PREUČEVANJE VERTIKALNEGA PRENIKANJA VODE NA PRIMERIH PLANINSKE IN POSTOJNSKE JAME (Z 10 SLIKAMI IN 4 TABELA Ml) THE STUDY OF VERTICAL WATER PERCOLATION IN THE CASE OF PLANINA AND POSTOJNA CA VES (WITH 10 FIGURES AND 4 TABLES) JANJA KOGOVŠEK, PETER HABIČ 1 SPREJETO NA SEJI RAZREDA ZA PRIRODOSLOVNE VEDE SLOVENSKE AKADEMUE ZNANOSTI IN UMETNOSTI DNE 29. MAJA 1980 VSEBINA l. UVOD......................................................................................................................................... 133 2. PREGLED PROBLEMATIKE................................................................................................. 133 3. OBSEG OPRAVLJENEGA DELA .......................................................................................... 134 4. IZBIRA VZORCEV IN OPIS VZORČNIH MEST ................................................................. 134 5. METODE DELA....................................................................................................................... 134 6. REZULTATI IN DISKUSIJA .................................................................................................. 136 6.1. Način vertikalnega prenikanje vode................................................................................... 136 6.2. Kemijsko učinkovanje pri vertikalnem prenikanju vode .................................................. 137 6.3. Vodni val............................................................................................................................. 140 6.4. Razmerje med trdoto in pretokom ..................................................................................... 142 6.5. Letne količine pretekle vode in odnešenih karbonatov ..................................................... 143 6.6. Razmerje karbonatna trdota - električna upornost ........................................................... 144 6.7. Izločanje karbonatov........................................................................................................... 145 7. SKLEPI ....................................................................................................................................... 145 The Study ofVertical Water Percolation in the Case of Postojna and Planina Caves (Summary) Literatura ........................................................................................................................................ . 146 147 UDK 551.444 (497.12-14) Kogovšek Janja in Peter Habič: Preučevanje v~rtikalnega prenikanja vode na p~imerih Planinske in Postojnske jame. Acta carsologica 9, 001)4100, Ljubljana, 1980, lit. 31. Prenikanje vode skozi 100 m debel jamski strop je bilo merjeno v letih 1977 do 1979. Ugotovljeno je razmerje med padavinami in pretoki curkov v jamah, analizirane so trdote in temperature, prevod- nost in druge kemijske lastnosti vode. Z barvanjem je spremljan potek prenikanja ter hitrost in raz- poreditev vode. Izračunane so raztopljene in odnešene količine karbonatov v teku leta, posebej pa je analiziran vpliv močnega naliva na pretok ter mehanično in kemično denudacijo. UDC 551.444 (497.12-14) Kogovšek Janja and Peter Habič:: The Study of Vertical Water Percolation in the Case of Postojna and Planina Caves. Acta carsologica 9, 000--000, Ljubljana, 1980. Lit. 31. The water percoloting through 100 m thick roof was measured in the years 1977 to 1979. The rate between the precipitations and trickle discharges in the caves was stated, hardness and temperature were analysed as well as conductibility and other chemical properties of the water. By water tracing the course of percolating, velocity and water distribution were controlled. During the year dissolved and transported carbonate quantities were calculated, specially the influence ofshower to discharge and mechanical and chemical denudation was analysed. Naslov - Address: mag. Janja Kogovšek dr. Peter Habič Inštitut za raziskovanje krasa SAZU Titov trg 2 66230 Postojna, Jugoslavija l. UVOD V okviru teme »preučevanje vertikalnega prenikanja vode na primerih Planinske in Postojnske j~me«, ki sta jo finansirala Raziskovalna skupnost Slovenije in Zveza vodnih skupnosti Slovenije, smo preučevali dinamiko vertikalno prenikajoče vode in kemijska do- gajanja na njeni poti pri izbiranih curkih v obeh jamah. Ugotavljali smo tudi porazdelitev nekaterih elementov v sigah, kamnini in prenikajoči vodi, kar je posebej opisano v prispev- ku J. Kogovšek »Porazdelitev nekaterih elementov pri nastajanju sig v kraških jamah«. Voda v naravi neprestano kroži, v ta ponavljajoči se proces je vključen tudi človek kot njen porabnik. Rezultat vsestranske uporabe vode so odpadne vode, ki jih narava danes že ne zmore več sama čistiti. Ta problem je najbolj pereč na kraškem svetu, kjer ima voda v prepustnih kamninah praktično neomejeno pot in onesnaženje lahko prodre do podtal- nice in prek neznanih kanalov do izvirov, tako da se uničujejo osnovni viri pitne vode. Še vedno pa le malo poznamo dinamiko prenikanja padavinske vode v krasu, poti, po katerih se pretaka od površja skozi kamninske sklade, njeno zadrževanje v podzemlju ter vpliv številnih faktorjev pri kemijskem učinkovanju ob stiku z različnimi snovmi na njeni poti. 2. PREGLED PROBLEMATIKE Kemične in hidrološke lastnosti prenikajoče vode so v jamah preučevali S m i t h in Me a d (1960), R a uš er, š te I c 1, VI če k (1965), Sten ne r (1966), Pit t y (1966), Drew (1968; 1969), Mangin (1975), Gemiti, Merlak (1976) Gams (1967; 1972; 1976), Bakalowicz (1977), Nicod (1977), Bray (1977) in drugi. Večinoma so merili temperaturo, pretok in pH vode, določevali trdoto vode, prosti CO2 ter nekatere druge elemente. Z raziskovanjem kemijskega ravnotežja v sistemu voda- zrak (CO2) - karbonat so se ukvarjali predvsem R o q u e s (1962; 1964; 1969; 1972; 1973), Thrailkill (1976), Miserez (1973; 1975) in Picknett (1976). Na območju Postojnske jame je I. Gam s z meritvami kemijskih in hidroloških last- nosti skušal osvetliti dinamiko in faktorje korozijske intenzitete, kot tudi izločanje apnenca v jami. Na osnovi njegovih zaključkov in naših prvih orientacijskih meritev smo sklepali, da morajo na intenzivnost korozije vplivati številni faktorji: količina, oblika in intenziteta padavi~, hitrost in način prenikanja, ki se odražajo v pretoku curkov oziroma kapljanju, vegetacija, debelina prsti in količina CO2 v njej ter kamninska zgradba jamskega stropa. Ti faktorji se med seboj prepletajo, tako da imamo opraviti s kompleksnim sistemom doga- janja. Zato je smiselno postopno spoznavanje zapletenega sistema na čimbolj enostavnih pri- merih, kjer lahko spoznamo in uvrednotimo osnovne zakonitosti vertikalnega prenikanja in kemijskega dogajanja v krasu. 133 6 Acta carsologica IX, 1980 (1981) 3, OBSEG OPRAVLJENEGA DELA V letu 1976 smo začeli z mesečnimi meritvami pretoka, temperature, pH, proste og- ljikove kisline in trdot prenikajoče vode v Planinski jami. V letu 1977 smo med curki iz- brali le tri značilne in tedensko merili zgoraj omenjene količine. Pretok in temperaturo vode curka l smo beležili zvezno, kot tudi padavine in temperaturo zraka in tal v globini 30 cm na površju nad Planinsko jamo. Vzporedno smo v Postojnski jami merili pretok in tem- peraturo kapnice in curkov ter določevali pH in trdote vode. Te meritve smo nadaljevali še v letu 1978 in 1979, tako da smo zaključili dva celoletna ciklusa opazovanj. V obeh jamah smo začeli tudi z meritvami odlaganja karbonatov. Z merjenjem spe- cifične upornosti vzorcev in karbonatne trdote pa smo skušali ugotoviti njuno medsebojno razmerje. Na površju nad Planinsko jamo smo preučili sestavo rastja in zemljin, reliefne oblike in geološko zgradbo v območju opazovanih curkov. Način in hitrost prenikanja ter povezavo vodnih poti v jamskem stropu smo skušali bolje spoznati s sledilnim poskusom z uraninom ob suši z umetnim dodajanjem vode ter v naravno namočenih razmerah z injiciranjem uranina in rhodamima FB, prvega v vrtačo in drugega na površju nad curkom l. Ker so nam mesečne in kasneje tedenske meritve podale le sezonska nihanja tempe- ratur in trdot vode, ne pa tudi nihanja ob naraščanju in upadanju pretoka, smo se odločili za opazovanje vodnega vala. Vodni val smo imenovali reakcijo curka na vsakokratni naliv in obsega naraščanja pretoka do maksimalne vrednosti ter upadanje s približevanjem za- četnemu pretoku pred padavinami. Tak vodni val smo analizirali pri curku l v Planinski jami. 4. IZBIRA VZORCEV IN OPIS VZORČNIH MEST V Planinski jami smo v deževnem obdobju pregledali položaj stalnih in občasnih cur- kov, ki jih podaja slika l. Temeljiteje pa smo preučili curek l blizu vhoda. Na stropu rova je ob prečnem prelomu neizrazit čokast stalaktit, skozi katerega teče voda v curku na sigast podstavek. Odtok vode lahko spremljamo še 10 m do struge Unice. Neposredno nad cur- kom l je lOm debel skalnat strop. Površje je pokrito z do 50cm debelo plastjo rjavordeče prsti in tanko plastjo humusa ter poraslo z mešanim gozdom bukve (Fagus) in jelke (Abies). Neposredno nad jamo je več vrtač, ki so večinoma razporejene ob prelomih. Vhodni del Planinske jame je izoblikovan v spodnje krednih skladovi tih apnencih, med katerimi je vlo- žek apnenodolomitne breče. Le-ta je tik nad curkom l na površju, nato pa njene plasti vpa- dajo pod kotom proti SW, tako da jo zasledimo v jami med Sotočjem in Golgoto pri curkih 6, 7 in 8. Nad Pisanim rovom Postojnske jame je 70-90 m debel strop. Voda priteka v curek 22 ob vzhodni steni po ozkem kaminu ob prelomu. Prelom seka teme antiklinale, ki jo tvorijo turonijski ploščati apnenci z roženci, nad katerimi so neskladoviti in skladoviti ra- diolitni apnenci (R. Go spod ari č 1976). Curek 23 je globlje v rovu. Tam voda kaplja na stalagmit in odlaga sigo po dnu rova. Površje nad Pisanim rovom je pokrito s tanko plastjo rdečerjave kraške ilovice in obraslo z mešanim gozdom. Neposredno nad rovom ni vrtač, Pisani rov pa se odlikuje po kapniškem bogastvu različnih oblik in generacij sige. (sl. 2.). 5. METODE DELA Na površju nad Planinsko jamo smo s pluviografom zvezno merili količino padavin, s termografom pa temperaturo zraka in prsti v globini 30 cm. Pretok curkov v jami smo 134 POSTOJNSKA JAMA - PISANI ROV =-=-; trf:i:~ ==-· w1":':- PISANI Tloris - Plan / .,,_ __ , o 50 - 190 PISANI ROV Vzdolžni prertz - Longitudinal stction sz•,- SI. 2. Postojnska jama, Pisani rov, položaj opazovanih curkov Fig. 2. Postojna Cave, Pisani rov, the situation of experimental trickles merili z menzuro in štoparico. Le pri curkih 1 in 6 v Planinski jami smo kasneje zvezno merili pretok, t.i:mperaturo vode in zraka. Temperaturo vode smo sicer določali s termo- metrom na desetinko stopinje natančno. Vodnim vzorcem smo v laboratoriju določevali: pH elektrometrično s pH-metrom, električno upornost elektrometrično s konduktometrom, karbonatno, kalcijevo in magnezijevo trdoto titrimetrično po standardnih postop- kih. 135 8 Acta carsologica IX, 1980 (198 I) Izločanje karbonatov iz kapljajoče vode in curkov smo ugotavljali z razlikami v kar- bonatni trdoti in električni upornosti vode med dvema ali več zaporedno ležečimi vzorč­ nimi mesti. Vzorcem zemljin s površja nad vhodnim delom Planinske jame smo določevali vsebnost: vlage, organskih snovi, karbonatov, v vodi topnih nitratov, kloridov, fosfatov in sulfatov ter pH, barvo in zrnavost. Preden smo izvedli sledilna poskusa v Planinski jami, smo preučili površje in geološko zgradbo nad curkom 1 ter skušali oceniti območje, od koder se voda steka v ta curek. Pri prvem sledilnem poskusu v sušnem obdobju smo zvrtali v ilovnatem dnu izbrane vrtače nad curkom 1 več vrtin. V najglobljo med njimi (3,5) smo vlili koncentrirano raztopino uranina (1,78 kg v 501 vode) injo zalili s 14 ml vode (2 krat po 7 ml v 90 minutah). Vzor- čevali smo curek 1 in druge curke v bližini. Drugi sledilni poskus z uraninom in rhodaminom FB smo izvedli v naravnih pogojih v deževnem obdobju. V že omenjeno vrtačo smo vlili raztopino uranina (315 g v 20 1 vode), po površju nad samim curkom pa raztopino rhodamina FB (260 g v 30 1 vode). Takoj po vlitju barve smo začeli z rednim vzorčevanjem in merjenjem pretokov curkov v neposredni bližini curka 1, kot pri prvem sledilnem poskusu ter opazovali izvir X v strugi Unice. Fluo- rescenco zajetih vzorcev so nam določali na ZVS, Hidrologija (ing. M. Z u p a n ) v Ljubljani s spektrofluorimetrom Perkin Elmer 204. Uporabljeni barvili se pri določevanju med seboj ne motita (H. B eh r en s, M. Zupan, Martina Zupan 1976). Ob opazovanju vodnega vala smo v jami zvezno beležili pretok curka 1 in zajetim vzorcem vsako uro določevali v laboratoriju po že omenjenih postopkih karbonatno trdoto, električno upornost, pH ter količino suspendiranih snovi s tehtanjem osušenega (105°C) suspenza. Količina vode, ki je v času vodnega vala pritekla skozi curek 1 smo določali planimetrično iz zvezne krivulje pretoka. Na enak način smo določili celoletno količino vode, ki je pritekla v jamo skozi curek 1. 6. REZULTATI IN DISKUSIJA 6.1. NA<':IN VERTIKALNEGA PRENIKANJA VODE Prenikanje vode skozi 100 m debel jamski strop je zelo različno. Na mnogih mestih kapljajo s stropa le posamezne kapljice in pretok se v teku leta malo spreminja. Tako kap- ljanje lepo ponazarjajo stalagmiti in stalaktiti v Pisanem rovu Postojnske jame. V aktivni v?dni Planinski jami je takih oblik manj, pogostejši pa so izdatnejši vodni curki, ki bolj mhajo v pretoku in jih označujejo večje sigaste kope ali bolj izprana tla. Navezani so na izrazitejše razpoke in prelome. Pri stalnih curkih smo med minimalnim in maksimalnim pretokom opazili precejšnje razlike. Pretok manjših curkov manj niha, večjih pa znatno bolj, kar je razvidno iz tabele 1: Tabela 1 - Table 1 Curek Q min Q max 23 0,05 6 22 0,03 55 1 celotnega pretoka ni mogoče meriti 2 registrirani maksimalni pretoki 8 0,5 601 1,8 1350(12000)2 136 6 12 1620(15000)2 J. Kogovšek, P. Habič: Preučevanje vertikalnega prenikanja vode 9 Poleg stalnih curkov pa imamo tudi občasne, ki so aktivni ob dežju, ali pa presahnejo šele pod daljšem sušnem obdodobju. Prve občasne meritve pretoka curkov v Planinski jami in zvezne registracije padavin na površju so pokazale le grobo medsebojno odvisnost. Kasnejša zvezna registracija pretoka curka pa je podala točno sliko nihanja pretoka in omogočila izračun hitrosti reagiranja pre- toka v jami na padavine. Curki ne reagirajo vedno enako na padavine, kar je odvisno od vremenskih razmer, temperature zraka in prsti, količine, intenzivnosti in oblike padavin ter vegetacijskih razmer. Pri curku 1 je vplivalo na spremembo pretoka v namočenem ob- dobju že 5 mm padavin, po daljšem sušnem obdobju pa je pretok narasel šele, ko je skupna vsota občasnih padavin presegla 70 mm. Dvoletni potek padavin in pretoka podajata sliki 3 in 4. Padavine se po letih znatno razlikujejo po razporeditvi in količini. V obdobju 1977/78 je padlo 1889 mm, v obdobju 1978/79 pa 223 7 mm padavin. Podobne razlike se kažejo tudi v letnem poteku pretokov. Največje spremembe v pretokih so v času.vodnih valov. !zgleda, da vpliva na obliko- vanje minimalnega vodnega vala različna količina in intenzivnost padavin, odvisno od za- četnega pretoka curka v jami, oziroma zapolnjenosti neznanega »rezervoarja« v stropu jame. Posebne razmere v pretokih curkov vladajo v zimskem obdobju, ko na površju leži sneg in občasno nastopajo zmrzali in odjuge. Ker opazovanja in meritve curkov niso dale dovolj podrobnega vpogleda v način in hitrost prenikanja vode skozi jamski strop Planinske jame, smo izvedli dva sledilna posku- sa. Pri prvem sledenju se je pojavil uranin v izviru X ob strugi Unice, približno dve uri po vlitju uranina in prve cisterne vode, kar da slutiti, da gre za dokaj direktno povezavo vrtače s tem izvirom. Vodna pot pa je verjetno še vedno sestavljena iz številnih med seboj povezanih vodnikov, ki na različne načine napajajo izvir X. To dokazujejo počasen odtok vlite vode (dobre 3 dni), sekundami impulzi koncentracije barvila in pretoka izvira X ter pojav barve v curkih 1 in 3 (sl. 5). Drugo sledenje v naravno namočenih razmerah je potrdilo ugotovitve prvega poskusa. Čeprav dvit dni po vlitju uranina ni bilo dežja, se je izvir X obarval že 9 ur po vlitju barve, kar nakazuje znatno počasnejše pretakanje v sušnem obdobju kot v namočenem. Curek 3 se je obarval že dobro uro _po začetku dežja, ko je padlo - l O mm padavin, to je skoraj 2 dni po v litju barve. To kratkotrajno obarvanje se je ponovilo še po končanem vodnem valu. Sklepamo, da je prišlo zaradi povečanja pretoka do močne razredčitve in je koncen- tracija uranina padla pod mejo detekcije. Pri curku 1 je naraščanje in nato upadanje pretoka curka oblikovalo vodni val, medtem ko barve nismo zaznali, kar je verjetno vzrok v majhni količini vlitega uranina in veliki količini pretekle vode skozi ta curek. Ker pri prvem sle- dilnem poskusu pri curkih 1 in 3 ni prišlo do povečanja pretoka, zaznali pa smo obarvanje, sklepamo, da obstaja povezava med vrtačo in curki, vendar pa mora odtekati voda v tej smeri v zelo majhni količini. Torej se curka 1 in 3 v pretežni meri napajata izven območja vrtače (sl. 6 ). Rhodamin FB smo določili v izviru X in curku D, vendar se je pojavil le kratek čas in blizu meje detekcije, tako da ne moremo napraviti kakršnihkoli zaključkov. 6.2. KEMIJSKO UČINKOV ANJE PRI VERTIKALNEM PRENIKANJU VODE Analiza deževnice, ki je v okviru natančnosti titrimetrične določitve brez trdote, je po- kazala, da vsebuje I mg 1-1 ci- in 4,3 mg i-1 NOi, koncentraciji SO~- in POJ- pa sta bili pod mejo detekcije. Deževnica prenika skozi plast zemljin, ki jo sestavljajo: tanka plast hu- musa, rjava prst, rumena glina, rdečkasta glina in'razpadla skala s primesmi gline s površine kamninske osnove. Te plasti vsebujejo do 0,03 % kloridov, pod 0,005 % nitratov in pod 0,0001 % fosfatov. Humus in rjava prst vsebujeta približno 50% nekarbonatnega peska, gli- 137 w z z < It: ::, -3 g m 140 120 1 1 1 1 1 1 100 .. , C 1 C " ::i 1 1 u.. 80 -:; o C z o 2 1- u < !!. It: C 1- z w 1 u z E o u o C - < C z ~ z ::> < It: N ::, o 1 h-1 1 ~~ 1 ~S00 1 ~400 300 • "' il 200 -5 • o 100 I ! .. ,t 12.10 13.10 !f'r ~ 1/) z o ~ l 5D 1-z .; ----------w !i E C o o " C ~u -~::, 1 , cr < ::> -z o 1~ i ]~ :Jl > u ~ o. .8 -~ ~ 0.2 o - 1- ~ 0.1 ~0.01 ' ~ 1 h-1 1 15 • 1) !'!' CJ .C :i: o l ' 3 .X 2 2 1 ~ 1---1-0 o.. < C ~ 20 6 12 18 24 6 12 18 24h < It: 1- z w u z o "' o " > -~ " .Q o 12 24 11.10.77 1 12 12.10 2f 12 13.10 2f 12 14.10 2t. 1 12 15.10 2f 11.10.77 12 1610 Sl. 5. Rezultati sledenja vertikalnega prenikanja pri curku 1 v Planinski jami 1977 Fig. 5. The results of vertical percolation tracing at trickle I in Planina Cave in 1977 2t 12.10.77 12 17.10 11- 12 18.10 J. Kogovšek, P. Habič: Preučevanje vertikalnega prenikanja vode 50 Sl. 6. Tipi curkov v prečnem prerezu Planinske jame Fig. 6. Trickle types in cross-section of Planina Cave I II - ' /t ,v12 'V'3 'v ~ ~ 11 poskus test pr•lom - fciult tipi curkov typH of trlcklH delelflillil llr•Čci dalomltll llt•ccla cipn•rwc - llrnt•torw ne, predvsem melj, le vzorec razpadajoče skale vsebuje 72% karbonatov. Verjetno ta ma- terial v znatni meri prispeva k dvigu vrednosti karbonatov v prenikajoči vodi. Od površja v notranjost pH narašča; humusu smo določili pH = 5,5, rdečkasti glini pa pH = 7,7. Kemijska sestava prenikajoče vode zavisi od načina prenikanja ter od številnih snovi, s katerimi pride na svoji poti v stik in jih lahko raztaplja. Na hitrost raztapljanja apnenca vpliva tudi njegova tekstura. Drobnozrnati se v splošnem hitreje raztaplja kot grobozrnati. Tekstura vpliva na pozornost, ta pa je sorazmerna topnosti apnenca (M. M. S w e e ti n g 1976). V si opazovani curki imajo pretežno karbonatno in kalcijevo trdoto in le do 8 % mag- nezijeve trdote, razen vode curka l v Planinski jami, ki vsebuje do 35 % magnezijeve trdote. Ta voda prenika najprej skozi debelejšo plast apnene dolomitne breče, ki v notranjost tako vpada, da voda drugih curkov v jami prenika predvsem skozi debelo-skladoviti apnenec, zato vsebuje njihova voda nizko magnezijevo trdoto. Topnostni produkt za MgCO3 je znat- no večji (2,6. 10-5 pri 12·q kot za CaCO3 (0,99.10-8 pri I 5°C), kar tudi pojasnjuje večjo kon- centracijo Mg v vodi curka l. Vrednosti tedenskih meritev pH nihajo preko leta do 0,5 enote in nismo mogli ugo- toviti nobenih odvisnosti s trdoto vode (sl. 7 in 8 v prilogi, enako kot sl. 4). 139 12 Acta carsologica IX. 1980 (1981) Primerjava celoletnega poteka temperatur zraka na površju, tal v globini 30 cm ter zra- ka in prenikle vode v Planinski jami je pokazala zmanjševanje amplitud nihanja tempe- rature od površja proti notranjosti jame. Tako vidimo, da se padavinska voda pri preni- kanju s površja proti notranjosti jame v topli polovici leta ohlaja, v mrzlem obdobju pa segreva. Tedenske, kot tudi mesečne meritve temperatur in trdot vode curkov v Planinski jami dokazujejo njihovo sezonsko nihanje, le da trdote zaostajajo za temperaturami za do- ber mesec (sl. 7 in 8). Količina raztopljenih karbonatov zavisi od načina pretakanja vode po razpoložljivih poteh in količine C02, ki ga raztaplja predvsem na svoji poti skozi zem- ljine. Koncentracija C02 v le-teh je odvisna od razvoja vegetacije oziroma temperatur na površju. Del organskih snovi v tleh se hitro mineralizira, del pa se humificira in razpade šele v teku let ali desetletij. Mineralizacijo pospešujejo tudi pogoste navlažitve in osušitve tal. Laboratorijski poskusi mineralizacije so pokazali, da navlaženju sledi relativno močno raz- vijanje C02• Po treh mesecih pa se koncentracija C02 ustali na določeni značilni vrednosti za posamezne vrste tal (P. S c ha c h t s c ha b e 1, H. P. BI ume, K. H. Ha rt g e, U. Schwertmann 1976). Najvišje trdote smo zabeležili septembra, oktobra in novembra, ko se končuje obdobje rasti, kot tudi daljše sušno obdobje z minimalnim spiranjem skozi jamski strop. S časom, ki je potreben za mineralizacijo odmrle vegetacije in za učinkovanje nastalega C02 s pa- davinsko vodo in kamninami v jamskem stropu, bi lahko nekako pojasnili zakasnitev po- rasta in upada trdot za porastom in upadom temperatur. Pri tem pa moramo upoštevati še možnost zadrževanja prenikajoče vode v »rezervoarju« jamskega stropa. V letih opazovanja (1977/78 in 1978/79) smo zabeležili razlike med minimalnimi in maksimalnimi temperaturami in trdotami vode curka 1, kot tudi razlike v letnem poteku temperature oziroma trdot, kar je verjetno posledica drugačnih vremenskih razmer v obeh letih (tabela 2 in sl. 7 in 8). Tabela - Table 2 1977/78 1978/79 T min 6,1 7,4 ·c T max 12,6 12,0 Ka.rbonatna trdota mm max 170 160 259 240 Celokupna trdota mm max 185 170 263 265 mg CaCO,I Temperature curkov 21 in 23 v Pisanem rovu so skoraj stalne (7,9-8,3°C), kot tudi karbonatne trdote (165-200 mg CaCO, 1-1 ), ki za razliko od curkov v Planinski jami ne kažejo sezonskih nihanj. Vzrok je verjetno v načinu pretakanja. V Planinski jami pogojujejo precej direkten odtok prelomi in razpoke, v Pisanem rovu pa gre verjetno za močno dušenje pretoka skozi manj razpokane kamnine. 6.3. Vodni val Iz slike 9 je razvidno, daje neenakomeren naliv, ko je v 10 urah padlo 45 mm padavin, sprožil s 6-umo zakasnitvijo pri curku 1 v jami vodni val. Ta je po 4 urah dosegel svoj prvi višek (63 l min-1). Pojemanju padavin je sledilo zmanjšanje pretoka, ponovnemu in- tenzivnejšemu dežju pa drugi višek (80 1 min-1). Potek prvega viška je dokaj skladen spre- tokom padavin, kar pa ne velja za drugi višek. To si razlagamo kot postopno zapolnjevanje in zadrževanje vode v »rezervoarju« jamskega stropa, ki je verjetno odvisno od narave po- sameznih, zelo različnih elementov celotnega spleta povezav dovodnih poti curka 1. 140 J. Kogovšek, P. Habič: Preučevanje vertikalnega prenikanja vode 13 80 1 1 m,n·' 1 {-l----..---------4ili0,1!1111~11111111-UJ.UU-111 III II j-U.ULIJI III I I ,..........,...111l\llt~•111111,~1111111! 16 8 18 6 15h 19 S 20 S Z\5 1978 ·\ ii~,...__,___f . ., ~1,111n1l1ll.._............lll!IIIIJl.........,__...I ------.,.,.-...1,, 1 u m,i1 105 zo5 Z\.51078 n~~Jlmll~lllllllij ~. ...----.------, Z0.5 6 ,,,...,P 1'5 Sl. 9. Podatki o vodnem valu Fig. 9. Data about the water pulse Tudi enakomeren upad vodnega vala, ko so padavine že prenehale, in zakasnitev reak- cije pretoka na padavine si lahko razložimo s prisotnostjo »rezervoarja«. Ob začetnem naraščanju pretoka je karbonatna trdota upadala in ob upadanju vodnega vala naraščala (od 145 do 195 mg CaC03 r1). V vmesnem delu vodnega vala pa smo opazili odklon od tega poteka, ki verjetno odraža nihanje pretoka in mešanja vode v že omenjeni zgradbi »rezervoarja«. Pri poskusu smo ugotovili, da voda curka 1 prenaša tudi suspendiran material, ki pri običajnem tedenskem vzorčevanju ni bil skoraj nikoli viden, vzorci so bili le občasno motni. Zato smo sklepali, da voda prenaša zelo majhne količine suspenza. Vsakourna merjenja suspenza, ki ga voda prinaša v jamo, pa kažejo naraščanje koncentracije suspenza (do 255 mg i-1) ob naraščanju pretoka, ko ima voda večjo erozijsko moč. Slika 9 prikazuje tudi urne količine prenikle vode, raztopljenih karbonatov in suspenza. Na količino odnešenih kar- bonatov vpliva predvsem količina vode, medtem ko je vpliv karbonatne trdote manjši. Ča­ sovni potek odnešenih karbonatov je skladen s pretoki vodnega vala. Za transport suspenza pa je odločilnega pomena koncentracija suspenza kot pa količina vode. V srednjem delu vodnega vala, ki obsega 17 ur, je preteklo skozi curek 1 42 m3 vode, 6,8 kg raztopljenih karbonatov in 5,9 suspendiranega materiala. V vodnem valu sta torej korozija in erozija približno enakovredni. 141 14 Acta carsologica IX, 1980 (1981) 6.4. RAZMERJE MED TRDOTO IN PRETOKOM Odvisnost karbonatne trdote in količine odnešenih karbonatov od pretoka prikazuje slika 10. Umi podatki v vodnem valu curka I podajajo dvojno odvisnost karbonatne trdote od pretoka. Ob naraščanju pretoka nismo mogli določiti natančnejše matematične odvisnosti zaradi premajhnega števila podatkov. Razmerje med trdoto in pretokom ob upadanju vod- nega vala pa podaja enačba: 1 H = k -- + Ho oz. Qv 1 H = 214,8 - + 158,7 (r = 0,9997)) Qv H - karbonatna trdota (v mg CaCOJ J-1) k - koeficient upadanja (mg min-1) Qv - pretok (1 min-1) Ho - začetna trdota - trdotni prag (v mg CaCO3 J- 1) r - koeficient korelacije 2 Razmerje med karbonatno trdoto in pretokom ob upadanju pretoka curka I v vodnih valih po tedenskih meritvah v teku leta pa podaja funkcija: 1 H = 25,838 - + 192,0 (r = 0,998) Qv Enako smo izračunali tudi za curek 6: 1 H = 28,44 - + 126,2 (r = 0,9915) Qv Obe funkciji (za curek I in 6) imata podoben potek, razlikujeta se le v začetni trdoti. Funkcija I združuje neko povprečno dogajanje ob upadanju pretoka na osnovi tedenskih meritev prek leta. Funkcija 2 podaja potek dogajanja ob upadanju vala, dogajanje ob naraščanju pretoka pa bo potrebno še podrobneje preučiti. Pri opazovanem vodnem valu oblikujeta krivulji ob naraščanju in upadanju pretoka histerezno zanko. Količine odnešenih karbonatov v času, ki smo jih izračunali na osnovi karbonatnih trdot in pretoka, so linearno odvisne od pretoka. Ob upadanju vodnega vala jih lahko iz- razimo s funkcijo: Qm = k . Qv + Qmo OZ. Qm = 0,1587 Qv + 0,2148 (r = 0,9997) Qm - pretok raztopljenih karbonatov (g min-1) Qv - volumski pretok (l min-1) k - sorazmernostni koeficient (g 1-1) Qmo - konstanta (g min-1) Ob naraščanju pretoka je opaziti manjše odklone od tega linearnega poteka. 142 3 J. Kogovšek, P. Habič: Preučevanje vertikalnega prenikanja vode mgCaco3 i 1 220 • • vrednosti ob naraščanju vala waw incrl!