GEOLOGIJA 48/2, 281–294, Ljubljana 2005 Ocena mo‘nosti zajema podzemne vode z uporabo MIKE SHE programskega orodja za hidrogeolo{ko modeliranje – primer Selni{ka Dobrava Evaluation of water resource exploitation options using the MIKE SHE integrated hydrogeological modelling package – case study Selni{ka Dobrava Nina MALI & Mitja JAN@A Geolo{ki zavod Slovenije, Dimi~eva 14, SI – 1000 Ljubljana E-po{ta: nina.mali@geo-zs.si mitja.janza@ geo-zs.si Klju~ne besede: hidrogeolo{ko modeliranje, MIKE SHE, vodonosnik, vodni vir, Sel-ni{ka Dobrava, Slovenija Key words: hydrogeological modelling, MIKE SHE, aquifer, water resource, Selni{ka Dobrava, Slovenia Povzetek Na podlagi rezultatov dolgoletnih raziskav je bil vodni vir Selni{ke Dobrave ocenjen kot primeren vir pitne vode za oskrbo sistema Mariborskega vodovoda. Za optimalno izkori{~a-nje in upravljanje vodnega vira je za njegovo nadaljnjo aktivacijo potrebno predvideti primerno postavitev ~rpalnih vodnjakov glede na hidrogeolo{ke pogoje. V ~lanku je opisana izdelava in uporaba hidrogeolo{kega modela vodnega vira Selni{ke Dobrave, ki je bil razvit s programskim orodjem MIKE SHE. Hidrogeolo{ki model omogo~a analize kompleksnih hidrogeolo{kih procesov in ocene vplivov na okolje pri posegih v vodni vir (vodonosnik) ter velja za pomemben del osnov strategije uravnote‘enega upravljanja z vodnim virom Selni{ke Dobrave. S simulacijo razli~nih scenarijev postavitve novih ~rpalnih vodnjakov smo poleg mo‘nosti pridobivanja zadostne koli~ine vode, ocenili tudi primernost lokacije novega ~r-pali{~a. Rezultati simulacij ka‘ejo, da je na obmo~ju Selni{ke Dobrave mo‘na izvedba ~rpali{~a skupne izdatnosti 200 l/s, ki ga je mo‘no raz{iriti na izdatnost 400 l/s. V simulacijah se je pokazala ugodnej{a postavitev ~rpalnih vodnjakov pre~no na smer toka podzemne vode, ki omogo~a tudi la‘jo izvedbo ukrepov za za{~ito vodnega vira. Abstract Based on the results of long-term research, Selni{ka Dobrava water resource was estimated as an adequate source of drinking water supply for the Maribor waterworks. Further activation of the resource for its optimum exploitation and management requires the determination of suitable pumping well locations on the basis of hydrogeological properties. This paper describes the development and application of an integrated hydro-geological model for the Selni{ka Dobrava. Model development is considered to be an important part in the establishment of sustainable water management policies for the Selni{ka Dobrava- Maribor waterworks. Selni{ka Dobrava model was developed by using the MIKE SHE integrated modelling package. The model enables an analysis of the complex hydrogeological regime in the region and the prediction of environmental impacts of various management options. Different scenario simulations were used to evaluate pumping station location suitability and the possibility of pumping sufficient quantities of water. Results of different simulations show that the construction of a pumping station for 200 l/s and more on Selni{ka Dobrava is possible. The model indicates a more favourable setting up of pumping wells in the section transversal to groundwater flow direction. Such setting up enables an easier application of water resource protection measures. 282 Uvod Z matemati~nim modeliranjem vodono-snih sistemov simuliramo dinamiko podzemne vode in predvidevamo spremembe v vodonosniku glede na predvidene posege v prostoru. Naj{ir{e uporabljeno programsko orodje za hidrogeolo{ko modeliranje je MODFLOW. Program MODFLOW je bil v okviru projektov Geolo{kega zavoda Slovenije (GeoZS) uporabljen pri re{evanju hidro-geolo{kih problemov pri sanaciji Jalovi{~a Bor{t v Rudniku @irovski vrh (Bren~i~ et al., 2005; Krivic & Bren~i~, 2005), v analizah tveganja na obmo~ju Dravskega polja (Bren~i~ & Krivic, 2005), Dom‘alsko-Menge{kega polja, Vol~jega potoka (Bren-~i~ & Krivic, 2005) in pri postavitvi kompleksnih hidrogeolo{kih modelov vodo-nosnih sistemov Dravskega polja (Bren~i~ & Krivic, 2005) in Kr{kega polja (Bren-~i~ & Krivic, 2003). Bolj kompleksno programsko orodje za hidrogeolo{ko modeliranje MIKE SHE omogo~a natan~nej{o simulacijo interakcije med evapotranspira-cijo, nezasi~eno cono, povr{insko in podzemno vodo. Z orodjem MIKE SHE je bil pri nas izdelan kompleksen hidrogeolo{ki model Ljubljanskega polja in Ljubljanskega Barja (Kristensen , 1999; Kristensen& Andersson, 1999; Kristensen et al., 2000, Jamnik et al., 2001). Na obmo~ju Ljubljanskega polja je bil model uporabljen za dolo~itev varstvenih pasov (Prestor et al., 2002) in pri sanaciji onesna‘enja podzemne vode s trikloretenom (Urbanc et al., 2004; Prestor et al., 2005). Model Ljubljanskega polja je bil kasneje nadgrajen z novimi podatki in prirejen za uporabo v no-vej{i razli~ici programskega orodja (Jan-‘ a , 2005). Na obmo~ju Ljubljanskega Barja je bil model uporabljen za oceno vpliva odla-gali{~a komunalnih odpadkov na podzemno vodo (Prestor & Jan‘a, 2002). V napajalnem zaledju izvira Ri‘ane je bilo z modelom ocenjeno napajanje vodonosnika in simulirana koli~ina pretoka izvira (Jan‘a, 2003). Zaradi pove~ane urbanizacije in ostalih pritiskov na prostor je pove~ana tudi ogro‘enost obstoje~ih vodnih virov. Nekateri vodni viri ‘e sedaj po svoji kakovosti ne ustrezajo nadaljnji uporabi za oskrbo s pitno vodo. Na obmo~ju sistema Mariborskega vodovoda se ne glede na zmanj{anje skupne porabe pove~uje koli~i-na na~rpane vode iz posameznih vodnih virov, Nina Mali & Mitja Jan`a kar povzro~a opazno dolgoro~no upadanje gladin podzemne vode v teh virih. Drugi problem v oskrbi s pitno vodo je njena kakovost (J u -r e n et al., 1996; J e c e l j , 2004). Zaradi potreb po zagotavljanju ve~jih koli~in kakovostne pitne vode potekajo od l.1993 raziskave vodnega vira Selni{ke Dobrave (Mali , 1996). Raziskave so potrdile primernost tega vodnega vira tako po kakovosti kot koli~ini za oskrbo s pitno vodo Maribora in okolice. V prihodnosti je predvidena izvedba ~rpali{~a za izkori{~a-nje 200 l/s vode. V okviru raziskav je bil s programskim orodjem MIKE SHE izdelan hi-drogeolo{ki model vodonosnika Selni{ke Dobrave (J a n ‘ a , 2000; M a l i et al., 2005). Namen izdelave modela je bil razvoj orodja, ki bo uporabno tako v fazi planiranja kakor tudi pri izvedbi izbranih re{itev in kasneje pri upravljanju vodnega vira. Model pokriva obmo~je skupne povr{ine 7 km2 in predstavlja popoln opis hidrogeolo{kega sistema vodnega vira Selni{ke Dobrave za analizirano obdobje od leta 1997 do leta 2003. ^lanek opisuje izdelavo modela in predstavlja rezultate simulacij. V scenarijih so bile uporabljene razli~ne koli~ine ~rpanja in postavitve ~rpalnih vodnjakov. Na podlagi ocenjenih dinami~nih zalog podzemne vode in simuliranih sprememb dinamike podzemne v posameznih scenarijih je bila izbrana najprimernej{a postavitev vodnjakov za ~r-panje 200 l/s, ki dopu{~a mo‘nost raz{iritve ~rpali{~a in pove~anja ~rpanja do 400 l/s. Opis obmo~ja [ir{e obmo~je Selnice ob Dravi le‘i v severovzhodni Sloveniji. Razteza se na povr{ini 7 km2. Obmo~je le‘i na levem bregu Drave in sega do potoka Bistrica na vzhodu. Na jugu je omejeno z Dravo, na severu pa preide v gri-~evnata Spodnji in Zgornji Bo~ (Rikanovi~, 2005). Povr{je je izoblikovala Drava, ki je na ju‘nem delu obmo~ja odlo‘ila ve~ 10 metrov debele nanose proda, na severnem delu pa je zaradi erozije nastalo razgibano gri~evje. Ju‘-ni del obmo~ja je ravninski, severno pa se povr{je hitro dviguje. Gri~evje je mo~no prepredeno z dolinami in hudourni{kimi grapami potokov. Hidrolo{ko mre‘o obmo~ja tvori Drava, najve~ji vodotok {ir{ega obmo~ja, ter njeni {tevilni pritoki. Podnebno pripada obmo~je zmernemu celinskemu podnebju osrednje Slovenije za ka- Ocena mo‘nosti zajema podzemne vode z uporabo MIKE SHE programskega orodja... 283 terega je zna~ilen celinski padavinski re‘im ter povpre~na letna koli~ina padavin od 1200 do 1300 mm. Povpre~na letna temperatura zraka je med 8 in 12 °C. Dravska dolina med Dravogradom in Mariborom je razmeroma mlada in je nastala z mladimi neotektonskimi premiki (Mio~ & @nidar~i~, 1976). Kvartarne naplavine Drave v Selni{ki Dobravi le‘ijo na mestu, kjer se Drava prebije iz ozke soteske pri Fali. Podlago kvartarnih naplavin Selni{ke Dobrave v prete‘ni meri gradijo miocenski konglomerati, sestavljeni iz prodnikov metamorfnih kamenin s sivim glinasto-lapornatim vezivom. Za zajem podzemne vode je najbolj pomembna geolo{ka sestava kvartarnih naplavin Drave. Kvartarne sedimente lahko razdelimo na starej{e, pleistocenske sedimente in mlaj{i, holocenski zasip. V akumuliranem materialu vzdol‘ doline so se izoblikovali {tirje terasni nivoji. Najstarej{i nivo ima najdebelej{i glinen pokrov, je najbolj dvignjen nad dana{njim re~nim nivojem in je naj-slab{e ohranjen ter slab{e prepusten. Ostale terase so zgrajene prete‘no iz proda (70%), peska (20 %) in pe{~ene gline (10 %). Obmo~-je predstavlja medzrnski vodonosnik iz dobro prepustnega materiala s prosto gladino podtalnice. Glavni vodni vir predstavlja prodni zasip stare struge Drave, ki poteka ob sedanjem toku. Na podlagi dosedanjih raziskav ocenjujemo, da je koeficient prepustnosti glavnega vodonosnika 5·10-3 m/s, povpre~na debelina vodonosnika 11 m in transmisivnost T = 5,5·10-3 m2/s (M a l i et al., 2005). Metodologija Model vodonosnika Selni{ke Dobrave je bil izdelan v naslednjih korakih: (1) zbiranje in obdelava podatkov; (2) izdelava konceptualnega modela; (3) izdelava hidrolo{kega modela; (4) kalibracija in validacija modela; in (5) izvedba simulacij modela za napoved vpliva posegov v vodonosnik v okviru postavitve novega ~rpali{~a. Hidrogeolo{ki podatki uporabljeni v modelu so podani v tabeli 1. Konceptualni model Na podlagi dosedanjih raziskav ugotavljamo, da sta na obmo~ju spodnje in zgornje terase Selni{ke Dobrave dva vodonosnika, ki sta hidravli~no povezana. Glavni spodnji vo-donosnik predstavlja prodni zasip stare struge Drave na spodnji terasi. Izdatnost zgornjega vodonosnika v primerjavi s spodnjim ni velika, je pa zgornji vodonosnik pomemben zaradi napajanja spodnjega in zaradi mo‘nosti {ir-jenja onesna‘enja v spodnji vodonosnik. Zgornji vodonosnik se napaja iz padavin in iz potokov z zaledja Selni{ke Dobrave. S pretakanjem napaja spodnji vodonosnik, ki se poleg z infiltracijo padavin napaja {e iz Drave. Na severu je obmo~je vodonosnega sistema omejeno z orografsko razvodnico zaledja, na jugu pa je meja reka Drava. Numeri~ni model - programsko orodje MIKE SHE MIKE SHE je programski paket za modeliranje celotnega hidrolo{kega kroga (A b -b ot et al., 1986; Refsgaard & Storm, 1995), ki ga je izdelal Danski hidravli~ni in{titut - DHI. Je integriran sistem komponent ali modulov, ki omogo~a modeliranje procesov hidrolo{kega kroga. Povezanost modulov in samodejni prenos podatkov med njimi omogo~ata modeliranje celotnega hi-drolo{kega kroga, kar je bistvena prednosti modela MIKE SHE. Tabela 1. Osnovni podatki, uporabljeni v modelu Table 1. Major information used in the model application Vrsta podatkov Vir Format Datum Podatki vrtin Podatki o nivojih podzemne vode Podatki geofizikalnih meritev ^rpalni poskusi Geolo{ka karta Topografska karta Meteorolo{ki podatki Meritve pretokov potokov Profili in pretoki reke Drave GeoZS GeoZS GeoZS, Geoin‘eniring GeoZS GeoZS GURS ARSO GeoZS Dravske elektrarne Tabele 1994-2002 Tabele– ~asovne serije 1997-2004 Tabele 1995, 2005 Tabele– ~asovne serije 1996, 2005 Karta, Tolma~ 1978 Digitalni podatki 1978-1987 Tabele – ~asovne serije 1997-2003 Tabele– ~asovne serije 1997-2003 Tabele– ~asovne serije 1997-2003 284 Nina Mali & Mitja Jan`a Obravnavano obmo~je je opredeljeno v modelu s horizontalnimi ravninami, sestavljenimi iz celic, kar tvori tri-dimenzionalno mre‘o celic. Celice imajo obliko kvadra s kvadratno osnovno ploskvijo. Velikost osnovne ploskve celice in {tevilo horizontalnih ploskev dolo~ata natan~nost modela. Diferencialne ena~be, ki opisujejo hidrolo{ke procese, re{uje program numeri~no z uporabo metode kon~nih diferenc. Re{evanje ena~b poteka v dolo~enih ~asovnih korakih, kar omogo~a simuliranje dinami~nih procesov (npr. nihanje nivoja podzemne vode). Kompleksnost obravnavanega naravnega sistema in ‘elena zanesljivost modela pogojujeta uporabo razli~nih komponent. V obravnavanem modelu so bile vklju~ene naslednje komponente, ki modelirajo: – realno evapotranspiracijo, ki je izra~u-nana je na podlagi meteorolo{kih podatkov, podatkov o vegetaciji in tleh; – povr{inski tok, ki se pojavi po nasi~enju zgornjega dela tal; – tok podzemne vode v nezasi~eni coni, ki opisuje proces enodimenzionalnega vertikalnega toka vode v nezasi~eni coni; – tok podzemne vode v zasi~eni coni, ki opisuje procese tridimenzionalnega toka v zasi~eni coni; – transport navideznih delcev (sledenje delcev). Transport delcev temelji na hitrostih toka podzemne vode v zasi~eni coni. – izmenjavo vode med vodonosnikom in reko. Ta komponenta omogo~a dinami~no povezavo s programom za modeliranje povr{inskih voda MIKE 11. Model vodonosnika Selni{ke Dobrave Obmo~je modela Celotno obmo~je modela je definirano na severnem delu z orografskimi razvodnicami potokov, ki napajajo zgornji vodonosnik, na jugu pa s skrajno ju‘no mejo re~nih nanosov na desnem bregu Drave. Ve~ji del obravnavanega obmo~ja smo v modelu omejili z neprepustno mejo, razen na jugovzhodnem delu (slika 1). Na tem delu voda izteka iz vodonosnika, zato smo jo v modelu obravnavali kot prepustno mejo, definirano s kon- Sl. 1. Obmo~je modela z robnimi pogoji Fig. 1. Modelling area with boundary conditions Ocena mo‘nosti zajema podzemne vode z uporabo stantnim nivojem podzemne vode. Konstanten nivo ustreza povpre~nemu nivoju podzemne vode, dolo~enem na podlagi triletnih (1997-1999) meritev nivoja v bli‘ini prepustne meje. Meteorolo{ki podatki Vhodni meteorolo{ki podatki v modelu so padavine, temperatura in potencialna eva-potranspiracija. Padavine so najpomemb-nej{a meteorolo{ka spremenljivka v modelu. Potencialna evapotranspiracija se uporablja v modelu za oceno realne evapotranspiraci-je, temperatura pa je spremenljivka, ki dolo-~a obliko padavin in taljenje snega. Padavine – Pri izdelavi modela smo razpolagali s podatki o dnevnih vi{inah padavin s padavinske postaje Ru{e za obdobje od 1. 1. 1997 do 31. 8. 2004. Podatke s postaje smo uporabili neposredno brez korekcij. Potencialna evapotranspiracija in temperatura - V modelu smo uporabili podatke o ocenjeni dnevni evapotranspiraciji in po-vpre~nih dnevnih temperaturah iz meteoro-lo{kih postaj Maribor Tezno (1. 9. 1997 – 1. 11. 1999) in Maribor Letali{~e (1. 11. 1999 – 31. 12. 2004). Struktura modela Pri modeliranju podzemnih vod smo upo{tevali tudi povr{inske vode. Hidroge-olo{ke razmere so pogojevale izdelavo modela padavine-odtok na severnem delu obmo~ja in hidrogeolo{kega modela zdru‘e-nega z re~nim modelom na osrednjem delu obmo~ja (slika 1). Tako je bilo obmo~je razdeljeno na dve kategoriji: – severni del, kjer smo uporabili enovit hidrolo{ki model padavine-odtok (ang. rainfall-runoff model) in – obmo~je aluvialnega zasipa, kjer smo uporabili hidrogeolo{ki model, integriran z re~nim modelom Drave. Model reke Drave Drava v veliki meri pogojuje dinamiko podzemne vode v vodonosniku Selni{ke Dobrave, zato smo natan~no definirali re~ni re‘im. Pri izdelavi modela reke Drave smo uporabili: – pre~ne preseke re~nega korita, MIKE SHE programskega orodja... 285 – meritve nivojev re~ne gladine v hidroelektrarnah Fala in Mariborski otok (Fala spodnji nivo, Mariborski otok zgornji nivo), – meritve pretokov v omenjenih hidroelektrarnah. Model smo izdelali za celoten odsek reke med hidroelektrarnama. Uporabili smo 53 pre~nih profilov ter dnevne meritve nivoja re~ne gladine in pretokov. Uporabo navedenih podatkov so nam omogo~ile Dravske elektrarne Maribor. Rezultat modeliranja je dinami~ni model reke Drave, ki omogo~a do-lo~itev pretoka in nivoja reke na poljubnem odseku reke (slika 2). Model padavine-odtok Na severnem delu obmo~ja (slika 1) smo uporabili model padavine-odtok, ki ga lahko uvrstimo v kategorijo deterministi~nih konceptualnih enovitih modelov. Model pa-davine-odtok simulira odtok z obmo~ja zaledja, ki je obravnavano kot ena enota. Parametri in spremenljivke so povpre~ne vrednosti za celotno zaledje in smo jih dolo-~ili v procesu kalibracije. Za kalibracijo smo uporabili ob~asne terenske meritve pretokov na obravnavanem obmo~ju. Mejo zaledja smo dolo~ili na podlagi digitalnega modela reliefa z orografskimi razvodnicami. Povr{ina tako dolo~enega zaledja je 1,9 km2. Rezultat modela je ~asovna serija odtoka iz obmo~ja zaledja (slika 3). Hidrogeolo{ki model Pripravo prostorskih podatkov za hidro-geolo{ko modeliranje smo izvedli z GIS orodji in jih nato s pomo~jo vmesnika uvozili v program MIKE SHE. Lo~ljivost prostorskih podatkov v modelu je 25 m x 25 m, kar ustreza velikosti ra~unske celice. Hidrogeolo{ki podatki - Uporabljeni hi-drogeolo{ki podatki za izdelavo modela so rezultat ve~letnih raziskav na obmo~ju Sel-ni{ke Dobrave. Med njimi so za namene modeliranja najpomembnej{i geofizikalni podatki kote podlage vodonosnika, meritve nivoja podzemne vode v opazovalnih vrtinah in ~rpalni poskusi. V modelu smo uporabili podatke ve~let-nih ro~nih in elektronskih meritev nivojev podzemne vode, ki jih je izvajal GeoZS na obstoje~i mre‘i piezometrov v razli~nih ~a-sovnih intervalih od l.1997 naprej. 286 Nina Mali & Mitja Jan`a Sl. 2 a.) Prikaz pre~nih profilov reke Drave b.) Model reke Drave. Fig. 2 a.) River Drava cross-sections b.) River Drava model Sl. 3. ^asovna serija simuliranih odtokov iz celotnega obmo~ja modela padavine-odtok Fig. 3. Time series of simulated runoff from the whole rainfallrunoff model area Ocena mo‘nosti zajema podzemne vode z uporabo MIKE SHE programskega orodja... 287 Vegetacija - Vegetacija je pomembna za modeliranje evapotraspiracije. Obravnavano obmo~je smo na podlagi terenskega ogleda razdelili na obmo~ja pokrita z gozdom, travnata obmo~ja in njive. Tla - Lastnosti tal uporabljamo za modeliranje vertikalnega toka v nezasi~eni coni. Celotno obmo~je hidrogeolo{kega modela smo opredelili z enim pedolo{kim profilom, ki je sestavljen iz dveh plasti. Zgornja plast se‘e do globine 0.5 m in po svojih hidravli~-nih lastnostih ustreza humusni plasti. Pod to plastjo do nivoja podzemne vode je pedo-lo{ka plast s hidravli~nimi lastnostmi prodnega zasipa. Hidravli~ne lastnosti posamezne plasti smo opisali z retencijsko krivuljo in koeficientom prepustnosti v odvisnosti od stopnje zasi~enja. Uporabili smo ‘e izra~u-nane retencijske krivulje in koeficiente prepustnosti (iz podatkovne zbirke DHI), ki so po hidravli~nih lastnostih primerljivi z uporabljenima plastema. Kalibracija (umerjanje) in validacija (vrednotenje) modela Za hidrogeolo{ki model na obravnavanem obmo~ju smo uporabili ro~no kalibracijsko metodo. Primerjavo meritev in simuliranih rezultatov modela smo opravili grafi~no. Meritve naravnega sistema so ~asovni nizi merjenih (opazovanih) nivojev podzemne vode na mestih opazovalnih vrtin, simulirani rezultati modela pa ~asovni nizi simuliranega nivoja v celicah modela, ki ustrezajo merskim mestom (slika 4). Za kalibracijo modela smo uporabil podatke iz obdobja {estih let (1997 - 2000). Na podlagi testa ob~utljivosti smo ugotovili, da sta najob~utljivej{a parametra v modelu koeficient prepustnosti geolo{kih plasti in parameter, ki opredeljuje prepustnost re~nega korita. S spreminjanjem vrednosti teh parametrov (kalibracijo) smo posku{ali zagotoviti primerljivost meritev in rezultatov modela. Sl. 4. Primerjava opazovanih in simuliranih nivojev podzemne vode v izbranih opazovalnih vodnjakih Fig. 4. Comparison of observed and simulated groundwater levels at selected observation wells 288 Nina Mali & Mitja Jan`a Pri dolo~itvi koeficienta prepustnosti v modelu smo se opirali na terenske meritve in konceptualno razumevanje hidrogeolo{kih razmer. Konceptualno razumevanje predvideva slab{o prepustnost severnega dela aluvialnega nanosa reke Drave (zgornje terase) v primerjavi z ju‘neje le‘e~imi nanosi. Validacijo modela smo opravili z oceno zanesljivosti modela v obdobjih, ki niso bila zajeta pri kalibraciji (2001 - 2003). Primerljiva zanesljivost modela (ujemanje meritev in rezultatov modela) v obdobju validacije in kalibracije zagotavlja ustreznost modela za simulacijo predvidenih scenarijev. Simulacija modela Izdelan model smo uporabili za namene napovedi spremembe dinamike podzemne v primeru ~rpanja iz predvidenih vodnjakov. Z modelom smo preizkusili razli~ne postavitve vodnjakov in koli~ine ~rpanja. Izvedli smo tri scenarije postavitve ~rpali{~a: ~rpali{~e 200 l/s pre~no na smer toka podzemne vode, ~r-pali{~e v dveh baterijah vodnjakov s skupno ~rpano koli~ino 400 l/s, ter ~rpali{~e za 200 l/ s vzdol‘no na smer toka podzemne vode. Pri simulacijah smo upo{tevali ~rpanje iz ‘e izdelanega vodnjaka GV-1. ^rpanje koli~ine 25 l/s smo simulirali od leta 2000 naprej. Rezultati simulacij so predstavljeni v obliki: – simuliranih nivojev podzemne vode, – potovanja navideznih delcev, ki definirajo prispevna obmo~ja za posamezne vodnjake, – bilan~nih ocen. Rezultati Z matemati~nim modelom vodonosnika Selni{ke Dobrave smo ocenili lastnosti in vodno bilanco vodonosnika. Razli~ne scenarije ~rpanja smo simulirali z namenom dolo-~iti optimalne lokacije novih vodnjakov. Geometrija vodonosnika Podlago prodnega zasipa smo interpretirali na osnovi geofizikalnih podatkov, izvr-tanih piezometrov in poznavanja geolo{kih zna~ilnostih obmo~ja. Za interpolacijo smo uporabili metodo kriging. [irina s prodom zasute stare struge, ki poteka ob sedanjem toku Drave, je med 500 m in 900 m. Ocenjujemo, da je najve~ja debelina prodnega zasipa na tem delu 50 m. Debelina omo~enega sloja vodonosnika je v razponu od 7 m do 14 m, v najglobljih predelih tudi ve~. Povr{inski dotoki V hidrogeolo{kem modelu na obmo~ju prodnega zasipa smo upo{tevali ~asovno odvisne koli~ine ponikanja potokov s severnega dela zaledje. Mesta ponikanj so prikazana na sliki 1. Povpre~ni modelirani odtok iz celotnega obmo~ja modela padavine-odtok zna{a 32.4 l/s. Dele‘ ponikanja na posameznih mestih smo ocenil glede na dele‘ zaledja posameznega potoka (na sliki 1 ozna~eni z Z1, Z2, Z3, Z4) in na podlagi dele‘a, ki ponikne na obmo~ju hidrogeolo{kega modela, ocenjenega s terenskim ogledom. Ocene de-le‘ev so podane v tabelah 2 in 3. Podzemna voda Najve~je simulirano nihanje podzemne vode v zgornjem (severozahodnem) delu vo-donosnika je 1,5 m, v spodnjem (jugovzhodnem) pa 1m (slika 5). Posebej je bilo obdelano obdobje ekstremno visokih vod konec l.1998 in decembra 2000. Ocena hidravli~-nega gradienta glavnega vodonosnika je pri Tabela 2. Povr{inski dele‘i zaledja potokov in povpre~ni odtoki Table 2. Parts of stream surface recharge areas and average runoffs Zaledje Z1 Z2 Z3 Z4 Dele‘i povr{ine 0.47 0.22 0.18 Povpre~ni odtok (l/s) 15.2 7.1 5.8 0.1 3.2 Tabela 3. Koli~inski dele‘i ponikanj potokov (kanalov). Table 3. Quantity parts of sinking streams Potok, kanal A1 A2 A3 Dele‘i ponikanja 0.1 0.075 Povpre~na koli~ina ponikanja (l/s) 1.5 1 0.15 2.2 Ocena mo‘nosti zajema podzemne vode z uporabo MIKE SHE programskega orodja... 289 nizkih vodah 0,0004, pri visokih vodah pa 0,0005. Ocena horizontalnih hitrosti toka podzemne vode (v) pri u~inkoviti poroznosti vodonosnika ne = 0,15 je od 1,15 m/dan do 1,5 m/dan. Za ista obdobja kot za oceno nivojev brez ~rpanja (ni~elno stanje) smo z modelom ocenili nivo podzemne vode v primeru ~rpanja 200 l/s (slika 5). Ocena maksimalnega zni‘anja z modelom je 2,25 m. V primeru ~rpanja 200 l/s v bateriji vodnjakov je zni‘anje nivoja od zgornjega dela vodonosnika do ~rpali{~a 2,5 m do 3 m, hidravli~ni gradient pa je ocenjen na 0,002, ocena hitrosti pa je 5,8 m/dan. Dinami~ne zaloge vodnega vira Ocena vodne bilance je bila narejena za celotno obmo~je kvartarnega zasipa (spodnji in zgornji vodonosnik), ter po posameznih sekven~nih obmo~jih, kar nam omogo~a sledenje dotokov in odtokov iz posameznih delov vodonosnika (slika 6). Zgornji vodonosnik predstavlja obmo~je 1, bilanco glavnega vodono-snika pa predstavljajo obmo~ja od 2 do 5, ki so skupno imenovana obmo~je 6 (slika 6). S simulacijo modela smo ocenili dinami~ne zaloge za trenutno (ni~el-no) stanje s predpostavljenim ~rpanjem 25 l/s iz vodnjaka GV-1 od l.2000 (za celotno obdobje je povpre~je 10 l/s); za scenarij ~rpanja 200 l/s in 400 l/s iz baterije vodnjakov pre~no na smer toka podzemne vode; ter scenarij zajema 200 l/s na lokacijah vzdol‘no na smer toka podzemne vode. V tabelah 4 in 5 so predstavljene bilan~ne ocene celotnega sistema po posameznih letih za obdobje med leti 1998 in 2002, ter povpre~ne vrednosti za celotno obdobje po sekven~nih ob-mo~jih. V bilanci so upo{tevani infiltra-cija padavin, dotoki iz severnega dela zaledja, napajanje iz Drave in drenira-nje v Dravo, ter iztok iz vodonosnika proti Ru{am. Sprememba koli~ine vode v zasi~eni coni zgornjega vodonosnika je posledica nastavitve za~etnih pogojev v modelu in nima pomena v bilan~ni oceni. Iz rezultatov modela ocenjujemo, da povpre~ju zna{a infiltracija padavin na celotnem obmo~ju prodnega nanosa 63 Sl. 5. Hidroizohipse nivojev podzemne vode -Modelirani nivoji za nizke vode a.) ni~elno stanje pred ~rpanjem, b.) pri ~rpanju 200 l/s v vodnjakih pre~no in c.) vzdol‘no na tok podzemne vode Fig. 5. General contour levels of groundwater -Modelling groundwater levels a.) before pumping, b.) after pumping 200 l/s from pumping stations located transverse and c.) along the groundwater flow direction 290 Nina Mali & Mitja Jan`a l/s, napajanje iz potokov iz severnega dela zaledja 5 l/s, dotok iz Drave 23 l/s, v Dravo pa se drenira 40 l/s. Podzemni iztok proti Ru{am je ocenjen na 27 l/s. Skupne dina-mi~ne zaloge ocenjujemo na povpre~no 91 l/ s (v su{nem obdobju na 60 l/s in v vodnatem obdobju na 140 l/s) (tabela 4). V primeru ~rpanja 200 l/s iz baterije vodnjakov pre~no na smer toka podzemne vode se pove~ajo dotoki v vodonosnik iz Drave na 200 l/s. Vodonosnik se drenira v Dravo le {e v zgornjem toku – severozahodnem delu (obm. 2 in 3). Pove~anje dotokov je v glav- Sl. 6. Bilan~na obmo~ja, upo{tevana v modelu Fig. 6. Balance areas included in the model nem v obmo~ju ~rpali{~a (132 l/s-obm. 4) in nad kmetijo Kraner (48 l/s –obm. 3). Dina-mi~ne zaloge v tem primeru ocenjujemo v povpre~ju na 270 l/s (v su{nem obdobju na 235 l/s in v vodnatem obdobju na 310 l/s) (tabela 5). V primeru ~rpanja 400 l/s na ob-mo~ju 3 pride do pove~anja pretoka vode skozi celoten vodonosnik, pove~ajo pa se predvsem dotoki v vodonosnik iz Drave. V primeru ~rpanja 200 l/s iz vodnjakov postavljenih vzdol‘no na smer toka podzemne vode se odvzem vode iz vodonosnika razporedi na ve~je obmo~je (po 100 l/s na Tabela 4. Bilanca podzemne vode po obmo~jih Table 4. Groundwater balance by areas leto padavine mm/leto padavine (l/s) evapotran spiracjja O/a) spremeni ba količine vode v zasičeni coni (l/s) dotoki Iz zaledja (model padavine-odtok) podzemni Iztok (l/e) podzemni dotok 0/B) čipanje (l/e) infilracija (l/s) napajanje Bieke (1/8) dienlranje Iz vodonosn ika v reko (l/s) skupni dotok (l/s) skupni odtok (l/s) brezčrparda 1998 1393 226 120 42 7 36 0 0 106 26 61 138 139 1999 1274 207 118 27 6 36 0 0 86 20 48 112 112 2000 813 132 102 -7 3 22 0 0 29 22 40 54 54 2001 933 151 116 -12 3 19 0 25 35 20 26 58 59 2002 1054 171 113 18 4 21 0 25 61 27 27 92 92 povprečje 1093 177 114 14 5 27 0 10 63 23 40 91 91 črpanje 1998 1393 226 120 42 7 32 o 225 106 199 11 312 309 200 l/s 1999 1274 207 118 27 6 32 o 225 86 202 6 294 291 2000 813 132 102 -7 3 18 o 225 29 209 4 242 240 2001 933 151 116 -11 3 16 0 225 35 197 3 235 233 2002 1054 171 113 19 4 18 o 225 61 204 5 270 267 povprečje 1093 177 114 14 5 23 0 225 63 202 6 271 268 črpanje 1998 1393 226 120 42 7 29 o 425 106 394 5 506 502 400 l/s 1999 1274 207 118 27 6 30 o 425 86 398 3 490 486 2000 813 132 102 -7 3 15 o 425 29 406 2 439 435 2001 933 151 116 -12 3 13 o 425 35 394 1 433 428 2002 1054 171 113 20 4 15 0 425 61 401 2 467 462 povprečje 1093 177 114 14 5 21 0 425 63 399 3 467 462 črpanje 1998 1393 226 120 42 7 33 0 200 106 171 6 283 281 200 l/s 1999 1274 207 118 27 6 33 0 200 86 175 4 267 264 IEI 2000 813 132 102 -7 3 19 0 200 30 183 2 216 214 2001 933 151 116 -12 3 17 0 200 35 171 2 209 207 2002 1054 171 113 19 4 19 0 200 61 178 4 244 242 povprečje 1093 177 114 14 5 24 0 200 63 176 4 244 242 Ocena mo‘nosti zajema podzemne vode z uporabo MIKE SHE programskega orodja... 291 Tabela 5. Bilanca vodonosnika po letih Table 5. Aquifer water balance by years del zaledja scenarll obdobje padavina mm/leto padavine