POGLAVLJE - геолошки факултетrgf.rs/predmet/RO/III semestar/Osnovi hidrogeologije/Predavanja... · Opšta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragišić) Hidrometeorološki

REŽIM PODZEMNIH VODA

Osnovi hidrogeologije

VIIIPOGLAVLJE

Opšta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragišić)

REREŽŽIM PODZEMNIH VODAIM PODZEMNIH VODA

POJAM I FAKTORI REPOJAM I FAKTORI REŽŽIMA PODZEMNIH VODAIMA PODZEMNIH VODA

Pod Pod rerežžimomimom podzemnihpodzemnih vodavoda podrazumevapodrazumeva se se procesproces izmeneizmene nivoanivoa, , proticajaproticaja, , hidraulihidrauliččkogkog gradijentagradijenta, , brzinebrzine, temperature, , temperature, viskozitetaviskoziteta, , hemijskoghemijskog, , radioloradiološškogkog, , mikrobiolomikrobiološškogkog i i gasnoggasnog sastavasastava izdanskihizdanskih vodavoda u u vremenuvremenu i i prostoruprostoru, pod , pod uticajemuticajemprirodnihprirodnih i i antropogenihantropogenih faktorafaktora..

U U grupugrupu prirodnihprirodnih faktorafaktora spadajuspadaju, pre , pre svegasvega, , hidrometeorolohidrometeorološškiki, , hidrolohidrološškiki, , geologeološškiki, , geodinamigeodinamiččkiki i i biogenibiogeni, , kaokao i i uticajuticaj dejstvadejstva SuncaSunca i i MesecaMeseca. . ReRežžimim podzemnihpodzemnih vodavodaodređenodređen samosamo prirodnimprirodnim faktorimafaktorima nazivanaziva se se prirodniprirodni iliili nenarunenaruššenieni rerežžimim..

OdOd svihsvih elemenataelemenata rerežžimaima podzemnihpodzemnih vodavoda ((nivonivo izdaniizdani, , izdaizdaššnostnost, , hemijskihemijski sastavsastav i i drdr), ), najpodlonajpodložžnijiniji izmenamaizmenama u u tokutoku vremenavremena jeje nivonivo podzemnihpodzemnih vodavoda..


Hidrometeorološki faktori. Hidrometeorološki faktori (atmosferske padavine, evapotranspiracija, temperatura i vlažnost vazduha, atmosferski pritisak i vetrovi) uslovljavaju mnoge karakteristike prirodnog režima podzemnih voda.

Jedan od najvažnijih faktora obrazovanja režima podzemnih voda jesu atmosferskepadavine, njihov režim, intenzitet i način rashodovanja na površini zemlje. Uticaj padavinaje najizraženiji kod izdani sa slobodnim nivoom i manifestuje se u izmeni njihovog nivoa(slika VIII-1).

Za promene nivoa izdani nastalih padavinama, vezane su i promene izdašnosti izvora(slika VIII-2), mutnoće (slika XII-3), mikrobiološkog sastava (slika VIII-4) a vrlo često i promene hemijskog sastava (slika VIII-5).

Najveće oscilacije nivoa izdani usled prisustva, odnosno odsustva, padavina, karakteristične su za karstnu izdan, što izaziva i velike izdašnosti proticaja karstnih izvora(slika VIII-6).


Slika VIII-1. Promene prosečnih nivoa podzemnih voda i prosečnihnedeljnih padavina, Beaverdam Creek Basin, Maryland, USA (Todd, 1980)


Slika VIII-2. Grafik promene izdašnostivrela Omble (1) i nivoa podzemnih voda(2 i 3), u karstnom masivu u zavisnosti

od padavina (Milanović, 1979)


Slika VIII-3. Dijagram promenemutnoće vrela Omble

(Milanović, 1979)1 - izdašnost vrela Omble; 2 - mutnoća; 3 - padavine


Slika VIII-4. Uporedni dijagram vodostaja i bakteriološkog sastavaŠetonjskog vrela tokom 1988. (Stevanović, 1991)


050

010

0015

0020

0025

00

may june july aug sep oct nov0

5

10

15

20

QPb

COD

Mg

SO4

Ca

Q (l

/s)

Ca

x 10

-1 (m

g/l)

months 1991

SO4Mg

(mg/l)Pb (μg/l)

COD (mgO/l)

Slika VIII-5. Dijagram promena izdašnosti i karakteristika nekih hemijskihkomponenata vrela Mrljiš u istočnoj Srbiji


Slika VIII-6. Amplitude izdašnosti važnijih karstnih vrelau istočnoj Srbiji (Stevanović, 1991)


Slika VIII-7. Grafik promene nivoa podzemnih voda iatmosferskog pritiska (Šestakov & Orlov, 1984)

H - nivo podzemnih voda; p - atmosferski pritisak

Atmosferski pritisak značajno utiče na kolebanje nivoa podzemnih voda, naročito u otvorenim bunarima gde su nivoi blizu površine terena. S povećanjem atmosferskogpritiska dolazi do odgovarajućeg sniženja nivoa vode u bunarima i obrnuto (slika VIII-7).

Uticaj temperature vazduha na režim podzemnih voda najveći je kod izdani sa slobodnimnivoom, a vezan je za povremeno zamrzavanje, isparavanje i transpiraciju iz zone aeracijei sa površine izdani.


Slika VIII-9. Generalna promenaevapotranspiracije podzemnih voda sa

dubinom nivoa podzemnih voda u uslovimatri različita zemljišna pokrivača (Todd, 1980)

Slika VIII-10. Uticaj transpiracije na nivoepodzemnih voda,

Milford, Utah, USA (Todd, 1980.)a - avgust; b - oktobar

Znatna promenljivost evapotranspiracije, dovodi do dnevnih kolebanja izdanskih voda saslobodnim nivoom, koja u vreme vegetacionog perioda dostižu 30 - 100 mm, s večernjimminimumom i jutarnjim maksimumom (slike VIII-9) i (slika VIII-10).


Hidrološki faktori. Uslovljeni su uticajemrežima površinskih voda. U blizini reka, jezera, mora, okeana i veštačkih akumulacija, ovifaktori obrazuju zonu hidrološkog režima, u čijim granicama je kolebanje nivoa podzemnihvoda tesno povezano s kolebanjem nivoapovršinskih voda. Udaljavanjem od obalesmanjuje se i uticaj ovih faktora (slika VIII-11.

Geodinamički faktori. Geodinamički faktori, kaošto su neotektonska kretanja, savremenivulkanizam i zemljotresi, uslovljavaju promenepojedinih elemenata režima podzemnih voda(nivo izdani, hemijski i gasni sastav i dr.).

Neotektonska kretanja su usporeni procesi kojiu određenim regionima izazivaju spuštanje iliizdizanje zemljine kore 0.1 - 1 cm godišnje, štouslovljava spuštanje, odnosno podizanje, nivoapodzemnih voda.

Slika VIII-11. Kolebanja nivoa reke Elbe i nivoa podzemnih voda u bunarima na

različitim rastojanjima od reke (Todd, 1980)


Zemljotresi imaju veliki uticaj na izmene nivoa podzemnih voda, a kolebanja su najčešćevrlo oštra (slika VIII-12).

Slika VIII-12. Kolebanja nivoa podzemnih voda u bunaru u Milwaukee, USA kaorezultat zemljotresa s epicentrom na argentinsko-čileanskoj granici (Todd, 1980)


Uticaj savremenih vulkanskih procesa na režim izdanskih voda je raznovrstan. Tako se pred erupcije nekih vulkana, nivo podzemnih voda u pojedinim bunarima smanjivao ili jevoda potpuno iščezavala, dok su se na drugim mestima pojavljivali novi izvori. Privulkanskim procesima često dolazi do izmene hemijskog i gasnog sastava podzemnihvoda uz pojavljivanje različitih mehaničkih primesa.

Uticaj dejstva Sunca i Meseca. Ogleda se u izmeni gravitacionih sila, koja dovodi do elastičnih deformacija zemljine kore, što za sobom povlači i izmene nivoa podzemnihvoda. Ta kolebanja od nekoliko santimetara imaju pravilnu periodičnost 12 i 24 časa, ilimanje pravilnu 14 - 28 časova (slika VIII-13).

Slika VIII-13. Promene nivoa podzemnih voda pod uticajem privlačnih sila Meseca(Šestakov & Orlov, 1984)


Q K FH

Lf= ⋅ ⋅Δ

Kod izdani na ostrvima i u primorskim oblastima, za režim nivoa i hemijskog sastavapodzemnih voda veliku ulogu imaju plima i oseka (slika VIII-14 i VIII-15).

Slika VIII-14. Kolebanja morskih struja i prouzrokovana kolebanja nivoa podzemnih voda u bunaru udaljenom 30 m od obale u Mattawoman Creek, Maryland, USA (Todd, 1980)


Slika VIII-15. Dijagram promena saliniteta vrela u zalivu Vrilo pod uticajem plime i oseke (Mijatović, 1967)

1 - oscilacije nivoa mora; 2, 3, 4 - promena sadržaja Cl- u vodi vrela kojasu na skici ispod dijagrama označena sa istim brojem


Veštački (antropogeni) faktori. Vezanisu za ljudsku delatnost, koja sve češćedovodi do izmene režima izdanskihvoda. To su, pre svega, aktivnostivezane za:• eksploataciju izdanskih voda (slikaVIII-16), •navodnjavanje poljoprivrednihpovršina (slika VIII-17), •sleganje terena (slika VIII-18),• odvodnjavanje poljoprivrednihpovršina i ležišta mineralnih sirovina,• nekontrolisano ispuštanje otpadnihvoda, •izgradnja akumulacija, saobraćajnica i uopšte zaposedanje prostora urbanimobjektima.

Slika VIII-16. Uticaj eksploatacije podzemnihvoda na režim nivoa podzemnih voda

(Šestakov & Orlov, 1984)1, 2 - grafici srednjo mesečnih i srednjogodišnjihnivoa podzemnih voda; 3 - kapacitet vodozahvata


Slika VIII-17. Promena dubine nivoa podzemnih voda u vremenuza bunar u irigacionom polju oko reke Indus u Pakistanu (Todd, 1980)


Slika VIII-18. Sleganje tla i opadanje pijezometarske površine, 1912-1963, San Jose, California, USA (Todd, 1980)


TIPOVI REŽIMA PODZEMNIH VODA

Po vremenu izmena nivoa i drugih elemenata, razlikuju se sledeći tipovi režima izdanskihvoda:

dnevni,sezonski,godišnji ivišegodišnji.

Dnevni režim. Karakterističan je za kolebanje slobodnog nivoa kod izdani koje zaležurelativno plitko ispod površine terena i može pre svega, biti izazvan dnevnim izmenamaisparavanja i transpiracije, koje se noću prekidaju, što dovodi do noćnog podizanja i dnevnog opadanja nivoa izdani.

Amplituda dnevnih kolebanja nivoa izdani može dostići i 10 - 15 cm, na terenimapokrivenim šumom ili “kulturnim” rastinjem.

Sezonski režim. Uslovljen je sezonskom cikličnošću pojedinih meteoroloških faktora(temperatura vazduha, atmosferski pritisak i evapotranspiracije) i hidroloških (vodostaj i proticaj) (slika VIII-19).


Slika VIII-19. Sezonska kolebanja nivoa podzemnih vodau glacijalnoj izdani u Ohaju, USA (Todd, 1980)


Kod izdani sa slobodnim nivoom u našim uslovima karakteristične su sledeće crtesezonskog režima nivoa: prolećni maksimum i jesenji minimum (slika VIII-20).

Slika VIII-20. Šematski prikaz izdanskog ciklusa


Amplituda sezonskih kolebanja nivoa se menja od nekoliko cm u pustinjskim oblastima, gde nivoi izdanskih voda zaležu dosta duboko, do više desetina pa i stotina metara kodkarstnih izdani.

Kad je u pitanju temperatura izdanskih voda, treba reći da su ove vode bliže površiniterena podložne sezonskim temperaturnim promenama, koje su uslovljene temperaturomvazduha. Izdanske vode u dubljim vodonosnim horizontima manje su podložne uticajutemperatura.

Hemijski sastav izdanskih voda obično se beznačajno menja, ali je u nekim oblastimaintenzivnog hranjenja izmena hemijskog sastava i ukupne mineralizacije veoma izražena.


Godišnji režim. Uslovljen je cikličnim promenama određenih elemenata režima, u prvomredu režima nivoa izdani, u periodu od nekoliko godina (slika VIII-21). Amplitude godišnjihkolebanja nivoa i hemijskog sastava izdanskih voda su značajnije od sezonskih, a najčešće su izazvane cikličnim ponavljanjem vlažnih (mnogovodnih) ili suvih (malovodnih) godina.

Slika VIII-21. Grafik kolebanja nivoa podzemnih voda (Šestakov & Orlov, 1984)a - sa 2-3- godišnjom tendencijom pojavljivanja (Donja Volga)

b - sa 5-6- godišnjom tendencijom pojavljivanja (Litvanija)


o 2+ 2+1 dH = 10mg / l CaO = 7.2mg / l MgO = 0.357mg.ekv.Ca + Mg

Višegodišnji režim. Uslovljen je cikličnim izmenama padavina, evapotranspiracije, vodostaja i proticaja reka. Javlja se u periodu dužem od 10 godina. Amplitude kolebanjapojedinih elemenata režima, naročito nivoa izdanskih voda, znatno prevazilaze sezonske i godišnje (slika VIII-22).

Slika VIII-22. Kriva višegodišnjih kolebanja nivoa podzemnih voda na lokalitetu Kamenastepa za period 1921-1951 (Gavič, Lučševa & Semenova-Erofeeva, 1985)

1 - atmosferske padavine; 2 - nivoi podzemnih voda

Documents

POGLAVLJE - геолошки факултетrgf.rs/predmet/RO/III semestar/Osnovi hidrogeologije/Predavanja... · Opšta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragišić) Hidrometeorološki