. Izdvojeno je tri grupe naslaga različitih hidrogeoloških
karakteristika:
- dobro vodopropusne okršene karbonatne stijene
- karbonatne stijene promjenjive vodopropusnosti
- slabo vodopropusne klastične naslage
Grupi dobro vodopropusnih karbonatnih stijena pripadaju raspucali i okršeni vapnenci,
a to su foraminiferski vapnenci (E1,2) i rudistni vapnenci (K23). Poroznost ovih stijena je
sekundarna, pukotinska, i litološke karakteristike, strukturni položaj, intenzitet
tektonskih deformacija kao i stupanj okršavanja uvjetuju vrlo dobru vodopropusnost
ovih naslaga. Vapnenci su jače okršeni i raspucali duž tektonski oštećenih zona
(rasjedi), pa su to mjesta potencijalnih drenažnih smjerova.
Grupa karbonatnih stijena promjenjive vodopropusnosti zastupljena je samo vapneno-
dolomitnom izmjenom (K21,2). Vapnenačka serija unutar vapneno-dolomitne izmjene
odlikuje se dobrom vodopropusnosti, ali je dolomitna serija slabo vodopropusna.
Grupi slabo vodopropusnih klastičnih naslaga pripadaju naslage eolskog sedimenta -
pijeska. Njihova propusnost je ograničena, tako da jake kiše uglavnom završavaju
vododerinama u moru, dok slabije kiše poniru i dospijevaju do vodonosnika unutar
karbonatnih naslaga. U naslagama pijeska izrađen je veliki broj privatnih kopanih
zdenaca koji služe uglavnom kao sanitarna voda u kućanstvima. Nakon iscrpljivanja tih
19
zdenaca (volumen vode obično oko 1 m3) potrebno je nekoliko sati da se razina vode
vrati na prvobitnu razinu.
Nakon obilaska priobalne zone snimljeni su svi vodni objekti na otoku i u njima
izmjerene elektrolitičke vodljivosti po dubini. Uglavnom su ti zdenci kopani unutar
pjeskovitih naslaga i njihova dubina seže do karbonatnih stijena u podlozi. Unutar
naslaga pijesaka izmjerene su vrijednosti elektrolitičke vodljivosti u kopanim zdencima
u Donjem selu. Dubine do vode varirale su između 2,10 i 8,65 m ovisno o nadmorskoj
visini zdenca, dok su se vrijednosti elektrolitičke vodljivosti kretale u rasponu od 1034
do 2850 µS/cm što direktno ovisi o tome kada je zadnji puta crpljeno iz tih zdenaca
(BIONDIĆ, R. et al., 2002).
3.1. Istražno bušenje i opažanje hidrogeoloških karakteristika vodonosnika
Iz razloga što je gotovo cijelo područje otoka prekriveno pijeskom, osim uskog
priobalnog pojasa, bilo je nemoguće provesti terensko hidrogeološko kartiranje kao
podlogu za određivanje potencijalnih lokacija bušotina. Stoga su korišteni podaci
kartiranja uskog priobalnog pojasa, ali vrlo su značajni bili podaci dobiveni geofizičkim
istraživanjima. U sklopu geofizičkih istraživanja izmjereno je 12 geoelektričnih sondi,
10 refrakcijskih profila s duljinama od 55 m i 810 m profila električne tomografije.
Osnovna namjena geoelektričnog sondiranja bila je određivanje generalnih odnosa na
istraživanom području i podloga na temelju koje su postavljeni profili električne
tomografije, a namjena tomografije bila je određivanje strukturnih i litoloških odnosa, te
određivanje utjecaja mora na vodonosnik. Refrakcija je rađena zbog mogućeg
određivanja debljine klastičnih naslaga (pijesaka), ali i zbog boljeg određivanja
pukotinskih sustava. Bušotine su locirane na mjestima koja su na profilima tomografije
bila izvan utjecaja mora (jako niski otpori), tj. na mjestima koja su geoelektrična
ispitivanja prikazala kao najjače raspucane zone.
Na temelju rezultata geofizičkih istraživanja i obilaska uskog obalnog pojasa, bušotine
su locirane u zaleđu Donjeg sela kako bi se izbjegao eventualni utjecaj septičkih jama
Donjeg, ali isto tako i Gornjeg sela. Smještene su u jarcima, ispod platoa gdje se nalazi
svjetionik, na nadmorskim visinama od 8,40 do 19 m n.m radi što manje dubine bušenja
20
unutar eolskih pijesaka. Debljina pijesaka u svim bušotinama kretala se od 1,60 do 9,90
m.
Slika 12. Položaj bušotina SP-1, SP-2, SP-3 i SP-4 (BIONDIĆ, R. et al., 2002)
Bušotina SP-1 (Slika 12) locirana je na mjestu geoelektrične sonde GS-5 koja pokazuje
raspucanost bušotine po dubini, a male otpornosti u rasponu od 95 do 245 Ωm (dubine
od 4.9 do 39.4 m) pokazuju ili jako okršene prostore ili prisutnost zaslanjene vode u
podzemlju. Na temelju profila električne tomografije P-1 potvrdilo se da se lokacija
nalazi u zoni otpornosti 90 Ωm što pokazuje izvjestan utjecaj mora (slika 13). Bušotina
je izbušena do dubine 50,50 m. Ušće bušotine nalazi se na 8,40 m n.m., a dno sukladno
tome na 42,10 m ispod srednje razine mora. Razina podzemne vode je na oko 1 m n.m.
Prema Ghyben-Herzbergovom zakonu, koji vrijedi za stacionarne uvjete u vodonosniku,
kakvi su prisutni i na Susku, nadvišenje od 1 metra iznad srednje razine mora, kakvo je
izmjereno na SP-1, ukazuje na postojanje oko 40 metara slatke vode ispod razine mora.
U slučaju SP-1 zona miješanja nalazi se na svega oko 13,5 metara, što je značajno pliće
od proračunate dubine do zone miješanja.
21
Slika 13. Interpretirani model otpornosti dobiven električnom tomografijom
(ŠUMANOVAC, 2002)
Nakon ugradnje piezometarske konstrukcije izvedeno je čišćenje bušotine metodom air-
lifta u trajanju od 12 sati. Mjerenjem elektrolitičke vodljivosti po dubini bušotine nakon
ustaljenja, zona jačeg zaslanjenja je identificirana na oko 22 m dubine od ušća bušotine
(slika 14).
SP-1
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
dubina (m)
CN
D
Ra
zina
mo
ra
Približna granica 5000 mg Cl/l
Slika 14. Odnos elektrolitičke vodljivosti po dubini bušotine SP-1 (BIONDIĆ, R. et al.,
2002)
22
Bušotina SP-2 locirana je nakon završetka bušenja bušotine SP-1 uspoređivanjem
podataka determinacije bušotine i profila električne tomografije P-1 (slika 13). Sa
prvotno programiranih 50 m dubine smanjena je dubina na 35 m jer je na SP-1 ispod
30-tak metara dubine zona sa salinitetima približnim salinitetima mora.
Bušotina je izbušena do dubine 35,20 m. Ušće bušotine nalazi se na 16,30 m n.m., a dno
na 18,90 m ispod srednje razine mora. Razina podzemne vode kreće se kao i na SP-1
oko 1 m n.m. Izbušeno je 8,10 m pijeska, nakon čega je bušotina ušla u rudistne
vapnence, gdje je i ostala do dna bušotine na 18,90 m ispod srednje razine mora. Nakon
ugradnje piezometarske konstrukcije izvedeno je čišćenje bušotine metodom air-lifta u
trajanju od 12 sati.
Mjerenjem elektrolitičke vodljivosti po dubini bušotine nakon smirivanja od utjecaja
air-lifta, zona jačeg zaslanjenja je identificirana na oko 30 m dubine od ušća bušotine.
Bušotina je cijelom dubinom do 30 m nešto jače zaslanjena od odgovarajućeg dijela
bušotine SP-1 (slika 15). Dubina od 30 m od ušća bušotine iznosi oko 14 metara ispod
srednje razine mora. Kako je razina podzemne vode na oko 1 m n.m., prema Ghyben-
Herzbergovom zakonu razina vode pretpostavlja se približno 40 m slatke vode ispod
srednje razine mora.
SP-2
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
dubina (m)
CN
D
Približna granica 5000 mg Cl/l
Ra
zin
a m
ora
Slika 15. Odnos elektrolitičke vodljivosti po dubini bušotine SP-2 (BIONDIĆ, R. et
al., 2002)
23
Slika 16. Interpretirani model otpornosti dobiven tomografijom (ŠUMANOVAC, 2002)
Bušotina SP-3 locirana je izvan profila tomografije, ali paralelno sa profilom P-2 (slika
16) u dijelu gdje su otpornosti nešto veće (oko 90 Ωm) kako bi se izbjegao direktni
utjecaj mora. Bušeno je do dubine 32,50 m. Ušće bušotine nalazi se na 19,00 m n.m., a
dno na 13,50 m ispod srednje razine mora. Razina podzemne vode kreće se oko 1,5 m
n.m. Izbušeno je 9,90 m pijeska, nakon čega se ušlo u rudistne vapnence sve do dna
bušotine na 13,50 m ispod srednje razine mora.
Nakon izvedenoga karotažnog mjerenja uslijedila je ugradnja piezometarske
konstrukcije i čišćenju bušotine metodom air-lifta u trajanju od 12 sati. Mjerenjem
elektrolitičke vodljivosti po dubini bušotine nakon smirivanja od utjecaja air-lifta, zona
jačeg zaslanjenja je identificirana na oko 30 m dubine od ušća bušotine (slika 17),
odnosno oko 11 metara ispod srednje razine mora. Prema Ghyben- Herzbergu, razina
podzemne vode od oko 1,5 metara n.m. pretpostavlja približno 60 metara slatke vode
ispod razine mora.
24
SP-3
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
dubina (m)
CN
D
Raz
ina
mo
ra
Približna granica 5000 mg Cl/l
Slika 17. Odnos elektrolitičke vodljivosti po dubini bušotine SP-3 (BIONDIĆ, R. et al.,
2002)
Bušotina SP-4 locirana je u zaleđu Gornjeg sela unutar vododerine kojom je nekad
prolazio put iz Donjeg u Gornje selo. Bušeno je do dubine 31,20 m. Ušće bušotine
nalazi se na 14,80 m n.m., a dno na 16,40 m ispod srednje razine mora. Razina
podzemne vode kreće se oko 1,3 m n.m. Izbušeno je svega 1,60 m pijeska, nakon čega
je bušotina ušla u rudistne vapnence gdje je i ostala do dna bušotine na 16,40 m ispod
srednje razine mora.
Razina podzemne vode na ovoj bušotini od 1.3 m n.m., prema Ghyben-Herzbergu
pretpostavlja približno 52 metra slatke vode ispod srednje razine mora. Zona miješanja
je i na ovoj bušotini izmjerena na nešto manjoj dubini, odnosno na oko 15 metara ispod
srednje razine mora (30 metara od ušća bušotine; slika 18).
25
SP-4
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 42 43 44 45 46 47 48 49 50
dubina (m )
CN
D
Ra
zin
a m
ora
Približna granica 5000 mg Cl/l
Slika 18. Odnos elektrolitičke vodljivost po dubini bušotine SP-4(BIONDIĆ, R. et al.,
2002)
3.2. Probno crpljenje izvedenih piezometarskih bušotina
Probno crpljenje izvedeno je pojedinačno po objektima uz istovremeno praćenje
promjene razine mora i promjena razina podzemne vode u ostalim bušotinama. Crpljeno
je potopnom crpkom nazivnog kapaciteta 2 l/s (Slika 19). Cjevovod je provučen do
obale mora, gdje je upuštana crpljena voda kako bi se izbjegla recirkulacija crpljene
vode u podzemlje.
Slika 19. Crpka kojom je izvedeno crpljenje bušotina SP-1, SP-2, SP-3 i SP-4
(BIONDIĆ, R. et al., 2002)
26
Na bušotini SP-1 crpka je spuštena na dubinu 9,30 m od ušća bušotine. Razvučeno je
ukupno oko 350 m cjevovoda do obaloutvrde, gdje je upuštana u more. Crpljenje je
započeto 19. rujna u 13:10 sati kapacitetom 0.83 l/s koji nije bilo moguće povećati zbog
ograničenog kapaciteta crpke, ali i zbog otpora u cjevovodu prema moru izazvanog
dužinom cjevovoda i profilom.
U prvih tri minute crpljenja izmjereno je sniženje razine podzemne vode za 13 cm,
nakon čega je uslijedilo daljnje blago sniženje do ustaljenja nakon 110 minuta (Slika
20). Ukupno sniženje iznosilo je 17 cm. Tada je uslijedio porast razine, ali to se
pripisuje utjecaju morskih mijena na vodonosnik. Uz stalni kapacitet nakon 36 sati
crpljenja zabilježeno je kašnjenje promjena razine u vodonosniku za promjenom razine
mora uzrokovane plimom i osekom od četiri i pol sata, što je očekivana veličina s
obzirom na udaljenost od morske obale. Nakon isključenja crpke razina se je vratila na
statičku razinu (povrat od 14 cm) nakon deset minuta sa vrlo brzim povratom od 11 cm
u prvoj minuti.
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
0 500 1000 1500 2000 2500
Vrijeme ---> (min)
RP
V i
mor
e --
-> (
m n
.m.)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Ele
ktro
litič
ka v
odlji
vost
---
> (
µµ µµS/c
m)
SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 more Q CDN
PROBNO CRPLJENJE BUŠOTINE SP-1 (19.-21.09.2002.)
Početak crpljenja19.09.02. u 13:10
Završetak crpljenja21.09.02. u 01:00
Crpka na 9.30 m od ušća bušotine Cjevovod dužine 350 m
Slika 20. Dijagram probnog crpljenja bušotine SP-1(BIONDIĆ, R. et al., 2002)
Crpljenje je pokazalo gotovo trenutno reagiranje vodonosnika uz vrlo malo sniženje
prilikom crpljenja. Crpljenje nije imalo nikakvih utjecaja na promjenu razine podzemne
27
vode i vrijednosti elektrolitičke vodljivosti po dubini na ostalim bušotinama. Nakon
završetka crpljenja vrlo brzo dolazi do vraćanja prvobitnog stanja vrijednosti
elektrolitičke vodljivosti po dubini na SP-1, tako da maksimalno moguća količina
crpljenja na SP-1 sigurno premašuje crpljene količine.
ODNOS CND - mg Cl/l
y = 0.3615x - 140.61
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000
CND
Cl-
Max. dozvoljena količina klorida
SP-1
SP-2
SP-3
SP-4
0.25 l/s
1.00 l/s
0.65-0.8 l/s
0.83 l/s
Slika 21. Odnos elektrolitičke vodljivosti i sadržaja klorida dobiven terenskim mjerenjima (BIONDIĆ, R. et al., 2002)
Pri količini od 0,83 l/s vrijednost elektrolitičke vodljivosti kretala se u granicama
između 8 i 9 mS/cm što odgovara vrijednostima između 2800 i 3100 mg Cl-/l (slika 21).
Titracijom uzorka na kraju crpljenja određena je količina klorida i iznosi 3178 mg Cl-/l.
Problem koji bi se mogao pojaviti prilikom crpljenja sa većim količinama je povećanje
saliniteta crpljene vode konusnim podizanjem iz zaslanjene zone koja se nalazi na oko
22 m dubine od ušća bušotine. Sloj bočate vode je debljine oko 14 m, tako da crpljenje
treba programirati na više točaka sa ograničenim količinama.
Probno crpljenje na bušotini SP-2 započeto je 21. rujna u 9:15 sati. Crpka kapaciteta 2
l/s spuštena je na dubinu 22 m od ušća bušotine te je razvučen cjevovod dužine oko 650
m do obale mora. Crpljeno je sa kapacitetom 0,25 l/s uz prigušenje crpke. Naime,
početni kapacitet oko 0,6 l/s (bez prigušenja, ali uz uspor cjevovoda) spustio je razinu
podzemne vode u SP-2 do crpke i ona je počela vuči zrak. Tada je kapacitet smanjen na
28
polovicu i započeto je sa crpljenjem od početka. Već nakon 5 minuta na SP-2
zabilježeno je sniženje za 72 cm, nakon 10 minuta od početka crpljenja sniženje je bilo
79 cm, a maksimalno sniženje je izmjereno nakon 75 minuta od početka crpljenja i
iznosilo je 110 cm
U 20:00 sati, nakon 645 minuta crpljenja crpka je podignuta na 20 m od ušća bušotine
zbog mogućeg smanjenja količine klorida crpljene vode. Naime, vrijednosti
elektrolitičke vodljivosti kretale su se između 17-18 mS/cm što odgovara količini
klorida od 6200-6900 mg Cl-/l. Spuštanje crpke je uzrokovalo daljnje sniženje razine
podzemne vode na SP-2 na ukupno 134 cm od statičke razine bez utjecaja na salinitet
crpljene vode (slika 22).
Titracijom uzorka na kraju crpljenja određena je količina klorida i iznosi 7494 mg Cl-/l.
Nakon isključenja crpke 22. rujna u 21:15 sati uslijedilo je gotovo trenutni povrat na
statičku razinu za 15 minuta i iznosi 132 cm, dok je u prve dvije minute povrat iznosio
čak 128 cm. To govori o vrlo aktivnom vodonosniku, ali zbog slabe raspucanosti stijene
na SP-2 relativno malog kapaciteta.
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 500 1000 1500 2000 2500
Vrijeme ---> (min)
RP
V i
mor
e --
-> (
m n
.m.)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 more Q CDN
PROBNO CRPLJENJE BUŠOTINE SP-2 (21.-22.09.2002.)
Početak crpljenja21.09.02. u 09:15
Završetak crpljenja22.09.02. u 21:15
Crpka na 22.00 m od ušća bušotine
Crpka na 20.00 m od ušća bušotine
Ele
ktro
litič
ka v
odlji
vost
---
> ( µ
S/c
m)
Cjevovod dužine 650 m
Slika 22. Dijagram probnog crpljenja na bušotini SP-2 (BIONDIĆ, R. et al., 2002)
29
Probno crpljenje na bušotini SP-3 započeto je 23. rujna u 8:30 sati. Crpka nazivnog
kapaciteta 2 l/s spuštena je na 20 m dubine od ušća bušotine te je razvučen cjevovod
dužine oko 720 m do obale mora. Crpljeno je sa kapacitetom 0,65 l/s kojeg nije bilo
moguće povećati zbog ograničenog kapaciteta crpke i zbog uspora vode u cjevovodu
prema moru.
Već nakon 1 minute na SP-3 zabilježeno je sniženje za 6 cm, gdje je razina i ustaljena
(Slika 23). Tada je započeto kolebanje razine ovisno o plimi i oseci, ali manje amplitude
nego kod SP-1 što se tumači većom udaljenosti od mora. Također, kašnjenje za plimom
i osekom bilo je najveće od svih bušotina i iznosi oko 8 sati zbog najveće udaljenosti od
mora. U 18:45 sati 24. rujna, cjevovod je skraćen na 150 m kako bi se vidjelo koliki je
učinak uspora cjevovoda.
Skraćenjem je povećan kapacitet crpljenja na 0.8 l/s što nije imalo utjecaja na daljnje
sniženje niti salinitet crpljene vode. Naime, vrijednosti elektrolitičke vodljivosti kretale
su se između 10-13 mS/cm što odgovara količini klorida od 3500-4200 mg Cl-/l (Slika
24). Neposredno prije gašenja crpke vrijednost elektrolitičke vodljivosti bila je 12,67
mS/cm što odgovara titracijom dobivenom količinom klorida od 4654 mg Cl-/l. Nakon
isključenja crpke 24. rujna u 20:30 sati uslijedio je povrat u prvoj minuti za 5 cm, a u
idućih 14 minuta još 2,5 cm. Devedeset minuta nakon prestanka crpljenja ukupan povrat
razine podzemne vode iznosio je 7 cm. To govori o vrlo aktivnom vodonosniku, gdje su
ukupne crpne količine puno veće od crpljenih, ali treba biti oprezan zbog mogućeg
povišenja saliniteta crpljene vode.
30
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 500 1000 1500 2000 2500
Vrijeme ---> (min)
RP
V i
mor
e --
-> (
m n
.m.)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 more Q CDN
PROBNO CRPLJENJE BUŠOTINE SP-3 (23.-24.09.2002.)
Ele
ktro
litič
ka v
odlji
vost
---
> ( µ
S/c
m)
Početak crpljenja23.09.02. u 08:30
Završetak crpljenja24.09.02. u 20:30
Skraćen cjevovodsa 720 m na 150 m
Crpka na 20.00 m od ušća bušotine
Slika 23. Dijagram probnog crpljenja bušotine SP-3 (BIONDIĆ, R. et al., 2002)
Probno crpljenje na bušotini SP-4 započeto je 25. rujna u 8:20 sati. Crpka nazivnog
kapaciteta 2 l/s spuštena je na 15,50 m dubine od ušća bušotine te je razvučen cjevovod
dužine oko 480 m do obale mora. Crpljeno je sa kapacitetom 1 l/s kojeg nije bilo
moguće povećati zbog ograničenog kapaciteta crpke i uspora vode u cjevovodu prema
moru.
Nakon 2 minute od početka crpljenja SP-4 zabilježeno je sniženje za 53 cm od statičke
razine. Tada je uslijedilo daljnje sniženje, ali nešto slabijeg intenziteta (Slika 24).
Trideset minuta nakon početka crpljenja sniženje je iznosilo 64 cm od statičke razine,
nakon 100 minuta 72 cm, a maksimalno sniženje izmjereno je nakon 1060 minuta i
iznosilo je 94 cm. Tada je uslijedilo ustaljenje. U 11:00 sati 26. rujna smanjen je
kapacitet crpljenja na 0,9 l/s, što je uzrokovalo trenutni povrat razine za 8 cm.
Vrijednost elektrolitičke vodljivosti crpljene vode kretala se od početnih 16,5 mS/cm,
što se tumači turbulencijom uzrokovanom uključenjem crpke, pa sve do ustaljenja na
oko 11,3 mS/cm. Neposredno prije gašenja crpke vrijednost elektrolitičke vodljivosti
bila je 11,36 mS/cm, što odgovara titracijom dobivenom količinom klorida od 4136 mg
Cl-/l.
31
Kašnjenje za plimom i osekom nije zabilježeno u prvom dijelu crpljenja sa kapacitetom
od 1 l/s, ali kada je kapacitet smanjen na 0,9 l/s oscilacije razine postale su vidljive.
Kašnjenje oscilacija razine za promjenom razine mora iznosi za SP-4 oko 6 sati.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 500 1000 1500 2000 2500
Vrijeme ---> (min)
RP
V i
mor
e --
-> (
m n
.m.)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
Ele
ktro
litič
ka v
odlji
vost
---
> ( µµ µµ
S/c
m)
SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 more Q CDN
PROBNO CRPLJENJE BUŠOTINE SP-4 (25.-26.09.2002.)
Početak crpljenja25.09.02. u 08:20
Završetak crpljenja26.09.02. u 20:20
Crpka na 15.50 m od ušća bušotine
Crpka na 16.20 m od ušća bušotine
Cjevovod dužine 480 m
Slika 24. Dijagram probnog crpljenja na bušotini SP-4 (BIONDIĆ, R. et al., 2002)
Nakon isključenja crpke uslijedio je brzi povrat u prvoj minuti za 45 cm, a kasnije se
razina polagano podizala sve do 22,5 cm (ukupno 67,5 cm).
Na bušotini SP-4 moguće crpne količine su nešto veće od 1 l/s, ali problem se može
javiti kod dužih crpljenja sa tim količinama povišenjem saliniteta crpljene vode. Stoga
treba biti oprezan kod crpljenja uz stalno kontroliranje sustava. Količina crpljenja od 0,9
l/s pokazala se je optimalnom u ovim hidrološkim uvjetima.
3.3. Kemijske analize uzoraka vode
Neposredno prije gašenja crpki, kod crpljenja svake bušotine uzeti su uzorci za
kemijske analize vode. Već samim mjerenjem elektrolitičke vodljivosti u uzorcima
može se zaključiti da se radi o vodi sa vrlo velikim salinitetima, tj. o bočatoj vodi.
Rezultati kemijske analize to samo potvrđuju.
32
Izrazito visoke koncentracije klorida i sulfata, ukazuju na vodonosnik sa velikim
utjecajem mora. Ovu tvrdnju potvrđuje također odnos Mg i Ca (Slika 25) iz kojega je
vidljivo da preteže Mg.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
SP-1
SP-2
SP-3
SP-4
Mg/Ca
Slika 25. Odnos Mg i Ca u uzorkovanim vodama Suska (BIONDIĆ, R. et al., 2002)
U uzorcima podzemne vode iz sve četiri istražne bušotine na otoku Susku kakvoća ne
odgovara MDK vrijednostima propisanim za pitke vode. Prirodno je kakvoća narušena
utjecajem mora i vrijednosti saliniteta znatno premašuju dopuštene vrijednosti.
Međutim, prema analizama izvedenim u Hrvatskom zavodu za javno zdravstvo svi
uzorci su mikrobiološki onečišćeni, povišen je sadržaj organskih tvari (utrošak KMnO4)
i anionskih detergenata.
U uzorcima podzemne vode iz SP-2 sadržaj ukupnog olova i željeza veći je od MDK, a
prirodna razina sadržaja nikla ozbiljno je povišena. Najveće onečišćenje nitratima
ustanovljeno je u uzorku vode iz istražne bušotine SP-4, gdje je ustanovljena tri puta
viša koncentracija nitrata od maksimalno dopuštenih vrijednosti za pitku vodu. Takva
kombinacija upućuje na utjecaj otpadnih voda iz septičkih jama i/ili utjecaj poljodjelstva
(vinogradarstva) praćenog primjenom mineralnih gnojiva.
33
4. ZAKLJU ČAK
Jedna od karakteristika priobalnih i otočkih krških vodonosnika je prijeteće zaslanjenje
uslijed preeksploatacije, ali se može dogoditi i u sasvim prirodnim uvjetima. Do toga
dolazi obično tijekom ljetnih sušnih razdoblja, kada su smanjeni dotoci slatke vode u
vodonosniku što uzrokuje narušavanje labilne ravnoteže slane i slatke vode.
Vodoistražni radovi na otoku Susku provedeni su sa svrhom pronalaženja oko 2 l/s
slatke ili blago bočate vode za potrebe organizacije javne vodoopskrbe na otoku. Stoga
su istraživanja bila usmjereni ispod naslaga pijesaka u karbonatne stijene, jer je količina
vode koja se može zahvatiti u pijescima nedovoljna za organizaciju vodoopskrbe.
Bušotine su locirane na mjestima koja su prema profilima tomografije bila izvan
utjecaja mora (jako niski otpori), tj. na mjestima koja su geoelektrična ispitivanja
prikazala kao najjače raspucane zone. Mjerenjem elektrolitičke vodljivosti po dubini
bušotine zona jačeg zaslanjenja je identificirana na oko 15 metara ispod srednje razine
mora na svim bušotinama. Provedenim probnim crpljenjima bušotina ukupno je
dobiveno oko 3 l/s, ali uz napomenu da je za vrijeme ljetnog razdoblja kada je crpljeno
bilo dosta oborina, tako da se ne može govoriti o maksimalnim crpnim količinama
tijekom sušnih razdoblja.
U uzorcima podzemne vode iz sve četiri istražne bušotine na otoku Susku kakvoća ne
odgovara vrijednostima propisanim za pitke vode. Svi uzorci su mikrobiološki
onečišćeni, povišen je sadržaj organskih tvari (utrošak KMnO4) i anionskih detergenata.
Najveće onečišćenje nitratima ustanovljeno je u uzorku vode iz istražne bušotine SP-4,
gdje je ustanovljena tri puta viša koncentracija nitrata od MDK-a za pitku vodu što
upućuje na utjecaj otpadnih voda iz septičkih jama i utjecaj poljodjelstva
(vinogradarstva).
U uvjetima ograničenih količina vode koje se mogu zahvatiti, ali i kemijski i
bakteriološki opterećenog vodonosnika vrlo je teško organizirati javnu vodoopskrbu i
osigurati kemijski ispravnu pitku vodu i dovoljne količine za zadovoljenje potreba
lokalnog stanovništva. Narušena kakvoća je uglavnom vezana za neorganiziranu
odvodnju otpadnih voda. Njenom organizacijom i izgradnjom uređaja za pročišćavanje i
34
ispusta pročišćene otpadne vode u more kakvoća vode u vodonosniku bi se bitno
popravila. Tada bi se stekli uvjeti za organizaciju javne vodoopskrbe zahvatom vode iz
podzemlja, ali zbog labilne ravnoteže slatke i slane vode uslijed dugotrajnog crpljenja
vjerojatno bi došlo do povišenja saliniteta crpljene vode.
U radu je prikazan metodološki pristup odnosa slane i slatke vode u priobalnim krškim
vodonosnicima, ali i primjer krškog vodonosnika na otoku Susku. Za određivanje
odnosa slatke i slane vode temeljem mjerenja u bušotinama na Susku korišten je
Ghyben-Herzbergov zakon koji za 1 metar nadsloja slatke vode iznad srednje razine
mora predviđa oko 40 metara slatke vode ispod razine mora. Rezultati mjerenja na
otoku Susku pokazali su gotovo upola manje debljine sloja slatke vode u vodonosniku.
Tako dobiveni rezultati mogu se tumačiti utjecajem lokalnih geoloških uvjeta u
vodonosniku, ali također treba uzeti u obzir i da su kote ušća bušotina očitane sa karte
1:5.000, a nisu geodetski snimljene.
Ukoliko u proračun uzmemo grešku od pola metra izmjerene vrijednosti dubine do zone
miješanja slatke i slane vode odgovarale bi rezultatima dobivenim Ghyben-
Herzbergovim zakonom.
35
5. POPIS LITERATURE
BIONDIĆ, R. (2001): Gospodarenje podzemnim vodama i zaštita priobalnih krških
vodonosnika na primjeru izvorišta sjevernog dijela hrvatskog primorja; magistarski
rad, Zagreb.
COST Action 621 (2005): Environment - Groundwater managment of coastal
karstic aquifers, EUR 21366.
JEIĆ, D., GRAOVAC, G., PANEŽIĆ, D., IVANOVIĆ, S. & CAPAR, A. (2001):
I.faza vodoistražnih radova na otocima Unije, Susak, V. i M. Srakane i Ilovik -
geološki i hidrogeološki radovi.- Arhiv Geofizika d.d., Zagreb.
BIONDIĆ, R., BIONDIĆ, B., KAPELJ, S., ŠUMANOVAC, F. & MARKOVIĆ, T.:
Susak – hidrogeološka istraživanja, II.faza vodoistražnih radova na jadranskim
otocima.- Arhiv Institut za geološka istraživanja, Zagreb.
BIONDIC, B., BONACCI, O., KUSAN, V., NIKOLIC, T., & TVRTKOVIC, N.
(2000.) Croatia Karst Ecosystem Conservation: Comprehensive biodiversity survey.
Split
INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC) (1996.):
Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Manila
MAMUŽIĆ, P., SOKAČ, B. & VELIĆ, I. (1970): Osnovna geološka karta SFRJ,
Institut geoloških istraživanja, Zagreb
VOLKER, RUSHTON (1982.): An assessment of importance of some parameters
for seawater intrusion in aquifers and a comparisom of dispersive and sharp-
interface modeling approaches, Journal of hydrology
GJURAŠIN, K. (1943.): Prilog hidrografiji primorskog krša, Tehnički vjesnik, 60/1-
2, Zagreb
36
KUŠČER, I. (1950.): Kraški izviri ob morski obali, Rasprave SAZU, Ljubljana
Podaci s Interneta:
1. Autor članka: http://www.hr/hrvatski
Potpuni naziv članka: Obale i otoci
Datum skidanja: 27.5. 2010. u 19 : 48 h
Internet adresa: http://www.hr/hrvatska/geografija/jadran/obala-i-otoci
37
SAŽETAK
Kandidat: Ivana Melnjak
Naslov rada: Mogućnosti organizacije javne vodoopskrbe na malim jadranskim otocima
– primjer otoka Suska
U diplomskom radu prikazan je metodološki pristup istraživanju priobalnih (otočkih)
krških vodonosnika i primjer hidrogeoloških istraživanja izvedenih na otoku Susku.
Istraživanja su bila usmjerena na pronalaženje oko 2 l/s slatke ili lagano boćate vode sa
maksimalno dozvoljenom količinom klorida do 5 000 mg/l. Izbušene su četiri bušotine
te se na kraju istraživanja može govoriti o količini oko 3 l/s slatke vode, ali se očekuje
povišenje saliniteta crpljene vode uslijed dugotrajnih crpljenja. U uzorcima podzemne
vode iz sve četiri istražne bušotine na otoku Susku kakvoća ne odgovara vrijednostima
propisanim za pitke vode iz razloga neizgrađenog sustava odvodnje i pročišćavanja
otpadnih voda.
Za određivanje odnosa slatke i slane vode temeljem mjerenja u bušotinama na Susku
korišten je Ghyben-Herzbergov zakon. Rezultati mjerenja na otoku Susku pokazali su
gotovo upola manje debljine sloja slatke vode u vodonosniku od onih propračunatih
Ghyben-Herzbergovim zakonom. Tako dobiveni rezultati mogu se tumačiti utjecajem
lokalnih geoloških uvjeta u vodonosniku, ali također treba uzeti u obzir i da su kote ušća
bušotina očitane sa karte i nisu geodetski snimljene. Ukoliko u proračun uzmemo
grešku od pola metra izmjerene vrijednosti dubine do zone miješanja slatke i slane vode
odgovarale bi rezultatima dobivenim Ghyben-Herzbergovim zakonom.
KLJU ČNE RIJEČI
- odnos slane i slatke vode
- otok Susak
- priobalni krški vodonosnik
- Ghyben-Herzbergov zakon