Što rijeke skrivaju ispod površine?

Do nekih istraživačkih lokacija u Kopačkom ritu ne može se automobilom. Znanstvenici zato čamcima kroz rukavce i kanale prevoze kabele, elektrode i osjetljive instrumente. Uz vodu i muljevite terene, svaki izlazak na teren ovisi o vodostaju, vremenu i dobroj organizaciji. Ondje gdje posjetitelj vidi mirnu močvaru, istraživači Rudarsko-geološko-naftnoga fakulteta Sveučilišta u Zagrebu pokušavaju pročitati nevidljivu mrežu putova kojima voda struji kroz riječno dno i podzemlje.

Upravo je ta povezanost u središtu međunarodnoga projekta DANSER, koji se u okviru programa Obzor Europa provodi od 2025. do kraja 2028. godine. Projekt povezuje istraživanje i obnovu riječnih sustava u dunavskom slijevu, a bavi se količinom, kretanjem i kvalitetom sedimenta te njegovim utjecajem na vodu i ekosustave. Hrvatski znanstvenici posebno istražuju Dravu, Kopački rit i Posebni ornitološki rezervat Podpanj.

ZAGREBAČKI FAKULTET KOORDINIRA ISTRAŽIVANJA SREDNJEG DUNAVA

„RGNF vodi demonstracijsko područje srednjega Dunava, a na razini međunarodnog projekta i radni paket posvećen bilanci sedimenta i ključnim značajkama ekosustava“, objašnjava doc. dr. sc. Ivica Pavičić sa Zavoda za geologiju i geološko inženjerstvo RGNF-a, voditelj tima za pilot-područje Srednjeg toka Dunava. Naglasak je na odnosu površinskih i podzemnih voda te utvrđivanju povijesne brzine taloženja sedimenta kako bi se mogli razvijati pouzdaniji modeli budućih promjena.

Našim istraživanjima želimo utvrditi gdje se voda može pohraniti tijekom vodnijega dijela godine i u kojoj mjeri takvo pohranjivanje može pomoći močvarama, poplavnim šumama i vodnim zalihama u sušnom razdoblju
– doc. dr. sc. Ivica Pavičić

Drugim riječima, znanstvenike zanima koliko riječnog nanosa na određeno područje dolazi, koliko ondje ostaje i koliko ga voda odnosi dalje. Ta se bilanca potom povezuje s dostupnošću vode i očuvanjem staništa. Zato se kombiniraju geofizička istraživanja, istražno bušenje i uzorkovanje, praćenje razina površinskih i podzemnih voda, snimanje riječnog dna te analize sedimenta. Konačni cilj nisu samo podatci nego trodimenzijski prikaz podzemlja i modeli koji će pomoći predvidjeti posljedice budućih zahvata.

„Odgovornost je voditelja da pojedinačna mjerenja postanu razumljiva i upotrebljiva podloga za upravljanje cijelim područjem“, ističe docent Pavičić. U aktivnostima sudjeluju i Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu, Hrvatske vode, Fakultet agrobiotehničkih znanosti Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Jadranski inovacijski centar (AIH), CEKOM – Centar kompetencija za istraživanje i razvoj, GEKOM i drugi suradnici. Važnu ulogu imaju i upravitelji zaštićenih područja, jer istraživanja trebaju odgovarati na konkretna pitanja s terena.

Drava pritom donosi i prenosi sediment te stalno preoblikuje korito i poplavnu ravnicu, dok u Kopačkom ritu o vodostajima dviju velikih rijeka ovisi složen sustav kanala, jezera i poplavnih površina. Podpanj otvara drukčije pitanje: kojim putovima voda dolazi do zaštićenih močvarnih staništa i koliko se dugo u njima može zadržati. Iako se sve tri lokacije nalaze u riječnom krajoliku, svaka zahtijeva zasebno objašnjenje kretanja vode.

Kako bi objedinili podatke, istraživači se oslanjaju i na ranija istraživanja, među njima i na projekt NATURAVITA. Pavičić objašnjava da se sada prikupljeni podatci o građi podzemlja, razinama vode i sedimentu trebaju spojiti u trodimenzijski prikaz koji će omogućiti provjeru različitih scenarija. Što će se dogoditi s poplavnom površinom ako se promijeni vodostaj? Hoće li ponovno povezivanje rukavca povećati dotok vode ili ju u sušnom razdoblju brže odvoditi? Upravo su to pitanja na koja budući modeli trebaju pomoći odgovoriti.

Projekt povezuje ono što na prvi pogled pripada različitim svjetovima: europsku istraživačku suradnju, geofizičke instrumente, uzorke sedimenta, podzemne vodonosnike i svakodnevne odluke o očuvanju prirode

ISPOD RAVNICE TEKU NEVIDLJIVI PUTOVI VODE

Ravničarski krajolik istočne Slavonije i Baranje može zavarati. Pod površinom se izmjenjuju slojevi šljunka, pijeska, praha i gline te tragovi korita kojima su rijeke tekle prije mnogo godina. Neki slojevi lako propuštaju vodu, drugi ju zadržavaju ili usporavaju. Upravo zato dvije naizgled slične lokacije mogu potpuno različito reagirati na isti porast vodostaja.

„Rijeka zadaje signal ‒ svoj vodostaj ‒ ali geologija određuje hoće li se i kako taj signal uopće prenijeti u zaleđe“, slikovito objašnjava prof. dr. sc. Željko Duić sa Zavoda za geologiju i geološko inženjerstvo. Pokopana stara riječna korita odnosno paleokorita mogu biti svojevrsni podzemni vodeni koridori. U krupnom šljunku promjena se osjeti relativno brzo, a u finijim naslagama i pod glinovitim pokrovom odgovor je sporiji i slabiji.

Profesor Duić pritom upozorava na važnu razliku između širenja tlačnog vala i stvarnog kretanja vode. Porast Dunava može se na mjernom uređaju u zaleđu očitovati nakon nekoliko dana, ali to ne znači da je dunavska voda već stigla do njega. Tlačni val prenosi se kroz vodu koja je u podzemlju već prisutna, a same čestice vode mogu protjecati godinama. Ta razlika presudna je za razumijevanje obnove vodnih zaliha i reakcije staništa na promjenu vodostaja.

Također ističe da brzina reakcije podzemnih voda nije jednaka duž čitavog riječnog toka. U šljunkovitim naslagama blizu korita odgovor može nastupiti u razdoblju reda veličine dana, a u sitnijim pijescima, pod debljim glinovitim pokrovom i nekoliko kilometara od rijeke, može potrajati tjednima ili mjesecima. Presudni su propusnost sedimenata i udaljenost, a ne samo razina vode u riječnom koritu.

Geološka prošlost tako ostaje upisana u današnji vodni režim. Nekadašnji riječni kanali ispunjeni pijeskom i šljunkom često povezuju dijelove vodonosnika koji na površini djeluju nepovezano. Nasuprot njima, slojevi sitnog materijala otežavaju protok. Zato je, objašnjavaju istraživači, opasno planirati zahvate samo prema današnjem izgledu krajolika: ključne se razlike nalaze nekoliko metara ispod njega.

GEOFIZIKA OTKRIVA ONO ŠTO SE NE VIDI GOLIM OKOM

Kako uopće zaviriti pod površinu bez prekopavanja velikog dijela močvare? Prof. dr. sc. Jasna Orešković sa Zavoda za geofizička istraživanja i rudarska mjerenja objašnjava da geofizika omogućuje neinvazivno kartiranje naslaga između pojedinačnih bušotina. Bušenje daje detaljan presjek na jednoj točki, a geofizička mjerenja pokazuju kako se slojevi nastavljaju između tih točaka. Tek njihova kombinacija pruža potpuniju sliku podzemlja.

Jedan je od najvećih izazova terenskoga rada u Kopačkom ritu dolazak do istraživačkih lokacija koje su okružene vodom i do kojih nije moguće doći automobilom. U takvim smo slučajevima opremu prevozili čamcima kroz mrežu rukavaca i kanala
– prof. dr. sc. Jasna Orešković

„Na istraživanim lokacijama korištena je metoda 2D električne tomografije“, kaže profesorica Orešković. Tom se metodom mjeri električna otpornost podzemlja. Pijesak, šljunak i glina razlikuju se po svojstvima, pa znanstvenici mogu procjenjivati granice i debljinu slojeva te prepoznati moguće vodopropusne zone i ispunjena stara riječna korita. Takva mjerenja ne pokazuju izravno svaku kap vode, ali otkrivaju građu koja određuje kuda voda može prolaziti.

Sama provedba istraživanja u Kopačkom ritu posebna je priča. „U takvim slučajevima smo opremu prevozili čamcima kroz mrežu rukavaca i kanala“, prisjeća se profesorica Orešković. Transport brojne opreme i rad na mjestima nedostupnima cestom traže dodatnu logistiku i prilagodbu vodostaju. Iako dosadašnja mjerenja nisu donijela velika iznenađenja u odnosu na prethodna istraživanja, ključna su za preciznije razumijevanje skrivenih veza između močvare, rijeke i podzemlja.

Snimanje električne otpornosti provodi se duž terenskih profila. Različite vrijednosti daju tragove o rasporedu pijeska, gline i šljunka, a rezultati se zatim uspoređuju s uzorcima iz bušotina. Profesorica Orešković ističe da nijedna metoda nije dovoljna sama za sebe: geofizika povezuje točke, a uzorci omogućuju pouzdanije tumačenje dobivene slike. Tako se može bolje procijeniti gdje su propusni slojevi i kojim bi putovima voda mogla komunicirati s riječnim koritom.

MOČVARU IZMEĐU POPLAVA ČUVA PODZEMNA VODA

Očuvanje Kopačkoga rita, Podpanja i drugih poplavnih područja ne ovisi samo o tome hoće li rijeka povremeno prijeći preko obale. Važno je kada voda dolazi, koliko se dugo zadržava i može li podzemlje premostiti razdoblja bez poplava. Pri visokim vodostajima, dio vode, ondje gdje građa terena dopušta, ulazi u priobalne naslage. Kada vodostaj opadne, pohranjena voda može postupno održavati vlažnost staništa.

„Između poplava močvaru drži živom upravo podzemna voda. Ona je tihi sustav održavanja koji se ne primjećuje dok ne nestane“, ističe profesor Duić. Za poplavne šume, osobito za hrast lužnjak, nije presudna samo razina vode u jednom trenutku, nego njezin sezonski ritam. Dugotrajan pad može biljke izložiti kroničnom stresu; jednako tako, izostanak proljetnih vodnih valova utječe na mrijest riba i druge prirodne procese.

Docent Pavičić upozorava da suša nije jedini uzrok nepovoljnih promjena. Regulacije rijeka, zadržavanje sedimenta uzvodno, promjene korita i korištenje prostora mogu pojačati učinak klimatskih promjena. „Suša je za močvaru teža ako je njezina veza s rijekom već oslabljena“, objašnjava. Zato DANSER nastoji razdvojiti pojedine uzroke, umjesto da se za svaki problem ponudi ista mjera.

„Ne čita se vrijednost, čita se krivulja“, poručuje profesor Duić govoreći o podzemnim vodama. Važno je pratiti kada se javljaju visoke i niske razine, koliko traju te koliko se često ponavljaju. Primjerice, hrast lužnjak oslanja se na određeni sezonski raspon vlažnosti. Ako se podzemna voda dugoročno spusti ispod dosega korijena, stablo može postupno gubiti otpornost, čak ako se promjena i ne vidi odmah. Slično je s ribama čiji se mrijest podudara s proljetnim vodnim valom: promijeni li se ritam rijeke, poremeti se i ritam živoga svijeta.

Docent Pavičić pritom objašnjava što u praksi znači često ponavljani zahtjev da vodu treba dulje zadržavati u krajoliku. Dio vode iz visokoga vodnog vala trebao bi, ondje gdje je to moguće i sigurno, ostati u tlu, podzemlju, jezerima i poplavnim površinama te se postupno oslobađati. Obnova prirodnih veza s rukavcima i očuvanje prostora za plavljenje mogu pomoći, ali ne postoji univerzalna mjera. U obzir se moraju uzeti i sigurnost naselja, poljoprivredne površine te prirodni ciklus povlačenja vode.

KAD RIJECI PONESTANE NANOSA, MIJENJA SE I NJEZIN VODOSTAJ

Sediment se često doživljava kao zapreka plovidbi ili materijal koji treba ukloniti. No šljunak, pijesak i sitnije čestice grade riječno dno, prudove i obale te utječu na razinu vode. Ako rijeka odnosi više materijala nego što ga prima, njezino se korito može usjeći. Posljedica je niži vodostaj pri usporedivom protoku, slabije punjenje rukavaca i jače otjecanje podzemne vode s okolnoga područja.

Profesor Duić smatra da je upravo dugotrajno usijecanje korita jedan od najozbiljnijih problema velikih rijeka. Kao uzroke navodi zadržavanje nanosa na uzvodnim hidroelektranama, regulacijske zahvate i povijesno vađenje šljunka. „Prestati upravljati protokom, a početi upravljati razinom i bilancom nanosa“, sažima svoju praktičnu preporuku. Njegovo je mišljenje da bi se, uz količinu protoka, kao važni kriteriji upravljanja trebali promatrati i razina rijeke, podzemnih voda te količina sedimenta.

Nakupljanje nanosa također može biti problem: na pojedinim mjestima može zatvoriti spoj s rukavcem ili promijeniti razmjenu vode kroz dno. Zbog toga se svaka mjera mora planirati lokalno. Ponovno otvoren kanal tijekom visokih vodostaja može pomoći punjenju močvare, ali pri niskima i ubrzati njezino pražnjenje. Istraživanja služe upravo tomu da se takve posljedice procijene prije zahvata.

„Sediment nije smetnja u koritu nego resurs koji drži razinu“, ističe profesor Duić. Njegovo je upozorenje da ista količina vode koja prolazi rijekom ne mora osiguravati jednak vodostaj ako se riječno dno tijekom godina spustilo. Zbog toga formalno zadovoljen kriterij protoka sam po sebi ne govori ima li poplavna šuma dovoljno podzemne vode ili se močvara plavi u odgovarajuće vrijeme. Stoga predlaže ozbiljnije praćenje bilance nanosa te određivanje važnih razina površinskih i podzemnih voda kao pokazatelja stanja riječnog ekosustava.

Docent Pavičić dodaje da nakupljanje sedimenta ima i drugu stranu: sitne čestice mogu vezati onečišćivala, a naslage na ulazu u rukavce mogu oslabiti njihovu povezanost s rijekom. Upravo zato međunarodni projekt ne proučava samo koliko materijala rijeka nosi, nego i gdje se on taloži, od čega je sastavljen te kako zajedno s vodom utječe na staništa. Posljedica zahvata uzvodno može se osjetiti daleko nizvodno, izvan granica države u kojoj je izveden.

OBNOVA RIJEČNOGA RUKAVCA

Jedan od najuočljivijih ishoda projekta DANSER bit će obnova rukavca Gradac nedaleko od Virovitice. Taj je rukavac danas, prema riječima docenta Pavičića, zbog visokih naslaga sedimenta potpuno odvojen od Drave i obrastao vegetacijom. U sklopu projekta, Hrvatske vode trebaju ga obnoviti i ponovno povezati s rijekom. Nakon toga pratit će se stanje sedimenta, površinskih i podzemnih voda te bioraznolikosti kako bi se provjerili stvarni učinci zahvata.

„Najvećim uspjehom smatrao bih da upravitelji nakon projekta mogu pouzdanije odlučiti koju mjeru poduzeti, gdje i zašto, te provjeriti je li ona ostvarila očekivani učinak“, kaže docent Pavičić. Za njega je jednako važno da prikupljeni podatci i modeli ostanu u uporabi i nakon završetka financiranja. Metode se mogu prenositi i na Savu te na druge rijeke, no konkretna rješenja valja prilagoditi geološkoj građi i režimu plavljenja svakoga područja.

Projekt tako povezuje ono što na prvi pogled pripada različitim svjetovima: europsku istraživačku suradnju, geofizičke instrumente, uzorke sedimenta, podzemne vodonosnike i svakodnevne odluke o očuvanju prirode. Iza podataka s terena stoji jednostavno, ali zahtjevno pitanje: kako omogućiti da rijeka i njezina poplavna područja zadrže dovoljno vode i prirodnu dinamiku za život koji o njima ovisi?

Za RGNF sudjelovanje u projektu znači i međunarodnu usporedbu metoda, izgradnju istraživačkih kapaciteta te mogućnosti za buduće zajedničke projekte. Docent Pavičić posebno ističe studente: uključivanje u stvarna mjerenja omogućuje im da razumiju zašto se podatak prikuplja, kako se tumači i u koju će se odluku jednoga dana pretočiti. Upravo se ta veza između teorijske i terenske nastave najbolje vidi u iskustvu studentice koja je postala članicom istraživačke ekipe.

---

Lara Šembera, studentica RGNF-a: 

Ljubav prema znanosti jača od komaraca i vrućina

Za studenticu Rudarsko-geološko-naftnoga fakulteta Laru Šemberu sve je počelo na terenskoj nastavi. Njezinu zainteresiranost i angažman prepoznao je doc. dr. sc. Ivica Pavičić te joj predložio suradnju sa svojim istraživačkim timom. Ubrzo je postala sudionicom projekta DANSER, u kojem ne promatra rad sa strane, nego ravnopravno sudjeluje u brojnim zadatcima.

„Tijekom terenskih istraživanja radim sve što i profesori, od geofizičkih istraživanja, bušenja-uzorkovanja, hidrogeoloških istraživanja pa do vožnje čamaca i defendera starog sto godina“, kaže Lara. Ekipe se prije izlaska na teren raspoređuju na geofizička mjerenja i bušenje, a ona se pridružuje ondje gdje je pomoć potrebnija. U pravilu rade od jutra do kasnog poslijepodneva; uzorkuju tlo do dubine od sedam do deset metara i provode mjerenja električne otpornosti na profilima duljine od 160 do 800 metara.

Terenski uvjeti nisu uvijek povoljni. „Jedino što mi zna smetati su velike vrućine i komarci“, priznaje opisujući život na močvarnom terenu. Ipak, ističe dobro raspoloženje ekipe i spremnost profesora da objasne svaki postupak. U stankama se uvijek nađe vremena za šalu, odmor i razgovor o hrani, ali posao se mora završiti.

Kad je riječ o iskustvu na projektu, Lara ističe: „Potvrđuje mi da je spoj rada u znanosti i na terenu nešto što bih voljela raditi u budućnosti.“ Najviše ju privlače međunarodna suradnja, mogućnosti napredovanja, putovanja i boravak u prirodi. Za nju je DANSER tako postao više od terenske prakse: konkretan pogled na moguću buduću karijeru.