1. UVOD - gfv.unizg.hr · Na ve ćim otocima vodoopskrba je organizirana zahvatima vode iz vlastitih vodonosnika, kombinacijom vlastitih izvora i dovoza vode sa kopna ili pak spajanjem

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


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


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


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





Crpka na 22.00 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



Ele

ktro

litič

ka v

odlji

vost

---

> ( µ

S/c

m)



Skraćen cjevovodsa 720 m na 150 m


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)







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

Documents

1. UVOD - gfv.unizg.hr · Na ve ćim otocima vodoopskrba je organizirana zahvatima vode iz vlastitih vodonosnika, kombinacijom vlastitih izvora i dovoza vode sa kopna ili pak spajanjem