red. prof. dr. Jure Ravnik

Predstojnik Raziskovalnega inštituta za strojništvo, Vodja Laboratorija za prenosne pojave v tekočinah in trdninah

E-pošta: jure.ravnik@um.si

GeoHidro je projekt iz naslova spodbude "Po kreativni poti" in se je/bo izvajal v prvi polovici leta 2017.

Sodelujejo podjejtje IEI, d.o.o., Fakulteta za strojništvo in Filozofska fakulteta Univerze v Mariboru.

 

Vsebina projekta:

Trajnostna oskrba z vodo in varovanje podzemnih voda, ob istočasnem sožitju ostale rabe prostora postaja vse večji izziv sodobnega časa. Na svetovni ravni se pričakuje do leta 2050 za 55% povečana potreba po vodi in tudi na območju Slovenije lahko pričakujemo, da bo voda do sredine tega stoletja postala strateška dobrina. Tako se znotraj EU spodbujajo informacijska in komunikacijska tehnološka orodja (ICT strategy), ki bodo v bodoče lahko tudi zagotavljala nova delovna mesta na področju upravljanja z vodami.
 
Iz tega vidika je bil zasnovan projekt GeoHidro, katerega glavni cilj bo izdelati metodologijo za trajnostno rabo podzemnih voda kot obnovljivega vodnega vira in s tem študentom omogočiti znanja, ki jim bodo lahko koristila tako tekom študija kot ob iskanju zaposlitve v vodnem gospodarstvu. Projekt bo povezal na eni strani sistematično zbiranje geografskih, pedoloških, meteoroloških in hidroloških podatkov iz različnih virov in vključevanje le-teh v geografski informacijski sistem. Trenutno v Republiki Sloveniji ne obstaja poenotena metodologija za upravljanje z okoljevarstvenimi podatki. Ti se zbirajo na različnih ustanovah in raznovrstnih oblikah. Na drugi strani pa uporabo teh podatkov v hidroloških analizah in matematičnih modelih podzemnih voda, v povezavi s vplivom rabe tal, predvsem kmetijstva, in vpliva površinskih voda. Povezovanje študentov geografije in tehniškega varstva okolja jim bo pomagalo razumeti pomembnost interdisciplinarnega pristopa pri reševanju okoljskih problemov.

Na podlagi izdelane metodologije zbiranja in shranjevanja podatkov, bomo podatke zbrali za primer vodonosnika Apaško polje kot enega od najpomembnejših vodonosnikov severovzhodne Slovenije za oskrbo z vodo. Podatke bomo naprej samostojno analizirali in nazadnje uporabili za izdelavo modela toka podzemne vode v tem vodonosniku. Izdelan model bo umerjen in bo služil za preverjanje vpliva različnih okoljevarstvenih scenarijev na tok, nivo in kvaliteto podzemne vode.

 

Pristop pri upravljanju s podzemnimi vodami je sedaj razdrobljen med posamezne strokovnjake, ki prispevajo vsak svoj vidik. Menimo, da sta geografija, s svojimi geografskimi in klimatskimi podatki, ter tehniško varstvo okolja, s svojim inženirsko matematičnim pristopom in modeliranjem, lahko tista ključna stebra, v okviru katerih bomo pripravili metodologijo za trajnostno rabo podzemnih voda, kot obnovljivega vodnega vira. 
 
Projekt rešuje problem zagotavljanja varne in trajnostne oskrbe s pitno vodo iz podzemne vode  z izdelavo metodologije potrebnih okoljskih podatkov ter njihove uporabe, shranjevanja in obdelovanja za potrebe vključenega matematičnega modeliranja vodonosnika. Opravljen bo pregled možnih orodij in podane njihove pomanjkljivosti in prednosti. Za konkretni testni primer bo uporabljen odprtokodni geografski informacijski sistem z licenco GNU (General Public License) – QGIS ter prav tako odprtokodni vtičnik za QGIS FREEWAT, ki omogoča izdelavo baz podatkov monitoringa podzemne vode, meteoroloških podatkov in njihovo obdelavo ter izdelavo matematičnega modela podzemne vode. Metodologija se bo testirala na vodonosniku Apaško polje, ki leži ob Muri v severovzhodni Sloveniji pod rodovitno pokrajino in podeželskim vplivom obremenitve podzemne vode. Za ta testni primer smo se odločili, ker zanj že obstaja veliko obstoječih in merjenih podatkov, kar omogoča študentom, da se v danem projektnem času osredotočijo na samo metodologijo, GIS obdelavo podatkov in numerično modeliranje.

Na območju Apaškega polja bodo študenti na osnovi obstoječih geografskih in prostorskih podatkov pripravili ustrezne karte v GIS orodju. Zbrane meteorološke podatke bodo analizirali in določali dosedanje dolgoletne trende ključnih podnebnih elementov (temperatura zraka, višina padavin, evapotransporacija, vodna bilanca). Ti podatki bodo nato služili za vzpostavitev konceptualnega in numeričnega modela toka podzemne vode z orodjem FREEWAT.  
 

Projekt bo vključeval naslednje aktivnosti:
- pregled možnih orodij za GIS okolje in za numerično modeliranje, ocena njihovih prednosti in pomanjkljivosti, predlog osnutka metodologije za trajnostno rabo podzemnih voda kot obnovljivega vodnega vira;
- zbiranje geoloških, geografskih in meteoroloških podatkov na območju Apaškega polja;
- vnos in obdelava zbranih podatkov v geografskem informacijskem sistemu QGIS, priprava podatkov za uporabo pri izdelavi matematičnega modela podzemne vode, dopolnitev osnutka metodologije z navodili o pripravi tovrstnih podatkov za matematično modeliranje;
- zbiranje hidrogeoloških podatkov in priprava konceptualnega modela vodonosnika Apaškega polja, dopolnitev osnutka metodologije s pristopom zbiranja in obdelave hidrogeoloških podatkov, smernice za izdelavo konceptualnih modelov vodonosnikov;  
- izdelavo, kalibracijo in validacijo modela toka podzemne vode na Apaškem polju z orodjem FREEWAT, dopolnitev osnutka metodologije s smernicami matematičnega modeliranja;
- uporabo izdelanega modela za simuliranje razmer ob različnih okoljskih in klimatskih scenarijih;
- izdelavo zaključne verzije metodologije z vsemi potrebnimi ključnimi elementi ter smernicami za nadaljnje delo.
V te projektne aktivnosti je vključena organizacija iz gospodarstva – IEI, Institut za ekološki inženiring, ki je eno od vodilnih podjetij na področju ekologije v Sloveniji, tako na področju projektiranja konkretnih projektov kot na področju raziskav in razvoja. Glede na svoje predhodne aktivnosti ima podjetje veliko bazo podatkov predvsem kar se tiče podzemnih voda in jih lahko ponudi študentom v obdelavo. Prav tako IEI trenutno orje ledino pri uporabi odprtokodnih sistemov (QGIS, FREEWAT), ki ne potrebujejo dragih licenc, a so strokovno enakovredni komercialnim proizvodom. Strokovnjakom IEI se zdi pomembno, da se predvsem študenti spoznajo s tovrstnimi orodji, konkretnimi problemi našega prostora in se pripravijo na svojo poklicno pot.

 

Rezultati:

Izdelana metodologija za trajnostno rabo podzemnih voda, ki bo sistematsko povezovala geografske in klimatske podatke s pristopom matematičnega modeliranja podzemne vode in načrtovanja scenarijev modeliranja.

Študentje bodo zbrali vse relevantne GIS podatke o prostoru Apaškega polja.

Študenti bodo zbrali klimatske podatke in ugotovili dosedanje spremembe tistih podnebnih elementov, ki oblikujejo zaloge podzemne vode. S pomočjo GIS orodij bodo prikazali razlike v relevantnih geografskih kazalcih na območju Apaškega polja.

Izdelana bo metodologija za zbiranje in hrambo ključnih okoljskih podatkov s pomočjo geografskih informacijskih sistemov ter navodilo za njihovo uporabo pri nadaljnjem matematičnem modeliranju.

Izdelan in validiran bo model toka podzemne vode za območje Apaškega polja, testiran na predlagano metodologijo in podane smernice za nadaljnje delo.

Znanje vključenih študentov o uporabi orodij QGIS in FREEWAT.