HIDROGEOLOGIJA-3. DIO-90 str.pdf

8/10/2019 HIDROGEOLOGIJA-3. DIO-90 str.pdf

1/90

1

Sadraj:

4. ISTRAIVANJA NA PODZEMNU VODU 4

4.1. Indirektni istrani radovi ..... 44.1.1. Postojee podloge i dokumentacija .. 44.1.2. Daljinska istraivanja . 54.1.3. Geofizika istraivanja ... 6

4.1.3.1. Seizmika ispitivanja .. 64.1.3.2. Geoelektrina ispitivanja 104.1.3.3. Magnetska, gravimetrijska, georadarska i VLF ispitivanja 16

4.1.4. Karotana ispitivanja .. 16

4.2. Direktni istrani radovi . 184.2.1. Istrano buenje .. 19

4.3. Izvedba vodozahvatnih objekata .. 214.3.1. Tipovi i kaptaa izvora 214.3.2. Kopani zdenci ... 234.3.3. Kanati . 234.3.4. Horizontalni zahvati podzemne vode 244.3.5. Bueni vertikalni zahvati podzemne vode 26

4.3.5.1. Vertikalni bueni zdenci .. 264.3.5.2. Ugradnja cjevnog materijala i filtra .. 264.3.5.3. Osvajanje zdenca 294.3.5.4. Dezinfekcija zdenca 314.3.5.5. Crpenje podzemne vode 31

4.3.6. Dreniranje stijena i sniavanje razine podzemne vode za potrebe graditeljstva .. 34

5. KORITENJE PODZEMNE VODE . 36


2/90

2

5.1. Vodoopskrba stanovnitva i industrije .. 365.1.1. Osnovni imbenici pitke vode 375.1.2. Kondicioniranje podzemne vode .. 37

5.2. Podzemna voda i hidrotehnike melioracije . 415.2.1. Navodnjavanje . 415.2.2. 0dvodnja 43

5.3. Termomineralna podzemna voda . 445.3.1. Mineraine podzemne vode . 44

5.3.2. Prirodne termomineralne podzemne vode .. 445.3.3. Prirodne termalne podzemne vode .. 455.4. Promjena stanja u vodonosniku zbog promjene razine podzemne vode 47

5.4.1. Slijeganje 485.4.2. Dispozicija tekueg otpada . 505.4.3. Obogaivanje naftnih leita podzemnom vodom .. 50

5.4.4. uvanje i uskladitenje podzemne vode .. 505.4.5. Umjetno obogaivanje vodonosnika . 51

6. ZAGAIVANJE PODZEMNE VODE 56

6.1. Fiziko zagaenje . 60

6.2. Mikrobioloko zagaenje 60

6.3. Kemijsko i radioloko zagaenje .. 61

6.4. Osnovne vrste i naini zagaivanja podzemnih voda ... 656.4.1. Zagaivanje kod izvedbe vodozahvatnog objekta . 656.4.2. Zagaivanje zbog neadekvatne konstrukcije i eksploatacije zdenca . 656.4.3. Zagaivanje iz odlagalita komunalnog i industrijskog otpada 676.4.4. Zagaivanje induciranom infiltracijom .. 70


3/90

3

6.4.5. Ostale mogunosti zagaivanja podzemne vode .. 71

6.5. Oblik i trajanje izvora zagaenja 75

7. ZATITA PODZEMNE VODE 777.1. Zatita izvorita i crpilita 78

7.2. Hidrogeoloki aspekt zatite podzemne vode . 80

8. MODELIRANJE STANJA U VODONOSNIKU 82

8.1. Openito o modeliranju 82

8.2. Razvoj tehnike i tipovi modeliranja 82

LITERATURA 87


4/90

4

4. ISTRAIVANJA NA PODZEMNU VODU

Istraivanje na podzemnu vodu zahtijeva poznavanje

odreenih hidrolokih, hidrobiokemijskih i potpunopoznavanje geolokih odnosaprostora koji se istrauje. Odposebnog su znaenja pouzdani podaci o litolokoj istratigrafskoj pripadnosti stijena, geolokoj strukturi tenadasve o hidrogeolokim odnosima u podzemlju. To jeneophodno bez obzira na to da li se namjerava kaptirati izvor

na povrini, zahvatiti podzemna voda zdencima, izgraditihidroenergetski objekt ili zbog izvedbe nekog graevinskogobjekta koji, niti ne mora biti u direktnoj vezi s koritenjemvoda. U shematskom se obliku (tablica 4.1) daju fazeistraivanja, zahvaanja i gospodarenja vodonosnikom(Hamill & Bell, 1986)

Svi istrani radovi mogli bi se podijeliti u dvije osnove grupe:indirektne istrane radove, kojima se ne zadire, i direktneistrane radove kojima se ulazi u zemljinu koru.

4.1. Indirektni ist rani radovi

Svakom ozbiljnom istraivanju treba prethoditi potpunoupoznavanje sa svim relevantnim podacima o istraivanomprostoru postavljanje konanog cilja istraivanja.

4.1.1. Postojee podloge i dokumentacija

To ukljuuje geodetske podloge, analizu postojeih

geolokih, hidrogeolokih i ostalih karata. Osnovni podacio hidrogeolokim i drugim objektima trebali bi biti pohranjeni u


5/90


6/90

6

potrebe geodezije i utvrivanje geolokih struktura. Drugi tipovi filmova koriste se za posebne namjene. Varijacijeu sadraju vode u tlu i stijeni koje nee biti vidljive na crno-bijelim fotografijama jasno e se odraavati na falsesnimkama.

Stereoskopsko promatranje pripadajuih stereoparova fotografija omoguuje dobivanje trodimenzionalne slikemorfologije i geoloke grae terena.

4.1.3. Geofizika istraivanja

Geofizike metode se koriste da bi se odredila geoloka struktura, litoloki sastav i kvaliteta stijena mjerenjemnjihovih pojedinih fizikih znaajki. Korelaciju i interpretaciju geofizikih mjerenja olakavaju rezultati dobivenibuenjem i interpretacijom rezultata strukturnih buenja. Osnovne geofizike metode ine seizmika,geoelektrina, gravimetrijska i magnetska ispitivanja stijena.

4.1.3.1. Seizmika ispitivanja

Seizmika ispitivanja se baziraju na mjerenju brzina valova koji se ire od mjesta potresa. Umjetni potres moe

biti izazvan snanim udarcem ili eksplozijom na povrini zemlje. Kao i kod prirodnog potresa energija odnosnovibracije prenaaju se kao longitudinalni, transverzalni i kao dugi valovi. Zbog toga, jer se longitudinalni valovi irebre i lake generiraju, samo se oni koriste kod seizmikih ispitivanja stijena. irenje potresnih valova ovisi o graii stanju stijena, o mineralokom sastavu te o prisutnosti podzemne vode u porama stijena. Openito brzine suvee u eruptivnim stijenama, nego u metamorfnim, a najmanje su u sedimentnim stijenama. Brzine se usedimentnim stijenama poveavaju sa stupnjem konsolidacije (zbijanja, kompakcije), te stupnjem cementacije i

dijageneze stijene.Veina stijena, a posebno neki kriljavci te gotove sve sedimentne stijene, obiljeene su izrazitom anizotropijom,to neposredno utjee i na brzinu irenja seizmikih valova. Posebnu ulogu pri tome ima poroznost stijene isaturiranost stijene podzemnom vodom.


7/90

7

U tablici 4.2. daje se prikaz brzinapotresnih valova u nekim osnovnimstijenama prema iskustvenim rezultatima

ispitivanja Geofizike iz Zagreba.Pri prolazu seizmikih valova kroz jedansloj prema drugome, jedan se dioenergije reflektira prema povrini, dok sedrugi, koji je zadran u stijeni, lomi.

Stoga se razlikuju dvije osnovne metode:refleksivna i seizmika refrakcijskaispitivanja. Slikom 4.1. prikazan jehipotetski grafiki prikaz vrijeme-udaljenost za teoretski jednoslojanproblem, kada je kontakt izmeu dvijuvrsta stijena paralelan s povrinom.

Danas se rezultati istraivanja vie ne

interpretiraju samo po matematikimobrascima, nego se obilno za to koristekompjuterski programi.


8/90

8

Plitka refrakcijska seizmika (Delta-t-V metoda)

Refrakcijska seizmikazasniva se na odreivanjubrzina seizmikih valova (V) i lociranju znaajnijih

elastinih diskontinuiteta, a primjenjuje se u svrhukontinuiranog praenja prostornog rasporeda ipromjena u fiziko-mehanikim karakteristikamastijena u podzemlju.

Refrakcijska metoda temelji se na refrakcijielastinih seizmikih valova na kontaktu dvijusredina kojima seizmike znaajke zadovoljavajuuvjetV2>V1. Elastini val generira se na povrinii poinje se iriti brzinom gornje povrinske zone.Za ovu metodu od presudne je vanosti da valkoji prolazi kroz gornju povrinsku zonu stigne nagranicu diskontinuiteta pod kritinim kutom, kutomtotalne refrakcije (prema Snellovom zakonu).

On se dalje iri du tog kontakta brzinom donjeg medija V2 i vraa na povrinu (prema Hygensovom principu),gdje se njegov nailazak registrira geofonima. Iz geometrije rasporeda geofona i toaka paljenja na povriniterena, te registriranih vremena prvih nailazaka seizmikih valova do pojedinog geofonskog mjesta, od trenutkakada je val generiran, formiraju se s-t dijagrami tzv. dromokrone. Iz dobivenih dromokrona kombiniranim se

tehnikama primjenom direktnih metoda i metoda inverznog modeliranjadobivaju dubine i prostorni rasporediseizmikih brzina.

Uvjeti i ogranienja

Za uspjenu primjenu direktnih metoda interpretacije seizmike refrakcije (plus-minus metoda, metoda valnefronte, CMP-metoda, GRM-metoda i sl.), u odreivanju granica razliitih sredina po dubini treba postojati tzv.

normalan slijed brzina, to znai da se materijali vee brzine elastinih valova trebaju nalaziti ispod onih s manjombrzinom. U obrnutom sluaju ne moe doi do totalne refrakcije valova du plohe diskontinuiteta.


9/90

9

Inverzija brzinaje sasvim normalna pojava, npr. u kru kod pojave kaverni, zatim raspucanih vapnenaca ispodkompaktnih, flikih lapora ispod vapnenaca, kod razliite zbijenosti i saturiranosti sedimentnih serija i sl., pa utakvim sluajevima metoda ne daje tone rezultate po dubini. Ipak, njezina primjena je opravdana jer se dobro

moe izdvojiti debljina prve trone zone materijala najmanje brzine, koja je redovito prisutna.Uvoenjem novih metoda inverznog modeliranja, ova su ogranienja eliminirana i mogunosti refrakcijskeseizmike metode proirene su na sasvim realne geoloke situacije. Metoda koja se koristi, pored gore navedenihdirektnih metoda, pri konanoj obradi rezultata seizmikih ispitivanja je inverzna Delta-t-V metoda, uvedena usijenju 1999., (prvi put opisna od strane Gebrande and Miller 1985) te WET tomografija (Wavepath EikonalTraveltime; Schuster 1993: Watanabe 1999 ) . Delta-t-V metoda daje kontinuirani raspored brzina sa dubinom

ispod svake stanice u seizmikom profilu, a ukljuuje vertikalne gradijente brzina, linearni porast brzine sadubinom i inverzne rasporede brzina.

Oprema za seizmika istraivanja

Tipini ureaj za seizmika istraivanja prikazan je na donjoj slici (digitalni seizmograf TERRALOC ABEM MARK6 (24 kanala). Za prijem signala koriste se vertikalni geofoni SENZOR SM 4, rezonantne frekvencije 10 Hz.

Dakako, moe se koristiti i kvalitetna oprema bilo kojeg drugog proizvoaa.

Tehnike karakteristike seizmografa Terraloc Mark 6, ( 24 kanala ) :

Duina snimke 28, 256, 512, 1024,2048, 4096, 8196 ili 16384 uzoraka po traguVrijeme snimanja 3,2 ms do 32,7 s

Pojaanje (teor./mjer.) 126/114 dB

Analogni filteri Low-cut, 12 ili 24 dB/oktava,16 koraka od 12 do 240 Hz

A/D konverter 21 bitni (18 bita + 3-bitni IFP)

Memorija 999 32-bitnih rijei po tragu

Digital I/O9 LCD ekran


10/90

10

4.1.3.2. Geoelektrina ispitivanja

Geoelektrina ispitivanja bez sumnje imaju znaajne

prednosti pred drugim geofizikim metodama ispitivanjapodzemlja; posebice ako se radi o ispitivanjima napodzemnu vodu, jer su jednostavna, jeftina, brza i tona.No naravno i ta ispitivanja, kao uostalom i sva druga, imajusvoje ograniavajue uvjete; to je u prvom redu relativnomala debljina stijena, odnosno jako izraena morfologija

ispitivanog prostora.Geoelektrinim ispitivanjima mjeri se provodljivost, odnosnootpori stijena pri prolazu elektrine struje. Struja se izbaterije (najee), preko ica putem metalnih elektroda(naponskih) uputa u tlo, a na mjernim elektrodama seregistriraju prividni otpori stijena. Prolaz elektrine struje

kroz stijene u mnogome ovisi o prisutnosti podzemne vodeu stijeni.

Prema rasporedu elektroda razlikuju se dvije najeekoritene konfiguracije: Wenner-ova i Schlumberger-ova.

Kod Wenner-ovog rasporeda elektroda razmak meu

naponskim i mjemim elektrodama je konstantan, zato seona primjenjuje kod geoelektrinog profiliranja. Profiliranjemse odreuju karakteristike stijena na odreenoj ikonstantnoj dubini, a odabirom stajalita dobiva seprostoma slika o rasprostiranju i kvaliteti stijena. PriSchlumberger-ovom se rasporedu na istom stajalitu

poveava me

usoban razmak naponskih i mjernihelektroda i time se ispituje sve vea dubina; ovakva se


11/90

11

ispitivanja nazivaju geoelektrina sondiranja i temeljna su ispitivanja meu geolektrinim metodama.Geoelektrinim se sondiranjem dobiva slika i o vertikalnim znaajkama stijena te o njihovoj prostornoj distribuciji.

Dubina stijena obuhvaena ispitivanjima zavisi o meusobnoj udaljenosti naponskih i mjemih elektroda; to je vei

meusobni razmak elektroda vea je dubina ispitivanja. Elektrode se obino postavljaju u ravnoj liniji s time da senaponske elektrode (A i B) nalaze izvan mjernih elektroda MiN). Razlike u potencijalu se mjere u ohm-ima, adobivene vrijednosti se iskazuju u prividnim otporima. Tablicom 4.3. daju se prividni otpori nekih osnovnih stijenaprema iskustvu Geofizike.

Podaci dobiveni geoelektrinim ispitivanjimaveoma su pouzdani ako se verificirajustrukturnim buenjima, mjerenjima naprirodnim izdancima stijena, te ako rezultatemjerenja interpretira iskusan geoelektriar.

Posebno se dobri rezultati dobivaju priizrazitim razlikama u prividnim otporima

stijena, njihovoj veoj debljini te unevezanim klastinim sedimentima.Geoelektrina ispitivanja spadaju u osnovnaindirektna ispitivanja koja se provode zapotrebe hidrogeologije. U izvjesnom smislumoe se povui korelacijska veza prividnih

otpora i vodoprovodnosti (transmisivnosti)vodonosnika.

U novije vrijeme, kao najnaprednija inajuinkovitija vrsta geoelektrinihistraivanja, razvijene je geoelektrinatomografija. U nastavku izlaganja biti e

opisana malo podrobnije.


12/90

12

Geoelektrina tomografija

Otpornost je najvanije elektrino svojstvo stijena i mjerenjem na povrini odreujemo potpovrinsku raspodjeleotpornosti u podzemlju te dobivamo informacije o geolokom sastavu i grai istraivanog podruja. Razliite vrste

stijena imaju razliite elektrine otpornosti a rasponi otpornosti (v. tablini prikaz) ovise o mineralnom sastavu,stanju stijenske mase (razlomljenost, upljikavost) sadraju fluida u pukotinama i porama, porozitetu, stupnjuzasienja stijene vodom, mineralizaciji fluida, temperaturi. Valja uoiti da su otpornosti glina, kao najslabije karikeu geotehnikom lancu posmine vrstoe, najnie u stijenama i tlima. Zato je geoelektrina tomografija ugeotehnici veoma pogodna za otkrivanje slojeva najnie posmine vrstoe.

Tablini pr ikaz elektri

ne otpornosti stijena, tala, minerala (mokro suho stanje) i teku

ina:


13/90

13

Za potrebe hidrogeolokih istraivanja, gline se dobro razlikuju od pijesaka i ljunaka (usporedi s tablicom 4.3), pase jasno istiu vodonosne naslage (pijesci, ljunci) kao i izolatori (gline).

Metoda elektrine otpornosti zasniva se na uvoenju struje u podzemlje pomou dvije strujne elektrode(C1, C2)

te mjerenju elektrinog potencijala pomou druge dvije elektrode koje se zovu potencijalne(P1, P2).

Princip mjerenja i modeli istraivanja kod geoelektrine tomografije

2D-GEOELEKTRINA MJERENJA(geoelektrina tomografija) odlikuju se slijedeim znaajkama:uklanjanjaju ogranienja 1D mjerenjaprate promjene otpornosti u vertikalnom i horizontalnom smjeru i koriste se pri istraivanju kompleksnih

geolokih struktura.ne uzimaju u obzir promjene otpornosti okomite na mjereni presjekmjerenja se izvode za sve uzemljene elektrode pri emu se mijenja razmak izmeu elektroda a time i

dubinski zahvat te tako dobiva kontinuirani presjek prividnih otpornosti (pseudosekcija).

Shematski prikaz mjerenja otpornosti

C1, C2- strujne elektrodeP1, P2- potencijalne elektrode

strujnice

ekvipotencijalne linijePovrina terena

P2P1

C2C1


14/90

14

Adreseelektroda

Kablovi soznaenim pozicijama elektrodai mjernim instrumentima

Prvi poloaj kablova

Drugi poloaj

Trei poloaj

Toka mjerenja Toka mjerenja Toka mjerenja1 2 3

Oprema za 2D i 3D mjerenja metodom otpornosti sastoji se od ureaj za mjerenje otpora u tlu od (ABEM Terrameter SAS4000), selektora elektroda ( ABEM Electrode Selector ES 464 ), kabela za elektrode od kojih svaki ima 21 izlaz zaelektrode s konstantnim razmakom izmeu izlaza za elektroda, elektroda od nehrajueg elika sa spojnicama do kabla.

Kabeli imaju konstantni izlaz za elektrode na 2, 5 i 10 metara. Ovisno o razmaku izlaza elektroda ovisi geometrija mjernog sustava a time i dubina istraivanja Osim otpornosti ureajem za mjerenje ABEM Terrameter moemo mjeriti i induciranu polarizaciju za zadani pravac

mjerenja.

Tipina oprema za geoelektrina istraivanja (postoje, dakako, i drugi slini ureaji odgovarajue kvalitete)


15/90

15

a) Trona zona i/iliglinoviti pokrov naosnovnoj stijeni

b) Kontakt flia ivapnenca

Tipini izlazni rezultati za neke sluajve koritenja geoelektrine tomografije

0 5 10 15 20 25 3 0 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10 5 110 1 15 120 125 130 135 140 145 150 155 160

Udaljenost (m)

45

50

55

60

65

70

75

80

Nadmorskavisina

45

50

55

60

65

70

75

80

0 20

30

40

50

60

100

200

300

500

1000

1500

2500

5000

7500

10000

15000

25000

Otpornost ( m )

1. POKROVNI I POVRINSKI POJAS TROENJA -GLINA, ODLOMCI I KRJEVAPNENCA, PJEENJAKA, LAPORA I BREETE VEI BLOKVI VAPNENCA UNUTAR GLINE

2. NASLAGE FLIA - LAPOR OTPORNOSTI MANJIH OD 60 OHMMETARA

KARBONATNA STJENOVITA MASA

DRO-24

NASLAGE FLIA

3 KARBONATNA STJENOVITA MASA , OKRENA U POVRINSKOM DIJELU

NA GEOELEKTRINOM PROFILU OTPORNOSTI VEEOD 15000 OHMMETARA (OD 88 METARA DO 128 METARANA PROFILU) UKAZUJU NA MOGUU POJAVUMANJIH KAVERNI I PUKOTINA BEZ ISPUNE


16/90

16

4.1.3.3. Magnetska, gravimetrijska, georadarska i VLF ispi tivanja

Magnetske i gravimetrijske metode se primarno koriste kod istraivanja geolokih struktura, a u manjoj mjeri pri

standardnim hidrogeolokim istraivanjima. Magnetske metode istraivanja se baziraju na injenici da su svestijene u veoj ili manjoj mjeri pod utjecajem zemljinog magnetnog polja magnetine. Mjerenja se provodemagnetometrom i naroito su pogodna snimanja iz zraka.

Gravimetrijske metode ispituju razliitost gustoe povrinskih ali i stijena u zemljinoj unutranjosti. I za ova suispitivanja najpogodnija snimanja iz zraka. Metoda daje pouzdane podatke u sluaju kada se pod nevezanimklastinim sedimentima nalaze vrste - primjerice eruptivne stijene.

Georadarskom metodom se mogu utvrditi heterogenosti u sastavu relativno plitkog dijela litosfere.VLF metodom se mogu odrediti zone relativno intenzivnijeg procjeivanja podzemnih voda, posebice u vrstimstijenama. Metoda se bazira na instrumentalnom utvrivanju magnetske komponente elektromagnetskog polja,izazvanog radio odailjaima vrlo niske frekvencije (VLF).

4.1.4. Karotana ispitivanjaKarotana ispitivanja su nezaobilazna geofizika ispitivanja koja se provode u istranim buotinama razliitihdimenzija i namjena. To su ispitivanja koja su kratkotrajna (provode se u toku jednog dana za standardnu dubinubuotina), relativno malih trokova, te omoguuju dobivanje dragocjenih podataka o hidrogeolokim parametrimaispitivanih stijena in situ.

Rezultati ispitivanja ovise o vrsti i primijenjenoj konfiguraciji mjernih sondi, o dijametru buotine, otporu isplakekoja se koristi pri buenju i njezinog prodora u stijenu, debljini pojedinih slojeva, te o poroznosti stijene i fluidu kojise nalazi u porama stijene. Metode karotae mogu se podijeliti u nekoliko grupa, a navode se one koje se u naojpraksi najee koriste, tj. elektrokarotaa, radioaktivna karotaa i jo neke karotane metode.


17/90


18/90

18

Kaliperska ispitivanja - odreivanje dijametrabuotine odnosno njezinog zacjevljenja,odreivanje konstrukcije nepoznatih zdenca.

Inklinometarska ispitivanja - odreivanjanagiba buotine i otklona od vertikale osibuotine, odreivanje stvarne dubine buotine ilizdenca.

Hipotetski prikaz rezultata karotanih ispitivanja daje

se slikom 4.3.Za korektnu interpretaciju prikupljenih podatakaneophodno je primijeniti svu paletu prezentiranihmetoda karotanih ispitivanja. Treba napomenuti dase ovim ispitivanjima mogu odrediti i proslojci debljinesamo 5 cm. Zbog toga su esto u amerikoj praksi ova

mjerenja supstitucija jezgrovanju strukturnih buotina,to ima opravdanja samo u sluaju kada se nabuena

jezgra ne treba laboratorijski ispitivati.

4.2. Direktni istrani radovi

U direktne istrane radove mogu biti svrstana ona istraivanja kojima se fiziki ulazi u zemljinu koru. Ru

no ili sastrojevima mogu se izvesti relativno plitki istrani objekti kao to su istrani raskopi i istrane jame. Ovi se radovi

obino izvode u okviru detaljnih hidrogeolokih istranih radova, posebice u terenima gdje je stijena prekrivenasekundarnim materijalima odnosno produktima troenja. U vrstim stijenama, a naroito u karbonatnim stijenamanaeg kra, detaljno istraivanje hidrogeolokih odnosa esto se provodi izvedbom istrane galerije. Nerijetkodobro projektirana i izvedena istrana galerija moe posluiti i kao konana kaptana graevina podzemne vode.


19/90


20/90


21/90

21

4.3. Izvedba vodozahvatnih objekata

Po zavretku istranih radova i dobivanja pozitivnih rezultata,

traenih koliina i kakvo

e vode, pristupa se projektiranjuhidrogeolokih objekata za zahvaanje podzemne vode.

Namjena kaptanih objekata moe biti razliita. U najveembroju sluajeva radi se o kaptiranju podzemnih voda zapotrebe vodoopskrbe stanovnitva (pitka, industrijska,tehnoloka, voda za navodnjavanje, mineralna voda i dr.). No,

zahvaanje podzemne vode moe se vriti i zbog drugihrazloga koji nemaju direktne veze s vodoopskrbom

stanovnitva. Ve se odavna podzemna voda koristi zapotrebe balneologije, geotermiki se potencijal termikiiskoritava u sve veoj mjeri zbog ekonomskih i ekolokihrazloga, vri se odvodnja graevinskih jama i rudarskihprostora, podzemnom vodom se eksploatiraju razliitemineralne supstancije, koristi se u sekundarnoj fazi razradenaftnih leita, te za izvedbu najrazliitijih hidraulikih barijera.Treba rei da ovaj podui navod koritenja podzemnih vodaipak nije konaan, te da se u svakom sluaju ponaosob trebaprojektirati i izvesti vodozahvatni objekat, koji je u potpunomsuglasju s hidrogeolokim odnosima i namjenom koritenja.Prikazati e se osnovni naini kaptiranja podzemne vode.

4.3.1. Tipovi i kaptaa izvora

Izvor (vrelo)se moe definirati kao mjesto izbijanja podzemnevode na zemljinu povrinu. Uzrok izbijanju podzemne vode

moe biti razliit, no najee se izvor pojavljuje na kontaktupropusnih i nepropusnih stijena.


22/90

22

Znai da je pojava izvora uvjetovana prirodnim karakteristikama stijena te opim i lokalnim hidrogeolokimodnosima; to se odnosi prvenstveno na izvore u sedimentnim stijenama, no i na druge izvore kao to su npr.gejziri, krki izvori i dr. Na slici 4.5. daju se neki tipovi izvora.

U kru su prisutni hidrogeoloki objekti, na kojima za visokihvodostaja i obilnih oborina izvire podzemna voda, dok usunim mjesecima na istom prostoru povrinska vodaponire. Takve se pojave nazivaju estavelama. Izviranjeslatke vode u moru naziva se vruljama.

Svi se izvori mogu uvjetno podijeliti u dvije osnovne

skupine, u silazne i uzlazne izvore. Uvjetno - zbog toga jerse sva kaptirana podzemna voda moe kretati jedino poddjelovanjem gravitacije, sve su podzemne vode izvora ustvari silaznog porijekla. Iznimka u tom smislu je podzemnavoda gejzira, ija je pojava na povrini terena uvjetovanapregrijanim parama, pa moemo rei da (u najuem smislu)

jedino ove podzemne vode moemo smatrati uzlaznim(Slika 4.6.c). U praksi, ne samo hidrogeolokoj, rabi se izrazuzlazni izvor. Naziv se u stvari odnosi iskljuivo na mjestopojave izvora, gdje su lokalni hidrogeoloki odnosi takvi dase dio podzemnih voda na manjem prostoru kree uzlazno,pri emu se ona prelijeva preko vodonepropusne barijere. U

pragmatikom smislu ova distinkcija ima veoma znaajnuulogu. Naime, veoma esto upravo zbog toga jer nisu dokraja razjanjeni hidrogeoloki odnosi pojave izvora,izraeni su loi projekti a u skladu s time i pogrenekaptae. Tako se esto dogaada kaptana graevinadjeluje kao uspor te podzemna voda nije u potpunosti

zahvaena kaptaom, veju djelomino zaobilazi.


23/90

23

Stoga generalno kaptanu graevinu (zahvaanje izvora) pri silaznim izvorima treba postaviti iznad pojave izvora,a na uzlaznim izvorima hipsometrijski ispod lokacije izbijanja podzemne vode (Slika 4.6.). Kaptaa na samomizvoru izvodi se jedino u sluaju vertikalnog kontakta izmeu vodonosnika i vodonepro-pusne stijene, odnosno na

nekim lokacijama u kru.4.3.2. Kopani zdenci

Kada na odreenom prostoru ne postoji izvor, odnosno ako on ne daje potrebne koliine vode, posee se zapodzemnom vodom. Ne samo iz pisanih dokumenata, nego i na osnovu mnogobrojnih arheolokih nalazita,moglo se zakljuiti da su nai preci veoma esto izvodili kopane zdence.

Kopanim zdencem se naziva objekat za zahvaanje podzemne vode iz relativno plitkog vodonosnika. Kopanizdenci su obino malih dubina i promjera oko 1 m. Naini izvedbe su razliiti, to prvenstveno ovisi o stijeni u kojojse zdenac (bunar) izvodi. Kopanje zdenaca je u mnogim zemljama pa i kod nas, zanat kojim se na alost kao upravilu bave nedovoljno educirane osobe. Zbog toga, bez obzira na to to se ovi objekti izvode za potrebeindividualnih potroaa, uloena sredstva nisu uvijek u skladu s dobivenim rezultatima.

Stijenke zdenaca zidaju se od kamena i cigle pa i drvene grae; izvode se tako

er iz betonskih prstenova, no utom sluaju se dotok vode ostvaruje iskljuivo kroz dno zdenca.

4.3.3. Kanati

Prije 3.000 godina u Iranu je umjetnost izvedbekopanih zdenaca kulminirala genijalnom

konstrukcijom zdenca i tunela nazvanom kanat(ghanat, kariz, foggaras). Odatle se ova tehnikakaptae vode proirila na velik dio Azije, Afrike pa iJune Amerike. U Iranu postoji oko 50.000 takvihsistema, koji jo i danas pokrivaju 75 % potreba zavodom. Na slici 4.7. dan je shematski prikaz izgleda

kanata. Slika 4.7. Shematski prikaz kanata


24/90

24

U kvartarnim poluvezanim sedimentima kopa se osnovni zdenac (dubine oko 50 m, no ima ih i do dubine od 400m) kojim se kaptira podzemna voda u prostoru neposredno uz zonu prihranjivanja. Iz osnovnog zdenca (majkazdenac) vri se runo kopanje tunela pod blagim nagibom prema mjestu koritenja. Profil tunela (oko 0,6 x 0,4

m) osigurava se segmentima izraenim od pe

ene gline, odnosno oblae se kamenom da bi se sprije

ilozaruavanje tunela i nepotrebno procjeivanje vode prema saturiranom dubljem dijelu vodonosnika. Svakih 30 do

100 m iskapa se vertikalni prokop prema povrini kojim se iznosi iskopani materijal i istodobno slui za ventilaciju.Duina kanata kree se od nekoliko stotina metara do 70 km. Izdanosti kanata su takoer razliite i kreu se odnekoliko litara do 500 l/s.

Kada se uzme u obzir da su se kanati izvodili bez modernog naina projektiranja i izvoenja, sasvim je sigurno da

se iranske graditelje kanata (moganise) moe svrstati doista u najgenijalnije hidrogeologe i graevinske inenjere.

4.3.4. Horizontalni zahvati podzemne vode

U brdovitim krajevima, gdje su strmi kontaktiizmeu vodopropusnih i vodonepropusnih stijena,

podzemna se voda moe kaptirati i horizontalnimzahvatima. Na Havajima se esto izvodehorizontalni tuneli da bi se kaptirala podzemnavoda iza vodonepropusnih lava, koje su se premapovrini probile dikeovima, rasjedima ilipukotinama. Izvedbom jednog tunela na Havajima

ostvarena je izdanost od 600 l/s vode (Hamill &Bell, 1986.).

Slikom 4.8. prikazuje se zahvat podzemne vodehorizontalnim buenjem na lokaciji Toak kodTravnika. izdanost prirodnog izvora Toak bila je 5l/s, a izvedbom horizontalne kaptae podzemne

vode ostvarena je izdanost od Q = 19,5 l/s.


25/90

25

U kru su naslage flia este hidrogeoloke barijereotjecanju podzemnih voda u more. Fli ini izmjenanaslaga brea, konglomerata, vapnenca, pjeenjaka

i lapora. U paketu naslaga fli se odlikujerelativnom vodonepropusnou, pa je - ako nijejako oteen tektonskim procesima, odnosnoerodiran - idealna barijera podzemnim vodama ukarbonatnim stijenama kra. S obzirom na injenicuda sva krka podruja karakterizira kronininedostatak vode, fli ima dominantnu ulogu prirjeavanju problema vodoopskrbe u obalnimprostorima svih mediteranskih zemalja.

Veoma se esto u cilju zahvaanja podzemnih voda,odnosno s namjerom poveanja izdanosti krkihizvora, pristupa izvedbi vodozahvatnih galerija.

Galerijama su kaptirane podzemne vode kapacitetanekoliko litara pa do nekoliko m3 u sekundi (Slika4.6.f).

Poseban nain kaptiranja podzemne vode suhidrogeoloki objekti nazvani Ranney zdenci (Slika4.9.). Ovi se zdenci sastoje od kopanog armiranog

zdenca debljine stijenke izmeu 0,45 i 0,60 mprosjene dubine 20-tak metara. U dnu betonskekonstrukcije radijalno se izvode buotine u koje sehorizontalno ugrauju drenane cijevi. Drenanecijevi sastoje se od dvometarskih perforiranih cijevipromjera 20 do 60 cm, ija ukupna duina moe biti i

90 m.


26/90

26

Ovi relativno komplicirani hidrogeoloki objekti izvode se u sitnozrim vodonosnicima (pijescima) u kojima sepojedinanim vertikalnim zdencima mogu dobiti samo manje koliine vode. Ranney zdenci se esto izvode ublizini povrinskih tokova, tako da se voda rijeka filtrirana kroz prirodne naslage procjeuje u drenove koji su

postavljeni ispod korita same rijeke.4.3.5. Bueni vertikalni zahvati podzemne vode

4.3.5.1. Vertikaini bueni zdenci

Osnovna razlika izmeu istranih buotina i vodozahvatnih zdenaca sastoji se samo u njihovom promjeru. Notreba naglasiti da je ve spomenuto reversno buenje ipak specijalizirana metoda razvijena prvenstveno za

potrebe zahvaanja podzemnih voda.

4.3.5.2. Ugradnja ci jevnog materijala i fi ltra

Svaki se cijevni zdenac sastoji od tri osnovna konstruktivna dijela: nadfiltarske cijevi, filtra i talonika (Slika 4.11.).Nadfiltarska cijev moe biti istog promjera kao ostali konstruktivni dijelovi zdenca, no moe biti i veih dimenzija;tada se govori o teleskopskoj konstrukciji zdenca. Teleskopska se konstrukcija izvodi u sluaju da dijametar cijevinije dovoljan za ugradnju eksploatacijskih ureaja zdenca. U praksi se izvedba teleskopske konstrukcijeprimjenjuje kod crpenja vode iz zdenaca ije su filtarske cijevi manje od 300 mm.

U cijevnim zdencima podzemna voda ulazi u zdenac kroz filtarsku konstrukciju. Osnovna namjena filtarskog dijelazdenca jest omoguiti procjeivanje podzemne vode iz vodonosnika, a s druge strane sprijeiti unaanje esticavrstog dijela vodonosnika u konstrukciju zdenca. Filtarsku konstrukciju nije neophodno postavljati u

konsolidiranim sedimentima i vrstim stijenama, gdje se podzemna voda u zdenac procjeuje kroz pukotine iupljine u stijenama. Ako kakvoa stijena dozvoljava u takve stijene katkada nije potrebno ugraivati bilo kakavfiltarski materijal.

Odabir tipa i vrste filtra odreuje se projektom - na bazi analize uzoraka nekonsolidiranih stijena. Filtar, kaouostalom i drugi cijevni materijal, moe biti od elika, azbest-cementa, betona, plastike te od armiranih umjetnihsmola. Azbest-cementni materijal je u mnogim zemljama, zbog njegovih karcinogenih znaajki, zabranjen

materijal za kaptau pitkih podzemnih voda. Osnovni i najee koriteni materijal je i nadalje elik.


27/90

27

Vrste i tipovi filtarskih otvora su veoma razliiti. Danasse u veini sluajeva rabe filtri okruglih otvora, uzduno(slika 4.10.a) i popreno rezani otvori, mostiavi filtri te

veoma cijenjeni i sigurno najbolji tzv. Johnson filtri(spiralno namotana ica od nerajueg elika navarenana osnovnu skeletnu konstrukciju - slika 4.10.b).

Odabir filtra i njegova promjera (tablica 4.4) vri seprema znaajkama vodonosnika, planiranim koliinamavode, i nainu eksploatacije, vodei rauna da trokoviizvedbe vodozahvatnog objekta budu to manji.


28/90

28

Odnos povrine perforiranog dijela filtra prema ukupnoj povrini filtarske cijevi naziva se propusnost filtra iizraava se u postocima. Propusnost filtra kree se izmeu 1 i 61 %, s time da ona ne bi trebala biti manja od15%. Propusnost od 15 - 25% najee je kompromisno rjeenje izmeu elje za to manjim otporima i

potrebnomvrsto

om filtarskog dijela konstrukcije zdenca. Moda je najvaniji faktor koji utje

e naprojektiranje konstrukcije zdenca da li je vodonosnik pod tlakom ili slobodan, te da li je vodoprijemnim

dijelom zdenca zahvaena itava debljina vodonosnika.To e naime uz tipove filtarske konstrukcije odreditiekvipotencijalne linije tokova podzemne vode uz sam eksploatacijski zdenac (Slika 4.10.).

Navedene filtarske konstrukcije ugrauju se u vodonosnike izgraene od krupnozrnih sedimenata.

Pri zahvaanju nafte i dubokih naftnih voda ne koriste se unaprijed pripremljeni i izraeni filtri, ve se elini

cijevni materijal perforira na odreenom dubinskom intervalu posebnim priborom.Ugradnja filtarske konstrukcije bez ljunanog zasipa primjenjuje se u vodonosnicima izgraenim odvrstih i krupnozrnih nevezanih klastinih sedimenata.

U vodonosnike koje ine relativno sitnozrne nevezane klastine stijene, gdje je efektivna veliina zrnamanja od 0,25 mm, a koeficijent nejednol ikosti manji od 3, ugrauje se odgovarajui ljunani zasip.

Filtarski zasip treba biti takav da trajno spreava unaanje sitnozrnih frakcija u konstrukciju zdenca. Filtarskizasip se projektira prema filtarskom pravilu, to u praksi znai da veliina prosjenih njegovih zrna trebabiti 4 puta vea od odgovarajue veliine zrna sedimenta vodonosnika(Bieske, 1961.). Pri prvim izvedbamazdenaca sa ljunanim zasipom smatralo se da debljina zasipa treba biti to vea, kako bi se u potpunostisprijeilo pjeskarenje zdenca. Danas se znade da ljunana ispuna zasipa prstenastog prostora izmeu stijenkebuotine i ugraenog cijevnog materijala treba imati debljinu izmeu 7 i 12 cm, to e prvenstveno ovisiti o

granulometrijskom sastavu vodonosnika.Ispod filtarskog dijela konstrukcije zdenca ugrauje se talonik (Slika 4.11.). Talonik s jedne strane slui zaprihvaanje izvjestne koliine sitnozrnog materijala iz vodonosnika i zasipa zdenca, a s druge strane omoguujeda se u sluaju relativno tankih vodonosnika, kao i pri velikom ostvarenom snienju, u njega ugradi crpka zaeksploataciju zdenca.


29/90

29

4.3.5.3. Osvajanje zdenca

Nakon ugradnje cijevnog materijala i zasipa zdenac treba

oistiti, a sam vodonosnik uz filtarski dio osvojiti. Osvajanjezdenca(well development) je faza aktivnosti na zdencu kojaprethodi eksploataciji, a moe se primijeniti i kodregeneracije starih zdenaca. Uz dobar projekt i izvedbuzdenca, osvajanje zdenca je presudno za ostvarivanjemaksimalno mogue izdanosti zdenca. Slikom 4.12. daje se

prikaz osvajanja zdenca (zasipa) i vodonosnikaintergranularne poroznosti. Razlozi postupka osvajanja surazliiti:

Buenjem zdenca naruena je primarna strukturavodonosnika. Udarnim buenjem kompaktira se stijenkabuotine, a buaom isplakom se zatvaraju pore u stijeni

(skin efekt).Odstranjivanjem sitnozrnog materijala iz zasipa i

vodonosnika poveava se propusnost vodoprijemnogdijela zdenca i efektivni radius, a time i njegovaizdanost.

Stabilizira se dio vodonosnika oko filtarskekonstrukcije, tako da e i pri veim ulaznim brzinama uzdenac kod trajne eskploatacije podzemna voda biti bezsitnih estica.

Osvajanje se primarno primjenjuje kod nekonsolidiranih klastinih sedimenata, dok se u vrstimsti jenama rabe razliite metode i potpuno drugaija metodologi ja osvajanja zdenca i vodonosnika.


30/90

30

U osnovi, sve metode se baziraju na destabilizaciji mostiasitnozrnih estica koje spreavaju slobodan prolaz podzemne vodekroz vee pore naslaga vodonosnika i zasipa:

1) Prekomjemim crpenjem zdencaostvaruje se izdanost vea negoto je bila programirana za trajnu eksploataciju. To e uzrokovati veeulazne brzine nego to je normalno, to znai da e se pokrenuti i oneestice koje bi inae stajale na mjestu.

2) Klipovanje se provodi pomou gumenih brtvi (paker) promjeraugraenog cijevnog materijala. esto je upotrebljavana metoda, jer se za

rad koriste ipke buae garniture. Podizanjem isputanjem klipanaruavaju se mostii sitnozrnog materijala u vodonosniku, koji ulazi krozfiltar a potom se sedimentira u taloniku zdenca (Slika 4.13.a). Ovumetodu treba paljivo primjenjivati, jer postoji mogunost utiskivanjasitnozrnih estica dublje u vodonosnik, to praktino znai njegovokolmiranje.

3) Komprimirani zrak(air lift)pod uobiajenim tlakom izmeu 700 i1000 kPa sigurno je najvie primjenjivana metoda osvajanja vodonosnika,no zahtijeva dosta iskustva da bi se dobili optimalni rezultati. Metoda sebazira na mijeanju zraka i vode, pa ta emulzija veoma lagano moe izbuotine izbaciti i sitne estice stijene (Slika 4.13.b). Metoda zahtijevaadekvatni odabir zranih i eksploatacijskih cijevi (Rizen, 1989.), a moe se

koristiti i kao nain eksploatacije podzemnih voda.4) Hidrauliki mlaz (jetting) je efektivna metoda, koja zahtijevarelativno visoku propusnost filtarskog dijela zdenca. Potrebna oprema jerelativno jednostavna i sastoji se od buaih cijevi, mlaznica i crpke zaostvarivanje dovoljnog tlaka mlaza koji e isprati isplaku sa stijenkebuotine, odnosno izbaciti sitnozrni materijal u talonik zdenca (Sl.

4.13.c).


31/90

31

5) Disperzivna sredstvasu brojna a primjenjuju se kao deflokulantiglinenih suspenzija i koritenog bentonitapri buenju. Najee su to razni polifosfati koji se dodaju vodi pri ispiranju zdenca.

Prethodne metode mogu se rabiti i kod vrstih stijena, no za njih su razvijene i rabe se druge specifine metode:

Eksplozivom (raspucavanje stijene oko zdenca) se moe poveati efektivni radius zdenca, otvoritipukotine u stijenama. Efekat te metode ovisi o primijenjenom eksplozivnom sredstvu, vrsti stijene, strukturistijene, te o prisustvu i saturiranosti stijene podzemnom vodom.

Kiselinamase u principu obrauju vodonosnici koje tvore karbonatne stijene. Koristi se octena kiselina, au sluaju primjene solne kiseline treba dodati inhibitore u cilju zatite metalnih dijelova u zdencu. Efekattretmana kiselinama e biti to izraeniji to je vea razlomljenost stijena.

Hidrauliki slom stijenaostvaruje se primjenomdvostrukih brtvi (pakera) izmeu kojih se pod velikimtlakom utiskuje voda. Ovom metodom moe se poveati propusnost vodonosnika i na udaljenosti veoj od100 m od tretiranog zdenca (Hamill & Bell, 1986).

4.3.5.4. Dezinfekcija zdenca

U tijeku izvedbe zdenca kojim se kaptira podzemna voda praktino je nemogue ostvariti sterilne uvjete. No, bezobzira na to bilo bi dobro tijekom izvoenja barem povremeno dodavati dezinfekcijska sredstva u isplaku. Usvakom sluaju ugraeni ljunani zasip treba obavezno prije ugradnje biti dezinficiran. Najei nain sterilizacijepostie se suhim kalcijskim hipokloritom /Ca(ClO)2/. Dezinfekcijsko sredstvo treba izvjesno vrijeme biti ukontaktu s ugraenim cijevnim materijalom, zasipom pa i samim vodonosnikom. Trajanje kontakta ovisi ohidrogeolokim uvjetima, no preporua se da to ne bude krae od 24 sata. Nakon toga treba u kraem periodu

provesti crpenje zdenca, ali bez distribucije crpene vode u potroaku mreu.Svaki novi zdenac ili regenerirani stari zdenac, prije ukljuenja u vodoopskrbni sistem, mora biti steriliziran.

4.3.5.5. Crpenje podzemne vode

Osnovni problem, oduvijek pa i danas, jest kako kaptiranu podzemnu voducrpiti- iznijeti na povrinu, odnosno

distribuirati do potroaa. Nekada, a i danas u nekim siromanim sredinama, to se provodi ru

no, doma

imivotinjama, te na prostorima gdje za to postoje uvjeti, koritenjem vjetra.


32/90

32

Najei nain eksploatacije podzemnih voda je koritenje razliitih tipova crpki. Odabir crpke, bez obzira na toradi li se samo o testiranju zdenca ili o trajnoj eksploataciji, ovisi o ovim osnovnim imbenicima:

1) statikoj razini podzemne vode,

2) minimalnoj razini podzemne vode u irem prostoru, u 50 godinjem povratnom periodu,3) proraunatom snienju za traenu izdanost zdenca,

4) mogunosti interferencije s drugim zdencima u prostoru,

5) zahtijevanom uranjanju crpke od strane proizvoaa crpke,

6) predvienoj eksploataciji, raunajui i smanjenje izdanosti zdenca tijekom vremena,

7) konstrukciji zdenca (teleskopska, neophodnost ugradnje crpke u talonik i sl.).

Crpenje podzemne vode moe se provoditi razliitim strojevima i opremom. U fazi osvajanja vodonosnikaesto se primjenjuje crpenje komprimiranim zrakom (air li ft-om). Ovaj nain crpenja veoma je prikladan ukolikozdenac nije do kraja osvojen, a to znai da jo pjeskari. Mogunost crpenja ovisi o razini podzemne vode,stupcu vode u zdencu te o konstrukciji i dimenzijama ugraenih eksploatacijskih i zranih cijevi (Rizen, 1989.).

Ekonominost crpenja ovim nainom veoma je niska, te se rijetko primjenjuje u trajnoj eksploataciji.Najeekoriteni nain eksplotacije podzemne vode je crpkama. Tri su osnovna tipa crpki:

centrifugalne crpke s horizontalnom osovinom,

crpke s vertikalnom osovinom i

uronjene crpke.

Za pojedinane manje potroaei domainstvamogu se koristiti klipneili membranske crpke.

C t if l k h i t l i k i t


33/90

33

Centrifugalne crpke s horizontalnom osovinomkoriste sekod eksploatacije plitkih podzemnih voda, relativno visokerazine podzemne vode. Crpka se nalazi izvan vode, pa usisnidio moe praktino podizati vodu samo sa dubine od 7 m.Crpke su znaajnih kapaciteta, veoma su ekonomine inajee se koriste pri navodnjavanju poljoprivrednihpovrina.

Crpke s vertikalnom osovinomkoriste se pri eksploatacijidubokih podzemnih voda, a njihovo koritenje nije

uvjetovano statikom i dinamikom razinom podzemne vode.Rotori su potopljeni i osovinom spojeni s eletromotorom ilidisel agregatom na povrini.Zdenac u koji se ugrauje ovajtip crpke mora biti potpuno vertikalan.

Uronjene ili potopljene crpkeimaju uz rotore i pogonski diopod vodom. Za ugradnju tih crpki nije neophodno imati

vertikalan zdenac. Naime, vertikalnost je veoma tekoostvariti dubokim zdencima u heterogenom litolokomsastavu. To je sigurno najmodernija i najee koritenacrpka za eksploataciju podzemnih voda. Na slici 4.14. dajese shematski prikaz zdenca s ugraenom uronjenom crpkom.

Zahtijevana visina podizanja vode crpkom nee bitikonstantna zbog sezonskih i godinjih oscilacija razine vodeu skladu s prihranjivanjem vodonosnika i intezitetomeksploatacije.

Prema rezultatima testiranja zdencaodreuje se maksimalno moguai optimalna koliina vode koja se moestalno eksploatirati iz zdenca uz adekvatna snienja. Na osnovu projektiranih snienja definiraju se tip crpke i

dubina njezine ugradnje.

Slika 4.14.Zdenac s uronjenom crpkom


34/90

Ta se zatita provodi trajno ili do kolmatacije vodonosnika Onemoguavanje prodora podzemne vode u prostor


35/90

35

Ta se zatita provodi trajno ili do kolmatacije vodonosnika. Onemoguavanje prodora podzemne vode u prostorgraenja dobro vodopropusnih vodonosnika moe se postii na vie naina.

Dijafragmom ili zavjesom moe se sprijeiti prodor podzemne vode kroz relativno plitak vodonosnik. U

iskopani jarak irine do 1 m utiskuje se mjeavina cementa i bentonita. Ovaj nain protekcije je pouzdan noskup i ne moe onemoguiti prodor podzemnih voda u dno graevinske jame, ako zavjesa nije temeljena usigurnu nepropusnu podinu vodonosnika. Sniavanjem razine podzemne vode u prostoru graenja moe se,u posebnim hidrogeolokim uvjetima, ostvariti hidrauliki slom sedimenata u podini vodonosnika.

Iglofiltrimase moe sniziti relativno plitka razina podzemne vode (do dubine 7 m). Tzv. iglofiltre ine elineperforirane cijevi promjera do 2", koje se utiskuju u vodonosnik meusobno su spojene cijevima veeg

promjera, a voda se iz podzemlja izvlai vakuum crpkama.Eksploatacijskim zdencima moe se ukloniti podzemna voda iz vodonosnika na bilo kojoj dubini. To je

sigurno najpouzdaniji nain sniavanja razine podzemne vode i veoma esto se koristi u kombinaciji sdrugim navedenim metodama. Prodor podzemnih voda u graevinsku jamu moe se sprijeiti i smrzavanjemvode u vodonosniku putem utisnutih cijevi koristei posebne ureaje. Metoda se moe uspjeno primijeniti iu jako propusnim sedimentima, no iziskuje izuzetno poznavanje, da ih tako nazovemo, mikrohidrogeolokihodnosa (Strojarnica HE akovec).

5 KORITENJE PODZEMNE VODE


36/90

36

5. KORITENJE PODZEMNE VODE

Istraivanja na podzemnu vodu vre se uglavnom s osnovnimciljem osiguranja dovoljne koliine vode za razliite namjene. Okonanoj namjeni nee zavisiti samo koliina nego i kakvoapridobivene podzemne vode.

5.1. Vodoopskrba stanovnitva i industr ije

5.1.1. Osnovni imbenici pi tke vode

Podzemna, kao i povrinska voda, koja se namjerava koristiti zaljudske potrebe treba biti bioloki i kemijski ista. Kakvoapodzemne vode odredit e njezinu primjenu. Razliiti e zahtjevibiti postavljeni za dobru pitku vodu ili onu za navodnjavanjepoljoprivrednih povrina, u industriji papira ili za toplane.

U svakom sluaju, osnova svih gospodarstava je osigurati dobrupitku vodu svom puanstvu, to se onda provodi i kroz odreenuzakonsku regulativu. Sve su zemlje podesile svoje propise premaStandardima WHO-e (Svjetska zdravstvena organizacija, 1971), patako i naa. Zbog toga se u tablinom prikazuju upravo njeziniparametri za dobru pitku vodu (Tablica 5.1). No treba rei da unaim propisima neki parametri i znatnije odstupaju od preporuka

WHO-e. Tako je primjerice MDK (maksimalno dozvoljena koliina)kod nas za eljezo 0,3 mg/l, no zato je dozvoljena koliina zanitrate samo 10 mg/l.

Posebne odlike imaju termomineralne podzemne vode. Glavnanjihova znaajka je poviena temperatura, odnosno ukupna

koliina otopljenih tvari - iznad 1000 mg/l.

5 1 2 Kondicioniranje podzemne vode


37/90

37

5.1.2. Kondicioniranje podzemne vode

U veini sluajeva za koritenje podzemne vode potrebno je provesti samo kloriranje. Kloriranje e reducirati ilipotpuno eliminirati sve tetne mikroorganizme iz podzemne vode. Za tu namjenu moe se koristiti i ozon, no

njegova primjena ipak nije iroko primjenjivana, niti u svijetu - pa niti kod nas. Ako kakvoa podzemne vode nezadovoljava kriterije za odreenu namjenu, onda se takva voda ili ne koristi ili se prije koritenja voda morakondicionirati. Neadekvatna kakvoa podzemne vode moe biti uzrokovana autohtonim znaajkama vodonosnika.No, kakvoa podzemne vode moe se promijeniti i zbog alohtonih razloga, za to je gotovo iskljuivo odgovoranovjek i njegovo neodgovorno ponaanje.

Da li e se kondicioniranje provesti - ili ne, uz ostalo je i ekonomska kategorija, jer svako kondicioniranje

podzemnih voda znai poveanje investicijske cijene i trokova odravanja. Zbog toga se primjenjuju sve novije iu osnovi jeftinije motode kondicioniranja podzemnih voda.

Podzemne vode su u biti bez patogenih mikroorganizama; eventualna njihova prisutnost uzrokovana je najeeneispravnou vodozahvatnog objekta, a ne samog vodonosnika, a to se moe nakon saniranja objekta otklonitivei obinim kloriranjem.

Aktivnim ugljenom tretiraju se podzemne vode koje su loeg mirisa, okusa ili podzemne vode s previeorganske supstance. Zbog relativno visoke cijene regeneracije, ili neophodnosti zamjene aktivnog ugljena,veoma je teko kod nas nai crpilite gdje se on trajno koristi.

Nae podzemne vode su visoke tvrdoe zbog prisutnosti karbonata u vodonosniku. To znai da e se zaposebnu namjenu (voda za grijanje, industriju papira i sl.) vodu trebati omekati. Omekavanje podzemne vodeprovodi se u osnovi na dva naina - pomou sedimentacijete ionskom zamjenom.

Veliki problemje uklanjanje nitrataiz podzemne vode. Poveana koliina nitrata u podzemnoj vodi uvjetovanaje prvenstveno sve veom aplikacijom umjetnih gnojiva u tretiranju poljoprivrednih povrina. Uklanjanje nitrata izpodzemnih voda je teak problem zbog visokih cijena do sada primijenjenih tehnologija. Sasvim je izvjesno da erjeenje ovog sve veeg problema trebati rjeavati uz iznalaenje novih metoda u budunosti i kompromisimaizmeu poljoprivrednih aktivnosti i koritenja podzemnih voda za pie.


38/90

Procesi taloenja eljeza i mangana u porama


39/90

39

Procesi taloenja eljeza i mangana u poramavodonosnika imaju neznatan utjecaj napropusnost vodonosnika. Prorauni pokazuju(to je verificirano i u praksi), da e proceskolmatacije okoline vodonosnika biti nekolikoputa sporiji od ivotnog vijeka zdenca iz kojegase crpi podzemna voda s prekomjerno eljeza imangana.

Kondicioniranje podzemne vode u samom

vodonosniku ima nekoliko prednosti u odnosuna konvencionalne postupke uklanjanja eljezai mangana iz podzemne vode:

manji trokovi u fazi investiranja i tijekomeksploatacije (ispiranje filtara i kemikalije),

postupkom se preventivno onemoguujekemijska kolmatacija i inkrustacija filtarskogdijela konstrukcije zdenca, to je redovitapojava pri crpenju eljezovitih vodakonvencionalnim nainom eksploatacije - topraktino znai produljivanje ivota zdenaca,

nema potrebe evakuiranja i naknadnog tretiranja voda kao pri ispiranju klasinih deferizacijskih ure

aja,

mogunost uklanjanja i veih koliina eljeza iz podzemnih voda.

Uspjena primjenjivost ovog naina kondicioniranja podzemnih voda uglavnom ovisi o potpunom poznavanjuhidrogeolokih odnosa ispitivanog vodonosnika. Ispitivanja su pokazala (Pollak & Martinell, 1985) da se ovimnainom mogu tretirati i podzemne vode kod kojih koliina eljeza prelazi 16,5 mg/l. Ova je metoda nalaprimjenu i kod nas, pa se na crpilitu Gaza kod Karlovca od 1983. god. uspjeno iz podzemne vode uklanjaju

eljezo, mangan i H2S.


40/90

40

Slika 5.2.Prikaz kondicioniranja podzemnih voda na crplitu Gaza-Karlovac (preuzeto od Pollak & Martinell, 1985)

5.2. Podzemna voda i hidrotehnike melioracije


41/90

41

j

Hidrotehnike melioracije bave se utvrivanjem zakonitosti pojava voda u tlu, njezinim utjecajem na tlo i biljke, teodvodnjom i navodnjavanjem poljoprivrednih povrina. Biljka za normalan rast treba zrak, svjetlost, toplinu, tlo,

mineralnu tvar i posebno vodu.Primjenjivost pojedinih aktivnosti iz podruja hidrotehnikih melioracija u mnogim je segmentima u direktnojovisnosti i o hidrogeolokim odnosima predmetnog podruja. Iako je to posve jasno, veoma se rijetko u praksidogaa da pri rjeavanju problema iz domene hidrotehnikih melioracija kontinuirano bude angairan ihidrogeolog.

5.2.1. NavodnjavanjePodobnost podzemnih voda za navodnjavanje prvenstveno ovisi o efektima sadraja pojedinih soli na biljke. Solimogu smanjiti prirast biljaka, mijenjajui osmotske procese kao i metabolike reakcije, pa se ini kao da suprisutne toksine supstancije. Nakupljanje soli u tlu znai promjenu strukture tla, a to znai i smanjenu aeraciju.Naime, kationi iz podzemne vode mogu uzrokovati deflokulaciju minerala glina, to znai smanjenje drobljivosti atime i propusnosti tla. Kakvoa podzemne vode koja se koristi za navodnjavanje (irigaciju) zavisi o klimi, tipu i

drenanim karakteristikama tla te o vrsti raslinja. U vruim i suhim podrujima biljkama je potrebna vea koliinavlage koju izvlae iz tla, to u stvari znai brzo poveavanje koncentracije soli u tlu.

Treba rei da posebnu opasnostza efikasnost navodnjavanja moe imati prisutnost natrija u podzemnoj vodi.Kationskom izmjenom kalcija i magnezija s ionom natrija na povrini minerala glina smanjuje se propllsnost tla tetlo postaje tvre. Sadraj soli moe biti prikazan na slijedei nain:

%Na= KNaMgCaK)100(Na

+++

+, gdje je koncentracija svih iona izraena u mili-ekvivalentima/l.

Veliina kationske izmjene kalcija i magnezija s natrijem moe se izraunati premaSAR-u(SodiumAbsorptionRatio):

SAR=

Mg)/2(Ca

Na

+

, pri emu su koncentracije i ovdje izraene u mili-ekvivalentima/l.


42/90

42

Na slici 5.3. se u grafikom obliku daje kategorizacija vodaza navodnjavanje.

Iz navedenog se grafikog prikaza moe zakljuiti omogunosti koritenja podzemne vode za navodnjavanje, to

je od presudnog znaenja za koritenje podzemnih voda,posebice u aridnim podrujima.

Upotrebljivost glede natrija:

S1- Mala koliina natrija; voda se moe koristiti za svevrste tala.

S2 - Srednja koliina natrija; takva e voda bitinepodobna za sitnozrna tla, a moe se koristiti za

krupnozrnata tla, odnosno tla s mnogo organskesupstancije.

S3 - Visoki sadraj natrija; iziskuje posebnu pripremutla: drenau, dobro procjeivanje i dodavanje organskesupstancije.

S4 - Vrlo visoki sadraj natrija; uglavnom su to vode

neupotrebive za navodnjavanje, osim ako imaju niskuukupnu mineralizaciju i ako se vodi dodaju gips ili drugiaditivi kako bi se primarna kakvoa izmijenila.

Slika 5.3.Podobnost podzemne vode za navodnjavanje poljo-

privrednih povrina (preuzeto od US Dept. Agric., Washington)

Upotrebljivost glede ukupne mineralizacije:


43/90

43

C1- Niska ukupna mineralizacija; moe se koristiti za veinu usjeva, a intenzivnije procjeivanje e trebati

ostvariti samo u tlima ekstremno niske propusnosti.

C2 - Srednja ukupna mineralizacija; moe se primijeniti pri umjerenom procjeivanju, kod biljaka sumjerenom tolerancijom u odnosu na mineralizaciju, te uz kontrolu saliniteta.

C3 - Visoka ukupna mineralizacija; ne moe se koristiti u tlima s ogranienim procjeivanjem, a moe sekoristiti samo pri posebnim kontrolama saliniteta, te kod biljaka koje su tolerantne na visok sadraj soli.

C4- Vrlo visoka ukupna mineralizacija; voda nije za navodnjavanje, osim u posebnim sluajevima, i to u jako

propusnim tlima dobrim procjeivanjem i izuzetnom drenaom uz biljke koje su ekstremno tolerantne navisok salinitet podzemnih voda.

U naoj zemlji navodnjava se 15 puta manje poljoprivrednih povrina od svjetskog prosjeka, raunajui uhektarima po glavi stanovnika (Kos i dr., 1992). U mnogim je zemljama navodnjavanje podzemnim vodama odprimarnog znaenja za egzistenciju i ivot ljudi na odreenom prostoru.

5.2.2. OdvodnjaIz dosadanjeg se razmatranja moglo zakljuiti da se za uspjeno navodnjavanje veoma esto mora primijeniti iadekvatna odvodnja tretiranih poljoprivrednih povrina, kako bi se sprijeilo prekomjerno zaslanjenje tla. Tlo,dakle, zbog prekomjernog nakupljanja soli treba ispirati. Tip drenae ne ovisi samo o vrsti tla nego i ohidrogeolokim karakteristikama stijena u podini obradive povrine. Ispiranja su to intenzivnija, to jenavodnjavanje dugotrajnije a posebno ovisi o klimatskim uvjetima.

Poseban je problem odvodnje voda s povrina koje su povremeno ili stalno pod vodom. Ta primarnazamovarenost terena moe biti uzrokovana morfologijom, hidrolokim i veoma esto hidrogeolokim razlozimakoji vladaju na odreenom prostoru. Uspjenost odvodnje uz ostalo u mnogome e ovisiti i o detaljnompoznavanju hidrogeolokih odnosa predmetnog podruja. Npr., zamovarenost prostora Crne Mlake kodDragania uvjetovana je i mogunou procjeivanja dubokih podzemnih (artekih) voda na povrinu terenaprirodnim putevima, no i istjecanjem artekih podzemnih voda putem vodozahvatnih zdenaca.

5.3. Termomineralna podzemna voda


44/90

44

Dublje podzemne vode mogu po svom kemijskom sastavu i temperaturi biti takvih znaajki da se ne mogu koristitiza normalnu vodoopskrbu. Na kemijski sastav podzemnih voda uz topivost minerala krutog dijela vodonosnika

utjee i duina kontakta podzemne vode sa samom stijenom. Generalno se moe re

i da su termominera1nevode starije od obinih plitkih podzemnih voda.

5.3.1. Mineralne podzemne vode

Osnovna i najea znaajka mineralne podzemne vode jest da je koliina ukupno otopljene mineraine supstacijevea od 1 g/l. No, mineralnim se vodama mogu proglasiti i one vode kojima samo jedan parametar odskae od

obinih pitkih voda. To su primjerice podzemne vode s prekomjernim koliinama CO2, H2S, Rn, naftana i sl.Sastav podzemne vode omoguuje nam zakljuak i o genezi mineralnih voda. Prisutnost naftana, npr., upuujena konatne vode naftnih leita, a prisutnost H2S na organske procese ili postvulkansku aktivnost u podzemlju.

Brojni su autori, veinom Rusi (Ovinikov, Plotnikov, Ivanov i dr.), izradili klasifikacije mineralnih voda. Njihovaosnovna znaajka jest da su mineralne vode svrstane prema dominatnom (vie od 25% mg - ekv.) sadrajuaniona, odnosno kationa, ali i s naglaenim ljekovitim djelovanjem.

To su hidrokarbonatne, kloridne, sulfatne, vode mijeanog sastava, te vode s bioloko aktivnim ionom (Fe, As, Bri Li). Posebno su izdvojene vode sa slobodnim CO2, H2S i radioaktivne vode s Rn (Istarske toplice).

5.3.2. Prirodne termomineralne podzemne vode

Najpoznatiji na znalac kemizma termomineralnih voda je bez sumnje S. Miholi(1952), koji spominje da je sam

taj termin dosta neodreen. Pod tim se pojmom podrazumijevaju podzemne vodejae mineralizirane, vode kojesadre neke posebne tvari, te podzemne vode ija je temperatura via od srednje godinje temperaturepovrine zemljena mjestu pojavljivanja termomineralne podzemne vode. Kod prosudbe da li je jedna podzemnavoda mineralna ili ne danas ima sve vie potekoa. Naime, ne dogaa se tako rijetko da podzemne vode zbogvisokog sadraja sekundarnih oneienja postaju mineralne. S druge strane, u visokim planinama srednja jegodinja temperatura oko 2 C, no to ipak ne znai da se podzemna voda temperature primjerice 5 C moe

proglasiti termalnom.

O it j j d t l i d


45/90

45

Openito je usvojeno da se termalnim vodama mogusmatrati podzemne vode temperature iznad 20 C.Brojni su pokuaji klasificiranja ljekovitih

temlomineralnih voda, a zbog opih hidrogeolokihodnosa u naoj zemlji najpogodnija je klasifikacijakoju je prema S. Miholiu uradila R. Novak (1962). Utablici 5.2. daje se modificirana klasifikacijatermomineralnih podzemnih voda premabalnelokim i ljekovitim znaajkama - po osnovnim

parametrima. Postoji ope suglasje da je teko upotpunosti rastumaiti fizioloko i terapeutskodjelovanje tih voda.

5.3.3. Prirodne termalne podzemne vode

Prirodne termalne podzemne vode koritene su u Japanu kao i u termalnim kupalitima starih Rimljana, veprije2000 god.

Moderno koritenje geotermalne energije zapoelo je poetkom ovog stoljea i naglo se razvija u svim svojimsegmentima. Ovaj sigurno ekoloki najii nain koritenja energije porasao je od 2800 MW u 1981. god. na10.000 MW u 1990. godini, s izrazitim daljnjim trendom porasta u svim zemljama.

Geotermalna energija se izdvaja, izvlai iz stijena putem vode koja se nakuplja i perkolira u zemljinoj kori. Uosnovi se termalne vode prema islandskom iskustvu (Tomasson & Smarason, 1985) mogu podijeliti na:

(1)visoko termike sisteme- iznad 200 C i

(2) nisko termike sisteme- ispod 150 C. Geotermalna podruja su, u regionalnom smislu, uglavnom lociranauz granice s vulkanima, gdje vlada velik protok topline i znaajna propusnost stijena. Druga su geotermalna

podruja znatno dublja i vezana su zs prostore pod debelim naslagama sedimentnih stijena.

Prvo koritenje geotermalne energije zbilo se 1913


46/90

46

Prvo koritenje geotermalne energije zbilo se 1913.god. kod mjesta Landerello u Italiji, kada je izgraenai prva energetska stanica jaine 250 KW: Danas se u

Japanu, Novom Zelandu, Meksiku, USA, Salvadoru,Filipinima i posebno na Islandu sve vie koristigeohidrotermalna energija. Koritenje geotermalneenergije naglo je poraslo nakon posljednje svjetskenaftne krize. Oko 80% stanovnitva Islanda koristigeohidrotermalnu energiju za zagrijavanje domova.

Hidrogeoloki uvjeti su bili razlogom da se 40%ukupnih potreba za energijom moe na Islandurjeavati putem vruih podzemnih voda. Iako je zasada u svijetu koritenje geotermalne energijeneznatno, u odnosu na druge izvore energije, trebarei da ipak u Salvadoru to ini 19%, a na Filipinima

12% od ukupnih izvora energije.Samo se u prvoj fazi termalna voda kaptirala naizvorima. Danas se veoma esto koriste kaptiranjapodzemne vode putem dubokih vodozahvatnihzdenaca (i vie od 2000 m). Na ve spomenutompodruju Landerello postoji geotermalno polje ukojem se nalazi podzemna voda temperature od 320-400 C uz tlak od 240 bara.

Geohidrotermalna energija se moe koristiti zarazliitu namjenu, kao to se moe vidjeti iz tablinogpregleda 5.3. koji daju Tomasson i Smarasson

(1985).

Podzemne vode temperatura do 120 C, ovisno o pritisku, spomenuti autori nazivaju vruim vodama, a iznad tihtemperatura pregrijanim parama Podzemna voda temperatura iznad 140 C koristi se za konvencionalnu


47/90

47

temperatura pregrijanim parama. Podzemna voda temperatura iznad 140 C koristi se za konvencionalnuprodukciju energije.

Dodue bojaljivo, ali i kod nas se zapoelo s koritenjem primarne geotermalne energije podzemnih voda. Zasada se geotermalni potencijal u Hrvatskoj koristi samo za potrebe grijanja prostorija, za potrebe rekreacionih

plivaih bazena, te samo na ponekim lokacijama za uzgoj riba (Topliica - Novi Marof).

Sasvim je izvjesno da energetski potencijal prirodnih podzemnih voda niti priblino nije iskoriten. No treba rei dase sve kompleksnije razmilja i istrauje u smislu sekundarnog koritenja energetskog potencijala zemljineunutranjosti. To se provodi putem izvedbe dubokih zdenaca injektiranjem hladnom vodom s povrine, te

eksploatacijom te iste vode nakon dostatnog zagrijavanja u podzemlju.Ponovno injektiranje otpadnih iskoritenih termalnih voda u duboki vodonosnik je veoma dobro rjeenje, jer su tevode gotovo uvijek loih hidrokemijskih karakteristika (Bouwer, 1978), pa se ne mogu bez prerade isputati uotvorene vodotoke.

5.4. Promjena stanja u vodonosniku zbog promjene razine podzemne vode

Promjena razine podzemne vode tijekom godine normalna je pojava. Ona je najee uvjetovana hidrogeolokimodnosima, intezitetom prirodnog prihranjivanja te pranjenjem odnosno eksploatacijom vodonosnika.

U manjoj mjeri oscilacije razine podzemne vode uvjetovane su atmosferskim tlakom, plimskim valom, potresima iitavim nizom razliitih sporednih uzroka. U praksi je sve prisutniji razlog sniavanja razine podzemne vodenjegova prekomjerna eksploatacija. U cilju rjeavanja tog problema pristupa se umjetnom obogaivanju

vodonosnika.Umjetno prihranjivanje vodonosnikamoe se definirati kao postupak obnavljanja rezervi podzemne vode, ija

je koliina smanjena u vodonosniku djelovanjem ovjeka. Postupak nije nov, jer su ga veu prolom stoljeu rabiliu Engleskoj, a danas se iroko primjenjuje u Njemakoj, vedskoj, Izraelu, USA, vicarskoj, Australiji i posebno uNizozemskoj.

Osnovni razlozi umjetnog obogaivanja vodonosnika mogu biti veoma razliiti. U najveem dijelu projektiumjetnog prihranjivanja podzemlja odnose se na osiguranje dovoljnih koliina vode u budunosti, iz vodonosnika

koji se prekomjerno eksploatiraju. Drugi takvi projekti rade se za prevenciju prodora morske vode u eksploatiranivodonosnik za kontrolu slijeganja pri izvedbi hidraulikih barijera raznih deponija otpada te pri eksploataciji nafte


48/90

48

vodonosnik, za kontrolu slijeganja, pri izvedbi hidraulikih barijera raznih deponija otpada te pri eksploataciji nafte.Sa stanovita akumuliranja voda za budue potrebe, osnovni je uvjet da se moe dobiti dovoljno vode u periodukoritenja. U nekim sluajevima to znai spreavanje naglog otjecanja bujinih tokova voda nakon obilnih

oborina, pomou raznih jaraka, bazena ili izvedbom brana, a voda se naknadno uputa u podzemlje. Na drugimse prostorima voda za obnavljanje dovodi cjevovodima, odnosno akvaduktima, to se moe smatrati vanbilanimkoliinama raspoloivim za koritenje. Podzemlje se moe obnavljati nakon tretiranja otpadnih dreniranih voda spoljoprivrednih povrina i otpadnih voda nekih industrija.

Na nekim morskim obalnim podrujima, posebice na mediteranu, u Izraelu, Nizozemskoj i Kaliforniji, u funkciji suumjetni sistemi obogaivanja podzemlja. Oni spreavaju prodore mora u vodonosnike koji se eksploatiraju vienego to se sam vodonosnik prirodno obnavlja. U veini sluajeva radi se o injektiranju vode kroz zdenceposebne konstrukcije. Uglavnom se radi o vodi koja se direktno ne moe ponovno koristiti, veslui samo kaohidraulika barijera za potpunije koritene postojee podzemne vode vodonosnika.

Intezivna eksploatacija podzemne vode uzrokovala je na nekim mjestima znaajno sniavanje razine podzemnevode, pojavu isuivanja movarnih terena no i slijeganja terena.

5.4.1. Slijeganje

Slijeganje pomae konsolidaciji sedimentnih naslaga u kojima je prisutna podzemna voda. Konsolidacija sedogaa kao posljedica poveanog tlaka u naslagama. Ukupni geoloki tlak, u djelomino ili potpuno saturiranomsloju, uzrokovan je zrnatom strukturom naslaga i pornom vodom. Izvlaenjem vode iz stijena smanjuje se tlak uporama. To znai da se tlak iz pora postepeno prenosi na strukturu zrna. Drugim rijeima, efektivna teina

naslaga se u zoni odvodnje poveala zbog toga to je porna voda odstranjena iz naslaga, pa je smanjen uzgon(Arhimedov zakon). Na primjer, ako se razina podzemne vode snizi za 1 m, tada e porasti efektivni tlak za 10kPa (Hamill & Bell, 1986). Poveanjem tlaka deformirat e se prvobitna struktura zrnatih naslaga. Smanjenjeporoznosti znai smanjenje ukupnog volumena, to e imati za posljedicu slijeganje povrine terena. Vrijemeslijeganja uvijek je dugotrajnije od vremena izvlaenja podzemne vode.


49/90

Na mnogim je mjestima u svijetu slijeganje registrirano kao posljedica eksploatacije podzemne vode. Mjerenja ugradu Meksiku pokazala su da se teren u nekim dijelovima grada slijee vie od 1 mm na dan Podzemna voda


50/90

50

gradu Meksiku pokazala su da se teren u nekim dijelovima grada slijee vie od 1 mm na dan. Podzemna vodase crpi vevie od 100 godina, iz nekoliko slojeva pijesaka interkaliranih u mekane gline. Veina istraivaa je

suglasna da je umjetnim prihranjivanjem vodonosnika veoma teko u potpunosti eliminirati slijeganja (UnitedNations, 1975: Ground Water Storage and Artificial Recharge).

5.4.2. Dispozicija tekueg otpada

Dispozicija tekueg otpada je veoma znaajan predmet bavljenja umjetnim obogaivanjem podzemnih voda.Sanitarne otpadne vode, na primjer, mogu biti filtrirane, klorirane i drugaije tretirane i tada je dozvoljeno uputati

ih u podzemlje kroz posebno izvedene objekte. Kadkada se to primjenjuje naprosto za to da bi se smanjili trokoviizvedbe dugih kanalizacijskih sistema otpadnih voda. U aridnim podrujima, gdje je prirodno prihranjivanjeeksploatiranog vodonosnika ogranieno malom koliinom oborina, uputanje otpadnih voda u podzemlje moeimati znaajnu ulogu u bilanci podzemnih voda. U Izraelu je do 1970. godine bilo izvedene 270 takvih objekata(Harpaz, 1971).

5.4.3. Obogaivanje naftnih leita podzemnom vodomVeoma esto se zaboravlja na jo jednu vrstu obogaivanja podzemlja, vjerojatno zato to ona nema direktneveze s vodoopskrbom; radi se o vodi koja se injektira u zdence da bi se pospjeila eksploatacija nafte. U naftnojse industriji to je sekundarna metoda pridobivanja nafte. U osnovi radi se o tome da se oko naftnog poljainjektiranjem vode, kroz posebne upojne zdence, ostvari tlak koji e omoguiti intenzivnije protjecanje nafte krozstijene prema eksploatacijskom zdencu.

5.4.4. uvanje i uskladitenje podzemne vode

Iz dosadanjeg prikaza moglo se zakljuiti da je veina projekata obogaivanja vodonosnika podzemnom vodomvezana uz uvanje i uskladitenje pitke vode za kasnije potrebe ljudi. Mnogi projekti imaju dvojaku namjenu -eliminiranje suvinih voda na povrini terena i obogaivanje vodonosnika podzemnom vodom.

Dva su osnovna hidraulika efekta kojima je uzrok promjena razine podzemne vode u vodonosniku :pijezometarski i volumetrijski efekat (Huisman & Olsthoorn, 1982) .


51/90

51

pijezometarski i volumetrijski efekat (Huisman & Olsthoorn, 1982) .

Pijezometarski efekt rezultat je povienja razine podzemne vode u otvorenim vodonosnicima, odnosnopoveanog pijezometarskog tlaka u artekom vodonosniku, i ovisi ovisi o:

(1) faktorima koji utjeu na priguivanje efekta to se moe izraziti i matematiki, aovise o pijezometarskoj razini, hidrogeolokim rubnim uvjetima, te o nainu i mjestuobogaivanja vodonosnika,

(2) kvocijentu T/C gdje je T koeficijent transmisivnosti, a C koeficijent popunjavanja -ekvivalent koeficijentu uskladitenja.

(3) koliini vode kojom se obnavlja vodonosnik, a zavisi i o trajanju postupka umjetnogobogaivanja vodonosnika.

Uz navedeno, na pijezometarski efekt imaju utjecaja i kapilarne sile, temperature vode, te prisutnost mjehuriazraka u vodonosniku.

Volumetrijski efekat ovisi o specifinoj izdanosti vodonosnika, o koeficijentu popunjavanja, koeficijentu

transmisivnosti i rubnim uvjetima vodonosnika.

5.4.5. Umjetno obogaivanje vodonosnika

Veoma est razlog oscilacijama razine podzemne vode je umjetno obogaivanje vodonosnika. Izbor lokacije i tipaobogaivanja podzemlja moe se provesti tek nakon detaljnih hidrogeolokih istranih radova. To znai da morajubiti poznati slijedei parametri:

geoloke i hidrogeoloke granice, ulaz i izlaz povrinskih i podzemnih voda na predmetnom podruju,

poroznost, hidraulika provodljivost vodonosnika, transmisivnost,

izdanost prirodnih izvora i raspoloive koliine voda za obogaivanje,

prirodno obnavljanje vodonosnika, bilanca svih voda te kakvoa (osobito kemizam) podzemnih vodakao i voda koje e se koristiti za prihranjivanje vodonosnika.

Najpodobniji vodonosnici za umjetno obogaivanje su oni koji mogu primiti velike koliine vode, a da ihistodobno brzo ne otputaju. Teoretski to bi se moglo primijeniti u stijenama velike vertikalne


52/90

52

p j g p j jprovodljivosti u kojima bi horizontalna provodljivost bila umjerena. Takva se dva uvjeta ne susreu baesto u prirodi. Karbonatne stijene kra imaju sposobnost primanja velikih koliina vode, no voda se u kratkom

vremenu gubi u podzemlju te krkim kanalima izbija na povrinu odnosno istjee direktno u more. Primjere zatakve hidrogeoloke odnose moemo nai gotovo svuda u priobalnoj zoni Mediterana.

Najvei se broj podruja umjetnog obogaivanja podzemlja nalazi u aluvijalnim dolinama, koje su shidrogeolokog aspekta najblie idealnim uvjetima(Harpaz, 1971.). U stvari, u mnogim aluvijalnim dolinamasniavanjem razine podzemne vode zbog prekomjerne eksploatacije, stvoreni su uvjeti za umjetna prihranjivanjaeksploatiranih vodonosnika. U aridnim podrujima sniavanje razine podzemne vode moe biti uvjetovano ifluktuacijama vodostaja, odnosno povremenim izostankom povrinskog toka. Podruja pjeanih dina uz obalekao i deltasta ua rijeka vrlo esto su prostori intenzivnog obogaivanja podzemlja. Umjetnoprihranjivanje vodonosnika u takvim hidrogeolokim sredinama ima redovito dvojaku namjenu: prvo -osiguranje dovoljnih koliina vode za vodoopskrbu i drugo - zatita vodonosnika od prodora slanemorske vode. Obalno podruje Nizozemske je tipian primjer takve hidrogeoloke strukture.

iroko rasprostranjeni sedimentacijski bazeni, koje karakterizira arteka podzemna voda, veoma se rijetkoumjetno obogauju vodom s povrine.

Metode umjetnog prihranjivanja podzemlja

Svaka aktivnost ovjeka, u smislu dodatnog prihranjivanja vodonosnika, moe se smatrati umjetnimobogaivanjem podzemne vode. U osnovi, metode umjetnog prihranjivanja podzemlja mogu se podijeliti u dvije

osnovne grupe:(1) pli tke metodekoju ini irigacija, izvedba jaraka i bazena te

(2) duboke metodekoje u veini sluajeva znae izvedbu upojnih zdenaca.

Obogaivanje vodonosnika izvedbom bazena

Najrasprostranjenija je metoda obogaivanja vodonosnika izvedbom bazena Da bi se metoda mogla primijeniti:


53/90

53

Najrasprostranjenija je metoda obogaivanja vodonosnika izvedbom bazena. Da bi se metoda mogla primijeniti:

tlo mora imati dobre filtracijske karakteristike,

otvoreni vodonosnik nije na dubini veoj od 3 m od povrine terena.Jedan ili vie meusobno povezanih bazena obino su locirani uz povrinski tok rijeke iz koje se uzima voda zaprihranjivanje. Infiltracija nedovoljno iste vodeima za posljedicu kolmiranje dnabazena uslijed ega se bitnosmanjuje infiltracija vode u vodonosnik. Ponovno poveanje infiltracije moe se ostvariti uklanjanjem kolmiranogsedimenta u dnu bazena.

Umjetno prihranjivanje zatvorenih vodonosnika moe se ostvariti uklanjanjem nepropusnih stijena u krovinieksploatiranog vodonosnika. Primarna vodonepropusnost vrstih stijena u krovini vodonosnika moe se naruitieksplozivima, a postoje i smjele ideje da se za tu namjenu koriste nuklearne eksplozije? (Dennis, Dvoracek,Peterson, 1970).

Obogaivanje vodonosnika induciranim prihranjivanjem

Obogaivanje plitkih vodonosnika koji su u direktnoj hidraulikoj vezi s povrinskim tokom moe se provesti iinduciranim prihranjivanjem. U osnovi se tu radi o nekom hidrotehnikom objektu (brana, ustava, prag) na r ijeci,ijom e se izvedbom intenzivirati prihranjivanje podzemnih voda. U Hrvatskoj su mnoga crpilita vezana naprirodna prihranjivanja vodonosnika na raun povrinskih tokova, no u naoj dosadanjoj praksi nisu se izvodilinamjenski objekti sa ciljem umjetnih induciranih prihranjivanja vodonosnika ija se podzemna voda koristi zavodoopskrbu. Ipak, valja spomenuti da je izvedbom praga (visine 2,5 m) na rijeci Korani kod Karlovca, zbog malih

protoka ostvaren umjetno srednji vodostaj, to je rezultiralo dvostrukim moguim izdanostima eksploatacijskihzdenaca crpilita Gaza (Pollak & Martinell, 1985). Sasvim je sigurno da u ovakvim hidrogeolokim sistemimavodoopskrbe treba vriti potpuni i neprekinuti monitoring povrinskih i podzemnih voda, posebice sa stanovitakakvoe voda.


54/90

treba smatrati realnim. Postavljeni su i osnovni hidrogeoloki kriteriji koji trebaju biti zadovoljeni da bi se moglopristupiti realizaciji takvog projekta (Andersen i dr., 1985):


55/90

55

zatvoreni vodonosnik od pijeska,debljina vodonosnika > 15 m,debljina vodonepropusne krovine 5 - 10 m,hidraulika provodljivost matine stijene treba biti slaba do srednja,prirodni tok podzemne vode treba biti slab,u blizini ne smije biti zdenac za vodoopskrbu,mala udaljenost izmeu prostora akumiliranja i mjesta koritenja topline.

Pri obogaivanju vodonosnika naroitu panju treba posvetiti interakciji injektiranih voda i izvornoj podzemnojvodi; inkopatibilnost njihovih kemijskih sastava moe dovesti do pogonskih problema crpilita.

Projektiranje prihranjivanja vodonosnika, bez obzira na konanu namjenu spada u najkompleksnije hidrogeolokezahvate, a moe biti uspjeno samo onda ako su provedeni potpuni istrani radovi s adekvatnim monitoringom.Nepotpuni preliminarni istrani radovi znaiti e gubitak vremena, napora i to je najvanije - uloenih sredstava.


56/90

Zagaivanje podzemnih voda najeeje uzrokovano infiltracijom s povrine: iz

liitih i ti j kih f i b ih


57/90

57

razliitih ivotinjskih farmi, obraenihpoljoprivrednih povrina, otpadnih voda

industrije, neispravnih kanalizacijskihsistema, odlagalita komunalnog iposebnog otpada, zagaenih rijeka i sl.Zagaivanju s povrine posebno suizloeni plitki vodonosnici s tankomkrovinom, odnosno prostori direktnog

prihranjivanja vodonosnika. Svakopotencijalno zagaivanje u prostorutreba biti evidentirano prije nego seizvede vodozahvatni objekt, a u tokunjegove eksploatacije treba provoditi svemjere pasivne i aktivne zatite crpilita.

Treba naglasiti da zbog relativno sporogpronosa zagaenja u podzemlju,zagaiva moe biti detektiran teknakon niza godina.

Za to vrijeme vei dio vodonosnika moe biti zagaen do te mjere da eksploatacija podzemne vode mora bitiprekinuta. U svijetu postoje brojni primjeri takvih zagaivanja. No, navest e se samo primjer u Zagrebu. Otpadne

toksine vode tvornice Plive u Zagrebu putem neispravne kanalizacije dospjele su podzemlje. Tijekom 1980. g.redom su morala biti zatvorena crpilita u Selskoj cesti, Zagorskoj i Daniievoj ulici. Pokuaj sanacije crpilitacrpenjem nije uspio, tako da su do dananjeg dana ostala izvan uporabe.

Vedue vrijeme u Zagrebu postoji opasnost direktne kontaminacije jednog od glavnih gradskih crpilita, zbogpodzemnih dotoka eluata iz glavnog gradskog deponija smea Jakuevac. Iako se ulo u njegovu sanaciju, do

2010.g. to jo nije efikasno rijeeno. U meuvremenu oblak one

ienja nezaustavljivo putuje prema crpilitu.

U nastavku daju se dva prikaza iz kojih se razabiru jo neki zagaivai Veoma su ranjivi plitki slobodni


58/90

58

U nastavku daju se dva prikaza, iz kojih se razabiru jo neki zagaivai. Veoma su ranjivi plitki slobodnivodonosnici u pijescima i ljuncima.


59/90


60/90

6.3. Kemijsko i radioloko zagaenje

Kemijsko i radioloko zagaenjemoe biti uzrokovano prirodnim sastojcima stijena no i ljudskom aktivnou.


61/90

61

Podzemne vode mogu sadravati razne anorganske (olovo, esterovalentni krom, ivu, bakar, kadmij i dr.) i

organske spojeve (derivati nafte, pesticidi , nitrati i dr.),ija prisutnost u podzemnoj vodi zna

i da se ona nemoe koristiti za pie. Iako do anorganskog zagaenja moe doi kao posljedica rudarenja, osnovni razlog

anorganskog zagaenja podzemnih voda su sve intenzivnije prisutna kemijska industrija, te nekontroliranaprocjeivanja iz odlagalita komunalnog i industrijskog otpada. Prisutnost organskih zagaivaa u vodonosnikuposljedica je neadekvatnog ponaanja u zatitnim zonama crpilita, odnosno zbog neadekvatne aplikacijeagrotehnikih mjera u prostoru gdje vodonosnik moe biti zagaen.

Radioloko zagaenjemoe biti posljedica prisutnosti radioaktivnih supstancija u stijenama, no puno ee jerazlog tome zagaenju neadekvatno odlaganje otpada iz nuklearnih centrala, bolnica, nuklearne eksplozije,upotrebe nuklearnog oruja i posebno zbog sve eih incidentnih dogaaja u nuklearnim centralama. U praksi jenajee vodonosnik zagaen razliitim zagaivaima iz razliitih izvora kontaminacije.

Do smanjenja koncentracije zagaivaakoji je jednom dospio u vodonosnik moe doi zbog etiri osnovnaprocesa(Hamill & Bell, 1986).

Bioloki procesi; tlo ima snana purifikaciona svojstva zbog prisutnosti raznih bakterija i gljiva, koje enapadati patogene mikroorganizme i reagirati s odreenim tetnim supstancijama.

Fiziki procesi; procjeivanje podzemne vode kroz relativno sitnozrne stijene (prvenstveno klastine)omoguuje filtraciju suspendiranih neistoa u podzemnoj vodi.

Kemijski procesi; neke supstancije reagiraju s mineralima u stijeni ili tlu, mogu biti oksidirane i precipitirane

iz vode, a procesi adsorbcije naroito su snani u organskim materijalima.Disolucija i disperzija; tradicionalna - danas osporavana - metoda smanjenja koncentracije zagaivala

sastojala se u razblaenju toksinog efluenta relativno istom vodom, tako da se na mjestu koritenjapostigne zadovoljavajua kvaliteta.


62/90


63/90

Opasnost zagaivanja je znatno vea ako je zagaivadirektno unesen u vodonosnik, a to znai da su izostaliuvijek prisutni intenzivni purifikacijski procesi u povrinskom tlu. Posebno je opasno direktno unaanje zagaivaau saturiranu zonu vodonosnika klastinih stijena, jer je horizontalna komponenta propusnosti (osim kod prapora ili


64/90

64

j j j p p p ( p plesa) znatno vea od vertikalne. Primjerice, rjeni nanos Save i Drave moe imati 10 do 100 puta vee

horizontalne od vertikalnih koeficijenata propustljivosti. To praktino znai da se zagaiva pronosi na znatneudaljenosti prije nego doe do znaajnih smanjivanja koncentracija. Ovaj tip zagaivanja esto je prisutan kodindividualnih domainstava te na farmama.

Iako je bioloko zagaenje u obliku mikroorganizama esto prisutno u vodonosnicima, to kao da nije predmetinteresa hidrogeologa, a niti graevinara - hidrotehniara. Treba ponovno rei da svi mikroorganizmi nisupatogeni, niti oni igraju znaajnu ulogu pri formiranju kakvoe i kod purifikacije podzemne vode. Najei razlog

zagaivanju podzemnih voda individualnih potroaa jest pogrena dispozicija izvora zagaivanja u odnosu nacrpeni zdenac.

U Americi se individualnim korisnicima podzemnevode (Romero, 1970) daju preporuke dozvoljenihudaljenosti izmeu izvora zagaenja i zdenca u

eksploataciji.Vrijednosti koje su dane u tablici 6.1. mogu seprimjenjivati u klastinim stijenema intergranularneporoznosti, dok se u stijenama s pukotinskom, aposebice disolucionom poroznou, ove preporukene mogu rabiti. U kru se nerijetko mogu detektiratizagaenja i na udaljenosti vie od 30 km od mjestaulaska zagaivala u podzemlje. Proces degradacije,disolucije i disperzije opasnih tvari u kru slabije jeuinkovit nego u povrinskim vodama (Hamill & Bell,1986).

6.4. Osnovne vrste i naini zagaivanja podzemne vode

Osnovni razlog zagaivanju podzemnih voda lei u mogunosti neposrednog zagaivanja s povrine zemlje.Zbog toga se ne treba iznenaditi to je veoma esto upravo neispravno izveden ili nedovoljno zatien


65/90

65

Zbog toga se ne treba iznenaditi to je veoma esto upravo neispravno izveden ili nedovoljno zatieneksploatacijski zdenac mjesto prodora zagaivaa direktno u vodonosnik.

6.4.1. Zagaivanje kod izvedbe vodozahvatnog objekta

Prvo zagaivanje vodonosnika dogaa se redovito pri samoj izvedbi kopanog ili buenog zdenca. Osimmogunosti slijevanja oborina i zagaenih voda s povrine, pri izvedbi zdenca koriste se razni alati, ugraenimaterijal, isplake za buenja i dr., to je sve sanitarno neispravno. Time su ostvareni idealni uvjeti za kemijsko i

bioloko zagaivanje vodonosnika. Posebna se panja i kontrola reima izvedbe novog objekta moraju provoditi ukoliko se buenja vre u neposrednoj blizini zdenca u eksploataciji te u karbonatnim stijenama kra. Dakako

najvei e dio zagaenja biti odstranjen venakon kratkotrajnog crpenja zdenca.

6.4.2. Zagaivanje zbog neadekvatne konstrukcije i eksploatacije zdenca

Do zagaivanja vodonosnika moe doi i tijekom eksploatacije zbog neadekvatne konstrukcije i eksploatacije

zdenca: kroz neispravni pokrov zdenca ili izmeu ugraenog cijevnog materijala i crpke koja se nalazi na povrini,

zbog vraanja dijela vode iz eksploatacijskih cijevi (ovo je esta pojava pri eksploataciji zdenaca crpkama svertikalnim osovinama s motorom na povrini, a ija se rashladna voda kao u pravilu vraa u zdenac),

kroz poremeenu zonu neposredno uz ugraeni cijevni materijal,

kroz neispravno izveden ljunani zasip zdenca, zbog slijeganja stijena uz konstrukciju zdenca, do koje je dolo radi pjeskarenja zdenca (prekomjerno

iznaanje sitnozrne frakcije vodonosnika),

zbog oteenja betona ili zatitne vodonepropusne ispune u zdencu.

Navedeni razlozi zagaivanja veoma su esto prisutni kod vodoopskrbnih zdenaca individualnih domainstava.


66/90

6.4.3. Zagaivanja iz odlagalita komunalnog i industrijskog otpada

Glavna opasnost za kvalitetu podzemnih voda su odlagalita komunalnog i industrijskog otpada. Uklanjanjeotpadaka, je jedan od najveih problema dananjice, bez obzira na to da li se taj problem rjeava u razvijenim ili


67/90

67

p , j j j p j , j p j jnerazvijenim zemljama. Otpad se moe spaliti i reciklirati ili odlagati na povrinu zemlje. S obzirom na to da pri

postupku spaljivanja i reciklae uvijek ostaje nepreradivi dio, osnova svih postupaka uklanjanja otpada jestnjegovo odlaganje - deponiranje (Mayer, 1993).

Urbane sredine produciraju dnevno 0,5-1 kg otpadapo glavi stanovnika. Tijekom 1991. god. u Zagrebuse prikupljalo dnevno 824 t komunalnog otpada, 40 t

industrijskog te 3,5 t bolnikog otpada. Prosjenisastav komunalnog otpada Zagreba prikazan jetablicom 6.2.

Eluat (iscjedak) koji se formira u odlagalitu rezultat je oborina koje su pale na deponiju kao i kemijskih ibiokemijskih procesa razgradnje otpadaka. Te iscjeene vode karakterizira intenzivan miris (lako hlapiviugljikovodici), poviena koncentracija soli (jaka agresivnost) i velika koliina raznih organskih spojeva. Tablicom

6.3. daje se prosjena minimalna i maksimalna koliina nekih sastojaka eluata u Europi (Knez, 1992).

Koliina eluata ovisi o ukupnim oborinama kojegodinje padnu na otvoreni dio odlagalita te okompaktiranosti otpada. Kod slabo zbijenogat d 30 60 % b i i d ij


68/90

68

otpada 30-60 % oborina e se nai u deponiju,

dok e se kod dobro kompaktiranog otpadasamo 10-25% padalina nai u tijelu odlagalita.

Kao primjer navest e se da prosjena godinjakoliina eluata na komunalnom odlagalitu za450.000 stanovnika kod Halbenraina u Austrijiiznosi 21.000 m3/god (Knez, 1992.).

Osnovni problem na svakom odlagalitu nisusmrad i plinovi, nastali tijekom razgradnjeorganske supstancije, ve nastali eluat injegovo uklanjanje i spreavanje infiltracije upodzemlje. Stoga treba pomno paziti na odabirlokacije odlaganja otpada, te prethodno izvritisve neophodne i esto kompleksne istraneradove.

Osnovna tenja pri tome jest da se za odlagalite otpada odabere takva lokacija na kojoj e zbog prirodnihhidrogeolokih odnosa biti onemogueno infiltriranje eluata u podzemlje. Barber (1982. iz Hamill & Bell, 1986) jeprema hidrogeolokim kriterijima lokacije odlagalita otpada svrstao u tri grupe (tablica 6.4).

U svakom sluaju treba nastojati da se odlagalite otpada locira na mjesto koje odgovara treoj kategoriji. Akolokacija po svojim hidrogeolokim znaajkama ne odgovara potpuno namjeni, zadravanje eluata moe se

Documents

HIDROGEOLOGIJA-3. DIO-90 str.pdf