GEOLOGIJA 45/2, 401–406, Ljubljana 2002 Ocena naravne ranljivosti vodonosnika v zaledju izvira Ri`ane po metodi SINTACS Intrinsic vulnerability assessment of the aquifer in the Ri`ana spring chatcment by the method SINTACS Mitja JAN@A & Joerg PRESTOR Geolo{ki zavod Slovenije, Dimi~eva 14, 1000 Ljubljana, Slovenija Klju~ne besede: naravna ranljivost, vodonosnik, SINTACS, vodni vir, Ri`ana Key words: intrinsic vulnerability, aquifer, SINTACS, water resource, Ri`ana Kratka vsebina V ~lanku je prikazana ocena naravne ranljivosti vodonosnika v zaledju izvira Ri`ane po metodi SINTACS. Metoda je parametri~na in vklju~uje sedem parametrov (globino do nivoja podzemne vode, efektivno infiltracijo, lastnosti nezasi~ene cone, lastnosti tal, hidro-geolo{ke lastnosti vodonosnika, prepustnost vodonosnika in naklon pobo~ja). Parametri na obravnavanem obmo~ju so prikazani z rastrskimi informacijskimi sloji, izdelanimi na podlagi interpretacije ter ustrezne GIS obdelave geolo{kih, hidrogeolo{kih, speleolo{kih, topografskih, meteorolo{kih in pedolo{kih podatkov. Skladno s pomenom posameznega parametra pri oceni ranljivosti so le-ti ustrezno obte`eni. Kon~na karta ranljivosti je rezultat prekrivanja (se{tevanja) sedmih obte`enih informacijskih slojev (parametrov) in prikazuje napajalno zaledje izvira Ri`ane, razdeljeno na {est kategorij ranljivosti. Abstract In this paper is presented intrinsic vulnerability assessment of the aquifer in the Ri`ana spring chatcment by the method SINTACS. It is parametric method that takes into consideration seven parameters (depth to ground water, effective infiltration action, unsat-urated zone attenuation capacity, soil/overburden attenuation capacity, hydrogeological characteristics of the aquifer, hydraulic conductivity range of aquifer, hydrologic role of the topographic slope). Parameters are presented in grid information layers that were elaborated on the basis of interpretation and GIS processing of geological, hydrogeological, speleological, topographical, meteorological and pedological data. According to the parameters importance for vulnerability assessment, a multiplier (importance weight) was assigned to each parameter. Final map of vulnerability is a result of overlaying (summing) of weighted information layers (parameters) and shows the catchment area of the Ri`ana spring subdivided into six vulnerability classes. Uvod Izvir Ri`ane je najpomembnej{i vodni vir za oskrbo jugozahodnega dela Slovenije s pitno vodo. Njegovo napajalno zaledje (slika 1) je varovano z varstvenimi pasovi {tirih kategorij. Povr{ina vodovarstvenega obmo~-ja zna{a okrog 245 km2, del tega obmo~ja (17 km2) je na hrva{kem ozemlju. Povpre~na nadmorska vi{ina vodovarstvenega obmo~ja je 566 m. Namen ocene ranljivosti napajalnega zaledja izvira Ri`ane je pridobiti dodatne informacije predvsem o tem, kako ob~utljivo je to obmo~je na napredovanje onesna`evala (polutanta) s povr{ine do gladine podzemne vode. Metodologija dolo~anja varstvenih pasov upo{teva namre~ v splo{nem le hitrosti napredovanja onesna`evala v vodoravni smeri od to~ke posega (razlitja) do izvira. Z metodologijo dolo~anja ranljivosti pa dobimo ranljivost vodonosnika v vsaki to~ki na tem prostoru, ne glede na oddaljenost od zajetja. Na ta na~in lahko obmo~je dolo~enega varstvenega pasu podrobneje raz~lenimo na bolj in manj ranljive predele. Taka raz~lenitev nam zelo pomaga pri uvajanju dejavnosti ali posegov, za katere je potrebna dodatna presoja, in tudi pri na~rtovanju prioritete izvajanja sanacijskih in za{~itnih ukrepov. Koncept ranljivosti vodonosnika Ranljivost vodonosnika je naravna lastnost sistema podzemne vode, ki je odvisna 402 Mitja Jan`a & Joerg Prestor Sl. 1. Napajalno zaledje izvira Ri`ane – obmo~je obravnave od ob~utljivosti tega sistema na ~lovekove in/ali naravne vplive ( Z a p o r o z e c , 1994). Koncept ranljivosti temelji na predpostavki, da naravno okolje lahko zagotovi dolo~eno stopnjo za{~ite vodonosnika pred naravnimi in ~lovekovimi vplivi, posebej tistimi, ki pov-zro~ajo prenos onesna`evala pod povr{je ( Z a p o r o z e c , 1994). Ranljivost vodonosni-ka je relativna lastnost brez dimenzij, ki ni neposredno merljiva. Posledi~no prikazuje karta ranljivosti le relativno ranljivost ob-mo~ja, omejenega z mejami karte, ki ni primerljiva med razli~nimi kartami (Vrba & C i v i t a , 1994). V nadaljevanju je opisana metodologija ocene naravne ranljivosti (ang. intrinsic vulnerability), ki je le funkcija hidrogeolo{kih faktorjev (lastnosti vodonosnika, nad njim le`e~ih geolo{kih plasti in tal). ^e vklu~imo {e specifi~en ~love{ki vpliv, govorimo o konceptu specifi~ne ali integrirane ranljivosti (ang. specific / integrated vulnerability) ( Z a p o r o z e c , 1994). Metoda SINTACS SINTACS je metoda za oceno naravne ranljivosti vodonosnika ( C i v i t a & D e M a i o , 1997). Je prirejena razli~ica ameri{ke metode DRASTIC ( A l l e r et al.,1987), ki je prilagojena hidrogeolo{ki raznovrstnosti italijanskega ozemlja ( C i v i t a , 1990). Od leta 1990, ko se je za~el njen razvoj, je bila ve~krat spremenjena, tako da trenutna peta verzija ohranja le majhen del ogrodja metode DRASTIC (Civita & De Maio, 1997). Ocena naravne ranljivosti vodonosnika v zaledju Metoda upo{teva sedem parametrov: – globino do nivoja podzemne vode, – efektivno infiltracijo, – lastnosti nezasi~ene cone, – lastnosti tal, – hidrogeolo{ke lastnosti vodonosnika, – prepustnost vodonosnika, – nagib pobo~ja. Vsak izbran parameter ima dolo~en razpon in je razdeljen v diskretne hierarhi~ne intervale, ki jim je pripisana vrednost v skladu z njegovo relativno stopnjo ranljivosti. Te vrednosti parametrov so pomno`ene z ute`-mi, ki odra`ajo odnos med parametri in njihovo pomembnost pri oceni ranljivosti. Kon-~ni rezultat se{tevanja obte`enih parametrov je razdeljen v intervale, ki odra`ajo relativno stopnjo ranljivosti (Vrba & Civita, 1994). Model ranljivosti obravnavanega obmo~ja Za obmo~je zaledja izvira Ri`ane smo privzeli obmo~je, varovano z varstvenimi pasovi. Obdelava parametrov je potekala na {ir{em obmo~ju zaledja in je v kon~ni karti omejena na obmo~je zaledja. Pri delu smo uporabili velikost celice rastrskih informacijskih slojev 100 m. Vsak parameter je opredeljen z rastrskim slojem enakih dimenzij. Vrednosti parametra so v razponu od 1 do 10 (ve~ja ranljivost – ve~ja vrednost in obratno). Pri dolo~itvi vrednosti parametra smo upo{tevali vrednotenje, ki ga priporo~ata avtorja metode ( C i v i t a & D e M a i o, 1997). Parametre smo obte`ili z ustreznima nizoma ute`i. Kon~na karta ranljivosti je rezultat prekrivanja (se{tevanja) sedmih obte`enih informacijskih slojev (parametrov), ki so opisani v nadaljevanju. Globina do nivoja podzemne vode Na podlagi geolo{kih kart (Pleni~ar et al., 1969, Šiki~ et al., 1972) smo za modeliranje kamnine obravnavanega obmo~ja razdelili v tri skupine oziroma hidrogeolo{ke enote: karbonatne kamnine, fli{ne plasti, aluvialne naplavine. Na obmo~ju vsake enote so bile lo~eno interpretirane globine do nivoja podzemne vode: – Obmo~je, ki ga gradijo karbonatne kamnine, je bilo razdeljeno na {est con. V posamezni coni smo privzeli enoten nivo podzemne vode, ki smo ga ocenili na podlagi izvira Ri`ane po metodi SINTACS 403 meritev v opazovalnih vrtinah. Upo{tevali smo stanje maksimalnih nivojev podzemne vode. Dolo~ena globina do nivoja podzemne vode je razlika med koto povr{ja in ocenjenim nivojem podzemne vode. – Na obmo~ju fli{nih kamnin smo privzeli enotno globino do nivoja podzemne vode, ki zna{a 10 m. – Na obmo~ju fli{nih kamnin smo privzeli enotno globino do nivoja podzemne vode, ki zna{a 3 m. Efektivna infiltracija Efektivna infiltracija je bila izra~unana na obmo~jih z debelino tal pod 0.7 m kot produkt potencialnega infiltracijskega koeficienta ter razlike med povpre~no letno vi{ino padavin in evapotranspiracije. Na obmo~jih z debelino tal nad 0.7 m pa kot produkt povpre~ne letne vi{ine padavin in potencialnega infiltracijske-ga koeficienta. Vrednost slednjega je odvisna v prvem primeru od hidrogeolo{kih lastnosti kamnin, v drugem pa od lastnosti tal. Metoda (Civita & De Maio, 1997) sicer predvideva mejno debelino tal 0,5 m, vendar je na podlagi razpolo`ljivih podatkov mejna debelina 0,7 m bolj smiselna. Tabela 1. Vrednosti potencialnega infiltracijskega koeficienta za hidrogeolo{ke enote hidrogeolo{ka enota X karbonati 0.7 aluvij 0.5 fliš 0.6 Vrednosti potencialnega infiltracijskega koeficienta (c), uporabljene v modelu, so prikazane v tabeli 1 (za primer debeline tal pod 0,7 m) in v tabeli 2 (za primer debeline tal nad 0,7 m). V zadnjem primeru je bil potencialni infiltracijski koeficient ( c) dolo~en na osnovi teksturnih podatkov tal digitalne pe-dolo{ke karte (M 1:25.000) Centra za pedologijo in varstvo okolja. Tabela 2. Vrednosti potencialnega infiltracijskega koeficienta za pedolo{ke razrede pedolo{ki razred X lahka in srednje te`ka tla 0.3 srednje te`ka tla 0.2 srednje te`ka in te`ka tla 0.03 te`ka tla 0.02 404 Mitja Jan`a & Joerg Prestor Za oceno padavin na obravnavanem ob-mo~ju so bile uporabljene vrednosti povpre~-nih letnih vi{in padavin iz desetih padavinskih postaj (Ilirska Bistrica, Kne`ak, Kozina, Kubed, Matavun, Movra`, Podgorje, Pod-grad, Rakitivec, Škocjan) v obdobju med letoma 1971 in 1983 (Zupan~i~, 1995). Za prostorsko porazdelitev padavin je bila uporabljena linearna odvisnost padavin od nadmorske vi{ine. Izra~un evapotranspiracije po Turc-u (1954) zahteva vrednost korigirane temperature (Tc), ki je funkcija povpre~nih mese~nih temperatur in povpre~nih mese~nih vi{in padavin. Korigirana temperatura je bila izra~unana na mestih klimatolo{kih postaj Ilirska Bistrica, Koper, Kubed in Portoro`. Uporabljeni so bili podatki v obdobju med letoma 1971 in 1980 (Zupan~i~, 1995). Za prostorsko porazdelitev Tc je bila uporabljena linearna odvisnost Tc od nadmorske vi{ine. Lastnosti nezasi~ene cone Vrednosti parametra lastnosti nezasi~ene cone smo dolo~ili glede na lastnosti hidro-geolo{kih enot, v primeru karbonatnih kamnin pa je bila upo{tevana {e povr{inska gostota jam (tabela 3). Le-ta je bila izdelana na podlagi lokacij jam iz arhiva Jamarske zveze Slovenije. Za izra~un je bila uporabljena metoda, ki pripi{e celici vrednost povr-{inske gostote jam na obmo~ju kroga s sredi-{~em v sredi{~u celice in radijem 1 km. Tabela 3. Vrednosti parametra lastnosti nezasi~ene cone hidrogeolo{ka enota gostota jam ({t. jam/km2) vrednost parametra karbonati < 1 8 1 - 5 9 > 5 10 aluvij 2 fliš 3 Hidrogeolo{ke lastnosti vodonosnika Uporabljene vrednosti za parameter hi-drogeolo{ke lastnosti vodonosnika so prikazane v tabeli 4. Tabela 4. Vrednosti parametra hidrogeolo{ke lastnosti vodonosnika hidrogeolo{ka enota vrednost parametra karbonati 8 aluvij 5 fliš 6 Prepustnost vodonosnika Vrednosti parametra prepustnost vodo-nosnika (tabela 5) so bile dolo~ene na podlagi rezultatov ~rpalnih poskusov in posredno tudi glede na priporo~ene vrednosti za posamezne hidrogeolo{ke komplekse (Civita & De Maio, 1997). Pri karbonatnih kamninah je bila upo{tevana {e predpostavljena odvisnost prepustnosti od gostote jam. Tabela 5. Vrednosti parametra prepustnost vodonosnika hidrogeolo{ka enota gostota jam ({t. jam/km2) koeficient prepustnosti (1E m/s) vrednost parametra karbonati > 13 -2 10 10 - 13 -3 9 7 - 10 -4 7 4 - 7 -5 5 1 - 4 -6 3 < 1 -7 2 aluvij -5 5 fliš -6 3 Nagib pobo~ja Rastrski informacijski sloj nagib pobo~ja je bil izdelan na podlagi digitalnega modela reliefa obmo~ja, konstruiranega iz vektorskih plastnic (M 1:25.000) z ekvidistanco 25 m (Geodetska uprava Republike Slovenije). Lastnosti tal Parameter lastnosti tal (tabela 6) je bil ocenjen na osnovi teksturnih podatkov tal digitalne pedolo{ke karte. Ta karta pokriva zgolj obmo~je Slovenije. Za del zaledja na hrva{ki strani je bilo na podlagi geolo{kih in reliefnih zna~ilnosti privzeto, da ga pokrivajo pedolo{ke enote, uvr{~ene v razred lahka in srednje te`ka tla. Obmo~ja kamnolomov in urbanih povr{in so brez teksturnih Ocena naravne ranljivosti vodonosnika v zaledju izvira Ri`ane po metodi SINTACS 405 podatkov, zato smo jih uvrstili v razred lahkih oziroma lahkih in srednje te`kih tal na podlagi na{e interpretacije. Tabela 6. Vrednosti parametra lastnosti tal pedolo{ki razred vrednost parametra lahka tla 9 lahka in srednje te`ka tla 7 srednje te`ka tla 5 srednje te`ka in te`ka tla 3 te`ka tla 2 Ute`i Za obte`itev parametrov sta bila uporabljena dva niza ute`i (tabela 7), ki sta po metodologiji (Civita & De Maio, 1997) priporo~ena za »normalna« in kra{ka ob-mo~ja. Prvi niz je bil uporabljen na obmo~ju fli{nih plasti in aluvialnih naplavin, drugi pa na obmo~ju karbonatnih kamnin. Rezultati Rezultat opisanega modeliranja je karta naravne ranljivosti vodonosnika v zaledju izvira Ri`ane (slika 2). Vrednosti indeksa ranljivosti SINTACS so v razponu od 66 do 183. Zaradi bolj{e preglednosti so vrednosti normalizirane na interval od 1 do 100 in razdeljene v {est razredov. Povr{insko najve~ji del ozemlja je uvr{~en v srednje ranljive kategorije (slika 2). Najranljivej{i del ozemlja, katerega povr{inski dele` zna{a okrog 2 %, pa je praviloma vezan na obmo~ja karbonatnih kamnin z ve~jo povr-{insko gostoto kra{kih jam. Sl. 2. Karte naravne ranljivosti vodonosnika v zaledju izvira Ri`ane 406 Mitja Jan`a & Joerg Prestor Tabela 7. Ute`i parametrov parameter ute`i aluvij, fli{ karbonati globina do nivoja podzemne vode 5 2 efektivna infiltracija 4 5 lastnosti nenasi~ene cone 5 1 hidrogeolo{ke lastnosti vodonosnika 4 3 prepustnost vodonosnika 3 5 nagib pobo~ja 3 5 lastnosti tal 2 5 Zaklju~ek Ocena naravna ranljivosti vodonosnika po metodi SINTACS je bila izvedena na ob-mo~ju napajalnega zaledja izvira Ri`ane. Uporabljeni so bili razpolo`ljivi podatki, ki so bili deloma dopolnjeni z izkustveno interpretacijo. Modeliranje je bilo opravljeno z GIS orodji, kar omogo~a dodatne ugodnosti predvsem glede transparentnosti in ponovljivosti metode ter hranjenja, dopolnjevanja in prikazovanja podatkov. Kon~ni rezultat modeliranja – karta ranljivosti – prikazuje raz~lenitev obmo~ja na bolj in manj ranljive predele. Ta informacija je koristna upravljavcu vodnega vira pri uvajanju dejavnosti ali posegov, za katere je potrebna dodatna presoja, kot tudi pri na~rtovanju prioritete izvajanja sanacijskih in za{~itnih ukrepov. Literatura A l l e r , L., B e n n e t , T., L e h r J.H., P e t t y R.J. & H a c k e t t , G. 1987: DARSTIC: A Standardized System for Evaluating Ground Water Pollution Potential Uzing Hydrogeological Settings. – U.S. Environmental Agency, Ada, OK, EPA/600/ 2-87-036, 455 pp., Washington. C i v i t a , M. 1990: La valutacione della vulne-rabilita degli aquiferi all’inquinamento. – Proc. 1st Con. Naz. »Protezione E Gestione delle Acque Sotterranee: Metodologie, Technologie e Obiet-tivi«, 3, 39-86, Marano sul Panaro. C i v i t a , M. & D e M a i o , M. 1997: SINTACS. Un sistema parametrico per la vallutacione e la cartografia della vulnerabilita degli aquiferi all’inquinamento. Metodologia & automatizza-azione. – Pitagora Editrice, 191 pp., Bologna. P l e n i ~ a r , M., P o i { a k , A. & Š i k i ~ , D. 1969: Osnovna geolo{ka karta SFRJ, list Trst, 1:100.000. – Zvezni geolo{ki zavod, Beograd. Š i k i ~ , D., P l e n i ~ a r , M. & Š p a r i c a , M. 1972: Osnovna geolo{ka karta SFRJ, list Ilirska Bistrica, 1:100.000. – Zvezni geolo{ki zavod, Beograd. T u r c , L. 1954: Le bilan d’eaux des sols: relation entre les precipitations, l’evaporation et l’e-coulement. – Ann. Agron. 5, 491-596. V r b a , J., & C i v i t a , M., 1994: Assesment of Groundwater Vulnerability. In: Vrba, J. & Zapo-rozec, A. (eds.), Guidebook on Mapping Ground-water Vulnerability. – IAH, International Contributions to Hydrology, Verlag Heinz Heise GmbH & Co KG, 16, 31-48, Hannover. V r b a , J. & Z a p o r o z e c , A. 1994: Guidebook on Mapping Groundwater Vulnerability. – IAH, International Contributions to Hydrology, Verlag Heinz Heise GmbH & Co KG, 16,131 pp., Hannover. Zaporozec, A. 1994: Concept of Ground-water Vulnerability. In: Vrba, J. & Zaporozec, A. (eds.), Guidebook on Mapping Groundwater Vulnerability. – IAH, International Contributions to Hydrology, Verlag Heinz Heise GmbH & Co KG, 16, 3-7, Hannover. Z u p a n ~ i ~ , B. 1995: Klimatografija Slovenije, 1961-1990, padavine. – MOP – Hidrometeorolo{ki zavod Slovenije, 366 pp, Ljubljana.