GEOLOGIJA 48/2, 295–302, Ljubljana 2005
[tudij vpliva podnebnih sprememb na vodni re‘im zadr‘evalnika
Vogr{~ek
A study of climate change impacts on hydrologic regime of the Vogr{~ek
accumulation (SW Slovenia)
Branka TR^EK Geolo{ki zavod Slovenije, Dimi~eva 14, 1000 Ljubljana, e-mail:branka.trcek@geo-zs.si
Klju~ne besede: zadr‘evalnik Vogr{~ek (JZ Slovenija), vodni re‘im, vplivi podnebnih sprememb
Key words: Vogr{~ek accumulation (SW Slovenia), hydrologic regime, climate change impacts
Kratka vsebina
Prou~ili smo ranljivosti vodnega re‘ima zadr‘evalnika Vogr{~ek v Vipavski dolini na podnebne spremembe v dekadnem obdobje 1995-2004. V tem obdobju se je pove~evala koli~ina odvzema vode za potrebe namakanja. ^eprav je bil vpliv ~rpanja na nivo akumulacijskega bazena majhen, so opazne precej{ne razlike v nihanju nivoja akumulacije med prvo in drugo petletko obravnavane dekade. Rezultati ka‘ejo, da je to mogo~e pripisati zni‘evanju koli~ine efektivnih padavin, ki napajajo zadr‘evalnik, spremembam njihove porazdelitve, kakor tudi ve~ji pogostosti ekstremnih su{nih obdobij ter ekstremnih padavinskih dogodkov v drugi polovici dekade, kar je vplivalo tudi na ve~jo pojavnost visokih valov.
Abstract
Climate change impacts on hydrologic regime of the Vogr{~ek accumulation (Vipava valley) were studied for a decade period 1995-2004. During this time water capture from the accumulation has been increased. Although a pumping did not influence the accumulation level a lot, it oscillated much different during single halves of the decade. The results indicated that this could result from a decrease of effective precipitation amounts, which recharge the accumulation, from changes of their distribution, as well as from an increased frequency of extreme dry periods and extreme precipitation events during the second decade half.
Uvod
Zaradi podnebnih sprememb nara{~ajo potrebe tako po trajnostnem zagotavljanju, kot po zvi{anju kvalitetnih vodnih virov za vodooskrbo kmetijstva v Sloveniji. Tematika je slabo prou~ena na regionalnem nivoju (Stojanov in sod., 2003). Obstaja niz hipotez, ki jih je treba preveriti in ovrednotiti (Tr~ek, 2003).
Za raziskovalno obmo~je je bila izbrana Vipavska dolina. Prou~ili smo vpliv podneb-
nih sprememb na zadr‘evalnik Vogr{~ek, ki je eden glavnih vodnih virov namakalnega sistema v tej dolini. Akumulacija ima {e funkcijo zadr‘evanja visokega vala in bogatenje nizkih voda, uporablja pa se tudi za rekreacijsko dejavnost (Gabrijel~i~, 2000). Glavni cilj {tudije je bil, da se oceni ranljivost vodnega re‘ima zadr‘evalnika na podnebne spremembe, njegovo prilagodljivost ter posledice, ki iz tega izhajajo. V ta namen se je raziskalo, kako
a)   spremembe koli~ine efektivnih padavin,
296
Branka Tr~ek
b)   spremembe porazdelitve padavin,
c)   su{na obdobja in
d)   ekstremne padavine vplivajo na vodni re‘im akumulacije Vogr{~ek, kar je povezano s
e)   {tudijem koli~inskega in kakovostnega stanja povr{inskih in podzemnih vodnih virov in
f)    varstvom pred {kodljivim delovanjem voda.
Raziskovalno obmo~je
Zadr‘evalnik Vogr{~ek le‘i v zahodnem delu Vipavske doline. Pregrajuje dolino potoka Vogr{~ek, ki se izliva v Lijak (slika 1). Ozemlje akumulacije je zgrajeno iz fli{nih plasti eocenske starosti, ki sestoje iz lapor-
jev, pe{~enjakov in apnen~evega pe{~enjaka (slika 1). Dno doline je prekrito s kvartarnim aluvialnim nanosom Vogr{~ka, ki se delno me{a z deluvialno fli{no preperino ob iztekih pobo~ij. Prete‘no glinasto do glinasto pe{~ene plasti zemljine s prodniki in ve~-jimi kosi pe{~enjaka ter apnenca tvorijo aluvialni nanos, medtem ko meljne do pe{~ene gline, ponekod pe{~eni melji pome{ani z drobci in kosi laporja, pe{~enjaka ter apnenca sestavljajo deluvialni pokrov na pobo~jih (Mikuli~ & Sadnikar , 1986).
Zadr‘evalnik Vogr{~ek obsega akumulacijo, ki je razdeljena v dva dela z nasipom hitre ceste – pregrado z objekti in tesnilno zaveso. Po arhivskih geolo{kih in hidroge-olo{kih podatkih (M i k u l i ~ & S a d n i k a r , 1986; Koren et al., 1988), le‘i pregradno mesto na eocenskem fli{u. Neplastovit apne-
Slika 1. Geolo{ka zgradba raziskovanega obmo~ja Figure 1. Geological composition of the study area
[tudij vpliva podnebnih sprememb na vodni re‘im
nec, ki je bil prekrit z glinaso-meljasto pre-perino debeline 1 m, gradi levi bok. Fli{ – plastoviti laporji in pe{~enjaki, pa gradi desni bok. Ta bok je bil prekrit s pobo~nim gru{~em debeline 3-7 m. Raziskovalne vrtine so pokazale, da je apnenec na levem boku pregrade zakrasel, lapor na desnem boku pregrade pa je mo~neje razpokan v pri-povr{inskem delu do globine 15-20 m.
Sledi opis lastnosti akumulacijskega bazena, povzet po poro~ilih Vodnogospodarskega in{tituta Ljubljana (1979, 1984). Maksimalna gladina vode v akumulaciji je na koti 100,5 m. Pri tej gladini je prostornina akumulacije 8,5x106 m3 in je poplavljenih 82 ha zemlji{~. Maksimalna dol‘ina akumulacije je 2,5 km, obseg pa 11,7 km. Minimalna gladina vode v akumulaciji je na koti 80,0 m. Mrtvi prostor zna{a 0,45x106 m3. Za namakanje se izkori{~a volumen 6,8x106 m3, med kotama 80,0 in 98,8 m. Prostor za visoki val je med kotama 98,8 in 100,5 m in zna{a 1,25x106 m3. Kot biolo{ki minimum je tudi v ~asu akumuliranja vode predvideno izpu{~a-nje 15 l/s, kar je 2,5-kratni najmanj{i pretok.
Metodologija
Raziskovalno delo je temeljilo na rezultatih dosedanjih {tudij, ki so bile opravljene v okviru obratovanja, vzdr‘evanja in spremljanja stanja namakalnega sistema Vipavske doline, Slovenske komisije za vpra{anje spremembe podnebja in razli~nih svetovnih programov, ki spremljajo globalne podnebne spremembe in njihove posledice.
Najprej je bil narejen pregled stanja in so bili zbrani vsi obstoje~i hidrogeolo{ki, mete-orolo{ki, hidrolo{ki, geotehni~ni in kemi~ni podatki. Podatke o meritvah nivoja v akumulaciji smo dobili na podjetju Hidrotehnik v Novi Gorici, ki upravlja zadr‘evalnik Vogr{~ek. Tam so zbrana tudi poro~ila o mo-nitoringu, ki se izvaja na zadr‘evalniku. Podatke o odvzemu vode iz akumulacije smo dobili na Kmetijstvu Vipava d.o.o v [empe-tru, meteorolo{ke podatke pa na Agenciji republike Slovenije za okolje.
Za deset letno obdobje, od leta 1995 do 2004, se je pripravila baza podatkov, ki je omogo~ila statisti~no obdelavo ter s tem analizo ranljivost parametrov obravnavanega sistema na podnebne spremembe in ustrezno-
zadrževalnika Vogršček____________________297
sti obratovalnega monitoringa zadr‘evalni-ka za spremljanje klimatskih sprememb.
Podatki so bili obdelani s pomo~jo para-metri~ne statistike in {katlastih diagramov (H e l s e l & H i r s c h , 1992). Slednji nazorno prikazujejo lastnosti merjenih parametrov (slika 2) in sicer razpon ter porazdelitev podatkov, omogo~ajo pa tudi vizualno primerjavo in lo~evanje posameznih vzor~nih mest. [katlasti diagram ponazarja srednjo vrednost (srednja ~rta {katle), razpr{enost
Slika 2. Opis škatlastega diagrama (o -
oddaljena vrednost, -}- - zelo oddaljena
vrednost)
Figure 2. Description of the boxplot (o -outside value, -}- - far outside value)
(višina škatle, ki predstavlja 50% podatkov), asimetričnost (z razmerjem višin posameznih polovic škatle) in prisotnost skrajnih vrednosti (oddaljene in zelo oddaljene vrednosti).
Rezultati
Na podlagi padavinskih meritev na postaji Bilje je privzeto, da je padlo na raziskovanem območju v obdobju 1995-2004 povprečno 1445 mm padavin na leto. V prvem petletnem obdobju je bilo letno povprečje višje - 1562 mm, v drugem pa nižje -1327 mm. To kaže, da se količina padavin na tem območju znižuje, kar se dobro vidi na slikah 3 in 4. Največ padavin je padlo leta 1996 - 1871 mm, najmanj pa leta 2003 -986 mm. Na sliki 4, ki prikazuje sezonske količine padavin, opazimo, da pade največ padavin jeseni.
Na sliki 6 lahko sledimo deset-dnevne količine padavin. Vidne so spremembe v porazdelitvi padavine med prvim in drugim pet letnim obdobjem. Čeprav so bile letne količine padavin višje v prvi petletki, so najvišje deset-dnevne vrednosti zabeležene v drugi polovici dekade, novembra 2000 in avgusta 2002.
Prvi podatki o količini odvzete vode za namakanje so iz leta 1996. Od takrat naprej
298
Branka Tr~ek
Slika 3. Letna koli~ina padavin postaje Bilje in letni odvzem vode iz akumulacije Vogr{~ek Figure 3. Annual precipitation in Bilje and annual water capture from the Vogr{~ek accumulation
se meri poraba vode v ~rpali{~ih Ren~e in [empas vsake deset dni. Odvzem na drugih mestih se ne meri sistemati~no, zato je treba porabo ~rpali{~ Ren~e in [empas pomno‘iti s faktorjem 2,74 (ustni podatek odgovornega na Kmetijstvu Vipava), da dobimo skupno koli~ino odvzema vode iz akumulacije.
Sliki 3 in 5 ilustrirata letne oziroma sezonske koli~ine odvzete vode za namakanje. Na splo{no se letna koli~ina odvzema pove-~uje. Najvi{ja je bila leta 2004 – 2,422x106 m3. V prvi petletki se je ~rpalo v glavnem poleti, zadnja leta pa se zvi{uja koli~ina ~r-panja tudi spomladi in jeseni.
Za zadr‘evalnik Vogr{~ek se je predvidelo, da bo nihala gladina akumulirane vode zaradi uporabe za namakanje, odvisno od koli~ine padavin, med 0,2 in 18,8 m, povpre~-no pa okoli 5 m. Dosedanje meritve ka‘ejo, da se je zni‘al nivo akumulacije zaradi uporabe vode za namakanje maksimalno avgusta 1998 – za 0,7 m. Zni‘anje nivoja akumulacije zaradi ~rpanja lahko sledimo na sliki 6 – razlika med dejanskim nivojem in kori-giranim nivojem.
Na obmo~ju zadr‘evalnika Vogr{~ek so {tevilne opazovalne vrtine (piezometri), v ka-
terih se spremlja tako imenovan piezome-tri~ni nivo podzemne vode. Na podlagi po-ro~il monitoringa lahko povzamemo, da meritve ne nakazujejo bistvenih sprememb stanja podzemne vode. V letih 1988-1995 so potekale v piezometrih tudi meritve filtra-cijskih hitrosti, ki pa niso pokazale koncentriranih tokov podzemne vode. Glede na to, se te meritve ne izvajajo ve~, pa~ pa se izvajajo le redne meritve specifi~ne elektri~ne upornosti vode.
Sliki 6 in 7 predstavljata nihanje gladine zadr‘evalnika Vogr{~ek v opazovani dekadi. Prva prikazuje ~asovni trend na podlagi de-set-dnevnih meritev, druga pa statisti~ne lastnosti. Obe sliki upo{tevata korigirane vrednosti nivoja – dejanskim meritvam so pri{tete vrednosti zni‘anja zaradi ~rpanja, ki pa so majhne (kot je bilo ‘e omenjeno, max.=0,7 m).
Na sliki 6 opazimo precej{ne razlike med nihanjem nivoja akumulacije v prvi in drugi polovici dekade. Le to je bilo precej manj{e v prvi petletki. ^e izuzamemo, da se je praznila akumulacija dvakrat v drugi petletki zaradi vzdr‘evalnih del, so bili v tem obdobju izmerjeni tako maksimalni kot minimalni
[tudij vpliva podnebnih sprememb na vodni re‘im zadr‘evalnika Vogr{~ek
299
Slika 4. Sezonske koli~ine padavin na postaji Bilje Figure 4. Seasonal precipitation amounts in Bilje station
nivoji. Maksimalne nivoje bele‘imo pozimi 2000/2001 in pozimi 2002/2003, medtem ko je bil minimalni nivo izmerjen jeseni 2003. Maksimalnim vrednostim so botrovale padavine novembra 2000 in avgusta 2002, ki so bile omenjene na za~etku tega poglavja,
minimalnim pa ekstremno su{no obdobje leta 2003.
Opisane lastnosti lahko razberemo tudi iz slike 7, medtem ko je treba v povezavi s sliko 6 {e dodati, da le-ta nosi informacijo o tem, kdaj je imela akumulacija Vogr{~ek funkci-
Slika 5. Sezonski odvzem vode iz akumulacije Vogr{~ek Figure 5. Seasonal water capture from the Vogr{~ek accumulation
300
Branka Tr~ek
Slika 6. Nihanje nivoja akumulacije Vogr{~ek Figure 6. Water level oscillations at the Vogr{~ek accumulation
jo zadr‘evanja visokega vala. V akumulaciji se visoko-vodni valovi splo{~ijo, saj se vpliv zadr‘evanja voda manj{a z oddaljenostjo od pregrade, oziroma z ve~anjem ostalega prispevnega obmo~ja. Obravnavana funkcija akumulacije je bila najizrazitej{a takrat, ko so bili zabele‘eni maksimalni nivoji - pozimi 2000/2001 in pozimi 2002/2003.
Leta 2000 je bila narejena ocena kakovosti voda zadr‘evalnika Vogr{~ek in sicer na podlagi rezultatov fizikalno-kemi~nih in mi-krobiolo{kih analiz vode v obdobju 1990-1999 (K o n t i } & G a b r i j e l ~ i ~ , 2000). Rezultati ka‘ejo, da se kemi~ni parametri bolj spreminjajo kot mikrobiolo{ki, vendar je voda zadr‘evalnika Vogr{~ek, glede na zahteve Zakona o vodah (2002), primerna za namakanje.
Z rednimi geolo{ko-geotehni~nimi pregledi, ki jih izvaja ZAG Ljubljana, Oddelek za geotehniko in prometnice, Odsek za mehaniko zemljin in geotehni~na opazovanja, se ugotavlja mo‘ne vidne deformacije bre‘in pregrade in podslapja ter pojave izvirov ali mokrih con na teh obmo~jih. Nestabilna mesta se pojavljajo predvsem zaradi ve~jega nihanja gladine vode v akumulaciji (ZAG Ljubljana, 2001). Takrat pride lahko do zdrsov preperinskega pokrova v akumulacijskem prostoru, ki pa ne zavzemajo ve~jih razse‘nosti. Najbolj ogro‘ene so strme bre-
‘ine levega brega na nivoju gladine jezera. Pri tem je treba omeniti, da ima levi bok povpre~en naklon 1:2, desni pa 1:3.
Sklepi
Rezultati {tudije vplivov podnebnih sprememb na vodni re‘im zadr‘evalnika Vogr{~ek v dekadnem obdobje 1995-2004 ka‘ejo, da
a)   se zni‘uje koli~ina efektivnih padavin, ki napajajo zadr‘evalnik Vogr{~ek,
b)   se spreminja porazdelitev padavin ter
c)   je v drugi polovici dekade ve~ja pogostost ekstremnih su{nih obdobij ter ekstre-mnih padavinskih dogodkov.
Za potrebe namakanja se je pove~evala koli~ina odvzema vode iz akumulacije skozi dekado in dosegla vi{ek leta 2004. Poudariti je treba, da je vpliv ~rpanja na nivo akumulacijskega bazena majhen, saj je bilo maksimalno zni‘anje 0,7 m. Kljub temu, pa so opazne precej{ne razlike v nihanju nivoja akumulacije med prvo in drugo petletko obravnavane dekade, kar je mogo~e pripisati ve~ji pogostosti ekstremnih su{nih obdobij in s tem povezanemu izhlapevanju iz vodne povr{ine ter manj{emu dotoku, kakor tudi ve~ji pogostosti ekstremnih padavinskih dogodkov, ki hkrati vplivajo na ve~jo intenzivnost visokih valov.
[tudij vpliva podnebnih sprememb na vodni re‘im zadr‘evalnika Vogr{~ek
301
Slika 7. Škatlasti diagram nihanja nivoja akumulacije Vogr{~ek Figure 7. Boxplot of water level oscillations at the Vogr{~ek accumulation
Prav nihanje nivoja akumulacija pogojuje v najve~ji meri stabilnost bre‘in zadr‘e-valnika Vogr{~ek (Koren et al., 1988). Ve~-ja verjetnost zdrsov obstaja predvsem na bolj strmih pobo~jih z debelej{im preperinskim pokrovom, vendar tudi tu najverjetneje debelina plazov ne bo presegla globine 2 m (Koren et al., 1988). Glede na to se ocenjuje, da preperinski zdrsi ne morejo vplivati na delovanje zadr‘evalnika. Predlaga se le za{~ita nekaterih bre‘in zaradi nihanja gladine akumulacije.
Rezultati {tudije vplivov podnebnih sprememb na vodni re‘im zadr‘evalnika namakalnega sistema Vipavske lahko pripomorejo k optimalizaciji opazovalnega monitoringa in vzdr‘evanja vodnih virov zadr‘evalnika. Pri-poro~a se, da se nameni ve~ja pozornost pro-u~evanju stanja plavin, geomorfolo{kih procesov ter erozijskih procesov. Izolj{ati bi bilo treba tako sistem za merjenje koli~ine odvzema vode, kot sistem za merjenje nihanja gladine akumulacije. Meriti bi bilo treba tudi evapotranspiracijo.
Rezultati {tudije lahko prispevajo tudi k dolgoro~ni strategiji upravljanja zadr‘eval-nika Vogr{~ek in trajnostnemu gospodarjenju z njegovimi vodnimi viri, ki bo zagotovi-
lo njihovo ohranitev in varstvo ter pripomoglo k idejnim projektom za raz{iritev namakalnega sistema Vipavske doline.
Zahvala
Za sofinanciranje {tudije, ki se je izvajala v okviru CRP projekta »Vpliv klimatskih sprememb na rastlinsko pridelavo v sloveniji – primer Vipavske doline«, se zahvaljujem Ministrstvu za visoko {olstvo, znanost in {port ter Ministrstvu za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano.
A study of climate change impacts on
hydrologic regime of the Vogr{~ek
accumulation (SW Slovenia)
Summary
Climate change impacts on hydrologic regime of the Vogr{~ek accumulation (Vipava valley) were studied for a decade period 1995-2004. Accordingly, the influences of
a)  changes of precipitation amounts,
302
Branka Tr~ek
b)   changes of precipitation distribution,
c)   dry periods, and
d)   extreme precipitation events on hydrologic regime of the Vogr{~ek accumulation  were  investigated,  which  was connected with
e)   a study of quantity and quality condition of surface and underground water resources and
f)    protection against the harmful water effects.
The study area consists of flysch Eocene strata (Fig. 1), while the valley bottom is covered with alluvium of the Vogr{~ek stream, which is partly mixed with deluvium (Mikuli~ & Sadnikar, 1986). The dam was built on fysch; the limestone, covered with weathered clayey materials builds the accumulation left side and flysch rocks, covered with gravel material, build the accumulation right side (Mikuli~ & Sadni-k a r , 1986; Koren et al., 1988).
The existing hydrogeological, meteorological, hydrological, geotechnical and chemical data were collected in a data base. They were statistically processed by parametric methods and analyzed with boxplots, which are a very useful and concise means for summarizing the distribution of data sets (Fig. 2).
During the observed decade the average annual precipitation was 1445 mm in the study area. It was 1562 mm during the first decade half and 1327 mm during the second decade half, which indicates that precipitation amounts has been lowered (Figs 3 and 4).
Figure 6 illustrates precipitation amounts that were measured every 10 days. The differences in precipitation distribution between single decade halves could be observed. Even the annual precipitation amounts were higher during the first decade half, the highest 10-daily precipitation amounts were registered during the second decade half.
Figures 3 and 5 present the annual and seasonal pumping discharge. During the observed period water capture from the accumulation has been increased. The pumping did not influence the accumulation level a lot (drawdown = difference between level and corrected level in Figure 6). It decreased maximally for 0,7 m in August 1998. However, it could be noticed in Figures 6 and 7 that the level oscillated quite different during single halves of the decade. The oscillation was much lower during the first decade half. Fi-
gure 6 also illustrates, when the accumulation functioned as a barrier for high waters.
The study indicated that higher oscillations of water level in the accumulation mainly result from an increased frequency of extreme dry periods and extreme precipitation events during the second decade half. The geological and geotechnical investigations (Koren et al., 1988; ZAG Ljubljana, 2001) pointed out that right higher oscillations of water level could lead to the occurrence of unstable places, particularly on the left accumulation bank. However, it was estimated that landslides could not influence on the accumulation functioning.
The study results could optimize the monitoring, which is performed in the Vogr{~ek accumulation, as well as the sustainable management of the accumulation water resources.
Literatura
G a b r i j e l ~ i ~ , Z. 2000: Zadr‘evalnik Vo-gr{~ek v Vipavski dolini (zlo‘enka). - VGP So~a d.o.o., 1 pp., Nova Gorica.
H e l s e l , D.R. & H i r s c h , R.M. 1992: Statistical Methods in Water Resources. - Elsevier, 522 pp., Amsterdam.
K o n t i } , B. & G a b r i j e l ~ i ~ , E. 2000: Kakovost voda v zadr‘evalniku Vogr{~ek v obdobju 1989-1999 (delovno poro~ilo). - Politehnika Nova Gorica, 23 pp., Nova Gorica.
K o r e n , V., J u n e ‘ , P. & V o l f , S. 1988: Za-dr‘evalnik Vogr{~ek – tehni~no opazovanje, poro-~ilo o vzpostavitvi sistema in osnovnih meitvah. - Geolo{ki zavod Ljubljana, 20 pp., Ljubljana.
M i k u l i ~ , Z. & S a d n i k a r , J. 1986: Akumulacija Vogr{~ek – Dodatne hidrogeolo{ke in in‘e-nirsko geolo{ke raziskave. - Geolo{ki zavod Ljubljana, 14 pp., Ljubljana.
S t o j a n o v , R., T r ~ e k , B., D o l e n e c , T., D i m k o v s k i , T. & P i r c , S. 2003: Environmental protection of the Dojran Lake catchment area. -RMZ-mater. geoenviron., 50/1, 369-372, Ljubljana.
T r ~ e k , B. 2003: Epikarst zone and the karst aquifer behaviour. - Geolo{ki zavod Slovenije, 100pp., Ljubljana.
Vodnogospodarski in{titut Ljubljana 1979: [tudija kompleksne ureditve padavinskega ob-mo~ja Vipave – Osnove in vodnogospodarske re{it-ve (C-240). - Vodnogospodarski in{titut Ljubljana, 261 pp., Ljubljana.
Vodnogospodarski in{titut Ljubljana, [tudij-ski oddelek 1984: Akumulacija Vogr{~ek – Projekt za izvedbo, zvezek 1 (C-417/1). - Vodnogospodarski in{titut Ljubljana, 5-15, Ljubljana.
ZAG Ljubljana, Oddelek za geotehniko in prometnice, Odsek za mehaniko zemljin in geoteh-ni~na opazovanja 2001: Poro~ilo o tehni~nem opazovanju zadr‘evalnika Vogr{~ek v letu 2001 (P 1577/01-710-2). – ZAG, 22 pp., Ljubljana.
Zakon o vodah. Uradni list RS, {t. 67-3237/ 2002, pp 7648.