vpliv Črpanja za zavarovanje gradbene jame mestne … · pada v smeri proti melju in pobrežju. v...

mag. I. KOPAČ

- 218 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJAUPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA

MIŠIČEV VODARSKI DAN 2009

mag. Irena KOPAČ*

VPLIV ČRPANJA ZA ZAVAROVANJE GRADBENE JAME MESTNE TRŽNICE MARIBOR NA ČRPALIŠČE VRBANSKI

PLATO

POVZETEK

Na območju največjega črpališča Mariborskega vodovoda Vrbanski plato smo se v drugi polovici leta 2007 in v začetku leta 2008 srečali z nekontroliranim, relativno obsežnim hidravličnim posegom črpanja za zavarovanje gradbene jame mestne tržnice. Poseg, ki je bil znotraj vplivnega območja vodnjakov Vrbanskega platoja, je povzročil tako poslabšanje hidravličnih razmer v vodonosniku kot tudi poslabšanje kakovosti podzemne vode. S pomočjo meritev gladine in kakovosti podzemne vode ter matematičnega modela toka podzemne vode se je ocenil vpliv tega posega in opisan je pristop pri reševanju posledic, ki jih je povzročil.

UVOD

Vrbanski plato je najbolj izdaten vodni vir v severovzhodni Sloveniji z izredno ugodno lego za izkoriščanje in varovanje pitne vode ter z ugodnim in zanesljivim napajanjem iz zajezene reke Drave, ki je neodvisno od sušnih razmer. Vodonosnik Vrbanski plato je nepogrešljivega pomena tako za Mestno občino Maribor kot tudi za okoliške občine. Ob rekonstrukciji mestne tržnice, ki je z gradnjo garaž posegla v območje podzemne vode tega območja, so v drugi polovici leta 2007 na tem območju zgradili drenažne vodnjake v gradbeni jami za zniževanje gladine podzemne vode v času gradnje in eventuelnim kasnejšim varovanjem objekta. Črpanje iz teh vodnjakov se je izvajalo od 11.10.2007 do 28.1.2008 z različno intenziteto. To črpanje je bistveno vplivalo na črpališče Vrbanski plato, gladina podzemne vode se je občutno znižala, v okviru monitoringa kakovosti podzemne vode pa se je zaznalo tudi poslabšanje kvalitete vode oz. dodatno izpiranje onesnaževal iz območja mesta. Ta poseg je bil pri nas pravzaprav prvi primer nekontroliranega, relativno obsežnega hidravličnega posega znotraj vplivnega območja vodnjakov vodovodnega sistema, ki je poleg poslabšanja hidravličnih razmer vplival tudi na poslabšanje kvalitete podzemne vode.

Območje obravnave – mestna tržnica (rdeče/črno) in črpališče Vrbanski plato (modro/sivo) (kartografski vir: GAEAplus)

* mag. Irena KOPAČ, univ. dipl. inž. gradb., IEI – Institut za ekološki inženiring d.o.o., Ljubljanska 9, 2000 Maribor

mag. I. KOPAČ



VODONOSNIK VRBANSKI PLATO

Vodonosnik Vrbanskega platoja se nahaja na severozahodnem robu Maribora in obsega širše območje, ki sega od Limbuške dobrave, Mariborskega otoka, Koblerjevega zaliva, dela območja jugovzhodne Kamnice, dolini Rošpoškega in Vinarskega potoka, platoja med njima, samega Vrbanskega platoja, omejenega na eni strani s Kalvarijo in na drugi z reko Dravo ter severozahodnega območja mesta Maribor na levem bregu Drave vse do Melja ter manjšega vplivnega območja na območju Studenc, kjer priteka del podzemne vode z desnega brega reke Drave. Na sliki 2 je ilustrativno prikazano območje vodonosnika Vrbanskega platoja. Glede na to, da je reka Drava med Mariborskim otokom in jezom v Melju zajezena na koti cca 253.00, je vodonosnik Vrbanskega platoja omejen s to koto nepropustne podlage.

Vodonosnik Vrbanskega platoja Ravninsko območje na levem in desnem bregu Drave med Mariborskim otokom in Meljem sestavljajo prodne in peščene kvartarne naplavine. Nasipanje proda in peska je sledilo dobi močnega dviganja, v kateri si je Drava urezala globoko strugo tip pod vznožjem gričevja. Tedanja struga Drave je okrog 14 m globlja od današnje struge Drave pri Mariborskem otoku. Fazi dviganja je sledilo pogrezanje ozemlja in zasipavanje s prodom in peskom. V tej dobi je nastala visoka terasa, ki je dobro ohranjena v Kamnici ter v centru mesta severno od Gosposvetske in Partizanske ulice. Prav tako je lepo ohranjena na celotnem desnem bregu Drave. Površina terena je na nadmorski višini približno 280m in pada v smeri proti Melju in Pobrežju. V mlajšem pleistocenu so se menjavale faze dviganja in urezovanja Drave s fazami mirovanja, kar kažejo tri nižje terase, ki si slede ena za drugo v smeri proti današnji dravski strugi. Zelo močno dviganje in s tem urezovanje reke se je začelo v najmlajšem pleistocenu in je trajalo vse do zajezitve za HE Zlatoličje in izgradnjo jezu v Melju.

Sistem toka podzemne vode oz. vodonosnika poteka po stari zasipani strugi reke Drave. Os stare dravske struge poteka od točke nad zajezitvijo HE Mariborski otok, pod Limbuško dobravo zavije v smeri Mariborskega otoka in mostu nanj. Od tu pa poteka proti severovzhodu skozi črpališče na Vrbanskem platoju in naprej v smeri proti jugovzhodu, kjer ponovno preseka sedanjo strugo nizvodno od studenške brvi. Nato poteka do železniškega mostu vzporedno z njo, nakar preide na desni dravski breg.

Skozi vodonosnik na tem območju se v glavnem pretaka voda, ki pronica iz Drave in je zajezena na koti cca 253.0. Na območju Mariborskega otoka priteka tudi del podzemne vode iz območja Limbuške dobrave, na območju med studenško brvjo in železniškim mostom pa del vode iz desne strani reke Drave. Dotoki, ki prihajajo z desne strani reke Drave niso bili natančneje analizirani in ni ugotovljena njihova natančna velikost. Črpališče Vrbanski plato ustvarja veliko depresijo, zaradi katere se na območju centra mesta Maribor ustvarja vododelnica med tokom podzemne vode k črpališču in

mag. I. KOPAČ



podzemno vodo, ki odteka proti Melju, se drenira in izpušča v staro strugo reke Drave za jezom v Melju. Na črpališču Vrbanski plato se lahko danes načrpa do 760 l/s pitne vode in pokriva do cca 70% potreb po pitni vodi vodovodnega sistema, ki ga upravlja Mariborski vodovod. V letu 2007, v katerem je prišlo do črpanja iz sistema vodonosnika Vrbanskega platoja zaradi varovanja gradbene jame mestne tržnice, je delež načrpane vode iz Vrbanskega platoja znašal 69% (glej sliko 3).

Slika 3. Delež načrpanih količin pitne vode v črpališčih Mariborskega vodovoda v letu 2007 Skupno je na tem območju zgrajenih šestindvajset vodnjakov, od tega je petnajst črpalnih vodnjakov do globine 42 m pod terenom, štirje vodnjaki so zgrajeni za črpanje vode iz Mariborskega otoka, štirje so nalivalni vodnjaki v dolini Vinarskega potoka ter trije varovalni vodnjaki ob cesti Maribor Dravograd med dolinama Vinarskega in Rošpoškega potoka.

Obstoječi vodnjaki na območju Vrbanskega platoja

ZASNOVA ODVODNJAVANJA TRŽNICE

Ob rekonstrukciji mestne tržnice, ki je z gradnjo garaž posegla v območje pod gladino podzemne vode tega območja, so v drugi polovici leta 2007 na tem območju zgradili drenažne vodnjake v gradbeni jami za znižanje gladine podzemne vode v času gradnje in eventuelnim kasnejšim varovanjem

mag. I. KOPAČ



objekta. Podatke o zasnovi odvodnjavanja gradbene jame tržnice smo povzeli po elaboratu načrta odvodnjavanja, ki ga je izdelal Preliv d.o.o., Ljubljana. Predvidena gradbena jama za izgradnjo nove mestne tržnice je bila približno pravokotne oblike, dolžine okoli 150 m in širine 35 m ob Dravi ter 40 m ob Koroški cesti. Površina jame je bila okoli 5.150 m2. Na tej površini je bilo potrebno znižati gladino podzemne vode okoli 0,6 m pod dno jame in jo vzdrževati na tem nivoju, kolikor časa je to bilo potrebno. Sam obseg gradbene jame je znašal okoli 376 m.

Shematski vzdolžni prerez gradbene jame tržnice (vir: Preliv d.o.o., razmerje višine/dolžine 2:1)

Dno gradbene jame je bilo predvideno na koti 249,35. Gladina podzemne vode pod območjem tržnice je pod neposrednim vplivom zajezene reke Drave med Mariborski otokom in jezu v Melju, ki niha cca 1 m okrog kote 253.00. Po podatkih meritev v geomehanskih vrtinah tržnice je bila ta kota od cca 252,40 ob Dravi in do cca 252,00 ob Koroški cesti. Torej je bilo potrebno znižati gladino podzemne vode od cca 3,7 m ob Dravi do cca 2,3 m ob Koroški cesti. Gradbena jama je bila varovana z navpičnimi Jet Grouting piloti, ki so segali 2,0 m pod dno gradbene jame do kote 247,35 in so bili nepropustni. Dotok podzemne vode v drenažne vodnjake je bil možen le izpod nepropustne stene. Začasna dinamična gladina podzemne vode je bila vzdrževana na koti 248,70 m.

Predvidena je bila planska izračunana črpalna količina 440 l/s. Pri izbiri črpalk je bilo predvideno, da je morala biti začetna količina črpanja podzemne vode do ustalitve gladine nekoliko višja. Način odvodnjavanja je bil predviden z 20-timi stalnimi vodnjaki. Njihova natančna lokacija se je določala sproti in prilagajala gradbenim delom.

Mariborski vodovod je pridobil podatke glede dinamike črpanja, prikazane v Tabeli 1, od izvajalca del na območju tržnice Konstruktorja VGR d.o.o. Tabela 1.Dinamika črpanja za zavarovanje gradbene jame tržnice po podatkih Konstruktorja VGR

mag. I. KOPAČ



OCENA VPLIVA

Ocena vpliva posega črpanja za zavarovanje gradbene jame mestne tržnice je bila opravljena na: analizi podatkov o gladini podzemne vode, ki jih je zbiral Mariborski vodovod, podlagi kemijskih analiz podzemne vode tega območja, ki so se izvedle v okviru rednega

imisijskega monitoringa Mestne občine Maribor ter na podlagi simulacij toka podzemne vode določenega z nestacionarnim matematičnim

modelom.

Slika 6.Lokacije piezometrov med mestno tržnico in črpališčem Vrbanski plato

Mariborski vodovod v okviru svojega notranjega nadzora spremlja gladino podzemne vode na nekaterih ključnih mestih. Tako je tudi opazil v piezometrih znotraj črpališča zniževanje gladine podzemne vode, čeprav prvotno niso poznali vzroka. Najbolj karakteristična je analiza gladine v piezometrih P2 in P3, ki se nahajata med vodnjaki črpališča Vrbanski plato, in KP-2, ki se nahaja na križišču Vrbanske ceste in Kajuhove ulice, na lokaciji med tržnico in črpališčem.

Na sliki 7 je grafični prikaz tega nihanja gladine podzemne vode in iz nje je jasno razviden prvotno zaznan upad gladine v piezometru KP-2, ki ga je val hidravlične motnje dosegel prvi, in nato še v samem črpališču. To znižanje gladine je dokaj očitno izstopalo od običajnih vrednosti nihanja gladine podzemne vode tega območja. Nivo podzemne vode je postopoma upadel na kritično vrednost, primerljivo z nizkim vodostajem v letu 1993, ko se je v območje črpališča Vrbanski plato pritegnilo onesnaženje s trihalometani iz takrat netesne kanalizacije desnega brega v območju Studenc. Z ukrepom povečanega črpanja iz Mariborskega otoka in umetnega bogatenja podzemne vode v dolini Vinarskega potoka so se hidrološke razmere v drugi polovici leta stabilizirale.

Slika 7.Primerjava nivoja podzemne vode v piezometrih znotraj črpališča Vrbanski plato in KP-2 (vir: Mariborski vodovod)

Podatkom o poslabšanju kvalitete podzemne vode smo lahko sledili na podlagi imisijskega monitoring Mestne občine Maribor v letu 2007 ter dopolnilnih meritev ZZV Maribor v letu 2008.

Iz podatkov (primer v tabeli 2 in grafa na sliki 8) je jasno razvidno, da je prišlo do poslabšanja kvalitete podzemne vode Vrbanskega platoja tako z nitrati, pesticide in parametri značilnimi za onesnaženje iz urbano – prometnega območja. Ker so se dopolnilne meritve opravile šele konec prve polovice in v drugi polovici leta 2008, medtem ko je bil največji vpliv posega črpanja za zavarovanje gradbene jame tržnice v prvi polovici leta 2008, nimamo podatkov o dejanskih maksimalnih vrednosti poslabšanja kakovosti podzemne vode in tega tudi ni moč oceniti.

mag. I. KOPAČ



Tabela 2. Podatki o analizah kakovosti podzemne vode

Slika 8.Izmerjene koncentracije pesticidov s povečanjem v jesenskem obdobju leta 2007 (vir: ZZV Maribor) Da bi lahko nekoliko bolj celovito ocenili dogajanja zaradi posega črpanja ob izgradnji nove mestne tržnice, smo uporabili tudi nestacionarni 3D matematični model vodonosnika Vrbanski plato. Za modeliranje smo uporabili Visual MODFLOW Premium 4.3 (Schlumberger Water Services). Modelirali smo obdobje 2 let – prvo leto je bilo leto pred pričetkom črpanja na območju mestne tržnice, nato je sledilo obdobje 97 dni črpanja na tem območju in po prenehanju tega črpanja smo sledili še sanaciji razmer na tem območju v obdobju 267 dni. Za ilustracijo celovite slike dogajanja smo na tem območju sledili tudi poti delcev v podzemni vodi, ki smo jih namestili na tri karakteristična območja ter upoštevali njihovo pot enkrat brez vpliva posega črpanja na območju mestne tržnice ter drugič ob vplivu tega črpanja. Tri karakteristična območja, kamor smo postavili delce, ki smo jim sledili z advekcijskim transportom so bila: širše območje okrog mestne tržnice, območje ob levem bregu reke Drave ter območje centra mesta. Pregled simulacij z modelom toka podzemne vode je jasno prikazal vpliv posega črpanja ob varovanju gradbene jame tržnice. Gladina podzemne vode med mestnim območjem in Vrbanskim platojem se je občutno znižala. Za dotok vode v smeri Vrbanskega platoja iz mestne strani se je zablokiral v času varovalnega črpanja znatni del levega brega reke Drave na območju Lenta, od koder se običajno napaja vodonosnik Vrbanskega platoja. Seveda je to zahtevalo odprtje novih poti dotoka in povečane hitrosti pretoka podzemne vode, da je lahko črpališče Vrbanski plato delovalo z nezmanjšano kapaciteto. V smeri črpališča Vrbanski plato se je pričelo pretakati tudi večji del podzemne vode iz območja centra mesta, ki v običajnih razmerah odteka v smeri proti Melju. To je seveda prineslo večje izpiranje onesnaževal, med njimi tudi tista značilna za urbano-prometno območje. Prav tako je to znižanje vplivalo tudi na dotok iz nasprotne strani, iz smeri Mariborskega otoka, kjer se je ob določenem časovnem zamiku prav tako povečal padec in s tem dotok podzemne vode k črpališču.

mag. I. KOPAČ



Slika 9. Tok podzemne vode pred pričetkom črpanja za zaščito gradbene jame tržnice;

pot delcev iz območja levega brega reke Drave

Slika 10. Tok podzemne vode v času največjega varovalnega črpanja na območju

mestne tržnice Najbolj karakteristična je slika z advekcijskim transportom delcev iz območja levega brega Drave v območju mesta. Lepo je razvidna deformacija poti delcev in na sliki 10 je vidno vplivno območje, ki je nastalo ob tem črpanju in ki je prekinilo dotok vode iz tega območja v smeri proti Vrbanskem platoju. Vidimo, da se je zablokiral dotok iz skoraj polovice obrežja reke Drave, ki običajno služi napajanju črpališča Vrbanski plato. To je seveda imelo za posledico, da je pričela dotekati voda v smeri Vrbanskega platoja iz območja, kjer običajno podzemna voda že odteka v smeri proti Melju. Tudi hitrosti napajanja podzemne vode s strani reke Drave so se povečale. Žal nimamo merilnih mest, s

mag. I. KOPAČ



katerimi bi lahko na tem območju ugotavljali tudi vpliv dotoka podzemne vode iz desnega brega reke Drave, iz območja Studenc.

ZAKLJUČEK

Takoj, ko je Mariborski vodovod v sredini januarja 2008 zaznal znatno nepojasnjeno znižanje gladine podzemne vode, ki je dosegla že kritični nivo 246 m nadmorske višine, je šel v akcijo odkrivanja vzroka in sanacijo razmer v črpališče Vrbanski plato. Prvi interventni ukrepi so bili v povečanem umetnem bogatenju z načrpanimi količinami vode iz Mariborskega otoka in bolj intenzivnem monitoringu nivojev podzemne vodena širšem vplivnem območju črpališča in kontrolo umetnega bogatenja do stabilizacije razmer. Prav tako je Mariborski vodovod dal pobudo Mestni občini Maribor za naročilo nekaj dodatnih ciljanih kemijskih analiz podzemne vode in izdelavo strokovne analize posega tega črpanja. Z določenim časovnim zamikom, se je to tudi izvedlo, vendar bi bilo bolje, če bi imela Mestna občina Maribor možnost hitrejšega ukrepanja. Vsekakor pa se je ob tem posegu pokazala vrednost aktivne zaščite Vrbanskega plaroja, saj je že ta I. faza aktivne zaščite z umetnim bogatenjem v dolini Vinarskega potoka omogočila relativno hitro stabilizacijo razmer. Varovanje gradbene jame tržnice z izčrpavanjem podzemne vode je bil obsežen nekontroliran poseg znotraj ožjega vodovarstvenega območja (VVO II). Tovrstni nekontrolirani posegi so nedopustni, saj ogrožajo varnost oskrbe s pitno vodo na širšem območju. Vsak tovrstni poseg mora biti pod strokovnim nadzorom, saj se lahko tveganje za oskrbo s pitno vodo z ustrezno kontrolo in pripravljenimi scenariji bistveno zmanjša. Do tovrstnih nekontroliranih posegov in z njimi povezanimi posledicami prihaja predvsem iz razloga strokovnega nepoznavanja in neupoštevanja zakonitosti varovanja podzemne vode. Mariborskemu vodovodu je bila ob tem konkretnem nekontroliranem posegu povzročena ekonomsko-gospodarska škoda, saj je bilo dolgotrajnejše črpanje podzemne vode iz nižje gladine podzemne vode energetsko zahtevnejše in tako dražje. Tudi sanacija z bolj intenzivnim črpanjem iz Mariborskega otoka in umetnim bogatenjem podzemne vode v dolini Vinarskega potoka je bila energetsko bolj zahtevna, kot pa bi bila kontrolirana predpriprava na ta poseg črpanja. V vsakem primeru pa tovrstni posegi povzročijo dodatne stroške, ki jih mora investitor upoštevati in predvideti ob posegih znotraj vodovarstvenih območij. Tako država kot lokalna skupnost morata preprečiti s svojimi strokovnimi organi in odgovornimi službami, da se investitorji izogibajo tovrstnim stroškom in se lotevajo nekontroliranih posegov, katerih sanacija je potem dražja kot pa bi bila prvotna priprava na kontroliran poseg.

VIRI

1. Kopač, I.: Črpališče Vrbanski plato – II. faza aktivne zaščite, hidrogeološki model, IEI d.o.o., št. 6V-

7H2.1, junij 2009, Maribor 2. Kumer, S.: Sanacija posledic črpanja podtalnice Vrbanskega platoja zaradi varovanja gradbene

jame tržnice, Mariborski vodovod, februar 2008, Maribor 3. Lapajne, S.: Sanacija posledic črpanja podtalnice Vrbanskega platoja zaradi varovanja gradbene

jame tržnice Maribor, ZZV Maribor, Inštitut za varstvo okolja, april 2009, Maribor 4. Božović, M.: Tržnica Maribor - načrt začasnega odvodnjavanja gradbene jame; Preliv d.o.o., julij

2007, Ljubljana

vpliv Črpanja za zavarovanje gradbene jame mestne … · pada v smeri proti melju in pobrežju. v...

Documents