Rok Korošec Modeliranje Vodnega Ekosistema Cerkniškega
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Univerza University v Ljubljani of Ljubljana Fakulteta Faculty of za gradbeništvo Civil and Geodetic in geodezijo Engineering Jamova cesta 2 Jamova cesta 2 1000 Ljubljana, Slovenija SI – 1000 Ljubljana, Slovenia http://www3.fgg.uni-lj.si/ http://www3.fgg.uni-lj.si/en/ DRUGG – Digitalni repozitorij UL FGG DRUGG – The Digital Repository http://drugg.fgg.uni-lj.si/ http://drugg.fgg.uni-lj.si/ To je izvirna različica zaključnega dela. This is original version of final thesis. Prosimo, da se pri navajanju sklicujte na When citing, please refer to the publisher's bibliografske podatke, kot je navedeno: bibliographic information as follows: Korošec, R., 2015. Modeliranje vodnega Korošec, R., 2015. Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox. programskim orodjem Aquatox. B.Sc. Diplomska naloga. Ljubljana, Univerza v Thesis. Ljubljana, University of Ljubljani, Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in Faculty of civil and geodetic engineering. geodezijo. (mentor Panjan, J., somentor (supervisor Panjan, J., co-supervisor Krzyk, M.): 60 str. Krzyk, M.): 60 p. Datum arhiviranja: 22-07-2015 Archiving Date: 22-07-2015 Univerza Jamova 2 v Ljubljani 1000 Ljubljana, Slovenija telefon (01) 47 68 500 Fakulteta za faks (01) 42 50 681 gradbeništvo in [email protected] geodezijo UNIVERZITETNI ŠTUDIJSKI za PROGRAM VODARSTVO IN gradbeništvo KOMUNALNO INŽENIRSTVO in geodezijo Kandidat: ROK KOROŠEC MODELIRANJE VODNEGA EKOSISTEMA CERKNIŠKEGA JEZERA S PROGRAMSKIM ORODJEM AQUATOX Diplomska naloga št.: 263/VKI ECOSYSTEM MODELING OF THE CERKNICA LAKE WITH AQUATOX SIMULATION SOFTWARE Graduation thesis No.: 263/VKI Mentor: Predsednik komisije: izr. prof. dr. Jože Panjan izr. prof. dr. Dušan Žagar Somentor: asist. dr. Mario Krzyk Ljubljana, 09. 07. 2015 Korošec, R. 2015. Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox. I Dipl. nal. – UNI. Ljubljana, UL FGG, Odd. za okoljsko gradbeništvo, Vodarstvo in komunalno inţenirstvo. __________________________________________________________________________________ STRAN ZA POPRAVKE Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo II Korošec, R. 2015. Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox. Dipl. nal. – UNI. Ljubljana, UL FGG, Odd. za okoljsko gradbeništvo, Vodarstvo in komunalno inţenirstvo. __________________________________________________________________________________ IZJAVE Podpisani Rok Korošec izjavljam, da sem avtor diplomskega dela za naslovom »Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox«. Izjavljam, da je elektronska različica v vsem enaka tiskani različici. Izjavljam, da dovoljujem objavo elektronske različice v digitalnem repozitoriju. Ljubljana, 22. 6. 2015 Rok Korošec Korošec, R. 2015. Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox. III Dipl. nal. – UNI. Ljubljana, UL FGG, Odd. za okoljsko gradbeništvo, Vodarstvo in komunalno inţenirstvo. __________________________________________________________________________________ BIBLIOGRAFSKO - DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK UDK: 556.55:574.5(497.4Cerkniško jezero)(043.2) Avtor: Rok Korošec Mentor: izr. prof. dr. Joţe Panjan Somentor: asist. dr. Mario Krzyk Naslov: Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox Tip dokumenta: Dipl. nal. - UNI Obseg in oprema: 60 str., 13 pregl., 8 sl., 30 graf., 27 en., 8 pril. Ključne besede: Cerkniško jezero, Aquatox, ekološko modeliranje, bilanca hranil Izvleček: Kraška narava presihajočega Cerkniškega jezera je razlog, da je vsakršno modeliranje jezera in ekosistemskih procesov v jezeru oteţeno. Za modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera je bilo zato izbrano programsko orodje Aquatox, ki omogoča hkratno modeliranje spremenljivk z dovolj majhnim časovnim korakom, da lahko simulira izredno dinamične razmere v presihajočem jezeru. Na podlagi analize obstoječih podatkov kakovostnih analiz voda ter meritev pretokov in vodostaja (ARSO) so bili določeni tako dinamični hidrološki reţim jezera, kot tudi pomembnejši fizikalno kemijski parametri ter dnevne obremenitve s hranili za obdobje od leta 2000 do 2004. V tem obdobju je ocenjen povprečni letni vnos hranil v jezero 7 ton fosforja, 697 ton nitratov in 3 tone amonija. Glede na razpoloţljive vhodne podatke je bil model izdelan tako, da z manjšim številom reprezentativnih biotskih spremenljivk čim bolj optimalno ponazarja splošne ekosistemske procese s poudarkom na bilanci hranil. V simulaciji izračunane koncentracije hranil so za nekaj 10 odstotkov niţje glede na dejanske merjene koncentracije. Občutljivostna analiza pokaţe ključno odvisnost ekosistemskih procesov in koncentracij hranil v jezeru od hidroloških pogojev, ki pogojujejo izrazito dinamičen zadrţevalni čas, ter od podane obremenitve s hranili. Izkaţe se, da samočistilni procesi temeljijo na makrofitski zdruţbi, ki ima zaradi presihanja jezera omejene pogoje za optimalno rast. Posledično je tudi izračunana samočistilna sposobnost jezera majhna. Glede na simulacijo se v jezeru odstrani zgolj okoli 2% hranil. IV Korošec, R. 2015. Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox. Dipl. nal. – UNI. Ljubljana, UL FGG, Odd. za okoljsko gradbeništvo, Vodarstvo in komunalno inţenirstvo. __________________________________________________________________________________ BIBLIOGRAPHIC – DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT UDK: 556.55:574.5(497.4Cerkniško jezero)(043.2) Author: Rok Korošec Supervisor: Assoc. Prof. Joţe Panjan, Ph.D. Cosupervisor: Assist. Prof. Mario Krzyk, Ph.D. Title: Ecosystem modeling of the Cerknica lake with Aquatox simulation software Document type: Graduation thesis – University studies Notes: 60 p., 13 tab., 8 fig., 30 graph., 27 eq., 9 ann. Key words: Cerknica lake, Aquatox, ecosystem modeling, nutrient mass balance Abstract: Lake Cerknica is an intermittent karst lake, which makes any attempt to mathematically model this water body quite difficult. Due to its capability to simultaneously model multiple dynamic ecosystem variables, the Aquatox simulation software was chosen to model the Cerknica lake ecosystem. The water balance was estimated according to the analysis of existing hydrological input data including the water level data at the lake gauging station, available precipitation data of the catchment area and discharge data of the major inflows. Water quality analysis (ARSO) were used to determine the basic physical and chemical characteristics including the nutrient loads. The average yearly nutrient load was calculated to be about 7 tons of phosphorus, 697 tons of nitrate and 3 tons of ammonia. According to available input data the model was designed with a smaller amount of biotic variables in order to arguably represent the general ecosystem processes and the nutrient mass balance. Simulated nutrient concentrations are slightly underestimated according to the measured data. The sensitivity analysis shows a major impact of the dynamic retention time to the model results, therefore the estimated water balance along with the estimated nutrient loads are critical for the optimal simulation results. The model shows that the removal of nutrients is mostly contributed by the macrophyte vegetation which is limited by the changing condition of the intermittent lake. This results in a small nutrient removal rates that are only about 2% according to simulation results. Korošec, R. 2015. Modeliranje vodnega ekosistema Cerkniškega jezera s programskim orodjem Aquatox. V Dipl. nal. – UNI. Ljubljana, UL FGG, Odd. za okoljsko gradbeništvo, Vodarstvo in komunalno inţenirstvo. __________________________________________________________________________________ KAZALO VSEBINE 1 UVOD ............................................................................................................................................. 1 2 CERKNIŠKO JEZERO ............................................................................................................... 2 2.1 Kratka zgodovina jezera ....................................................................................................... 2 2.2 Geografske značilnosti .......................................................................................................... 2 2.3 Podnebje in hidrologija ......................................................................................................... 2 3 PREDSTAVITEV PROGRAMA AQUATOX ........................................................................... 5 3.1 Razvoj programa Aquatox ................................................................................................... 5 3.2 Področja uporabe .................................................................................................................. 5 3.3 Lastnosti programa ............................................................................................................... 6 3.3.1 Kaj Aquatox omogoča ................................................................................................... 6 3.3.2 Česa Aquatox ne omogoča ............................................................................................ 9 3.3.3 Kako Aquatox deluje .................................................................................................... 9 3.3.4 Primerjava s konkurenčnimi programi .................................................................... 10 3.3.5 Zdruţljivost in povezljivost z drugimi programskimi orodji .................................