113Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

StruËni Ëlanak (Professional paper)Primljeno (Received): 2. prosinca 2008.

UDK 628.112(497.5-3 Meimurje)

ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

Kristijan Posavec, Ivica MustaË

Zone sanitarne zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija novelirane su primjenjujuÊi 3D numeriËki model toka podzemne vode i trasiranja Ëestica meimurskog vodonosnog sustava. Za simulacije toka podzemne vode uporabljen je program MODFLOW, dok je za simulacije trasiranja Ëestica uporabljen program MODPATH, a oba su sastavni dio programskog paketa Visual Modflow Pro 4.0. Rezultati simulacija toka podzemne vodei trasiranja Ëestica uzeti su za procjenu druge i treÊe zaπtitne zone vodocrpiliπta kako je to definirano Pravilnikom o utvrivanju zona sanitarne zaπtite (NN br. 55/02). U izradikonaËnog prijedloga II. i III. zone zaπtite postavljene su smjernice prema kojima zone zaπtite ne smiju biti manje od zona dobivenih simulacijama trasiranja Ëestica za niske i visoke vode (Ëimbenik sigurnosti) niti smiju znatnije odstupati od njih te prema kojima granice zona zaπtite trebaju pratiti prometnice, putove, graevinska podruËja naselja i katastarske Ëestice zbog moguÊnosti lakπeg oznaËavanja i uoËavanja oznaka.

KljuËne rijeËi: zone sanitarne zaπtite, vodocrpiliπte NedeliπÊe, vodocrpiliπte Prelog, vodocrpiliπte Sveta Marija, numeriËki model toka podzemne vode i trasiranja Ëestica

1. UVODU radu je dan prikaz novelacije zona sanitarne zaπti-

te meimurskih vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija. Prema Pravilniku o utvrivanju zona sanitarne zaπtite (NN br. 55/02), podzemna voda koja se crpi iz vodonosnika meuzrnske poroznosti πtiti se s pomoÊu triju zona: (1) zone strogog reæima zaπtite koja se nazi-va I. zona i utvruje se radi zaπtite graevina i urea-ja za zahvat vode i njegove neposredne okolice od bilo

kakvog oneËiπÊenja te drugih sluËajnih ili namjernih negativnih utjecaja; (2) zone strogog ograniËenja koja se naziva II. zona i utvruje se radi smanjenja rizika od oneËiπÊenja podzemnih voda patogenim mikroorga-nizmima i drugih πtetnih utjecaja te obuhvaÊa podru-Ëje izvan I. zone do linije od koje podzemna voda ima minimalno vrijeme zadræavanja u podzemlju od 50 dana prije ulaska u vodozahvatni objekt; i (3) zone ograniËenja i kontrole koja se naziva III. zona, a obu-

ZONES OF SANITARY PROTECTION OF WATER ABSTRACTION SITES IN ME–IMURJE

The zones of sanitary protection of the water abstraction sites NedeliπÊe, Prelog and Sveta Marija were updated by the application of a 3D numerical model of groundwater flow and particle tracingin the Meimurje water-bearing system. The programme MODFLOW was used for simulation of groundwater flow, whereas the MODPATHprogramme, which is a component of the programme package Visual Modflow Pro 4.0, was used for simulation of particle tracing. The re-sults of the simulation of groundwater flow and particle tracing wereused for assessment of the second and third protection zones of the source as defined by the Regulation on determination of sanitary pro-tection zones (OG 55/02). The development of the final proposals forthe II and III zones of sanitary protection was based on the guideline according to which protection zones cannot be smaller than the zones obtained by simulations of particle tracings for low and high water levels (safety factor) nor can they significantly deviate from them.Furthermore, sanitary protection zones should follow traffic routes,paths, construction sites of settlements and cadastral lots due to the possibility of easier marking and perception of markings. Key words: sanitary protection zones, water abstraction site NedeliπÊe, water abstraction site Prelog, water abstraction site Sveta Marija, numerical model of groundwater flow and particle tracing

SANITÄRSCHUTZZONEN DER WASSERWERKE IN ME–IMURJEDie Sanitärschutzzonen der Wasserwerke NedeliπÊe, Prelog und Sveta Marija sind modifiziert worden mit Hilfe der numerischen 3D-Modellierung desGrundwasserflusses und der Verfolgung von Partikelbahnen im Grundwasser-leitersystem von Meimurje. Der Grundwasserfluss wurde mit dem ProgrammMODFLOW simuliert, während die Verfolgung von Partikelbahnen mit dem Programm MODPATH simuliert wurde, welche Programme im Softwarepaket Visual Modflow Pro 4.0 enthalten sind. Die Ergebnisse der Simulationen desGrundwasserflusses und der Verfolgung von Partikelbahnen wurden für die Beurteilung der zweiten und dritten Schutzzone der Wasserwerke genutzt, wie das in der Vorschrift zur Bestimmung der Sanitärschutzzonen (Volksblatt, Nr. 55/02) definiert worden ist. Bei der Erstellung des Endvorschlags für die Schutzzonen II und III wurden die Richtlinien angewendet, nach welchen die Schutzzonen nicht kleiner sein dürfen als die Zonen, die mit Hilfe der Simu-lationen der Verfolgung von Partikelbahnen für Hoch- und Niedrigwasser (Sicherheitsfaktor) entwickelt wurden, noch dürfen sie von diesen Simulationen im wesentlichen abweichen. Laut den Richtlinien sollen auch die Grenzen der Schutzzonen wegen einfacher Kennzeichnung der Schutzzonen und Wah-rnehmung dieser Bezeichnungen mit den Straßen, Wegen, Siedlungen und Katasterparzellen übereinstimmen. Schlüsselwörter: Sanitärschutzzonen, Wasserwerk NedeliπÊe, Was-serwerk Prelog, Wasserwerk Sveta Marija, numerische Modellierung des Grundwasserflusses und der Verfolgung von Partikelbahnen

114 Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

K. Posavec, I. MustaË ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

#

#

##

#

#Z-6

Z-5Z-4

Z-2Z-1

5600000.000000

5600000.000000

5601000.000000

5601000.000000

5602000.000000

5602000.000000

5603000.000000

5603000.000000

5604000.000000

5604000.000000

5605000.000000

5605000.000000

5606000.000000

5606000.000000

5607000.000000

5607000.000000

5608000.000000

5608000.000000

5609000.000000

5609000.000000 5133000.

0000

00

5134000.

0000

00

5134000.

0000

00

5135000.

0000

00

5135000.

0000

00

5136000.

0000

00

5136000.

0000

00

5137000.

0000

00

5137000.

0000

00

5138000.

0000

00

5138000.

0000

00

5139000.

0000

00

5139000.

0000

00

5140000.

0000

00

5140000.

0000

00

µ

Tumač oznaka:I. ZONA

II. ZONA

III. ZONA

# ZDENCI

GORNJI HRAŠĆANNEDELIŠĆE

CRPILIŠTE NEDELIŠĆE

PUŠĆINE

RIJEKA DRAVA

Slika 1. Zaπtitne zone vodocrpiliπta NedeliπÊe prema Odluci o zaπtiti vodocrpiliπta NedeliπÊe (Sluæbeni vjesnik broj 13/91)

hvaÊa podruËje izvan granica II. zone do granice izra-Ëunatog podruËja napajanja.

PostojeÊe vodozaπtitno podruËje vodocrpiliπta NedeliπÊe (slika 1.) utvreno je prema Studiji proπi-renja crpiliπta NedeliπÊe - vodovoda »akovec (BagariÊ i dr., 1990.) i glavnom projektu Zaπtitne zone CS NedeliπÊe (Princon d.o.o., 1991.) te je iste godine done-sena i Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta NedeliπÊe (Sluæbeni vjesnik broj 13/91). Prema tada vrijedeÊem Pravilniku o zaπtitnim mjerama i uvjetima za odreivanje zona sanitarne zaπtite izvoriπta za piÊe (NN br. 22/86) vodo-zaπtitno podruËje podijeljeno je na tri zone: πire vodo-zaπtitno podruËje (III. zonu), uæe vodozaπtitno podruËje (II. zonu) i podruËje izvoriπta (I. zonu).

PostojeÊe vodozaπtitno podruËje vodocrpiliπta Prelog (slika 2.) utvreno je prema projektu Zaπtitne zone crpi-liπta Prelog (Grupa autora, 1987.), a Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta Prelog (Sluæbeni vjesnik br. 1/88) donese-na je 1988. godine. Prema tada vrijedeÊem Pravilniku o zaπtitnim mjerama i uvjetima za odreivanje zona sanitarne zaπtite izvoriπta za piÊe (NN br. 22/86), vodo-zaπtitno podruËje takoer je podijeljeno na tri zone:

πire vodozaπtitno podruËje (III. zonu), uæe vodozaπtitno podruËje (II. zonu) i podruËje izvoriπta (I. zonu).

Vodozaπtitno podruËje vodocrpiliπta Sveta Marija (slika 3.) utvreno je prema glavnom projektu Zaπtitne zone CS Sv. Marija na Muri (Princon d.o.o., 1994.), ali Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta Sveta Marija nije done-sena. Prema tada vrijedeÊem Pravilniku o zaπtitnim mjerama i uvjetima za odreivanje zona sanitarne zaπtite izvoriπta za piÊe (NN br. 22/86), vodozaπtitno podruËje takoer je podijeljeno na tri zone: πire vodo-zaπtitno podruËje (III. zonu), uæe vodozaπtitno podruË-je (II. zonu) i podruËje izvoriπta (I. zonu).

Stari Pravilnik (NN br. 22/86) zasnivao se na dimen-zioniranju zona prema kojem je I. zona zaπtite treba-la biti ograena na minimalnoj udaljenosti 50 m od vodozahvatnog objekta, s time da je ta udaljenost za izvoriπta s kapacitetom do 5 l/s iznosila minimalno 10 m. U novom Pravilniku (NN br. 55/02), za I. zonu zaπ-tite minimalna udaljenost od vodozahvatnog objekta za sva izvoriπta smanjena je na minimalno 10 m, πto je u usporedbi sa starim Pravilnikom znatno smanje-nje s obzirom na to da sva tri razmatrana vodocrpiliπta

115Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA K. Posavec, I. MustaË

#Z-1

618000.000000

618000.000000

5619000.000000

5619000.000000

5620000.000000

5620000.000000

5621000.000000

5621000.000000

5622000.000000

5622000.000000

5623000.000000

5623000.000000

5624000.000000

5624000.000000

5625000.000000

5625000.000000

5626000.000000

5626000.000000

5627000.000000

5627000.000000

5628000.0000 0

5628000.0000 0

5131000.

0000

00

5131000.

0000

00

5132000.

0000

00

5132000.

0000

00

5133000.

0000

00

5133000.

0000

00

5134000.

0000

00

5134000.

0000

00

5135000.

0000

00

5135000.

0000

00

5136000.

0000

00

5136000.

0000

00

5137000.

0000

00

5137000.

0000

00µ

Tumač oznaka:I. ZONA

II. ZONA

III. ZONA

# ZDENCI

MALA SUBOTICA

PODBREST

GRAD PRELOG

ČEHOVEC

CRPILIŠTE PRELOG

D. KRALJEVEC

CIRKOVLJAN

5

5

0

0

Slika 2. Zaπtitne zone vodocrpiliπta Prelog prema Odluci o zaπtiti vodocrpiliπta Prelog (Sluæbeni vjesnik broj 1/88)

imaju kapacitete veÊe od 5 l/s. No bez obzira na veÊu fleksibilnost novog Pravilnika, I. zaπtitna zona na vodo-crpiliπtima NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija nije sma-njena, veÊ je na vodocrpiliπtu NedeliπÊe i znatno pove-Êana, a sve radi bolje zaπtite vodocrpiliπta.

II. zona zaπtite se po starom Pravilniku dimenzioni-rala po istim kriterijima kao πto se dimenzionira i po novom, s time da novi Pravilnik daje dodatnu mogu-Ênost izostavljanja II. zone zaπtite ako je vertikalni tok vode kroz krovinske naslage veÊi od 50 dana. S obzirom na to da vertikalno procjeivanje kroz kro-vinske naslage nije uzeto u obzir zbog njihove vrlo male debljine i Ëinjenice da na nekim podruËjima Ëak nisu ni prisutne, II. zona zaπtite dimenzionirana je pri-mjenjujuÊi kriterij minimalnog vremena zadræavanja u podzemlju od 50 dana prije ulaska u vodozahvatni objekt. II. zona zaπtite je na vodocrpiliπtima NedeliπÊe i Sveta Marija proπirena u usporedbi sa zonama zaπtite izraene po starom Pravilniku, dok je na vodocrpiliπtu Prelog neznatno smanjena.

Razlike starog i novog Pravilnika oËite su i pri dimen-zioniranju III. zone zaπtite jer stari Pravilnik priljevno

podruËje vodocrpiliπta dijeli na III. A i III. B zonu ako je ono veÊe od dva kilometra, dok novi Pravilnik defi-nira jedinstvenu III. zonu zaπtite - izraËunato priljevno podruËje. III. zona zaπtite definirana je kao jedinstve-na zona za sva tri razmatrana vodocrpiliπta i znatno je poveÊana u usporedbi s III. zonom zaπtite izraenom po starom Pravilniku.

Osim navedenog, predloæene i prihvaÊene grani-ce zona po novom Pravilniku, za razliku od granica zona izraenih po starom, prate prometnice, putove, granice graevinskih podruËja i na pojedinim mje-stima katastarske Ëestice, πto uvelike olakπava ozna-Ëavanje i uoËavanje oznaka zona zaπtite te ne dovo-di do nepraktiËnosti poput onih koje su se javljale kod zona zaπtite izraenih po starom Pravilniku, pri Ëemu se katkad jedna polovica kuÊe ili pak katastar-ske Ëestice nalazila u jednoj zoni, a druga polovica izvan te zone.

Za novelaciju zona sanitarne zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija primijenjena je numeriËka metoda rjeπavanja parcijalne diferencijalne jednadæbe toka podzemne vode koja opisuje trodimenzionalno

116 Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

K. Posavec, I. MustaË ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

#

#Z-1

Z-1

5623000.000000

5623000.000000

5625000.000000

5625000.000000

5627000.000000

5627000.000000

5629000.000000

5629000.000000

5631000.000000

5631000.000000

5633000.000000

5633000.000000

5635000.000000

5635000.0000005128000.

0000

00

5128000.

0000

00

5130000.

0000

00

5130000.

0000

00

5132000.

0000

00

5132000.

0000

00

5134000.

0000

00

5134000.

0000

00

5136000.

0000

00

5136000.

0000

00

µ

Tumač oznaka:I. ZONA

II. ZONA

III. ZONA

# ZDENCI

CRPILIŠTE PRELOG

SVETA MARIJA

CRPILIŠTESVETA MARIJA

GRAD PRELOG

Slika 3. Zaπtitne zone vodocrpiliπta Sveta Marija - prijedlog iz 1994. god.

gibanje podzemne vode konstantne gustoÊe kroz porozni medij. Jednadæba toka podzemne vode zajedno s poËetnim i graniËnim uvjetima matematiËki je model koji pak opisuje promjenu razine podzemne vode u vodonosnom sloju. Rjeπavanjem matematiËkog modela metodom konaËnih razlika (diferencija) za sukcesivne vremenske intervale simuliran je tok podzemne vode, a rezultati simulacija iskoriπteni su za procjenu druge i treÊe zaπtitne zone vodocrpiliπta. Za simulacije toka podzemne vode i trasiranja Ëestica primijenjeni su programi MODFLOW (McDonald i Harbaugh, 1988.) i MODPATH (Pollock, 1989.), koji su sastavni dio programskog paketa Visual Modflow Pro 4.0.

Za razliku od pristupa izradi zona sanitarne zaπti-te vodocrpiliπta Prelog i Sveta Marija (Grupa auto-ra, 1987., Princon d.o.o. 1994.), gdje su primijenjene analitiËke metode, te vodocrpiliπta NedeliπÊe (BagariÊ i dr., 1990., Princon d.o.o. 1991.), gdje su primjenjuju-Êi numeriËku metodu simulirani samo dijelovi vodo-nosnog sustava u okolici vodocrpiliπta, πto je u veli-koj mjeri oteæavalo definiranje uvjeta na rubnim gra-nicama modela te iziskivalo njihovo pretpostavljanje, pristupom predstavljenim u ovom radu simulirano

je strujanje podzemne vode u cijelom meimurskom vodonosnom sustavu. Takav pristup omoguÊio je pou-zdanije definiranje rubnih graniËnih uvjeta simulira-nih mjerenim vodostajima rijeke Drave, Mure i aku-mulacijskih jezera te nepropusnom granicom vodo-nosnog sloja prema Meimurskim goricama i pred-stavlja osnovnu razliku u pristupu dimenzioniranju zona sanitarne zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija u usporedbi s pristupom primijenjenim u prethodnim radovima. S obzirom na to da rjeπenje parcijalne diferencijalne jednadæbe koja opisuje tok podzemne vode u vodonosnom sloju u velikoj mje-ri ovisi o graniËnim uvjetima, simulacijom strujanja u cijelom meimurskom vodonosniku i definiranjem graniËnih uvjeta s pomoÊu mjerenih, a ne pretposta-vljenih vrijednosti, postigla se veÊa pouzdanost rjeπe-nja jednadæbe toka podzemne vode.

2. ISTRAÆIVANO PODRU»JEPodruËje Meimurja smjeπteno je u meurjeËju Mure

i Drave, a na zapadu je omeeno dræavnom granicom s Republikom Slovenijom. ObuhvaÊa povrπinu od 735 km2. Gotovo cjelokupan prostor Meimurja prirodno

117Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA K. Posavec, I. MustaË

je omeeno podruËje i Ëini jedinstvenu hidrografsku cjelinu. Nalazi se na dodiru dviju velikih geomorfo-loπkih cjelina, Panonske nizine i IstoËnih Alpa. Stoga se i u morfoloπkom smislu razlikuju dva osnovna tipa reljefa: breæuljkasti u gornjem Meimurju i nizinski u donjem Meimurju. U hidrogeoloπkom smislu znaËaj-no je donje Meimurje koje predstavlja prostor alu-vijalnih dolina blago nagnut prema istoku, u smjeru otjecanja glavnih vodotoka Drave i Mure. Sustav pod-zemnih voda iz kojeg se zahvaÊa voda na vodocrpi-liπtima NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija Ëine kvartar-ne πljunkovito-pjeskovite naslage koje u geotekton-skom smislu pripadaju Varaædinskoj depresiji. Njihova je maksimalna debljina jugozapadno od Preloga gdje premaπuje vrijednosti 100 m. U konceptualnom smislu hidrogeoloπki sustav Ëine dva vodonosna sloja koja su odijeljena slabopropusnim meuslojem.

Krovinu vodonosnog sustava Ëini humus i praπina-sto-glinovito-pjeskovite naslage Ëija se debljina na podruËju Meimurja kreÊe od 0,5 do 4 m, a najËeπÊe 1 do 2 m. HidrauliËka vodljivost krovine kreÊe se od 10 m/dan (tamo gdje je praktiËki nema) do 10-4 m/dan.

Prvi vodonosni sloj sastoji se od πljunkovito-pje-skovitih naslaga koje na podruËju NedeliπÊa zalijeæu do prosjeËne dubine 20 m, na podruËju Preloga 36 m, a na podruËju Sv. Marije 32 m. Vrijednosti hidrauliËke vodljivosti odreene na temelju pokusnog crpljenja na podruËju NedeliπÊa iznose 180 m/dan, a na podruËju Preloga 590 do 690 m/dan. Prema UrumoviÊ i dr. (1990.), vrijednosti hidrauliËke vodljivosti vodonosnog sustava Varaædinske depresije kreÊu se od oko 300 m/dan u zapadnom dijelu do 100 m/dan u istoËnom dijelu, a u rubnim se dijelovima smanjuju zbog veÊe prisutnosti sitnije frakcije.

Slabopropusni meusloj sastoji se od gline i praha u razliËitim omjerima, a debljine je do 5 m. HidrauliËka vodljivost odreivana u edometru na uzorcima uzetim iz buπotina za potrebe HE »akovec i HE Dubrava iznosi 10-4 do 10-6 m/dan.

Drugi vodonosni sloj sastoji se od πljunaka i pijesaka s viπe sitnozrnatijeg materijala. Dubina zalijeganja drugog vodonosnog sloja je 35 m na podruËju NedeliπÊa, 90 m kod Preloga i oko 60 m kod Sv. Marije. Vrijednosti hidrauliËke vodljivosti odreene na temelju pokusnog crpljenja na podruËju NedeliπÊa iznose od 9 do 12 m/dan, a koeficijent uskladiπtenja 5×10-4 do 5×10-5. Na podruËju Preloga vrijednost hidrauliËke vodljivosti odreena je na temelju pokusnog crpljenja i iznosi 0,095 do 0,285 m/dan. Na podruËju HE Dubrava hidrauliËka vodljivost iznosi 173 m/dan, a uskladiπtenje 3×10-4 (MiletiÊ i dr., 1996.).

Podina vodonosnog sustava sastoji se od gline, praha i lapora. HidrauliËka vodljivost na lokaciji HE Dubrava odreivana na uzorcima u edometru iznosi 10-6 do 10-7 m/dan.

Vodocrpiliπte NedeliπÊe smjeπteno je jugozapadno od Grada »akovca, izmeu naselja NedeliπÊa, Gornjeg HraπÊana i PuπÊine (vidi sliku 1.). Udaljeno je oko 2,5 km od rijeke Drave koja je ujedno i glavni izvor napa-janja vodonosnog sustava. Vodonosni sustav Ëine dva vodonosna sloja, gornji u kojem dominira πljunak i donji koji opÊenito sadræi viπe pijeska te proslojak koji predstavlja granicu izmeu donjeg i gornjeg slo-ja na dubini od oko 20 do 22 m, a sadræi glinu i prah. Vodocrpiliπte se sastoji od 6 aktivnih zdenaca priklju-Ëenih na vodoopskrbni sustav, oznake Z-1 do Z-6, od kojih je zdenac Z-6 na vodoopskrbni sustav prikljuË-en 2007. godine. Zdenac Z-1 zahvaÊa gornji vodono-sni sloj, a svi ostali zdenci zahvaÊaju i donji vodono-sni sloj.

ProsjeËna crpna koliËina na vodocrpiliπtu NedeliπÊe u razdoblju od 2000. do 2006. godine, za koje je izvrπena organizacija i obrada podataka, iznosila je oko 225 l/s, s izraæenim negativnim trendom u posljednje tri godine. Eksploatacijski kapaciteti zdenaca Z-1 do Z-6 iznose 100 l/s.

Vodocrpiliπte Prelog nalazi se izmeu grada Preloga i naselja »ehovca te Cirkovljna (vidi sliku 2.). Vodonosni sustav Ëine dva vodonosna sloja, gornji u kojem dominiraju krupnozrni do sitnozrni πljunci i donji koji opÊenito sadræi viπe pijeska te proslojak koji Ëini granicu izmeu donjeg i gornjeg sloja na dubini od oko 35 do 39 m, a sadræi prah i pijesak. Vodocrpiliπte se sastoji od aktivnog zdenca prikljuËenog na vodoopskrbni sustav, oznake Z-1. Zdenac Z-1 zahvaÊa gornji πljunËani vodo-nosni sloj.

ProsjeËna crpna koliËina na vodocrpiliπtu Prelog u razdoblju od 2000. do 2006. godine iznosila je oko 35 l/s, dok su maksimalne iscrpljene koliËine dosezale vrijednosti od oko 70 l/s. Eksploatacijski kapacitet zdenca Z-1 iznosi 130 l/s.

Vodocrpiliπte Sveta Marija nalazi se juæno od nase-lja Svete Marije i udaljeno je oko 400 m od derivacij-skog kanala HE Dubrava (vidi sliku 3.). Vodocrpiliπte se sastoji od zdenca oznake Z-1 i spojeno je na magi-stralni cjevovod Prelog - D. Dubrava te sluæi kao priË-uvno vodocrpiliπte. Kopani zdenac dubine 8 m, koji na dnu ima nabacani tucanik za zaπtitu od prodora sitnih Ëestica za vrijeme crpljenja, zahvaÊa πljunËani vodono-sni sloj i ima ugraene dvije centrifugalne crpke koje u zajedniËkom radu daju 22 l/s.

3. SIMULACIJE TOKA PODZEMNE VODEModel toka podzemne vode kreiran je za potrebe

simulacija toka podzemne vode i trasiranja Ëestica radi odreivanja, odnosno delineacije zaπtitnih zona vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija. Rezultati simulacije toka i trasiranja Ëestica iskoriπteni su za procjenu druge i treÊe zaπtitne zone vodocrpiliπta.

118 Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

K. Posavec, I. MustaË ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

Slika 4. Trodimenzionalni model meimurskog vodonosnog sustava (presjek zapad - istok po rijeci Dravi i akumulacijskim jezerima)

Konceptualni model meimurskog vodonosnog su-stava definiran je uporabom podataka i dokumentacije dobivenih od Meimurskih voda, Hrvatskih voda (VGO Osijek, Vodnogospodarska ispostava „Meimurje“) i Meimurske æupanije te baze podataka i baze znanja projekta Evidencija i gospodarenje podzemnim voda-ma (EGPV i EGPV-GIS) Rudarsko-geoloπko-naftnog fakulteta i Hrvatskih voda. Obrada i priprema poda-taka o razinama podzemne vode, zdencima i crpljenju na vodocrpiliπtima te vodostajima Mure i Drave napra-vljena je uz pomoÊ programa Microsoft Excel te inter-nih namjenskih programa razvijenih u Visual Basic for Applications programskom jeziku.

Organizaciju podataka i postojeÊih podloga slije-dila je geoloπka i hidrogeoloπka interpretacija mei-murskog vodonosnog sustava. Za potrebe definiranja geometrije vodonosnog sustava izraene su karte izo-hipsi reljefa na osnovi kojih je kreiran digitalni model reljefa, karte izostrata podine prvog (gornjeg) vodono-snog sloja, podine proslojka koji dijeli gornji i donji vodonosni sloj te podine drugog (donjeg) vodonosnog sloja. Te su karte posluæile kao osnova za definiranje trodimenzionalnog modela meimurskog vodonosnog sustava (slika 4.).

3.1. RaËunalni model - programski paket primijenjen za odreivanje zaπtitnih zona vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija

Kriterij za odabir raËunalnog programa bio je da njegove moguÊnosti budu prikladne zadatku i znaËajkama meimurskog vodonosnog sustava. Program je trebao adekvatno opisati mehanizme toka u opisanim litostratigrafskim i hidroloπkim okolnostima.

Za simulacije toka podzemne vode odabran je MODFLOW program (McDonald i Harbaugh, 1988.) koji se danas u svijetu vrlo Ëesto rabi za simulacije

toka podzemne vode, a za simulacije trasiranja Ëestica odabran je MODPATH program (Pollock, 1989.). Programi MODFLOW i MODPATH sastavni su dio programskog paketa Visual Modflow Pro 4.0 koji je posluæio za potrebe izrade ovog zadatka, a koji pred-stavlja grafiËko suËelje uz pomoÊ kojeg se unose ula-zni podaci i kreiraju ulazne datoteke za MODFLOW i MODPATH programe, provodi simulacija te prikazuju i statistiËki obrauju rezultati simulacija.

3.2. Osnovne postavke modela meimurskog vodonosnog sustava

Domenu modela meimurskog sustava podzemnih voda uvjetuju kvartarni sedimenti koje u donjem ple-istocenu obiljeæavaju πljunci i pijesci u izmjeni s gli-nama, u srednjem pleistocenu πljunci, pijesci i gline, u gornjem pleistocenu πljunci, a u holocenu aluvi-jalne taloæine dravskih terasa (πljunci, pijesci, gline). Zapadna granica domene modela definirana je grani-com kvartara, dok su sjeverna, istoËna i juæna grani-ca definirane rijekom Murom i Dravom te akumula-cijskim jezerima.

3.3. Diskretizacija domene modela, diskretizacija vremena i vrijeme simulacije

Diskretizacijom se domena modela meimurskog vodonosnog sustava podijelila na niz manjih cjelina odnosno Êelija pravokutnog oblika, πto je omoguÊilo opis heterogenosti sustava. Ovakvu diskretizaciju uvjetuje MODFLOW koji jednadæbu toka podzemne vode rjeπava metodom konaËnih razlika (diferencija). Na diskretizaciju domene modela utjecali su sljedeÊi Ëimbenici:- cilj modeliranja koji je utjecao na veliËinu domene

i podruËja veÊe diskretizacije,- lokacije vodocrpiliπta koje su utjecale na veÊu

diskretizaciju prostora,- numeriËka stabilnost koja je utjecala na odnos

veliËina dviju susjednih Êelija,- konfiguracija odnosno brzina raËunala koja je

utjecala na ukupan broj Êelija.ProsjeËna horizontalna diskretizacija domene modela

iznosila je 200 × 200 m, dok su podruËja od veÊeg interesa imala diskretizaciju 100 × 100 m.

Vertikalna diskretizacija domene modela bazira-na je na geoloπkoj i hidrogeoloπkoj konceptualizaciji, πto znaËi da je sustav podijeljen na 3 sloja: 1. (gornji) vodonosni sloj, proslojak i 2. (donji) vodonosni sloj.

S obzirom na raspoloæiva mjerenja vodostaja Mure i Drave na dnevnoj bazi te koliËine crpljenja na vodocr-piliπtima takoer na dnevnoj bazi, vremenski interval u simulacijama iznosio je 1 dan.

Tok podzemne vode simuliran je za razdoblje od 2004. do 2006. godine i za to je razdoblje model kali-

119Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA K. Posavec, I. MustaË

briran. Trogodiπnje razdoblje bilo je dovoljno dugo da se vidi kretanje trendova, odnosno eventualno odstupanje glavnih trendova simuliranih vrijedno-sti u odnosu na mjerene vrijednosti razina podzemne vode za dane procjene dotjecanja, odnosno otjecanja iz modela vodonosnog sustava te za danu prostornu raspodjelu parametara vodonosne sredine.

S obzirom na to da se zone zaπtite vodocrpiliπta trebaju odrediti za razdoblje visokih i niskih voda pristupilo se odabiru reprezentativne godine koja je ujedno trebala imati i najveÊe maksimume i najmanje minimume razina podzemnih voda. No pri toj je analizi utvreno da se minimalne i maksimalne razine podzemne vode na vodocrpiliπtima NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija postiæu na razliËite datume pa su za svako od vodocrpiliπta odabrani datumi visokih i niskih voda za koje su raene simulacije trasiranja Ëestica. Tako su simulacije trasiranja Ëestica na podruËju vodocrpiliπta NedeliπÊe napravljene za 24. 3. 2006. (visoke vode) i za 13. 2. 2004 (niske vode), na podruËju vodocrpiliπta Prelog za 28. 3. 2005. (visoke vode) i 13. 9. 2004. (niske vode) te na podruËju vodocrpiliπta Sveta Marija za 8. 6. 2006. (visoke vode) i 14. 2. 2005. (niske vode).

3.4. Piezometri za kalibraciju i obrada podataka o razinama podzemne vode

Odabir piezometara za kalibraciju napravljen je na osnovi baze podataka o piezometrima i u njima izmjerenim razinama podzemne vode (Meimurske vode i Hrvatske vode, VGO Osijek, Vodnogospodarska ispostava „Meimurje“). Za potrebe odabira piezometara za kalibraciju kreiran je program koji je iz baze podataka izdvojio sve piezometre s mjerenjima u razdoblju od 2004. do 2006. godine, tj. u razdoblju odabranom za provoenje simulacija toka podzemne vode te sve podatke spremio u ASCII datoteku sa strukturom koju zahtijeva Visual Modflow za automatski unos (Import) podataka. Na taj se naËin omoguÊilo brzo i jednostavno izdvajanje svih raspoloæivih piezometara za kalibraciju s pripadnim koordinatama, kotama filtra i mjerenjima razina podzemne vode za simulirano razdoblje. Izdvojeno je 157 piezometara za kalibraciju.

3.5. Obrada i unos podataka o zdencima i crpljenju na vodocrpiliπtima

Organizacija podataka o crpljenju na vodocrpiliπ-tima provedena je na sliËan naËin kao i organizacija podataka o razinama podzemne vode. Podaci o crplje-nju na vodocrpiliπtima dobiveni mjerenjima πto su ih obavile Meimurske vode sistematski su organizirani u bazu podataka. Obraena su vodocrpiliπta NedeliπÊe i Prelog, a dostupni podaci o crpljenju na vodocrpili-πtima odnosili su se na dnevne koliËine crpljenja na pojedinim zdencima.

3.6. Parametri vodonosne sredine i njihova prostorna raspodjela

Za definiranje poËetnih vrijednosti parametara vodonosne sredine meimurskog vodonosnog susta-va i njihove poËetne prostorne raspodjele u mode-lu iskoriπtena su dosadaπnja istraæivanja na podruËju vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija. S obzi-rom na to da su istraæivanja koncentrirana na uæem podruËju vodocrpiliπta, postojeÊa koliËina podataka nije omoguÊavala detaljnu procjenu parametara i nji-hove prostorne raspodjele u svakom dijelu meimur-skog vodonosnog sustava. Zbog toga se teæilo da pro-storna raspodjela parametara u modelu opisuje pro-sjeËnu hidrauliËku vodljivost pojedinih dijelova me-imurskog vodonosnog sustava. MoguÊnost da podaci s veÊom toËnoπÊu prezentiraju meimurski vodonosni sustav moæe se poveÊati s uloæenim sredstvima u nova istraæivanja.

S obzirom na to da se vrijednosti hidrauliËke vodljivo-sti odnose na odreene dubinske intervale vodonosnog sustava, izdvojene su vrijednosti hidrauliËke vodljivosti Ëiji interval odreivanja pripada prvom odnosno dru-gom vodonosnom sloju. To je omoguÊilo zonarnu pro-stornu raspodjelu hidrauliËke vodljivosti. Podataka o uskladiπtenju i poroznosti ima vrlo malo tako da su ti podaci veÊinom uzimani iz literature (Spitz i Moreno, 1996.), a prema litoloπkim podacima iz strukturnih buπ-otina za pojedino podruËje. Kod prostorne raspodjele parametara uskladiπtenja koristila se ista zonarna pro-storna raspodjela kao i kod hidrauliËke vodljivosti.

U procesu kalibracije vrijednosti i prostorna raspodjela parametara vodonosne sredine meimurskog vodonosnog sustava prilagoavane su u odnosu na poËetnu prostornu raspodjelu parametara koja je definirana na osnovi prethodnih istraæivanja na podruËju vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija.

KonaËna prilagodba prostorne raspodjele hidrauli-Ëke vodljivosti u 1. vodonosnom sloju rezultirala je hidrauliËkom vodljivosti od 250 m/dan na podruË-ju vodocrpiliπta NedeliπÊe i 300 m/dan na podruËju vodocrpiliπta Prelog i Sveta Marija.

Zbog malog broja podataka o hidrauliËkoj vodljivo-sti za 2. vodonosni sloj i za proslojak koji dijeli gor-nji i donji vodonosni sloj, pri odreivanju prostorne raspodjele hidrauliËke vodljivosti primijenjen je pristup efektivne sredine mjerenih podataka. Mnogobrojna su istraæivanja pokazala da unutar dane hidrogeoloπke jedinice, hidrauliËka vodljivost Ëesto slijedi logaritam-sku normalnu (ili lognormalnu) razdiobu. Za lognor-malnu razdiobu podataka efektivna sredina najbolje se opisuje geometrijskom sredinom. Uporaba efekti-vne sredine hidrauliËke vodljivosti uvelike pojedno-stavljuje prostornu raspodjelu parametara i pogodna je za simuliranje prosjeËnog odaziva vodonosnog sloja. PrimjenjujuÊi ovaj pristup odreena je efektivna sre-

120 Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

K. Posavec, I. MustaË ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

dina hidrauliËke vodljivosti za 2. vodonosni sloj i za proslojak koji dijeli gornji i donji vodonosni sloj, pri Ëemu je efektivna sredina mjerenih podataka hidrauli-Ëke vodljivosti za 2. vodonosni sloj iznosila 0,1 m/dan, a za proslojak 10-4 m/dan. Efektivna sredina hidrau-liËke vodljivosti 2. vodonosnog sloja odreena je na temelju rezultata pokusnog crpljenja, no koriπteni su i podaci dobiveni iz granulometrijskih analiza. S obzi-rom na relativno veliku hidrauliËku vodljivost prvog vodonosnog sloja u rasponu od 250 do 300 m/dan, rezultati pokusnog crpljenja iz drugog vodonosnog sloja koji su, primjerice, na vodocrpiliπtu Prelog defini-rali hidrauliËku vodljivost u rasponu od 0,095 do 0,2-85 m/dan, znatno odstupaju od hidrauliËke vodljivosti prvog vodonosnog sloja. No rezultati granulometrij-skih analiza odstupaju joπ i viπe te definiraju hidrauli-Ëku vodljivost drugog vodonosnog sloja reda veliËine 10-4 do 10-6 m/dan.

S obzirom na to da definiranje zona zaπtite vodocrpiliπta zahtijeva procjenu prosjeËnog odaziva vodonosnog sloja, odnosno procjenu prosjeËnih efektivnih brzina i da tako definirani parametri drugog vodonosnog sloja nisu znatnije utjecali na rezultate kalibracije modela, u sklopu ovog rada nisu podrobnije analizirani parametri prvog i drugog vodonosnog sloja. Dodatna istraæivanja koja bi osigurala bolju kakvoÊu i veÊu koliËinu podataka, u velikoj bi mjeri poveÊala cijenu izrade zona zaπtite, a ne bi znatnije utjecala na njihov konaËan izgled. Dodatna istraæivanja i sredstva usmjerena poboljπanju kakvoÊe i koliËine podataka mogu biti opravdana u sluËaju potankog istraæivanja uvjeta strujanja na pojedinom vodocrpiliπtu za potrebe npr. simulacija transporta zagaivala koje bi moglo ugroziti kakvoÊu vode na odnosnom crpiliπtu.

3.7. Definiranje poËetnih uvjetaPoËetni uvjeti opisuju raspodjelu razine podzemne

vode za poËetno vrijeme simulacije. Dobro definira-ni poËetni uvjeti vaæni su za sprjeËavanje propaga-cije pogreπaka simulacijama nestacionarnih stanja. PoËetna raspodjela razine podzemne vode meimur-skog vodonosnog sustava kreirana je za 1. 1. 2004. (poËetno vrijeme trogodiπnje simulacije) na osnovi podataka o razinama podzemne vode koje na podru-Ëju Meimurske æupanije mjere Meimurske vode i Dræavni hidrometeoroloπki zavod. S obzirom na to da izrada karata ekvipotencijala zahtijeva podatke o razinama podzemne vode izmjerene na piezometrima na odreeni datum, za pretraæivanje baze podataka o razinama podzemne vode i njihovo izdvajanje pri-mijenjen je interni namjenski program RPV traæilica (Posavec, 2003.). RPV traæilica pretraæuje podatke o razinama podzemne vode izmjerene u piezometrima na odreeni datum u prethodno sistematski organi-ziranim Excel datotekama te ih izdvaja i pohranjuje.

Ako mjerenje nije obavljeno za traæeni datum, pro-gram pretraæuje mjerenja obavljena u prethodna tri dana, odnosno u iduÊa tri dana tako πto prvo pretra-æuje dan prije pa zatim dan poslije.

Nakon pretraæivanja, izdvajanja i pohranjivanja podataka izvrπena je interpolacija razina podzemne vode primjenjujuÊi Kriging interpolacijsku metodu. Tako definirana karta ekvipotencijala posluæila je za definiranje poËetne raspodjele razina podzemne vode u modelu.

3.8. Definiranje graniËnih uvjetaUtvrivanje rubnih graniËnih uvjeta modela te inte-

rakcije povrπinskih graniËnih uvjeta s vodonosnim slo-jem, uz procjenu prostorne raspodjele parametara vodo-nosne sredine, kljuË je za dobivanje korisnog mode-la toka podzemne vode. U numeriËkim matematiËkim modelima primjenjujemo tri tipa graniËnih uvjeta koji se razlikuju po matematiËkom opisu i fizikalnom znaËe-nju. To su 1. tip graniËnih uvjeta (Dirichlet), 2. tip grani-Ënih uvjeta (Neuman) i 3. tip graniËnih uvjeta (Cauchy). Dirichletovim graniËnim uvjetom opisuju se granice na kojima je u svim toËkama poznata vrijednost funkcije, npr. vodostaj rijeke, Neumanovim graniËnim uvjetom opisuju se granice na kojima je poznata normalna deri-vacija funkcije odnosno derivacija funkcije okomito na granicu, npr. protok kroz granicu, dok se Cauchyevim mjeπovitim graniËnim uvjetom opisuju granice na koji-ma nam je u svim toËkama poznata i vrijednost funkcije i vrijednost njezine normalne derivacije.

Konceptualni model rubnih granica modela opisan je u hidrauliËkom smislu nepropusnom granicom prema Meimurskim goricama (Neuman) i granicama poznatog potencijala (Dirichlet) koje Ëine rijeke Mura i Drava te akumulacijska jezera. Obrada podataka o vodostajima Mure i Drave raena je na osnovi baze podataka Dræavnog hidrometeoroloπkog zavoda i baze podataka Agencije Republike Slovenije za okolje (ARSO).

Za definiranje graniËnih uvjeta na rijeci Muri rablje-ni su podaci o vodostaju hidroloπkih postaja Mursko SrediπÊe i GoriËan te Botovo koja se nalazi na rijeci Dravi nizvodno od uπÊa Mure u Dravu. Vodostaj Mure na podruËju toka izmeu dvije hidroloπke postaje pro-raËunat je metodom linearnog gradijenta. Vodostaj izmeu uzvodne i nizvodne hidroloπke postaje linear-no je interpoliran s pomoÊu formule:

xi = xuhs + ((xnhs- xuhs)/L)×Li

gdje je:

xi - vodostaj na i-toj lokaciji izmeu uzvodne i nizvodne hidroloπke stanice [m n.m.],

xuhs - vodostaj na uzvodnoj hidroloπkoj stanici [m n.m.],

xnhs - vodostaj na nizvodnoj hidroloπkoj stanici [m n.m.],

121Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA K. Posavec, I. MustaË

#

#

#

#

#

## #

##

###

#

#

#

Z-2Z-5Z-4

Z-3

Z-9Z-8Z-7

Z-1

Z-6

Z-1

Z-1

Z-5Z-4

Z-2Z-1

5600000.000000

5600000.000000

5608000.000000

5608000.000000

5616000.000000

5616000.000000

5624000.000000

5624000.000000

5632000.000000

5632000.000000

5128000.

0000

00

5128000.

0000

00

5132000.

0000

00

5132000.

0000

00

5136000.

0000

00

5136000.

0000

00

5140000.

0000

00

5140000.

0000

00

5144000.

0000

00

5144000.

0000

00µ

Tumač oznaka:TRASE NAKON 50 DANA

TRASE PRILJEVNOG PODRUČJA

CRPILIŠTE NEDELIŠĆE

CRPILIŠTE PRELOG

CRPILIŠTESVETA MARIJA

Slika 5. Simulirane trase za niske vode

L - udaljenost izmeu uzvodne i nizvodne hidrolo-πke stanice [m],

Li - udaljenost izmeu uzvodne hidroloπke stanice i i-te lokacije [m].

Za definiranje graniËnih uvjeta na rijeci Dravi od granice s Republikom Slovenijom do hidroloπke posta-je Varaædin uzeti su podaci o godiπnjim niskim, sre-dnjim i visokim vodostajima hidroloπke postaje Borl u Sloveniji iz Hidroloπkog letopisa Slovenije 2003, posljednji objavljeni hidroloπki ljetopis na internet-skim stranicama Agencije Republike Slovenije za oko-lje (http://www.arso.gov.si/), te podaci o vodostajima na hidroloπkoj postaji Varaædin. Od hidroloπke postaje Varaædin do hidroloπke postaje Donja Dubrava za defi-niranje vodostaja Drave, odnosno kanala i akumula-cijskih jezera, primijenjen je jedinstveni matematiËki simulacijski model nestacionarnog teËenja na dioni-ci rijeke Drave od HE Formin do HP Botovo i dionici rijeke Mure od HP GoriËan do njezina uπÊa u Dravu Instituta za elektroprivredu i energetiku d.d. (Grupa autora, 2001.).

U modelu su kao graniËni uvjet takoer rabljeni i podaci o oborinama, odnosno infiltraciji koja je procijenjena na 10 posto ukupnih oborina koje na podruËju vodocrpiliπta NedeliπÊe u prosjeku iznose 815 mm, a na podruËju vodocrpiliπta Prelog i Sveta Marija 880 mm.

3.9. Kalibracija modelaMeimurski je vodonosni sustav kompliciran iznad

naπih moguÊnosti njegove detaljne procjene, no koristeÊi poËetno zadane ulazne parametre modela, u procesu kalibracije mogu se reproducirati uvjeti opaæani na terenu do zadovoljavajuÊeg stupnja toËnosti. Kalibracija je proces u kojem se ulazni parametri modela prilagoavaju tako dugo dok se vrijednosti izlaznih varijabli modela ne poklope s mjerenim vrijednostima do zadovoljavajuÊeg stupnja toËnosti.

U tom smislu provedena je i kalibracija modela meimurskog vodonosnog sustava. Pri kalibraciji modela primijenjene su metode i smjernice za kalibraciju modela (Hill, 1998.).

Tijekom kalibracije modela prilagoavana je pro-storna raspodjela parametara te vrijednosti parameta-ra vodonosne sredine. Nakon svake simulacije vrπila se promjena samo jednog ulaznog parametra, a na osno-vi statistiËkih obrada rezultata simulacija.

Obrada rezultata simulacija modela provoena je usporeivanjem simuliranih (izraËunatih) s mjerenim vrijednostima razina podzemne vode na 157 piezometara na podruËju meimurskog vodonosnog sustava, pri Ëemu se ocjenjivalo maksimalne, minimalne, srednje i apsolutne srednje reziduale. Takoer se pri analizi koristio i histogram reziduala. Apsolutni srednji reziduali, odnosno odstupanja simuliranih razina

122 Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

K. Posavec, I. MustaË ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

#

#

#

#

#

## #

##

###

#

#

#

Z-2Z-5Z-4

Z-3

Z-9Z-8Z-7

Z-1

Z-6

Z-1

Z-1

Z-5Z-4

Z-2Z-1

5600000.000000

5600000.000000

5608000.000000

5608000.000000

5616000.000000

5616000.000000

5624000.000000

5624000.000000

5632000.000000

5632000.000000

5128000.

0000

00

5128000.

0000

00

5132000.

0000

00

5132000.

0000

00

5136000.

0000

00

5136000.

0000

00

5140000.

0000

00

5140000.

0000

00

5144000.

0000

00

5144000.

0000

00µ

Tumač oznaka:TRASE NAKON 50 DANA

TRASE PRILJEVNOG PODRUČJA

CRPILIŠTE NEDELIŠĆE

CRPILIŠTE PRELOG

CRPILIŠTESVETA MARIJA

Slika 6. Simulirane trase za visoke vode

podzemne vode od izmjerenih iznosili su u prosjeku 0,3 m, πto je i viπe nego zadovoljavajuÊe s obzirom na dostupne podatke o parametrima vodonosnika i njihovoj prostornoj raspodjeli. Osim usporedbe mjerenih i izraËunatih vrijednosti razina podzemne vode, analizirana je bilance mase.

Bilanca mase jedan je od kljuËnih indikatora uspjeπ-nosti simulacije. Ako je pogreπka bilance mase u simu-laciji za veÊinu stresnih razdoblja manja od 2 posto, rezultati simulacije mogu se smatrati prihvatljivim s time da je i model ukalibriran. Ako je pogreπka bilance mase u simulaciji za veÊinu stresnih razdoblja veÊa od 2 posto, tada mogu postojati neke nestabilnosti u rje-πenju te nedosljednosti u rezultatima. U tom se sluËaju ne moæe sa sigurnoπÊu reÊi jesu li pogreπke u rezultati-ma simulacije posljedica pogreπke u bilanci mase ili pak pogreπnih ulaznih podataka rabljenih u modelu. Greπka bilance mase je u simulacijama za sva stresna razdoblja bila manja od 2 posto, πto rezultate simulacija Ëini pri-hvatljivim.

4. SIMULACIJE TRASIRANJA »ESTICAModel trasiranja Ëestica kreiran je s ciljem odreiva-

nja, odnosno delineacije zaπtitnih zona vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija. Za simulacije trasira-nja Ëestica primijenjen je MODPATH program (Pollock, 1989.), a rezultati modela toka podzemne vode uzeti

su kao podloga modelu trasiranja Ëestica. Jednadæbe trasiranja Ëestica koje primijenjuje MODPATH izvede-ne su pod pretpostavkom da se Ëestice gibaju efekti-vnom brzinom toka podzemne vode. Da bi se u dome-ni modela toka izraËunala efektivna brzina toka podze-mne vode, MODPATH rabi parametar efektivnu poro-znost nef.. Na osnovi rezultata modela toka i prostorne raspodjele efektivne poroznosti nef. koja je napravljena u skladu sa zonarnom prostornom raspodjelom hidra-uliËke vodljivosti i specifiËnog uskladiπtenja, kreira se raspodjela efektivnih brzina toka podzemne vode za svako vremensko (stresno) razdoblje u domeni modela toka. Vrijednosti efektivne poroznosti iznosile su 0,07 za podruËje vodocrpiliπta NedeliπÊe i 0,1 za podruËje vodocrpiliπta Prelog i Sveta Marija. S obzirom na to da su zone zaπtite vodocrpiliπta odreivane za razdoblje niskih i visokih voda, pri simulaciji trasiranja Ëestica uvrπtene su raspodjele efektivnih brzina toka podze-mne vode na dan niskih i visokih voda.

KoristeÊi rezultate simulacija trasiranja Ëestica una-trag (backward particle tracking) u prvom vodono-snom sloju, izvrπena je delineacija II. i III. zone zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija. S obzi-rom na vrlo tanke pokrovne naslage koje na nekim podruËjima Ëak i nisu prisutne (vidi poglavlje 2), ver-tikalno procjeivanje kroz nesaturirani dio krovinskih naslaga nije uzeto u obzir, a πto je ujedno bio i doda-

123Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA K. Posavec, I. MustaË

#

#

#

#

#

## #

##

###

#

#

#

Z-2Z-5Z-4

Z-3

Z-9Z-8Z-7

Z-1

Z-6

Z-1

Z-1

Z-5Z-4

Z-2Z-1

5600000.000000

5600000.000000

5608000.000000

5608000.000000

5616000.000000

5616000.000000

5624000.000000

5624000.000000

5632000.000000

5632000.000000

5128000.

0000

00

5128000.

0000

00

5132000.

0000

00

5132000.

0000

00

5136000.

0000

00

5136000.

0000

00

5140000.

0000

00

5140000.

0000

00

5144000.

0000

00

5144000.

0000

00µ

Tumač oznaka:I. ZONA ZAŠTITE

II. ZONA ZAŠTITE

III. ZONA ZAŠTITE (MEĐIMURSKA ŽUPANIJA)

III. ZONA ZAŠTITE (VARAŽDINSKA ŽUPANIJA)

III. ZONA ZAŠTITE (REPUBLIKA SLOVENIJA)

CRPILIŠTE NEDELIŠĆE

CRPILIŠTE PRELOG

CRPILIŠTESVETA MARIJA

Slika 7. Prijedlog zona sanitarne zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija

tni faktor sigurnosti pri dimenzioniranju II. zone zaπ-tite. Na slikama 5. i 6. prikazani su rezultati simulaci-ja trasiranja Ëestica za niske i visoke vode u uvjetima crpljenja za koje su zaπtitne zone dimenzionirane (vidi poglavlje 5). Ti su rezultati rabljeni pri izradi prijedlo-ga zaπtitnih zona za vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija.

U izradi konaËnog prijedloga II. i III. zone zaπtite, a u dogovoru sa StruËnim povjerenstvom za pripremu Odluka o zaπtiti izvoriπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija, postavljene su sljedeÊe smjernice:

a) prijedlog zona zaπtite ne smije biti manji od zona dobivenih simulacijama trasiranja Ëestica za niske i visoke vode (Ëimbenik sigurnosti) niti smije znatnije odstupati od njih,

b) granica prijedloga zona zaπtite treba iÊi promet-nicama, putovima, granicama graevinskog pod-ruËja ili katastarskih Ëestica radi lakπeg oznaËava-nja i uoËavanja oznaka.

5. ZONE ZA©TITE VODOCRPILI©TA NEDELI©∆E, PRELOG I SVETA MARIJA

Prijedlog zona sanitarne zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija naËinjen je u skladu s Pravilnikom o utvrivanju zona sanitarne zaπtite izvo-riπta (NN 55/02) (slika 7.), a na temelju simulacija toka

podzemne vode i trasiranja Ëestica uz sljedeÊe, pre-dviene, crpne koliËine: NedeliπÊe Q=1000 l/s, Prelog Q=750 l/s i Sveta Marija Q=100 l/s.

PostojeÊu crpnu koliËinu na vodocrpiliπtu NedeliπÊe osigurava 6 zdenaca, svaki eksploatacijskog kapaci-teta od 100 l/s, a koji crpe prvi i drugi vodonosni sloj, osim zdenca Z-1 koji crpi samo prvi vodono-sni sloj. Dodatni zdenci koji bi trebali osigurati uku-pnu predvienu crpnu koliËinu od 1000 l/s, u mode-lu crpe samo prvi vodonosni sloj. Ovakav pristup dodatni je Ëimbenik sigurnosti pri dimenzioniranju II. zone zaπtite i ne prejudicira da buduÊi zdenci izvedeni na vodocrpiliπtu NedeliπÊe neÊe u stvarno-sti zahvaÊati i drugi vodonosni sloj, veÊ je iskljuËi-vo dodatni Ëimbenik sigurnosti pri dimenzioniranju II. zone zaπtite.

Vodocrpiliπte Prelog sastoji se od aktivnog zden-ca koji zahvaÊa gornji πljunËani vodonosni sloj. PrimjenjujuÊi isti pristup kao i kod vodocrpiliπ-ta NedeliπÊe, buduÊi zdenci koji bi trebali osigura-ti ukupnu predvienu crpnu koliËinu od 750 l/s, u modelu crpe samo prvi vodonosni sloj, πto je doda-tni Ëimbenik sigurnosti zaπtite vodocrpiliπta. Jednako kao i kod vodocrpiliπta NedeliπÊe, ovakav pristup ne prejudicira da buduÊi zdenci izvedeni na vodocrpili-πtu Prelog neÊe u stvarnosti zahvaÊati i drugi vodo-nosni sloj.

124 Hrvatske vode, 17 (2009) 68, 113-124

K. Posavec, I. MustaË ZONE SANITARNE ZA©TITE ME–IMURSKIH VODOCRPILI©TA

Na priËuvnom vodocrpiliπtu Sveta Marija postojeÊi zdenac ima ugraene dvije centrifugalne crpke koje u zajedniËkom radu daju 22 l/s, a u modelu je simuliran s predvienih 100 l/s. Filtar je postavljen u prvi vodo-nosni sloj, πto je kao i kod vodocrpiliπta NedeliπÊe i Sveta Marija dodatni Ëimbenik sigurnosti pri dimenzi-oniranju II. zone zaπtite.

Prema tome, navedene crpne koliËine gornja su granica do kojih se danaπnje crpne koliËine mogu poveÊavati, a da se pri tome predloæene granice zona ne trebaju mijenjati. Opisi i prikazi znaËajki vodonosnog sustava, dinamike vode u toj geoloπkoj sredini, temeljeni su na dovoljnom broju podataka pa smo slobodni istaknuti kako su predloæene zone po ocjeni autora toËne u mjeri u kojoj valja izostaviti πpekulacije o moguÊoj znatnijoj promjeni granica.

6. ZAKLJU»AKZone sanitarne zaπtite meimurskih vodocrpili-

πta novelirane su u skladu s novim Pravilnikom o utvrivanju zona sanitarne zaπtite (NN br. 55/02). Iako je novi Pravilnik u nekim dijelovima fleksibilni-ji od starog (NN br. 22/86), zone zaπtite vodocrpiliπta NedeliπÊe, Prelog i Sveta Marija nisu smanjene, veÊ su naprotiv na nekim vodocrpiliπtima i poveÊane, πto se posebno odnosi na III. zonu zaπtite koja je jedinstve-na i kao takva znatnije poveÊana za sva tri vodocrpi-liπta. Time se „meimurski izvor pitke vode“ u budu-Ênosti u prvom redu zaπtitio od potencijalnog zaga-enja iz kemijskih industrijskih postrojenja, odlagaliπta otpada i neproËiπÊenih otpadnih voda, a koji predsta-vljaju najveÊu prijetnju pogorπanju kakvoÊe podze-mne vode. Zone zaπtite iscrtane su u skladu sa smjer-nicama prema kojima granice zona prate prometnice, putove, graevinska podruËja naselja ili pak katastar-ske Ëestice, πto je omoguÊilo lakπe oznaËavanje i uoË-avanje oznaka zona. Osim toga, takvim pristupom izbjegnute su nepraktiËnosti poput onih gdje se katkad jedna polovica kuÊe ili pak katastarske Ëestice nalazila u jednoj zoni, a druga polovica izvan te zone.

LITERATURABagariÊ, I., Vodopija, M., ÆugËiÊ, D. (1990.): Studija

proπirenja crpiliπta NedeliπÊe - vodovoda »akovec. Zagreb.Grupa autora (1987.): Zaπtitne zone crpiliπta Prelog.

Meimurje graevni kombinat »akovec, OOUR Projektni biro, »akovec.

Grupa autora (2001.): Jedinstveni matematiËki simulacijski model nestacionarnog teËenja na dionici rijeke Drave od HE Formin do H.P. Botovo i dionici rijeke Mure od H.P. GoriËan do njenog uπÊa u Dravu. Institut za elektroprivredu i energetiku, Zagreb.

Hill, M. C. (1998.): Methods and Guidelines for Effective Model Calibration. Water Resources Investigations Report 98-4005, U.S. Geological Survey.

McDonald, M.G., Harbaugh, A.W. (1988.): A modular three- dimensional finite-difference ground-water flow model. Book 6, Chapter A1, U.S. Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations.

MiletiÊ, P., PerkoviÊ, D., Globan, M., Mayer, D., BlaπkoviÊ, I., HrvojiÊ, E., Capar, A., BlaπkoviÊ, V., BaËani, A., RapaiÊ, M., RadiËek, S., NakiÊ, Z., MihaliÊ, S. (1996.): Evidencija i gospo-darenje podzemnim vodama Hrvatske. RGN fakultet, Zagreb.

Narodne novine br. 22 (1986.): Pravilnik o zaπtitnim mjerama i uvjetima za odreivanje zona sanitarne zaπtite izvoriπta za piÊe.

Narodne novine br. 55 (2002.): Pravilnik o utvrivanju zona sanitarne zaπtite izvoriπta.

Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta NedeliπÊe, Sluæbeni vjesnik br. 13/1991.

Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta Prelog. Sluæbeni vjesnik br. 1/1988.

Pravilnik o zaπtitnim mjerama i uvjetima za odreivanje zona sanitarne zaπtite izvoriπta za piÊe. Narodne novine br. 22/1986.

Pravilnik o utvrivanju zona sanitarne zaπtite izvoriπta. Nar-odne novine, br. 55/2005.

Pollock, D.W. (1989.): Documentation of computer programs to compute and display pathlines using results from the U.S. Geological Survey modular three-dimensional finitedifferenceground-water flow model. U.S. Geological Survey Open-File Report 89-381.

Posavec, K., BaËani, A. i Parlov, J. (2003.): Application of Observation Head Browser for Spatial-Temporal Display of the Groundwater Tables in GIS Environment: the Zagreb Aquifer System, Croatia. RMZ - Materials and Geoenvironment, 50, 309-312.

Princon d.o.o. (1991.): Zaπtitne zone C. S. NedeliπÊe. Princon d.o.o., »akovec.

Princon d.o.o. (1994.): Zaπtitne zone C. S. Sv. Marija na Muri. Princon d.o.o., »akovec.

Sluæbeni vjesnik br. 13 (1991.): Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta NedeliπÊe.

Sluæbeni vjesnik br. 1 (1988.): Odluka o zaπtiti vodocrpiliπta Prelog.

Spitz, K., and J. Moreno. (1996.): A Practical Guide to Groundwater and Solute Transport Modeling. John Wiley and Sons, New York.

UrumoviÊ, K., Hlevnjak, B., PrelogoviÊ, E. i Mayer, D. (1990.): Hidrogeoloπki uvjeti varaædinskog vodonosnika. Geoloπki Vjesnik, 43, 149 - 158.

Autori:

Doc. dr. sc. Kristijan Posavec, dipl. ing. geol.1

Mr. sc. Ivica MustaË, dipl. ing. geot.2

1Rudarsko-geoloπko-naftni fakultet SveuËiliπta u Zagrebu, Pierottijeva 6, 10000 Zagreb2Hrvatske vode, VGO za vodno podruËje slivova Drave i Dunava, VGI Meimurje

ivica.mustac@voda.hr