Delo, Znanost - Marko Komac, Špela Kumelj, Mihael Ribičič: ..., a večinoma naravni procesi. Model dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov v Sloveniji
Slovenija je zaradi pestre geološke zgradbe, geodinamike, geografske lege, ki vpliva na regionalno in mikroklimo, ter geomorfoloških značilnosti poleg pogostejših procesov pobočnih masnih premikanj (predvsem plazovi) izpostavljena tudi pojavu drobirskih tokov. Najbolj znan primer je drobirski tok, ki je novembra 2000 prizadel vas Log pod Mangartom in zahteval sedem življenj, vendar ta še zdaleč ni edini.
Budnemu očesu obiskovalca gorskih in hribovitih delov Slovenije ne uidejo številni pojavi vršajev, ki pričajo o pogostosti pojavljanja drobirskih tokov na našem ozemlju v preteklem obdobju z vidika geološkega pojmovanja časa. Prav tako njihovo aktualnost dokazuje številna domača literatura o tej temi. V uvodu omenjeni dogodek je bil tudi povod, da smo drobirske tokove, kot redke, a izjemno nevarne pojave, sistematično proučili v okviru znanstvenoraziskovalnega ciljnega projekta. Eden od rezultatov teh raziskav je model dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov v Sloveniji v merilu 1 : 250.000, ki smo ga za širšo uporabo izdali tudi v obliki tiskane karte v istem merilu.
Kljub številnim zapisom in opisom v literaturi pa so pretekli pojavi drobirskih tokov pri nas z vidika sistematičnega pristopa slabo dokumentirani. Vzroka sta redkost pojavov in seveda šele nedavno zavedanje o pomenu evidenc oziroma katastra pojavov, ki podrobneje opisujejo posamezne lokacije, sprožitelje in včasih tudi škodo, ki jo povzročijo.
Raziskovalni izziv
Ker je dinamika gibanja in akumulacije drobirskih tokov oziroma njihovega materiala zapletena, z vidika matematičnega in prostorskega modeliranja pa pomeni velik izziv, je pristopov k modeliranju drobirskih tokov po svetu kar nekaj, vsi pa temeljijo na prostorskem modeliranju v geografskem informacijskem sistemu (GIS). Kljub dejstvu, da so sprožitelji drobirskih tokov običajno enkratni dogodki, na primer močno deževje, taljenje snega, potres, človekovi posegi v prostor, pa je njihovo prostorsko in količinsko pojavljanje odvisno od več dejavnikov – povzročiteljev, kot so litološko-strukturne, hidrografske in geomorfološke značilnosti terena. Na podlagi literature, izkušenj in strokovne ocene smo se odločili, da pri modeliranju dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov v Sloveniji uporabimo podatke o kamninski zgradbi terena (od nje je odvisen primeren material v drobirskem toku), oddaljenosti od prelomov (določa zdrobljenost kamnin in zato njihov prispevek k materialu kljub trši zgradbi primarne kamnine), naklonu (določa padec) in naklonskem potencialu terena (določa potencialno energijo materiala, ki se spremeni v kinetično energijo), o 48-urnih maksimalnih padavinah (vplivajo na možnost prepojenosti materiala z vodo, ki se nato spremeni v tok), oblikovanosti oziroma ukrivljenosti pobočij (vpliva na zbiranje vode in pot toka v nižje lege po konkavnih predelih), energetskem potencialu vodotokov (predstavlja približek določitve hudourniških strug) ter o oddaljenosti od površinskih tokov (vpliva na proces transporta drobirskih tokov v dolino).
Model
Model je bil razvit v okviru ciljnega raziskovalnega projekta Ocena ogroženosti zaradi delovanja drobirskih tokov (M2-0144), ki so ga financirali Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS, Uprava RS za zaščito in reševanje (MORS) in Geološki zavod Slovenije. Dostopen je v obliki tiskanega zemljevida Dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov v Sloveniji v merilu 1 : 250.000 (naročila na www.geo-zs.si).
Model ne vključuje določitve območij akumulacije materiala iz drobirskih tokov, saj je za modeliranje teh območij potrebnih več podatkov, pridobljenih s podrobnim terenskim popisom vzorčnega števila vršajev in z analizami visokoločljivega digitalnega modela reliefa, napoved akumulacijskih območij pa vsebuje tudi hidravlično modeliranje dvo- ali večfaznega obnašanja drobirskih tokov s posebnimi programski orodji.
Pri razvoju modela smo uporabili metodo linearne utežene vsote, ki je bila zasnovana na izkustvenem pristopu. Določitev pomembnosti in s tem vpliva (uteži v matematičnem modelu) posameznih prostorsko-časovnih dejavnikov v modelu napovedi je bila zaradi pomanjkanja podatkov o preteklih drobirskih tokovih oziroma preskromne in heterogene populacije opazovanih dogodkov zahtevna naloga. Razponi uteži dejavnikov kot vhodni podatek pri izračunu modelov so bili določeni na podlagi strokovne ocene, kakovost modelov pa je bila ocenjena na podlagi populacije šestnajstih recentnih in historičnih pojavov drobirskih tokov. Pri razvoju 672 poenostavljenih modelov za območje celotne Slovenije v merilu 1 : 250.000 smo uporabili le že navedene najpomembnejše vplivne prostorsko-časovne dejavnike. Na pojavljanje, transport in odlaganje vplivajo še drugi, ki pa so bili za potrebe analiz v merilu 1 : 250.000 izločeni zaradi preobsežnosti izračunov oziroma zaradi prepodrobnih geoloških, geomehanskih in geomorfoloških značilnosti posameznih območij, litoloških členov in fizikalnih lastnosti toka. Glede na rezultate analiz smo izbrali najuspešnejši in najustreznejši model dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov. Analiza 672 modelov je pokazala, da so najpomembnejši dejavniki, ki vplivajo na pojavljanje drobirskih tokov, količina 48-urnih padavin, geološke lastnosti terena in energetski potencial vodotokov, nekoliko manj pomembni pa so naklon pobočij, oddaljenost od površinskih voda ter ukrivljenost terena. Vsi modeli so bili izdelani v GIS z ločljivostjo celice 25 × 25 metrov. Omejitve ekspertnega pristopa so predvsem subjektivni vpliv tako na izbiro vplivnih prostorsko-časovnih dejavnikov kot tudi njihov prispevek v modelu oziroma določitev uteži, zaradi česar je posamezna izbira ali odločitev težje upravičljiva. Ti oviri smo poskušali zaobiti z dobrim terenskim poznavanjem razmer, dolgoletnimi izkušnjami pri raziskovanju pobočnih masnih premikov in njihovem praktičnem reševanju ter z izračunom več kombinacij uteži dejavnikov.
Praktični vidiki
Izbrani model zelo dobro napoveduje potencialna območja pojavljanja drobirskih tokov, saj se na slabih 15 odstotkih območja pojavlja kar 80,7 odstotka drobirskih tokov, na 34 odstotkih območja pa celo 98,7 odstotka drobirskih tokov.
Kljub dejstvu, da območja, ki so najbolj dovzetna za pojavljanje drobirskih tokov, ležijo v različnih delih Slovenije, tako na zahodu in severu kot na severozahodu, je mogoče opaziti skupne imenovalce. Poleg sedimentov, ki so že po svoji sestavi sorodni drobirskim tokovom in so značilni za gorate predele severne in zahodne Slovenije (morene, pobočni grušči, vršaji), so območja, dovzetna za pojavljanje drobirskih tokov v goratih predelih, sestavljena iz ploščatih karbonatov z vključki laporja in roženca. Dovzetne za pojavljanje drobirskih tokov v Karavankah in zahodni osrednji Sloveniji so poleg karbonatnih z vključki še flišne plasti, plasti glinovca, meljevca, peščenjaka, laporja in tudi piroklastični sedimenti. Na severozahodu, na območjih magmatskih in metamorfnih kompleksov, pa so za pojavljanje drobirskih tokov dovzetni tonalit, blesniki, gnajsi, granit z diabazom in filitoidni skrilavec.
Prva bolj celostna analiza
Napoved dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov v Sloveniji v merilu 1 : 250.000 je tako prva bolj celostna analiza določitve ogroženosti zaradi drobirskih tokov na našem ozemlju. Omogoča bolj namensko in trajnostno naravnano prostorsko načrtovanje na območjih, kjer je pojavljanje drobirskih tokov bolj verjetno. Določa tudi območja, kjer bi morali za potrebe posegov v prostor izvesti dodatne podrobnejše terenske in laboratorijske raziskave ter modeliranje. Model je tako uporaben kot osnovna opozorilna informacija, ki določa območja nadaljnjih podrobnejših ukrepov. Naravnan je izključno v prostorsko napoved dovzetnosti za pojavljanje drobirskih tokov in se ne loteva časovnih okvirov nevarnosti njihovega pojavljanja, prav tako ne napoveduje količine materiala, ki lahko po posameznem transportnem območju pripotuje na območja akumulacije.
Ob vsem napisanem pa se moramo zavedati, da so pobočni masni premiki naravni pojav in kot taki nekaj povsem običajnega. Problem ni toliko povezan s samimi pojavi pobočnih masnih premikov, kot z mišljenjem ljudi, da moramo na vsak način obvladovati naravo in procese v njej. Kljub sodobni tehnologiji, vedno bolj iznajdljivim gradbenim rešitvam, novim materialom in sposobnim modelom napovedovanja v prostoru in času pa nas zgodovina uči, da smo še kako izpostavljeni naravnim procesom, ki so oblikovali, oblikujejo in bodo tudi v prihodnje oblikovali planet, na katerem gostujemo. Naj si še tako prizadevamo nasprotno, priznati si moramo, da smo proti naravnim procesom nemočni, zato bi moral biti pristop pragmatičen in usmerjen v rabo prostora in bivanja v okolju, podčrtan z upoštevanjem naravnih danosti.
Doc. dr. Marko Komac
Špela Kumelj - Geološki zavod Slovenije
prof. dr. Mihael Ribičič, v. p. - Naravoslovnotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani