POPLAVE IN GEOLOGIJA
prof. dr. Mihael Brenčič
V Sloveniji so primarni vzrok za nastanek obsežnih poplav intenzivne in visoke padavine. Pomemben vzrok za poplave v preteklosti je bilo tudi nenadno in hitro taljenje snega v visokogorju z zmanjševanjem debeline snežne odeje, kar je posledica sprememb klime, vendar pa se pogostost te vrste poplav v Sloveniji postopoma znižuje. Velika količina vode, ki pade na površje nekega območja, prične odtekati. V hidrologiju govorimo o tem, da se vzpostavi proces odtoka, od tega kako ta poteka, pa je odvisno, kako se bo razvila poplava, kako hitro bodo naraščali pretoki v strugah in kako visoki bodo, ter kako hitro in v kakšni obliki se bo razvil poplavni val.
Proces odtoka je zapleten, pravimo, da je po svoji naravi nelinearen. Kaj to pomeni? Nekoliko poenostavljeno povedano, na enake padavine se vodotok z območja ne odzove vedno na enak način. Odziv vodotoka na padavine je odvisen od številnih dejavnikov. Zaradi tega je vsaka poplava nekoliko drugačna, posledično pa je natančnost matematičnih modelov, s katerimi hidrologi napovedujejo potek poplav, vedno podvržena negotovosti. Ne glede na to se natančnost teh modelov iz leta v leto izboljšuje, saj se izboljšuje tudi poznavanje prostora.
Slika 1: Hudournik v Karavankah, ki je za svoj tok izkoristil geološke strukture. Na sredini struge je vidna tudi zaplavna pregrada. (foto: Mihael Brenčič)
Ko padavine padejo na površino tal, se voda razdeli v tri komponente. Nekaj vode se vedno vrne nazaj v ozračje, preostala voda pa tvori odtok. Tega razdelimo na površinski odtok, ki ga praviloma vidimo kot vodo na površini, in na podzemni odtok, to je voda, ki je ne vidimo in se infiltrira ter tako postane podzemna voda. Razmerja med temi tremi komponentami, med izhlapelo vodo, površinskim in podzemnim odtokom, so vedno dinamična in nikoli enaka, spreminjajo se v kratkih in daljših časovnih intervalih.
Na to, kako in če sploh se bo razvila poplava, vpliva razmerje med površinskim in podzemnim odtokom. Če bo delež površinskega odtoka visok, bo tudi verjetnost razvoja poplave višja. Tam, kjer se infiltrira relativno visok delež vode, bo razvoj poplave manj verjeten in se bo razvijala počasneje. Oglejmo si to na primerih. V Polhograjskem hribovju, v porečju reke Gradaščice, kjer imamo opraviti z visokim deležem slabo prepustnih kamnin, kot so meljevci in glinavci, pa tudi z dolomitno kamnino, bo delež površinskega odtoka visok in poplava bo nastopila zelo hitro, ker so to kamnine, v katere se infiltrira malo padavinske vode. Pogostost poplav v porečju Gradaščice in Malega grabna nam to potrjuje. Sedaj pa obiščimo kakšno kraško območje. Na primer Kras na jugozahodu Slovenije. Takoj opazimo, da na površju ni vodotokov. Zakaj? Ker se vsa padavinska voda infiltrira, delež površinskega odtoka pa je zanemarljivo majhen. Poplave na krasu se pojavljajo le na kraških poljih, ki predstavljajo kotanje in torej najnižje predele znotraj krasa (npr. Cerkniško in Planinsko polje). V takšnih primerih govorimo o kraških poplavah.
Slika 2: Pogled na Karavanke na območju, na katerem so hidrološke razmere v veliki meri odvisne od geoloških razmer. (foto: Mihael Brenčič)
Iz navedenega primera vidimo, da na razvoj posamezne poplave pomembno vplivajo geološke razmere na določenem območju. Razvoj in narava poplav so odvisni še od reliefa, rabe in poselitve prostora, narave vegetacijskega pokrova, podnebnih značilnosti ter tudi od drugih dejavnikov, ki pa so zelo krajevno pogojeni. Seveda geologija ni edini dejavnik, ki vpliva na poplave, vendar se bomo na tem mestu posvetili le geološkim dejavnikom.
Slika 3: Struga reke Dragonje, na katere obliko in hidrološke značilnosti v veliki meri vplivajo kamnine flišne formacije. (foto: Mihael Brenčič)
Vpliv geoloških dejavnikov na odtok in s tem na razvoj poplav je povezan z velikostjo geoloških pojavov, različno veliki geološki pojavi pa vplivajo drug na drugega. Govorimo o tako imenovanem učinku merila. Porazdelitev kamnin in njihova narava v prostoru vpliva na relief in na njegovo oblikovanost. V alpskem svetu Slovenije imamo opraviti z visokim apnenčevim gorovjem s strmimi pobočji. Na tem območju je odtok povezan z visoko infiltracijo v visokogorski kras in hkrati s hitrim odtokom s strmih pobočij dolin. Na območju severovzhodne Slovenije, kjer imamo kopasto hribovje, ki je relativno nizko, se je izoblikovala gosta mreža majhnih vodotokov, od koder voda prav tako hitro odteka, saj kamnine in sedimenti, ki nastopajo na tem območju, nimajo visokih infiltracijskih sposobnosti. V Sloveniji pa na oblikovanost rečnih dolin in s tem na njihove hidrološke lastnosti zelo vplivajo tektonski procesi, ki so odgovorni za premike Zemljine skorje. Pogosto so deli dolin razviti ob premočrtnih linijah, to je znak, da tečejo ob prelomih. Zelo lep primer tega je Zgornjesavska dolina, po kateri teče reka Sava Dolinka. Za nastanek te doline je odgovoren Savski prelom.
Bolj kot geološke razmere velikega obsega pa na nastanek in razvoj poplave vplivajo geološke razmere na omejenem, lokalnem območju. To je na nekaj 100 m2 pa vse do nekaj 10 km2. To je v veliki meri odvisno od tega, kako preperevajo kamnine, ki so prisotne na tem območju. Od kamnin na območju je odvisno, ali bomo imel opraviti s strmimi ali položnimi pobočji. Kamnine, ki imajo visoko trdnost, tvorijo strma pobočja, kot na primer apnenci, kamnine, ki imajo nizko trdnost, pa tvorijo položna pobočja, na primer glinavci in meljevci. Na strmih pobočjih je delež površinskega odtoka višji kot na položnih, prav tako je odtok tudi hitrejši. Predvsem pa je z vrsto kamnin povezano njihovo preperevanje in nastanek tal. To pri poplavah zelo pomembno vpliva na zadrževanje vode v tleh in na nastanek spremljevalnih pojavov poplav, masnih premikov na pobočjih, ki jih v laičnem jeziku najpogosteje imenujemo zemeljski plazovi.
Slika 4: Mošenac pod Jelovico po intenzivnem deževju, ko voda bruhne iz obsežnega kraškega vodonosnika, kjer je izvir prekrit s podornim skalovjem. (foto: Mihael Brenčič)
Najprej si oglejmo, kako je z zadrževanjem vode v tleh. Pri poplavah, do katerih je prišlo avgusta 2023, je pomembno vlogo odigrala predhodna namočenost tal. Včasih govorimo tudi o vplivu predhodnih padavin. Že pred katastrofalnimi avgustovskimi padavinami je bilo prisotno veliko dežja, julij 2023 je bil ponekod v celotnem obdobju meritev padavin najbolj namočen mesec do sedaj. Ta dež je namočil tla in kadar so tla namočena, je njihova infiltracijska kapaciteta omejena, zmanjšana je na konstanten vertikalni tok, zaradi tega je delež površinskega odtoka mnogo višji kot v primeru, ko bi imeli opraviti s suhimi tlemi. Kakšna pa je infiltracijska kapaciteta suhih in namočenih tal, pa je ponovno odvisno od geoloških razmer. Kamnine pogojujejo nastanek tal in s tem tudi njihovo hidrološko vlogo ter s tem vpliv na poplave.
To, kar mediji imenujejo zemeljski plazovi in o čemer poročajo praviloma takoj po intenzivnih padavinah, je zelo širok nabor pojavov, ki jih geologi klasificiramo na različne načine. Njihov nastanek je tesno povezan z geološkimi razmerami na območju, kjer nastanejo. Na tem mestu omenimo le prave zemljinske plazove, plitve usade in različne zrnske ter drobirske tokove. Podrobnejšega pregleda teh pojavov se bomo lotili v enem od naših naslednjih prispevkov.
Slika 5: Občasni kraški izvir Lijak v Vipavski dolini, ki se nahaja ob stiku spodaj ležeče flišne formacije in zgoraj ležečih apnencev. (foto: Mihael Brenčič)
Pomemben geološki element v prostoru, ki vpliva na razvoj in potek poplav, pa so tudi stare rečne struge, ki so ohranjene v sedimentih. Številne reke so v geološki preteklosti nasule obsežne vršaje in poplavne ravnice. Te sedimente so odlagale v odvisnosti od energije toka vode. Včasih so odlagale prave velike balvane, zopet drugič debele nanose gline. Ponekod so se nam v tleh ohranila prava zasuta rečna korita, za katere je značilno, da se znotraj njih nahaja prepustnejši prod. Kadar voda preplavi večja območja, si pogosto izbori pot prav po teh starih rečnih koritih. Pri tem se na začetku poplave v njih pojavi močan podpovršinski tok vode, če pa se tako zasuto korito povsem zasiti s poplavno vodo, ga lahko ta povsem erodira in ustvari novo strugo na površini.
Na hitro smo nanizali nekaj povezav med hidrološkimi in geološkimi značilnostmi območij, ki vplivajo na razvoj poplav. V Sloveniji imamo opraviti s specifičnimi geološkimi razmerami, kjer prevladujejo karbonatne kamnine, v katerih se je razvil kras, hkrati pa se te kamnine v prostoru izmenjujejo s slabo prepustnimi kamninami, na katerih praviloma nastane hiter odtok površinske vode. Vse to vzpostavlja posebno naravo odtoka vode v obdobju intenzivnih in visokih padavin. Tudi te vidike je treba po poplavah upoštevati pri obravnavi in sanaciji škod. Če teh procesov ne razumemo dovolj, se nam določeni dogodki in škode dogodijo ponovno.
Slika 6: Pogled proti nekdaj najvišjemu slovenskemu slapu Čedca in obsežnemu kamninskemu podoru, do katerega je prišlo prav zaradi delovanja vode. (foto: Mihael Brenčič)
