Upload
dsvfgg
View
1.133
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Predavanje dr. Janje Kogovšek: Raziskovanje kraških voda, ki se je izvedno na Fakulteti za gradbeništvo in geodezijo 20.3.2013.
Citation preview
VODA NA KRASU, RAZISKAVE IN SPOZNANJAJanja Kogovšek
Inštitut za raziskovanje krasa ZRC SAZU
SLOVENIJA 44% JE KRAŠKI SVET IN ½ PREBIVALSTVA PIJE KRAŠKO VODO
10 – 20 % ZEMLJE POKRIVA KRAS IN 25 % SVETOVNEGA PREBIVALSTVA PIJE KRAŠKO VODO
KRAŠKA POLJA Z REKAMI PONIKALNICAMI
UNICA (Planinska jama) ŠKRATOVKA
Velika heterogenost, ranljivost kraških vodonosnikov prek 10 000 kraških jam
Varovanje kraških vodnih virov (strokovne podlage, zakonodaja)
KRAS
STALNO ONESNAŽEVANJE: poselitev, industrija, promet, kmetijstvo… (digesterski ostanek, kurjeki….
NESREČE: v industriji, prometu … (izlitje naftnih derivatov (16 m3) pri Obrovu 1994. Pojav v Rižani
po 14 dneh po padavinah. V 1 tednu izteklo 90 kg – 0,5 % izlite količine.
UČINKOVITO ČIŠČENJE ODPADNIH VODAčistilne naprave so kot tovarne, ki rabijo strokovno vodstvo in stalno kontrolo
delovanja.
MALENŠČICAČRPALIŠČE in ČISTILNA NAPRAVA
Le dobro poznavanje pretakanja voda je osnova za njihovo učinkovito varovanje!
METODE RAZISKAV KRAŠKIH VODA:SLEDENJE NARAVNIH PARAMETROV: • nivo-pretok• temperatura,• električna prevodnost,• vsebnost karbonatov, Ca, Mg, • vsebnost kontaminantov …..• izotopi O, H…• bakteriološke analize …
SLEDENJE Z UMETNIMI SLEDILI
• Sledilni poskusi s fluorescentnimi sledili….
FREKVENCA MERITEV
Raziskave v zadnjih desetletjih izvajamo v odvisnosti od PADAVINSKIH in HIDROLOŠKIH razmer: - zvezne meritve fizikalnih parametrov (nivo - Q, T, EC) ter - kemijske analize - bakteriološke analize- sistematične multiparameterske raziskave (do 4-urni interval) poplavnih valov (pretakanje skozi vadozno
cono in skozi kraške izvire).
ANALIZE SEDIMENTA NA IZVIRU IN SUSPENDIRANIH DELCEV
MERITVE PADAVINPadavine spirajo
onesnaženje s površja (odlagališča, gnojila - kurjeki,
digesterski ostanek, …
NAPAJANJE KRAŠKEGA VODONOSNIKA
SHEMATSKI MODEL KRAŠKEGA VODONOSNIKA (po Hodaliču, 1996; N. Doerfliger & F. Zwahlen, 1995)
• razpršeno skozi vadoznocono (vegetacijski pokrov in prst, debelina vadozne cone od nekaj deset do več sto metrov)
• koncentrirano s kraškimi ponikalnicami
MOJE PRVE RAZISKAVE Meritve pretokov in trdot vode v Planinski jami (150 m): Sprememba pretoka po daljšem
sušnem obdobju ko vsota občasnih padavin 70 mm v namočenem obdobju pa že po 5 mm
Površje nad Postojnsko jamo
METODE, KI SEM JIH UPORABILA
• Meritve količine in razporeditve padavin na površju nad jamo ter zajem mesečnih vzorcev padavin za izotopske analize (18O).
• Podrobno spremljanje pretokov, temperature in spec.el.prevodnosti curkov (I, J, L) –ustrezne sonde z loggerji, čas. Interval 15 min do 1 h.
• Zajemanje vzorcev vode za kemijske analize (karbonatov, kalcija, magnezija ter vsebnosti kontaminantov: kloridov, nitratov, sulfatov in o-fosfatov) in analize sledil (sledilni poskusi)
• Izotopske analize (18O) baznega toka curkov I in J za ugotavljanje zadrževalnih časov padavin.
• Sočasni kombinirani sledilni poskus.
• Električna tomografija za določitev zgradbe zgornjega dela vadozne cone.
Poseben poudarek:
SOČASNA UPORABA METOD, SAJ RAZMERE NISO PONOVLJIVE
OBMOČJE NAČRTOVANIH RAZISKAV Postojnska jama – Kristalni rov (100 m debela vadozna cona)
Postojnska jama – Kristalni rovPodrobna opazovanja curkov: I Q = 0 – 4000 ml/min
J Q = 0,1 – 130 ml/minL Q = 0,05 – 6 ml/min
Curek IIII
Curek JJJJ
Efektivna infiltracija in hidrogrami curkov v 4 zaporednih hidroloških letih
0
20
40
60
80
100
13.7.02 9.1.03 8.7.03 4.1.04 2.7.04 29.12.04 27.6.05 24.12.05 22.6.06
Ief
(mm
)
0
1000
2000
3000
4000
5000
13. 7. 02 9. 1. 03 8. 7. 03 4. 1. 04 2. 7. 04 29. 12. 04 27. 6. 05 24. 12. 05 22. 6. 06
Q (
ml/m
in)
Q rač Q mercurek I
0
40
80
120
160
13.7.02 9.1.03 8.7.03 4.1.04 2.7.04 29.12.04 27.6.05 24.12.05 22.6.06
Q (
ml/m
in)
Q rač Q mercurek J
0
100
200
300
400
13.7.02 9.1.03 8.7.03 4.1.04 2.7.04 29.12.04 27.6.05 24.12.05 22.6.06
Q (
ml/h
)
curek L
Hidrološko leto P kor I ef I J L Vskupni) P
mm mm m3 m2
2003-2004 1618,3 1225,9 299 12,2 0,16 311,4 255
2004-2005 1560,7 1105,4 175 7,3 0,06 182,2 165
2005-2006 1525,5 1052,5 216 10,4 0,186 226,6 215
PRENOS KONTAMINANTOVcurka I in J ter čisti curek A
do: 180 mg NO3-/l, 70 mg Cl-/l,
70 mg SO42-/l, 2,8 mg PO4
3-/l
350
370
390
410
430
450
16.9.03 15.11.03 14.1.04 14.3.04 13.5.04 12.7.04
SE
P (
µS/c
m)
0
50
100
150
200
Q (
ml/
min
)
SEP Q
0
50
100
150
200
11.8.87 10.8.90 9.8.93 8.8.96 8.8.99 7.8.02 6.8.05
A
G
I
J
L
NITRATI (mg/l)
0
1
2
3
11.8.87 10.8.90 9.8.93 8.8.96 8.8.99 7.8.02 6.8.05
A
G
I
J
L
o-FOSFATI (mg/l)
2
6
10
16.9.03 15.11.03 14.1.04 14.3.04 13.5.04
Klo
ridi,
nitr
ati,
sulfa
ti (m
g/l)
0,6
0,8
1
1,2
o-fo
sfat
i (m
g/l)
Cl NO POCurek J
300
600
900
1200
11.8.87 10.8.90 9.8.93 8.8.96 8.8.99 7.8.02 6.8.05
AGIJL
Spec.el.prevodnost (µS/cm)
0
5
10
15
20
25
21.10.03 31.10.03 10.11.03 20.11.03 30.11.03 10.12.03
Nitr
ati,
sulfa
ti, o
-fos
fati
in k
lorid
i (m
g/l)
0
1000
2000
3000
4000
5000
Q (
ml/m
in)
Cl NO SO PO x 100 Q (18t)I
SLEDENJA Z UMETNIMI SLEDILIjunij 1993 november 1996
Kombinirano sledenje z dna ponikovalnice in s površja junija 2002
0
1
2
3
1. 6. 93 22. 6. 93 13. 7. 93 3. 8. 93 24. 8. 93 14. 9. 93 5. 10. 93
G, H
, J, L
Cur
anin
a (
ppb)
1 E-03
1 E-01
1 E+01
1 E+03
1 E+05
I - C
ura
nina
(pp
b)
G-c H-c J-c L-c I
0
20
40
60
1. 6. 93 22. 6. 93 13. 7. 93 3. 8. 93 24. 8. 93 14. 9. 93 5. 10. 93
Pad
avin
e (
mm
)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
1.11.96 21.12.96 9.2.97 31.3.97 20.5.97
C u
rani
na (p
pb)
curek I curek J
Curek I J K L
Vdom (m/h): 6.1993 80 0,045 0,044 0,044
Vdom (m/h): 11.1996 4,3 0,67 1,0 1,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3.6.02 3.6.03 2.6.04 2.6.05 2.6.06 2.6.07 1.6.08
C e
ozin
a (p
pb)
I J L Lp
ELEKTRIČNA TOMOGRAFIJA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
27.7.06 10.8.06 24.8.06 7.9.06 21.9.06 5.10.06 19.10.06 2.11.06 16.11.06
Q-J
(m
l/min
), Q
-L (
ml/h
)
0
200
400
600
800
1000
1200
Q-I
(m
l/min
)
Q - J
Q-L
Q - I
1. posnetek: pred injiciranjem vode
2. posnetek: takoj po injiciranju vode
3. posnetek: 7 dni po injiciranju vode
KAJ LAHKO SKLENEMO• Iztekanje iz vadozne cone je odvisno od infiltracije padavin in od vsakokratne
zapolnjenosti vadozne cone in od pogojev v prsti:- intenzivne in izdatne padavine – zvezno iztekanje po celotni hierarhiji prevodnikov- sušna obdobja – zapolnjevanje vadozne cone,
• Prenos kontaminantov je neposredno vezan na hidrodinamiko:- v sušnih obdobjih je minimalen ali celo izostane – dobra kakovost kraških izvirov- najintenzivnejši po izdatnih padavinah (celotna hierarhija..) – posebno po daljših sušnih obdobjih -
vzorčenje!- plast prsti pomeni pomemben filter in pomeni dolgotrajnejši prenos…
• Kontaminanti (nitrati, kloridi, sulfati in fosfati) povzročajo povečano raztapljanje karbonatne kamnine in večanje prepustnosti prevodnikov v vadozni coni (neposredni izpusti odpadnih voda, odlagališča odpadkov… ), kar pomeni vse hitrejši prenos kontaminantov do kraških izvirov. Z odlagališč odpadkov (30 let) smo ugotavljali hiter prenos sledil tudi ob nizkem vodostaju po manjših padavinah.
• V prepoznavanju vpliva virov onesnaženja na površju na kraške izvire dajejo dobre rezultate sledilni poskusi (dolgotrajna opazovanja), saj kontaminante s kemijskimi analizami običajno le težko zaznamo (velike razredčitve, kompleksno zaledje s številnimi viri onesnaženja.
LE SOČASNA UPORABA VEČIH METOD DAJE POTRJENE REZULTATE !
Uporaba sledilnih poskusov v aplikativnih nalogah
Vpliv odlagališč na kraške vode – določitev točk in programa monitoringa
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
8.4.05 8.5.05 7.6.05 7.7.05 6.8.05 5.9.05 5.10.05 4.11.05 4.12.05 3.1.06 2.2.06
Date
Con
cent
ratio
n of
ura
nine
(pp
b)
0
20
40
60
80
100
120
Q -
Dis
char
ge (
m3 /s)
Timav a Brojnica Sardoč Klariči Q - Timav a
Timava:Vmax=76 m/hVdom=39 m/h
R=93 %
Požiralnost na krasu
SLEDENJE z odlagališča odpadkov Kočevje pri Mozlju
SKLADIŠČE NAFTNIH DERIVATOV pri Ortneku
Sledenje z injiciranjem v požiralnik Tentera pri Ortneku
Sledilni poskusi na slovenskem krasu do 2012: prek 250
SLEDILNI POSKUSIINJICIRANJE SLEDILA
injiciranje
4 kg uranina
11 m3 vode
Poček 565 m n.v.
Malenščica
MALENŠČICA
0
20
40
60
80
100
120
140
1. 8. 15. 22. 29. 6. 13. 20. 27. 3. 10. 17. 24. 31. 7. 14. 21. 28. 5. 12. 19. 26. 2. 9. 16. 23. 30. 7. 14. 21. 28.
Pad
avin
e -
Pre
cipi
tatio
ns (m
m)
1
10
100
Pre
tok
- D
isch
arge
(m3/
s)
P - Jurišče P - Postojna Q - Malni Q - Vipava
19976. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
1. 6. 15. 6. 29. 6. 13. 7. 27. 7. 10. 8. 24. 8. 7. 9. 21. 9. 5. 10. 19. 10. 2. 11. 16. 11. 30. 11. 14. 12. 28. 12.
Kon
cent
ratio
n of
ura
nina
(pp
b) Vipava Malni
1997
RAZTEKANJE VODE S POČKA
Kraški izvir MALENŠČICA Q (1,2 - 10 m3/s) in njegovo zaledje
• V sušnih obdobjih je prenos onesnaženja minimalen.
• Padavine pomenijo spiranje onesnaženja
• Visoke vode učinkovito spirajo zaledja vodonosnikov in pride do vzpostavitve boljšega stanja.
UPORABLJENE METODE RAZISKAV:
• SLEDENJA PODZEMNIH VODA V ZALEDJU Malenščice (od leta 1939 dalje, zadnja tri sledenja v letih 2008 in 2009)
• HIDROKEMIČNE ANALIZE VODA V ŠIRŠEM ZALEDJU (na ponoru M.Karlovica, Rak na izviru, Kotliči, Malenščica)
• BAKTERIOLOŠKE PREISKAVE V ŠIRŠEM ZALEDJU
• Raziskave v zadnjih 15 letih so potekale v odvisnosti od PADAVINSKIH in HIDROLOŠKIH razmer:
- zvezne meritve fizikalnih parametrov (Q, T, EC) ter
- kemijske analize; sistematične pogoste (do 4-urni interval) po padavinah v poplavnih valovih.
Sočasne raziskave pretakanje skozi vadozno cono in kraške izvire.
BAKTERIOLOŠKE PREISKAVE(maj, junij 2012):
- število vseh živih bakterij (37oC 24 h)
- število koliformnih bakterij (37oC 24 h)
- število E.Coli (37oC 24 h)
- število enterobakterij(37oC 24 h)
0
2
4
6
8
10
12
14
20.5.08 22.5.08 24.5.08 26.5.08 28.5.08
C u
rani
na (
ppb)
C - Kotliči C-Rak.rokavC - Unica C - Malenščica
HITROSTI pretakanja Rak-Malenščica:srednji vodostaj 101 m/hvisok vodostaj 190 m/hnizek vodostaj 7 m/h
SKLEPI• Osnova za dobro gospodarjenje s kraškimi vodnimi viri je dobro
poznavanje njihovih zaledij (predvsem sledilni poskusi)
• Pravo kakovostno sliko kraških izvirov dajo le analize indikativnih parametrov v odvisnosti od padavinskih in hidroloških razmer! (ARSO, upravljalci vodovodov)
• Številni kraški vodni viri imajo zelo kompleksno zaledje – le sočasna uporaba številnih metod daje rezultate (meritve fizikalnih, kemijskih, bakterioloških parametrov, sledilni poskusi, analiza trdnih delcev, sedimenta, poznavanje geologije….)
• Žal pa nova uporabna spoznanja prepočasi prehajajo v prakso. (Tako se je skrb ob močno poslabšani kakovosti številnih zajetih kraških izvirov v letu 2012 po izboljšanju hitro polegla).