utjecaj injekcijske zavjese izvedene ispod brane i ... · nje ponašanja podzemne vode u tim...

259Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270

O. Bonacci i T. Roje-Bonacci UTJECAJ INJEKCIJSKE ZAVJESE IZVEDENE ISPOD BRANE I AKUMULACIJE ĐALE

Izrada injekcijskih zavjesa u kršu relativno je čest graditeljski zahvat vezan s izgradnjom brana i akumulacija u kršu. Njena osnovna uloga je smanjivanje gubitaka vode iz akumulacije kroz krški masiv koji se nalazi ispod brane, sprječavanje mehaničkog ispiranja sedimenata ispune pukotina i krških kanala te korozijskog proširivanja pukotina. U radu je analiziran slučaj injekcijske zavjese ispod brane Đale na rijeci Cetini. Dužina ove zavjese iznosi 3.966 m, a njena najveća dubina seže 120 m ispod dna brane. U članku je izvršena analiza satnih vrijednosti vodostaja i temperatura podzemnih voda mjerenih u šest dubokih piezometara (označenih brojevima 1, 2, 3, 4, 5 i 6) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca 2009. u 23 sata (ukupno 11.687 sati). Za ostala tri piezometra (označenih velikim slovima A, B i C) raspolagalo se s diskontinuiranim mjerenjima razina i temperature podzemne vode. Ustanovljeno je da je izgradnja injekcijske zavjese uzrokovala nagle i potencijalno opasne lokalne promjene režima podzemnih voda. Detaljnije je izučeno ponašanje razina podzemne vode u bliskim parovima piezometara od kojih se jedan nalazi u području između akumulacije i injekcijske zavjese, a drugi izvan. Izgradnjom injekcijske zavjese potpuno je izmijenjen lokalni režim podzemnih voda. Posebno se upozorava na činjenicu da se hidrostatski pritisak na zavjesu brzo mijenja te da doseže do 40 m, što može biti opasno za njenu dugotrajnu stabilnost.

Izvorni znanstveni članak Original Scientific Paper UDK 627.81:556.32556.32:627.81

Primljeno (Received): 26. 6. 2011.; Prihvaćeno (Accepted): 19. 9. 2011.

UTJECAJ INJEKCIJSKE ZAVJESE IZVEDENE ISPOD BRANE I AKUMULACIJE ĐALE NA PONAŠANJE PODZEMNE VODE U KRŠU

Prof. dr. sc. Ognjen Bonacci, dipl. ing. građ.

Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije

Sveučilišta u SplituMatice hrvatske 15, 21000 Split

[email protected]

Prof. dr. sc. Tanja Roje-Bonacci, dipl. ing. građ.

Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije

Sveučilišta u SplituMatice hrvatske 15, 21000 Split

Ključne riječi: krš, podzemne vode, injekcijska zavjesa, akumulacija Đale

260 Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


1. UVODAnalize ponašanja podzemnih voda u kršu mnogo

su složenije i zahtjevnije od onih u drugim homogenijim medijima. Hidraulička svojstva svake pojedine stjenske mase ključni su čimbenik koji kontrolira tečenje podze-mnih voda. Cirkulacija podzemne vode u krškim je vo-donosnicima značajno različita od cirkulacije u ostalim vrstama vodonosnika. Zbog toga krški vodonosnici pred-stavljaju najsloženije sisteme vrlo teške za definiranje. Visoko heterogena priroda krških vodonosnika onemogu-ćuje pouzdano predviđanje smjerova tečenja podzemne vode kao i precizno određivanje vremena putovanja pod-zemne vode između dvije točke. Obje navedene karakte-ristike tečenja mijenjaju se vrlo brzo tijekom vremena u zavisnosti od razina vode u pojedinim dijelovima krškog vodonosnika. Worthington i Ford (2009.) navode da po-stoje brojne i različite definicije krških vodonosnika te da im je zajedničko to da se radi o “svojevrsnoj samoorga-niziranoj mreži visoko propusnih krških kanala različitih dimenzija nastaloj kao posljedica procesa tečenja i ota-panja karbonata”.

Jedna od najvažnijih karakteristika krških vodonosni-ka je visok stupanj heterogenosti hidrauličkih svojstava. Hidraulička propusnost krških vodonosnika kreirana je tečenjem vode te je snažno anizotropna. Palmer (1991.) smatra da je specifično svojstvo krških vodonosnika, po čemu se oni najviše razlikuju od ostalih vodonosnika, po-stojanje i funkcioniranje razgranate mreže krških kanala koji meandriraju između slabije propusnih (često i nepro-pusnih) blokova stijena. Gustoća ove mreže se povećava idući nizvodno.

Unutar krškog vodonosnika istovremeno se javlja tur-bulentno i laminarno tečenje, što dodatno otežava izu-čavanje, a posebno modeliranje procesa cirkulacije vode. Podzemna voda se vrlo brzo diže unutar velikih krških kanala, dok je u krškoj matrici taj proces značajno spo-riji uslijed laminarnog tečenja (Bonacci, 1987.; 1995.; 2001.).

Krešić (2007.) smatra da pri analizi i modeliranju krških vodonosnika nema smisla koristiti koncept hidra-uličke vodljivosti, pošto u tečenju vode kroz njih ključnu ulogu igra tečenje kroz krške kanale (sa slobodnim vodnim licem, ali i pod pritiskom) koje je uglavnom turbulentno, dok je hidraulička vodljivost parametar razvijen za opi-sivanje laminarnog toka. Za znanstvenike koji tretiraju problematiku krša, a koji pripadaju raznim znanstvenim disciplinama (hidrolozi, hidrogeolozi, geokemičari, geo-morfolozi, hidrauličari, geografi, geofizičari, speleolozi, biolozi, ekolozi itd.) krški vodonosnik predstavlja obeća-vajući izazov za zajedničko interdisciplinarno izučavanje tečenja i skladištenja vode u velikim špiljskim prostorima i sitnim krškim pukotinama.

Mjerenje razina podzemne vode, ali i drugih brojnih njenih svojstava (npr.: temperature vode, njenog kemij-skog sastava, električne provodljivosti itd.) u dubokim bušotinama (piezometrima) od ključnog je značaja za

otkrivanje strukture krških vodonosnika te objašnjava-nje ponašanja podzemne vode u tim kompleksnim su-stavima. Međutim, problem je da dotok vode u bušotinu u kršu rijetko predstavlja iscjeđivanje iz cijelog vodom zasićenog sloja. Worthington i Ford (2009.) naglašavaju da voda u njih glavninom dotječe iz ograničenog broja horizonata krškog masiva.

Injektiranje (Nonveiller, 1989.) se masovno koristi u graditeljstvu, posebno u krškim terenima, skoro već 200 godina. Izgradnja brana i formiranje akumulacija u kršu uvijek je povezana s formiranjem velikih injekcijskih za-vjesa (Bonacci i sur., 2009. a; Hiller i sur., 2010.). Njena je uloga smanjivanje gubitaka vode iz akumulacije kroz krški masiv koji se nalazi ispod brane, sprječavanje me-haničkog ispiranja sedimenata ispune pukotina i krških kanala te korozijskog proširivanja pukotina.

Cilj ovog rada je da se na jednom konkretnom slučaju istraži kako injekcijska zavjesa utječe na režim podze-mnih voda u kršu. Korištenjem takvih analiza zasnovanih na kontinuiranim mjerenjima u dubokim piezometrima moguće je shvatiti pozitivne i negativne posljedice injek-cijskih zavjesa na funkcioniranje krškog vodonosnika. Potreba boljeg razumijevanja utjecaja konstrukcija na procese u kršu od ključne je važnosti za osiguranje sta-bilnosti inženjerskih konstrukcija i održivog razvoja ra-njivih i visoko vrijednih krških sustava.

2. PODRUČJE STUDIRANJAHidroelektrana Đale predstavlja dio hidroenergetskog

sustava izgrađenog na slivu rijeke Cetine (Bonacci i Ro-je-Bonacci, 2000.; 2003.). Smještena je u 80 m dubo-kom kanjonu ove krške rijeke. Brana hidroelektrane Đale je betonska gravitaciona dužine 110 m. Uzvodno od nje formira se akumulacijsko jezero s maksimalnom razinom vode od 292,00 m nad morem (m n. m.). Na toj visi-ni zapremina akumulacije iznosi 3,7×106 m3, a površina vodnog lica je 46 ha. Vrh brane se nalazi na visini od 294,00 m n. m. Izgradnja hidroelektrane Đale završena je u prosincu 1985. godine.

Na slici 1 nalazi se karta na kojoj je ucrtana brana i akumulacije Đale, položaj injekcijske zavjese te položaji devet dubokih piezometara (označenih kao: 1, 2, 3, 4, 5, 6, A, B, C) u kojima se mjeri razina i temperatura pod-zemne vode, a čiji su podatci analizirani u ovom članku. Dubina svakog od piezometara prelazi 100 m. Brojevima (1, 2, 3, 4, 5, 6) je označeno šest piezometara čiji su kon-tinuirano mjereni satni podatci stajali na raspolaganju za razdoblje od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca 2009. u 23 sata (ukupno 11.687 podataka). Velikim slo-vima (A, B, C) označena su tri piezometra u kojima je temperatura podzemne vode bila mjerena tijekom 2003. godine. U piezometru A, za analize izvršene u ovom radu, na raspolaganju su stajala diskontinuirana mjerenja (u većini slučajeva jednom tjedno) razina podzemne vode u razdoblju od rujna 1982. do kolovoza 1984. (prije izgrad-nje hidroelektrane Đale) te od rujna 2001. do kolovoza 2003. (poslije izgradnje hidroelektrane Đale).

261Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


Ukupna dužina injekcijske zavjese iznosi 3.966 m. Od toga se 351 m zavjese nalazi ispod same brane, 2.515 m na lijevoj obali, a 1.100 m na desnoj obali rijeke Cetine. Projektirano dno injekcijske zavjese bilo je na sljedećim nadmorskim visinama: 1) 225 m n. m. na lokaciji ispod brane te 2) 235 m n. m. na lijevo i desno-obalnim sekci-jama. Vrh injekcijske zavjese je izveden na visini od 294 m n. m. Stvarni položaj dna izvedene injekcijske zavjese zavisi o dostizanju nepropusnog sloja (erozione baze). Nažalost, nije nam poznato koliko se izvedeno dno razli-kuje od onog projektiranog.

Područje injekcijske zavjese u cijelosti je izgrađeno od krednih naslaga, pretežito vapnenaca i manjim dijelom dolomita. Sjeverno od razmatranog područja, u okolici Trilja, pojavljuju se miocenski lapori i mlađe fluvioglaci-jalne kvartarne naslage. Samo ovi lapori mogu formira-ti hidrogeološke barijere (ovisno o debljini, tj. dubini do koje dosežu), dok su kredne stijene podložne okršavanju. Cijela šira regija je u prošlosti bila izložena čestim tek-tonskim poremećajima. Različite krške geološke struktu-re i hidrogeološki značajne pojave i oblici prisutni su u užem, ali i širem području. Najvećim dijelom podzemna voda cirkulira kroz krške pukotine i prsline različitih di-menzija, oblika i smjerova kao i kroz kontakte između

međuslojnih ravnina. Na površina terena vegetacija je rijetka.

Prosječna godišnja oborina na najbližoj kišo-mjernoj stanici Trilj iznosi 1.380 mm. Prosječni više-godišnji protok rijeke Cetine na profilu hidroelektra-ne Đale iznosi 93 m3/s. Srednja godišnja tempera-tura zraka na analiziranom lokalitetnu iznosi 13 ºC.

3. ANALIZA RAZINA PODZEMNE VODEZnačajno različito ponašanje istovremenih razi-

na podzemne vode u bliskim piezometrima u kršu (međusobno udaljenim tek desetak metara) uobi-čajeno je u krškim terenima. Drogue (1980.; 1985.) je mjerio lokalne karakteristike krškog vodonosnika na maloj eksperimentalnoj površini od oko 1000 m2. Površina se nalazila u Montpellier-u (Francuska), a na njoj su mjerene razine i temperature podzemnih voda u 19 dubokih piezometara. Razine podzemnih voda u bliskim piezometrima (udaljenim manje od 10 m) reagirale su ekstremno različito na obilne oborine pale na izučavani sliv. Razlog takvom po-našanju je postojanje ili ne veze piezometara s ve-ćim krškim podzemnim kanalima. Razina podzemne vode u piezometrima povezanim sa sustavom krških kanala reagirala je vrlo brzo i s velikim rasponom, dok su piezometri povezani samo sa sitnim krškim pukotinskim sustavom na istu oborinu reagirali spo-ro i s malim rasponom podizanja razine podzemnih voda. Vezano s prethodnim, treba naglasiti da tek mali broj dubokih piezometara uspijeva uspostaviti kontakt s prostranim krškim kanalima.

3.1. Ponašanje podzemne vode u pojedinim piezometrima

Na slici 2 ucrtani su nizovi satnih razina pod-zemne vode izražene u m n. m., izmjereni u pie-zometrima 1 do 6, čiji je položaj prikazan na slici 1. Ujedno je ucrtan i niz razina vode u akumulaciji Đale označen kao HAĐ. Navedeni nizovi izmjereni su u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. Radi se o vremenskim nizovima koji svaki sadrži 11.687 podataka. U tablici 1 upisane su karakteristične vrijednosti (srednjaci, minimumi, maksimumi, standardne devijacije i rasponi) satnih razina podzemne vode izmjerene u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5 i 6 u prethodno spomenutom razdoblju. U tablici 2 su za isto razdoblje unesene karakteristične vrijednosti satnih razina vode u akumulaciji Đale.

Analizom informacija datih na slici 2 i u tablici 1 uočava se izrazito individualno ponašanje razina podzemne vode u svakom od piezometara. Radi se o procesu tipičnom za duboki Dinarski krš (Bonacci, 1987.; 1995.) Treba uočiti da razina vode u akumu-laciji varira u uskom rasponu od samo 5,07 m (od 287,03 do 292,10 m n. m.), dok u piezometrima (čak

Slika 1 Situacija s ucrtanim položajima akumulacije Đale, injekcijske zavjese i lokacijama devet piezometara čiji su podatci analizirani u članku

262 Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


Slika 2 Vremenski nizovi satnih vrijednosti razina podzemne vode mjereni u piezometrima 1 do 6 i razine vode u akumulaciji Đale (HAĐ) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata (ukupno 11.687 sati)

Tablica 1: Karakteristične vrijednosti razina podzemnih voda mjerene u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5 i 6 prikazanim na slici 1 (od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h)

RAZINA VODE U PIEZOMETRU (m n. m.)

1 2 3 4 5 6

Položaj unutar izvan izvan izvan unutar izvan

Srednjak 287,35 273,20 270,18 281.53 286,94 269,84

Minimum 279,06 262,25 267,59 279,39 280,49 241.18

Maksimum 299,86 307,67 276,00 284,13 295,15 329,12

St. Dev. (m) 3,71 11,36 1,36 1,51 4,51 22,12

Raspon ΔH (m) 20,80 45,42 8,41 4.74 14,66 87,94

Tablica 2: Karakteristične vrijednosti razina vode mjerene u akumulaciji Đale (od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h)

RAZINA VODE U AKUMULACIJI ĐALE (m n. m.)

Srednjak 290,44

Minimum 286,22

Maksimum 286,22

St. Dev. (m) 0,920

Raspon ΔH (m) 5,89

i onim bliskim) varira vrlo različito, od minimalno 4,74 m u piezometru 4 do maksimalno 87,94 m u piezometru 6. Minimalna izmjerena razina podzemne vode iznosila je 241,18 m n. m., dok je maksimalna bila na visini od 329,12 m n. m., obje u piezometru 6. Na osnovi pona-šanja razina podzemnih voda u pojedinim piezometrima moguće je pretpostaviti da su piezometri 1, 2 i 6 po-vezani s krškim kanalima koji se nalaze u analiziranom krškom masivu. S druge strane moguće je zaključiti da su piezometri 3, 4 i 5 izbušeni u krškoj matrici te nema-ju kontakt s velikim krškim kanalima u kojima se odvija turbulentno tečenje povremeno sa slobodnim licem, a povremeno pod pritiskom.

Piezometar 3 nalazi se u blizini rijeke nizvodno od brane te je vjerojatno pod jakim utjecajem razine rijeke nizvodno od akumulacije. Zbog toga pokazuje razmjerno nagle promjene razine, ali malih amplituda. Slično vrijedi i za piezometar 1 koji ima izraženu dinamiku, ali smanje-ne amplitude (u odnosu na piezometre 2 i 6) zbog blizine akumulacije i pozicije unutar injekcijske zavjese.

Važno je uočiti da kad razina podzemne vode u pie-zometru 2 dosegne visinu od 307,67 m n. m. (vidi sliku 2) ostaje na istoj visini, tj. nema daljnjeg podizanja razine podzemne vode. Ovaj se fenomen može objasniti mo-gućnošću da na spomenutoj nadmorskoj visini (307,67 m n. m.) piezometar 2 dolazi u kontakt s velikim krškim kanalom u koji se prelijeva sva podzemna voda iz njega.

263Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


U tablici 3 upisano je deset najintenzivnijih porasta i opadanja razina podzemne vode izraženih u (m/h), iz-mjerenih u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5 i 6, izmjerenih u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. Maksimalni izmjereni intenzitet porasta razine podzemne vode iznosio je 11,24 m/h, a opažen je u pie-zometru 2. U piezometru 5 izmjereni su najmanji inten-ziteti porasta razina vode, što bi se moglo objasniti time da je on izbušen u krškoj matrici. Maksimalni izmjereni intenzitet opadanja razine podzemne vode iznosio je 1,76 m/h, a opažen je u piezometru 1, dok su minimalni intenziteti opadanja bili opaženi, također, u piezometru 5. Maksimalne amplitude kao i intenziteti porasta i opa-danja razina podzemnih voda u analiziranoj lokaciji slažu se s podatcima izmjerenim u ostalim dijelovima Dinar-skog krša (Bonacci, 1987.; 1995.; Bonacci i Roje-Bonacci, 2000.).

Definitivni zaključak je da razina podzemne vode u svakom od 6 analiziranih piezometara, unatoč njihovoj maloj udaljenosti kao i neospornom pripadanju istom krškom vodonosniku, reagira individualno. Razlozi za ta-kovo ponašanje mogu biti posljedica različitih lokalnih i regionalnih hidrogeoloških značajki te različite prostorne

i vremenske raspodjele, prije svega intenzivnih kratko-trajnih oborina.

Utjecaj injekcijske zavjese izgrađene uz branu i aku-mulaciju Đale na promjenu ponašanja podzemnih voda u izučavanom prostoru vidljiv je iz prikaza danog na slici 3. Na njoj su na presjeku a-a, ucrtanom na slici 1, ozna-čene maksimalne i minimalne vrijednosti razina podze-mne vode izmjerene u piezometru A tijekom 4 hidrološke godine. U prve dvije godine (od rujna 1982. do kolovoza 1984.) injekcijska zavjesa nije bila u funkciji te se može pretpostaviti da je na izučavanom lokalitetu vladalo pri-rodno, neporemećeno stanje. U druge dvije godine (od rujna 2001. do kolovoza 2003.) injekcijska zavjesa je bila u funkciji duže od 15 godina te se može pretpostaviti da je na izučavanom lokalitetu vladalo novo stanje uvjeto-vano funkcioniranjem zavjese. U prirodnom stanju razina podzemne vode bila je znatno niža. Maksimalni vodostaji su bili niži za 17,26 m, dok su minimalni bili niži za 22,00 m. Treba uočiti da je raspon variranja razina podzemnih voda u prirodnom stanju bio znatno veći, te je iznosio 10,34 m, dok je u novonastalom stanju skoro dvostruko manji te je izmjeren u iznosu od 5,26 m. Piezometar A smješten je u prostoru između akumulacije i injekcijske

Tablica 3: Deset najintenzivnijih porasta i opadanja nivoa podzemne vode, izraženih u (m/h), izmjerenih u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5 i 6 prikazanim na slici 1 (od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h)

R. br.i (mm/h)

1 2 3 4 5 6

porast

1. 0,86 11,24 1,17 0,18 0,05 6,90

2. 0,86 10,22 0,97 0,10 0,04 5,42

3. 0,84 7,03 0,88 0,08 0,04 4.91

4. 0,83 6,99 0,84 0,07 0.04 2,86

5. 0,79 5,15 0,79 0,05 0,04 2,48

6. 0,79 5,02 0,79 0,05 0,04 2,47

7. 0,76 4,66 0,77 0,04 0,04 2,37

8. 0,76 4,52 0,77 0,04 0,04 2,29

9. 0,75 3,93 0,77 0,04 0,04 2,06

10. 0,75 3,62 0,75 0,04 0,04 1,99

opadanje

1. -1,76 -0,94 -1,08 -0,22 -0,02 -1,03

2. -1,70 -0,72 -1,00 -0,08 -0,02 -1,02

3. -1,28 -0,70 -0,75 -0,07 -0,01 -1,02

4. -1,06 -0,70 -0,73 -0,07 -0,01 -1,02

5. -0,75 -0,68 -0.70 -0,03 -0,01 -1,01

6. -0,71 -0,67 -0,69 -0,02 -0,01 -1,01

7. -0,69 -0,64 -0,69 -0,01 -0,01 -1,01

8. -0,63 -0,64 -0,68 -0,01 -0,01 -1,01

9. -0,59 -0,62 -0,66 -0,01 -0,01 -0,96

10. -0,55 -0,61 -0.65 -0,01 -0,01 -0.93

264 Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


zavjese te je stoga na podizanje razine vode u njemu bit-nu ulogu odigralo podizanje vode u akumulaciji Đale u odnosu na prirodno stanje rijeke Cetine. Važno je nagla-siti činjenicu da je maksimalna opažena razina podze-mne vode u piezometru A 74 cm viša od vrha zavjese koji iznosi 294,00 m n. m. To znači da se povremeno javlja prelijevanje vode preko zavjese.

3. 2. Ponašanje podzemne vode u parovima piezometara

Analizom odnosa istovremenih razina podzemne vode mjerene u svim raspoloživim parovima šest dubokih piezometara bit će moguće detaljnije objasniti svojstva vodonosnika u studiranom području te utjecaj injekcijske zavjese na ponašanje podzemne vode.

Tablica 4 predstavlja matricu kvadrata koeficijenata linearne korelacije, r2, izračunatih za nizove satnih razina između parova piezometara 1, 2, 3, 4, 5 i 6. Uočava se da su ove vrijednost između nekih parova vrlo visoke i sta-tistički značajne (npr.: 4 i 5; 2 i 6; 5 i 6), dok su u nekim slučajevima niske i statistički neznačajne (npr.: 3 i 4, 3 i 5, 1 i 3; 1 i 4; 1 i 5). Pri tome udaljenost među njima ne igra bitnu ulogu. Radi se o situaciji koja se uobičajeno javlja u nehomogenim i anizotropnim prostorima krša, a koja je u ovom slučaju još intenzivirana izgradnjom injekcijske zavjese.

Tablica 5 predstavlja matricu kvadrata koeficijenata linearne korelacije, r2, izračunatih između satnih razina podzemne vode u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5 i 6 s razina-ma vode u akumulaciji Đale. Kako je vidljivo, vrijednosti su vrlo niske i statistički neznačajne, što jasno ukazuje da varijacije razine vode u akumulaciji nemaju značajniji utjecaj na promjene razina podzemne vode u piezome-trima.

Slika 4 prikazuje odnos istovremenih satnih razina podzemne vode mjerenih u piezometru 2 (označenih na osi ordinate kao H2) i u piezometru 1 (označenih na osi apscise kao H1) tijekom cijelog razdoblja mjerenja od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. Vrijed-nost linearnog koeficijenta korelacije iznosi r = 0,559.

Slika 3 Shematski grafički prikaz minimalnih i maksimalnih vrijednosti razina podzemne vode mjerene u piezometru A tijekom 4 hidrološke godine; dvije prije (rujan 1982. - kolovoz 1984.), i dvije poslije (rujan 2001. - kolovoz 2003.) izgradnje injekcijske zavjese Đale (presjek a-a na slici 1)

Tablica 4: Matrica kvadrata koeficijenata korelacije, r2, između satnih razina podzemne vode mjerene u parovima piezometara 1, 2, 3, 4, 5 i 6 prikazanih na slici 1 (od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h)

r2

Piezometar

1 2 3 4 5 6

1 10,3129 0,1134 0,1503 0,1672 0,2769

2 10,4331 0,2337 0,3450 0,8233

3 10,.0421 0,0762 0,2757

4 10,9351 0,4894

5 1 0,6353

6 1

Tablica 5: Vrijednosti kvadrata koeficijenata korelacije, r2, između satnih razina podzemne vode mjerene u piezometara 1, 2, 3, 4, 5 i 6 i razine vode u akumulaciji Đale (od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h)

Piezometar r2

1 0,0059

2 0,0596

3 0,0240

4 0,0260

5 0,0371

6 0,0569

Slika 4 Odnos među istovremenim satnim vrijednostima razina podzemne vode mjerenih u piezometrima 2 (H2) i 1 (H1) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata

265Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


Piezometar 1 se nalazi unutar prostora između aku-mulacije i zavjese, dok se piezometar 2 nalazi izvan tog prostora. Ono što iznenađuje je oblik ovog međuodno-sa koji ukazuje na potrebu detaljnijeg izučavanja danog na slici 5. Na njoj su prikazana dva međuodnosa u dva vremenska podrazdoblja. Prvi od njih (označen modrom bojom na slici 5) se odnosi na podrazdoblje od 1. rujna 2008. u 02 h do 3. ožujka 2009. u 17 h. U tom vremenu je vladao snažan direktno proporcionalan odnos među razinama podzemne vode u analiziranim piezometrima. O tome svjedoči visoka vrijednost koeficijenata linearne korelacije u iznosu od r=0,983. Drugi (označen ljubiča-stom bojom na slici 5) se odnosi na podrazdoblje od 14. ožujka 2009. u 20 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. U njemu se javlja snažan, ali ovog puta obrnuto propor-cionalan međuodnos, također s visokom vrijednosti ko-eficijenta linearne korelacije u iznosu od r=-0,917. Radi se o izvanrednom primjeru kako je krški vodonosnik dinamičan u prostoru i tijekom vremena, tj. kako se u njemu brzo mijenjaju hidraulički gradijenti, a time i nje-gove druge karakteristike. Vrijeme koje je bilo potrebno da se iz direktno proporcionalnog međuodnosa prijeđe u obrnuto proporcionalni međuodnos između piezometara 1 i 2 bilo je relativno kratko te je iznosilo 267 sati. Tije-kom razdoblja u kojem postoji direktna proporcionalnost prevladava turbulentno kretanje uzrokovano prihranjiva-njem vodonosnika obilnim oborinama. Obrnuto proporci-onalni odnos javlja se tijekom recesije razina podzemnih voda, dakle u razdoblju s malim ili nikakvim oborinama, kada u krškom vodonosniku prevladava difuzno lami-narno tečenje. Na ovakvo ponašanje razina podzemnih voda značajno utječe i činjenica položaja piezometara u odnosu na injekcijsku zavjesu i akumulaciju. Činjenica je da se radi o zanimljivoj i teško objašnjivoj pojavi koju će biti neophodno dodatno analizirati kad se za to steknu uvjeti. Moguće je da je u krškom podzemlju došlo i do lokalnih urušavanja koja su utjecala na promjene smje-rova tečenja podzemne vode. Nažalost, ne raspolaže se s kasnijim mjerenjima pa nije moguće provjeriti prethodno iznesenu ili bilo koju drugu hipotezu.

Na slici 6 ucrtan je odnos istovremenih satnih razina podzemne vode mjerenih u piezometru 6 (označenih na osi ordinate kao H6) i u piezometru 5 (označenih na osi apscise kao H5), tijekom cijelog razdoblja mjerenja od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. Pie-zometar 5 se nalazi unutar prostora između akumulacije i zavjese, dok se piezometar 6 nalazi izvan tog prostora. Jasno se uočava utjecaj dva režima tečenja koji povreme-no prevladavaju u analiziranom prostoru. Tijekom naglih podizanja razine podzemnih voda uzrokovanih obilnim oborinama prevladava turbulentni režim, dok u većem dijelu analiziranog razdoblja prevladava laminarni režim tečenja kroz matricu. Važno je naglasiti da je piezometar 6 vjerojatno izravnije povezan s nekim snažnijim krškim ka-nalom od piezometra 5, koji se osim toga nalazi u prostoru između akumulacije i injekcijske zavjese, što također jako utječe na ponašanje podzemne vode u njemu.

Na slici 7 ucrtane su dvije krivulje trajanja satnih vrijednosti razina podzemne vode mjerenih u paru pie-zometara 1, H1, i 2, H2, (presjek b-b na slici 1) tijekom cijelog analiziranog razdoblja od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. Piezometar 1 se nalazi unutar prostora između akumulacije i zavjese, dok se piezome-tar 2 nalazi izvan tog prostora. Prosječna razina vode u piezometru 2 je 14,15 m niža od one u piezometru 1. Raspon variranja razina podzemne vode u vanjskom pi-ezometru 2 (ΔH2=45,42 m) je 2,18 puta veći od onog izmjerenog u unutarnjem piezometru 1 (ΔH1=20,80 m). Ovu činjenicu moguće je objasniti utjecajem razine vode u akumulaciji i funkcioniranjem injekcijske zavjese. Na razinu podzemne vode unutrašnjeg piezometra utječe razina vode u akumulaciji, dok se njen utjecaj ne osjeća na razinu vode u vanjskom piezometru. Razina vode u vanjskom piezometru 2 je 1.191 sati ili 10,19 % analizi-ranog vremena bila viša od one izmjerene u unutrašnjem piezometru 1. To se događa tijekom naglih podizanja ra-zina podzemne vode uzrokovanih intenzivnim oborinama palim u regiji.

Slika 5 Dva različita odnosa među istovremenim satnim vrijednostima razina podzemne vode mjerenih u piezometrima 2 (H2) i 1 (H1). Prvi, označen modrom bojom, se odnosi na razdoblje od 1. rujna 2008. u 02 sata do 3. ožujka 2009. u 17 sati; dok se drugi, označen ljubičastom bojom, odnosi na razdoblje od 14. ožujka 2009. u 20 sati do 31. prosinca 2009 u 23 sata.

Slika 6 Odnos među istovremenim satnim vrijednostima razina podzemne vode mjerenih u piezometrima 6 (H6) i 5 (H5) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata

266 Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


Na slici 8 ucrtane su dvije krivulje trajanja satnih vrijednosti razina podzemne vode mjerenih u paru pie-zometara 5, H5, i 6, H6, (presjek c-c na slici 1) tijekom cijelog analiziranog razdoblja od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h. Piezometar 5 se nala-zi unutar prostora između akumulacije i zavjese, dok se piezometar 6 nalazi izvan tog prostora. Prosječna razina vode u vanjskom piezometru 6 je 17,10 m niža od one u unutrašnjem piezometru 5. Raspon variranja razina pod-zemne vode u vanjskom piezometru 6 (ΔH6=87,94 m) je čak šest puta veći od onog izmjerenog u unutarnjem piezometru 5 (ΔH5=14,66 m). Ovu činjenicu moguće je objasniti utjecajem razine vode u akumulaciji i funkcio-niranjem injekcijske zavjese, ali i nepostojanjem izravne hidrauličke veze piezometra 5 sa sustavom krških kanala. Na razinu podzemne vode unutrašnjeg piezometra utječe razina vode u akumulaciji, dok se njen utjecaj ne osjeća na razinu vode u vanjskom piezometru. Razina vode u vanjskom piezometru 6 je 2.096 sati ili 17,93 % analizi-ranog vremena bila viša od one izmjerene u unutrašnjem piezometru 5. To se događa tijekom naglih podizanja ra-zina podzemne vode uzrokovanih intenzivnim oborinama palim u regiji.

Na slici 9 shematski su prikazane karakteristične vri-jednosti (minimumi, prosjeci i maksimumi) razina podze-mne vode u dva para piezometara: 1. piezometrima 1 i 2 (presjek b-b na slici 1); 2. piezometrima 5 i 6 (presjek c-c na slici 1). Treba naglasiti da kod sva četiri piezometra maksimalna razina podzemne vode prelazi vrh injekcijske zavjese. Razine podzemnih voda u unutrašnjim piezome-trima (1 i 5) nikada nisu niže od razine dna rijeke Cetine. U oba vanjska piezometra (2 i 6) razine padaju ispod ove kote dna. Prethodno izneseno moguće je objasniti utje-cajem razine vode u akumulaciji Đale na razine podze-mnih voda mjerenih u unutrašnjim piezometrima kao i ulogom injekcijske zavjese kao barijere, dok se na vanjske piezometre taj utjecaj ne prenosi uslijed funkcioniranja injekcijske zavjese.

Unatoč različitim individualnim ponašanjima, razina podzemne vode u šest bliskih piezometara izučavanja, navedena u prethodnom dijelu ovog rada, jasno su uka-zala da se radi o jednom krškom vodonosniku čije konti-nuirano funkcioniranje nije čak u cijelosti razoreno niti izgradnjom injekcijske zavjese.

3.3. Hidrostatski pritisak na injekcijsku zavjesu

Poslije izgradnje bilo koje injekcijske zavjese ona je izložena u prostoru i vremenu jako promjenjivim i naj-češće vrlo visokim hidrostatskim pritiscima. (Dreybrodt i sur., 2002; Bonacci i sur., 2009. a). Povećani pritisci ubrzavaju procese ispiranja sedimentne ispune, a mogu utjecati na izbacivanje čepova nepropusnog materijala stvorenih unutar neaktivnih krških kanala. U biti, izgrad-nja injekcijskih zavjesa na umjetan način značajno ubr-

Slika 7 Dvije krivulje trajanja satnih vrijednosti razina podzemnih voda mjerenih u piezometrima 1 (H1) i 2 (H2) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata

Slika 8 Dvije krivulje trajanja satnih vrijednosti razina podzemnih voda mjerenih u piezometrima 5 (H5) i 6 (H6) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata

Slika 9 Shematski grafički prikaz minimalnih, srednjih i maksimalnih vrijednosti razina podzemne vode mjerenih u dva para piezometara: 1. piezometri 1 i 2 (presjek b-b na slici 1); 2. piezometri 5 i 6 (presjek c-c na slici 1)

267Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


zava procese karstifikacije u prostoru gdje je izgrađena. Ovi se procesi mogu događati na prostoru cijele injekcij-ske zavjese, ali su osobito opasni i česti na onom njenom dijelu koji se nalazi neposredno ispod brane (Kaufmann i Romanov, 2008.; Hiller i sur.. 2010.). Kao posljedica pret-hodno iznesenog, javljaju se sve veći i veći gubitci vode iz akumulacija građenih u kršu, a na taj se način smanjuje njihov vijek trajanja. Kaufmann i Romanov (2008.) su čak postavili pitanje svrsishodnosti građenja injekcijskih za-vjesa, jer su na brojnim primjerima pokazali da se zbog umjetno stvorenih velikih hidrostatskih pritisaka na njih ubrzano povećavaju gubitci vode iz akumulacija građe-nih u kršu. Na taj se način negativno utječe na stabilnost brana, a vijek trajanja sustava se bitno skraćuje.

Na slici 10 je ucrtana krivulja trajanja satnih razli-ka, H1-H2, između razina podzemnih voda istovremeno mjerenih na piezometrima 1, H1, i 2, H2, u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009 u 23 h. Razlike između razina podzemnih voda u vanjskom i unutrašnjem piezometru mijenjaju se vrlo brzo tijekom vremena u rasponu od -22,57 m (razina podzemne vode u vanjskom piezometru 2 je viša od razine u unutraš-njem piezometru 1) do 29,86 m (razina podzemne vode u vanjskom piezometru 2 je niža od razine u unutrašnjem piezometru 1) s prosječnom apsolutnom vrijednosti od 15,92 m.

Na slici 11 je ucrtana krivulja trajanja satnih razli-ka, H5-H6, između razina podzemnih voda istovremeno mjerenih na piezometrima 5, H5, i 6, H6, u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009 u 23 h. Razlike između razina podzemnih voda u vanjskom i unutrašnjem piezometru mijenjaju se vrlo brzo tijekom vremena u rasponu od -36,24 m (razina podzemne vode u vanjskom piezometru 6 je viša od razine u unutraš-njem piezometru 5) do 39,89 m (razina podzemne vode u vanjskom piezometru 6 je niža od razine u unutrašnjem piezometru 5) s prosječnom apsolutnom vrijednosti od 22,42 m.

Na osnovi prikaza danog na slikama 10 i 11 moguće je uočiti koliko snažnim i promjenjivim (u prostoru i tije-kom vremena) hidrostatskim pritiscima je izložena injek-cijska zavjesa hidroelektrane Đale. Neophodno je pratiti kako to utječe na njenu stabilnost.

4. ANALIZA TEMPERATURE PODZEMNE VODE

Pažljiva analiza ponašanja temperatura podzemne vode u kršu može biti iskorištena kao pokazatelj za utvr-đivanje lokalne pa čak i regionalne strukture cirkulacije vode unutar krškog masiva. Ona predstavlja jedno od najvažnijih fizičkih svojstava sustava koje ima bitan utje-caj na ostala kako fizička tako i kemijska, biokemijska i biološko ekološka svojstva, ali i na razvoj cjelokupnog složenog krškog sustava. Pošto temperatura podzemne vode u kršu integrira utjecaje svih procesa koji se odvi-jaju unutar krškog masiva, ona može biti upotrijeblje-

Slika 10 Krivulja trajanja razlika (H1-H2) istovremenih satnih razina podzemnih voda mjerenih u piezometrima 1 (H1) i 2 (H2) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata

Slika 11 Krivulja trajanja razlika (H5-H6) istovremenih satnih razina podzemnih voda mjerenih u piezometrima 5 (H5) i 6 (H6) u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 sata do 31. prosinca. 2009. u 23 sata

na kao koristan parametar za određivanje izvora odakle voda dotječe u podzemlje, vremena boravka u njemu kao i za utvrđivanje ostalih interaktivnih veza između povr-šinskog i podzemnog krškog podsustava.

U tablici 6 iznesene su karakteristične vrijednosti (minimalne, prosječene i maksimalne) temperatura pod-zemne vode izmjerene u razdoblju od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h, u šest piezometara (1, 2, 3, 4, 5 i 6 prikazanih na slici 1). Nadmorske visine, H, tj. apsolutne kote stalnih položaja mjernih instrumenta (CTD - diver) su navedene u drugom stupcu tablice 6. Na osnovi navedenih podataka moguće je zaključiti da temperature podzemne vode u pet piezometara (1, 3, 4, 5 i 6) variraju u relativno uskom rasponu oko srednje vri-jednosti koja iznosi 12,68 ºC. Jedino u piezometru 2 tem-peratura podzemne vode varira u širem rasponu od 5,50 ºC, s minimalnom izmjerenom vrijednosti od 10,20 ºC i maksimalnom izmjerenom vrijednosti od 15,70 ºC. Tako-vo bi se ponašanje moglo objasniti činjenicom da voda u piezometru 2 sadrži veći udio svježe infiltrirane vode vrlo kratkog vremena zadržavanja u podzemlju. Osnovni nedostatak mjerenja temperatura vode u ovih šest piezo-

268 Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


Tablica 6: Karakteristične vrijednosti temperature podzemne vode mjerene u piezometerima 1, 2, 3, 4, 5 i 6 (od 1. rujna 2008. u 02 h do 31. prosinca 2009. u 23 h)

TEMPERATURA PODZEMNE VODE U PIEZOMETRU (ºC)

1 2 3 4 5 6

Nad. visina (m n. m.) 267,86 246.95 256,97 267,31 277,12 217,32

Srednjak 12,75 13,41 12,46 12,58 12,56 12,31

Minimum 12,60 10,.20 12,10 11,60 11,80 12,00

Maksimum 12,90 15,70 13,00 13,00 13,10 12,60

St. Dev. 0.081 0,729 0,340 0,248 0,310 0,244

Raspon ΔT 0,.30 5,50 0,90 1,40 1,30 0,60

Tablica 7: Maksimalne i minimalne vrijednosti temperature podzemne vode mjerene u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5, 6, A, B i C tijekom 2003. godine na nadmorskim visinama od 229,80 do 291,67 m n. m.

Piezometar Tmax (ºC) Tmin (ºC) ΔT = Tmax- Tmin (ºC)

1 12,7 11,0 1,7

2 13,0 12,5 0,5

3 15,6 13,0 2,6

4 13,0 12,3 0,7

5 17,3 12,7 4,6

6 12,6 11,4 1,2

A 13,5 12,5 1,0

B 17,4 8,0 9,4

C 13,9 10,6 3,3

metara leži u činjenici da su sva mjerenja vršena samo na jednoj visini, onoj na kojoj je postavljen senzor (CTD - di-ver). Ta činjenica onemogućava donošenje kompleksnijih zaključaka o ponašanju temperatura podzemne vode u cijelom uspravnom stupcu piezometra.

U tablici 7 upisane su maksimalne i minimalne vri-jednosti podzemnih voda mjerene u piezometrima 1, 2, 3, 4, 5, 6, A, B i C (položaji su im prikazani na slici 1) tije-kom 2003. godine na različitim nadmorskim visinama od 229,80 m n. m. do 291,67 m n. m. Na slici 12 prikazana su mjerenja temperature vode na različitim visinama u dva piezometra B i 5 tijekom ljeta i zime 2003. godine. Uočava se velika razlika između ljetnih i zimskih tempe-ratura u oba piezometra B (ΔT=4,8 ºC) i 5 (ΔT=3,7 ºC) što se može objasniti time da su oni na visinama gdje se jav-ljaju ove razlike povezani s većim krškim kanalima kroz koje u njih prodire voda kratkog vremena zadržavanja u podzemlju. Sa slike 12 se može uočiti da su položaji tih kanala locirani na nadmorskim visinama od oko 264 m n. m. u piezometru B te oko 248 m n. m. u piezometru 5.

Kontakt ili presijecanje injekcijske zavjese s velikim krškim kanalom moglo bi biti vrlo opasno za njenu sta-bilnost i vododrživost. Brzo turbulentno tečenje velikih količina vode moglo bi uzrokovati u početku lokalno, a kasnije i šire razaranje injekcijske zavjese, osobito nakon padanja obilnih oborina i naglih porasta količina tečenja vode kroz krške kanale.

5. ZAKLJUČCIU slučajevima kada je neophodno objasniti, pouzda-

no definirati ili predvidjeti ponašanje podzemnih voda u prostoru krškog podzemlja neophodno je raspolagati s neusporedivo više mjerenih podataka nego u sluča-jevima kad se izučavaju drugi homogeniji mediji. Zbog činjenice ekstremno kompleksnog prostornog i vremen-skog ponašanja podzemnih voda u kršu, naša saznanja o cirkulaciji vode u mediju krša moraju biti zasnovana na mnogobrojnim mjerenim podatcima. Unatoč tome što su instrumenti koji nam stoje na raspolaganju sve brojniji, a mjerenja sve jeftinija i sve točnija, znanost o kršu i dalje je ograničena nedovoljnim brojem empirijskih istraživa-

Slika 12 Rezultati mjerenja temperature vode na različitim dubinama u piezometrima B i 5 tijekom ljeta i zime 2003. godine

269Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


nja, tj. terenskih mjerenja. Za pouzdane analize kreta-nja podzemnih voda u kršu u najnovije vrijeme jedan od problema predstavljaju sve brojnije antropogene mjere koje značajno i naglo mijenjaju lokalne pa i regionalne uvjete cirkulacije podzemnih voda (Bonacci, 2004.). Jad-na od takovih mjera, koja je analizirana u ovom radu, je izgradnja injekcijskih zavjesa. Osnovni problem predstav-lja nemogućnost stjecanja potpunog uvida u strukturu krških vodonosnika čak i u rijetkim slučajevima kada se raspolaže s opsežnim i kompleksnim istražnim radovima.

Izgradnja injekcijske zavjese hidroelektrane Đale na rijeci Cetini značajno je izmijenila lokalne, a možda i šire, karakteristike tečenja podzemnih voda. Zaključke o pro-mjenama uzrokovanim njenom izgradnjom pokušalo se utvrditi analizom razina i temperatura podzemne vode u devet piezometara čiji su položaji prikazani na slici 1.

Izgradnja i funkcioniranje injekcijskih zavjesa snažno, naglo i moguće opasno mijenja svojstva krškog vodono-snika i procese cirkulacije podzemnih voda u lokalnom (moguće i regionalnom) prostoru. Neprirodno veliki hi-draulički pritisci na injekcijsku zavjesu, uzrokovani upravo njenom izgradnjom, mogu u kratkom vremenu izazva-ti širenje krških pukotina, izbijanje sedimentne ispune u krškim kanalima, ali i injektirane mase iz same zavjese te time prodiranje vode kroz nju i povećanje gubitaka vode iz akumulacija (Dreybrodt i sur., 2002.; Kaufmann i Romanov, 2008.; Hiller i sur. 2010.). Injekcijske zavjese nedvojbeno uzrokuju vrlo negativne posljedice na ranjive podzemne ekološke sustave (Bonacci i sur., 2009 a; 2009 b). O tom se problemu, nažalost, ne vodi gotovo nikakva briga.

Izgleda da injekcijska zavjesa hidroelektrane Đale nije utjecala na promjenu režima temperature podze-mnih voda.

Modeliranje ponašanja podzemnih voda u kršu pred-stavlja velik izazov za hidrologe i hidrogeologe. Taj pro-blem nije moguće riješiti bez brojnih, detaljno planiranih i kontinuiranih terenskih mjerenja različitih parametara krškog vodonosnika, ali prije svega razina podzemnih voda. Mjerenja u brojnim dubokim, pažljivo lociranim pi-ezometrima omogućava identificiranje strukture, dimen-zija i funkcioniranja krškog podzemnog sustava (Bonacci, 1995.). Važno je stalno imati na umu da svaki piezometar reagira individualno. Problem je što ma kako brojni i pa-žljivo locirani piezometri bili, oni ne mogu dati konačne pouzdane odgovore na sva pitanja vezana s posljedicama izgradnje injekcijske zavjese na procese cirkulacije pod-zemne vode.

Na kraju, treba naglasiti da duboki piezometri pred-stavljaju u ovom trenutku najučinkovitije sredstvo za izučavanje nepoznatog krškog podzemlja. Koliko će oni pomoći u stvarnom otkrivanju tajni podzemnog krškog masiva ovisi prvenstveno o znanju i vještini istraživača, a manje o primjeni suvremene tehnologije. Jedan od osnov-nih ciljeva ovog rada je da se potaknu istraživači koji pri-padaju različitim područjima istraživanja krša na detaljnije studiranje utjecaja najrazličitijih antropogenih zahvata i građevina (posebno injekcijskih zavjesa) na hidrološke, hi-drogeološke i ekološke procese u krškom masivu. Osnovni cilj tih istraživanja treba biti zaštita i osiguranje održivog razvoja ovih vrijednih ekoloških sustava.

ZAHVALA Iskreno i najtoplije autori se zahvaljuju anonimnim

recenzentima koji su svojim izvanrednim primjedbama i ispravcima pridonijeli značajnom poboljšanju ovog rada.

LITERATURABonacci, O. (1987.): Karst Hydrology with Special Refe-

rences to the Dinaric Karst. Springer Verlag, Berlin.Bonacci, O. (1995.): Ground water behaviour in karst:

example of the Ombla Spring (Croatia). Journal of Hydrology 165, 113-134.

Bonacci, O. (2001.): Analysis of the maximum discharge of karst springs. Hydrogeology Journal 9(4), 328-338.

Bonacci, O. (2004.): Hazards caused by natural and an-thropogenic changes of catchment area in karst. Na-tural Hazards and Earth System Sciences 4, 655-661.

Bonacci, O., Gottstein, S., Roje-Bonacci, T. (2009.a): Ne-gative impacts of grouting on the underground karst environment. Ecohydrology 2(4), 492-502.

Bonacci, O., Pipan, T., Culver, D. (2009.b): A framework for karst ecohydrology. Environmental Geology 56(5), 891-900.

Bonacci, O., Roje-Bonacci, T. (2000.): Interpretation of the groundwater monitoring results in karst aquifers:

examples from the Dinaric karst. Hydrological Proce-sses 14(14), 2430-2438.

Bonacci, O., Roje-Bonacci, T. (2003.): The influence of the hydrotechnical development on the flow of the karstic river Cetina. Hydrological Processes 17(1), 1-15.

Dreybrodt, W., Romanov, D., Gabrovšek, F. (2002.): Kar-stification below dam sites: a model of increasing leakage from reservoirs. Environmental Geology 42(5), 518-524.

Drogue, C. (1980.): Essai d’identification d’un type de structure de magasins carbonates fissures. Mémoire Hydrogéologique Série Société Géologique de France 11, 101-108.

Drogue, C. (1985.): Geothermal gradients and gro-und water circulation in fissured and karstic rocks: the role played by the structure of the permeable network. Journal Geodynamics 4, 219-231.

270 Hrvatske vode 19(2011) 78 259-270


Hiller, T., Kaufmann, G., Romanov, D. (2010.): Karstifica-tion beneath dam-sites: From conceptual models to realistic scenarios. Journal of Hydrology 398, 202-211.

Kaufmann, G., Romanov, D. (2008.): Leakage of dam si-tes in karst terrains. Geophysical Research Abstracts 10, EGU2008-A-02229,SRef-ID:1607-7962/gra/EGU2008-A-02229.

Krešić, N. (2007.): Hydraulic methods. In: Goldscheider, N., Drew, D. (Eds.) Methods in Karst Hydrogeology. Taylor and Frances, London, 65-92.

Nonveiller, E. (1989.): Grouting Theory and Practice. Elsevier, Amsterdam.

Palmer, A. N. (1991.): Origin and morphology of lime-stone caves. Geologic Society of America Bulletin 103, 1-21.

Worthington, S. R. H., Ford, D.C. (2009.): Self-orga-nized permeability in carbonate aquifers. Ground Water 37(3), 326-336.

IMAPCT OF GROUT CUTRAIN CONSTRUCTED BELOW THE ĐALE DAM AND RESERVOIR ON THE BEHAVIOUR OF GROUND WATER IN THE KARST

Abstract. The construction of grout curtains in the karst is a relatively frequent building procedure in the construction of dams and reservoirs in the karst. Its primary role is to reduce water losses from the reservoir through the karst massif located below the dam and prevent mechanical flushing of sediment from filled joints and karst canals and corrosive widening of the joints. The paper analyzes the case of the grout curtain below the Đale dam on the Cetina river. The length of the curtain is 3966 m, with the maximum depth of up to 120 m below the dam bottom. The paper analyzes hourly values of ground water levels and temperatures measured in six deep piezometers (marked with numbers 1, 2, 3, 4, 5 and 6) in the period from September 1, 2008 at 2 a.m. until December 31, 2009 at 11 p.m. (total of 11,687 sati). For the remaining three piezometers (marked with letters A, B and C), occasional measurements of ground water levels and temperatures were available. It was determined that the grout curtain construction caused sudden and potentially dangerous local changes in the ground water regime. A more detailed study was carried out of ground water behaviour in the close piezometer pairs, of which one was located in the area between the reservoir and the grout curtain and the other outside of it. The construction of the grout curtain completely changed the local ground water regime. It is of special note that the hydrostatic pressure quickly changes and reaches up to 40 m, which can be dangerous for its long-term stability.

Key words: karst, ground water, grout curtain, Đale reservoir

DIE AUSWIRKUNGEN DES DICHTUNGSSCHLEIERS UNTERHALB DER TALSPERRE UND DES STAUSEES ĐALE AUF DAS VERHALTEN DES GRUNDWASSERS IM KARST

Zusammenfassung. Die Dichtungsschleier werden im Zusammenhang mit dem Bau von Talsperren und Stauseen im Karst relativ oft hergestellt. Ihre Hauptrolle ist die Wasserverluste aus dem Stausee durch das Karstmassiv unterhalb der Talsperre zu verringern sowie die mechanische Ausspülung von Sedimenten aus Rissen und Karstkanälen und die Rissausbreitung zu verhindern. In der Arbeit wird der Fall des Dichtungsschleiers unterhalb der Talsperre Đale auf dem Fluss Cetina analysiert. Die Länge dieses Dichtungsschleiers beträgt 3966 m, und die Teufe reicht 120 m unter die Talsperrensohle. Im Artikel werden die Stundenwerte der Grundwasserspiegel und Grundwassertemperaturen analysiert, die in sechs tiefen Beobachtungsbrunnen (bezeichnet als 1, 2, 3, 4, 5 und 6) im Zeitraum vom 1. September 2008 02 Uhr bis 31. Dezember 2009 23 Uhr (insgesamt 11.687 Stunden) gemessen wurden. Für andere drei Beobachtungsbrunnen (bezeichnet als A, B und C) hatten wir diskontinuierliche Messungen von Grundwasserspiegeln und -temperaturen zur Verfügung. Es konnte festgestellt werden, dass der Bau des Dichtungsschleiers plötzliche und potentiell gefährliche lokale Änderungen des Grundwasserregimes verursachte. Im Detail wurden die Grundwasserspiegel der nahen Beobachtungsbrunnenpaare studiert, von welchen sich eines im Bereich zwischen Stausee und Dichtungsschleier und das andere außerhalb dieses Bereiches befindet. Durch den Bau des Dichtungsschleiers ist das lokale Grundwasserregime völlig geändert. Es wird namentlich die Tatsache betont, dass sich der hydrostatische Druck auf den Dichtungsschleier schnell ändert und bis 40 m reicht, was seine langfristige Stabilität gefährden kann.

Schlüsselwörter: Karst, Grundwasser, Abdichtungsschleier, Stausee Đale

utjecaj injekcijske zavjese izvedene ispod brane i ... · nje ponašanja podzemne vode u tim...

Documents