mag. Irena KOPAČ * - 182 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA UPORABA ORODIJ ZA PRIDOBIVANJE REPREZENTATIVNIH PODATKOV PRI UPRAVLJANJU S PODZEMNIMI VODAMI PRIMER SEVERNEGA DELA DRAVSKEGA POLJA UVOD Integrirano upravljanje s podzemnimi vodami vključuje tako zaščito podzemnih voda za oskrbo s pitno vodo kot tudi širše varovanje količinskega in kakovostnega stanja, ki ne vpliva negativno na površinske vode, ekologijo in ekonomske funkcije. S tega vidika je potrebno upoštevati tako zahteve WHO varnostnih načrtov (WHO Water Safety Plan) za oskrbo z vodo kot tudi okvirno direktivo o vodah (EU WFD) s strateškimi dokumenti (CIS), ki se tičejo podzemnih voda. Temelj učinkovitega upravljanja pa so lahko le kvalitetni reprezentativni podatki, katere lahko pridobimo le s vključevanjem orodij kot so konceptualni in numerični modeli podzemnih voda in nezasičenega območja tal nad njimi, GIS orodja in orodja ocen tveganj. Na območju mariborske regije oskrbe s pitno vodo poteka zaključno četrto leto projekta pilotnega programa ukrepov za zmanjšanje onesnaženja pitne vode s kemijskimi onesnaževali od zajetja do potrošnika, ki ga financirata Mestna občina Maribor in Ministrstvo za zdravje. Pilotno območje obsega severni del Dravskega polja s posebno pozornostjo na črpališči Bohova in Dobrovci z njihovimi vodovarstvenimi območji. Na tem območju smo kot primer določili klimatsko vodno bilanco s prostorsko porazdelitvijo napajanja podzemne vode za obdobje 2003 do 2007. Nato smo uporabili metodologijo povezanih modelov STOTRASIM (1D nezasičeno območje tal, obdobje 1953-2007) MODFLOW (3D tok podzemne vode, obdobje 1998-2007) MT3DMS (3D širjenje nitrata v podzemni vodi, obdobje 1998-2007). Za različne scenarije kmetovanja smo izdelali glede na tipe tal prostorsko porazdeljene 1D modele nezasičenega območja tal upoštevajoč obremenjevanje z nitrati. Ti podatki so nato dopolnjevali vhodne podatke za 3D tok podzemne vode tega območja in širjenje nitratov iz najožjega (VVO I) in ožjega (VVO II) vodovarstvenega območja. Rezultati so nazorno prikazali za te konkretne razmere prevlado obremenjevanja ožjega (VVO II) vodovarstvenega območja, tako da predvideni ukrepi kmetovanja usmerjeni predvsem na najožje (VVO I) vodovarstveno območje ne zadoščajo in je to potrebno upoštevati pri upravljanju s podzemnimi vodami. OBSEG PROJEKTA PILOTNEGA PROGRAMA ZA DRAVSKO POLJE Projekt pilotnega programa ukrepov za zmanjšanje onesnaženja pitne vode s kemijskimi onesnaževali od vodoprispevnega območja do potrošnika, ki poteka na območju mariborske regije, je namenjen zbiranju dovolj reprezentativnih podatkov, da so lahko zanesljiva podlaga za upravljanje s podzemnimi vodami in tveganji na teh območjih. V skladu s predvidenimi spremembami Direktive za pitno vodo 98/83/EC in glede na priporočila WHO glede priprave Načrta za varno oskrbo s pitno vodo (WSP) predstavlja pilotni program tudi osnovo za določitev programov varne oskrbe s pitno vodo na območju mariborske regije za posamezne vodne vire oz. črpališča. Pilotni program vključuje tri vsebinske sklope: (1)»Priprava in vodenje evidenc pritiskov ter ocena njihovih vplivov na razmere v podzemni vodi, površinskih voda in tleh. Ocena hidrološkega in kemijskega stanja. Ocena varnosti javne oskrbe s pitno vodo«(2)»priprava ukrepov za zmanjšanje ključnih pritiskov, kriteriji in program spremljanja učinkovitosti izvajanja ukrepov. Socio - ekonomska analiza«(3)»priprava orodij za pridobivanje reprezentativnih podatkov o hidrološkem in kemijskem stanju podzemne vode, površinskih voda in tal. Modeliranje za izbrane scenarije obremenitev nezasičene in zasičene cone ter transport onesnaževal. Delo z deležniki«. * mag. Irena KOPAČ, INŠTUTUT ZA EKOLOŠKI INŽENIRINGd.o.o., Ljubljanska ul. 9, 2000 Maribor
- 183 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA Slika 1. Pregled obsega pilotnega programa Slika 2. Koncept za trajnostno rabo in zaščito podzemnih voda (Kopač,2009) ter območje obdelave pilotnega programa Slika 3. Hidrološka mapa območja obdelave (vir: ARSO) Delo je zasnovano na konceptu za trajnostno rabo in zaščito podzemnih voda (slika 2). Jedro predstavlja DPSIR koncept Drivers / Pressures / State / Impact / Response Gonilne sile / Pritiski / Stanje / Vpliv / Odgovor); ki ga je podala Evropska okoljska agencija (2003) kot integralni pristop upravljanja podzemnih voda. Upoštevan je tudi v predlogu Načrta upravljanja na vodnem območju Donave (Inštitut za vode republike Slovenije). Ta koncept predstavlja pristop odspodaj-navzgor, kjer se razpoložljivi osnovni podatki združujejo na različnih hierarhičnih nivojih v indikatorje, uporabljajoč intuitivne in matematične pristope. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2010
- 184 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA KLIMATSKA BILANCA VODE NA SEVERNEM DELU DRAVSKEGA POLJA Bilanca napajanja podzemne vode na severnem delu Dravskega polja ni nikoli bila dovolj sistematično ocenjena. Podzemna voda tega območja se napaja iz zalednih pohorskih potokov, ki ponikujejo na Dravskem polju, in neposredno iz padavin na tem območju. V tem projektu nismo imeli možnosti, da bi lahko podrobneje ocenili delež napajanja pohorskih potokov, smo pa sistematično ocenili za petletno obdobje (2003 2007) napajanje s padavinami. Napajanje s padavinami se je določalo s pomočjo FAO-Penman-Monteith metode, ki se je izkazala tudi ob novejših lizimetrskih poskusih kot dokaj zanesljiva in natančna metoda. Za to metodo so potrebni klimatski podatki, raba prostora, pedološki podatki o tleh in podatki o zarasti oz. kolobarjenju rastlin na obravnavanem območju. Klimatski podatki so se pridobili iz meteoroloških postaj Maribor-Tabor, Maribor-Letališče in Starše. Ob analizi podatkov smo se odločili za reprezentativne podatke postaj Maribor Tabor in Starše. Celotno območje pa se je razdelilo na severno in južno območje. Slika 4. Metereološke postaje in klimatska razdelitev območja Slika 5. Raba prostora Slika 6. Tipi tal na obravnavanem območju
- 185 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA Slika 7. Porazdelitev hidrotopov (139) na obravnavanem območju Na podlagi obdelave vseh podatkov se je celotno območje razdelilo na hidrotope, ki predstavljajo območja s homogenimi parametri glede na klimatske podatke, talne karakteristike in zarast, tako da se lahko upoštevajo enaki parametri za izračun bilance napajanja podzemne vode. Slika 8. Evapotranspiracija obravnavanega območja Kot končni rezultat je bila dana karta porazdelitve evapotranspiracije obravnavanega območja oz. porazdelitev količine napajanje podzemne vode zaradi padavin na tem območju. Te podatke smo nato upoštevali pri nadaljnjih korakih uporabe matematičnih modelov nezasičenega območja tal in toka podzemne vode tega območja. PRIMER RAZPRŠENEGA OBREMENJEVANJA IZ KMETIJSKIH POVRŠIN Glede na rezultate monitoringa na tem območju ima obvladovanje in ustrezno upravljanje tveganja obremenitve z nitrati vsekakor prioritetno vlogo. Ob tem moramo tudi upoštevati, da je kmetijstvo najbolj razširjen antropogeni vir nitrata, ki obremenjuje podzemno vodo. Prav tako pa lahko uporabimo nitrat, zaradi njegovih lastnosti, kot konservativno sledilo, ki daje dobro indikacijo širjenja obremenitve v podzemni vodi. Zaradi tega je nitratom veljala prva pozornost in je bila problematika celostno obdelana v letu 2008 za testno območje najožjega vodovarstvenega območja (VVO I) črpališča Dobrovce. V letu 2009 smo razširili obdelavo problema nitratov, zaradi akutne aktualnosti, na najožje (VVO I) in ožje vodovarstveno območje (VVO II) črpališč Bohova in Dobrovce, torej na celotno območje, kjer imamo v podtalju prisotno podzemno vodo, ki odteka proti črpališčem. V letu 2008 sta se izdelali in uporabili orodji matematičnega modeliranja toka vode v nezasičeni coni tipskih tal na območju Dobrovc ter toka podzemne vode v območju črpališča Dobrovce. V letu 2009 smo razširili območje obdelave in izdelali matematični model toka podzemne vode za celotno območje severnega dela Dravskega polja (1. in 2. hidrogeološko enoto v celoti ter še del 3. hidrogeološke enote). Kot izhodišče za oceno obremenitve nitratov na obravnavanih območjih VVO I in VVO II za območje črpališč Bohova in Dobrovci so bili določeni tipi kolobarjenja rastlin, ki jih je pripravil Kmetijsko gozdarski zavod Maribor (mag. Draga Zadravec). V letu 2008 so bili tipi kolobarjenja pripravljeni za VVO I za območje Dobrovc, v letu 2009 pa za območje črpališča Bohova za VVO I in VVO II. Tipe kolobarjenja, ki so bili predvideni za območje Bohove VVO II, smo upoštevali tudi na območju Dobrovc VVO II.
- 186 mag. I. KOPAČ AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA V sodelovanju s projektnimi partnerji v projektu Joanneum Research iz Graza smo uporabili metodologijo povezanih modelov STOTRASIM-MODFLOW-MT3DMS. Uporabljeni model STOTRASIM je 1D hidrološki, transportni model raztopin v tleh, ki je povezan s simulacijskim modelom kolobarjenja rastlin in ki poskuša opisati hidrološke procese v nezasičenih tleh v določenem obdobju, vključujoč procese v tleh in rastlinah, upoštevajoč različne vremenske pogoje. Kolegi iz Graza so z njim modelirali v ločenem programskem paketu za vsako različno območje tal in različne scenarije kmetovanja tok raztopine skozi nezasičeno območje tal. Za različne kombinacije scenarijev se je določila obremenitev nitrata v precejni vodi na nivoju stika s podzemno vodo. Nato smo te rezultate prenesli kot vhodne podatke v programsko orodje VisualMODFLOW, ki povezuje MODFLOW in MT3DMS. Tok podzemne vode se je določil z modelom MODFLOW. Nato pa se je koncentracija nitrata v precejni vodi porazdelila kot koncentracija napajanja v modelu MT3DMS za določeno časovno enoto tekom predvidenega simulacijskega obdobja. Rezultati iz modela STOTRASIM so podali količine precejne vode z nitrati za časovno enoto enega leta, za obdobje od leta 1953 do 2007. Z modelom MT3DMS smo modelirali nestacionarni tok podzemne vode in podatke o koncentraciji nitrata v precejni vodi za obdobje zadnjih 10 let iz modela STOTRASIM, torej za leta od 1998 do 2007. Slika 9. Območje modeliranja toka podzemne vode Slika 6. Primer obremenitve iz kmetijskih površin območja VVO I Bohova - rezultati dodatne obremenitve z nitrati v 7. letu modeliranja Slika 7. Primer obremenitve iz kmetijskih površin območja VVO I in VVO II Bohove - rezultati dodatne obremenitve z nitrati v 7. letu modeliranja
- 187 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA Slika 6. Primer obremenitve iz kmetijskih površin območja VVO I Dobrovc - rezultati dodatne obremenitve z nitrati v 7. letu modeliranja Slika 7. Primer obremenitve iz kmetijskih površin območja VVO I in VVO II Dobrovc - rezultati dodatne obremenitve z nitrati v 7. letu modeliranja ZAKLJUČKI Za učinkovito upravljanje s podzemnimi vodami, ki bo dalo rezultate, ki si jih želimo, bo potrebno vložiti več napora v pridobivanje reprezentativnih podatkov. Primer ocene razpršenega kmetijskega obremenjevanja na območju severnega dela Dravskega polja je to dokaj nazorno prikazal. Potreben je bil interdisciplinarni pristop. Kmetijski strokovnjaki so morali pripraviti obstoječe in predvidene scenarije kmetovanja. Ti so se nato ocenili z modeliranjem skozi nezasičeno cono tal in tokom v podzemni vodi. Potrebno je bilo pridobiti veliko vhodnih podatkov in obdelati veliko scenarijev. Rezultati končnega modeliranja jasno kažejo na bistveno večji vpliv VVO II. Ob upoštevanju samo VVO I dobimo obremenitev maksimalno dodatnih 14 mg/l NO 3 na območju Bohove in dodatnih 10 mg/l NO 3 na območju Dobrovc, medtem pa ko ob upoštevanju VVO II na posameznih mestih dosegamo tudi do 50 mg/l NO 3. To pa pomeni, da problema kvalitete podzemne in pitne vode ne bomo rešili z zaostrovanjem ukrepov na VVO I in posledičnih subvencij. Potreben bo drugačen pristop, ki bo rešil tako problem obstoja kmetijske dejavnosti na tem območju kot tudi zagotovil zadovoljivo kakovostno stanje podzemne vode tega območja. To ni nerešljiv problem in imamo tudi že nekaj primerov dobre prakse pri sosedih čez mejo. VIRI Lapajne, S.; Kopač, I.; Fank, J.; Zadravec, D., Žiberna, I.; Horvat, U.; Pilotni program ukrepov za zmanjšanje onesnaženja pitne vode s kemijskimi onesnaževali v Mariborski regiji oskrbe s pitno vodo za obdobje 2007 2010 (zaključna poročila 2007, 2008, 2009) Kopač, I.; Upravljanje s telesom podzemne vode in kmetijstvo; Čezmejna delavnica: Good groundwater & agriculture, Seggau, Avstrija, 19.april 2010 Kopač, I.; Approach for sustainable use and protecting groundwater as water resource, XIII. Znanstveno-stručni skup: Voda i javna vodooskrba, Gradac, Hrvaška, 30.9. 3.10.2009 Klammler, G.; Climatic water balance of northern Dravsko polje, Diploma thesis. University of Graz, September 2008