Modelovanje u karstu

Hidrogeološki konceptualni model terena je opis prirodnih i antropogenih faktora koji utiču na kretanje, kvantitativne i kvalitativne karakteristike podzemnih voda. Formiranje ovakvog modela u karstu predstavlja osetljiv zadatak, čije rešavanje najčešće zahteva ulazne parametre (podaci o karstnim kanalima, pećinama, ponorima, vrtačama i dr., kao i mestima i zonama dreniranja); odgovarajuće softvere (ArcGIS, COMPASS, VisualTopo i dr.) i rezultate različitih istraživanja.

Formiranje fizičkog modela u digitalnom (kompjuterskom) formatu i njegova 3D analiza sa realno postavljenim unutrašnjim i spoljnjim parametrima, treba da dokaže da se sa jasnom kvantifikacijom, analizom i primenom softverskih alata uz terenska saznanja, može ući u znatno sigurnije predviđanje rasprostranjenja nedostupnih delova karstne izdani. Fizički model integriše, predstavlja i manipuliše prostornim informacijama u trodimenzionalnom prostoru, a njihovim povezivanjem sa vremenskim serijama, kvalitativnim i kvantitativnim podacima zapravo se formira 4D model.

Razvijanje konceptualnog modela terena u karstu je jedan od najtežih zadataka u hidrogeologiji, a brojni su neuspeli pokušaji da se primene u rešavanju problema u karstu (konstrukcije brana i akumulacija, tunela, razvoj sistema za vodosnabdevanje, remedijaciju podzemnih voda). Jedan od najvećih problema koji otežavaju primenu konceptualnog modela terena u karstu jeste pokušaj da se karst tretira kao homogena i izotropna sredina (equivalent porous medium-EPM) i razvoj hidrogeološkog koncepta modela koji je primenjiv samo kod intergranuralne porozne sredine.

  • Fotografija: 3D model karstnih kanala vrela i pećine Malo Vrelo (Milanović, Vasić, 2012)

Matematički modeli koriste matematičke jednačine koje opisuju elemente podzemnog toka, a variraju od prostih analitičkih modela do složenih (3D) numeričkih modela koji predstavljaju žižnu tačku konceptualnog modela terena. Kao vrsta matematičkog modela izdvaja se i stohastički model koji se pokorava zakonima verovatnoće i statistike, može biti različite kompleksnosti, počev od proste verovatnoće raspodele hidrogeoloških parametara do složenih modela koji zahtevaju vremenske serije podataka.

Isticanje iz karstnih vrela predstavlja veoma složen proces u formiranju rečnog oticaja. Matematički stohastički modeli za simuliranje dnevnih isticanja karstnih vrela u višegodišnjem periodu razvijen je u više međusobno nezavisnih nivoa. Na svakom nivou izvršavaju se određene funkcije, različite po matematičkoj strukturi i periodu diskretizacije vremena, a čiji je zajednički krajnji cilj simulacija i prognoza dnevnih ili mesečnih isticanja u višegodišnjem periodu (Ristić, 2007).

  • Fotografija: Dijagram rezultata primene kros-korelacije i realnih i simuliranih izdašnosti na primeru Velikog vrela u istočnoj Srbiji (Ristić, 2007)

Literatura:

  1. Krešić N. (2012): Hydrogeological conceptual site models – Data analysis and visualization, CRC Press Taylor & Francis Group, USA, Florida
  2. Milanović S., Vasić Lj. (2012): Hidrogeološka osnova zaštite podzemnih voda u karstu, Univerzitet u Beogradu, RGF, Departman za hidrogeologiju, Centar za hidrogeologiju karsta
  3. Milanović S., Vasić Lj. (2012): Formiranje 3D modela karstnih kanala u zoni isticanja vrela kao podloga za zahvatanje podzemnih voda u karstu – na primeru Malog vrela, Vodoprivreda, Beograd
  4. Milanović S., Stevanović Z., Vasić Lj., Ristić-Vakanjac V., (2013): 3D Modeling and monitoring of karst system as a base for its evaluation and utilization – A case study from eastern Serbia, Environmental Earth Science, DOI 10.1007/512665-013-2591-9
  5. Ristić, V., 2007: Razvoj simulacionog modela za proračun dnevnih isticanja karstnih vrela, Dokt. disert., RGF, Univerzitet u Beogradu, pp. 359.