HIDROGEOLOGIJA KRA

Openito o krukr - naziv za skup morfolokih, hidrolokih i hidrogeolokih znaajki terena koji su izgraeni od stijena topivih u vodi u Hrvatskoj - karbonatne stijene: vapnenci i dolomiti - 46% povrine Hrvatske

proces otapanja vapnenca u vodi odvija se po slijedeoj reakciji

H 2O + CO 2 H 2CO 3

H 2CO 3 + CaCO 3 Ca (HCO 3 )2

voda obogaena ugljinim dioksidom daje ugljinu kiselinu - otapa vapnenac kemijska reakcija - reverzibilna - gubljenjem ugljinog dioksida iz Ca(HCO3)2 - taloenje sedre - nastaju kaskadni slapovi na krkim vodama tekuicama (Korana, Mrenica, Krka) istaloeni karbonati - stvaraju spiljske ukrase: stalagmite i stalaktite

Ca(HCO 3 )2 H 2O + CO 2 + CaCO3

da bi voda mogla cirkulirati kroz kr, otapati ga i tako stvarati morfoloke forme - potrebna tektonska razlomljenost stijene pukotine nastale tektonskim pokretima ili kasnije otapanjem - tzv. sekundarna poroznost (pukotinska i disolucijska) s vremenom broj i dimenzije pukotina - poveava se - zbog kemijskog, ali i fizikog djelovanja vode

morfoloki oblici u kru - krape, vrtae ili ponikve, uvale ili suhe doline, krka polja, jame i spilje

krape - uska, ljebasta udubljenja na golim karbonatnim stijenama, koja su meusobno odvojena uskim grebenima posljedica diferencijalnog troenja karbonatne mase formirane erozijskim radom vode

vrtae ili ponikve - ljevkasta, okrugla ili dugoljasta udubljenja nastala otapanjem vapnenca i dolomita u tektonski razlomljenim podrujima prema dnu se suavaju i dno im je obino pokriveno obradivom zemljom crvenicom promjer na vrhu - od nekoliko m do preko 100 m, a duboke - oko 10 m dno - obino iznad razine podzemne vodevrtae na Biokovu

nastanak vrtaa

najdublje vrtae u Hrvatskoj - Crveno i Modro jezero kod Imotskog dubina vrtae Crvenog jezera - 500 m razina vode u Crvenom jezeru- na oko 200 m od gornjeg ruba vrtae - do sada ustanovljena dubina vode - 300 m - ne i konanaskica profila Crvenog jezera

pogled na Crveno jezero s gornjeg ruba vrtae

dubina vrtae Modrog jezera - 200 m dno - ispod razine podzemne vode

pogled na Modro jezero s gornjeg ruba vrtae

skica profila Modrog jezera

uvale ili suhe doline - izduena, koritasta udubljenja u kru nastala u tektonski razlomljenim zonama mehanikim i korozivnim radom vode duljina uvale - od nekoliko stotina m do nekoliko km; irina - znatno manja kroz uvale ne prolaze stalni vodotoci - eventualno povremeni - nakon kratkog toka gube u podzemlje zbog snane okrenosti - rpv niska i nikada ili vrlo rijetko se izdigne do povrine - prihranjivanje povrinskog toka podzemnom vodom nemogue

krka polja najvee i najznaajnije morfoloke forme u kru velike depresije desetaka km duine vie

dua os - paralelno pruanju glavnih tektonskih jedinica - SZ-JI dno - najee prekriveno mlaim Ng i Q sedimentima kroz veinu krkih polja - stalni ili povremeni vodotoci - na jednoj strani polja izviru, a na drugoj poniru gotovo redovito vlanom periodu listopada do travnja, nedostatka vode plavljena godine, a ljeti pate u od odGacko polje

jame - vertikalni krki kanali koji se sputaju duboko u karbonatni masiv najmoniji kontaktni mehanizmi kroz koje voda cirkulira s povrine u krko podzemlje vrlo esto smjetene u niim dijelovima polja funkcija ponora ili estavela - povrinski vodotoci naglo i potpuno gube u podzemlju kapacitet ponora ovisi o: ulaznom dijelu, pukotinskom sustavu u zaleu polja, o dotoku vode sa strane

jedna od deset najdubljih jama u svijetu - Lukina jama u sjevernom Velebitu (1355 m) ulaz - na 1438 mn.m., u Hajdukim kukovima, a dno do kojeg su stigli speleolozi - +83 mn.m.

Pazinski ponor ili ponor toka Pazinice (Fojba) najimpozantniji dinarskog prostora krki oblik

215 m duine kanala - istraeno dubina ili visina od razine grada Tvrave do ulaza u ponor - 140 m, a pad od ulaza do razine sifonskog jezera jo 12 m za vrijeme jakih i dugotrajnih oborina na izvorinom dijelu Pazinice grotlo ponora ne moe primiti ili progutati svu pridolu vodu - ujezeri se u kanjonu pred otvorom, a poplavi i dio naselja uza svoj tok

pilje - podzemne morfoloke forme - kemijskim i mehanikim djelovanjem podzemne vode veina pilja - kada se u podzemnoj vodi nalazi slabo koncentrirana kiselina - otapa vapnence po pukotinama i slojnim plohama - otvara se piljski sustav procesom ispiranja kalcita prirodna podzemna voda - uglavnom slabo kisela zbog otopljenog CO2 - iz atmosfere ili iz plinova u tlu da li piljski sustavi nastaju iznad, ispod ili na vodnoj plohi? veina pilja - vjerojatno pomou podzemne vode koja je cirkulirala ispod vodne plohe ukoliko se razina podzemne vode snizi ili se zemlja izdigne iznad vodne plohe - pilja se poinje ispunjavati istaloenim kalcitom

Postanak pilja otapanjem vapnenca voda tee po pukotinama i slojnim plohama u vapnencu, otapajui pri tome vapnenac, pri emu nastaju pilje ispod vodne plohe

podzemna voda s visokom koncentracijom Ca2+ i HCO3- - moe sporo kapati sa stropa pilje iz kapljice vode koja visi sa stropa pilje, dio otopljenog CO2 ishlapi u atmosferu gubitak CO2 uzrokuje kristalizaciju male koliine kalcita iz vode na stropu pilje u sluaju kada voda kapa na dno pilje, udarac moe uzrokovati jo vei gubitak CO2 i takoer kristalizaciju kalcita na dnu pilje, koji se nastavlja kontinuirano taloiti kapanjem svake daljnje kapljice naslage kalcita koje izgrauju pilje a nastale su kapanjem vode sige

stalaktiti - sige koje vise sa stropa pilje - uglavnom tanki i krhki i uglavnom nastaju du pukotina u stropu pilje, koje slue kao kanali podzemne vode stalagmiti - stoasti oblici siga koji nastaju na dnu pilja, a uglavnom su suprotno orijentirani od stalaktita budui da je koliina vode na dnu pilje obino vea nego na njezinom stropu, vea je i kristalizacija kalcita na dnu - stalagmiti uglavnom deblji od stalaktita rastom stalaktita odozgo i stalagmita odozdo mogue je i njihovo spajanje u stupove u nekim dijelovima pilja vodeni tokovi se zadravaju poput tanke prevlake na dnu pilje, i time nastaju ploasti oblici iskristaliziranog kalcita

Postanak pilja otapanjem vapnenca sputanjem vodne plohe u piljski sustav ulazi zrak kristalizacijom kalcita nastaju stalaktiti, stalagmiti i kolone iznad vodne plohe dna veina pilja pokrivena su sedimentom, tzv. rezidualnom glinom, sitnozrnatim esticama koje preostaju kao netopivi ostatak prilikom otapanja vapnenca neki vapnenci sadre samo oko cca 50% kalcita drugi sedimenti koje je mogue nai na dnu pilja su krupnozrnasti sedimenti koji su ovdje naneeni piljskim tokovima, osobito u sluajevima kada povrinski tokovi utjeu u piljski sustav kroz njegove otvore na povrini

pilje - obino se pruaju u horizontalnom pravcu ili su blago nagnute jedna od najljepih u ovim prostorima - Postojna - duina 16670 m u red najbogatijih peleolitskih nalazita u Hrvatskoj i cijeloj jugoistonoj Europi - kosti piljskog medvjeda, brojni artefakati, otkrivene i ljudske kosti starosti kao kosti krapinskog praovjeka

Postojnska pilja gigantski stalagmiti

najpoznatije hrvatske pilje - Veternica na zapadnom dijelu Medvednice istraene duine 6816 m, Ceroveke peine kod Graaca u Lici - istraene u duini preko 3600 m znaajno peleolitsko nalazite velike koliine kostiju medvjeda, ostataka keramike i ostalih arheolokih nalaza piljskog

Ceroveke peine

glavna hidrogeoloka znaajka kra - kr puno bogatiji podzemnom hidrografskom mreom nego povrinskom raspored vode u podzemlju nepravilan povrinski vodotoci - relativno rijetki vei broj povrinskih vodotoka u kru ponire, tee podzemno pa nizvodno ponovo izvire na povrinu specifine hidrogeoloke forme u kru - krki izvori, estavele, sifonalna vrela, rijeke ponornice, vrulje, boati izvori krki izvori uzlaznog tipa velika izdanost promjenljivost kapaciteta velika razlika izmeu Qmax i QminIzvor Bula

Izvor Grdak

Izvor Tombazin

hidrogram izvora Bula - kod Istarskih toplica u Istri25

20

15

Q [m /s]10 5 0 1994

3

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

Datum

od 1994. do 2001. - Qmin=0,005 m3/s - 7.09.2000, Qmax=20,5 m3/s - 8.10.1998 - omjer Qmin: Qmax = 1:4100

ponornice najee manje tekuice (rijeke ili potoci) - nakon kratkog povrinskog toka, s velikim kolebanjem u protoci, gube u podzemlje kroz ponor(e) najpoznatije ponornice:1.

Dobra - ponire u ulinom ponoru kod Ogulina (nizvodno ponovo izvire i ini Gojaku Dobru) Zagorska Mrenica (nizvodno izvire kao Tounjica i Kukaa koje tvore Zveajsku Mrenicu) Lika i Gacka (hrane vrulje kod Sv. Jurja) Paklenica rijeke B-H polja - Trebinjica, Plovua i ujica (hrane izvore uz Cetinu) itd.

2.

3. 4.

vrulje - stalni ili povremeni krki izvori slatke vode ispod mora koncentrini krugovi ili vidljiva razlika od povrine morske vode pojedinano ili u skupinama podalje od obale, kopna ili otoka du nae cijele obale, a posebice podno Uke, Velebita i Biokova

estavele - kombinacija krkog izvora i ponora - za vrijeme visoke podzemne vode voda izvire kroz istu pukotinu kroz koju za vrijeme niskih voda ponire

estavela

sifonalna vrela (potajnice) - voda istjee u odreenim vremenskim intervalima punjenje komore A - do trenutka prelijevanja vode kroz sifonalno grlo - u grlu stvoreni vakum isie vodu iz komore A - vrelo prestaje raditi, dok se komora ponovo ne napuni na prethodnu visinu - kod Jadra nedaleko Severina na Kupi - voda izvire tri puta dnevno

potajnica

boati izvori karakteristika priobalnog pojasa u kru intenzitet zaslanjena vode na izvoru ovisi o mogunostima mijeanja slatke i morske vode i reimu voda koji vlada u neposrednoj okolini izvorita

Podjela kra u Hrvatskoj

1.

Jadranski ili primorski pojas - otoje, Istra, Hrvatsko primorje i Dalmacija Sredinji pojas - najvii predjeli Dinarskog kra visokoplaninski pojas Unutranji pojas - podruje sjeverno od Kupe i Plitvikih jezera

2.

3.

1.

Jadranski ili primorski pojas velik broj slatkih stalnih i povremenih izvora, boatih, priobalnih izvora, te podmorskih izvora (vrulja) najznaajnije vrulje - kod Lovrana Ika Iii, kod Senja, blizu Brela i u Katelanskom zaljevu Sredinji pojas estavele, ponornice i vei i manji nesklad izmeu povrinske i podzemne razvodnice - veliki problem odreivanje sliva

2.

3.

Unutranji pojas nema tipinih ponornica, nema estavela, vodotoci - urezani do RPV (srednji tok Kupe do Ozlja)

Kretanje vode u krurazvijenim pukotinskim sustavima, pri emu voda postojee pukotine modelira i iri postupno proirenje pukotina - zbog otapanja karbonatnih stijena - moe biti veoma intenzivno ako voda sadri ugljikdioksid i kiseline raspored i dinamika voda u kru - o sustavima pukotina i njihovim znaajkama s obzirom na specifinost kra u hidrogeolokom i hidrolokom smislu - istraivanje voda - izuzetan problem - multiplicira se nemogunou shematiziranja i na relativno bliskim lokacijama odnosi esto razliiti

vie hidrodinamikih zona:1.

prozrana zona - voda tee pod utjecajem gravitacije nepravilnim, preteito vertikalnim pukotinama prijelazna zona - pri niskom vodostaju u podzemlju voda tee kao u prozranoj zoni, a njegovim povienjem tee preteito lateralno, takoer pod utjecajem gravitacije zona lateralne i stalne silazne cirkulacije - voda tee pod utjecajem gravitacije zona sifonalne stalne cirkulacije - silazno tee u podruju podzemne razvodnice i uzlazno tee, pod utjecajem hidrostatskog tlaka, u podruju izlijevanja na povrini zona usporene dubinske cirkulacije - postoji hidrostatski tlak, a voda tee polako

2.

3.

4.

5.

prilikom odreivanja znaajki podzemnih voda u kru:1. 2. 3. 4.

mjerenja protoka vode brzine kretanja vode razina podzemne vode (vodostaj) i kemijski sastav podzemne vode putovanje vode kroz kr - nepoznanica tzv. crna kutija - ulaz i izlaz nije poznat toan put kretanja vode, stvarna duina, stvarna brzina - prividne brzine

v=L/tv-prividna brzina (m/s) L-najkraa (pravocrtna) udaljenost izmeu dva mjesta odreena s karte (m) t-vrijeme putovanja izmeu dva mjesta (s)

brzina kretanja podzemne vode u kru - primjenom obiljeivaa odnosno trasera obiljeivai (traseri) - uglavnom supstance koje se unose u podzemnu vodu s namjerom da se dobiju dodatni podaci o znaajkama vodonosnika i dinamikim karakteristikama podzemnih voda idealni obiljeivai (traseri) moraju imati slijedee znaajke:1. 2. 3. 4. 5.

ne smiju biti toksini za ljude, ivotinje i biljke moraju biti lako topivi u vodi i ne smiju se taloiti ne smiju reagirati s vodom i stijenom i apsorbirati se na stijeni ne smije se prirodno nalaziti u podzemnoj vodi mora imati mogunost odreivanja u minimalnim koliinama, odnosno u malim koncentracijama moraju se lako odreivati ne smiju biti skupi

6. 7.

s obzirom na fiziko-kemijske znaajke - netopivi i topivi traseri netopivi traseri - razliite fizike estice - sainjavaju razne koloidne suspenzije, mekinje, strugotine, piljevina, plastine kuglice, kvasne gljivice, razne bakterije i neke boje topivi traseri - gotovo sve boje, neorganski spojevi i izotopi u praksi - najea metoda trasiranja - metoda bojanja uglavnom koristi natrij fluorescein i eozin - lako topive boje u vodi, mogu se odrediti i u vrlo niskim koncentracijama - od 10-9 do 1012 neorganski spojevi - razne soli u praksi - najee kloridi (natrij klorid, amonij klorid, litij klorid i dr.) izotopi - prirodni i umjetni - tricij (3H), krom (51Cr), kobalt (58Co) i jod (131J) u malim koliinama, lagano se kvantitativno registriraju, no iziskuju posebnu i vrlo skupu opremu detektiranja

odreivanje brzina1. 2.

u ponor se ubaci traser npr. natrijev fluorescein, tricij itd. mjeri se vrijeme potrebno da se traser pojavi na izvoru ili izvorima za koje se pretpostavlja da su u vezi s ponorom za na dinarski kr - od 0,002 do 54 cm/s stvarne brzine - vjerojatno vee - prirodni putevi dui istjecanje trasera - moe trajati i due vrijeme - npr. kod trasiranja u slivu Cetine, traser ubaen u ponor u Livanjskom polju istjecao je na izvorima uz Cetinu 8 dana razliitim intenzitetim trasiranje podzemne vode - ujedno i najpouzdaniji nain odreivanja sliva izvora ili vodotoka

Hidrogeoloke znaajke krapoloaj vodnog lica u kru - ovisi o reljefu terena i propusnosti stijene u propusnim stijenama - ispod visokog reljefa vodno lice je duboko pod povrinom u niskim terenima - vodno lice plitko pod povrinom Lukina jama na Velebitu - na koti 1475 mn.m (kota ulaza) ustanovljena dubina do vodnog lica - preko 1300 m niska karbonatna platforma u junoj Istri - vodno lice plitko pod povrinom (10-50 m) - voda za vodoopskrbu Pule - zahvaa se zdencima amplitude sezonskog kolebanja vodnog lica - velike, reda veliine 20 80 m u slivu Cetine - i vee, do 130 m