GEOLOGIJA 24/1, 151—167 (1981), Ljubljana
UDK 627.8.034:552.512:551.791(282.243.743)(497.12)=863
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče
Hydrogeologie conditions of the Mavčiče dam site
Ljubo Zlebnik
Geološki zavod, 61000 Ljubljana, Parmova 33
Kratka vsebina
Na Kranjsko-sorškem polju si je Sava vrezala svojo strugo trideset
metrov globoko. Med Mavčičami in Kranjem je tako nastala prava so-
teska s strmimi stenami iz pleistocenskega konglomerata, morfološko
ugodna za gradnjo vodne elektrarne pretočnega tipa. Za pregrado je bil
izbran presek Mavčiče—Moše. Raziskovalne vrtine v profilu pregrade
in akumulacijskega jezera so opozorile na poroznost konglomerata in
proda. Zato so bile porozne plasti poskusno zatesnjene do take stopnje,
da se je njihova vodoprepustnost izenačila s prepustnostjo oligocenskega
meljevca v podlagi pleistocenskih zasipov.
Abstract
The Sava valley is cut thirty metres deep in the Kranj—Sora field.
A true canyon is confined between rather steep walls built of Pleistocene
conglomerate and gravel from the Mavčiče village to the town of Kranj.
Thus natural conditions have come into existence being favourable for
construction of a run of the river plant. An artificial barrier will be con-
structed across the Sava river at Mavčiče for a power plant. Many
exploratory boreholes have been drilled for subsuface reconnaissance of
the dam site and the artificial lake. They call attention to the porosity
of the Pleistocene conglomerate and gravel. Therefore, a test grouting
has been undertaken in the Mavčiče section to reach such watertightness
of the foundation rock of the dam as has been measured in the under-
lying oligocene sandstone.
Uvod
Načrtovana hidroelektrarna Mavčiče na Savi je pretočna s padcem približno
20 m in sorazmerno majhnim akumulacijskim jezerom. Za jez in strojnico je
bil izbran presek med vasjo Mavčiče na desnem bregu in Mošami na levem
bregu Save (si. 1). Akumulacijsko jezero bo zalilo ozko sotesko Save med Mav-
čičami in Kranjem in bo segalo malo nad cestni most čez Savo pri tovarni
Planika v Kranju (si. 2). Nekoliko se bo razširilo pod Trbojami in Žerjavko.
152	Ljubo Zlebnik
Geološki opis območja hidroelektrarne
Soteska Save, kjer bo zgrajena hidroelektrarna, je globoka okrog 30 m
in je vrezana v kvartarni konglomerat in prod Kranjsko-sorškega polja. Na
površju polja leži povečini prod mlajšepleistocenskega zasipa. Iz prodne rav-
nine se dvigajo starejše pleistocenske nizke valovite terase, prekrite z nekaj
metrov debelo plastjo gline s prodniki: Velika Dobrava severno od Godešiča,
Smrekova Dobrava med Gorenjo vasjo in Godešičem, Zejski hrib med Jeprco
in Podrečo ter Plana gmajna vzhodno od Trboj in Dragočajne.
Pod prodom ravnega dela polja sledi serija srednje in staropleistocenskih
konglomeratnih in prodnih plasti, ki so delno razkrite v soteski Save. Prodni
pokrov povečini ne presega 10 m, le v ozkem pasu med Drulovko, Jeprco in
Senico, kjer poteka po sredini Sorškega polja stara zasuta savska struga, je
prodni zasip debel 35 do 45 m. Dno stare struge po dosedanjih podatkih ni
globlje od dna današnje savske soteske.
Srednje, in staropleistocenska serija plasti, ki leži pod mlajšepleistocenskim
(würmskim) prodnim zasipom, je zelo heterogena, ker naplavine Save in Kokre
niso bile odloženeг kontinuirano, ampak verjetno v treh ciklih, ki se uje-
majo s poledenitvenimi dobami, giinško, mindelsko in riško. Najstarejše, giinške
naplavine leže spodaj, riške pa zgoraj neposredno pod prodnim pokrovom
Kranj sko-sorškega polja. Na površju so riške plasti razkrite v soteski Save.
V zaporednih ledenih dobah sta Sava in Kokra nanašali ob poletnih visokih
vodah velike količine proda iz čelnih moren ledenikov v Alpah in ga nalagali
eden na drugega. Rečna gladina, pa tudi gladina podtalne vode v prodnih
naplavinah, je bila plitvo pod tedanjim površjem. V medledenih dobah sta se
Sava in Kokra globoko zarezali v lastne naplavine. Vzporedno z znižanjem
rečne gladine se je znižala tudi gladina podtalne vode v prodnih naplavinah,
s tem pa so se začeli procesi sprijemanja prodnih naplavin. V ledenih dobah,
ko sta reki zasuli svoji strugi do vrha in nato odložili novo plast proda, se je
gladina podtalne vode dvignila in začela izpirati in raztapljati delno sprijet
prvotno odložen prod. Ta je postajal vse bolj porozen, kajti poleg prvotne med-
zrnske poroznosti je nastala sekundarna poroznost z večjimi prazninami, ki so
ostale za raztopljenimi prodniki.
Najmočneje se je spri j eia spodnja konglomeratna plast, ki jo štejemo v giin-
ško ledeno dobo. Njena sekundarna poroznost je velika, ker je bila podvržena
dvem do trem zaporednim ciklom sprijemanja in izpiranja. Više ležeče plasti
je prizadelo manjše število ciklov, zato so v glavnem manj trdno spri jete, delno
celo nesprijete, pa tudi velikih por je manj. To potrjujejo novejše vrtine v
Mavčičah in geološko kartiranje staropleistocenskih teras severozahodno od
Kranja. Najstarejše, giinške terase so povsem sprijete, medtem ko so mlajše
spri jete le v vrhnjem delu. V splošnem velja, da so bolj trdno sprijete starejše
prodne naplavine Save, ki vsebujejo manj mei j a in so zato bolj prepustne
v navpični smeri. Starejše Kokrine prodne naplavine vsebujejo več mei j a, pa
tudi številne vložke in plasti gline. Zato je njihova manjša prepustnost v nav-
pični smeri močno zavrla proces sprijemanja proda, ki je napredoval od zgoraj
navzdol, vendar samo do gladine podtalne vode.
Izpiranje in raztapljanje konglomerata s pretakanjem podtalne vode skozenj
v ledenih dobah izenačujemo z zakrasevanjem na našem Krasu. Na ta način
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče
153
SI. 1. Položajna karta območja Mavčiče—Moše
Fig. 1. Location map of the Mavčiče—Moše area
154	Ljubo Zlebnik
je postal konglomerat, katerega prvotna medzrnska poroznost se je zaradi
cementacije zmanjšala, zopet močno porozen. Vendar je ta sekundarna poroz-
nost drugačna, prevladujejo namreč velike pore premera nekaj centimetrov,
razen tega se poroznost v navpični smeri izredno močno spreminja.
Podlaga pleistocenskega konglomerata in proda sestoji iz terciarne peščene
gline in peščenjaka. Terciarna podlaga leži v osrednjem delu Kranjsko-sorškega
polja 80 do 120 m globoko pod površjem, na južnem in jugovzhodnem robu
Sorskega polja ter severno od Vodic pa se pokaže na površju. V osrednjem delu
polja med Drulovko in Voklim je podlaga na višini okrog 260 m. Golice terciar-
nih plasti so na južnem in jugovzhodnem robu Sorškega polja na višini 313 do
345 m, na Kranjskem polju pa severno od Vodic na višini 350 m. V Mavčičah je
terciarna podlaga na višini 297 do 302 m.
Na območju pregrade je bilo izvrtanih 12 vrtin leta 1952 in v letih 1979-80
še 20, od teh sedem v strugi Save. Vrtine in zaseke na obeh bregovih ter
v strugi Save kažejo, da sestoji celotno območje iz pleistocenskih plasti zbitega
peščenega meljnega proda, trdno in slabo sprijetega konglomerata ter pešče-
nega proda z vložki^konglomerata. V strugi Save prekriva te plasti 2,5 do 3,0 m
debela plast najmlajšega recentnega peščenega proda.
Podlaga pleistocenskega zaporedja plasti sestoji iz oligocenskega peščenega
meljevca. Rahlo valovito površje podlage leži na višini 297,5 do 302,0 m. Po
tem sklepamo, da je pleistocensko zaporedje plasti debelo v strugi Save 26 do
27 metrov, na njem pa leži 2,5 do 3,0 metre debela plast recentnega peščenega
proda. Na levem bregu je ta serija debela okrog 60 m, na desnem bregu na
vmesni terasi pa 48,5 metrov po podatkih vrtine V-1. Plasti proda in konglo-
merata ne kažejo posebne pravilnosti v prostorski razporeditvi, ampak se le-
často izklinjajo in prehajajo ena v drugo. Izjemo predstavlja plast dobro spri-
jetega konglomerata neposredno na terciarni podlagi, ki so jo našli v vseh
vrtinah, razen V-20 na levem bregu, kjer se ta plast razcepi na več tanjših
konglomeratnih plasti. V vrtini V-18 pa je bila pod plastjo konglomerata okrog
dva metra debela plast peska s prodom. V profilih vrtin je ta plast konglo-
merata debela 5 do 15 m; v strugi Save nastopa na višini 307 do 313 m, na
bregovih pa na višini 305 do 310,7 m.
Bazalna konglomeratna plast je bila odložena približno pred 500 000 leti
v giinški poledenitveni dobi, ko je Sava prinašala in odlagala velike količine
proda iz čelnih moren v Radovljiški kotlini. V giinško-mindelski medledeni
dobi se je večina proda, prinesenega z Alp, odložila v ledeniških jezerih za čel-
nimi morenami. Zato ga Sava ni več nanašala, ampak je začela poglabljati
strugo in je na koncu medledene dobe prerezala vse svoje naplavine. Vzpo-
redno s tem se je v produ znižala gladina podtalne vode, kar je omogočilo
postopno sprijemanje proda v konglomerat. V mindelski ledeni dobi je Sava
najprej zasula svojo strugo, vrezano v delno sprijet prod, nato pa ga je pre-
krila z novo plastjo proda. Gladina podtalne vode se je zaradi močnega dviga
gladine Save močno zvišala in preplavila plast delno sprijetega giinškega proda
in plast nesprijetega mindelskega proda. V plasti giinškega sprijetega proda je
pretakajoča se podtalna voda začela izpirati in raztapljati drobnejše delce peska
ter apnene prodnike in karbonatno vezivo. Nastajale so manjše in večje odprte
pore, neenakomerno razporejene v vsej masi delno sprijetega proda.
SI. 2. Soteska Save, vrezana v Kranjsko-sorško polje
Fig. 2. View of the Sava canyon cut in the Kranj—Sora field
SI. 3. Jedro poroznega konglomerata iz vrtine V-1
Fig. 3. Core sample of porous conglomerate from the borehole V-1
156	Ljubo Zlebnik
V mindelsko-riški medledeni dobi sta se ponovno sprijemala oba zasipa,
ker se je znižala gladina Save in z njo vred podtalna voda. V riški poledenit-
veni dobi pa so se izpirali in raztapljali prodniki, pesek in karbonatno vezivo
v dokaj dobro sprijetem giinškem konglomeratu, delno sprijetem mindelskem
produ in v najmlajšem, riškem nesprijetem produ.
Oba procesa, sprijemanje in raztapljanje, sta se nadaljevala v risko-würmski
medledeni dobi in v würmski ledeni dobi. V medledeni dobi je Sava prerezala
le debelo plast riškega proda in se nekoliko vrezala v delno sprijet mindelski
prod. Vzporedno s tem se je znižala gladina podtalne vode le do višine stika
mindelskega in riškega proda, giinški konglomerat pa je bil ves preplavljen.
Zato se je sprijel le riški prod in delno mindelski konglomerat, medtem ko je
bil giinški konglomerat podvržen izpiranju. V würmski ledeni dobi na območju
Mavčič Sava ni odložila proda, ker je takrat tekla po osrednjem delu Sorškega
polja. Na debelo pa ga je odložila v svoji globoko vrezani stari strugi in drugod
na Sorskem polju. Ker se je dvignila gladina podtalne vode, se je nadaljevalo
izpiranje in raztapljanje apnenega veziva in prodnikov v konglomeratu. V ho-
locenu si je Sava zarezala globoko strugo v riški konglomeratni zasip v sedanji
soteski. Najbolj in najdlje je bil torej izpiranju in raztapljanju izpostavljen
giinški konglomerat in delno mindelski, ki imata zato tudi največji odstotek
velikih por, oziroma manjših cevi. Po pregledu zbruskov se odstotek večjih
por in cevi v konglomeratu, velikih do 2 cm, ceni na 5 do 10 "/o (si. 3).
Poleg večjih por in cevi obstajajo tudi manjše s premerom nekaj mm; zato
je skupna poroznost znatno večja. V holocenski dobi, tj. v zadnjih 10 000 letih,
si je Sava vrezala svojo strugo do 30 m globoko. Zato se je znižala gladina
podtalne vode in nadaljevalo se je sprijemanje delno sprijetega riškega proda,
ki sestavlja oba bregova Save v Mavčičah. Sprijemanje je napredovalo od po-
vršja proti notranjosti. Zato smo našli konglomerat v obeh razkopih na bre-
govih, v vrtinah, nekoliko odmaknjenih od bregov pa le zbit prod z vložki kon-
glomerata.
Poroznost konglomeratnih plasti se v navpični smeri močno spreminja;
v posameznih plasteh je znatno večja od 10 "/o, v drugih pa celo manjša od 5 "/o.
Iz tega sledi, da se v navpični smeri menjavajo plasti dobro sprijetega konglo-
merata z majhno poroznostjo in plasti zelo poroznega konglomerata. Na spre-
membe poroznosti v navpični smeri kaže tudi prostorninska teža konglomerata,
ki ima vrednost 2,0 za zelo porozen konglomerat do 2,6 za zelo dobro vezani
konglomerat. Peščenoprodni vložki v konglomeratu so močno zbiti. Na to ka-
žejo poskusi standardne penetracije. Najmanjše število udarcev, potrebnih za
zabijanje konice 30 cm globoko v dno vrtine, je bilo 32, povečini pa 48 do 174.
Poskusi v slabo vezanem konglomeratu niso uspeli. Terciarni meljevec v pod-
lagi je izredno močno zbit, zato ni uspel niti eden od poskusov standardne pe-
netracije. Napredek penetracijske konice po 60 udarcih je bil najmanj 2 in naj-
več 13 cm.
Po projektu bodo pretočna polja v savski strugi temeljena na koti 317 m,
strojnica na desnem bregu pa na koti 310,5 m. Po podatkih vrtin sodeč bo
strojnica temeljena na trdo sprijetem konglomeratu. Temelji pretočnih polj
bodo na heterogenih tleh, sestavljenih iz zbitega peščenega proda z vložki kon-
glomerata, ter trdno in rahlo sprijetega konglomerata.
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče	157
Akumulacijsko jezero. Dolina Save se med Žerjavko in Prebačevim ter
Hrastjem in Drulovko zoži v kanjon, širok 30 do 50 m z navpičnimi in pre-
visnimi konglomeratnimi stenami, visokimi 30 m. Le pri Trbojah, na Prebače-
vem in nad Drulovko se dolina razširi na 300 do 400 m. Tod sta razviti pod
visokima terasama Kranjsko-sorškega polja še ena do dve nižji prodni terasi.
Navpične in previsne konglomeratne stene sestavljajo ponekod le zgornji
del bregov; v kanjonskih delih doline pa segajo povečini prav do reke. Tam,
kjer tvorijo konglomeratne stene le zgornji del bregov, prekrivajo nižje dele
bregov grušč z rjavim peščenim mei jem in bloki odlomlj enega konglomerata.
Plast grušča ni posebno debela, doseže največ nekaj metrov. V kanjonskih delih
doline, tj. pod vasema Jama in Hrastje, segajo navpične in previsne konglo-
meratne stene povečini do reke. Ponekod pa stene ne dosežejo same reke, am-
pak je njihovo vznožje prekrito z debelim gruščem in bloki konglomerata.
Previsi in spodmoli v konglomeratu so v različnih višinah nad Savo, povečini
2 do 15 m nad gladino Save. Nastali so zaradi neenakomerno sprijetega konglo-
merata. Sava je namreč pri zarezovanju svoje struge v holocenu, tj. v zadnjih
10 000 letih, ob visokih vodah odnašala manj sprijet konglomerat in prod,
medtem ko je trdno sprijet konglomerat ostal. Nastali so spodmoli, ki so glo-
boki nekaj metrov do 10 m.
Hkrati z nastajanjem spodmolov so se podirali deli konglomeratnih sten,
ki so postali nestabilni. Zato so se v kanjonu odlomili bloki konglomerata,
veliki celo nekaj 100 m®. Verjetno so se previsne stene rušile predvsem ob
močnejših potresih in ko je Sava tako hitro zarezovala svojo strugo, da na
vznožju sten niso mogla nastati položnejša pobočja, prekrita z gruščem, ki bi
varovala navpične stene pred erozijo. Obdobja intenzivnega vrezovanja se
časovno ujemajo z močnejšim neotektonskim dviganjem in s pogostnejšimi
močnejšimi potresi. V normalnih pogojih konglomeratne stene tudi nad spod-
moli niso razpokane. Sele pri močnih premikih tal, ki nastanejo ob potresih,
take stene razpokajo in se nato odluščijo, podobno kot betonske konzolne
zgradbe. Enak učinek ima verjetno tudi izredno globoko zarezovanje reke
v previsne konglomeratne stene, ko teža konzolnega konglomeratnega bloka
preseže njegovo strižno odpornost. Na podlagi geološkega kartiranja sklepamo,
da v zadnjih desetletjih ni bilo večjih svežih odlomov konglomerata. V tem
času ni bilo močnejših potresov in poleg tega Sava počasneje vrezuje svojo
strugo zaradi zajezitve v Medvodah.
Nekateri previsni deli konglomeratnih bregov so na meji stabilnosti in lah-
ko vsak umeten poseg povzroči njihovo rušenje. Pri terenskem pregledu smo
opazili, da so razpokane vse starejše hiše v Mošah, postavljene na rob kon-
glomeratne stene. Prav tako so razpokane starejše hiše na robu konglomeratnih
sten v Trbojah ter na desnem bregu v Prašah in na Jami. Kaj je vzrok raz-
pokanosti, se ne dà ugotoviti brez podrobnega pregleda vsake zgradbe posebej.
Možni vzroki so bodisi neustrezni in slabi temelji, premiki bregov, ali pa so
razpoke povzročili potresi v preteklosti. Za registriranje eventualnih premikov
bregov smo postavili reperne točke in jih geodetsko umerili, in sicer tri v Mo-
šah, dve v Trbojah, eno v Prebačevem ter na desnem bregu po eno v Prašah
in na Jami na mestih, kjer se cesta povsem približa previsnemu konglomerat-
nemu robu.
158	Ljubo Zlebnik
Po zajezitvi Save in dvigu gladine v strugi bodo ogroženi predvsem tisti
deli bregov, kjer bo segla gladina v spodmole in previsne dele konglomeratnih
sten. Nihanje vodne gladine v višini spodmolov bo lahko povzročilo izpiranje
slabo sprijetega konglomerata in poglabljanje spodmolov. To pa bo ogrozilo
stabilnost konglomeratnih sten nad njimi in povzročilo njihovo rušenje. Za pra-
vilno oceno ogroženosti posameznih zgradb m delov ceste Mavčiče—Drulovka
bo treba na najbolj ogroženih mestih dovolj na gosto geodetsko posneti profile
in označiti višino zajezitve. Slediti bi moralo ponovno geološko in geomehan-
sko kartiranje, da bi na tej podlagi določili nevarna mesta in ustrezno ukre-
pali za zavarovanje bregov.
Ogroženi bodo tudi deli previsnih konglomeratnih bregov v kanjonskem
delu savske doline na Jami in v Hrastju. Ti bregovi so povečini nenaseljeni
in zgradbe ne bodo neposredno ogrožene. Pač pa potekata stezi na obeh bre-
govih tik ob robu kanjona. Koliko sta tod ogrožena bregova, po geološkem
kartiranju ni mogoče zanesljivo presoditi iz enakih vzrokov kot za ogrožene
zgradbe. Na karti namreč ni mogoče razbrati, če se previsi in spodmoli naha-
jajo na predvideni^višini nihanja vodne gladine akumulacijskega jezera, ali pa
so nad njo. Klasično geodetsko snemanje profilov tod skoraj ne bo možno;
zato bo treba z modernejšimi geodetskimi metodami določiti, na kateri višini
se nahajajo spodmoli. Na ta način bo možno označiti vsa nevarna mesta in
ustrezno ukrepati za zavarovanje. Najbolj primerno bi bilo, na takih mestih
postaviti ograjo in s tem preprečiti dostop na bregova. Upoštevati je treba tudi
možnost, da se predvsem v kanjonskem delu doline odlomijo konglomeratni
bloki večje razsežnosti, ki bi lahko povzročili vodni val v jezeru in prelivanje
vode prek pregrade. Ta možnost je sicer zelo majhna, ni pa izključena v pri-
meru močnega potresa. Po geološki karti sklepamo, da se v takem primeru
lahko odlomijo konglomeratne stene na dolžini največ 150 m in v globino 5 m.
Višina odlomljene konglomeratne stene bi bila največ 20 m. Prostornina odlom-
1 j enih blokov bi bila torej okrog 7500 m®, kar je premalo, da bi povzročilo pre-
lit j e prek pregrade.
Hidrogeološki opis območja hidroelektrarne
Akumulacijsko jezero hidroelektrarne Mavčiče leži na Kranjsko-sorškem
polju v soteski Save, ki deli polje na dva dela, na Kranjsko in Sorško polje.
Po geološki zgradbi je polje enotna udorina, zapolnjena do 100 m na debelo s
pleistocenskim prodom in konglomeratom. V njih nahajamo podtalno vodo, ka-
tere gladina se na Sorškem polju približno ujema z gladino Save. Podtalna voda
se namreč v precejšnji meri napaja iz Save. Na Kranjskem polju se gladina
podtalne vode dviga od levega brega Save proti severu, kar kaže da se napaja
iz padavin, iz Kokre in dotoka z obrobja Savinjskih Alp.
Podatki podrobnih hidrogeoloških raziskav na Sorškem in Kranjskem polju
v letih 1963—1978 kažejo, da se podtalna voda s Kranjskega polja izliva v Savo.
Po doslej še nepreverjenih podatkih se delno pretaka iz Kranjskega polja na
Sorško polje, in sicer med Cirčami in Zerjavko na Kranjskem, oziroma Dru-
lovko in Prašami na Sorškem polju.
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče	159
Na Sorskem polju se napaja podtalna voda po podatkih novejših raziskav
v letu 1975 vsaj 60 "/o iz Save, oziroma s prelivanjem podtalne vode s Kranjske-
ga na Sorško polje, ostali del pa prispevajo padavine.
Pretakanje podtalne vode s Kranjskega na Sorško polje smo ocenili po
Darcyjevi enačbi
Q ^ L.k.i.h ^ 4000 . 5 .10-^. 2,5 . lO"». 70 = 0,35 m^ s
L = dolžina odseka, kjer se voda pretaka (4000 m)
i = hidravlični strmec gladine (2,5 . 10"^)
k = poprečna vrednost koeficienta prepustnosti v bližini Save (5 . m/s)
h = debelina vodonosne plasti na bregovih Save (70 m)
Pretakanje vode pod strugo Save je zelo verjetno, vendar doslej še ni
dokazano.
Sorško polje je udorina in predstavlja južni podaljšek udorine Kranjskega
polja. Podlaga udorine sestoji iz neprepustne terciarne gline, ki leži najgloblje
pri Drulovki, in sicer na višini 256,8 m. Proti jugu se podlaga dviga in je na
Meji, tj. v osrednjem delu polja, na višini 270 m, v vrtini S-16 na višini 291 m,
v Mavčičah na višini 300 m in na Jeprci na višini 310 m. Na južnem robu polja
prihaja ob Sori podlaga na več krajih na površje na višini 313 do 345 m.
Udorina je v glavnem zapolnjena s poroznim konglomeratom in delno s pro-
dom. Tok podtalne vode je v konglomeratu in produ usmerjen od severa proti
jugu, proti izvirom v Goričanah, Retečah in Gorenji vasi.
Strmec gladine podtalnice je zelo velik na infiltracijskem območju na se-
vernem robu polja med Drulovko in Jamo. Največji je pri Drulovki, in sicer
2.5	%o pri nizkem in pri višjem vodostaju. Med Drulovko in Jamo je pri niz-
kem vodostaju strmec manjši, 1,8 %o, pri višjem pa poprečno 2 %o.
V osrednjem delu polja med Mejo, Retečami in Mavčičami je strmec gla-
dine pri nizkem vodostaju podtalnice majhen, poprečno le 0,75 %o, in pri višjem
vodostaju 0,9 %o. Proti izvirom pod Godešičem in Retečami ter Senico in Ladjo
se strmec močno poveča in je skoraj enak pri nizkem in višjem vodostaju;
poprečno znaša 7,7 do 8,8 %o.
Vzrok majhnega strmca gladine podtalnice v osrednjem delu polja je ko-
tanjasta podlaga polja in zajezitev Save v Medvodah. V osrednjem in južnem
delu Sorškega polja se je gladina podtalnice dvignila po medvoški zajezitvi
za dva do tri metre.
Vodonosna plast sestoji na Sorškem polju večidel iz konglomerata in zbitega
peščenega proda. Konglomerat je delno močno porozen, delno pa dobro sprijet;
zato je razlika v poroznosti konglomerata v navpični smeri dokaj velika.
Plasti manj prepustnega dobro sprijetega konglomerata in močno prepust-
nega poroznega konglomerata se v vodoravni smeri lečasto izklinjajo in pre-
hajajo ena v drugo. Leče so razpotegnjene v vodoravni smeri in dosežejo dol-
žino nekaj 10 m do 100 m in več, medtem ko so debele 0,5 m do nekaj metrov.
Poroznost konglomerata se dobro odraža v vrednosti prostorninske teže, ki zna-
ša 2,00 do 2,14 za zelo porozen konglomerat v Mavčičah in 2,3 do 2,6 za kom-
paktnega. Ce privzamemo, da je poroznost konglomerata s prostorninsko težo
2.6	nič ali blizu tega, tedaj je poroznost konglomerata s prostorninsko težo
2,0 približno 23 Vo.
160	Ljubo Zlebnik
Zelo prepusten je zbiti peščeni prod v debelejših in tanjših plasteh in lečah
med konglomeratom. Razsežnost teh plasti in leč je v vodoravni smeri nekaj
10 m do 100 m in več. Posebno dobro je prepusten peščeni prod vodonosne pla-
sti na južnem robu polja, južno od Jeprce.
Prepustnost in efektivna poroznost vodonosnih konglomeratnih in prodnih
plasti sta bili določeni s poskusnimi črpanji v črpalnih vrtinah in vodnjakih
na Sorškem polju v letih 1974-75. Dodatni podatki o prepustnosti teh plasti
so bili zbrani z nalivalnimi in črpalnimi poskusi v vrtinah v Mavčičah v letih
1979-80. Crpalni poskus v novem vodnjaku Iskre pod vasjo Orehek pri Kranju
je pokazal, da je vrednost koeficienta prepustnosti k = 2,72 . 10~® m/s.
Na območju vrtine SOV-51 pri Godešiču je vrednost koeficienta prepust-
nosti k = 5,55 . 10"^ do 7,2 . m/s, na območju vrtine SOV-53 na osrednjem
delu Sorškega polja pa 1,1 . 10"^ do 2,2 . m s. Efektivna poroznost vodo-
nosne plasti, izračunana iz podatkov poskusnega črpanja, znaša na območju
vrtine SOV-51 v Godešiču 13,2 "/o. Skoraj enako vrednost efektivne poroznosti
(13,6 "/o) smo dobili iz podatkov naraščanja in upadanja gladine Save in obrež-
nih piezometrov v Drulovki (S-36) in na Bregu (S-35). Nalivalni poskusi v vrti-
nah V-1, V-2, V-3, "^-17, V-18 in V-20 v Mavčičah so dali precej nižje vrednosti
koeficienta prepustnosti, od 1,39 . 10~® do 5,47 .10"-'^ m/s. Samo v enem primeru
je bila v vrtini V-1 določena vrednost 7 .10-^ m/s, ki jo pripisujemo veliki
poroznosti in kavernoznosti konglomerata v merjenem odseku. Vrednosti koe-
ficienta prepustnosti k smo računali iz podatkov nalivanja po Lefrancovi enač-
bi za nalivalni poskus s stalno gladino.
V vrtini V-14 v strugi Save je bil med vrtanjem izveden kratek črpalni
poskus; voda je sama iztekala iz vrtine, in sicer iz poroznega konglomerata
v globini 17,0 do 19,5 m. Z znižanjem gladine od 328,9 m na 328,3 m je iztekalo
iz vrtine premera 116 mm 5,5 l/s vode. Vrednost koeficienta prepustnosti k,
izračunamo po enostavni enačbi Logana:
m = debelina vodonosne plasti (2,5 m)
s = znižanje vodne gladine
Na obeh bokih predvidene pregrade sta bili v Mavčičah in Mošah izvrtani
tudi črpalni vrtini premera 250 mm VC-17 in VC-20. Najprej smo 22. 2. 1980
v vrtini VC-17 črpali 6 ur in 30 min 22,6 I s vode; pri tem je padla vodna gla-
dina v črpalni vrtini za 0,46 m, v 15,45 m oddaljenem piezometru V-17 pa za
0,13 m. Naslednji dan smo črpali 10 ur 40,8 l/s vode; pri tem je padla vodna
gladina v črpalni vrtini za 1,10 m, v piezometru V-17 pa za 0,155 m. Za račun
koeficienta prepustnosti k smo uporabili podatke zniževanja vodne gladine
v piezometru V-17 v odvisnosti od časa črpanja. Najprej smo računali koeficient
prevodnosti T ^ k .H (H = debelina vodonosne plasti) po Jacobovi enačbi za
popoln vodnjak in vodonosnik s svobodno gladino, iz tega pa koeficient pre-
T
pustnosti k po enačbi k = —. V računu nismo upoštevali vpliva Save na črpa-
H
nje, kajti opazovanja so pokazala, da je gladina podtalne vode v črpalni vrtini
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče	161
približno en meter višja od gladine Save. Razen tega so med poskusnim črpa-
njem ostali vsi izviri na desnem bregu Save nespremenjeni, kar kaže, da je
v črpalno vrtino dotekala izključno podtalna voda iz Sorškega polja. To kaže
tudi primerjava kemičnih analiz vode iz vrtine in Save. Voda iz vrtine ima
trdoto 12,7" nt, Sava pa 9,7" nt. Sava vpliva s svojo gladino na podtalno vodo
le posredno; pri dviganju savske gladine se zaradi zajezitve dviguje tudi gla-
dina podtalne vode, pri padanju savske gladine pa pada tudi gladina podtalne
vode.
Jacobova enačba za račun koeficienta prevodnosti T ima obliko
Q = količina črpane vode v mVs
/is = znižanje gladine v piezometru V-17 v času enega log cikla časa v metrih
t = čas od začetka črpanja v sek
Za prvo črpanje je vrednost koeficienta T
Za drugo črpanje je vrednost T
Srednja vrednost fc je 2,1, 10"® m/s.
Dne 17. 3. 1980 smo 9 ur črpali iz vrtine VC-20 v Mošah na levem bregu
Save 25,5 l/s vode; pri tem je padla vodna gladina v črpalni vrtini za 0,52 m,
v. piezometru V-17, oddaljenem 8,69 m, pa za 0,085 m. Naslednji dan smo črpali
10	ur 35,4 l/s vode; pri tem je padla vodna gladina v črpalni vrtini za 0,885 m,
v piezometru V-17 pa za 0,11 m. Za račun koeficienta k smo prav tako kot preje
uporabili podatke zniževanja vodne gladine v piezometru V-20 v odvisnosti od
časa črpanja.
Najprej smo računali koeficient prevodnosti T po Jacobovi enačbi kot v
prejšnjem primeru, iz tega pa koeficient prepustnosti k. Tudi na levem bregu
namreč Sava nima neposrednega vpliva na podtalnico. Njena gladina je višja
od gladine Save (v času črpanja za 0,54 m), pa tudi izviri na bregu Save pod
Mošami so bili v času črpanja nespremenjeni. To kaže, da je v času črpanja
dotekala v črpalno vrtino le podtalna voda iz Kranjskega polja, ne pa Sava.
Dokaz za to je tudi primerjava kemičnih analiz vode iz vrtine in Save. Trdota
vode iz vrtine je 15,1" nt, trdota Save pa 9,7® nt.
11	— Geologija 24/1
162	Ljubo Zlebnik
Vrednost koeficienta prevodnosti T po prvem črpanju:
Vrednost koeficienta prevodnosti T po drugem črpanju:
Srednja vrednost koeficienta prepustnosti k = 2,5 . 10~® m/s.
Primerjava z vrednostjo k na desnem bregu kaže, da sta obe vrednosti zelo
podobni; na desnem bregu je srednja vrednost k 2,1 .m/s, na levem pa
2,5 . 10"® m/s. Srednja vrednost vseh podatkov k = 2,3 . 10"® m/s. Opozoriti pa
je treba, da so to srednje vrednosti prepustnosti celotne serije plasti konglo-
merata in proda pod gladino podtalne vode. V navpični smeri se prepustnost
seveda spreminja v odvisnosti od poroznosti konglomerata in proda; v zelo
poroznih plasteh je znatno večja od dobljene srednje vrednosti, v manj poroz-
nih plasteh pa znatno manjša. Na to kažejo tudi nalivalni poskusi, izvedeni
postopno v 10 m dolgih odsekih, ki so bili ponekod tudi krajši. Izračunane vred-
nosti k kažejo močno anizotropijo v navpični smeri, ki doseže vrednosti 1 :3 do
1 :7, ponekod pa celo več.
V splošnem so vrednosti k, izračunane po podatkih nalivalnih poskusov,
dvakrat do dvajsetkrat manjše kot vrednosti k izračunane iz črpalnih posku-
sov. To je razumljivo, kajti poskusno se nalivajo vrtine, ki niso izprane in oči-
ščene, poleg tega se je za nalivanje uporabljala kalna savska voda. Med nali-
vanjem se drobni delci iz rečne vode usedajo na stene vrtine in zmanjšajo nje-
no prepustnost. Zato so črpalni poskusi bolj zanesljivi, vendar dajo le poprečno
vrednost prepustnosti plasti pod gladino podtalne vode.
Zaradi zajezitve Save v Mavčičah na koto 346,0 m je pričakovati, da se
bo voda izgubljala skozi prepustne konglomeratne in prodne plasti pod pre-
grado in na njenih bokih. Razen tega je pričakovati, da bo podtalna voda izpi-
rala drobne delce v temeljnih tleh zaradi velikih hidravličnih gradientov in
s tem zvezanih hitrosti. Ce privzamemo, da so temeljna tla izotropno prepustna,
bo pod strojnico hidravlični gradient
H = razlika gladin
L = dolžina temeljev strojnice v smeri toka Save
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče	163
Hitrost prenikajoče vode bo
v = 2,18 . 10-3 m/s
n = efektivna poroznost proda in konglomerata (20 °/o)
Za vrednost koeficienta prepustnosti k smo privzeli srednjo vrednost, ki
smo jo dobili s črpalnimi poskusi na obeh bokih {k = 2,3 . 10"® m/s).
Pod jezovno zgradbo bo hidravlični gradient
Hitrost precejajoče se vode bo
Da bi preprečili prevelike izgube in izpiranje drobnih delcev, bo treba
temeljna tla pod pregrado tesniti.
Tudi boke pregrade bo treba do določene razdalje zatesniti, da bi prepre-
čili prevelike izgube vode in izpiranje. Tik ob bokih zgradbe bosta hidravlični
gradient in hitrost približno enaka kot pod pregrado. Z večanjem razdalje od
bokov pregrade se bosta hidravlični gradient in hitrost zvezno zmanjševala,
ker bo pot tokovnic vse daljša.
Poskusno zatesnjevanje konglomerata in proda
V sedanji fazi raziskav še nismo točneje izračunali, koliko vode bi se iz-
gubljalo pod pregrado in okoli bokov, če ne bi bila zatesnjena. Pri nadaljnjih
raziskavah bomo izdelali matematični model, s katerim bomo ugotovili, kako
se bo oblikovala gladina podtalne vode pri različnih dolžinah bočne injek-
cijske zavese in kolikšne bodo vodne izgube. Poseben matematični model je
predviden za podtalno vodo na Sorškem polju. Z njim bomo izračunali dvig
gladine po zajezitvi Save v Mavčičah in vodne izgube iz akumulacijskega je-
zera elektrarne skozi Sorško polje proti izvirom ob Savi.
Po enostavni oceni bi se izgubljalo skozi nezatesnjen konglomerat in prod
pod pregrado in strojnico okrog 0,75 mVs vode.
Q = F .n.Vsr^ 1480 . 0,20 . 2,52 . 10-^ = 0,75 mVs
F = ploskev prepustnega konglomerata in proda pod temelji pregrade in
strojnice
Vsr ^ srednja hitrost precej an j a vode pod pregrado in strojnico
Skozi boke bi se izgubljalo po približni oceni še 1,9 do 3,6 m®/s vode, kajti
ploskev prepustnega konglomerata in proda, skozi katerega se bo precej ala
voda iz akumulacijskega jezera, je mnogo večja, pa tudi hitrosti precejajoče se
vode bi bile dokaj velike. Zato bo treba izdelati injekcijsko zaveso pod pre-
164
Ljubo Zlebnik
grado in v bokih tudi če ne upoštevamo nevarnosti izpiranja drobnih delcev
konglomerata in proda pod pregrado in na bokih. Osnovne parametre za pro-
jekt zatesnjevanja temeljnih tal in bokov pregrade je dalo poskusno injek-
cijsko polje. Isti podatki bodo rabili tudi za projekt zatesnjevanja gradbene
jame; že približen račun je namreč pokazal, da bo dotok vode v gradbeno
jamo skozi prepusten konglomerat in prod prevelik, da bi ga bilo možno ob-
vladati s črpalkami.
Glavni namen poskusnega injekcijskega polja je bil ugotoviti, ali je z in-
jektiranjem možno zatesniti konglomerat in prod. Izbrati je bilo treba najpri-
mernejšo sestavo injekcijske zmesi, določiti največji možni razmik med injek-
cijskimi vrtinami, da bi bila zavesa še zvezna, porabo injekcijske zmesi in naj-
primernejši postopek injektiranja. Na podlagi rezultatov, dobljenih s poskus-
nim poljem, bi se bilo treba odločiti za eno vrstno ali več vrstno injekcijsko
zaveso.
V projektu poskusnega injekcijskega poskusnega polja je bilo predloženo
naj bi bila največja dovoljena prepustnost zatesnjenega konglomerata in proda
enaka prepustnosti oligocenskega meljevca v podlagi, ki znaša 1 .10~® do 1 . 10"^
metrov na sekundo.
Vse podatke o rezultatih poskusnega injekcijskega polja, ki jih navajamo
v nadaljevanju, smo povzeli po poročilu M. Gojkoviča. Polje je bilo izdelano
na desnem bregu Save na nizki terasi pet metrov nad rečno gladino. Načrt
polja kaže si. 4, sestavo terase pa geološki presek na si. 5. Injekcijsko polje
ima obliko dveh ločenih pravokotnikov (polje 1 in 2), v katerih so injekcijske
vrtine med seboj oddaljene 1,5, oziroma 2 m. V vsakem pravokotniku je šest
vrtin, vmes sta dve kontrolni vrtini. Med obema pravokotnikoma je še ena
vrsta injekcijskih in kontrolnih vrtin. Vrtine v obeh pravokotnikih so razpo-
rejene v obliki trivrstne zavese, povezuje pa ju enovrstna zavesa.
Injekcijske vrtine so bile izvrtane z dleti, kontrolne pa jedrovane z widia
in diamantnimi kronami. Injektirali so v petmetrskih odsekih od spodaj na-
si. 4. Poskusno injektiranje za pregrado Mavčiče
Fig. 4. Test grouting of the Mavčiče dam site
166	Ljubo Zlebnik
vzgor, pri čemer je bil vsak odsek na dnu in na vrhu zatesnjen s hidravličnim
tesnilom. Tak način je bil izbran zato, ker je bilo treba injekcijske vrtine
ceviti z obložnimi cevmi, razen v talninskem trdno sprijetem konglomeratu
v globini 20 do 35 m pod površjem in v oligocenskem meljevcu v podlagi.
Obložne cevi so izvlekli vzporedno z injektiranjem.
V vsakem pravokotniku (polji 1 in 2)) so najprej injektirali vrtine na
krajiščih (npr. najprej vrtini 1 in 3). V njih je bila poraba suhe injekcijske
zmesi velika, povprečno 400 kg na en meter vrtine. Za injekcijsko zmes so
povečini uporabljali 95 % cementa in 5 "/o bentonita. V izredno prepustnih odse-
kih vrtin so dodajali do 25 "/o elektroflitrskega pepela in do 25 "/o drobnega
peska.
Pri injektiranju so se pokazale zelo velike razlike v porabi injekcijske
zmesi v odvisnosti od poroznosti in prepustnosti konglomerata in proda. V po-
sameznih odsekih je bilo porabljeno celo 800 kg suhe injekcijske zmesi na en
meter vrtine, najmanjša poraba pa je bila 150 kg na en meter vrtine. V zelo
poroznem konglomeratu in produ je bilo treba injektiranje tolikokrat ponoviti,
da je znašala poraba injekcijske zmesi manj od 100 litrov v zadnjih 15 minu-
tah v injektiranem odesku in pod določenim pritiskom, ki so ga izračunali za
vsak odsek po enačbi A. Mysliweca:
P	= pritisk injektiranja v kp/cm^
C	= kohezija v t/W (od 1,5 do 2,0)
h	= debelina krovninske plasti nad injektiranim odsekom v m
G	= prostorninska teža krovninske plasti (2,65 t/m®)
Pri injektiranju vmesne vrtine št. 2 v sredini med vrtinama 1 in 3 je bila
poraba injekcijske zmesi znatno manjša kot v vrtinah 1 in 3 na ogliščih; zna-
šala je od 250 do 350 kg suhe snovi na en meter vrtine. Ta razlika je verjetno
nastala zato, ker je injekcijska zmes iz vrtin 1 in 3 prodirala v vmesni prostor.
Za injektiranje vrtin št. 4 in 6 v polju 1 so porabili skoraj polovico manj
injekcijske zmesi kot v vrtinah št. 1 in 3, po vsej verjetnosti zaradi prodiranja
injekcijske zmesi iz prvih injekcijskih vrtin v celotni prostor polja 1. V vmesni
vrtini št. 5 je bilo porabljeno le okrog 100 kg suhe injekcijske snovi na en me-
ter vrtine, kar kaže na vpliv ostalih injektiranih vrtin.
V kontrolnih vrtinah K-1 in K-2 so najprej izmerili vodoprepustnost po
Lugeonovi metodi v petmetrskih odsekih od zgoraj navzdol. V večini odsekov
je bila vodoprepustnost majhna, 5 do 25 lugeonov. V redkih odsekih je pre-
segla 30 lugeonov in samo v enem je dosegla 90 lugeonov. Kontrolne vrtine so
nato injektirali in pri tem porabili povprečno 57 kg injekcijske zmesi na en
meter vrtine.
Na podoben način so injektirali tudi polje 2 in enovrstno zaveso med obema
poljema. Rezultati so skoraj povsem enaki kot v polju 1. Porabili so povprečno
330 kg suhe zmesi na en meter injekcijske vrtine in 35 kg suhe zmesi na en
meter kontrolne vrtine. V eno vrstni zavesi je bila povprečna poraba 300 kg
suhe zmesi na en meter injekcijske vrtine in 110 kg na en meter kontrolne
Hidrogeološki pogoji za gradnjo elektrarne Mavčiče	167
vrtine. Nekoliko manjša poraba zmesi v injekcijskih vrtinah je posledica pro-
diranja injekcijske mase iz polj 1 in 2 v vmesni prostor.
V sredini polja 2 in v sredini enovrstne zavese sta bili izvrtani dodatni
kontrolni vrtini večjega premera SK-6 in SK-8; v obeh vrtinah smo izvedli
nalivalne poskuse v desetmetrskih odsekih od zgoraj navzdol. Vrednosti koe-
ficienta prepustnosti k so znašale 4,6 . lO"' do 4,5 . 10"® m/s. Po končanih nali-
valnih poskusih so vrtini povrtali na večji premer, nato pa v obeh vrtinah
poskusno črpali s potopno črpalko 1 do 3 l/s vode; pri tem se je znižala gladina
v vrtinah za 13 do 18 m. Po podatkih črpalnih poskusov niha vrednost koefi-
cienta prepustnosti k od 1 .10-6 do 4,2 . lO-^ m/s.
Iz podatkov nalivalnih in črpalnih poskusov izhaja, da se je prepustnost
konglomerata in proda v obeh poljih in tudi v enovrstni zavesi zmanjšala naj-
manj stokrat, povečini pa več kot tisočkrat. Prvotna povprečna prepustnost je
bila namreč 2,1 . 10"® m/s. Obenem je bila izpolnjena zahteva, postavljena v pro-
jektu, da naj se prepustnost injektiranega konglomerata in proda izenači s pre-
pustnostjo oligocenske podlage (1.10"® do 1.10"^ m/s).
Geodetska opazovanja injekcijskih polj med injektiranjem so pokazala, da
se je površje dvignilo le za 2,3 mm.
Na podlagi poskusnega injektiranja se je projektant odločil za injektiranje
oboda gradbene jame z enovrstno zaveso, kajti v gradbeni jami se ni mogoče
izogniti črpanju padavinske vode ob nalivih. Zato povsem neprepustna zavesa
ni nujna, ker bodo črpalke manjših zmogljivosti iz gradbene jame črpale poleg
padavinske vode tudi vodo, ki bo pronicala skozi zaveso. Na podlagi dotoka
vode med izkopom gradbene jame bo projektant izbral vrsto injekcijske zavese
pod pregrado in okoli bokov.
Literatura
Alj tovski, M. E. 1973, Hidrogeološki priručnik. Građevinska knjiga, Beograd.
Castany, G. 1963, Traité pratique des eaux souterraines. Dunod, Paris.
Johnson, E. E. 1966, Ground water and wells, Saint Paul, Minnesota.
Jugoslovanski komitet za međunarodnu hidrološku deceniju, 1967, Seminar o bi-
lansu podzemnih voda, Beograd.
Kruseman, G. P. & De Ridder, N. A. 1970, Analysis and evaluation of
pumping test data, Wageningen, The Netherlands.
Zlebnik, L. 1971, Pleistocen Kranjskega, Sorškega in Ljubljanskega polja.
Geologija 14, Ljubljana.
^Zlebnik, L. 1975, Hidrogeološke razmere na Sorškem polju. Geologija 18,
Ljubljana.