Naslov Modeliranje širenja onečišćenja nitratima u podzemnoj vodi i analiza utjecaja na vodocrpilište : doktorska disertacija
Naslov (engleski) Nitrate pollution propagation in groundwater and wellfield imapct assessment : doctoral dissertation
Autor Marko Šrajbek
Mentor Lado Kranjčević (mentor)
Mentor Ivan Kovač (komentor)
Član povjerenstva Siniša Družeta (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Vanja Travaš (član povjerenstva)
Član povjerenstva Ranko Biondić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Tehnički fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2021, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Interdisciplinarne tehničke znanosti
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 628 - Tehnika javnog zdravstva. Sanitarna tehnika i uređaji. Rasvjetna tehnika
Sažetak Nitrati su u svijetu prepoznati kao jedno od najčešćih vrsta onečišćenja podzemnih voda u
međuzrnskim vodonosnicima. Uslijed činjenice da su vodocrpilišta zbog utjecaja na tok
podzemne vode posebno ranjiva, sve se više pažnje usmjerava na zaštitu njihovih utjecajnih
zona, što je od krucijalnog značaja za kvalitetnu vodoopskrbu. Svrha ovog rada je dati
znanstveni doprinos u razumijevanju pronosa onečišćenja u podzemnoj vodi na utjecajnom
području vodocrpilišta te na temelju matematičkih, statističkih, geostatističkih i numeričkih
metoda locirati i kvantificirati površinske i točkaste izvore onečišćenja.
U tu svrhu određeno je istražno područje koje obuhvaća tri vodocrpilišta na širem području
grada Varaždina. Metode korištene u ovom radu mogu se primijeniti i na lokacijama drugih
vodocrpilišta u međuzrnskim vodonosnicima, čime metode dobivaju na univerzalnosti.
Međutim, svakoj lokaciji treba pristupiti individualno kako bi se ispravno postavio koncept
istraživanja te dobili pouzdani rezultati.
Visoka koncentracija nitrata u podzemnoj vodi na području istraživanja predstavljala je
dugogodišnji problem u vodoopskrbi, uslijed čega je jedno vodocrpilište već zatvoreno, dok se
na ostalima bilježi blagi porast koncentracije tog parametra. Iz navedenog razloga, lokacije ovih
vodocrpilišta prikladne su za provedbu ovakve vrste znanstvenog istraživanja.
U okviru ovog rada analizirani su određeni parametri kvalitete podzemne vode na
vodocrpilištima Varaždin, Bartolovec i Vinokovščak u razdoblju od 1993. do 2017. godine.
Podzemna voda je u pravilu dobre kvalitete, osim u pogledu koncentracije nitrata na
vodocrpilištu Varaždin, gdje su vrijednosti tog parametra iznad maksimalno dopuštene
koncentracije.
Posljednjih godina povećava se količina crpljenja podzemne vode na vodocrpilištima
Bartolovec i Vinokovščak, a u istom razdoblju uočeno je povećanje koncentracije nitrata, stoga
je analizirana povezanost koncentracije nitrata o količini crpljenja. Uočena je dobra povezanost
promatranih skupova podataka u gornjem, dok je povezanost izostala u donjem vodonosnom
sloju.
Analizirana je povezanost količine oborina i koncentracije nitrata na promatranim
vodocrpilištima i uočena je dobra do jaka povezanost dvaju skupova podataka na gotovo svim
promatranim lokacijama, a vrijednosti koeficijenta korelacije u pravilu su veće od 0,75.
Na temelju izrađenih modela toka podzemne vode određena su utjecajna područja promatranih
vodocrpilišta u radnim uvjetima te su locirani izvori onečišćenja nitratima, koji se općenito
mogu podijeliti u površinske i točkaste izvore. Obzirom na vrijeme zadržavanja podzemne vode
u horizontalnom toku zaključuje se da su vodozaštitne zone sanitarne zaštite na sva tri
promatrana vodocrpilišta obilježena u skladu s važećim pravilnikom.
Prostorne distribucije koncentracije nitrata na promatranim vodocrpilištima pokazuju
povećanje koncentracije u nekom određenom smjeru, a na lokacijama vodocrpilišta Varaždin i
Vinokovščak to povećanje je u smjeru točkastih izvora onečišćenja.
Geostatističkom metodom su locirani točkasti izvori onečišćenja, a statističkom metodom je
kvantificiran njihov utjecaj na vodocrpilištu Varaždin. Rezultati ukazuju da je odlagalište
peradarskog materijala u utjecajnom području vodocrpilišta glavni izvor onečišćenja nitratima.
Na temelju izrađenog modela toka podzemne vode na vodocrpilištu Varaždin provedena je
simulacija transporta nitrata procesima advekcije i disperzije. Rezultati simulacije također
ukazuju na lokaciju odlagališta peradarskog materijala kao najvećeg izvor onečišćenja
nitratima, međutim značajan doprinos koncentraciji nitrata na vodocrpilištu pridonose i
peradarske farme, koje se nalaze u utjecajnom području vodocrpilišta.
Sažetak (engleski) Nitrates are worldwide recognized as one of the most common types of groundwater pollution
in intergranular aquifers. Due to the fact that wellfields are particularly vulnerable because of
its impact on groundwater flow, today more attention is focus to the protection of their impact
zones. The purpose of this paper is to make a scientific contribution to understanding the
transport of pollution in groundwater in the area of wellfield impact zones and based on
mathematical, statistical, geostatistical and numerical methods to locate and quantify diffuse
and point sources of pollution.
For this purpose, a research area has been determined and it includes three wellfields in the
wider area of the town of Varaždin. The methods used in this paper can also be applied to the
locations of other wellfields in intergranular aquifers. However, each wellfield case needs to be
approached individually in order to properly set up the research concept and obtain reliable
results.
The high nitrate concentration was a long-standing problem in groundwater in the study area,
as a result of which one wellfield was already closed, while on the others a slight increase in
the concentration of this parameter has been recorded. For this reason, the locations of these
wellfields are suitable for conducting this type of scientific research.
Within this paper certain parameters of groundwater quality at wellfields Varaždin, Bartolovec
and Vinokovščak in the period from 1993 to 2017 are analyzed. Groundwater is generally of
good quality, except in terms of nitrate concentration at the Varaždin wellfield, where the values
of this parameter are above the maximum allowable concentration.
In recent years, the pumping rate has been increasing at the wellfields Bartolovec and
Vinokovščak and in the same period an increase in nitrate concentration was observed, therefore
the relationship between nitrate concentration and pumping rate is analyzed. A good correlation
of the data sets is observed in the upper aquifer, while the correlation is absent in the lower
aquifer.
The correlation between precipitation and nitrate concentration at the observed wellfields is
analyzed and a good to strong correlation between the two data sets is observed at almost all
locations, and the values of the correlation coefficient are generally higher than 0,75.
Based on the developed groundwater flow models, the influential areas of the observed
wellfields in working conditions are determined and the sources of nitrate pollution are located,
which can generally be divided into non-point and point sources. Considering the time of
groundwater retention in the horizontal flow, it is concluded that the water protection zones at
all three observed wellfields are marked in accordance with the applicable ordinance.
Spatial distributions of nitrate concentration at the observed wellfields obtained by the Kriging
method show an increase in concentration in a certain direction, and at the locations of Varaždin
and Vinokovščak wellfields the increase is in the direction of point sources of pollution.
The statistical and geostatistical methods are used to quantify the sources of pollution at the
Varaždin wellfield, and the results indicate that the poultry dumpsite in the influential zone of
the wellfield is the main source of nitrate pollution.
Based on the developed numerical groundwater flow model at the Varaždin wellfield, a
simulation of nitrate transport by advection and dispersion processes is performed. The
simulation results also indicate the location of the poultry dumpsite as the largest source of
nitrate pollution, however, poultry farms, which are located in the area of influence of the
wellfield, also contribute significantly to the nitrate concentration at the wellfield.
Ključne riječi
podzemna voda
koncentracija nitrata
model toka podzemne vode
kvantifikacija izvora onečišćenja
simulacija transporta nitrata
Ključne riječi (engleski)
groundwater
nitrate concentration
groundwater flow model
pollution sources quantification
nitrate transport simulation
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:190:340356
Datum promocije 2021
Studijski program Naziv: Poslijediplomski doktorski studij iz područja Tehničkih znanosti, polja Strojarstva, Brodogradnje i Temeljnih tehničkih znanosti i Interdisciplinarnih tehničkih znanosti Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg XIV, 188 str. ; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2021-10-15 09:40:17