216 EUROCODE 8 – TRENDI V RAZVOJU IN … Uvod Evropske standarde za projektiranje potresno odpornih kon-strukcij (Eurocode 8, EC8) smo uspeøno vpeljali v slovensko gradbeno prakso

216

Uvod

Evropske standarde za projektiranje potresno odpornih kon-strukcij (Eurocode 8, EC8) smo uspeøno vpeljali v slovenskogradbeno prakso tik po sprejetju ustreznih predstandardovv EU leta 1994 (SIST-ENV, 1995). Razlogov za to je karnekaj. Øe zdaleœ niso samo politiœni, œeprav sta bila gradnjasamostojnega pravnega sistema in æelja po vkljuœitvi v evrop-ske integracije pomembna dejavnika pri zgodnji odloœitvi zaprevzem EC8.

Na odloœitev je vplival tudi izjemno hiter razvoj potresnegainæenirstva v zadnjih desetletjih, ki pa mu zaradi kaotiœnegastanja v obdobju zadnjega desetletja stare dræave gradbenipredpisi niso ustrezno sledili. Tako smo priœakali zaœetniinvesticijski zagon v novi dræavi z æe precej zastarelimiJUS-standardi, ki so sicer bili ob nastanku leta 1981 poœrnogorskem potresu med najbolj naprednimi v Evropi. Øezlasti je bilo kritiœno dejstvo, da v œasu intenzivnega avto-cestnega programa nismo imeli predpisov za gradnjopotresno odpornih mostov. Zato smo najprej vpeljali pravdel standarda EC8/2 za mostove (Fajfar in sod., 1994),œeprav niti v Evropi ni bil popolnoma dokonœan. Daneslahko z zadovoljstvom ugotovimo, da je velika veœina

viaduktov naøega avtocestnega kriæa zgrajena skladnos sodobnimi principi potresnega inæenirstva. Zakljuœni vzgibza dokonœno sprejetje SIST-ENV (2000) v slovenskemjeziku pa je æal moral dati velikonoœni potres v Posoœju.

Zaradi navedenih dejavnikov je Slovenija pravzaprav dræavaz najveœ izkuønjami (zlasti pri gradnji mostov) pri praktiœni upo-rabi EC8. Ta œlanek tako poleg kratkega opisa standardovin novosti, ki jih prinaøajo, vsebuje tudi povzetek nekaterihpomembnih izkuøenj pri njihovi specifiœni uporabi v Slovenijiter oceno stopnje potresne varnosti, ki jo zagotavlja EC8v primerjavi z dosedanjo prakso. Opisane pa so tudi teæavepri uporabi, øe zlasti pri nekaterih konstrukcijskih sistemih, kiso specifiœni za Slovenijo.

Zgradba standarda EC8

Evropski standardi za konstrukcije (Eurocode, EC) enovi-to obravnavajo projektiranje konstrukcij v okviru devetihosnovnih sklopov. Tako obravnavajo osnove in obteæbo(EC1), betonske konstrukcije (EC2), jeklene konstrukcije(EC3), sovpreæne konstrukcije (EC4), lesene konstrukcije

new topics not covered in existing Slovene codes,including the seismic design of bridges, tanks,towers and masts, geotechnical design, seismicisolation and rehabilitation of buildings. The latestdevelopments include inelastic design proceduresand elements of performance-based design. Thestandard (in particular EC8/2 for bridges) has beensuccessfully used by a number of Slovene design-ers since its publication in Europe. However, itsapplication has exposed certain problems due tothe unclear legal status of the code in Slovenia, aswell as its complex structure. Slovenia should de-vote its best efforts to the further development ofchapters related to structures of relevance for spe-cific sectors of the construction industry in thecountry, such as reinforced concrete viaducts,buildings with structural walls, and prefabricatedindustrial buildings.

PovzetekEvropski standard za projektiranje potresnoodpornih konstrukcij Eurocode 8 (EC8) prinaøav slovensko prakso øtevilne novosti. Z njegovouporabo imamo v Sloveniji sorazmerno velikoizkuøenj. V œlanku so opisane osnovne znaœilnostistandarda in trendi bodoœega razvoja ter povzeteknekaterih pomembnih izkuøenj pri uporabi EC8v Sloveniji.

AbstractEuropean standards regulate the design of earth-quake-resistant structures in Eurocode 8 (EC8).This standard introduces new procedures in Slo-vene design practice, e.g. the explicit reduction ofseismic forces using ground acceleration as ameasure of seismic intensity, strict control of dis-placements, capacity design, and detailed provi-sions for ductile structural details. It also addresses

EUROCODE 8 – TRENDI V RAZVOJU IN UPORABAV SLOVENIJI

Eurocode 8 – Development Trends and Applicationin Slovenia

Matej Fischinger*, Peter Fajfar** UDK 624.13:006.7/.8

* prof. dr., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeniøtvo in geodezijo, Inøtitut za konstrukcije, potresno inæenirstvo in raœunalniøtvo, Jamova 2,Ljubljana, [email protected]

** akademik, prof. dr., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeniøtvo in geodezijo, Inøtitut za konstrukcije, potresno inæenirstvo in raœunalniøtvo, Jamova 2,Ljubljana, [email protected]

217

(EC5), zidane konstrukcije (EC6), geotehniœne objekte(EC7), gradnjo potresno odpornih konstrukcij (EC8) in alu-minijaste konstrukcije (EC9). Enovita obravnava vse prob-lematike v sklopu enega sistema standardov je æe samapo sebi pomembna novost in prednost v primerjaviz dosedanjo prakso. Øe veœja prednost je nedvomnov tem, da bodo za vse evropske dræave (konceptualno)enaki standardi odprli nove moænosti pri internacional-izaciji projektiranja in izvedbe gradbenih objektov in nenazadnje pri poenotenju izobraæevalnih programovv Evropi. Podrobnejøo zgradbo EC8 kaæe preglednica 1.Vsi dokumenti so trenutno øe v fazi predstandarda. Zato jev preglednici prikazano tudi predvideno leto sprejemadokonœnega besedila standarda.

Bistvene novosti v EC8

Potresno inæenirstvo je razmeroma nova veda, ki se poslabih izkuønjah nedavnih potresov hitro razvija. Tako medvsemi EC prav EC8 prinaøa v projektantsko prakso najveœnovosti. Œlanek obravnava le razlago sploønih posledic tehnovosti, ne pa tudi podrobnosti.

Karta potresne nevarnosti Slovenije je opredeljenas projektnimi pospeøki. Karta, ki je stopila v veljavov zaœetku leta 2002, opisuje potresno nevarnost s fizikalnomerljivo koliœino, v primerjavi s preteæno opisno koliœinopotresne intenzitete, uporabljane v dosedanjih predpisih.Predvideni pospeøki temeljnih tal so med 0,1 g in 0,25 g.Najveœje pospeøke priœakujemo na obmoœjih Ljubljane,zgornjega Posoœja in Breæic.

Zajete so vse konstrukcije razen jedrskih elektrarnin dolinskih pregrad. Dosedanji predpisi so obravnavalipredvsem stavbe. Njihova uporaba za druge vrste kon-strukcij je pogosto vodila do napak. Kombinacija z razliœniminacionalnimi predpisi drugih dræav je vodila do nekonsis-tentnih reøitev.

Velikost potresnih sil je pravilneje in bolj jasno opre-deljena. Dejstvo je, da se razliœne konstrukcije pri istempotresu razliœno dobro obnaøajo. Nekatere potrebujejo zapreæivetje veœjo nosilnost. Zato jih moramo raœunati na veœjepotresne sile. Druge, iz boljøih materialov in s skrbnejeizvedenimi detajli (bolj duktilne), pa lahko raœunamo namanjøe potresne sile. Tega se v preteklosti nismo dovoljzavedali, kar je veœkrat vodilo do nevarnih napak v projekti-ranju. Pomembna novost je tudi, da EC8 projektantudovoljuje izbiro stopnje duktilnosti konstrukcijskega sistemain s tem velikosti raœunskih potresnih sil.

Dosledno je zahtevano naœrtovanje nosilnosti (angleøko:“capacity design”). Bistvo tega postopka je v tem, da nosil-nost izbranih konstrukcijskih elementov projektiramo tako,da le-ti delujejo kot varovalke za druge, kritiœne ali krhkedele konstrukcije. Elementi naœrtovanja nosilnosti so bilivgrajeni æe v dosedanje predpise, ki pa niso vsebovalipodrobnejøih praktiœnih navodil za uporabo.

Zahtevana je stroga kontrola pomikov. Pri obiœajnihobteæbah projektanti navadno kontrolirajo predvsem nosil-nost konstrukcije. Ta kontrola pa je pri potresni obteæbi manjpomembna in predvsem ni zadostna. V kratkem œasu delo-vanja najveœje potresne obteæbe lahko konstrukcija in njenielementi doseæejo mejno stanje, œe le ne pride do krhkeporuøitve ali izgube globalne stabilnosti. Slednje pa jepovezano z velikostjo pomikov in deformacij konstrukcije.Podobno velja tudi za oceno stopnje poøkodb pri potresu.

Podane so podrobne konstrukcijske zahteve za kon-strukcije iz razliœnih materialov. To poglavje obsega skoraj100 strani, kar æe samo po sebi poudarja njegov pomen. Zatosmo izbrali samo en znaœilen primer za armiranobetonskekonstrukcije, kjer EC8 praviloma zahteva bolj gosto stre-mensko armaturo, kot smo jo projektirali do sedaj (øe zlastipred letom 1981). Njen pomen lepo ilustrira slika 1, na katerividimo, da so gosta stremena lepo ohranila betonsko jedromostnega stebra na mestu najveœjih momentov ob vpetjuv ploøœo. Pod obmoœjem gostih stremen pa je kljub manjøimobremenitvam betonsko jedro dobesedno razpadlo.

Podrobneje so obravnavane tudi jeklene in lesene kon-strukcije. Za te je veljalo prepriœanje, da so same po sebipotresno odporne (dosedanji predpisi so potresni odpor-nosti jeklenih konstrukcij namenjali le 3 œlene, lesene kon-strukcije pa sploh niso bile obravnavane). Nedavni potresi

Matej Fischinger, Peter Fajfar: EUROCODE 8 – TRENDI V RAZVOJU IN UPORABA V SLOVENIJI

Slika 1. Na mestu z redkejøimi stremeni je betonsko jedromostnega stebra razpadlo. Gosta spirala v bliæini ploøœe paje jedro obvarovala (foto: M. Fischinger)

Figure 1. The concrete core of a bridge column disintegratedat a location with widely spaced hoops, while the dense spiralclose to the slab protected the core (photo: M. Fischinger)

218

analize. Pomembno je omeniti, da je poglavje o neelastiœ-nih metodah oblikovano na podlagi raziskovalnega delaslovenskih raziskovalcev.

Razvoj v prihodnosti

Osnovni namen veœine obstojeœih predpisov je prepreœitiporuøitve med moœnimi potresi, medtem ko so poøkodbedopustne in celo priœakovane. Izkazalo pa se je (zlasti popotresih v Northridgeu in Kobeju), da investitorji in druæbaniso pripravljeni sprejeti tako velike økode. Zato je bilo nasvetovni ravni doseæeno soglasje, da je obstojeœe predpise(torej tudi EC8) treba temeljito spremeniti.

Sodobni predpisi naj bi investitorjem vnaprej nudili informa-cijo o priœakovani stopnji poøkodb, oz. øirøe o obnaøanjukonstrukcije v odvisnosti od izbrane projektne reøitve. Ta novpristop imenujemo »projektiranje kontroliranega obnaøanja«(angleøko: “Performance-Based Design” – PBD).

Izkuønje z uporabo EC8 v Sloveniji

Slovenija je EC8 vpeljala hitreje kot veœina drugihevropskih dræav. Kot smo omenili v uvodu, je na to najprejvplival avtocestni program ob ustreznem razumevanjuDARS-a, ki je kot investitor zahteval upoøtevanje EC8, ki jeveœkrat postavil stroæje zahteve od veljavne nacionalnezakonodaje. Drugo vzpodbudo je dal potres v Posoœju.Poleg veœje druæbene pripravljenosti za zaøœito pred potre-si na vseh podroœjih je predvsem potres pripomogel k hitrivpeljavi EC8/1.4. Brez posebnih vzpodbud pa je uvajanjeEC8 poœasno. To zlasti velja za uporabo v visokogradnji.

Projektanti EC8 uporabljajo v praksi. Res da samo neka-teri in da je bilo zato potrebno nekaj dodatnega izobraæe-

UJMA, øtevilka 16, 2002

so takøno prepriœanje zanikali, kar se jasno odraæa tudiv spremenjenem pristopu v EC8.

EC8 namenja poseben del utrjevanju in sanaciji kon-strukcij. Ta del je bil v Sloveniji æe uspeøno uporabljen priobnovi po potresu v Posoœju.

Predvidene novosti v EC8

V zadnji fazi usklajevanja pred sprejetjem EC8 v oblikievropskega standarda so predvidene øtevilne novosti.Navajamo samo nekaj najpomembnejøih.

Upoøtevana je dodatna nosilnost konstrukcij. Opazo-vanja so pokazala, da mnoge konstrukcije preæivijo moœnepotrese celo bolje, kot bi lahko priœakovali. Velikokrat lahkoto pripiøemo dejstvu, da so bile konstrukcije moœnejøev primerjavi z minimalnimi zahtevami predpisov. Ta dodat-na nosilnost je sistematiœno prisotna v vseh pravilno pro-jektiranih konstrukcijah. Rezerve so predvsem v moænostiprerazporeditve obteæbe na manj obremenjene prereze,v materialu ter poenotenju dimenzij, ki jih narekuje najboljobremenjen element. EC8 je do sedaj upoøteval le dodat-no nosilnost pri jeklenih konstrukcijah, sedaj pa bo upoøte-vana tudi pri armiranobetonskih.

Pri raœunu armiranobetonskih prerezov se upoøtevajorazpokani prerezi. To bo v povpreœju precej zmanjøaloraœunske potresne sile.

Vkljuœene so øibko armirane stene. To je za Slovenijo zelopomembno, saj so bile dosedanje zahteve EC8 vsaj neprak-tiœne, œe æe ne neizvedljive za stenaste konstrukcijske sis-teme, ki jih gradimo (glejte poseben razdelek v nadaljevanju).

Vkljuœena so sodobna poglavja potresnega inæenirstva,kot so potresna izolacija in uporaba neelastiœnih metod

Preglednica 1. Zgradba standarda EC8 Table 1. Structure of the EC8 Standard

Del Oznaka Vsebina Konœna verzija

1-1 EN-1998-1 Potresna obteæba in sploøne zahteve za konstrukcije Seismic actions and general requirements for structures

2002

1-2 EN-1998-1 Sploøna pravila za stavbe General rules for buildings

2002

1-3 EN-1998-1 Posebna pravila za razliœne materiale in elemente Specific rules for various materials and elements

2002

1-4 EN-1998-3 Utrjevanje in popravila stavb Strengthening and repair of buildings

2003

2 EN-1998-2 Mostovi Bridges

2003

3 EN-1998-6 Stolpi, jambori in dimniki Towers, masts and chimneys

2003

4 EN-1998-4 Silosi, rezervoarji in cevovodi Silos, tanks and pipelines

2004

5 EN-1998-5 Temelji, oporne konstrukcije in geotehniœni vidiki Foundations, retaining structures and geotechnical aspects

2003

219Matej Fischinger, Peter Fajfar: EUROCODE 8 – TRENDI V RAZVOJU IN UPORABA V SLOVENIJI

vanja. Vendar je pred tem obstajala bojazen, da je EC8dokument, ki je preveœ zapleten za vsakodnevno uporabov praksi.

EC8 je res zelo zapleten standard. Za øiroko vsako-dnevno uporabo bo nujno pripraviti ustrezna orodja za pro-jektante. Prav v tem pa je prednost standardov EC.Namenjeni so øtiristomilijonskemu træiøœu, kar samo po sebizagotavlja, da bodo imeli ustrezno podporo pri uvajanjuv prakso, kot so jo imeli tudi v fazi nastajanja.

Nejasen pravni status standarda je v Sloveniji privedeldo njegove relativizacije. Ker standard ni predpisanz zakonom, njegova uporaba (razen œe to zahteva investitor)ni obvezna. Tako se dogaja, da projektanti uporabljajo letiste dele standarda, ki bistveno ne spreminjajo æe ustaljenegradbene prakse. Takøna delitev doloœil na sprejemljivein nesprejemljive na podlagi subjektivne presoje je strokovnosporna in pravno nesprejemljiva.

Zahteve EC8 so v sploønem stroæje od veljavnih pred-pisov. To velja za porabo materiala in øe bolj za obsegpotrebnega dela pri projektiranju. Primerjalne analize sopokazale, da EC8 tudi bistveno poveœuje potresno odpornostkonstrukcij. Vendar bo takøno poveœano stopnjo varnostizahteval le ozaveøœen investitor. V sploønem pa bodo zakoni-tosti trga podpirale uporabo starih predpisov, dokler uporabaEC8 ne bo zahtevana z zakonom.

Uvajanje EC8 pri znaœilnih konstrukcijskih sistemih v Sloveniji

EC8 je standard øtevilnih evropskih dræav. Zato je po definici-ji kompromis, tako glede zahtev, kot glede obravnavanihpodroœjih. Zavedati se je treba, da mnoge najbolj vplivneevropske dræave potresno praktiœno niso ogroæene in da setudi konstrukcijski sistemi po Evropi precej razlikujejo. Zato sov EC vgrajeni mehanizmi, ki posameznim dræavam omogo-œajo upoøtevanje njihovih posebnosti. Vendar pa spremembedoloœil v okviru nacionalnih dokumentov in seveda øe boljv samem standardu zahtevajo veliko napora in sredstev, øezlasti za majhno dræavo, kot je Slovenija. Kot je oœitno, daSlovenija nima potencialov za razvoj kompletnih standardov,pa je tudi jasno, da mora poskrbeti za svoje interese vsaj pritistih konstrukcijskih sistemih, ki se pri nas zelo pogostouporabljajo in v EC8 niso ustrezno obravnavani. To so pred-vsem konstrukcije z nosilnimi stenami, armirano-betonske hale in cestni viadukti.

V nekaterih evropskih dræavah, ki so bistveno vplivale naoblikovanje doloœil za projektiranje armiranobetonskihkonstrukcij v potresnih obmoœjih (predvsem v Grœiji), so boljpogosti konstrukcijski sistemi z okviri kot s stenami. Zaradipomanjkljivih izkuøenj je bila v prvih verzijah EC8 za nosilne

stene privzeta novozelandska praksa. Ta temelji na konstrui-ranju zelo moœno obremenjenih sten, kar ne ustreza stanjuv Sloveniji in v drugih evropskih dræavah (npr. v Franciji alina Hrvaøkem). Zato trenutno potekajo obseæne raziskave,ki naj bi pokazale, pod kakønimi pogoji je moæno uporabitimanj stroge konstrukcijske reøitve.

Montaæne armiranobetonske hale se lahko med potresiobnaøajo bistveno drugaœe (predvsem slabøe) od monolit-nih zgradb. To se je v naøi praksi premalo upoøtevalo. Podrugi strani prinaøa EC8 zelo stroge pogoje za montaænehale, ki utegnejo ogroziti njihovo ekonomsko uspeønost.Primerno ravnoteæje med obema skrajnima pristopomaskuøamo ugotoviti s pomoœjo obseænih eksperimentalnihin analitiœnih raziskav.

Ocenjujemo, da so konstrukcijske zahteve EC8 za økat-laste stebre cestnih viaduktov ustrezne in da je bila velikaveœina viaduktov v okviru avtocestnega programa solidnoprojektirana. Problematiœni pa so viadukti iz œasa, ko je biloznanje na podroœju potresnega inæenirstva mostov slabøe.Za ustrezno utrditev takønih viaduktov potrebujemopodatke, ki jih v drugih dræavah praktiœno ni moæno dobiti.Zato bo ta problem morala reøiti Slovenija sama, obmorebitnem sodelovanju sosednjih srednjeevropskihdræav, ki gradijo podobne viadukte.

Sklepne misli

EC8 prinaøa v slovensko prakso bistvene novosti napodroœju projektiranja in izvedbe potresno odpornih kon-strukcij. Prve analize kaæejo, da pomembno poveœuje stop-njo potresne varnosti. Vpeljava v prakso je moæna, vendarne bo brez teæav. Mestoma bo treba spremeniti tudi naœinmiøljenja. Predvsem bo treba bolje razumeti odnos medzaœetnimi vlaganji in morebitnimi posledicami moœnihpotresov. To razmerje je v EC8 v primerjavi z dosedanjimipredpisi jasneje opredeljeno. Øe pomembnejøe izboljøavepa prinaøa nova generacija predpisov za gradnjo napotresnih obmoœjih, ki temelji na metodi projektiranegaobnaøanja.

Literatura

1. Fajfar, P., Fischinger, M., Isakoviå, T., 1994. Eurocode 8/2: pro-jektiranje konstrukcij v potresnih obmoœjih - mostovi: prelimi-narni priroœnik. IKPIR FGG.

2. SIST ENV, 1995. Eurocode 8 - Projektiranje konstrukcij napotresnih podroœjih. Slovenski predstandard, sprejet po metodiplatnice v treh jezikih EU (v angleøœini, francoøœini in nemøœini).USM MZT.

3. SIST ENV, 2000. Eurocode 8 - Projektiranje potresnoodpornihkonstrukcij. Slovenski prevod predstandarda. USM MZT.

220

Uvod

Raziskave globljih delov Zemljine skorje in vrhnjega delaZemljinega plaøœa, ki tvori skupaj s skorjo okoli 100 kmdebele litosferske ploøœe, so vedno bolj v srediøœuznanstvenega zanimanja. Zato obstoja veœ razlogov, glavnipa so:– teorija tektonike litosferskih ploøœ, ki je kljuœ za razu-

mevanje øtevilnih geoloøkih procesov, predvsem naobmoœju gorskih verig, je bila utemeljena øele preddobrimi tridesetimi leti (Cox in Hart, 1986),

– geofizikalne metode raziskav so v tem œasu doæivelesilovit razvoj, ki omogoœa pridobivanje vse boljøih po-datkov iz velikih globin (Fowler, 1990),

– v iskanju energetskih virov in mineralnih surovin jeœloveøtvo pripravljeno posegati vedno globlje v Zemljinoskorjo.

Raziskovanje litosfere pa ni potrebno le za zadostitev znan-stvene radovednosti ali za izkoriøœanje naravnih virov, temveœje zelo pomembno tudi pri ocenjevanju naravnih nevarnosti,kot so potresi in vulkani (Nicolich, 1994). Predvsem modernipristopi k ocenjevanju potresne nevarnosti, zahtevajo vse boljizpopolnjene geodinamske øtudije in natanœnejøe modelelitosfere, s katerimi izboljøamo lociranje instrumentalno opa-zovanih potresov in tudi bolje predvidimo njihove uœinke.

Seizmiœne metode raziskav litosfere

V zgodnjem obdobju je naøe poznavanje zgradbe litosferetemeljilo predvsem na øtudiju potresnih valov, ki se sproøœajoob naravnih potresih, ter na prouœevanju toplotnega, teænost-nega, elektriœnega in magnetnega polja Zemlje. Kasneje pa

AbstractInvestigations of deep lithosphere structures withartificially generated seismic waves are becomingmore and more important for understanding geolo-gical processes, the exploitation of natural resour-ces and for the assessment of earthquake hazard.Successful investigations in the Western Alps andin the northern part of the Central Europe will befollowed by the Alp 2002 project, which is targetedon the south-eastern Alps and their contact with theDinaric mountains and the Pannonian basin. Animportant part of this region lies in Slovenia. Withina network of twelve profiles having a total length of4400 km, which are spread over seven countries,30 strong explosions will be triggered in deep bore-holes in the beginning of July 2002. Their signal willbe recorded by 1000 special portable seismographs.In Slovenia, there will be two explosion points and135 seismographs will be distributed along fiveprofiles at 3–6 km intervals. The collected data isexpected to enable the construction of a three-dimensional model of the lithosphere and contri-bute to a better understanding of the complextectonics and geodynamics at the junction betweenthe Eurasian, Adriatic (fragment of African plate)and Tisza plates.

PovzetekRaziskave globljih delov litosfere z umetno povzro-œenimi seizmiœnimi valovi postajajo vse pomemb-nejøe za razumevanje geoloøkih procesov, izko-riøœanje naravnih virov in ocenjevanje potresnenevarnosti. Uspeønim raziskavam v Zahodnih Alpahter severnem delu srednje Evrope sledi projekt Alp2002, ki zajema obmoœje jugovzhodnih Alp ternjihovega stika z Dinaridi in Panonskim bazenom.Pomemben del tega obmoœja leæi v Sloveniji.V mreæi dvanajstih profilov skupne dolæine 4400 km,ki se raztezajo prek sedmih dræav, bo v zaœetku julija2002 v globokih vrtinah sproæenih 30 moœniheksplozij, katerih signal bo zaznavalo 1000 poseb-nih prenosnih seizmografov. V Sloveniji bosta dveeksploziji, vzdolæ petih profilov pa bo v medsebojnirazdalji 3–6 km razvrøœenih 135 seizmografov.Priœakujemo, da bodo izmerjeni podatki omogoœaliizdelavo tri-dimenzionalnega modela litosfere in pri-spevali k razumevanju zapletene tektonike in geodi-namike na stiku Evrazijske, Jadranske (fragmentAfriøke ploøœe) in Tisa ploøœe.

SEIZMIŒNE RAZISKAVE LITOSFERE NA OBMOŒJU JUGOVZHODNIH ALP –

PROJEKT ALP 2002Seismic investigations of the lithosphere

in the Southeastern Alps – Alp 2002 project

Andrej Gosar*

* doc. dr., Ministrstvo za okolje, prostor in energijo, Agencija RS za okolje, Urad za seizmologijo, Dunajska 47, Ljubljana, [email protected]

221

so prevladale seizmiœne metode, ki uporabljajo potresnevalove, povzroœene umetno z moœnimi eksplozijami. V zad-njih treh desetletjih so bili po svetu izvedeni øtevilniseizmiœni projekti globokih raziskav litosfere, ki so prispe-vali mnogo neprecenljivih podatkov. Pri tem se uporabljatadva naœina meritev: refrakcijska/øirokokotna refleksijskaseizmika in refleksijska seizmika (Gosar, 1995).

Pri refrakcijski/øirokokotni refleksijski seizmiki so razdaljemed toœkami, kjer generiramo seizmiœne valove z eksplo-zijami (strelne toœke), in senzorji, ki zapisujejo nihanje tal(seizmografi), praviloma velike in znaøajo tudi do nekaj stokm. Ker hitrosti seizmiœnih valov praviloma naraøœajo z glo-bino, se valovi na izrazitejøih hitrostnih mejah (diskonti-nuitetah) lomijo tako, da potujejo preteæno v vodoravnismeri v hitrejøih globljih plasteh. Najbolj izrazita hitrostnameja je Mohoroviœiåeva diskontinuiteta ali Moho (ime jedobila po hrvaøkem seizmologu, ki jo je odkril pri øtudijuzapisov potresa leta 1909 v dolini Kolpe), ki loœuje Zemljinoskorjo od plaøœa. Hitrost longitudinalnih valov na Mohudokaj nenadno poraste od 6,5–7,2 km/s v spodnjem deluskorje na 7,8–8,5 km/s v zgornjem delu plaøœa, gostota pa

od 2,9 g/cm3 na 3,3 g/cm3. Moho se nahaja v globini med25 in 40 km pod kontinenti in med 5 in 8 km pod oceanskimdnom. Pod nekaterimi gorskimi verigami (Alpe, Himalaja)pa doseæe celo globine med 50 in 60 km ali veœ. Drugapomembna hitrostna meja je Conradova diskontinuiteta, kiloœuje zgornji, bolj kisel (graniten) od spodnjega, bolj baz-iœnega (bazaltnega) dela Zemljine skorje. Za raziskavez refrakcijsko/øirokokotno refleksijsko seizmiko se je uvel-javil tudi izraz globoko seizmiœno sondiranje. Ker je pri tehmeritvah pot seizmiœnih valov zelo dolga in preteæno vodor-avna, dobimo z njimi bolj sploøne podatke o litosferi. Zaradimanjøega øtevila strelnih toœk pa je njihova prednostv bistveno niæjih stroøkih kot pri refleksijski seizmiki, zatorefrakcijska/øirokokotna refleksijska metoda øe vedno pre-vladuje (Klemperer in Peddy, 1992).

Pri refleksijski seizmiki potujejo seizmiœni valovi skorajnavpiœno do hitrostnih diskontinuitet, od katerih se podostrim kotom odbijejo nazaj proti povrøini. Ker prepotujejole kratko vodoravno razdaljo, dajejo podrobnejøe podatkeo strukturah Zemljine skorje in plaøœa. Gre za prilagoditevklasiœne refleksijske metode (Gosar, 2000), ki se uporablja

Andrej Gosar: SEIZMIŒNE RAZISKAVE LITOSFERE NA OBMOŒJU JUGOVZHODNIH ALP – PROJEKT ALP 2002

Slika 1. Poloæaj glavnih globokih seizmiœnih profilov prek Zahodnih in Centralnih Alp (modro) in profilov, ki bodo izmerjeniv okviru projekta Alp 2002. Profili gostejøih meritev so violiœni, redkejøih meritev pa oranæni.

Figure 1. Position map of main deep crustal seismic profiles in Western and Central Alps (blue), and the profiles to bemeasured within the framework of the Alp 2002 project. High-density lines are purple, low-density lines are orange.

222

– V skorjo Evrazijske ploøœe se kot klin vriva Jadranskamikroploøœa, ki je fragment Afriøke ploøœe. Ta potuje protiseveru in rotira v obratni smeri urinega kazalca. To vrivanjepovzroœa podvajanje Mohoroviœiåeve diskontinuitete, ki sepogosto opisuje kot »struktura odprtega krokodiljega ærela«.

V letih 1998–2000 je bil izmerjen profil Transalp (Firstbreak, 2000) prek Vzhodnih Alp med Münchnom in Bellu-nom (slika 1), katerega rezultati sicer øe niso objavljeni,vendar prvi podatki kaæejo na podobno strukturo vrivanjaJadranske mikroploøœe v Evrazijsko ploøœo kot na obmoœjuCentralnih Alp.

Na obmoœju srednje in vzhodne Evrope sta bila v preteklihpetih letih izvedena dva veœja projekta globokega seizmiœne-ga sondiranja, in sicer Polonaise ‘97 in Celebration 2000(Central European Lithospheric Experiment Based onRefraction) ter øe nekaj projektov na obmoœju Panonskegabazena in Karpatov. Projekt Celebration 2000 (Guterchin sod., 2000) je obsegal mreæo desetih profilov v skupnidolæini 8900 km, ki so potekali prek osmih dræav (Œeøka,Slovaøka, Madæarska, Avstrija, Nemœija, Poljska, Rusijain Belorusija). Uporabili so kar 142 strelnih toœk z naboji,velikimi med 80 kg in 15.000 kg, povpreœno 300 kg, ter 1100prenosnih seizmografov, kar je dalo obseæno zbirkopodatkov, ki omogoœajo izdelavo tridimenzionalnega modelalitosfere raziskanega obmoœja.


predvsem pri naftnih raziskavah, za velik globinski doseg.Tovrstne meritve so zaradi potrebe po gosto razporejenihstrelnih toœkah in velikega øtevila senzorjev zelo drage.

Seizmiœne raziskave litosferena obmoœju Alp in srednje Evrope

Gorska veriga Alp, ki je nastala s kolizijo Afriøkein Evrazijske litosferske ploøœe, je najbolj raziskan orogenna svetu. Kljub temu je bila pred uporabo globokihseizmiœnih profilov njihova struktura v globini, ki je tudi kljuœza razumevanje zapletene tektonske strukture narivovin pokrovov bliæe povrøini, øe zelo slabo znana. Seizmiœniprofili prek Zahodnih in Centralnih Alp (slika 1), ki so biliizmerjeni v drugi polovici osemdesetih let (Marchant, 1993)v sodelovanju nacionalnih projektov ECORS (Francija),NFP-20 (Øvica) in CROP (Italija), ter mednarodni projektEvropske geotraverze (Blundel in sod., 1992) so zatoprispevali nekatere kljuœne dokaze o koliziji Evrazijskein fragmentirane Afriøke ploøœe. Glavni so:– Evrazijska ploøœa se pod Alpami podriva pod Afriøko

ploøœo in tone proti jugu. Moho je pod severnim alpskimpredgorjem na globini okoli 30 km, pod Juænimi Alpamipa æe 65 km globoko, kar predstavlja najveœjo globino doMoha, opazovano na seizmiœnih profilih do sedaj.

Slika 2. Pogled v perspektivi na domnevno obliko Mohoroviœiåeve diskontinuitete pod Slovenijo.

Figure 2. Pespective view on the assumed shape of the Mohoroviœiå discontinuity beneath Slovenia.

0 20 40 60 80 km

223Andrej Gosar: SEIZMIŒNE RAZISKAVE LITOSFERE NA OBMOŒJU JUGOVZHODNIH ALP – PROJEKT ALP 2002

Na obmoœju bivøe Jugoslavije je bilo v letih od 1964 do 1983posnetih 9 profilov globokega seizmiœnega sondiranja (Skokoin sod., 1987), in sicer preteæno v preœnodinarski smeri(JZ–SV). Na podlagi rezultatov seizmiœnega profiliranjain drugih geofizikalnih podatkov je bila izdelana »Strukturnakarta Mohoroviœiåeve diskontinuitete« v merilu 1 : 500.000(Dragaøeviå in sod., 1989). V okviru teh raziskav je bil leta1983 izmerjen globok seizmiœni profil med Puljemin Mariborom, dolg 230 km, ki poteka prek veœjega delaSlovenije (Joksoviå in Andriå, 1983). Uporabljeni sta bili dvestrelni toœki, prva v morju pri Pulju in druga v Vidmu pri VelikihLaøœah. Moho je bil ugotovljen najplitveje na globini okoli30 km na obeh koncih profila pri Pulju in Mariboru, najgloblje(okoli 41 km) pa pod Dinaridi (Sneænik). Izmerjena hitrost lon-gitudinalnih valov znaøa 6,4 km/s v spodnjem delu skorjein 8,0–8,2 km/s v zgornjem delu plaøœa.

Domnevna topografija Mohoroviœiåeve diskontinuitete podSlovenijo, povzeta po karti Dragaøeviåa in sod. (1989), jev perspektivi prikazana na sliki 2. Najveœja globina do Moha(veœ kot 42 km) je pod Dinaridi in Julijskimi Alpami. Proti JZse Moho dokaj strmo dviga proti Jadranskemu morjuin doseæe v Træaøkem zalivu globino okoli 35 km. Proti SV sesprva prav tako strmo dviga do Maribora, kjer doseæe 30 km,nato pa je proti Panonskemu bazenu nekoliko bolj poloæenin doseæe na meji z Madæarsko globino 28 km.

Projekt Alp 2002

Logiœno nadaljevanje raziskav na obmoœju Alp in srednjeEvrope v okviru omenjenih projektov predstavlja njihovarazøiritev na prostor Vzhodnih in Jugovzhodnih Alp, kjer seAlpe stikajo z velikima tektonskima enotama Dinaridovin Panonskega bazena. Po mnenju veœine raziskovalcevpredstavlja prav to obmoœje trenutno najveœjo neznanko prirazumevanju globokih struktur Alp. Po obstojeœih geoloøkihin geofizikalnih podatkih ima kolizija Evrazijske in fragmenti-rane Afriøke ploøœe na tem obmoœju precej drugaœen znaœajkot v ostalem delu Alp. Prevladuje hipoteza, da je kolizijaJadranske mikroploøœe in Evrazijske ploøœe povzroœila boœnoiztiskanje (ekstruzijo) vmesne Tisa mikroploøœe, kateri pri-pada veœji del Panonskega bazena. Ta ploøœa se pomikaproti vzhodu, kot prikazuje logo (slika 3) mednarodne konfe-rence AlCaPa (akronim za Alps, Carpathians, Pannonianbasin). Pomemben del stika tektonskih enot Alp, Dinaridovin Panonskega bazena oz. omenjenih listosferskih ploøœ paleæi prav v Sloveniji.

Zato so po uspeønem zakljuœku meritev za projekt Cele-bration 2000 njegovi izvajalci v zaœetku leta 2001 sproæilipobudo za nov mednarodni projekt z imenom »Tridimenzio-nalne refrakcijske seizmiœne raziskave litosfere na obmoœjuVzhodnih Alp« ali na kratko Alp 2002. Koordinator projekta

Slika 4. Poloæaj seizmiœnih profilov in strelnih toœk projekta Alp 2002 v Sloveniji in bliænji okolici.

Figure 4. Position map of the Alp 2002 seismic profiles and shot points in Slovenia and its vicinity.

224

je prof. Ewald Brueckl iz Inøtituta za geodezijo in geofizikoTehniœne univerze na Dunaju. K projektu je pristopilo 5dræav (Avstrija, Œeøka, Madæarska, Hrvaøka in Slovenija),nekaj profilov pa bo segalo tudi v Nemœijo in Italijo. Pomem-ben partner je øe Univerza v Texasu iz El Pasa, ki je dala narazpolago veœino prenosnih seizmografov v okviru programaPASSCAL, ter øe nekatere institucije iz Kanade, Finske,Danske in Turœije. Predvidenih je 30 strelnih toœk (najveœ,11, v Avstriji) in uporaba 1000 prenosnih seizmografov vrsteRefTek Texan, ki bodo razporejeni vzdolæ mreæe dvanajstihprofilov skupne dolæine 4400 km (slika1). Razdalja medsenzorji bo na veœini profilov 6 km, na nekaterih profilih pa3 km. Najbolj zahodni profil (Alp 12) bo sovpadal z æeizmerjenim profilom Transalp, v severovzhodnem delu pase nekateri profili z delnim prekrivanjem navezujejo na pro-file projekta Celebration 2000. To bo omogoœalo integracijopodatkov in izdelavo tridimenzionalnega modela litosfere na

celotnem prostoru med Baltikom in Jadranom. Lokacije pro-filov so bile dogovorjene na usklajevalnih sestankih vsehsodelujoœih institucij.

Iz Slovenije sodeluje v projektu MOP, Agencija RS za okolje,Urad za seizmologijo. Pri nas bosta dve strelni toœki, prva naobmoœju Vojnika na obrobju Celjske kotline, druga pa priGradinu v Slovenskem primorju (slika 4). Ustrezna pokritostnaøega ozemlja je zagotovljena tudi s strelnimi toœkamiv sosednjih dræavah. V Avstriji bosta dve strelni toœki povsemblizu meje pri Podkloøtru in Jezerskem, na Hrvaøkem pabodo pri Labinu, Crikvenici in Ivaniœ gradu. Senzorji bodorazporejeni vzdolæ petih profilov (slika 4), in sicer vzdolæ pro-filov Alp01 in Alp02 na vsake 3 km, vzdolæ profilov Alp05,Alp06 in Alp09 pa na vsakih 6 km. Skupno bomo pri naspostavili 135 senzorjev (geofonov). Ti bodo povezani z eno-kanalnimi seizmografi Reftek Texan (slika 5), ki so bili razvitiprav za globoko seizmiœno sondiranje. Njihova glavna pred-nost je majhna poraba elektriœne energije, ki omogoœa veœ-dnevno avtonomijo z uporabo navadnih alkalnih baterij,visoko dinamiœno obmoœje in natanœna notranja ura, ki sesinhronizira s satelitskim signalom GPS le pred in pokonœanih meritvah.

Meritve bodo potekale v prvem tednu julija 2002. Dva dnevasta predvidena za postavitev 1000 seizmografov v sedmihdræavah. Nato pa bodo v treh noœeh ob dogovorjenih urahposamiœno sproæeni eksplozivni naboji na tridesetih strelnihtoœkah. Na vsaki strelni toœki bo uporabljenih okoli 300 kgeksploziva, ki bo nameøœeno v petih 35–40 m globokih vrti-nah. Eksplozije ne bodo imele nobenih økodljivih vplivov napovrøini, toœke miniranja pa so izbrane tako, da so dovoljoddaljene od vseh objektov. Meritve se opravljajo ponoœi,ker je takrat seizmiœni nemir, ki ga povzroœajo industrija,promet, kmetijska dejavnost itd., mnogo manjøi kot podnevi,to pa omogoœa veœjo obœutljivost senzorjev. Predvideva se,da bo ob ugodnih pogojih signal posamezne strelne toœkez obœutljivimi seizmografi moœ zaznati na razdalji do 250 km.

Sklepne misli

Meritvam na terenu bo sledila zahtevna raœunalniøka obde-lava in interpretacija podatkov, ki bo potekala deloma v sode-lujoœih institucijah, deloma pa v veœjih centrih na Dunaju,Budimpeøti in v El Pasu v Texasu. Veliko øtevilo senzorjev, kibodo aktivni ves œas meritev, bo omogoœalo poleg klasiœnedvodimenzionalne obdelave vzdolæ posameznih merskih pro-filov tudi tridimenzionalno (tomografsko) analizo, kar jepomembna prednost glede na predhodne projekte.

Nekatera kljuœna vpraøanja o globinski strukturi VzhodnihAlp in njihovem stiku z Dinaridi ter Panonskim bazenom, zakatera raziskovalci upamo, da jih bomo osvetlili z analizopodatkov, zbranih v okviru projekta Alp 2002 in tudiTransalp, so:– Kje je meja med Evrazijsko in Jadransko mikroploøœo?– Kakøne so strukturno-geoloøke razlike v zgradbi Zahodnih/

Centralnih in Vzhodnih Alp?


Slika 3. Logo mednarodnega kongresa AlCaPa, ki prikazujeboœno iztiskanje Tisa ploøœe proti vzhodu kot posledicokolizije Jadranske in Evrazijske ploøœe.

Figure 3. Logo of AlCaPa international conference, showingthe lateral extrusion of the Tisza plate towards the east asthe consequence of the collision of Adriatic and Eurasianplates.

Evrazijska ploøœa

Tisa ploøœa

Jadranska ploøœa

Slika 5. Enokanalni prenosni seizmograf RefTek Texan. Priprojektu Alp 2002 bo uporabljenih 1000 takønih naprav, odtega 135 v Sloveniji.

Figure 5. RefTek Texan single channel portable seismo-graph. 1000 such instruments will be used in the Alp 2002project, 135 of these in Slovenia.

225

– Ali povzroœa kolizija Evrazijske in Jadranske ploøœe terboœno izrinjanje Tisa ploøœe nalaganje litosferskih ploøœin imamo opraviti s podvajanjem Mohoroviœiåeve diskon-tinuitete tako kot v zahodnem delu Alp?

– Kakøna je vloga strukturne poglobitve Moha pod Dinaridiin Juænimi Alpami na obmoœju, ki geodinamsko pred-stavlja œelo najveœjih deformacij?

– Kakøna je debelina sedimentnih kamnin?

Priœakujemo, da bodo rezultati projekta Alp 2002 dalipomembne nove podatke o tektoniki in geodinamiki tegageoloøko zelo zapletenega obmoœja, kar bo skupaj z izbolj-øanim tridimenzionalnim modelom litosfere prispevalok natanœnejøi oceni potresne nevarnosti ter oceni moænos-ti izkoriøœanja ogljikovodikov in geotermalne energije.O izsledkih raziskav bomo v Ujmi vsekakor øe poroœali.

Literatura

1. Aljinoviå, B., Prelogoviå, E., Skoko, D., 1987. Novi podacio dubinskoj geoloøkoj grafii i seizmotektonski aktivnim zonamau Jugoslaviji. Geoloøki vjesnik, 40, 255–263, Zagreb.

2. Blundel, D., Freeman, R., Mueller, St. (eds.), 1992. A continentrevealed, the European geotraverse. Cambridge universitypress, 275 str., Cambridge.

3. Cox, A., Hart, R. B., 1986. Plate tectonics – how it works.Blacwell, 392 str., Oxford.

4. Dragaøeviå, T., Andriå, B., Joksoviå, P., 1989. Prognozna kartadubinskog poloæaja geoloøkih elemenata Jugoslavije – strukturnakarta Mohoroviœiåevog diskontinuiteta 1 : 500.000. Savezni geo-loøki zavod, Beograd.

5. First break 2000. European seismic survey project seeks theroot of Alps. First break, 3-4, EAEG, Oxford.

6. Fowler, C. M. R., 1990. The solid earth. An introduction to glob-al geophysics. Cambridge university press, 472 str., Cambridge.

7. Gosar, A., 1995. Globoke raziskave Zemljine skorje z refleksijskoseizmiko. Posvetovanje slovenskih geologov ob 34. skoku œezkoæo. Geoloøki zbornik, 10, 30–31, Ljubljana.

8. Gosar, A. 2000. Uporabna geofizika, Seizmiœne metode. Nar-avoslovnotehniøka fakulteta, 75 str., Ljubljana.

9. Guterch, A. in sod., 2000. Celebration 2000: Huge seismicexperiment in Central Europe. Geologica Carpatica, 51,413–414. Bratislava.

10. Joksoviå, P., Andriå, B., 1983. Ispitivanje grafie zemljine koremetodom dubokog seizmiœkog sondiranja na profiluPula–Maribor. Geofizika Zagreb, 14 str., Zagreb.

11. Klemperer, S. L., Peddy, C., 1992. Seismic reflection profilingand the structure of the continental lithosphere. V: Brown, G.,Hawkesworth, C., Wilson, C., Understanding the earth – a newsynthesis. Cambridge university press, 251–274, Cambridge.

12. Marchant, R., 1993. The underground of the Western Alps.Memoires de Geologie, 15, 137 str., Lausanne.

13. Nicolich, R., 1994. Deep crustal structures and implications forearthquakes hazard. Proceedings of the international scientificconference Europrotech, 47–62, Udine.

14. Skoko, D., Prelogoviå, E., Alinoviå, D., 1987. Geological structureof the Earth’s crust above the Moho discontinuity in Yugoslavia.Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 89/1,379–382, Oxford.

Andrej Gosar: SEIZMIŒNE RAZISKAVE LITOSFERE NA OBMOŒJU JUGOVZHODNIH ALP – PROJEKT ALP 2002

226

Opis problema

15. novembra 2000 se je na poboœju pod Stoæami utrgalzemeljski plaz, ki je zdrsnil do mostu v Mlinœu, ga le delnoprelil, veœina mase pa se je ustavila nad mostom (plaz A,sliki 1 in 2). Po dvodnevnem moœnem deæevju se je pla-zovina zelo razmoœila, 17. novembra pa je na poboœju podStoæami oœitno zdrsnil dodatni manjøi plaz, drsel do prvega,tega ponovno sproæil v gibanje, dalje pa je skupna masazdrvela prek ozkega kanjona Mangartskega potoka in daljepo soteski Predelice do Zgornjega Loga (plaz B, slika 1).Nato je plaz, ki je postal zaradi dodatnih voda rekeKoritnice øe bolj razmoœen, tekel po dolini Koritnice mimoSpodnjega Loga in skozi ozko sotesko pod mostom priMoænici ter naprej proti Kluæam.

Plaz ali, kot pojav tudi imenujemo, drobirski tok, je v Logupoøkodoval 23 hiø, 4 je popolnoma poruøil, 7 prebivalcev jeizgubilo æivljenje (sliki 3 in 4).

Vrednotenje volumnov je pokazalo, da je bil volumenprvega plazu, ki se je ustavil nad mostom v Mlinœu, pri-bliæno 600.000 m3. Skupaj je s plaziøœa zdrvelo v dolino1.200.000 m3, do Zgornjega Loga pa je priølo 800.000 m3,ker se je okoli 400.000 m3 odloæilo vzdolæ korita Predelice.

Ker po predvidevanjih geologov in geomehanikov nadmestom, kjer sta se sproæila prva dva plazova, obstajamoænost ponovnega proæenja pribliæno podobne ali celoveœje mase, je naselje Log pod Mangartom v novi

AbstractA mathematical simulation of the landslide – debrisflow that occurred in November 2000 and destroyedpart of the village of Log pod Mangartom (causingseven deaths) was performed. One-dimensionalsimulations were first carried out along the upperpart of the affected region to the bridge in ZgornjiLog, where most of the debris flow was in a narrowcanyon. Hydrograms of debris flow discharge at thesite of the bridge in Zgornji Log were determined forselected cases of possible future landslides. Thesehydrograms were used as the upstream boundarycondition for simulation with two two-dimensionalmodels: PCFLOW2D, developed at the Faculty ofCivil and Geodetic Engineering in Ljubljana, andFlo-2D, a commercial model. The three models werecalibrated with the measured parameters of theactual landslide and then used as an efficient tool todetermine the measures needed to ensure the futureprotection of the village. The most effective meas-ures include: (1) excavation of material from theriver bed along Zgornji Log (mainly the removal ofdebris mass deposited after the last landslide);(2) construction of four dams that will partly accu-mulate the mass and partly dissipate the energy;(3) construction of an along-stream wall to deflectthe debris flow at the upstream border of the village.

PovzetekZ matematiœnimi modeli smo simulirali gibanjezemeljskega plazu, ki se je zgodil novembra 2000in razdejal del vasi Log pod Mangartom. Z enodi-menzijskim modelom smo doloœili potek plazu nakanjonskem delu od plaziøœa do mostu v ZgornjemLogu, kjer smo tudi doloœili hidrograme drobir-skega pretoka za predpostavljene primere zaœetnemase, ki bi se po ocenah geologov lahko ponovnosproæili. Ti hidrogrami so dalje sluæili kot vhodnipodatek za simulacije z dvema dvodimenzijskimamodeloma na podroœju Zgornjega in SpodnjegaLoga. Umerjanje in verifikacijo modelov smo izvedlina osnovi primerjave z merjenimi parametri dejan-skega plazu. Modeli so pokazali razmeroma dobrotoœnost in smo jih dalje uporabili za oceno ogro-æenosti in za doloœitev ukrepov za zaøœito podroœjapred moænimi bodoœimi plazovi. Ti ukrepi zajemajorazliœne variante odstranitev ostankov prejønjegaplazu, izgradnjo varovalnega zidu in gradnjo øtirihpreœnih pregrad.

MODELIRANJE DINAMIKE ZEMELJSKEGA PLAZUSTOÆE POD MANGARTOM

Modelling of Debris Flow at Log pod Mangartom

Matjaæ Œetina*, Rudi Rajar**, Tomaæ Hojnik***, UDK 551.3:519.6(497.4 Log pod Mangartom)Majda Zakrajøek****, Mario Krzyk*****

* izr. prof. dr., Fakulteta za gradbeniøtvo in geodezijo, KMTe, Hajdrihova 28, Ljubljana, [email protected]

** prof. dr., Orle 44, Økofljica, [email protected]

*** Vodnogospodarski biro Maribor, Glavni trg 19c, Maribor, [email protected]

**** Fakulteta za gradbeniøtvo in geodezijo, KMTe, Hajdrihova 28, Ljubljana, [email protected]

***** mag., Fakulteta za gradbeniøtvo in geodezijo, KMTe, Hajdrihova 28, Ljubljana, [email protected]

227

nevarnosti. Zato je bilo nujno naœrtovati in izvesti ukrepe zazaøœito prebivalcev in imetja.

Glavni cilj naøe naloge je bil z matematiœnimi modeli simuliratimoæne bodoœe dogodke, s tem napovedati moæne posledicein predvsem pomagati pri doloœitvi najuœinkovitejøih zaøœitnihukrepov. Kot bo podrobneje prikazano v zakljuœkih, so moænizaøœitni ukrepi naslednji (Takahashi, 1991 ter Mainaliin Rajaratnam, 1991):– v spodnjem odseku, kjer je taka moænost (predvsem na

obmoœju dolvodno od mostu v Zgornjem Logu) odstranitidovolj materiala, da se pripravi prostor, ki bo na razpolago

za neøkodljiv pretok drobirske mase skozi naselje in/aliza akumulacijo dela mase v tem prostoru; tako bodomaksimalne kote drobirskega toka dovolj nizko, da nebodo ogroæale objektov in prebivalcev;

– izgradnja ene ali veœ preœnih zaøœitnih pregrad, ki imajodvojno funkcijo: (a) zadræati del mase v svojem zadræe-valnem prostoru in (b) zmanjøati energijo in hitrostdrobirskega toka;

– izgradnja vzdolænega varovalnega zidu v samem naselju,ki bi preusmerjal drobirski tok in neposredno zaøœitil hiøepred blatnim tokom plazu.

Ker je nemogoœe toœno napovedati, kakøna masa bi selahko v bodoœe sproæila, je bila sprejeta predpostavka, dase skuøa varovati Log pred plazom enake mase, kot se jezgodil novembra 2000. Kot je povedano zgoraj, je bilatakratna sproæena masa 1.200.000 m3, do Zgornjega Logapa je priølo 800.000 m3.

Matematiœne simulacije so pokazale potrebne dimenzijeopisanih objektov ter pomagale pri presoji uœinkovitostiposameznih ukrepov, tako z varnostnega kot z ekonomskegain ekoloøkega vidika. Omogoœile so tudi oceno varnostipodroœja pri razliœnih predpostavljenih masah sproæitve in obposameznih varnostnih ukrepih.

Opis pojava

Ko se zemeljska masa utrga in zaœne premikati po plaziøœunavzdol, se vedno zdrobi v drobir, kjer so zrna zelo razliœnihvelikosti, od najdrobnejøih do zelo velikih, nekatere skalelahko merijo tudi veœ m3. Navadno je masa bolj ali manj raz-moœena, saj je najveœkrat ravno voda vzrok splazitve. Takdrobirski tok je do neke mere podoben toku tekoœine, in totoliko bolj, kolikor veœ vode vsebuje. Osnovne enaœbe, kiopisujejo ta pojav, so v osnovi zelo podobne kot enaœbe zaopis toka vode; razlika je v œlenih, ki opisujejo upor toka, sajje drobirski tok seveda gostejøi, ima veœjo viskoznost, trenje

M. Œetina, R. Rajar, T. Hojnik, M. Zakrajøek, M. Krzyk: MODELIRANJE DINAMIKE ZEMELJSKEGA PLAZU STOÆE POD MANGARTOM

Slika 1. Pregledna situacija podroœja in raœunskih odsekov

Figure 1. Layout of the region and computational sections

Odsek D

Odsek CZgornji Log

Spodnji Log

Odsek B

AB1

Z2Z1

AB2

Odsek A Plaziøœe

Prelaz Predel

Most v MlinœuPredelica Mangrtsk

i potok

Mangrtski potok

K oritnica

cesta Bovec–

Predel

Slika 2. Montaæni most pri Mlinœu, zgrajen po poruøitvi staregamostu, vidni so sledovi plazu v kanjonu (foto: R. Fazarinc)

Figure 2. Temporary bridge constructed after the destructionof the old bridge; traces of the avalanche can be seen in thecanyon (photo: R. Fazarinc)

Slika 3. Poøkodovane hiøe na levem bregu Predelice podmostom v Zgornjem Logu (foto: R. Fazarinc)

Figure 3. Damaged houses on the left bank of Predelica,downsteam from the bridge in Zgornji Log (photo: R.Fazarinc)

228

model za simulacijo sneænih plazov (Rajar, 1980 in Rajar,1982). Ta pa nam je sluæil za osnovo pri izdelavi modela zasimulacijo plazov – drobirskega toka.

Drobirski tok je v ozkih kanjonih enodimenzijski, to pomeni,da prevladuje hitrost toka le v eni, vzdolæni smeri. Namestih, kjer preide skozi veœje razøiritve, in na øirokihpodroœjih pa je tok dvodimenzijski, torej se øiri tudi preœnona smer osnovnega toka. Pojav je bil enodimenzijski pred-vsem v ozkem kanjonu Mangartskega potoka in Predeliceod mostu pri Mlinœu do Zgornjega Loga (odsek B na sliki 1).Pribliæno enodimenzijski je bil tudi na odseku A od zaœetkaplaziøœa do mostu pri Mlinœu ter na zadnjem odseku Ddolvodno od Zgornjega Loga, medtem ko je bil na podroœjuvasi Zgornji Log (odsek C) tipiœno dvodimenzijski. Zato je


med zrni pa povzroœa øe dodatni upor. Glavna razlikav primerjavi s tokom vode pa je v œlenu, ki izraæa zaœetnestriæne napetosti, ki v modelih omogoœa simulirati pojav, dase drobirski tok lahko ustavi tudi na nagnjenem poboœjuin z nagnjeno »gladino«, medtem ko vemo, da se voda lahkoustavi le pri vodoravni gladini.

Pojav je do neke mere podoben toku, ki nastane po poruøitvipregrade (Rajar in Zakrajøek, 1993). V tem primeru se masavode, ki je zbrana za pregrado, po poruøitvi sprosti in steœeproti dolini, v primeru plazu pa se masa plazovine prav takov nekem trenutku sprosti in zdrvi navzdol po fizikalnihzakonih ravnoteæja vseh delujoœih sil in zakonu o ohranitvimase (slika 5). Zato smo æe l. 1980 iz matematiœnegamodela za simulacijo toka po poruøitvi pregrad izdelali

Slika 4. Fotografija obmoœja drobirskega toka v Zgornjem Logu (foto: B. Uøeniœnik)

Figure 4. Photo of the debris flow area in Zgornji Log (photo: B. Uøeniœnik)

229M. Œetina, R. Rajar, T. Hojnik, M. Zakrajøek, M. Krzyk: MODELIRANJE DINAMIKE ZEMELJSKEGA PLAZU STOÆE POD MANGARTOM

bilo najbolj racionalno kombinirati uporabo eno- in dvodi-menzijskih modelov, pri œemer smo za reøevanje nalogeuporabljali tri modele:1. enodimenzijski model PLAZ1D, ki smo ga sestavili na

Katedri za mehaniko tekoœin (KMTe) FGG,2. dvodimenzijski model PCFLOW2D, ki je bil prav tako

izdelan na KMTe,3. dvodimenzijski komercialni model Flo-2d ameriøkega

avtorja O’Briena (1999).

Opis uporabljenih modelov

Enodimenzijski model PLAZ1D

Model reøuje sistem enodimenzijskih enaœb, to sta v osnovidinamiœna in kontinuitetna enaœba nestalnega toka s prostogladino – St. Venantovi enaœbi (Rajar, 1980), kjer sta œlenuupora zaradi hrapavosti po Manningu dodana øe viskozniupor in upor zaradi striæne napetosti. Sistem enaœb reøujemopo numeriœni metodi Lax-Wendroff. Ker je metoda eksplicit-nega tipa, morajo œasovni koraki zaradi numeriœne stabil-nosti vedno ustrezati Courantovemu pogoju. Tako soœasovni koraki v primerih simulacije velikih plazov reda nekajdesetink sekunde.

Pred œelom predpostavljamo neko zaœetno, majhno globinotoka (reda velikosti 0,2 do 0,5 m). Celotno podroœje plazu,skupaj s œelom, raœunamo zvezno, od gorvodnega roba doprofila, ki leæi za 3 profile dolvodno od œela plazu, torej seraœunsko podroœje s œasom premika. Tudi levi robraœunskega podroœja se avtomatiœno premika z gorvodnim

robom plazu dolvodno. Simulira se tudi odlaganje delamateriala za zadnjim robom, vendar ta simulacija zaradivelike obœutljivosti na vrednosti reoloøkih parametrov ni zelonatanœna.

Topografijo raœunskega obmoœja enodimenzijskega modelasmo v matematiœnem modelu opisali s preœnimi profili namedsebojni razdalji 20 m. Profile smo morali uporabiti tako nagosto zato, ker je ponekod kanjon Predelice izredno strm in jedrobirski tok lokalno padal æe skoraj v obliki slapu. Naobmoœju zgornjega dela terena, od Stoæ do mostu pri Mlinœu,je bilo izvrednotenih 111 preœnih profilov. Za opis terena medmostom pri Mlinœu in mostom v Zgornjem Logu po korituPredelice pa smo uporabili nadaljnjih 126 preœnih profilov.

Geometrijske karakteristike preœnih profilov so bile opisanes pari podatkov absolutna kota – øirina struge. Te podatkesmo iz digitalnega modela terena izvrednotili s pomoœjoprograma QuickSurf in s kasnejøo obdelavo vmesnihpodatkov s pomoænimi programi, pripravljenimi v raœunal-niøkem jeziku Fortran. V ozkem in nepravilnem kanjonu sobili nekateri profili naknadno popravljeni na podlagineposrednih meritev na terenu.

Model PCFLOW2D

Oba dvodimenzijska modela reøujeta kontinuitetno in dina-miœni enaœbi v konservativni obliki za nestalni globinskopovpreœni tok s prosto gladino z dodatnimi reoloøkimi œleni.Enaœbe so opisane v poroœilu KMTe in VGB (2001).

Program PCFLOW2D je bil razvit na Katedri za mehanikotekoœin (KMTe) Fakultete za gradbeniøtvo in geodezijo

Vhodni podatki:– topografija– zaœetna masa in oblika– gostota (vsebnost vode)

Reoloøki podatki:– mejna striæna trdnost *– viskoznost *– koeficient hrapavosti *

Stanje v œasu T1

Stanje v œasu T2

IzraœunQ(t)

OdlaganjeOdlaganje

Odnaøanje

Œelo plazu

Œelo plazu

Zaœetna masaT=0

Slika 5. Shema pojava in enodimenzijskega modeliranja

Figure 5. Scheme of the phenomenon and 1D modelling

230

Univerze v Ljubljani. Sistem parcialnih diferencialnih enaœbse reøuje s pomoœjo Patankar-Spaldingove metode konœnihvolumnov, ki je skupaj z raœunalniøkim programomPCFLOW2D opisana v ustrezni literaturi (npr. Œetina in Rajar,1994 ali Œetina in sod., 1996). Osnovne znaœilnosti metodeso premaknjena numeriœna mreæa, hibridna shema (kombi-nacija centralnodiferenœne in sheme gorvodnih razlik) teriterativni postopek popravkov globin, znan kot SIMPLE. Zaintegracijo po œasu je uporabljena polna implicitna shema,ki je stabilna in dovolj toœna tudi pri daljøih œasovnih korakihin relativno visokih Courantovih øtevilih (do okoli 10). Posa-mezen raœun za okoli 500 s øirjenja vala v Zgornjem Loguje trajal slabih 9 ur pri uporabi raœunalnika s procesorjemIntel Pentium III s frekvenco 900 MHz.

Za geometrijski opis topografije obmoœja smo imeli na voljogeodetski karti, ki sta bili izdelani predvsem na osnovifotogrametriœnih aeroposnetkov, in sicer CAS98 v merilu1 : 17.400, posnetih 20. 7. 1998 – za stanje terena pred pla-zom ter posnetkov s posebnega snemanja 27. 11. 2000,v merilu 1 : 8.000 – za stanje terena po plazu in delniodstranitvi ostankov plazu.

Z modelom PCFLOW2D smo modelirali obmoœje ZgornjegaLoga v dolæini okoli 600 m. Velikost celice kvadratneraœunske mreæe je znaøala 2 × 2 m. Vsi posamezni objektina obravnavanem obmoœju so bili s to mreæo razmeromatoœno zajeti v simulacijah.

Model Flo-2d

Program izvira iz ZDA in je delo avtorja J. S. O´Briena(1999), ki se teoretiœno in eksperimentalno ukvarja pred-vsem z blatnimi in drobirskimi tokovi. Sam program Flo-2dje v ZDA uradno verificiran in priznan s strani FEMA ter seuporablja pri raznih øtudijah. V Evropi ga uporabljajov Avstriji, Øvici in Italiji, pri nas pa se øe uveljavlja (VGBMaribor, d. d., 1999).

Flo-2d z eksplicitno shemo konœnih razlik reøuje æe omenjeneenaœbe. Za opis geometrije uporablja kvadratno mreæoraœunskih celic. Œasovni korak se pri posamezni iteracijisproti prilagaja podanim kriterijem natanœnosti ter tokovnimrazmeram in je v konkretnem primeru znaøal v povpreœjuokoli 0,01 s. Raœunski œas za 1 s modelnega œasa je naraœunalniku s procesorjem AMD s frekvenco 1200 MHzznaøal okoli 3,2 minute. Simulirali smo modelne œase od400 do 600 s, tako da so izraœuni za en primer trajali med21 in 30 ur.

Z modelom Flo-2d smo modelirali celotno obmoœjeZgornjega in Spodnjega Loga v dolæini okoli 2000 m(povrøina okoli 43 ha). Velikost celice kvadratne raœunskemreæe je znaøala 4 × 4 m.

Umerjanje in verifikacija modelov

Osnove

Pri umerjanju modelov, tako eno- kot dvodimenzijskih, smomorali doloœiti naslednje tri parametre, ki nastopajo v œlenihza simuliranje upora: mejno striæno napetost τy; viskoznost η;Manningov koeficient hrapavosti ng. Posebno prva dva para-metra najdemo v literaturi v izredno øirokem razponu. Pridoloœanju pravih vrednosti smo uporabili vse moæne pristope,in sicer: upoøtevanje vrednosti iz literature; rezultate geome-hanskih meritev (Petkovøek, 2001); doloœitev vrednosti naosnovi umerjanja naøih modelov.

Tu bomo podrobneje opisali tretjo metodo, na osnovi kateresmo doloœili konœno uporabljene vrednosti. Za umerjanjeeno- in dvodimenzijskih modelov smo imeli poleg topografijena razpolago øe naslednje podatke:– sledove maksimalnih kot, ki jih je povzroœil prvi plaz A

vzdolæ odseka A, – pribliæno maso plazu A po ustavljanju, lokacijo ustavljanja

in naklonski kot ustavljenega materiala,


Preglednica 1. Doloœitev koeficientov η in τy po razliœnih kriterijih Table 1. Determination of coefficients η and τy using different methods

Vlaænost (W) τy (N/m2) η (Pas) Manning ng (sm–1/3)

plaz A; Cv = 0,5: Petk.* 0,33 okoli 20 15

O’Brien (1999) 50–100 10–100

Raœun R12 2000 156 0,2

Plaz B; Cv = 0,42: Petk.* 0,46 okoli 0 okoli 0

O’Brien (1999) okoli 20 1–5

Raœun BRC8 20 40 0,03–0,35

Plaz B, oba 2D-modela na odseku C,Flo-2d na odseku D

20 10 0,05 PCFLOW2D 0,065 Flo-2d

Na odseku D, 1D-model 20 5 0,05

* rezultati geomehanskih laboratorijskih meritev (Petkovøek, 2001)

231

– sledove na bregovih, ki jih je povzroœil plaz B vzdolæodseka B (kanjon Predelice), pri tem pa tudi maso spro-æenega plazu in koliœino, ki se je odloæila vzdolæ odseka,

– sledove plazu B v Zgornjem Logu (na odseku C), maso,ki je dosegla Log, in maso, odloæeno na tem odseku,

– sledove na bregovih na odseku D (pod Zgornjim Logom),maso, ki je øla prek tega podroœja, in odloæeno maso.

Prve tri toœke smo uporabili za kolikor mogoœe natanœnoumerjanje parametrov enodimenzijskega modela. Vrednostiparametrov τy in η sta bili zaradi razliœne vsebnosti vodebistveno razliœni za plaz A (imenovali smo ga tudi »suhi«plaz) in za plaz B (»mokri plaz«).

Manningov koeficient ng, ki je odvisen predvsem od hra-pavosti struge, smo umerjali vzdolæ vsakega odseka pose-bej. Spreminjal se je skoraj po profilih, dobili pa smo tudinekoliko razliœne vrednosti z razliœnimi modeli. Ta parame-ter je v formulaciji drobirskega toka poleg od hrapavostipovrøine odvisen predvsem od trkov materiala in tudi odvelikosti turbulence, zato je ng pri drobirskem toku bistvenoveœji, kot bi bil za tok vode po istem terenu. Ker je formu-lacija upora v razliœnih modelih nekoliko razliœna, sorazumljive tudi doloœene razlike v umerjenih vrednostih ng

med posameznimi modeli.

Pri doloœitvi mejne striæne napetosti τy in viskoznosti η smoupoøtevali tudi vrednosti meritev v geomehanskem labora-toriju, vendar smo z najveœjo uteæjo upoøtevali vrednosti, kismo jih dobili z umerjanjem naøih modelov, opisanihv nadaljevanju. Pregled vrednosti, dobljenih po razliœnihmetodah, je v preglednici 2. V poudarjenem tisku so vred-nosti, ki smo jih uporabili v konœnih simulacijah.

Umerjanje enodimenzijskega modelas podatki plazu A

Umerjanje modela PLAZ1D na odseku A je razvidno izslike 6. Ta na spodnjem delu odseka A prikazuje izraœu-nane maksimalne kote gladine za konœno izbrane parame-tre ter izmerjene sledove maksimalnih kot na bregovih.Vrisana je tudi izraœunana »gladina« konœno odloæene pla-zovine. V œasu med 15. in 17. novembrom 2000 ni bilonobenih meritev te plazovine, po priœevanju oœividcev in pofotografijah pa je vidno, da so bili sledovi na bregovihbistveno viøji (v spodnjem delu 3 do 5 m) kot pa »gladina«konœno odloæene plazovine. Ta pojav je pravilno prikazaltudi matematiœni model.

Ujemanje merjenih in izraœunanih sledov na bregovih je zatako kompliciran pojav dobro. Bistveno je, da je modelpravilno pokazal ustavitev plazu A nad mostom v Mlinœu,na poboœju z naklonom okoli 16 %, kar smo dosegli z umer-jenjem parametra mejne striæne trdnosti.

Umerjanje enodimenzijskega modelas podatki plazu B

Po geodetskih meritvah je bilo ugotovljeno, da je naodseku B, tj. od mosta pri Mlinœu do mosta v Zgornjem Logu,zaœel drseti volumen 950.000 m3, do Zgornjega Loga pa jeprispelo okoli 800.000 m3. Torej se je vzdolæ odseka odloæi-lo okoli 150.000 m3, kar kvalitativno pokaæe tudi primerjavamerjenega poteka dna pred in po plazu na sliki 7. Ta odsekje izredno ozke, kanjonske in zelo neprizmatiœne oblike(slika 8). Povpreœni naklon dna je 17,3 %, vendar soponekod izraziti skoki. Maksimalno so sledovi na bregovih


UMERJANJE – PLAZ A, R12 in SLEDOVI (po ustav. 199s, PLA05)

1070

1120

1170

1220

1450 1550 1650 1750 1850 1950 2050 2150X(m)

Z(m

)

DNO MAX. KOTE GEO L.B. GEO D.B. PLAZ po ustav.

Mo

st M

. P.

Slika 6. Vzdolæni profil spodnjega dela odseka A, nad mostom v Mlinœu – primerjava meritev in raœunov

Figure 6. Longitudinal view of Section A, upstream from the bridge in Mlinœe – comparison of measurements and computations

232

tudi do 45 m visoko nad dnom struge. Tu je bil plaz æe zelorazmoœen, saj ga je, øe predno se je sproæil, 36 ur namakalMangartski potok, nato pa, le nekaj sto metrov po zaœetku,priteœe s strani øe potok Predelica. Tudi sledovi na bregovihkaæejo, da je bil tok zelo podoben vodnemu, saj se jev ovinkih na zunanjem bregu vzpenjal zelo visoko, vidijo setudi zastojne toœke na nekaterih mestih, kjer se je tok zaletelv nasprotni breg. Na veœ mestih je tudi vidno, da je blatno-vodena masa brizgala po bregovih.

Sledovi maksimalnega dosega plazu so bili izmerjeni geo-detsko s pomoœjo aerofotogrametrije, vendar v ozki soteskiniso mogli biti toœno posneti. Zato so bile narejene øedodatne terestriœne meritve (Fazarinc, 2001). Na sliki 7, kikaæe primerjavo izmerjenih in izraœunanih maksimalnih kotna bregovih, so ti sledovi posebej oznaœeni z veœjimioznakami in jih lahko smatramo kot zanesljive, medtem koso nekatere aerofotogrametriœno izmerjene kote popolnomanelogiœne.

Za prilagajanje gladin smo spreminjali tudi Manningov koefi-cient ng in dodali izgube v ostrejøih ovinkih. Na nekaterihizredno strmih odsekih (padec do 45 %!) smo morali vzetiizjemno velik koeficient ng = 0,35 sm–1/3. To je sicer logiœno,saj drugaœe nismo mogli ponazoriti fizikalnega pojava izred-no velikih izgub pri padcu, ki je moral biti v obliki slapu. Podrugi strani pa vrednosti, veœje od 0,35 sm–1/3, niso ustreza-le, ker so povzroœale nestabilnost v raœunu. Tako so vred-nosti parametrov v modelu doloœene glede na dejansko disi-pacijo energije, kakrøna je nastopala pri resniœnem dogodku.

Smatramo, da je za ta izredno nepravilen in strm kanjonin tako kompleksen pojav ujemanje raœunskih in merjenihrezultatov dobro.

Umerjanje dvodimenzijskih modelov

Oba dvodimenzijska modela smo umerjali na osnovizabeleæenih gladin po dogodku 17. 11. 2000 in geo-


640645650655660665670675680685690695700705710715720725730735740745750755760765770775780785790795800805810815820825830835840845850855860865870875880885890895900

3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700

X(m)X(m)

Z(m

)

levo–geod. desno–geod. levo–Rok desno-Rok NOVODNO ZM-BJUL1 STDNO ZMAX-MAJ-9

ODSEK B-SPODAJ, MAX. KOTE: RA UN in MERITVE ODSEK B-SPODAJ, MAX. KOTE: RA UN in MERITVE

Slika 7. Spodnji del odseka B, gorvodno od mostu v Zgornjem Logu – primerjava merjenih in raœunanih sledov na bregovih

Figure 7. Downstream part of Section B, upstream from the bridge in Zgornji Log – comparison of measurements andcomputations

Slika 8. Fotografija dela kanjona na odseku B nad mostomv Zgornjem Logu (foto: R. Fazarinc)

Figure 8. Photo of part of the canyon in section B, upstreamfrom the bridge in Zgornji Log (photo: R. Fazarinc)

233

detskega posnetka iz l. 1998. Razen tega je bilo za umer-janje in verifikacijo zelo koristno med seboj primerjati rezul-tate obeh uporabljenih modelov. Obris in kote gladin podogodku so bile izvrednotene na osnovi fotogrametriœnihposnetkov iz l. 2000, delno pa tudi terestiœno z GPS (KMTein VGB, 2001). Izvedena je bila tlorisna primerjavazabeleæenega in izraœunanega obmoœja ter kvantitativnaprimerjava zabeleæenih in izraœunanih kot na obeh robovihobmoœja. Hidrogram seveda ni mogel biti zabeleæen, zatosmo za zgornji robni pogoj uporabili ustrezni hidrogram,dobljen s pomoœjo enodimenzijskega modela (KMTein VGB, 2001).

Za reoloøke podatke smo uporabili vrednosti τy = 20 Pa(striæna trdnost) in η = 10 Pas (viskoznost), ki izhajata iz geo-mehanskih preiskav vzorcev drobirskega toka (Petkovøek,2001). Umerjali smo parametra ng (t. i. ekvivalenten Mannin-gov koeficient, ki v tem primeru vsebuje tudi izgube zaraditrkov delcev) in K (uporovni parameter laminarnega toka).Kot je bilo æe omenjeno, smo oba modela zasnovali in umer-jali povsem neodvisno. V modelu PCFLOW2D je biluporabljen enoten koeficient ng, umerjena vrednost jeznaøala 0,05 sm–1/3.

Zaradi razliœnih terenskih znaœilnosti veœjega modelnegaobmoœja in ker nismo upoøtevali geometrijskega opisaposameznih objektov, smo v modelu Flo-2d uporabili dverazliœni vrednosti ng. V ozki soteski nad mostomv Zgornjem Logu in na obmoœju pozidave smo umerili ng =0,11 sm–1/3, na ostalem delu pa ng = 0,065 sm–1/3. Umerjenikoeficient K znaøa 2285 (priporoœa avtor O’Brien, 1999),kar je enaka vrednost, kot je bila uporabljena tudi v modeluPCFLOW2D.

Umeritveni parameter ng pri obeh modelih ni enak, kar pa jebilo po naøih dosedanjih izkuønjah z razliœnimi modelipriœakovano. PCFLOW2D namreœ uporablja enkrat gostejøomreæo (2 × 2 m) in upoøteva vse objekte v toku, medtem koFlo-2d uporablja redkejøo mreæo (4 × 4 m) in nima zajetihobjektov. Objekti pa v bistvu pomenijo dodatne izgubev toku, kar Flo-2d kompenzira z nekaj viøjim koeficientom


Q–T krivulje, moæni primeri

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

150 250 350 450 550 650 750

T(sek)

Q(m3/s)

C1–1.0 M

UMER–740K

A2–1.4 M

A1–1.8 M

D1–0.6 M

Slika 9. Izraœunani hidrogrami drobirskega toka, ki bi zapredpostavljene primere nastali na mestu mostuv Zgornjem Logu in so osnova za vse nadaljnje simulacijena odsekih C in D dolvodno

Figure 9. Hydrograms of the debris flow discharge thatwould occur at the bridge in Zgornji Log in chosencomputational cases, which will serve as a basis for allfurther simulations of the debris flow downstream alongsections C and D

Slika 10. Umerjanje dvodimenzijskih modelov – vzdolæni profil

Figure 10. Calibration of 2D models – longitudinal profile

234

hrapavosti. Podoben vpliv ima tudi uporaba modela turbu-lence pri programu PCFLOW2D, kjer smo privzeli konstant-no vrednost koeficienta efektivne viskoznosti νef = 0,01 m2/s.Model Flo-2d pa œlene z νef zanemari, kar se zopet izraæav viøjem umerjenem koeficientu hrapavosti. Del razlike izviratudi iz same numeriœne metode.

Tlorisna primerjava z zabeleæenim obmoœjem drobirskegatoka sluæi predvsem kot verifikacija geometrije obeh modelovin je ustrezna (sliki 4 in 11). Primerjava rezultatov z zabeleæe-nimi kotami je pokazala, da je ujemanje na zgornji poloviciodseka dobro, tako kvalitativno kot kvantitativno (slika 10).Komentar zasluæi del odseka nad mostom v Zgornjem Logu,kjer je razlika med zabeleæenimi gladinami na desnemin levem robu okoli 8 m, kar znaøa okoli 50 % globine toka.Tega z modelom nismo dosegli, ujemanje na desnem breguje zelo dobro, na levem bregu pa so izraœunane gladinepodobne kot na desnem in so znatno viøje od zabeleæenih.Vzrok za to je v tem, da model nima vgrajenih dodatnihenaœb za analizo dogajanja v krivinah. Po drugi strani pakrivina ni zelo izrazita, dvodimenzijski model pa mora tudibrez dodatnih enaœb pokazati doloœeno spremembo gladinezaradi radija, zato utegne biti vzrok za tako veliko odsto-panje tudi v netoœnih meritvah. Rezultati modela pa so pritem na varni strani.

Na obmoœju Spodnjega Loga je ujemanje z zabeleæenimigladinami slabøe, saj so izraœunane gladine previsoke in sicerca. 2 m na desnem begu in ca. 5 m na levem bregu. Delno bito lahko kompenzirali z uporabo niæjega koeficienta ng naspodnjem delu odseka, vendar bi lahko to fizikalno utemeljilile delno. Geometrijske znaœilnosti obmoœja se namreœ ne raz-


Slika 11. Tlorisni prikaz izraœunanega obmoœja drobirskegtoka iz trodimenzijske animacije – obmoœje Zgornjega Loga

Figure 11. Still from 3D animation – computed debris flowarea at Zgornji Log, plan view

trenutna ogroæenost

ogroæenost po ureditvah

ogroæenost po ureditvah in izgradnji pregrad

Slika 12. Karta ogroæenosti

Figure 12. Inundation map

235

likujejo, vzrok za niæji ng bi lahko bil le v manjøi intenzivnostiturbulence in trkov med drobirjem. Da bi dosegli ujemanjez zabeleæenimi gladinami, bi morali uporabiti zelo nizko vred-nost okrog 0,03 sm–1/3, zato se za ta pristop nismo odloœili.Poleg tega je kar nekaj zabeleæenih toœk, ki so viøje od ostal-ih in se ujemajo z rezultati izraœuna za ng = 0,065 sm–1/3.Hkrati pa velja pripomniti, da je ujemanje na desnem breguboljøe, kar je pomembno, saj tu leæi naselje Spodnji Log.Zaradi tega je tudi tu model na varni strani.

Poglavitni vzrok za slabøe ujemanje z zabeleæenimi gladi-nami utegne biti dejstvo, da je bila predvsem v spodnjipolovici odseka erozija dna pri prehodu œela zelo izrazitain intenzivna. Na to kaæe tudi poruøitev stare avstrijske pre-grade med prehodom œela vala. Moæno je, da je vzrok zaizrazito stopniœast potek zabeleæenih gladin na tem odsekuposledica procesov globinske erozije, œesar pa v naøihmodelih trenutno ni moæno upoøtevati.

Na velik vpliv sprememb dna med prehodom œela valakaæejo tudi analize z enodimenzijskim modelom, kjer je bilsimuliran primer dna brez stare avstrijske pregrade. Za taprimer je bilo doseæeno zelo dobro ujemanje z zabeleæe-nimi gladinami. Primer je sluæil le za prikaz vpliva procesa,v nadaljnjih izraœunih pa ga zaradi varnosti nismo uporabili,saj ni jasno, kakøen obseg bi imeli ti procesi pri morebitnihnovih prehodih œela vala.

Naredili smo tudi analizo obœutljivosti modelov. Pokazalo seje, da ima na izraœunane gladine najveœji vpliv natanœnostgeometrijskih podatkov. Izmed parametrov modela ima naj-veœji vpliv vrednost Manningovega koeficienta hrapavosti ng.

Ugodna okoliøœina s staliøœa modeliranja in varnosti je, daabsolutne vrednosti teh sprememb niso znatne. Tako npr.razlika med izraœunanimi gladinami za vrednost koeficientang = 0,05 in 0,065 sm–1/3 (30-odstotna sprememba) znaøav povpreœju okoli 0,7 m (okoli 8-odstotna sprememba gledena globino toka) na poloænejøem delu in okoli 1,4 m (pravtako okoli 8-odstotna sprememba glede na globino toka)na delu nad mostom v Zgornjem Logu.

Doloœen vpliv na izraœunane gladine, hitrosti toka in pred-vsem hitrost propagacije œela ima tudi oblika vhodnegahidrograma pri danem volumnu in pretoku. Za razliœneraœunske primere od D1 do A1 so bile v soteski gorvodnood mostu v Zgornjem Logu izraœunane maksimalne hitrostimed 15 in 20 m/s (mestoma celo do 25 m/s), hitrost propa-gacije œela vala pa je znaøala okrog 10 m/s.

Doloœitev zaœetnih volumnov

Glavni namen modeliranja je bil, da bi s simulacijo moænihbodoœih primerov plazov doloœili obseg posledic in da bimed moænimi zaøœitnimi ukrepi izbrali optimalne.

Osnovni parameter, ki ga je nemogoœe toœno definirati, jemasa materiala, ki bi se v bodoœe lahko spet sproæila. Zato

smo v dogovoru z geologi in geomehaniki izdelali raœuneza odlome øtirih razliœnih mas materiala (preglednica 2):2,0; 1,6; 1,2 in 0,8 milijonov m3. To so mase splazitve podStoæami, pri tem pa bi do Zgornjega Loga pripotovalazmanjøana masa, pred katero bo treba Log varovati. Kot jepojasnjeno v poroœilu (KMTe in VGB, 2001), bo zmanjøanjeodvisno od tega, œe bodo zgrajene øtiri preœne zaøœitnepregrade, ki bodo zaustavile in zmanjøale maso materialaza 600.000 m3. Œe pregrade ne bodo zgrajene, je zaradipreostalih naravnih retenzijskih prostorov moæno priœakovatizmanjøanje le za 200.000 m3. Tako je bilo treba preraœunatiosem primerov, ki so prikazani v preglednici 2.

Sklenjeno je bilo, da se izvedejo taki ukrepi, da bo Log podMangartom øe varovan pred plazom enakega obsega, kot seje to zgodilo novembra 2000 (splazitev mase 1,2 milijona m3),s tem, da upoøtevamo sedanje razmere na terenu. Zato jebil ta primer v øtudiji podrobneje obdelan, v preglednici 1 jeto primer C. Doloœeni informativni izraœuni pa so bili nare-jeni tudi z najveœjima volumnoma odlomov, ki znaøata 2,0in 1,6 milijona m3.

Izraœun hidrogramov (q-t) nazaœetku Zgornjega Loga

Na osnovi opisanih predpostavk smo za primere iz pre-glednice 2 naredili preraœune gibanja mas od plaziøœa doZgornjega Loga. Izraœunani hidrogrami so podani na sliki 9.Te hidrograme smo nato uporabili za nadaljnje simulacijegibanja drobirskega toka na odseku C (v obmoœju naseljaLog) z obema dvodimenzijskima modeloma in nato naprejna odseku D.

Pojasniti je treba øe dejstvo, da je zaœetne hidrograme naspodnjem robu mase, ki se zaœne gibati, moæno doloœitisamo z enodimenzijskim modelom PLAZ1D, ki je bil razvitna FGG po principu modela za raœun vala po poruøitvi pre-grad. Niti PCFLOW2D niti ameriøki model Flo-2d temoænosti nimata. Neposredna preveritev toœnosti tegazaœetnega hidrograma ni bila moæna, paœ pa so pravilnostizraœunov potrdile verifikacije simulacij na vseh nadaljnjihdolvodnih odsekih, saj so zaœetni hidrogrami za vseprimere vhodni podatki.

V vseh primerih smo raœunali le en hidrogram za dvaprimera splazitve, ki sta nekoliko razliœna, vendar je masasplazitve enaka. To sta npr. primera B2 in C1. V primeru B2se odtrga na plaziøœu volumen 1,6 milijona m3, vendar pridedo Zgornjega Loga le 1,0 milijona m3, ker bi 600.000 m3

zadræale 4 pregrade. V primeru C1 pa bi se odtrgal volumen1,2 milijona m3, na odseku A in B pa bi se (brez pregrad)pred Zgornjim Logom zadræalo 200.000 m3, tako da biv Zgornji Log spet pritekel volumen 1,0 milijona m3.Dejansko hidrogram v Zgornjem Logu v obeh primerih ne bibil popolnoma enak, saj bi se vmes odloæeni del maseustavljal na razliœnih lokacijah. Vendar pa je dejstvo, da bise v primeru veœjega zaœetnega volumna (primer B2)najveœji del mase zadræal æe za prvima dvema zemeljskima


236

pregradama, ki se nahajata blizu vznoæja plaziøœa, tako dabi dalje tekla æe zmanjøana masa in bi bil pojav podoben kotv primeru, ko bi se sproæila le masa 1,2 mio m3 (primer C1).Tako smo v nadaljnjih izraœunih uporabljali le hidrograme zaprimere A1, A2, C1 in D1.

Raœunski primeri

Za razliœne zaœetne volumne iz preglednice 2 smo z obemadvodimenzijskima modeloma vzporedno naredili izraœuneza razliœne primere geometrije in vhodnih hidrogramov,in sicer za:– stanje terena 27. 11. 2000 po dogodku 17. 11. 2000, ko je

bil del materiala æe odstranjen (v nadaljevanju obstojeœestanje),

– stanje terena iz l. 1998 (primer popolne odstranitve od-loæenega materiala),

– veœ variant izkopov struge in inundacije z razliœnimivolumni odstranitve materiala s ciljem optimizacijeizkopov oz. stroøkov,

– razliœne lokacije in dolæine zidov za razliœna stanja terena.

V prvi fazi nismo modelirali posebnih ukrepov v zvezi s spre-membo geometrije obmoœja, temveœ smo za stanje po ured-itvi privzeli kar stanje terena pred plazom. To je omogoœilolaæjo in hitrejøo pripravo modelov, hkrati pa je bilo doberpokazatelj vpliva odstranitve ostankov prejønjega plazu. Kerso ureditve povezane tudi s hidrotehniœnimi ukrepi v zvezis poplavno varnostjo potokov na obravnavanem obmoœju, jebilo treba po projektiranju le-teh narediti dodatne izraœune zadejansko projektirano stanje ter ukrepe optimizirati s ciljemzmanjøanja stroøkov posega ali poveœanja varnosti.

Za primer ureditev smo obravnavali veœ variant, ki smo jihpripravili skupaj z univ. dipl. ing. gr. Rokom Fazarincemz VGI in so usklajene z dopolnjenim projektom regulacijestrug Predelice in Koritnice na obravnavanem odsekuZgornjega in Spodnjega Loga. Osnovo vseh variant pred-stavlja ureditev, ki smo jo imenovali VARIANTA 1.Predvidena je ureditev Predelice s øirino dna 6 m z desno-

breæno bermo øirine 4 m do mostu v Zgornjem Logu terz obojestranskima bermama øirine 6 m do sotoœjas Koritnico. Pod sotoœjem s Koritnico je predvidena øirinadna struge 16 m z obojestranskima bermama øirine 6 m.Zaradi strmega levega brega v spodnji polovici obravna-vanega odseka levobreæna berma ni predvidena. Niveletadna je maksimalno poglobljena (pribliæno na nivoju stanjadna pred plazom) z vzdolænim padcem Predelice okoli4,3 % in Koritnice 3–2,6 %.

Ureditev VARIANTA 1A je nadgradnja zgoraj omenjenegeometrije z dodatno levobreæno bermo øirine 5 do 10 m naPredelici gorvodno od mostu v Zgornjem Logu. Ob sotoœjuje dodana tudi veœja razøiritev levobreæne berme dolæineokoli 130 m in øirine okoli 45 m.

Naslednja ureditev VARIANTA 2 je zelo podobna VARIANTI1A, edina razlika je ta, da je leva berma na Predelici nadmostom v Zgornjem Logu razøirjena za dodatnih 5 m.

Ureditev z imenom VARIANTA 3 predstavlja veœje izkopemateriala na odseku Predelice nad sotoœjem kot ureditevpo VARIANTI 2. Za 4 m je razøirjena desnobreæna bermanad mostom v Zgornjem Logu. Dolvodno od mostu jedesnobreæna berma razøirjena za maksimalno 35 m. Nalevem bregu je prikljuœek na obstojeœ teren izveden z zeloblagim naklonom.

Ureditev z imenom VARIANTA 4 je v bistvu optimizacijaureditve po VARIANTI 3. Sprememba je na desnem breguPredelice med mostom in sotoœjem, kjer je namestorazmeroma øiroke berme predviden zelo blag prikljuœek6-metrske berme na teren. Na obmoœju Spodnjega Loga jedelno razøirjena berma za 4–8 m.

Ker smo æe pred zaœetkom modeliranja ocenili, da ureditviVARIANTA 1 in 1A ne bi prinesli bistvenih razlik v obsegupreplavitve glede na obstojeœe stanje, smo kot prvegazaœeli modelirati primer VARIANTA 2. Nato smo modeliraliøe VARIANTO 3 in z namenom optimizacije potrebnegaizkopa øe VARIANTO 4. Rezultati modelov so potrdiliustreznost omenjene ocene.


Preglednica 2. Predpostavljeni primeri za simulacijo z matematiœnimi modeli Table 2. Cases chosen for numerical simulations

Volumen odloma (106 m3) Z/brez pregrad Volumen v Zgornjem Logu (106 m3) Raœunski primer Znaœilnost

2,0 brez 1,8 A1 ekstrem

2,0 z 1,4 A2 ekstrem

1,6 brez 1,4 B1

1,6 z 1,0 B2

1,2 brez 1,0 C1 ponovitev dogodka

1,2 z 0,6 C2 ponovitev dogodka

0,8 brez 0,6 D1

0,8 z 0,2 D2

237

S strani naroœnika je bil podan kriterij varovanja obmoœja naponovitev dogodka, tj. sproæitev 1,2 milijona m3 materiala naplaziøœu (primer C1). Poudariti velja, da bi bil volumen dro-birskega toka, ki bi dosegel naselje Zgornji Log ob morebitniponovitvi dogodka, vsaj za 200.000 m3 veœji kot ob plazunovembra 2000, kar sledi iz rezultatov enodimenzijskegamodela. To je posledica zmanjøanja naravnih retenzij naodseku med plazom in dolino po dogodku l. 2000. Polegtega bi zaradi popolnoma golih breæin na odseku A in B valdosegel dolino hitreje, koncentracija pretokov pa bi bilaveœja. Erozijskih procesov v modelih zaradi kompleksnostipojava v tej fazi nismo upoøtevali.

Pokazalo se je, da ima najveœji vpliv na zmanjøanje obsegapreplavitve za hidrogram C1 ureditev po varianti 3, kar jezaradi znatne koliœine odstranjenega materiala priœako-vano. Zelo podoben vpliv ima tudi ureditev po varianti 4,kljub manjøemu potrebnemu izkopu. Za obe varianti jeøtevilo ogroæenih objektov enako, in sicer 4 v ZgornjemLogu ter 7 v Spodnjem Logu. Obseg preplavitve za varianto2 je v Zgornjem Logu znatno veœji, v Spodnjem Logu papraktiœno enak kot pri variantah 3 oz. 4. Ogroæenih bi bilo11 objektov v Zgornjem Logu ter 7 v Spodnjem Logu. Zaprimer hidrograma D1 so razlike izraœunanih gladin medposameznimi variantami manjøe, ogroæen pa ne bi bilnoben objekt (pri vseh treh variantah).

Izraœunan œas, v katerem œelo vala doseæe posameznelokacije, je za vse øtiri volumne plazu in za stanje dna poureditvi podan v preglednici 4. Œasi pri obstojeœem stanjuterena so nekaj veœji, vendar ne bistveno (najveœja razlikaje za plaz D1, in sicer znaøa v profilu mostu v Moænici okoli100 s), zato jih ne podajamo posebej. Maksimalne izraœu-nane hitrosti toka dolvodno od mostu v Zgornjem Logu sezaradi razøiritve zmanjøajo na 5–10 m/s.

Sklepne misli

Menimo, da je raziskava podala najvaænejøe ugotovitve, napodlagi katerih je moæno sprejeti odloœitve o zaøœitnihukrepih in œasovnem naœrtu njihove izvedbe. Vsi trije modeliso bili glede na kompleksnost pojava zadovoljivo umerjeniin oba dvodimenzijska modela sta dala med seboj primerljiverezultate. Pokazalo se je, da je z matematiœnimi modelimoæno v razmeroma kratkem œasu dobiti uporabne rezultatetudi pri zapletenih naravnih pojavih in razmeroma velikemobravnavanem obmoœju.

Z matematiœnimi modeli smo simulirali 4 primere prostornineplazu, ki bi dosegli Log pod Mangartom. Kot merodajenprimer za izvedbo zaøœitnih ukrepov smo upoøtevali primerC1 – ponovitev dogodka iz l. 2000 (splazitev enake koliœinezemeljskega materiala, tj. 1,2 milijona m3 v Stoæah).

Najugodnejøi uœinek na zmanjøanje ogroæenosti objektovv dolini ima odstranitev ostankov mase materiala prejønjegaplazu. Hkrati je ta poseg mogoœe izvesti razmeroma hitro,s œimer bi se bistveno zmanjøala trenutna ogroæenost.Izraœuni so pokazali, kakønega volumna in tudi oblike morabiti izkop, da bo istoœasno z zaøœito naselja pred novim pla-zom ustrezal tudi zavarovanju pred visokimi vodami.

Tudi vpliv predvidenih pregrad je ugoden, saj po odstranitviostankov prejønjega plazu in izgradnji pregrad v dolini ne bibilo ogroæenih objektov (v primeru splazitve enake koliœinemateriala kot leta 2000). Vpliv pregrad je ugoden tudi


Preglednica 3. Povpreœno zniæanje gladin v osi glede na maksimalne kote plazu, ki bi nastale ob gibanju prek obsto-jeœega stanja terena (po odloæitvi materiala prvega plazu – povpreœje obeh modelov), in potreben izkop materiala Table 3. Average decrease of water surface elevations in the stream axis with respect to max. elevations of the land-slide resulting from its propagation over present terrain conditions (average of both models) and the extent of debrisremoval required

Povpreœno zniæanje max. kot plazu v osi (m)

C1

VAR. 2 VAR. 3 VAR. 4 Pred plazom

nad mostom 3,4 3,8 3,8 1,4

most – sotoœje* 2,0 2,7 2,6 3,1

Spodnji Log** 1,2 1,3 1,5 1,1

potreben izkop do profila 262 (m3) 188.000 232.400 211.800 261.000

* podane so povpreœne vrednosti na tem odseku ** izraœun s Flo-2d

Preglednica 4. Œas potovanja œela vala od mostu priMlinœu do dolvodnih lokacij Table 4. Wave propagation time from Mlinœ bridge todownstream locations

Lokacija Œas potovanja œela vala [s]

D1 C1 A2 A1

most v Zgornjem Logu 327 270 248 235

zaœetek naselja Spodnji Log 479 387 357 336

most v Moænici 717 563 519 487

238

v primerih veœjih mas splazitve, saj bi se obseg ærtev in økodeznatno zmanjøal. Menimo, da je upraviœena tudi izgradnjazidu na desnem bregu pri mostu v Zgornjem Logu. Ta biprepreœil prodiranje plazu neposredno proti vasi, poleg tegapa bi ob morebitnih splazitvah mas, veœjih od 1,2 milijona m3,zid zmanjøal naletne hitrosti na objekte ob cesti.

Izgradnja zidov na kotah zabeleæenih gladin drobirskegatoka ne zagotavlja varnosti pred ponovitvijo dogodka, kerlahko zaradi spremenjenih terenskih razmer in moænostiveœjih pretokov kljub enaki koliœini splazitve kot pri dogodkuleta 2000 ter zaradi vpliva samih zidov na potek tokapriœakujemo poviøanje gladin.

V bodoœe bi se zanesljivost modelnih simulacij øe poveœala,œe bi preuœili tudi vplive erozije ob prehodu œela drobirskegatoka ter procese odlaganja materiala za plazom. Po pred-hodnih ocenah ima lahko to znaten vpliv na potek gladine.Podrobneje bi lahko vpliv teh procesov dal dopolnjenmatematiœni model, ki bi simuliral spreminjanje hitrosti povertikali (dvodimenzijski model v vertikalni ravnini) ali øebolje trodimenzijski model. Pri tem pa bi bilo treba zelo toœnopoznati reoloøke parametre in zelo natanœno podatigeometrijo terena.

Literatura

1. Œetina, M., Rajar, R., 1994. Two-dimensional Dam-break Flowin a Sudden Enlargement. Int. Conf. Modelling of Flood Propa-gation over Initially Dry Areas, Milano, Italija, 29. 6. (2. 7.,Zbornik del, 268(282.

2.Œetina, M., Rajar, R., Zakrajøek, M., 1996. Recent Develop-ments in Dam-Break Flow Computations in Slovenia. INTER-PRAEVENT, Garmisch-Partenkirchen, Nemœija, 24.–28. 6.,Zbornik del, 5. knjiga, 89–98.

3. Fazarinc, R., 2001. Dodatne terestriœne meritve maksimalnegadosega plazu B v soteski Predelice (osebna komunikacija).

4. Hojnik, T., Œetina, M., Zakrajøek, M., Krzyk, M., 2001. Dvo-dimenzijski model drobirskega toka na obmoœju Zgornjegain Spodnjega Loga. Miøiœev vodarski dan 2001, Maribor,Zbornik del, 84–91.

5. KMTe, VGB, 2001. Enodimenzijski in dvodimenzijski mate-matiœni model murastega toka od plazu Stoæe pod Mangartomdo Loga pod Mangartom in ocena ogroæenosti naselja Log podMangartom. Poroœilo FGG, øt. 94 – KMTe/d56, d57.

6. Mainali, A. P. in Rajaratnam, N., 1991. Hydraulics of debrisflows – a review. WRE 91-2, University of Alberta, Canada.

7. O’Brien, J. S., 1999. Flo-2d, Users Manual, Version 99.1(Uporabniøki priroœnik modela Flo-2d). FLO Engineering Inc.

8. Petkovøek, A., 2001. Laboratorijske raziskave za doloœitevreoloøkih lastnosti gruøœnatega toka na plazu Stoæe podMangartom. 1. delno pregledno poroœilo.

9. Rajar, R., 1982. Mathematical simulation of snow avalanchedynamics. Spominski zbornik Antona Kuhlja, SAZU, Ljubljana,203(230.

10. Rajar, R., Zakrajøek, M., 1993. Modeliranje resniœnega primeraporuøitve naravne pregrade (Modelling a real case of a landslide-created dam collapse). 25. kongres Mednarodnega druøtva zahidravliœne raziskave (XXV IAHR Congress), Tokio, Japonska,Zbornik del, B-4-1, 109–116.

11. Rajar, R., 1979, 1980. Dinamika sneænih plazov, I. del, II. del.Raziskovalna naloga za Zvezo vodnih skupnosti (LMTe).60 str. in 13 prilog.

12. Rajar, R. 1980. Hidravlika nestalnega toka, Uœbenik, FAGG,Ljubljana.

13. Rajar, R., Œetina, M., Zakrajøek, M., Krzyk, M., Hojnik, T., 2001.Enodimenzijski model drobirskega toka na obmoœju Zgornjegain Spodnjega Loga. Miøiœev vodarski dan, Maribor, 13. 12.,Zbornik del, 92–101.

14. Takahashi, T., 1991. Debris flow. IAHR/AIHR Monograph, AABalkema, Rotterdam.

15. VGB Maribor, d. d., 1999. Analiza visokovodnih razmer Draveod Maribora do Ptuja. Øt. proj. 2215/99.


239

Uvod

Po veœ kot 500 letih proizvodnje æivega srebra v Idriji sov letu 1995 dokonœno prenehali z odkopavanjem rudev idrijski jami in s predelavo v topilnici. Izraœunali so(Mlakar, 1974; Cigale, 1997), da so v celotni zgodovinirudnika izkopali pribliæno 12.760.700 ton rude, ki je vsebo-vala nekaj manj kot 145.000 ton æivega srebra. Iz rude sopridobili pribliæno 107.500 ton æivega srebra. Torej lahkoocenimo, da se je razlika (37.500 ton Hg) med procesompridobivanja izgubila v okolju.

Mehanizmi razøirjanja æivega srebra in vzroki onesnaæenjaokolja z njim so bili na Idrijskem mnogovrstne narave.V samem mestu Idrija in bliænji okolici so bili v œasu delovanjatopilnice pomembni izpusti v atmosfero. Drugi vzrok obre-menitve okolja z æivim srebrom so odvali rude in predvsem

odvali ægalniøkih ostankov, ki vsebujejo øe precej æivega sre-bra. Ægalniøki ostanki so v Idriji zelo razøirjeni in zapletenoprostorsko razporejeni zaradi razliœnih naœinov æganja rudev preteklosti in uporabe ægalniøkih ostankov v gradbenenamene v povojnem obdobju. Veœino ægalniøkih ostankov sood sredine 19. stoletja pa vse do leta 1977 neposredno vsi-pavali v Idrijco, ki je material ob visokih vodah odnaøala podolini Soœe naprej v Jadransko morje. Tako so v spodnjemtoku Idrijce nastali obseæni reœni nanosi z visokimi vsebnostmiæivega srebra (Gosar, 1997; Gosar in sod., 1997a; Biesterin sod., 2000), ki so in bodo vir z æivim srebrom obremen-jenega sedimenta tudi v prihodnosti. Raven æivega srebra jev okolju na Idrijskem poveœana tudi zaradi naravnih –geogenih dejavnikov. Na obmoœjih, kjer izdanjajo kamnineorudene s Hg, vsebujejo tudi tla naravno poviøane vsebnostiæivega srebra. Tako obmoœje je npr. Pront, kjer izdanjajokarbonski klastiti s samorodnim æivim srebrom. Obseænejøe

recovery rate has been estimated at 73%; much ofthe remaining 27% of mercury has been dissipatedinto the environment.A real-time car survey performed in September1994 using a Zeeman mercury analyzer showedrelatively high mercury concentrations in the air.300–4,000 ng Hg/m3 have been found around bothmajor sources of mercury vapours in Idrija(smeltery, mine ventilation shaft).The sampling of soil and attic dust within a 51 km2

area has shown that Hg concentrations in soilexceed the critical value (10 mg/kg) in 17.4 km2 ofthe said area. The estimated mean mercury contentin the studied area is 8.6 mg/kg (0.42–973 mg/kg)for soil and 43.5 mg/kg (1.8–1055 mg/kg) for atticdust. The spatial distribution of Hg in soil and atticdust correlate well (r=0.87) and depend highly onthe morphology of terrain. High values can be foundin the Idrijca River valley and at the foot of slopes,while lower values prevail at higher elevations andon the margins of the investigated area.The high mercury concentrations in air, soil and atticdust do not originate only from anthropogenicsources like the smeltery, mine ventilation shaft,dumps and smelter slag used in construction, butmay at least partly be attributed to the natural condi-tions in the environment, such as e.g. in the Prontarea, where the outcropping bedrock contains nativemercury.

PovzetekNa obmoœju Idrije in bliænje okolice smo raziskovalivpliv 500-letnega rudarjenja in naravnih danosti naobremenjenost okolja z æivim srebrom. Meritve sep-tembra 1994 so pokazale, da so bile vsebnostiæivega srebra v zraku øe vedno precej visoke. Kon-centracije nad 300 ng Hg/m3 zraka (ponekod tudi do4000 ng Hg/m3 zraka) so v okolici obeh glavnih virovæivega srebra v Idriji, predelovalnice rude in rud-niøkega prezraœevalniega jaøka. Vsebnost æivega srebra v tleh na raziskanemobmoœju (51 km2) znaøa v povpreœju 8,6 mg/kg(0,42–973 mg/kg) in v podstreønem prahu 43,5 mg/kg(1,8–1055 mg/kg). Na ozemlju, velikem 17 km2,vsebnosti æivega srebra v tleh presegajo kritiœnodovoljeno vrednost za tla (10 mg/kg). Prostorskiporazdelitvi æivega srebra v tleh in podstreønemprahu se dobro ujemata (r = 0,87) in sta zelo odvisniod morfologije ozemlja. Visoke vrednosti so v dolinireke Idrijce in ob vznoæju vzpetin, niæje pa so v viøjihdelih in na obrobju obravnavanega ozemlja.

AbstractThe Idrija Mine, the second largest mercury minein the world, began to operate in 1490. In its500-year history, more than 107,000 tons of Hgwere excavated up to 1990, when its output wasreduced to a few hundred kilos per year, and miningactivities were finally stopped in 1995. The average

OBREMENJENOST OKOLJA V IDRIJI Z ÆIVIM SREBROM

Mercury Contamination of the Idrija Environment

Mateja Gosar*, Robert Øajn** UDK 504.06(497.4 Idrija)

* dr., Geoloøki zavod Slovenije, Dimiœeva 14, Ljubljana, [email protected]

** dr., Geoloøki zavod Slovenije, Dimiœeva 14, Ljubljana, [email protected]

240

naravno prehajanje æivega srebra v øirøo okolico prepreœujepredvsem to, da je rudiøœe obdano z neprepustnimi karbon-skimi klastiœnimi kamninami ali pa omejeno z zaglinjenimitektonskimi conami.

Daleœ okoli idrijskega ozemlja se je izoblikovala geokemiœnaavreola razprøevanja æivega srebra, ki je delno geogena, øebolj pa tehnogena. Njene znaœilnosti in razseænosti smodoloœili na podlagi vsebnosti æivega srebra v zraku, v tlehin v podstreønem prahu v lokalnem (Idrija) in v regionalnemmerilu (Slovenija).

Æivo srebro v okolju

Æivo srebro nastopa v naravi v øtevilnih fizikalnih in kemij-skih oblikah z raznovrstnimi lastnostmi. Med razliœnimioblikami prihaja nenehno do pretvorb in nastajanja kom-pleksov, ki vstopajo v lokalna in globalna kroæenja, ter dokopiœenja æivega srebra v biosferi (Lindqvist in Rodhe,1985). Najpomembnejøe oblike æivega srebra, ki nastopajov naravi, so:– elementarno æivo srebro (Hg0), ki ima visok parni tlak

in relativno majhno topnost v vodi,– dvovalentno æivo srebro (Hg2+), ki tvori vezi z mnogimi

organskimi in anorganskimi ligandi, øe posebno tistimi,ki vsebujejo æveplo in

– metilno æivo srebro (CH3Hg+), ki se kopiœi v æivih orga-nizmih in je moœno strupeno, saj je sposobno prehajatipomembne bioloøke pregrade (placenta, kri/moægani).

Æivo srebro prihaja v atmosfero iz naravnih in antropogenihvirov veœinoma v obliki delcev in elementarne pare (Hg0),delno pa tudi v obliki metilnega æivega srebra. Najpomemb-nejøi naravni viri so preperevanje kamnin, izhlapevanje iz tal,vulkanski izbruhi in izhlapevanje iz oceanov. Pomembnejøiantropogeni viri pa so onesnaæenja zaradi pridobivanja in pre-delave æivosrebrne rude, klor-alkalna industrija, izgorevanjefosilnih goriv in industrija cementa (Slemr in sod., 1985).Antropogene emisije v okolje so v primerjavi z naravnimimajhne, lokalno pa lahko povzroœajo kritiœno visoke vrednos-ti v okolju (Scheffer in Schachtschabel, 1989). V atmosferi seæivo srebro pod vplivom sonœne svetlobe in ozona pretvoriv topno obliko (Hg2+), ki se v obliki mokrega in suhegausedanja odloæi na tleh in v vodah, kjer se lahko biometilirain vstopi v prehrambeni ciklus. Ker je œasovna obstojnost ele-mentarnega æivega srebra (Hg0) v zraku ocenjena na 1/3do 2 let (Lindqvist in Rodhe, 1985), se æivo srebro dolgozadræi v zraku in se lahko v tej obliki prenese zelo daleœ.

Vsebnosti æivega srebra v zraku

Vsebnost æivega srebra v zraku v Idriji smo merili v sodelo-vanju z Inøtitutom za zemeljsko skorjo iz St. Peterburgadne 24. 9. 1994 (Gosar in sod., 1997b). Meritve so bileizvedene z analizatorjem æivega srebra PA–91, ki deluje naosnovi Zeemanovega efekta. Glavnino meritev na obmoœju

mesta Idrija smo opravili v œasu od 12.30 do 15.50, ko jepihal zmeren juæni veter, temperature pa so se gibale okoli25 °C. Meritve smo opravili v œim krajøem œasu, saj je oœit-no, da so koncentracije æivega srebra v zraku v Idrijiin okolici moœno odvisne od vremenskih pogojev, kot sosmer in hitrost vetra, temperatura in vlaga. Na podlagi tehmeritev smo izrisali geokemiœno karto porazdelitve æivegasrebra v ozraœju nad Idrijo v œasu meritev (slika 1).

Kljub temu da je Rudnik æivega srebra Idrija æe nekaj letpred izvedenimi meritvami delal le v minimalnem obseguin da je tudi topilnica obratovala od leta 1990 do leta 1995le nekaj dni na leto, so meritve pokazale, da so bile kon-centracije æivega srebra øe vedno precej visoke. Na kartiporazdelitve Hg v zraku sta jasno vidni dve obmoœji s kon-centracijami nad 300 ng Hg/m3 zraka, ki sta v bliæini glavnihvirov z æivim srebrom onesnaæenega zraka. Najviøja vseb-nost (4078 ng/m3) je bila doloœena v bliæini topilnice, ki je


Slika 1. Porazdelitev æivega srebra v zraku nad Idrijo dne24. 9. 1994

Figure 1. Distribution of mercury concentrations in the airover Idrija on 24th Sept. 1994

10 20 30 50 100 300

Inzaghijaøek

Idrija

Topilnica in odlagaliøœeægalniøkih ostankov

Merilo (m)

Hg (ng/m3)

0 250 500 750

241Mateja Gosar, Robert Øajn: OBREMENJENOST OKOLJA V IDRIJI Z ÆIVIM SREBROM

skupaj z odvalom ægalniøkih odpadkov in rude predstavljalanajpomembnejøi vir z æivim srebrom onesnaæenega zrakav Idriji. Zelo visoke vsebnosti smo izmerili tudi v bliæiniprezraœevalnega rudniøkega jaøka (2345 ng Hg/m3),poviøane vsebnosti pa smo doloœili øe na Starem trgu, kjerje bil v 16. stoletju center rudarjenja (Ahacijev jaøek), terv bliæini Mestnega muzeja. Izmerjene vsebnosti se dobroujemajo s poroœili drugih avtorjev (Kobal in sod., 1991; Pirc,1991; Lupøina in sod., 1992; Lupøina Miklavœiœ, 1994) v letihod 1990 do 1995, ko je bila dejavnost rudnika in topilnice æezelo omejena.

Po letu 1995 so se razmere na lokaciji nekdanje topilnicez odvalom ægalniøkih odpadkov moœno spremenile. Od rud-niøkih objektov so ohranili le separacijo in eno rotacijsko peœ,kar bo v prihodnosti sluæilo v muzejske namene, na ostalipovrøini pa so sedaj tovarniøki objekti in parkiriøœa. Meritveæivega srebra v zraku v letih 1999 in 2000 (Dizdareviœ, 2001)so potrdile priœakovano zniæanje koncentracij.

Vsebnost æivega srebra v tlehin podstreønem prahu

V Sloveniji so se sistematiœne regionalne raziskave vseb-nosti æivega srebra v tleh (slika 2) in podstreønem prahu(slika 3) zaœele v prejønjem desetletju. Temeljile so nanakljuœnem vzorœenju, ki je omogoœilo kvantitativno ocenoporazdelitve æivega srebra na obmoœju celotne Slovenijez relativno majhnim øtevilom vzorcev (Pirc, 1993).Ocenjeno slovensko povpreœje za tla je 0,15 mg/kg (Pirc,1993) in za podstreøni prah 1,1 mg/kg (Øajn, 1999).

Kljub redki vzorœni mreæi je jasen dobro izraæen regionalnigeokemiœni trend (sliki 2 in 3). Porazdelitvi æivega srebrav podstreønem prahu in v tleh se zelo dobro ujemata.V obeh vzorœenih sredstvih zasledimo moœno anomalijoæivega srebra na zahodnem delu Slovenije. Navedenivzorec porazdelitve æivega srebra je dokazal regionalnivpliv rudiøœa, rudnika in topilnice æivega srebra v Idriji. Pircin Budkoviœ (1996) menita, da je tudi uporaba brizantnih

Slika 2. Porazdelitev æivega srebra v tleh

Figure 2. Distribution of mercury concentrations in soil

0 15 30 45 60

Merilo (km)

Hg (mg/kg)

3,2

1,8

1,3

0,98

0,73

0,41

0,26

0,18

0,11

0,08

Slika 3. Porazdelitev æivega srebra v podstreønem prahu

Figure 3. Distribution of mercury concentrations in attic dust

0 15 30 45 60

Merilo (km)

Hg (mg/kg)

3,2

1,8

1,3

0,98

0,73

0,41

0,26

0,18

0,11

0,08

Merilo (km) 0 0,5 1 1,5 2

Slika 4. Vsebnosti æivega srebra (mg/kg) v podstreønemprahu (rdeœi stolpci) in v tleh (zeleni stolpci)

Figure 4. Mercury content (mg/kg) in attic dust (redcolumns) and in soil (green columns)

242 UJMA, øtevilka 16, 2002

raztreliv na osnovi æivega srebra v prvi svetovni vojnizviøala raven æivega srebra v Posoœju.

Leta 2000 je bila izvedena prva faza raziskave stanja obre-menjenosti tal in podstreønega prahu v Idriji in okoliciz æivim srebrom (Gosar in Øajn, 2001). Raziskava je zajelapribliæno 51 km2 z Idrijo v sredini. Na nakljuœno izbranihlokacijah je bil v najbliæji ustrezni hiøi vzorœen podstreøniprah (65 vzorcev) in v neposredni bliæini hiøe øe vzorec tal(69 vzorcev) (slika 4).

Izven naselij smo vzorœili travniøka tla (le izjemoma gozdna,œe travnika ni bilo v bliæini), v naseljih pa urbana tla (vrtnatla in tla obcestnih zelenic). Posamezen talni vzorec jepredstavljal kompozit vzorca v osrednji toœki in v øtirih 10 moddaljenih toœkah severno, vzhodno, juæno in zahodno odosrednje.

Podstreøni prah kot geokemiœno vzorœno sredstvo v Slovenijiuporabljamo od sredine prejønjega desetletja (Øajn, 1999).Predstavlja zvrst bivalnega prahu, ki se kopiœi v prostorih,kjer se prebivalci zelo redko ali sploh ne zadræujejo in nakatere vsakdanja dejavnost prebivalcev nima veœjega vpliva.Pomen podstreønega prahu kot vzorœnega sredstva jev tem, da predstavlja snov, ki je ostala ohranjena in kemiœno

nespremenjena skozi daljøi œas, kemizem podstreønegaprahu pa odkriva stanje ozraœja v preteklosti. Podstreøniprah smo vzorœili tako, da smo pometli leseno konstrukcijopodstreøij, ki ni bila v neposrednem stiku s streøniki ali tlemi.Pri vzorœenju smo izbrali œim starejøe objekte (sliki 5a in 5b).

Porazdelitvi æivega srebra v podstreønem prahu in v tlehv Idriji in okolici sta si zelo podobni in moœno odvisni odmorfologije ozemlja (sliki 6 in 7). Statistiœna povezava medvsebnostjo æivega srebra v obeh vzorœnih sredstvih znaøaokrog 75 % (slika 8), med vsebnostjo æivega srebra v tlehin v podstreønem prahu ter nadmorsko viøino pa okrog70 % (sliki 9 in 10).

Vsebnost æivega srebra na raziskanem obmoœju znaøa v tlehv povpreœju 8,6 mg/kg (0,42–973 mg/kg) in v podstreønemprahu 43,5 mg/kg (1,8–1055 mg/kg). Ocenjeno je, da kar natretjini (17,4 km2) obravnavanega ozemlja vsebnost æivegasrebra v tleh presega kritiœno dovoljeno vrednost (10 mg/kg– Ur. list RS, 1996).

Najviøja vsebnost æivega srebra v tleh (973 mg/kg) je biladoloœena na vrtu v Kosovelovi ulici 21 v Idriji. Po podatkihŒarja (1998) je omenjena lokacija na robu izdanjanja oru-denih kamnin, ki vsebujejo tako elementarno æivo srebro kot

Slika 5a. Lokacija vzorœenja I (foto M. Gosar)

Figure 5a. Sampling location I (photo: M. Gosar)

Slika 5b. Lokacija vzorœenja II (foto M. Gosar)

Figure 5b. Sampling location II (photo: M. Gosar)

243

vezano v cinabaritu. Poleg tega segajo na to obmoœje tudiorudeni nepreægani odvali. Drugo najviøjo vsebnost æivegasrebra (924 mg/kg) smo doloœili na Prejnuti. Tu so prisotniprimarni ægalniøki ostanki, saj so tam rudo ægali od sredine17. do sredine 19. stoletja, ægalniøki ostanki pa so se kopiœiliv okolici. Na tem obmoœju je bil velik tudi neposreden vplivdimnih plinov iz topilnice.

Æivega srebra je veœ v tleh kot v podstreønem prahu le nalokacijah, kjer je njegov poglavitni vir talna podlaga. To jena prej omenjenih deponijah starih preæganih in nepreæ-ganih rudniøkih odvalov, na obmoœju izdanjanja rudonosnihkamnin ter na lokacijah, kjer so ægali rudo v prejønjih sto-letjih ali uporabljali ægalniøke ostanke v cestogradnjiin podobno.

Najviøje vsebnosti æivega srebra v podstreønem prahu sobile doloœene v neposredni bliæini topilnice (1055 mg/kg)in v dolini Idrijce od sotoœja z Nikovo do HE Marof (vseb-nosti od 275 do 542 mg/kg) (slika 5). Zaradi prevladujoœihjuænih vetrov se je onesnaæenje øirilo od glavnega vira one-snaæenja, to je od topilnice, po dolini Idrijce daleœ proti severu.

Sklepne misli

S karte porazdelitve æivega srebra v podstreønem prahu jerazvidno, da je vpliv rudniøke, predvsem topilniøke dejavnostizaznaven øe izven robov raziskanega ozemlja in da je bilvpliv rudarjenja v Idriji pomemben tudi v regionalnem merilu.

Mateja Gosar, Robert Øajn: OBREMENJENOST OKOLJA V IDRIJI Z ÆIVIM SREBROM

Slika 6. Porazdelitev æivega srebra v podstreønem prahu naidrijskem ozemlju

Figure 6. Distribution of mercury concentrations in attic dustin the Idrija area

1 2 4 7 11 17 26 40 67 140

Merilo (km)

Idrija

Sp. Idrija

Hg (mg/kg)

0 0,5 1 1,5 2

Gore

Slika 7. Porazdelitev æivega srebra v podstreønem prahu naidrijskem ozemlju

Figure 7. Distribution of mercury concentrations in attic dustin the Idrija area

1 2 4 7 11 17 26 40 67 140

Merilo (km)

Idrija

Sp. Idrija

Hg (mg/kg)

0 0,5 1 1,5 2

Gore

244

Zato nameravamo v naslednjih letih podrobno raziskati tudiveœje obmoœje.

Idrija z okolico je specifiœen primer okolja, ki je zelo obre-menjeno z æivim srebrom. Predstavlja hvaleæen øtudijskimodel, ker je na razmeroma majhnem obmoœju mogoœeraziskovati vpliv naravnih (geogenih) virov æivega srebrain tistih, ki jih je zaradi petstoletnega pridobivanja æivegasrebra povzroœilo œlovekovo delovanje v okolju.

Literatura

1. Biester, H., Gosar, M., Covelli, S., 2000. Mercury speciationin sediments affected by dumped mining residues in thedrainage area of the Idrija mercury mine, Slovenia. Environ.sci. technol., 2000, 34/16, 3330–3336.

2. Cigale, M., 1997. Proizvodnja rude in metala od 1490 do 1995.Idrijski razgledi, 1/1997, 18–19.

3. Œar, J., 1998. Mineralized rocks and ore residues in the Idrijaregion. V: Idrija as a natural and anthropogenic laboratory,Mercury as a global pollutant. Proceedings, 10–15.

4. Dizdaraviœ, T., 2001. The influence of mercury productionin Idrija mine on the environment in the Idrija region and over abroad area. RMZ-Meterials and Geoenvironment, 48, 56–64.

5. Gosar, M., 1997. Æivo srebro v sedimentih in zraku na ozemljuIdrije kot posledica orudenja in rudarjenja. Doktorska disertacija.Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniøka fakulteta, 125.

6. Gosar, M., Pirc, S., Bidovec, M., 1997a. Mercury in the Idrijcariver sediments as a reflection of mining and smelting activitiesof the mercury mine Idrija. Journal of Geochemical Exploration,58, 125–131.

7. Gosar, M., Pirc, S., Øajn, R., Bidovec, M., Maøjanov, N. R.,Øolupov, S. E., 1997b. Distribution of mercury in the atmosphereover Idrija, Slovenija. Environmental geochemistry and health,19, 101–110.

8. Gosar, M., Øajn, R., 2001. Mercury in soil and attic dust as a reflection of Idrija mining and mineralization (Slovenia).Geologija, 44/1, 137–159.

9. Kobal, A., Nanut, E., Stegnar, P., Zvonariœ, T., Horvat, M.,1991. Ocena vsebnosti æivega srebra v zraku in pitni vodi v Idriji(1986). Idrijski razgledi, XXXVI, 100–102.


Slika 9. Porazdelitev vsebnosti æivega srebra v tleh v odvis-nosti od nadmorske viøine

Figure 9. Altitude dependence of mercury content in soil

Nadmorska viøina (m)

Hg podstreøni prah (mg/kg)

1

10

100

1000

200 400 600 800 1000

Slika 10. Porazdelitev vsebnosti æivega srebra v podstreø-nem prahu v odvisnosti od nadmorske viøine

Figure 10. Altitude dependence of mercury content in attic dust

Nadmorska viøina (m)


1

10

100

1000

200 400 600 800 1000

Slika 8. Soodvisnost æivega srebra v podstreønem prahuin v tleh

Figure 8. Correlation between mercury concentrationsin attic dust and soil

Hg tla (mg/kg)

1

10

100

1000

0.1 1 10 100 1000


245

10. Lindqvist, O., Rodhe, H., 1985. Atmospheric mercury – a review.Tellus, 37b, 136–159.

11. Lupøina, V., Horvat, M., Jeran, Z., Stegnar, P., 1992. Investi-gation of mercury speciation in lichens. Analyst, 117, 673–675.

12. Lupøina Miklavœiœ, V., 1994. Doloœanje nizkih koncentracijæivega srebra v zraku. Magistrsko delo. Univerza v Ljubljani,Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo, Oddelek za kemijoin kemijsko tehnologijo, 78.

13. Mlakar, I., 1974. Osnovni parametri proizvodnje rudnika Idrijaskozi stoletja do danes. Idrijski razgledi, XIX/3–4, 1–40.

14. Pirc, S., 1991. Æivo srebro v ozraœju nad Idrijo in okolico. Idrijskirazgledi, XXXV/1–2, 111–112.

15. Pirc, S., 1993. Regional geochemical surveys of carbonate rocks.Final report. USG Project Number JF881-0, 30.

16. Pirc, S., Budkoviœ, T., 1996. Remains of World War 1 geo-chemical pollution in the landscape. V: RICHARDSON, M.(ur.). Environmental xenobiotics. London, Taylor & Francis,375–418.

17. Scheffer, F., Schachtschabel, P., 1989. Lehrbuch der Bo-denkunde. Ferdinand Enke Verlag, 491.

18. Slemr, R., Schuster, G., Seiler, W., 1985. Distribution, speciationand budget of atmospheric mercury. Journal of atmosphericchemistry, 3, 407–434.

19. Øajn, R., 1999. Geokemiœne lastnosti urbanih sedimentov naozemlju Slovenije. Geoloøki zavod Slovenija, 136.

20. Uradni list RS, 1996. Uredba o mejnih, opozorilnih in kritiœnihimisijskih vrednostih nevarnih snovi v tleh. Uradni list, 68,5773–5774.

Mateja Gosar, Robert Øajn: OBREMENJENOST OKOLJA V IDRIJI Z ÆIVIM SREBROM

246

Uvod

Razliœni paleoklimatski pokazatelji dokaj nedvoumno dokazu-jejo, da so bile v geoloøki zgodovini podnebne razmere zelospremenljive. O podnebnih razmerah v starejøih obdobjihzemeljske zgodovine sklepamo predvsem na podlagirazliœnih fosilnih ostankov rastlin in æivali ter njihovi prilago-jenosti na æivljenje v doloœenih pogojih, nekoliko pa tudi pogeoloøki in geokemiœni sestavi kamnin.

Mnogo laæje in bolj poglobljene pa so paleoklimatske rekon-strukcije za mlajøa geoloøka obdobja, predvsem za œas kvar-tarja, tega podnebno zelo razburkanega obdobja zadnjihdveh milijonov let. Danes vemo, da so se podnebne razmerena naøem planetu samo v zadnjih milijon letih vsaj desetkratdrastiœno spremenile. Med seboj so se izmenjevale izraziteotoplitve in izrazite ohladitve. Kadar se je ohladilo, so seledeniki daljøali z gora proti dolinam ter z obeh zemeljskihpolov proti zmernejøim geografskim øirinam, razporeditevpadavin se je spremenila, rastlinski in æivalski svet se je pri-lagodil nizkim temperaturam. Seveda tudi naøi kraji pri temniso bili nikakrøna izjema. Tudi pri nas so bili ledeniki poobsegu vse kaj drugega kot danaønji skromni ostankiTriglavskega ledenika, tudi po naøih travnikih – takrat stepah– so se pasle æivali, ki jih lahko danes najdemo le na skraj-nem severu. Kaj je vodilo te spremembe?

Izvirni greh podnebnih spremembje astronomske narave

Æe leta 1842 je francoski matematik J. A. Adhémar ugibalo tem, da bi lahko bile podnebne spremembe v preteklostipovezane z astronomskimi pojavi, natanœneje, s spreminja-joœimi se znaœilnostmi Zemljinega kroæenja okrog Sonca

in okrog svoje osi. Med leti 1920 in 1940 je srbski astronomMilutin Milankoviå (Milankoviå, 1941) hipotezo postavil natrdnejøe temelje in ji dodal fizikalne parametre. Ugotovil je, dana ugotovljeno spreminjanje intenzivnosti osonœenja oz.intenzivnosti letnih œasov vplivajo tri astronomske kompo-nente.

Kot najpomembnejøo je izpostavil spreminjanje nagibaZemljine osi oziroma njeno nutacijo. Zemljina os je glede navertikalo njene orbite nagnjena. Nagib se spreminja od 21,5°do 24,5° in nazaj v ciklih, ki trajajo pribliæno 41.000 let (trenut-no je os nagnjena za pribliæno 23,5°). Bolj kot je os nagnjena,bolj intenzivni so letni œasi: poletja postanejo toplejøa, zime pahladnejøe. Druga, nekoliko manj vplivna komponeta je oblikaZemljine orbite. Ta se v ciklih, ki trajajo pribliæno 100.000 let,spreminja od bolj podobne kroænici do bolj ekscentriœneelipse in nazaj. Trenutno je naø planet najbolj oddaljen odSonca v œasu zime na juæni polobli (poletja na severni), zatoje intenzivnost zimskega osonœenja na juæni polobli danesnekoliko manjøa, kot je v krajih na enaki geografski øiriniseverne poloble. Tretja komponenta je nekakøna povezavaprvih dveh, in sicer je to precesija (»nihanje«) Zemljine osis celotnim ciklom med 19.000 in 23.000 leti. Œe vse tri kom-ponete zdruæimo, lahko izdelamo krivuljo spreminjanja inten-zivnosti osonœenja na zemeljski povrøini v preteklosti, lahkopa jo ekstrapoliramo tudi v prihodnost (slika 1).

Temperaturne spremembe sozapisane v sedimentih in ledu

Milankoviœeva hipoteza je bila za svoj œas seveda œistozadosti revolucionarna, da jo je »uradna« znanost popolno-ma prezrla. Eden od razlogov za prezrtost (in celo prezir) jebil tudi ta, da hipoteze ni bilo mogoœe preveriti z nobeno do

AbstractIn the first half of the twentieth century, Serbianastronomer Milutin Milankoviå developed thehypothesis that the Earth’s climatic changes wererelated to precession and the changing tilt of theEarth’s axis, as well as to the eccentricity of itsorbit. In the early nineties, American oceoanologistWallace S. Broecker found a link between Milan-koviå’s hypothesis and the actual climatic imprintsrevealed by sediments and ice. According to hisinterpretation, the missing link is a system of oceancurrents named The Great Ocean Conveyor.

PovzetekÆe v prvi polovici prejønjega stoletja je srbski as-tronom Milutin Milankoviå ugotavljal, da so bilevelike podnebne spremembe v geoloøki zgodovinipovezane s precesijo in nutacijo Zemljine osi terz ekscentriœnostjo njene orbite. Ameriøki oceano-log Wallace S. Broecker je v zaœetku devetdesetihlet ugotovil povezavo med Milankoviåevo hipotezoin paleoklimatskimi zapisi v sedimentih in ledu.Vmesni œlen med astronomskimi razlogi in podneb-nimi spremembami naj bi bilo obnaøanje sistemaoceanskih tokov, imenovanega Veliki oceanskitransportni trak.

PODNEBNE SPREMEMBE V KVARTARJUClimate Variations in the Quaternary

Miloø Bavec* UDK 551.583 »62«

* dr., Geoloøki zavod Slovenije, Dimiœeva 14, Ljubljana, [email protected]

247

takrat razvito neodvisno raziskovalno metodo. Reøitev se jezaœela nakazovati v zaœetku petdesetih let prejønjega sto-letja, ko je Cesare Emiliani (npr. Emiliani, 1955) ugotavljal,da se izotopska sestava kisika v hiøicah odmrlih foraminiferna morskem dnu z globino spreminja. Kisik je v foraminiferivezan v kalcijevem karbonatu, iz katerega je zgrajena njenahiøica. Emiliani je zato sklepal, da je sestava karbonatnehiøice foraminifere odsev izotopske sestave vode, v kateri jeæivela in iz katere je œrpala kemiœne sestavine za gradnjosvojega oklepa. Ko je ta drobna enoceliœna æival umrla, jepadla na morsko dno in tam ostala kot del oceanskega sedi-menta. V sebi je zadræala informacije o sestavi morske vode,v kateri je zrasla, øe posebej to velja za razmerje med kisi-kovima izotopoma 18O – teækim izotopom in 16O – obiœajnim,moœno prevladujoœim izotopom. Danes vemo, da je razmerjemed izotopoma posledica koliœine vode, ki je bila v doloœe-nem trenutku zemeljske zgodovine ujeta v led. Velikekoliœine ledu na obeh zemeljskih polih so namreœ zaradinekakøne meteoroloøke destilacije bogatejøe s teækim izo-topom kot morska voda. Ker velja:

mrzlo podnebje = veœ ledu in toplo podnebje = manj ledu,

lahko omenjeno razmerje uporabimo kot relativni termometerzemeljske zgodovine (slika 2). Æe Emiliani je ugotovil, da sekrivulja izotopske sestave kisika v grobem ujema s podneb-nimi cikli, ki jih je izraœunal Milankoviœ. V naslednjih desetletjihse je to ujemanje potrdilo øe v mnogih vrtinah, izvrtanih

v oceanske in jezerske sedimente. Potrditev so ponudila tudijedra ledu iz Antarktike in Grenlandije, saj je tudi izotopskasestava ledu neposredno povezana z istim fenomenom, le daje krivulja, v primerjavi z oceansko, obrnjena na glavo. Ob tehraziskavah se je pokazalo, da razen sestave kisika ugotovljenipodnebni krivulji sledi tudi vsebnost prahu v ledu, magnetnelastnosti sedimentov, prisotnost razliœnih na temperaturoobœutljivih organizmov, ostanki peloda … (npr. Allen in sod.,1999; White in Barlow, 1993).

Z novimi spoznanji pa so se pojavile tudi nove teæave.Izkazalo se je namreœ, da so podnebna nihanja sledila istemuvzorcu na obeh poloblah, to pa se z Milankoviœevimi izraœunine ujema. Njegove krivulje so namreœ izraœunane zadoloœene geografske øirine in niso enake na vsej zemeljskiobli. Poleg tega je kmalu postalo jasno, da nihanja v koliœiniprejete toplotne energije Sonca sama po sebi niso moglaspreminjati glacialov v interglaciale in obratno. Kje je torejpovezava?

Glavni igralec je ocean

Ob preiskovanju zraœnih mehurœkov, ujetih v grenlandskemin antarktiøkem ledu, so razni raziskovalci na œelu s HansomOeschgerjem in Claudom Loriusom ugotavljali, da je zrakv œasu glacialov vseboval le pribliæno 2/3 ogljikovega

Miloø Bavec: PODNEBNE SPREMEMBE V KVARTARJU

Slika 1. Milankoviœeva krivulja sprejete sonœne energije – izraœun za poletni œas na 65 ° severne geografske øirine.

Figure 1. Milankoviå’s cycles of Earth climate orbital forcing, calculated for summer insulation at 65°N.

–1000 –500

500

4000

œas v 1000 letih

sonœ

na e

nerg

ija v

W/m

2

prihodnost

Slika 2. Krivulja spreminjanja izotopske sestave kisika (δ18

O) v globokomorskem sedimentu iz ekvatorialnega dela Tihegaoceana. Z modrimi øtevilkami so oznaœene t. i. izotopske stopnje kisika (MIS). Modra polja predstavljajao hladna, rumenapa toplejøa obdobja. Podatki prirejeni po Shackleton in Opdike (1973).

Figure 2. Oxygen isotope composition of the equatorial Pacific Ocean sediment. Blue figures denote marine oxygenisotope stages (MIS). The cold periods of the Quaternary are marked blue and the warm periods are marked yellow.Modified according to Shackleton and Opdike (1973).

–750

23

0–128–250–350–440–590œas v 1000 letih

izot

opsk

a se

stav

a ki

sika

22 21 2019 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 3 2 15 4

248

toplotno energijo toplega Zalivskega toka v severni Atlantik,kjer zaradi prej opisanih razlogov potone in se vrne v Mehiøkizaliv. Ne glede na to, ali koncept VOTT-a velja popolnomaali ne, se je v najnovejøem œasu potrdilo, da je obnaøanjeATT-a res vplivalo na globalno podnebje in ne samo na pod-nebje v severnem Atlantiku (Sachs in Lehmann, 1999). Kljuœpovezave VOTT-a in ATT-a z velikimi podnebnimi preobrativ kvartarju je v najbolj pretresljivi lastnosti tega sistema tokovin to je, da se lahko ustavi.

Vpliv ATT na velike klimatskepreobrate

Æe Broecker je ugotovil, da se je ATT v kvartarju veœkratustavil in s prekinitvijo dotoka toplega zraka na sever Evropepovzroœil izrazite ohladitve (5 do 8 °C). Øe veœ, vse kaæe, daje bil ravno ta pojav glavna gonilna sila hladno-toplih ciklovøirom zemeljske oble. (Na tem mestu je potrebno pripomniti,da je globalni vpliv potrjen, mehanizem razøirjanja podneb-nih sprememb s severnega Atlantika na ostale dele planetapa øe ni popolnoma pojasnjen.) Zakaj se je torej ATT ustavilin tako ohladil Zemljo? Odgovor morda zveni paradoksalno:zaradi ogrevanja! V toplih obdobjih (danaønji œas spadav enega od takønih), ko sistem tokov deluje, se severniAtlantik ogreva in voda vse teæje tone v globino. Poveœanakoliœina vodne pare v atmosferi pomeni tudi poveœanje kon-centracije toplogrednih plinov v njej. Ogrevanje pospeøujetudi taljenje arktiœnega ledu in nastajanje ledenih gora.Geoloøki dokazi namreœ kaæejo, da je pred vsako ohladitvijopo severnem Atlantiku plula in se talila izrazito poveœanakoliœina ledenih gora (Obdobja poveœane koncentracijeledenih gora so bila tako izrazita, da so uporaben klimatskiindikator in so celo dobila svoje ime: Heinrichovi dogodki –Heinrich events). Ogreta in s sladko vodo iz taleœega se ledupomeøana oceanska voda pa ni veœ zadosti teæka, da bi


dioksida v primerjavi z interglacialnim zrakom. Od kod takønarazlika? Genialno razlago je ponudil (danes) prvi »zvezdnik«svetovne paleoklimatologije ameriøki oceanolog Wallace S.Broecker (Broecker, 1987). S sodelavcem Georgeom Den-tonom sta svoje spoznanje imenovala »manjkajoœa sesta-vina v klimatskem receptu« (Broecker in Denton, 1989). PoBroeckerejvem mnenju je lahko do tako dramatiœnih spre-memb priølo samo zaradi nekakønega bistvenega preobratav obnaøanju oceana. Skupna koliœina ogljikovega dioksidav oceanu je namreœ kar øestdesetkrat veœja od njegovekoliœine v atmosferi in dokazano je, da koliœino ogljikovegadioksida v zraku v najveœji meri kontrolira difuzija medoceanom in atmosfero. Z dolgoletnimi meritvami oceanskihtokov je ugotovil, da so najveœji tokovi med seboj povezaniv sistem, ki ga je imenoval Veliki oceanski transportni trak(VOTT) – The Great Ocean Conveyor (Broecker, 1987,1991). Imena transportni trak mu ni dal le zaradi transportavode v njem, paœ pa predvsem zato, ker VOTT s seboj pre-naøa ogromne koliœine toplotne energije.

Veliki oceanski transportni trak(VOTT) in Atlantski transportnitrak (ATT)

Sistem oceanskih tokov je seveda mnogo bolj zapleten, kot topredstavljata modela VOTT in ATT, kljub temu pa se izkaæe,da je mogoœe njune dele, ki najbolj vplivajo na energijskobilanco planeta, sorazmerno enostavno opisati (slika 3).

Globokovodni del VOTT se zaœne pri Islandiji, kjer arktiœnizrak do te mere ohladi z juga prihajajoœi topel povrøinski tok,da teæka (hladna in slana) voda potone do oceanskega dnain se usmeri nazaj proti jugu Atlantika. Juæno od 30° juænegeografske øirine se pomeøa z vodo toka, ki obkroæaAntarktiko, ter nadaljuje svojo pot proti severu. Dvigajoœa seglavna kraka toka doseæeta morsko povrøino na severuIndijskega oceana oz. v severnem Pacifiku, kjer se obrnetain zaœneta svojo povratno pot proti Atlantiku kot topelpovrøinski tok. Ko ta doseæe severni Atlantik, se celotnazgodba ponovi. Glavni mehanizem pogona VOTT-a naj bibilo izhlapevanje vode na povrøinski poti skozi Atlantik.Broecker ocenjuje, da to izhlapevanje znaøa pribliæno 0,35sverdrupov [1Sv = 23 × 106 m3/s], kar je v enem letu enakopetnajstcentimetrski plasti vode na celotni povrøini Atlantika.Preostala voda v VOTT-u postaja zaradi izhlapevanja vsegostejøa (s 34,3 g/l zraste gostota na 34,9 g/l) in skupajs prej omenjenim ohlajanjem oœitno zadosti teæka, da tokpotone in poganja cikel. Ta proces imenujemo termohalin-ska cirkulacija. VOTT je ponudil tudi odgovor na vpraøanje,zakaj je æivljenje v severni Evropi mnogo prijetnejøe kot naenakih geografskih øirinah Severne Amerike (SevernaIrska, na primer, je mnogo toplejøa od Labradorja, kljubtemu da leæita na isti geografski øirini.).

Koncept VOTT je seveda zelo poenostavljen in morda zas-tavljen preveœ planetarno. Zato pa je zbranih veœ dokazov zaobstoj in obnaøanje dela VOTT-a, imenovanega Atlantskitransportni trak (ATT) – Atlantic Conveyor Belt. Ta prinaøa

Slika 3. Shema poteka Velikega oceanskega transportnegatraku. Rdeœa barva predstavlja topel povrøinski tok, modrapa hladnejøi tok v globini. Dopolnjeno z novejøimi podatkipo Broeckerju (1987).

Figure 3. The Great Ocean Conveyor. Warm surfacecurrents are marked red; colder and deeper currents aremarked blue. Complemented with more recent data acc. toBroecker (1987).

249Miloø Bavec: PODNEBNE SPREMEMBE V KVARTARJU

potonila; ATT se ustavi. Ko sistem stoji, zaœne izhlapevanjeiz Atlantika poœasi spet poveœevati specifiœno teæo vode, tana doloœeni toœki spet zaœne toniti in sistem je ponovnovkljuœen. Takøni preobrati so se v mlajøem delu pleistoce-na dokazano dogajali v ciklih œasovnega reda velikosti1000 let in so bili izjemno sunkoviti. »Vkljuœevanje« oz.»izkljuœevanje« ATT naj bi namreœ trajalo le alarmantnokratkih 20 do 100 let.

Obeti za prihodnost

Res je, da opisani mehanizem nadzoruje le podnebne spre-membe v (geoloøko gledano) krajøih œasovnih intervalih, atudi te spremembe so bile v zadnjih desettisoœletjih zelovelike. Po Broeckerjevem mnenju lahko razlika med»vkljuœenim« in »izkljuœenim« ATT-om oz. VOTT-omponekod povzroœi temperaturne razlike kar 5 do 8 °C, to paza æivi svet vsekakor pomeni nekaj, kar je zelo podobnokatastrofi: polarni ledeniki se pribliæajo zmernim geografskimøirinam, predstavniki hladnodobne flore in favne izrinejotoplodobne, razporeditev padavin se popolnoma spremeni...Øe bolj alarmantno je dejstvo, da je preobrat tako hiter, da biga obœutila ena œloveøka generacija. Ali se nam kaj podob-nega obeta v bliænji prihodnosti? Zaenkrat za kaj takeganimamo nikakrønih oprijemljivih dokazov, vsekakor pa skrb nipopolnoma odveœ.

Kljuœno vpraøanje je, na kateri toœki je danes globalno ogre-vanje Zemlje, ki bi v konœni fazi lahko vodilo k ohladitvi. Zanas in naøe obnaøanje je pomembno tudi vpraøanje,v kolikøni meri bo antropogeno dodajanje ogljikovega diok-sida v atmosfero vplivalo na hitrejøi razvoj dogodkov. Dveleti stara klimatska modela (Wood in drugi, 1999; Joosin drugi, 1999) sicer kaæeta, da znakov za alarm morda øeni. Predvideno dodajanje toplogrednih plinov v atmosferonaj bi sicer moœno vplivalo na cirkulacijo v oceanu, sistemapa najverjetneje ne bi zaustavilo. Po drugi strani pa bi se ponajbolj œrnem scenariju to vseeno lahko zgodilo, zato veljas premislekom prisluhniti enemu vodilnih paleoklimatologovRichardu Alleyu z ameriøke univerze Penn State. Ta je vplivglobalnega ogrevanja in naøega igraœkanja z dodajanjemogljikovega dioksida v atmosfero v nekem svojem preda-

vanju opisal kot vleœenje nekega predmeta proti robu mize:»Le malo se bo spremenilo, preden doseæemo rob te mize,ko pa se bo to zgodilo, bodo uœinki trenutni in usodni!«.Kakorkoli æe, zmanjøevanje emisije toplogrednih plinov namnikakor ne more økoditi. Lahko pa bi nam kaj kmalu zelo,zelo koristilo.

Literatura

1. Allen, J. R. M., Brandt, U., Brauer, A., Hubberten, H. W., Huntley,B., Keller, J., Kraml, M., Mackensen, A., Mingram, J., Negen-dank, J. F. W, Nowaczyk, N. R., Oberhänsel, H, Watts, W. A.,Wulf, S., Zolitscka, B., 1999. Rapid environmental changesin southern Europe during the last glacial period. Nature, 400,740–743.

2. Broecker, W. S., 1987. The biggest chill. Natural History Magazine,97, 74–82.

3. Broecker, W. S., 1991. The Great Ocean Conveyor. Oceanog-raphy, 4, 79–89.

4. Broecker, W. S., Denton, G. H., 1989. The role of ocean-atmosphere reorganizations in glacial cycles. Geochimica etCosmochimica Acta, 53, 2465–2501.

5. Emiliani, C., 1955. Pleistocene temperatures. Journal of Geology,63, 538–578.

6. Joos, F., Plattner, G. K., Stocker, T. F., Marchal, O., Scmittner,A., 1999. Global Warming and Marine Carbon Cycle Feed-backs on Future Atmospheric CO2. Science, 284, 464–467.

7. Milankoviå, M., 1941. Kanon der Erdbestrahlung und seineAnwendung auf das Eiszeitenproblem. Beograd, Srpska kraljevaakademija, 633.

8. Sachs, J. P., Lehman, S. J., 1999. Subtropical North AtlanticTemperatures 60.000 to 30.000 years ago. Science, 286,756–759.

9. Shackleton, N. J., Opdyke, N. D., 1973. Oxygen Isotope andPaleomagnetic stratigraphy of Equatorial Pacific Core V28–238:Oxygen Isotope Temperatures and Ice Volumes on a 105 and106 Year Scale. Quaternary Research, 3, 39–55, New York.

10. White, J. W. C., Barlow, L. K., 1993. The »flickering swith« oflate Pleistocene climate change. Nature, 361, 432–436.

11. Wood, R. A., Keen, A. B., Mitchell, J. F. B., Gregory, J. M. G.,1999. Changing spatial structure of the thermohaline circulationin response to atmospheric CO2 forcing in a climate model.Nature, 399, 572–575.

250

Uvod

Raziskovalna naloga »Øtudija s primerjalno mednarodnoanalizo v zvezi z zavarovanjem tveganj ob naravnihin drugih nesreœah« je korak k ureditvi podroœja zavarovanjapred naravnimi in drugimi nesreœami v Sloveniji. Na osnovistanja doma in primerjalne analize stanja in reøitev v tujinismo opredelili optimalne reøitve za vzpostavitev celostnegamodela zavarovanj za vsa moæna tveganja ob prostoœasnihaktivnostih (v gorah, vodah, jamah in zraku), naravnih nes-reœah (potresih, plazovih, poplavah, toœi, æledu …) in civili-zacijskih nesreœah (poæarih, nesreœah z nevarnimi snov-mi …) v Sloveniji.

Razseænost problematike se izkazuje v øtevilu nesreœin dogodkov, øtevilu sodelujoœih in drugih oseb pri inter-vencijah in predvsem v stroøkih intervencij ter povzroœeniekonomski økodi ob naravnih in drugih nesreœahv Sloveniji, ki v veliki meri obremenjujejo sredstva javnihfinanc oz. dræavni proraœun. Ena izmed moænosti razbre-menitve javnih financ je celovit sistem zavarovanja tveganj(nevarnosti, rizikov) ob naravnih in drugih nesreœahin s tem prenos dela stroøkov pokrivanja posledic naravnihin drugih nesreœ na druge subjekte.

Zakon o varstvu pred naravnimi in drugimi nesreœamicelovito ureja varstvo pred naravnimi in drugimi nesreœamiv Sloveniji, œeprav med preventivnimi ukrepi ureja le ukrepe

za neposredno tehniœno in fiziœno zaøœito ljudi in premoæen-ja pred nevarnostmi. Zakon ureja tudi ocenjevanje økodein financiranje ukrepov za odpravljanje posledic naravnihin drugih nesreœ do zagotovitve osnovnih æivljenjskih razmer.Vendar se pri tem zaradi pomanjkljive ureditve in nedore-œenih reøitev na tem podroœju ohranja stara praksa, ki temeljipredvsem na socializaciji tveganj. Vlada Republike Slovenijeje novembra 2000 objavila Predlog nacionalnega programavarstva pred naravnimi in drugimi nesreœami za prvo obrav-navo v Dræavnem zboru RS. Predlog vsebuje pregled in vse-bino moænih virov ogroæanja ter strateøke cilje in naloge priprepreœevanju nesreœ in odpravljanju njihovih posledic. Medusmeritvami za financiranje je zapisano tudi pomembno izho-diøœe: »Vlada RS zagotavlja namenska sredstva za spod-bujanje zavarovanj pred naravnimi nesreœami v okviru pro-raœuna Republike Slovenije na raœun zmanjøanja sredstev zasanacijo posledic teh nesreœ.«

Zavarovanje je osrednji pojem prispevka, vendar sploønosprejete definicije v strokovni zavarovalniøki literaturi in teo-retiœnih razpravah ni mogoœe najti. Veœina slovenskih stro-kovnih razprav uporablja tudi v tujini øiroko sprejeto oprede-litev dr. J. Bonclja: »Zavarovanje je ustvarjanje gospodarskevarnosti z izravnavanjem gospodarskih nevarnosti.«(Boncelj, 1983). Tovrstna opredelitev je tudi za naøo temooptimalna, kajti opredeljuje cilj zavarovanja, to je gospodar-ska varnost, ter tudi sredstvo, s katerim ta cilj doseæemo, to jeizravnavanje nevarnosti.

AbstractThe implementation of optimal and integral insur-ance solutions within the scope of risk insuranceagainst natural and other disasters would havenumerous beneficial effects/consequences in Slo-venia. Let us mention, among these, the disen-cumbrance of the State Budget, which would berelieved of the burden of being the main bearer ofcosts incurred as the consequence of natural andother disasters. Developed countries dispose withseveral interesting models and integral insurancesolutions. Selecting the most interesting forms ofinsurance and their optimal combinations shouldbe the main orientation of operations in this fieldin future.

Povzetek Vzpostavitev optimalnih in celovitih zavarovalnihreøitev zavarovanj tveganj pred naravnimi in dru-gimi nesreœami v Sloveniji bi imelo vrsto pozitiv-nih uœinkov, nenazadnje tudi na razbremenitevdræavnega proraœuna, ki je v danem trenutkukljuœni nosilec stroøkov posledic naravnih in dru-gih nesreœ. V razvitih dræavah na tem podroœjuobstaja vrsta zanimivih modelov in celostnih zava-rovalnih reøitev. Izbor najprimernejøih zavaroval-nih oblik oz. njihova optimalna kombinacija pred-stavljata kljuœno usmeritev pri delovanju na tempodroœju v bodoœe.

ZAVAROVANJE TVEGANJ PRED NARAVNIMI NESREŒAMI

Risk Insurance against Natural Disasters

Marko Pavliha*, Sandi Oblak**, UDK 368.17Rok Moljk***, Patrick Vlaœiœ****

* prof. dr., Fakulteta za pomorstvo in promet, Pot pomorøœakov 4, Portoroæ, [email protected]

** Adriatic zavarovalna druæba d. d., zunanji strokovni sodelavec Fakultete za pomorstvo in promet, [email protected]

*** Adriatic zavarovalna druæba d. d., zunanji strokovni sodelavec Fakultete za pomorstvo in promet, [email protected]

**** mag., Fakulteta za pomorstvo in promet, Pot pomorøœakov 4, Portoroæ

251

Zavarovalne reøitve v tujini

Veœina dræav EU in druge razvite dræave imajo kot enegakljuœnih temeljev v sistemu varovanja in odpravljanja posledicobravnavanih nesreœ, vzpostavljeno ureditev oz. sistemzavarovanj za kritje posledic naravnih in drugih nesreœ. Trebaje opozoriti na nekaj specifiœnosti tovrstnih sistemov:– kljub zavarovalnim direktivam EU, katerih temeljna naloga

je unifikacija in harmonizacija zakonodaje na podroœjuzavarovalstva, je podroœje zavarovanj pred naravnimiin drugimi nesreœami v Evropi zelo razliœno urejeno;

– ureditev obravnavanega podroœja je v veliki meri odvisnatudi od tradicionalne pripadnosti posamezne dræave dolo-œenemu sistemu ureditve zavarovalstva (t. i. anglosaøkitip ureditve in kontinentalni tip ureditve);

– na ureditev vpliva ekonomska in specifiœno zavarovalnarazvitost dræave, kjer imamo opraviti z dræavami, ki sov samem svetovnem vrhu po razvitosti zavarovalnegapodroœja na eni strani, in dræavami, ki so v zavarovalnemsmislu relativno manj razvite, na drugi strani;

– kljub naporom v raznih dræavah, da bi celovito uredili po-droœje zavarovanja pred naravnimi in drugimi nesreœa-mi, ostaja individualna aktivnost vsakega posameznikana tem podroœju øe vedno pomembna.

Glede na osnovni naœin reøevanja problema zavarovanjatveganj v primeru naravnih in drugih nesreœ lahko dræaverazdelimo v dve skupini:– prvo skupino predstavljajo dræave, kjer v imenu na-

cionalne solidarnosti dræavna administracija posegain ureja zavarovalni trg za zavarovanja tveganj ob vsehali delu naravnih in drugih nesreœ. V to skupino sodijo naprimer Øpanija, Francija, Norveøka, Øvica;

– v drugo skupino spadajo dræave, kjer je celotni sistemzavarovanj v primeru naravnih in drugih nesreœ v rokahzavarovalnic in pozavarovalnic. V to skupino se uvrøœajoNemœija, Avstrija, Italija, Øvedska, Belgija in druge.

Analize kaæejo, da je zavarovalna pokritost tveganjv primeru naravnih in drugih nesreœ bistveno viøja v dræavahiz prve skupine, kar je seveda tudi razumljivo.

Moæne reøitve v Sloveniji

Za optimalno zavarovalno pokritost tveganj pred naravnimiin drugimi nesreœami v Sloveniji je potrebno sistemskoin usklajeno delovanje naslednjih subjektov: pravnih in fiziœ-nih oseb kot zavarovancev oz. potencialnih zavarovancev,dræave ter zavarovalnic in pozavarovalnic. Drugi pomembenelement je optimalen izbor in kombinacija zavarovalnihreøitev, ki jih predstavljamo v nadaljevanju.

Obvezna zavarovanja

Øtevilo obveznih zavarovanj se je v zadnjem desetletju tudiv Sloveniji precej poveœalo, zlasti na podroœju zavarovanjpoklicne odgovornosti in ekoloøkih zavarovanj. S predpiso-

vanjem obveznih zavarovanj æeli dræava v najveœji moænimeri zaøœititi tako tretje osebe (oøkodovance, ærtve) kakortudi lastnike (uporabnike) nevarnih stvari oz. izvajalcenevarnih storitev.

Obvezna individualna zavarovanja v Sloveniji je mogoœerazvrstiti v øest skupin, vendar sta z vidika naravnih in civili-zacijskih nesreœ pomembni predvsem dve. V prvo sodijoobvezna zavarovanja v prometu, in sicer zavarovanje last-nika motornega vozila proti odgovornosti za økodo, ki jepovzroœena tretjim osebam (obvezno zavarovanje avtomo-bilske odgovornosti – AO), zavarovanje lastnika zraœnegaplovila proti odgovornosti za økodo, ki je povzroœena tretjimosebam na zemlji oz. na tleh (obvezno zavarovanjeletalske odgovornosti ) ter zavarovanje potnikov v javnemprometu proti posledicam nesreœe (obvezno nezgodnozavarovanje).

V drugo skupino obveznih zavarovanj øtejemo obveznaekoloøka zavarovanja, in sicer zavarovanja odgovornostiza jedrsko økodo, zavarovanje odgovornosti za ones-naæenje morja z oljem, zavarovanje odgovornosti za økodozaradi prevoza nevarnih in økodljivih snovi oz. nevarnegablaga, zavarovanje odgovornosti za »sploøne« ekoloøkenesreœe ter zavarovanje odgovornosti za økodo zaradipoæara.

Pregled obveznih zavarovanj pred naravnimi in drugiminesreœami v Sloveniji in v najrazvitejøih dræavah EUin OECD kaæe, da je Slovenija na tem podroœju povsemprimerljiva. V obravnavanih dræavah loœimo predvsemobvezna zavarovanja v prometu s poudarkom na veœjemøtevilu obveznih zavarovanj, predpisanih za letalski trans-port, obvezna zavarovanja za jedrsko økodo, povzroœenotretji osebi, in obvezna ekoloøka zavarovanja najrazliœne-jøih oblik.

Zakljuœimo lahko, da Slovenija predstavlja tako po øtevilukot po raznolikosti predpisanih obveznih zavarovanjpovpreœno evropsko dræavo in da predpisovanje obveznihzavarovanj ne predstavlja optimalne poti za zagotavljanjeveœje zavarovanosti pred naravnimi in drugimi nesreœami.

»Prostovoljna« obvezna zavarovanja

Najbolj razøirjena oblika dræavnega administriranjazavarovanosti pred posledicami naravnih in drugih nesreœje t. i. »prostovoljno« obvezno zavarovanje. Take oblikepospeøevanja sklepanja zavarovanj pred naravnimiin drugimi nesreœami je moœ zaslediti pri nizu dræav s siste-mom dræavnega administriranja tega podroœja, npr.v Øpaniji, Franciji, Norveøki in Øvici. Ta zavarovalna reøitevse ponavadi dopolnjuje z eno od oblik posebnih skladov zakritje posledic naravnih in drugih nesreœ.

Navidezno nasprotje v samem nazivu takih zavarovanjizhaja iz narave teh zavarovanj. Gre za zavarovanja, kjerse osnovna zavarovalna polica, pri kateri je sklenitevzavarovanja prepuøœena v presojo in odloœitev vsakega

Marko Pavliha, Sandi Oblak, Rok Moljk, Patrick Vlaœiœ: ZAVAROVANJE TVEGANJ PRED NARAVNIMI NESREŒAMI

252

Dræavne subvencije

Moæni sta dve skupini oblik subvencij dræave za vzposta-vitev sistema optimalne zavarovanosti pred posledicaminaravnih in drugih nesreœ. Po kriteriju osebe, ki ji je sub-vencija namenjena, loœimo:– subvencije prebivalstvu oz. podjetjem in drugim organi-

zacijam,– subvencije zavarovalnicam in pozavarovalnicam.

Druga moæna delitev subvencij pa temelji na kriteriju oblikesubvencije oz. naœina subvencioniranja. Po tem kriterijulahko v to skupino uvrøœamo: subvencije za zavarovalnopremijo za zavarovanja pred naravnimi in drugimi nesre-œami, davœne olajøave (ki sicer niso klasiœna subvencija)za sredstva, porabljena za zavarovanje pred nesreœami,sredstva, namenjena promocijskim in izobraæevalnimaktivnostim za zagotavljanje viøje stopnje zavarovanostipred posledicami naravnih in drugih nesreœ, in ostale oblikedræavnih subvencij.

Namen dræavnega subvencioniranja je pospeøevanjesklepanja zavarovanj pred posledicami naravnih in drugihnesreœ. Gre preprosto za alociranje dela finanœnih sredstevdræave v prej navedene oblike dræavnih subvencij s ciljemzniæevanja stroøkov, ki nastanejo kot posledica naravnihnesreœ na eni strani, in prenosa dela stroøkov za sanacijoposledic naravnih nesreœ na zavarovalnice na drugi strani.

Tehniœno in operativno obstaja niz razliœnih oblik dræavnihsubvencij. Vsaka dræava izbira najprimernejøe metode zareøevanje konkretne teæave v dræavi. Velja omeniti vsajnekaj zanimivih kombinacij oz. moænosti:– v povezavi s predpisano doloœeno obliko obveznih zava-

rovanj ali »prostovoljnih« obveznih zavarovanj lahkodræava subvencionira celotno ali del premije za tistesloje prebivalstva, ki so v socialni stiski. Na ta naœin jemogoœe dvigniti zavarovanost prav v delu prebivalstva,ki jih morebitna naravna nesreœa tudi razmeroma najboljprizadene;

– iz sredstev dræavnega proraœuna je mogoœe financiratitudi posebne promocijske in izobraæevalne akcije, na-menjene osveøœanju prebivalstva o posledicah naravnihin drugih nesreœ ter koristnosti zavarovanja pred temiposledicami. Take oblike so prisotne v najrazvitejøihdræavah zahodne Evrope in øe posebej v ZDA (FederalEmergency Management Agency);

– ena od potencialno zanimivih oblik reøevanja obravna-vanega problema je tudi uvedba davœnih olajøav za delali za celotno zavarovalno premijo namenjeno zavaro-vanjem za kritje posledic naravnih in drugih nesreœ. Pritem lahko fiziœne osebe uveljavljajo olajøavo kot priz-nano olajøavo pri napovedi dohodnine, pravne osebe pakot olajøavo pri odmeri davka od dobiœka;

– v najrazvitejøih dræavah poznajo tudi olajøave za zavaro-valnice, in sicer v obliki stimuliranja oblikovanja izrav-nalnih rezervacij za naravne in druge nesreœe prekdavœnih olajøav;

– moæne so tudi subvencije za zavarovalno premijo zazavarovanja pred posledicami naravnih in drugih nesreœ,


potencialnega zavarovanca, razøiri z obveznim delom tepolice, ki je namenjen kritju økod iz naslova naravnihin drugih nesreœ. Osnovna zavarovalna polica je naj-pogosteje polica za sklenitev poæarnega zavarovanja.Obvezna razøiritev oziroma dodatek k polici pa ponavadizajema kritja naravnih in drugih nesreœ kot so: vihar,hurikan, ciklon; poplava, visoka voda; drsenje tal, plazovi,usedanje tal, potres, teroristiœna dejanja, manifestacije.

Kritja, ki so zajeta v obvezno razøiritev osnovne police, soseveda zelo odvisna od razøirjenosti kritij, ki jih ponuja æeosnovna poæarna ali druga polica, in so razliœna od dræavedo dræave. Pri vseh pa je znaœilno, da premijo doloœaposeben dræavni oz. od dræave imenovani organ, da sozbrana sredstva v veœini primerov loœena od ostalih sred-stev zavarovalnic in da morajo biti premije za razøiritevosnovne police jasno prikazane na raœunih za plaœilozavarovanja. Ena izmed znaœilnosti teh zavarovanj je tudimoænost, da dræava predpiøe tudi minimalne limite kritja zatake police. Pomemben element »prostovoljnih« obveznihzavarovanj je tudi naœeloma enaka cena oz. premija zasklenitev zavarovanja ne glede na geografski poloæaj oz.izpostavljenost zavarovanih objektov naravnim in drugimnesreœam. S to zavarovalno reøitvijo se vpeljuje naœelosolidarnosti.

V primeru Slovenije ugotovimo predvsem naslednje:– v ponudbi slovenskih zavarovalnic zajema osnovno

poæarno zavarovanje kritja, ki so jim bolj ali manj iz-postavljeni vsi zavarovani oz. potencialno zavarovaniobjekti;

– dodatno je mogoœe zavarovanje z doplaœilom kritjarazøiriti øe za doloœena druga tveganja;

– analize kaæejo, da se sklepajo dodatna zavarovanjapredvsem na podroœjih, ki so doloœenim tveganjem boljizpostavljena;

– v Sloveniji ne poznamo »prostovoljnih« obveznih oblikzavarovanj.

Glede na izpostavljenost Slovenije posameznim naravnimin civilizacijskim nesreœam ter ob upoøtevanju osnovneponudbe kritij v ponudbi poæarnega zavarovanja slovenskihzavarovalnic se zdi primerno, da bi uvedli »prostovoljno«obvezno zavarovanje tudi pri nas. Z gotovostjo bi doseglipozitivne uœinke predvsem z obvezno razøiritvijo poæarnepolice za dve kritji, in sicer za kritje tveganj poplavein potresa. Za obe tveganji je v Sloveniji æe mogoœe sklenitiposebno zavarovanje oz. dodatno kritje k poæarni polici.Podatki pa kaæejo, da je stopnja zavarovanosti objektovv Sloveniji za ti tveganji øe razmeroma nizka.

Z uvedbo take zavarovalne reøitve bi bilo mogoœe zasle-dovati veœ ciljev. V razmeroma kratkem œasu bi se zelopoveœala zavarovanost objektov, kar je pomembno zaizravnavanje nevarnosti med bistveno veœjo mnoæico sub-jektov. Ob tem se vzpostavi naœelo solidarnosti æe predmorebitno nastalo økodo zaradi poplave oz. potresa.In nenazadnje, s to obliko zavarovanosti se dræava lahkorazbremeni velikega dela stroøkov, ki nastajajo pri reøe-vanju in sanaciji oz. pri posledicah naravnih nesreœ.

253Marko Pavliha, Sandi Oblak, Rok Moljk, Patrick Vlaœiœ: ZAVAROVANJE TVEGANJ PRED NARAVNIMI NESREŒAMI

ki se lahko nanaøajo le na doloœene, z vidika naravnihnesreœ øe posebej izpostavljene dejavnosti, npr. sub-vencioniranje premije za kritje rizika toœe v kmetijstvu.

Moænosti je øe veœ. Pri takem naœinu stimuliranja zavaro-vanosti pred naravnimi in drugimi nesreœami je kljuœnapredvsem jasno izraæena øirøa druæbena in politiœna volja,saj je operativna izvedba takih in podobnih aktivnostirazmeroma enostavna.

Posebni zavarovalni skladi

Ustanovitev posebnih zavarovalno-finanœnih skladov,namenjenih zavarovanju in pozavarovanju ter kritju poslediciz naslova naravnih in drugih nesreœ, je ena od moænihreøitev pri vzpostavitvi celovitega sistema zavarovanostipred naravnimi in drugimi nesreœami. V Evropi poznajorazliœne oblike formalnopravne organiziranosti takih skladov.Naœeloma pa lahko loœimo naslednje moænosti:– posebne konzorcije, ki so npr. del øpanske ureditve

zavarovanja tveganj pred naravnimi in drugimi nesreœami.Navedeni konzorcij predstavlja samostojno pravno osebov dræavni lasti, ki deluje na osnovi javnega prava in jeneposredno podrejen Ministrstvu za ekonomijo in financeØpanije. Konzorcij razpolaga tudi z lastnimi sredstvi, ki soloœena od sredstev dræave. Osnovna naloga konzorcija jezavarovanje t. i. »posebnih« tveganj oz. kritje neposrednihmaterialnih økod, nastalih zaradi naravnih katastrof(poplave, potresa, netipiœnih ciklonskih viharjev ...) in civ-ilizacijskih nesreœ (terorizma, vojaøkih in policijskih akcijv mirnem œasu, nemirov ...). Konzorcij deluje na osnovipovezave z razliœnimi oblikami »prostovoljnih« obveznihzavarovanj, iz katerih tudi zbira sredstva. Premije za»posebna tveganja« so predpisane in obvezne za vsezavarovalnice, ki jih zbirajo v imenu in za raœun konzorcija;

– posebne oblike pozavarovalnic, ki pozavarujejo tveganjaiz naslova naravnih in drugih nesreœ. Tak primer najdemov Franciji. Zavarovalnice lahko pri Caisse Centrale deReassurance (CCR) pozavarujejo zavarovana tveganjaiz naslova naravnih nesreœ skladno z doloœili zakona izleta 1982. CCR tveganja pozavaruje z dræavno garancijoin z neomejenim kritjem, kar predstavlja øe eno od reøitevza stimuliranje sklepanja zavarovanj;

– posebne »poole« zavarovalnic in pozavarovalnic, kot je tona primer urejeno na Norveøkem. Posebnost norveøkegasistema predstavlja pool vseh zavarovalnic Natural Disas-ter Reparation Fund, kjer se premija zbira, œlanice poolapa medsebojno sozavarujejo tveganja in redistribuirajonastale økode. Økode, nastale zaradi naravnih nesreœ,reøujejo zavarovalnice, razen v primerih, ko gre za økodekatastrofalnih posledic, ko se v reøevanje økod vkljuœi tudiomenjeni pool zavarovalnic. Tudi tu sistem temelji napredpisanih »prostovoljnih« obveznih zavarovanjih, kipredstavljajo vir sredstev iz naslova zavarovalne premijeza omenjeni pool;

– »pooli«, v katerih je œlanstvo zavarovalnic in pozavaro-valnic prostovoljno. Tak primer najdemo v Øvici, vendartudi tu æe razmiøljajo, da bi œlanstvo postalo za zavaro-valnice obvezno. Tudi v tem primeru deluje »pool« na

osnovi obvezne razøiritve osnovne prostovoljne policeza kritje tveganj naravnih in drugih nesreœ. Na navedenipool se redistribuira tudi 85 % økod iz naslova naravnihnesreœ. Øvicarski »pool« je posebej pozavarovan zanegativni økodni rezultat.

Posebni zavarovalni skladi dosegajo v razvitih dræavah natem podroœju svoj namen v povezavi z nekaterimi drugimimodeli reøevanja teæav, ki nastajajo kot posledica naravnihin drugih nesreœ. Predvsem gre za povezanost z raznimioblikami »prostovoljnih« obveznih zavarovanj, katerih pre-mija predstavlja osnovni vir sredstev zavarovalnih skladov.

Prednost zavarovalnih skladov je strogo namenska porabadenarja, torej izkljuœno za kritje posledic naravnih in drugihnesreœ. V primeru ugodnega økodnega dogajanja sredstvasklada lahko pomenijo kakovosten vir za razvoj in øiritevpreventivnih in represivnih aktivnosti dræave na podroœjunaravnih in drugih nesreœ. Prednost skladov je tudiuœinkovit dræavni nadzor nad njihovim delovanjem, saj solahko ustanovljeni izkljuœno kot dræavno telo, k sodelovanjupa se v mnogih primerih povabijo tudi zavarovalnicein pozavarovalnice.

V Sloveniji æe imamo poseben zavarovalni sklad, in sicer Poolza zavarovanje in pozavarovanje jedrskih nevarnosti GIZ.

Specializirane zavarovalnice

Nekatere ureditve podroœja odpravljanja posledic naravnihin drugih nesreœ po svetu poznajo tudi obliko specializiranihzavarovalnic. Ta reøitev nekoliko spominja na æe predstavl-jene posebne zavarovalne sklade, vendar obstaja bistvenarazlika predvsem v dveh kljuœnih toœkah:– specializirane zavarovalnice so, kot to pove æe samo

ime, namenjene zavarovanjem pred posledicami toœnodoloœenih naravnih in drugih nesreœ;

– pravna oblika organiziranosti takih zavarovalnic.

Kot zelo znaœilen primer specializirane zavarovalnice veljaomeniti vzajemne kmetijske zavarovalnice. Ustanovljeneso kot zavarovalnice, namenjene kritju posledic naravnihnesreœ, ki nastanejo na kmetijskih pridelkih. Najveœkrat tovelja za kritje posledic toœe.

Pravno so obiœajno organizirane kot vzajemne zavaroval-nice, kar pomeni, da so kmetje, ki bi æeleli zavarovati svojepridelke, hkrati tudi njihovi ustanovitelji in œlani. Priustanavljanju in delovanju takih zavarovalnic po navadisodelujejo øe zavarovalnice in dræava. Kmetje na tak naœinzbirajo denarna sredstva v obliki premije in obenem ude-janjajo naœelo medsebojne vzajemnosti. Uœinkovitost tehzavarovalnic temelji prav na naœelu vzajemnosti, saj so sirazliœna geografska podroœja glede izpostavljenosti toœimed seboj zelo razliœna. Reøitev omenjene teæave pa morapoiskati dræava z razliœnimi moænostmi, ki jih poseduje in solahko: predpisovanje obveznega zavarovanja, promoviran-je in osveøœanje, subvencioniranje premije oz. davœne olaj-øave, itd. Vzajemne zavarovalnice ne ustvarjajo dobiœka,

254 UJMA, øtevilka 16, 2002

kot to velja za delniøke druæbe. V primeru ugodnega økod-nega dogajanja v doloœenem letu lahko vzajemnezavarovalnice oblikujejo posebne rezervacije za morebitnebodoœe økode oz. zniæujejo premijo v naslednjem letu.V obratnem primeru, ko økode preseæejo vplaœane premijein je økodno dogajanje neugodno, pa so vsi œlani dolænidoplaœati za pokritje nastale izgube oz. se œrpajo v pretek-losti oblikovane rezervacije. Podobne oblike specializiranihvzajemnih zavarovalnic bi bilo mogoœe ustanavljati tudi zanekatere druge vrste naravnih in drugih nesreœ.

Primer neuspeønega poizkusa ustanovitve specializiranevzajemne kmetijske zavarovalnice smo imeli tudi v Slovenijipred pribliæno desetimi leti. Pri tem so sodelovali pred-stavniki kmetijskega ministrstva, zavarovalnic in kmetijskihpridelovalcev.

Drugi finanœni produkti

Kot odgovor na pereœ problem sodobnega sveta, ki gapredstavljajo økode kot posledice naravnih in drugih nes-reœ, nastajajo na najrazvitejøih finanœnih in kapitalskih trgihEvrope in Severne Amerike sodobni, precej zapletenifinanœni produkti, ki pa so v danem trenutku za Slovenijo øenesprejemljivi, øe posebej ob upoøtevanju trenutne razvi-tosti slovenskega zavarovalnega in kapitalskega trga.Razvoj produktov, ki jih navajamo, so vzpodbudile velikenaravne nesreœe, na primer hurikan Andrew in potresv Northridgeu. Poveœane izplaœane odøkodnine so imele zaposledico visok dvig premije za globalno pozavarovanjepremoæenjskih økod iz naslova naravnih nesreœ. Premije zatovrstno pozavarovanje so se v letih od 1991 do 1994 veœkot podvojile. Tako gibanje premij je najveœje zavarovalnicein pozavarovalnice prisililo v razmiøljanje o alternativnihoblikah izravnavanja nevarnosti oz. alternativnih virih zapoveœevanje pozavarovalnih kapacitet.

Vrednost tovrstnih transferjev zavarovalnih rizikov na kapital-ske trge od leta 1996 do danes znaøa pribliæno 12,6 milijardUSD. Gre predvsem za naslednje produkte: catastrophebonds, catastrophe swaps, industry loss warranties (ILW),contingent capital, exchange-traded options.

Sklepne misli

Nekatere stroøke nastale kot posledica reøevanja in sani-ranja posledic naravnih in drugih nesreœ, je mogoœe pre-naøati v zavarovalni in pozavarovalni sistem ter tako izrav-navati nevarnosti med mnoæico zavarovancev. Ponudbaslovenskih zavarovalnic je na podroœju zavarovanj predposledicami naravnih in drugih nesreœ razmeroma bogata.Kljuœna teæava je zagotavljati dovolj visoko stopnjozavarovanosti pred naravnimi in drugimi nesreœami.

Reøitev za zagotavljanje optimalne stopnje zavarovanostipred naravnimi in drugimi nesreœami je treba iskativ uœinkovitem doloœanju razmerij med najpomembnejøimi

subjekti, to so zavarovanci, zavarovalnice in pozavaroval-nice ter dræava. Aktivno vlogo pri vzpostavljanju tehrazmerij mora odigrati dræava, ki bi s tem pomembnorazbremenila dræavni proraœun in torej zniæala stroøke, kinastajajo kot posledica reøevanja oz. saniranja posledicnaravnih in drugih nesreœ. Le dræava lahko s pomoœjozakonodaje in s svojo izvrøilno moœjo zagotavlja optimalnostopnjo zavarovanosti. Taka ureditev se je pokazala kotuœinkovita v mnogih najrazvitejøih dræavah.

Smiselne spremljevalne aktivnosti za doseganje optimalnezavarovanosti pred naravnimi in drugimi nesreœami so tudiosveøœanje, izobraæevanje, promoviranje in oglaøevanje.Vendar so tovrstne aktivnosti uœinkovite le v tesnem sode-lovanju med dræavo in slovenskimi zavarovalnicami.V aktivnosti je smotrno vkljuœevati tudi stanovska zdruæenjain organizacije z razliœnih podroœij delovanja.

Predstavljene zavarovalne reøitve se opirajo na izkuønjenajrazvitejøih dræav, vendar je za zagotavljanje visokestopnje uœinkovitosti teh reøitev pomemben predvsempretehtan izbor posameznih reøitev in nato izgradnjacelovitega modela zavarovanosti. Le tako lahko priœaku-jemo sinergijske uœinke posameznih reøitev in zagotavljanjevisoke stopnje zavarovanosti pred posledicami naravnihin drugih nesreœ.

Posledice naravnih in drugih nesreœ so praviloma takoobseæne, da tudi najboljøi in najuœinkovitejøi modeli zazagotavljanje visoke stopnje zavarovanosti ne morejozagotoviti popolnega transferja stroøkov na zavarovalniin pozavarovalni sistem. Del stroøkov za reøevanje in sani-ranje posledic naravnih in drugih nesreœ bodo øe vednobreme dræavnega proraœuna. Opisane reøitve pa lahko tadeleæ bistveno zniæajo in zato bi kazalo z majhnimiin preudarnimi koraki vendarle nadaljevati vzpostavitevcelostnega modela zavarovanosti pred naravnimi in drugi-mi nesreœami v Sloveniji.

Literatura

1. Nacionalni program varstva pred naravnimi in drugimi nesreœami,Poroœevalec Dræavnega zbora øt. 95, Ljubljana, 2000.

2. Zakon o varstvu pred naravnimi in drugimi nesreœami, Uradnilist RS øt. 64/94.

3. Zakon o gorskih vodnikih, Uradni list RS øt. 63/99.4. Zakon o odgovornosti za jedrsko økodo, Uradni list RS øt. 22/78

in 34/79.5. Zakon o prevozu nevarnega blaga, Uradni list RS øt. 79/99.6. Zakon o obveznih zavarovanjih v prometu, Uradni list RS øt.

70/94.7. Zakon o varstvu pred poæarom, Uradni list RS øt. 71/93.8. Zakon o varstvu okolja, Uradni list RS øt. 32/93 in 1/96.9. Zakon o varstvu pred utopitvami, Uradni list RS øt. 44/00.

10. Zakon o gasilstvu, Uradni list RS øt. 71/93.11. Zakon o policiji, Uradni list RS øt. 49/00.12. Zakon o zavarovalniøtvu, Uradni list RS øt. 13/00.13. Naravne in druge nesreœe v RS v letu 199914. Naravne in druge nesreœe v RS v letu 1998

255

15. Poæari v RS v letu 199716. Revija Ujma.17. Swiss Re, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000; SIGMA,

Zuerich.18. Statistiœni zavarovalniøki bilten 2000. Ljubljana, Slovensko

zavarovalno zdruæenje.19. Muenchner Rueckversicherungs-Gesellschaft, Topics 2000 –

Natural catastrophes – The current position, Muenchen.20. Comite Europeen des Assurances (CEA), Plenary meeting of

the Fire/Theft comitee, Sevilla, 10./11. June 1999.21. Insurance Regulation and Supervision in Economies in Transi-

tion, 1999. OECD Publications, Paris.

22. Pavliha, M., 2000. Zavarovalno pravo. Ljubljana, Gospodarskivestnik Maribor, Zaloæba Obzorja Maribor.

23. Boncelj, J., 1983. Zavarovalna ekonomika. Maribor, ZaloæbaObzorja Maribor.

24. Adriatic zavarovalna druæba d. d., Koper, 2001. Sploøni in posebnipogoji za zavarovanja.

25. Odpravljanje posledic naravnih in drugih nesreœ, 1996. Zbornikreferatov, Ljubljana, URSZR.

26. Spletne strani, tako kot celotna raziskovalna naloga »Øtudijas primerjalno mednarodno analizo v zvezi z zavarovanjemtveganj ob naravnih in drugih nesreœah«, so dostopne nawww.mo-rs.si/urszr.

Marko Pavliha, Sandi Oblak, Rok Moljk, Patrick Vlaœiœ: ZAVAROVANJE TVEGANJ PRED NARAVNIMI NESREŒAMI

256

Uvod

Statistiœna obravnava z analizo podatkov o preteklih dogod-kih oblikuje naøe ravnanje v prihodnosti: naœrtujemo boljøoprotipoæarno zaøœito, zmanjøujemo poæarno ogroæenost,izboljøujemo poæarno preventivo, s predpisi doloœamo rav-nanje, ki pripelje do veœje varnosti in manjøih moænostiizbruhov poæarov. Poæarna statistika je rezultat opazovanjaveœjega øtevila spremenljivk (øtevilskih, opisnih), ki sprem-ljajo poæare v Republiki Sloveniji in jih zbirajo gasilskeenote, podjetja, v katerih je izbruhnil poæar, poæarni inøpek-torji in kriminalistiœna sluæba pri Ministrstvu za notranjezadeve Republike Slovenije. To so podatki o vzrokihin posledicah poæara, o naœinu gaøenja in pogojih, v katerihje intervencija potekala, o œloveøki in finanœni ceni poæarov.

Podatke o poæarih in eksplozijah je v Sloveniji do leta 1994zbiralo ministrstvo za notranje zadeve. Podatke so dnevnodobivali od policijskih postaj in poklicnih gasilskih enot in jihtrajno shranjevali. Konec leta 1994 se je baza zaprla in od1. 1. 1995 upravlja z novo bazo Uprava RepublikeSlovenije za zaøœito in reøevanje. Z navodili za obveøœanjeo naravnih in drugih nesreœah (Uradni list RS, øt. 42-1958/2000) je predpisan naœin obveøœanja in zbiranjapodatkov.

Zbiranje podatkov o poæarihv Republiki Sloveniji

Obvestila o poæarih sprejemajo regijski centri za obveøœan-je in jih posredujejo najbliæjim gasilskim enotam. Grepreteæno za telefonske klice in njihovo preusmerjanje v najbliæ-je poklicne ali prostovoljne gasilske enote. V bolj oddaljenihkrajih øe vedno neposredno obveøœajo gasilske enote, ki

pa o tem obvestijo regijski center. Po opravljeni intervenci-ji vodja intervencije pripravi poroœilo na predpisanem obrazcu(Obrazec 2). Pri veœjih poæarih mora o poteku poæara poroœatitudi lastnik. Poroœilo, ki ga poølje regijskemu centru, nimapredpisane oblike.

Gasilske enote se æe nekaj let intenzivno opremljajo z raœu-nalniøko opremo. Program GAS 2000 v osebnih raœunalnikihomogoœa elektronski vpis podatkov o poæaru in intervencijiin izpis (elektronski ali pisni) podatkov za Obrazec 2in Obrazec 1. Prenos podatkov je mogoœ z niæjega na viøjinivo (diskete, e-poøta, internet). Pripravlja se centralna apli-kacija na nivoju Gasilske zveze Slovenije, ki bo omogoœilaobojestranski prenos podatkov in prenaøanje baze na UpravoRS za zaøœito in reøevanje.

Œe je potrebna kriminalistiœna preiskava, kriminalistiraziskujejo povsem samostojno, o vzrokih in posledicahpoæara ne poroœajo regijskemu ali republiøkemu centru zaobveøœanje.

Poæarna statistika v drugih dræavah

Evropska skupnost nima zgrajene baze o poæarih. Æe leta1997 je bilo Komisiji pri EU postavljeno vpraøanje o zbiranjupodatkov o mrtvih, poøkodovanih in premoæenjski økodi pripoæarih (OJ C 158, 25. 5. 1998). Te podatke zbira leEvropsko zdruæenje poklicnih gasilcev (FEU) in jih posredu-je svetovnemu statistiœnemu centru. Sklepa Sveta Evrope93/464/EEC (OJ L, 219, 28. 8. 1993) in 1400/97/EC (OJ L,193, 22. 7. 1997) ne doloœata posebnega zbiranja podatkovo poæarih, ampak le o nezgodah na sploøno. Komisija priSvetu podpira pobude za izdelavo sistema zbiranja tovrstnihpodatkov na ravni celotne skupnosti.

AbstractFire statistics are based on three steps: data collec-tion, processing, and keeping of statistical data andpresentation of applicable results. Data collectionmust be standardised with the use of key words.Data are contributed by all participants to a jointdata base, which must cover the interests of allcontributors. The processing of statistical datashould allow for integral parameter analysis. Weunderstand data as a time series and prefer toprocess them as such. Foreign standards have beenadequately adapted to the prevailing conditionsin the Republic of Slovenia.

PovzetekPoæarna statistika temelji na treh kljuœnih korakih:zbiranju podatkov, obdelavi in hranjenju podatkovter predstavitvi rezultatov v uporabni obliki. Zbiranjepodatkov mora biti standardizirano z uporabo kljuœ-nih besed. Vsi sodelujoœi morajo podatke prispevativ skupno bazo. Baza mora pokrivati interese vseh,ki prispevajo v bazo. Obdelava podatkov mora bitimogoœa po vseh parametrih. Podatke je mogoœe pri-kazati in obdelati kot œasovne vrste. Standardi tujihdræav so ustrezno prilagojeni razmeram v RepublikiSloveniji.

POÆARNA STATISTIKAFire Statistics

Joæe Ørekl* UDK 311.2:614.84

* Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Oddelek za tehniøko varnost, Gorazdova 15, Ljubljana

257

Nacionalne Gasilske zveze poøiljajo letne zbirne podatkeo poæarih Mednarodnemu tehniœnemu komiteju za prepre-œevanje in gaøenje poæarov (CTIF), ki jih objavlja v letnihbiltenih.

Statistiœne baze po posameznih evropskih dræavah ne vse-bujejo podatkov o poæarih, izjemoma nekatere dræaveobravnavajo gozdne poæare v sklopu statistik o gozdovih.Obiœajno so na voljo statistike, ki jih pripravljajo veœjegasilske enote na ravni mest ali pokrajin, npr. v Nemœijiin skandinavskih dræavah. Velika Britanija in Irska stadræavi, ki imata statistiko poæarov vzorno urejeni. Na to kaæetudi najpogostejøe citiranje podatkov o poæarih v znan-stvenih œlankih in razpravah. V Veliki Britaniji se z zbiranjempodatkov o poæarih ukvarja notranje ministrstvo (HomeOffice). Podatke o poæarih in nezgodah zbirajo gasilskebrigade, jih zapisujejo na obrazec FDR1(94) in jih poøiljajonotranjemu ministrstvu. Tam podatke kodirajo in vnaøajov bazo. Brigade meseœno poøiljajo zbirna poroœila (obrazecFDR3) o manjøih poæarih v naravi, »dimniøkih« poæarihin laænih alarmih. (Primerjava za leto 1997: 200.000 resnihpoæarov, 264.000 majhnih poæarov v naravi, 22.000»dimniøkih« poæarov in 490.000 laænih alarmov.) Publikacijeo statistiki poæarov izdaja Direktorat za raziskave, razvojin statistiko pri notranjem ministrstvu (Research Devel-opement and Statistics Directorate – RDSD). Izdaja letnastatistiœna poroœila (Summary Fire Statistics, Fire Statistics,Fires in the Home – result from the BCS) ter œetrtletni pre-gled, ki ga uporabljajo gasilske brigade in sluæbe znotrajministrstva. Podatke je mogoœe dobiti na Fire InternetNational Data Service (FINDS). Vsa poroœila zadnja letaobjavljajo tudi na internetnih straneh.

Zdruæene dræave imajo razmeroma natanœno izdelanmodel, ki ga uporabljajo tudi Kanada, Japonska in NovaZelandija. Model temelji na standardih NFPA in predpisihFEMA (Federal Emergency Management Agency) in USFA(United States Fire Administration).

Sistem poroœanja o poæarih

Na podlagi izkuøenj iz tujine in domaœih izkuøenj smo izdelalisistem, ki bi lahko pomenil izboljøanje zbiranja in shranje-vanja podatkov o poæarih. Sistem poroœanja o poæarih zajemazbiranje podatkov, njihovo obdelavo in ustrezno uporabodobljenih in obdelanih podatkov. Sestavljen je iz treh faz:– zbiranja podatkov– obdelave podatkov – uporabe podatkov

V vsaki od teh faz je treba opraviti doloœene aktivnosti povnaprej doloœenih postopkih. Za doseganje ustreznekakovosti podatkov in njihove dovolj velike uporabne vred-nosti je pomembno, da je sistem zbiranja dobro izdelan.Tak sistem pa je mogoœe zgraditi, œe vnaprej vemo, œemubodo sluæili podatki in v kakøni obliki jih bomo posredovali(kot poroœila, kot obveznost do neke baze, kot podatke zaizdelavo novih ukrepov ...).

Zbiranje podatkov

Prvi korak je pridobivanje podatkov o nezgodnem dogodku(poæaru, eksploziji itd.). Ob izbruhu poæara ali eksplozije jetreba zbrati naslednje podatke: œas in datum klica, obmoœje,kjer je izbruhnil poæar, vrsta zgradbe ali vozila, najverjetnejøimotiv za poæar (namerni, nenamerni), vzrok poæara (kratekstik, pregreto olje itd.), vir væiga (cigareta, kuhalnik, televizoritd.), vrsta materialov, po katerih se je øiril poæar (pohiøtvo,oprema itd.), razseænost poæara, podatke o reøevanjuin metodah gaøenja ter o uœinkovitosti avtomatskih sistemovza javljanje in gaøenje.

Obvestila o nezgodnih dogodkih se zbirajo v regijskih centrihza obveøœanje, ki podatke posredujejo naprej ali pa poveæejoinformatorja z ustrezno gasilsko enoto. Vsakemu alarmu, ki jeposledica poæarno nezgodnega dogodka, mora slediti poro-œilo, ki ustreza razseænosti dogodka. Prve podatke zbereoperater centra za obveøœanje, jih vnese v bazo in posredujegasilski enoti. S tem se zapiøe enotna identifikacijska øtevilkapoæara v podatkovni bazi, ob kateri se bodo zapisovali vsipodatki o tem nezgodnem dogodku. Po zakljuœeni interven-ciji vodja intervencije zbere podatke o poæaru in intervencijiv obliki poroœila na ustreznem obrazcu. Osnovna funkcijaporoœila o poæaru je pridobivanje podatkov o poæaru v dovoljzgoøœeni in jasni obliki. Naœin zbiranja in oblika obrazcamorata biti predpisana, vrste podatkov vnaprej doloœene,poroœilo pa mora vsebovati œim veœje øtevilo standardiziranihpodatkov. Dobiti moramo dovolj natanœno poenoteno infor-macijo. Tako zbrane in urejene podatke (na obrazcu) jetreba poslati elektronsko ali pisno v center za obveøœanjev nadaljnjo obdelavo. Tem poroœilom se pri veœjih poæarihlahko dodajo tudi poroœila lastnikov ali uporabnikov prizadetihobjektov (na osnovnem ali prilagojenem obrazcu).

Uniformnost – enotnost poroœila

Za enotnost poroœil je potreben enoten obrazec za vsakovrsto poroœila. Sistem mora omogoœati druæbi, da dobi enotneinformacije, ki omogoœajo primerljivost podatkov. Pomembnovlogo igra oseba, ki dokonœno ureja poroœila za shranjevanje,saj je od njenega kodiranja odvisna kakovost in resniœnostpodatkov. Smiselno je uporabljati klasifikacijo, ki je standardi-zirana, torej doloœena s pravilnikom ali standardom.

Øifranti ali kljuœi za zapis podatkov

Namen predpisanih øifrantov je standardizacija podatkov. Topomeni, da za doloœen podatek obstajajo samo vnaprej pred-videni izrazi oz. zapisi. To nam moœno olajøa sestavljanjerazredov pri statistiœni obdelavi in zapisu. Tudi zapisovanjepodatkov je pri znanih kljuœih enostavnejøe, saj se odloœamomed znanimi gesli. Predlaga se klasifikacija, ki temelji naameriøki klasifikaciji iz standarda NFPA, vendar so pri temupoøtevane posebnosti Republike Slovenije. Iøœejo se pojmiin mere, ki bodo olajøali delo piscu poroœila in vzdræevalcubaze. Veœina podatkov se shranjuje samo v numeriœni obliki(øifrirani pojmi), spremlja jih samo baza povezav øifer s pojmi.

Joæe Ørekl: POÆARNA STATISTIKA

258

Obdelava podatkov

Nezgodni dogodki, povezani s poæari in eksplozijami, tvorijoœasovno vrsto. To je vrsta dogodkov, v kateri doloœamo letneali druge œasovne frekvence glede na posamezne lastnosti.Z letnimi poroœili sicer popiøemo œasovno vrsto, vendar patako poroœilo ne vsebuje primerjalnih podatkov. Za raœunanjekorelacij, trendov, statistiœnih hipotez so potrebni veœletnipodatki v œasovni vrsti. Seveda take podatke lahko dobimo izveœletnih poroœil. Vendar pa so za te namene mnogo boljuporabna poroœila, ki vsebujejo tudi primerjalne podatke zad-njih petih ali desetih let. Za taka poroœila mora biti baza, izkatere œrpamo podatke, ustrezno pripravljena, program, kipoganja to bazo, mora dopuøœati tak izbor podatkov in iskalnekljuœe, ki dopuøœajo brskanje po veœletnem obdobju.


Oblika poroœila

Vsaki gasilski intervenciji mora slediti poroœilo na pred-pisanem obrazcu. Na obrazcu morajo biti navedeni vsiuporabni podatki, ki se nanaøajo na nezgodni dogodekin z njimi povezano intervencijo. Obrazec mora biti enosta-ven, kratek (najveœ pola A3), prehod na elektronsko oblikomora biti preprost.

Poroœilo lastnika ali uporabnika

Pri velikih poæarih je treba poroœilo o poæaru ali eksplozijidopolniti øe z nekaterimi podatki o lastnikih in uporabnikihobjektov. Na podlagi znane dokumentacije o objektu jetreba preveriti æe vpisane podatke. Lastnik ali uporabnikobjekta dobi obrazec za opis dogodka od regijskega centraza obveøœanje in v njem dopolni in popravi podatke.

Kriminalistiœno poroœilo

Veliko poæarov, vsaj veœjih, je povezanih s sumom kazni-vega dejanja. Ob preiskavi o mogoœih povzroœiteljih poæarase natanœno raziøœejo tudi vzroki poæara. Ti se morda ne uje-majo z domnevnimi vzroki poæara, ki so zapisani v poroœilugasilcev. Zato je smiselno dopolniti poroœila s kratkim krimi-nalistiœnim poroœilom, ki vsebuje øe nekatere dopolnilnepodatke. Pri tem bi moralo priti do izmenjave podatkov medCentrom za obveøœanje Republike Slovenije in Krimina-listiœno sluæbo MNZ. Uprava RS za zaøœito in reøevanje dana razpolago (elektronski dostop) Poroœilo o poæaru ali eks-ploziji in Poroœilo lastnika ali uporabnika, vrnjeno pa dobiKriminalistiœno poroœilo, ki naj bi vsebovalo: natanœnejøepodatke o smrtnih ærtvah (spol, starost), o vzrokih poæara,o materialih, na katerih je priølo do poæara, o materialih, pokaterih se je poæar najmoœneje øiril, o posledicah poæara.Poroœilo bi bilo lahko spet izdelano v obliki obrazca, potpodatkov pa bi bila obvezno elektronska.

A. Prijava nezgodnega dogodka A. Prijava nezgodnega dogodka

A.1. Øtevilka intervencije: A.3. Datum nezgode: A.4. Dan v tednu:

A.2. Vrsta nezgodnega dogodka: A.5. Œas nastanka nezgode:

A.6. Kraj dogodka: A.7. Ulica: A.8. Hiø. øt.:

A.11. Obœina: A.9. Øt. stanovanja: A. 10. Øt. nadstropja:

A.12. Stopnja poæarne ogroæenosti (za poæare v naravi) A.13. Naœin alarma: A.15. Centroid:

x =

Opis kraja in dogodka:

y =

Slika 1. Prvi del poskusnega obrazca

Figure 1. First part of test form

Slika 2. Prva stran poskusnega elektronskega obrazca

Figure 2. First page of test electronic form

259Joæe Ørekl: POÆARNA STATISTIKA

Urejanje podatkov mora biti omogoœeno po vseh kljuœnihbesedah, ki nastopajo v obrazcih poroœil. Zlasti je pomemb-no, da je mogoœe sestaviti razrede po namembnosti objektov,po vzrokih poæara, po materialih, ki so zagoreli, po tipihzgradb, po naœinih øirjenja poæarov, po vrstah vozil itd.Posebej mora biti omogoœena analiza uœinkovitosti javljal-nikov poæara in avtomatskih gasilnih sistemov. Podatkiomogoœajo tudi ugotavljanje øtevila gasilskih enot, gasilcev,vozil, sredstev za gaøenje in ostalih sodelujoœih v intervenciji.

Uporaba podatkov

Od trenutka, ko je podatkovna enota za nezgodni dogodeknarejena, je potencialno æe namenjena za uporabo. Zaradimajhnosti dræave se lahko vse informacije zbirajo na istemmestu, zato je dostop do podatkov naœelno omogoœen æekmalu po nezgodnem dogodku.

Zbrani podatki se prikaæejo oz. predstavijo v obliki:– periodiœnega poroœila,– analize periodiœnega poroœila,– posebnih poroœil.

Namen in cilj zbiranja podatkov pa je:– naœrtovanje in izvajanje preventive,– naœrtovanje, spremljanje in analize operativnega gasil-

skega dela,– raziskovalno delo,– primerjanje uœinkovitosti sistemov poæarne varnosti in nje-

govo prilagajanje realnim potrebam,– druge potrebe.

Posebej je treba doloœiti tudi pravice in moænosti zunanjimuporabnikom, da za strokovno-raziskovalne namene pridobijopodatke iz baze.

Poroœila, ki bodo podobna Statistiœnemu letopisu, bodo dovoljnatanœno obveøœala strokovno javnost in ji omogoœalaraziskovalno delo na tem podroœju. Teæko dostopni podatki alineustrezni podatki pogosto ovirajo raziskovalno delo in zavi-rajo razvoj novih spoznanj na podroœju varstva in zaøœite predpoæari. Smisel zbiranja podatkov pa je ravno v tem, da z zna-nimi podatki v preteklosti poskuøamo predvidevati dogodkev prihodnosti. Pri priœakovanem razvoju dogodkov lahkopravoœasno ukrepamo, da dogodek prepreœimo ali vsajzmanjøamo posledice.

Literatura

1. McEwen, T., Miller C. A. Fire Data Analysis. Handbook. FEMA,United States Fire Administration.

2. Watson, L., Gamble, J., Schofield, R., 2000. Fire Statistics UnitedKingdom 1999, Home Office.

3. Razvrstitev gradbenih objektov po namembnosti z vidikavarnosti pred poæarom. Poæar, 1/99, 6–9.

4. Navodilo za obveøœanje o naravnih in drugih nesreœah. Uradnilist RS øt. 42 - 1958/2000.

5. EUC Directive 96/82/EC (»Seveso II«).6. NFPA 901

ReCO CORS

javnost javnost gasilske in druge enotedræavne pomoœi

policijska uprava

gasilske enote

– obœani– reøevalne sluæbe– lastniki ali uporabniki– drugi

– poveljnik CZ obœine– poveljnik CZ regije– æupani– inøpekcijske sluæbe

– poveljnik CZ RS– direktor URSZR– inøpekcijske sluæbe

strokovna javnost

bazapodatkov

OKC GUP

Slika 3. Zaporedje prenosa informacij in podatkov

Figure 3. Sequence of information and data transfer

260

Uvod

Hiter razvoj tehnologij na podroœju radijskih telekomunikacijodpira neslutene moænosti. Nove tehnologije ne bodopomenile le zamenjave stare opreme z novo, temveœ bodov temeljih spremenile tudi filozofijo uporabe profesionalnihsistemov radijskih zvez. Smisel uvajanja sistemov radijskihzvez druge generacije torej ni le v zamenjavi iztroøeneopreme, temveœ v uvajanju novih storitev, ki bodo meddrugim omogoœile skrajøanje odzivnih œasov reøevalcevin poveœanje uœinkovitosti reøevalnih akcij. V obstojeœihsistemih so bile storitve neposredno povezane s tehnologi-jo sistema. Tehnoloøke omejitve, ki so na eni strani izhajaleiz stopnje razvitosti tehnologije, na drugi pa iz zasnove sis-temov, niso omogoœale uœinkovitejøega uvajanja novihstoritev, oz. so bile te mogoœe le v omejenem obsegu.Profesionalni sistemi radijskih zvez druge generacijetemeljijo na zmogljivih tehnologijah in so zasnovani in gra-jeni na naœin, ki omogoœa relativno neodvisnost storitev odtehnologije. S tem so odprte øiroke moænosti razvoja, uva-janja in uporabe storitev po zahtevah uporabnikov. V pro-fesionalnih sistemih radijskih zvez bodo zato glavno vlogoigrale storitve.

Uporaba radijskih postaj in druge opreme bo postala eno-stavnejøa, vsaj v tistem obsegu storitev, ki bodo enakestoritvam obstojeœih klasiœnih profesionalnih sistemov zvez.Po drugi strani pa bodo nove funkcije in storitve nedvomnozahtevale veœ znanja. Pri uvajanju druge generacije profe-sionalnih sistemov radijskih zvez bo izredno pomembnopravoœasno in kakovostno usposabljanje bodoœih uporab-nikov. V nasprotnem primeru se bodo uporabniki sreœevalis teæavami pri uporabi radijskih postaj, ki bodo poveœevaleodpor do novega in spogledovanje s starim. Obstaja pa tudinevarnost, da se bodo uporabniki omejili na uporaboosnovnih, øe iz starih sistemov znanih funkcij in storitev,medtem ko bodo nove delno ali v celoti zanemarjali. Sistemibodo zato ostali neizkoriøœeni in manj uœinkoviti.

Stanje profesionalnega sistemaradijskih zvez ZARE

Sistem zvez ZARE je namenjen osebnim klicem in opera-tivnim radijskim zvezam na podroœju varstva pred narav-nimi in drugimi nesreœami kot enega izmed treh podroœij

AbstractThe ZARE radio communications system is thelargest professional radio communications systemof the first generation in Slovenia. The demandsfor new services and technologies, as well as theobsoleteness of existing equipment, call for theconstruction of a new joint professional radiocommunications system of the second generation.It is planned that this system will, by the year 2010,replace the ZARE communications system as wellas other professional radio communications sys-tems in the country. Its setup is planned in fourphases over a period of seven years. The estimat-ed cost of the new system is fifteen billion SIT, ofwhich approximately half will be needed for thepurchase and setup of the network, and the otherhalf for the purchase of terminal equipment. Theconstruction and purchase of infrastructure will befinanced from the integral budget, and terminalequipment will be purchased by individual users.Two models for the control and maintenance of thenetwork are foreseen.

PovzetekSistem radijskih zvez ZARE je najveœji izmed pro-fesionalnih sistemov radijskih zvez prve genera-cije v Sloveniji. Potrebe po novih storitvah in novetehnologije, ki jih omogoœajo, kot tudi staranjeobstojeœe opreme narekujejo potrebo po zaœetkugradnje novega skupnega profesionalnega sistemaradijskih zvez druge generacije. Ta bo predvidomado leta 2010 nadomestil sistem zvez ZARE kot tudidruge profesionalne sisteme radijskih zvez v dræavi.Izgradnjo naœrtujemo v øtirih fazah v sedmih letih.Ocenjeni stroøki izgradnje so petnajst milijard SIT,od katerih pribliæno polovica odpade na nakupin postavitev omreæja, polovica pa na nakup termi-nalske opreme. Predvideno je, da bi izgradnjoin nakup infrastrukture financirali iz integralnegaproraœuna, terminalsko opremo pa bi kupovaliposamezni uporabniki. Predvidena sta tudi dvamoæna modela upravljanja in vzdræevanja omreæja.

UVAJANJE PROFESIONALNIH SISTEMOVRADIJSKIH ZVEZ DRUGE GENERACIJE

Introduction of Second-Generation Professional Radio Communications Systems

Boøtjan Tavœar* UDK 621.396(497.4)

* Ministrstvo za obrambo, Uprava RS za zaøœito in reøevanje, Kardeljeva ploøœad 21, Ljubljana, [email protected]

Predvidena izgradnja profesionalnega sistema radijskih zvez druge generacije

Omreæje sistema radijskih zvez TETRA mora zagotavljativsaj takøno pokritost ozemlja z radijskim signalom, kot jozagotavljajo dosedanja omreæja. Ta je pri najveœjem izmedomreæij, sistemu zvez ZARE, prek 95 %. Predvidevamograditev omreæja v øtirih fazah, v najveœ sedmih letih.Spodnja tabela kaæe predviden œas trajanja posameznihfaz in predvideno obmoœje pokritosti z radijskim signalom.

261

nacionalne varnosti v Republiki Sloveniji. Sistem je s svojimi40 repetitorskimi postajami zgornje oddajniøke mreæein 44 digitalnimi repetitorskimi postajami spodnje oddajniøkemreæe najveœji te vrste v dræavi. Z radijskim signalom pokrivaprek 95 % ozemlja celotne dræave. Trenutno sistem uporabljaprek 10.000 uporabnikov. Naœrtujemo, da bo konœno øtevilouporabnikov okoli 15.000. Sistem deluje od zaœetka leta1995. Naœrtovana æivljenjska doba sistema, brez veœjih vla-ganj, je 15 let, to je do leta 2010. Po tem letu naœrtujemodokonœen prehod na nov sistem zvez druge generacije. Odleta 2005 do 2010 naœrtujemo njegovo vzporedno delovajez nastajajoœim novim sistemom naslednje generacije.

Boøtjan Tavœar: UVAJANJE PROFESIONALNIH SISTEMOV RADIJSKIH ZVEZ DRUGE GENERACIJE

Slika 1. Pokritost z radijskim signalom TETRA po konœani 4. fazi

Figure 1. TETRA radio signal coverage after completion of the 4th phase

Preglednica 1. Predvidene faze izgradnje omreæja TETRATable 1. Planned phases of construction of the TETRA network

Faza Œasovni okvir Obmoœje pokrivanja

1. faza 17 mesecev po zaœetku izgradnje omreæja obmoœja mest Ljubljane, Maribora in Kopra ter avtocestnega kriæain juæne dræavne meje

2. faza 3 leta po zaœetku izgradnje omreæja øiritev pokrivanja na obmoœja mest Nova Gorica, Postojna, Kranj,Novo mesto, Krøko in Celje

3. faza 5 let po zaœetku izgradnje omreæja øiritev pokrivanja na manjøa mesta in podeæelska obmoœja

4. faza 7 let po zaœetku izgradnje omreæja øiritev pokrivanja na podeæelska obmoœja

Roœna, globlje v zgradbi

Roœna, v prvem prostoru

Roœna v vozilu

Roœna, na prostem

Mobilna

Øtevilo baznih postaj: 124Pokritost ozemlja: 93%Pokritost prebivalstva: 97%

Verjetnost pokritost lokacijV zgradbah: 40%Na prostem: 95%

262

TETRA ter potrebne prenosne poti za medsebojno povezavomreænih elementov sistema TETRA.

To je bila osnova za izdelavo okvirnega finanœnega naœrta,v katerem smo upoøtevali naslednje stanje in z njim pove-zano potrebno ureditev lokacij za postavitev infrastrukturnihelementov omreæja TETRA:– 1/3 lokacij je lastnih, popolnoma ustreznih in pripravljenih,– 1/3 lokacij je lastnih, vendar potrebnih ureditve,– 1/3 lokacij je tujih in se najemajo ter so potrebne ureditve.

Poleg tega upoøtevamo naslednje stanje prenosnih kapa-citet, ki so potrebne za medsebojno povezavo in delovanjesistema TETRA:– 1/5 kapacitet je lastnih in zagotovljenih,– 4/5 kapacitet je treba zgraditi/najeti.

Skupni predvideni stroøki, ki vkljuœujejo vse predvidenestroøke vzpostavitve sistema in nakupa opreme, so prikazanina sliki 2, predvideni letni stroøki pa na sliki 3.


V prvi fazi je predvidena izgradnja omreæja na obmoœjuveœjih mest, avtocestnega kriæa in juæne dræavne meje.S tem bomo zagotovili pokritost obmoœij z najveœjimøtevilom uporabnikov zvez in obmoœja juæne dræavne meje.Predvidevamo, da bo prva faza zakljuœena 17 mesecev pozaœetku izgradnje.

V drugi fazi bomo omreæje razøirili na obmoœja preostalihregijskih srediøœ, s œimer bomo po grobi oceni zagotovilizveze 60 do 70 odstotkom vseh predvidenih uporabnikov.Predviden zakljuœek druge faze je tri leta od zaœetkaizgradnje.

V tretji fazi bomo razøirili omreæje na manjøa mestain podeæelska srediøœa. Zakljuœek tretje faze je predvidenpet let od zaœetka izgradnje.

V zadnji, œetrti fazi bomo zapolnili posamezne sive lise napodeæelskih in nenaseljenih obmoœjih. S tem bomo zakljuœiliizgradnjo omreæja. Zakljuœek œetrte faze je predviden sedemlet po zaœetku izgradnje. Konœno predvideno pokritostozemlja z radijskim signalom kaæe slika 1.

Poleg baznih postaj stacionarnega omreæja je treba pred-videti tudi mobilne bazne postaje, s katerimi bo mogoœepokriti slabøe pokrita obmoœja ali nadomestiti morebitneizpade stacionarnih postaj.

Predviden odstotek pokritosti ozemlja in prebivalstvav posameznih predvidenih fazah gradnje sistema kaæe pre-glednica 2.

Ocena stroøkov uvajanja sistemaradijskih zvez na ravni dræave

Za izdelavo ocene stroøkov uvajanja sistema zvez TETRAje bilo treba napraviti doloœene predpostavke, v katerih smopredvideli potrebna vlaganja v objekte postavitve sistema

Preglednica 2. Øtevilo baznih postaj, odstotek pokritostiozemlja in prebivalstva z radijskim signalom v posamez-nih fazah izgradnje sistema zvez TETRATable 2. Number of base stations, percentage of landand population covered with the radio signal in indi-vidual phases of construction of the TETRA communi-cations system

Faza Øtevilo baznih postaj

Odstotek pokritosti

ozemlja

Odstotek pokritosti

prebivalstva

1 29 68 80

2 69 81 89

3 103 93 96

4 124 93 97

0

2000 3000

5000

7000

9000

11000

13000

1000

4000

6000

8000

10000

12000

14000 15000

v milijonih SIT

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. leta

Slika 2. Celotni kumulativni stroøki

Slika 2. Total cumulative costs

v milijonih SIT

leta500

1000

1500

2000

2500

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Slika 3. Celotni letni stroøki

Slika 3. Total annual costs

263Boøtjan Tavœar: UVAJANJE PROFESIONALNIH SISTEMOV RADIJSKIH ZVEZ DRUGE GENERACIJE

Od tega pribliæno polovica sredstev odpade na izgradnjoomreæja, polovica pa na nakup terminalske radijskeopreme.

Rdeœe krivulje predstavljajo celotne stroøke, modre krivuljepa stroøke, ki predvidoma odpadejo na Ministrstvo zaobrambo v ocenjenem okviru 40 % celotnih predvidenihstroøkov.

K tem stroøkom je treba priøteti øe stroøke nakupa dispe-œerskih terminalov in stroøke razvoja in uvajanja aplikacij.

Predlog financiranja in izgradnjeomreæja

V svetu so se uveljavili trije modeli financiranja, izgradnjein vzdræevanja profesionalnih radijskih omreæij TETRA.Model, po katerem je lastnik in upravljavec omreæja dræava,model, po katerem je lastnik omreæja dræava, upravljanjepa je v domeni meøanega dræavno-zasebnega ali zaseb-nega podjetja in model, po katerem je lastnik in upravljavecomreæja privatno podjetje, dræava pa je najemnik storitevtega omreæja. Vsak model ima svoje prednosti in slabosti.Glede na dosedanje izkuønje pa se oœitno najbolje obnesemodel, po katerem je dræava vsaj veœinski lastnik omreæja,omreæje pa upravlja v ta namen ustanovljeno podjetje, ki jev meøani ali zasebni lasti.

Predvideni bodoœi skupni sistem zvez TETRA v Slovenijipredvideva skupno fiziœno infrastrukturo omreæja in navi-dezna radijska omreæja posameznih uporabnikov. Gledena takøno delitev predlagamo, da se loœeno zagotovijosredstva za financiranje izgradnje, upravljanja in vzdræe-vanja fiziœne infrastrukture omreæja in loœeno za delovanjenavideznih radijskih omreæij. Za prvo obstajata dvemoænosti:

Prva moænost je, da Vlada Republike Slovenije ustanoviCenter vlade Republike Slovenije za telekomunikacijez nalogo izgradnje, upravljanja in vzdræevanja fiziœnegaomreæja TETRA. Sredstva za izgradnjo, obratovanjein vzdræevanje fiziœnega omreæja TETRA bi zagotavljaliiz integralnega proraœuna. Tehniœne zahteve in pogojegraditve, upravljanja in vzdræevanja pa bi na novoustanovljeni Center vlade Republike Slovenije za teleko-munikacije doloœil v sodelovanju in soglasju z vsemiuporabniki sistema.

Druga moænost je, da Vlada Republike Slovenije razpiøekoncesijo oz. zbere ponudbe za izgradnjo, upravljanjein vzdræevanje fiziœnega omreæja TETRA za javno varnost.V tem primeru bi moral biti pogoj, da koncesionar v tanamen ustanovi podjetje, v katerem bi imela VladaRepublike Slovenije svoj deleæ in kljuœni glas ali zlato delnicopri kljuœnih strateøkih odloœitvah. Tehniœne zahteve in pogojegraditve, upravljanja in vzdræevanja pa bi doloœili uporabnikisistema v sodelovanju in soglasju z omenjenim podjetjem.

Sredstva za delovanje navideznih radijskih omreæij in zanakup radijske opreme za uporabnike omreæij pa bi moralizagotavljati uporabniki sami v okviru svojih proraœunov.Upravljanje navideznih radijskih omreæij bi bilo v izkljuœni pris-tojnosti uporabnikov teh omreæij oz. njihovih pooblaøœenihupravljavcev. Upravljavec fiziœnega radijskega omreæjaTETRA bi moral zagotavljati dogovorjene kapacitete terzanesljivost, razpoloæljivost in varnost omreæja za nemotenoin normalno delovanje navideznih omreæij.

Sklepne misli

Uvedba sistema profesionalnih radijskih zvez druge gen-eracije v Republiki Sloveniji je zelo zahteven projekt. Tazahteva predhodno soglasje vseh bodoœih uporabnikov,v nadaljevanju pa tudi sodelovanje pri pripravi vseh potrebnihpodatkov za naœrtovanje in izgradnjo sistema. Glede natrenutno stanje sistemov profesionalnih zvez pa je nujen, œehoœemo kolikor toliko gladek in neboleœ prehod vseh uporab-nikov na nov sistem. Treba pa se je zavedati, da bo uvedbanovega sistema radijskih zvez predstavljala tudi svojevrstenizziv za bodoœe uporabnike, ki bodo sooœeni z mnoæico novihstoritev, ki jih v dosedanjih sistemih niso poznali. Zato bopravoœasno in kakovostno usposabljanje zelo pomembno.

Literatura

1. Tavœar, B., 2002. Telekomunikacijsko-informacijski sistemi napodroœju varstva pred naravnimi in drugimi nesreœami. 12. delav-nica o telekomunikacijah VITEL.

2. Uprava RS za zaøœito in reøevanje, 2001. MIBO Komunikacije.Øtudija uvajanja sistemov radijskih zvez TETRA, øtudija ponaroœilu Ministrstva za obrambo – URSZR.

3. Delovna skupina za uvedbo sistema profesionalnih radijskihzvez druge generacije na MORS. Konœno poroœilo. Ministrstvoza obrambo, 2001.

Documents

216 EUROCODE 8 – TRENDI V RAZVOJU IN … Uvod Evropske standarde za projektiranje potresno odpornih kon-strukcij (Eurocode 8, EC8) smo uspeøno vpeljali v slovensko gradbeno prakso