Hidrologija 2

IZVORI

Osnovi hidrogeologije

VIIPOGLAVLJE

Osnovi hidrogeologije (Prof. Dr Veselin Dragišić)

IZVORI predstavljaju prirodno isticanje izdanskih voda na površinu zemlje, bez obzira da li su u pitanju malomineralizovane ili mineralne vode.

Slika VII.1. Pojave isticanja podzemnih voda napovršinu terena

i - izvor; p - pištevinaFoto VII-1. Krupajsko vrelo

Pored koncentrisanog isticanja izdanskih voda u vidu mlazeva (izvori), one mogu i difuzno isticati u jednom širem području, pri čemu usled stalnog kvašenja dolazi do zamočvarivanja terena. Takve pojave prirodnog isticanja nazivaju se pištevine.


∫ = cba

Podzemne vode iz neke izdani mogu da se pojave na površini terena, ali da dalje ne otiču površinski. To se dešava u erozionim udubljenjima čija se dna nalaze ispod nivoa izdani. Ova udubljenja su stalno ispunjena vodom i nazivaju se izdanska oka. Slika VII-2. Izdansko oko i obična bara

(Stepanović, 1962)

Foto VII-2. Izdansko oko u blizini Kladova


Česta je pojava da su mesta isticanja izdanskih voda na površini terena (primarni izvor), maskirana drobinskim materijalom, a da se izdanske vode filtriraju ispod takvogmaterijala i pojavljuju na izvesnoj daljini na površinu terena, najšeće u vidu sekundarnihizvora (slika VII-3).

Slika VII-3. Primarni i sekundarniizvor

1 - deluvijum; 2 - vodonosne stene; 3 - vodonepropusne stene; 4 - nivo izdani; 5 - izvor (sekundarni); 6 - izvor (primarni).


Na terenima sastavljenim od karstifikovanih stenskih masa, isticanje izdanskih voda se najčešće vrši u vidu koncentrisanog mlaza, od kojeg se formiraju pravi rečni tokovi (slikaVII-4a). Dešava se, međutim, da se u zoni isticanja karstne izdani javi više izvora namanjem prostoru, koji čine razbijeno izvorište ili izvorsku zonu (slika VII-4b).

Slika VII-4. Šematski prikaz koncentrisanog i razbijenogisticanja podzemnih voda (Mijatović, 1990)

a - koncentrisani izvor; b - razbijeno izvorište (izvorska zona)


KLASIFIKACIJA IZVORAKLASIFIKACIJA IZVORA

GENETSKA KLASIFIKACIJA IZVORA

Na osnovu genetske povezanosti sa određenim tipovima izdani, razlikujemo sledeće tipove izvora:

1. Izvori koji se hrane vodama iz izdani u stenama sa međuzrnskom poroznošću

2. Izvori koji se hrane vodama pukotinskih izdani3. Izvori koji se hrane vodama karsnih izdani4. Izvori koji se hrane vodama lebdećih izdani5. Izvori koji se hrane vodama složenih izdani6. Specifični izvori ( u oblasti višegodišnjeg zamrzavanja, u savremenim

vulkanskim oblastima i sl.)


1. Izvori koji se hrane vodama iz izdani u sredinama sa međuzrnskom poroznošću

Po mehanizmu isticanja mogu biti :

1.1. Silazni1.2. Uzlazni

1.1. Izvori silaznog tipa

Ovi izvori dreniraju izdan sa slobodnim nivoom. Mogu biti:


Slika VII-5. Depresioni izvor1 - vodonosne stene (peskovi); 2 - bezvodne (vodonepropusne) stene; 3 - nivo izdani; 4 - pravac kretanja podzemnih voda; 5 - depresioni izvor

a ) Depresioni ili erozioni nastaju kao rezultat aktivniherozionih procesa, kojima su otkrivene izdanske vode.


b) Kontaktni izvori se javljaju na kontaktu dobro vodopropusnih stena sa slaboprpusnim ili relativno vodonepropusnim stenama

Slika VII-6. Kontaktni izvor1 - vodonosne stene (peskovi); 2 - bezvodne (vodonepropusne) stene; 3 - nivo izdani; 4 - pravac kretanja podzemnih voda; 5 - kontaktni izvor


c) Barijerni ili prelivni izvori obrazuju se kad se na putu kretanja izdanskihvoda nalaze vodonepropusne barijere, koje uslovljavaju promenu pravcakretanja i njihovo prelivanje na površinu terena. Jedna od karakteristikabarijernih izvora je da izdanske vode u neposrednoj zoni kontakta sabarijernom sredinom, mogu lokalno imati uzlazno kretanje

Slika VII-7. Barijerni izvoria - barijeru predstavljaju slabovodopropusne deluvijalne tvorevine;

b - izvori se javljaju usled izmene filtracionih svojstava na pravcu kretanja podzemnih voda;c - usled prisustva elemenata rasedne tektonike;

1 - vodonosne stene; 2 - vodonepropusne stene; 3 - nivo izdani; 4 - barijerni izvor


1.2. Izvori uzlaznog tipa ili arteski izvoriOpšta karakteristika ovih izvora je prilično ustaljen režim isticanja, s manjimoscilacijama izdašnosti, temperature i osnovnih parametara hemijskog sastava.U okviru arteskih basena sreću se izvori isključivo uzlaznog tipa, praćeni isticanjemgasova. Arteski izvori se javljaju usled otkrivanja vodonosnih horizonata erozionimprocesima (slika XI-8a), prisustva bolje vodopropusnih stena u okviru relativnovodonepropusne povlate (slika XI-8b), kao i prisustva elemenata rasedne tektonike(slika VII-8c).

Slika VII-8. Izvori uzlaznog tipaa - usled otkrivanja arteskih vodonosnih horizonata erozionim procesima; b - usled prisustva partija boljevodopropusnih stena u okviru relativno vodonepropusne povlate; c - usled prisustva elemenata rasedne

tektonike; 1 - vodonosne stene (peskovi); 2 - vodonepropusne stene (gline); 3 - relativno vodonepropusnestene (glinoviti peskovi i peskovite gline); 4 - arteski izvor;

5 - nivo podzemnih voda pod pritiskom


2. Izvori koji se hrane vodama pukotinskih izdani

Na osnovu karaktera kretanja izdanskih voda prema površini terena, pukotinski izvori mogu biti silaznog i uzlaznog tipa.

2.1. Pukotinski izvori silaznog tipa vezani su za deo pukotinske izdani iznad lokalnog erozionog bazisa, odnosno za zonu intenzivne ispucalosti i raspadanja magmatskih, metamorfnih i čvrstih sedimentnih stena. Na osnovu uslova pojavljivanja na površini terena, ovi izvori mogu biti: erozioni (slika VII-9a), barijerni (slika VII.9b) i kontaktni (slika VII-9c).

Slika VII-9. Pukotinski izvori silaznog tipaa - erozioni; b -barijerni; c - kontaktni


2.2. Pukotinski izvori uzlaznog tipa vezani su za određene tektonske pukotine i razlome, koji zaležu dosta duboko ispod lokalnog erozionog bazisa, a kojepresecaju i sisteme pukotina iznad lokalnog erozionog bazisa (slika VII-10). Pritisak ovih voda pri isticanju, uslovljen je hidrostatičkim pritiskom, pritiskomgasova ili pregrejanih para.

Slika VII-10. Pukotinski izvor uzlaznog tipa


3. Izvori koji se hrane vodama karsnih izdani (karstni izvori)

Oni su brojni na terenima sastavljenim od karbonatnih (krečnjaci, dolomiti, karbonatnilaporci, mermerisani krečnjaci), sulfatnih (gips i anhidrit) i sonih (halit) stena. Međumnogobrojnim različitim karstnim izvorima moguće je izdvojiti 3 grupe: povremene, stalne i submarinske.

Povremene izvore karakteriše opšta nepostojanost izdašnosti u toku godine. Vezani su za deo karstne sredine iznad regionalnog nivoa izdani.

Stalni izvori su vezani za krupne sisteme kanala i pukotina u karstnoj srediniispod regionalnog nivoa izdanskih voda.

Submarinski izvori su vezani za podzemne karstne kanale koji zaležu ispodnivoa mora.

Prema specifičnostima pojavljivanja i funkcionisanja, moguće je izdvojiti nekoliko grupaizvora u karstu:

1. snažni karstni izvori (vrela),2. intermitentni izvori (potajnice),3. estavele,4. bočatni izvori i5. vrulje.


3.1. karstni izvori (vrela)

Karstna vrela predstavljaju snažne izvore u karstu. Većina snažnih karstnih izvoranalazi se na obodu karstnih polja, rečnihdolina, jezerskih kotlina ili obala mora.

Po mehanizmu isticanja, karstna vrelamogu biti silazna i uzlazna.

Slika VII-11. Karstni izvor silaznog tipaa – kontaktni; b - barijerni


Slika VII-12. Karstni izvor uzlaznog tipa


3.2. intermitentni izvori (potajnice)

To su izvori u karstu koji funkcionišu povremeno ( u određenim vremenskim razmacima ). Pojava ovakvih izvora uslovljena je postojanjem kaverni ili šupljina i kanala u vidu krive natege, koji su uzajamno povezani.

Slika VII-13. Potajnica (Radovanović, 1897)


3.3. estavele

To su pojave u karstu s dvostrukom hidrogeološkom funkcijom. Estavele obavljajufunkciju ponora sve dok postoje i najmanje količine vode koje utiču u nju. U vlažnimperiodima godine, u vreme visokih nivoa karstnih izdanskih voda, ove pojave funkcionišukao izvori. Najčešće se javljaju po obodu karstnih polja.

Slika VII-14. Princip rada estavele (Milanović, 1979)


3.4. bočatni izvori

Predstavljaju izvore koji ističu na morskim obalama i koji u određenim periodima dajupoluslanu (bočatnu) vodu, usled mešanja slanih i “slatkih” voda.

3.5. vrulje

Vrulje su izvori ispod nivoa mora (submarinski izvori). Na površini mora manifestuju se u vidu kružnih površi, koje se jasno razlikuju od okolne morske vode.

Slika VII.15. Šematski prikaz pojavljivanja bočatnih izvora i vruljaQ - slatka voda; q - slana voda; A - vrelo; B - vrulja;

a - područje najintenzivnijeg mešanja slane i “slatke” vode


4. Izvori koji se hrane vodama lebdećih izdani

Karakterišu ih velika kolebanja izdašnosti, temperature i hemijskog sastava, u zavisnostiod hidrometeoroloških uslova date oblasti. Većina ovih izvora funkcioniše u toku godineograničeno vreme, koje odgovara infiltraciji atmosferskih padavina i topljenja snega(slika VII-16).

Slika VII-16. Izvor koji drenira lebdeću izdan1 - izvor koji drenira lebdeću izdan; 2 - kontaktni izvor


5. Specifični izvori

5.1. Izvori u oblasti višegodišnjeg zamrzavanja

5.2. Izvori u savremenim vulkanskim oblastima


Foto VII-4. Old Faithful Geyser - Yellowstone

Foto VII-3. Castle Geyser - Yellowstone


MERENJE IZDAŠNOSTI IZVORA

Izdašnost (kapacitet) izvora predstavlja količinu vode koja prirodno istekne u jedinici vremena.

Metode za određivanje izdašnosti izvora su zapreminska, metoda preliva i hidrometrijska.

1. Zapreminska metoda koristi se kod kaptiranih izvora kod kojih je moguće posudompoznate zapremine prihvatiti svu vodu koja istekne u određenom vremenskom periodu. Ovom metodom izdašnost izvora određuje se po formuli:

tV = Q

gde su:

Q - izdašnost izvora (l/s, l/min),V - zapremina suda (l) it - vreme za koje se sud zapremine (V) napuni vodom (s, min)


2. Prelivi su pregrade koje se postavljaju u otvorenom toku, koji se formira neposrednoispod mesta isticanja. Najčešće se uz preliv postavlja i vodomerna letva u ciljupreciznijeg merenja visine vode koja preliva. Primena preliva omogućava dobijanjepodataka o izdašnosti u dužem vremenskom intervalu, na osnovu kojih je moguće suditio režimu izdašnosti pojedinih izvora.

Foto VII-5. Preliv na vrelu Banjica (Istočna Srbija)


Od brojnih tipova preliva, u praksi se najčešće koriste Tompsonov, Čipoletijev i pravougaoni (slika VII-17).

Slika VII-17. Prikaz postavljanja preliva namanjim vodotocima

Pravougaoni

Tompsonov

Čipoletijev

gde su:

Q - izdašnost izvora (m3/s),h - visina vode (m) ib - širina praga preliva (m).

h h b 1.8 = Q

hh 1.4 = Q 2

h h b 1.86 = Q


3. Hidrometrijska metoda primenjuje se za određivanje izdašnosti izvora koji ispod zone isticanja obrazuju rečne tokove. Ova metoda se zasniva na merenju površine poprečnogpreseka rečnog toka i brzine vode.

Na osnovu podataka merenja brzine vode hidrometrijskim krilom na nekoliko vertikala i određivanja srednjih brzina voda (vsr) po formuli:

)dna0.8h0.6h0.2hpov.sr v + 2v + 3v + 3v + (v 0.1 = v

i

n

1=i

1+ii b 2q + q = Q ⋅∑

Primenom grafoanalitičkog postupka (slika VII-18), dobija se izdašnost izvora po formuli


Slika VII-18. Grafoanalitički postupak za određivanje proticaja


Grupa izvora Izdašnost (l/s)

I > 10 000

II 1 000 - 10 000

III 100 - 1 000

IV 10 - 100

V 1 - 10

VI 0.1 - 1

VII 0.01 - 0.1

VIII < 0.01

KLASIFIKACIJA IZVORA NA OSNOVU IZDAŠNOSTI, AMPLITUDE KOLEBANJA IZDAŠNOSTI I TEMPERATURE VODA

Jednu od prvih klasifikacija na osnovu izdašnosti dao je O. Meinzer, koji izdvaja 8 grupaizvora (tabela VII-1).

Tabela VII-1. Klasifikacija izvora na osnovu srednje izdašnosti(po Meinzer-u)


Na osnovu amplitude kolebanja izdašnosti, izvori se dele u 6 kategorija (tabela VII-2).

Kategorija Izvori Odnos(Qmin : Qmax)

I Veoma postojani 1 : 1

II Postojani 1 : 1 - 1 : 2

III Promenljivi 1 : 2 - 1 : 10

IV Veoma promenljivi 1 : 10 - 1 : 30

V Izuzetno promenljivi 1 : 30 - 1 : 100 i više

VI Periodični

Tabela VII-2. Klasifikacija izvora prema amplitudi kolebanjaizdašnosti


Na osnovu temperatura voda, svi izvori su svrstani u 7 klasa (tabela VII-3)

Klasa Izvori Temperatura oC

I Izuzetno hladni < 0

II Veoma hladni 0 - 4

III Hladni 4 – tsr

IV Subtermalni tsr - 35

V Termalni 35 - 42

VI Visoko termalni 42 - 100

VII Pregrejani > 100

Tabela VII-3. Klasifikacija izvora na osnovu temperature

Documents

Hidrologija 2