Genesis and mobility of canal sediments polluted by heavy metals in lowland area

Sve veća ljudska aktivnost vezana uz iskorištavanje zemljišta putem intenzivne poljoprivredne proizvodnje kao i sve veća urbanizacija dovodi do razvoja različitih antropogenih uzročnika onečišćenja na slivu. Sustav odvodnje na poljoprivrednim površinama i oborinska odvodnja otvorenim kanalima pojedinih slivnih područja čini jedinstveni sustav koji sve prikupljene oborinske vode odvodi do krajnjeg recipijenta prikupljajući i sva onečišćenja nastala na pripadajućim površinama i u njihovoj neposrednoj blizini. Samim aktivnostima stvaraju se određena onečišćenja točkasta ili raspršena koja u većini slučajeva površinskim otjecanjem završavaju u otvorenim kanalima čim se stvara problem sedimenta u vidu taloženja znatnih količina potencijalno onečišćenog materijala. U ovom radu analizira se hidrološki i hidraulički aspekt problema nastanka i dinamike (ne)pokretanja sedimenta u melioracijskim kanalima s ciljem formuliranja preporuka za daljnji tretman i postupak s velikim količinama sedimenta koji se svaki godine izmulji iz otvorene kanalske mreže. Budući da je zakonodavni okvir koji propisuje dopuštena onečišćenja sedimenta kao i upravljanje izumljenim materijalom iz melioracijskih kanala u Hrvatskoj u razvitku ovaj rad nastoji doprinijeti i ovom aspektu rješavanja problema. Jedan od razloga je zbog toga što su prema Planu upravljanja vodnim područjima obuhvaćene tekućice sa slivnom površinom većom od 10 km2 i stajaćice s površinom vodnog lica od 0,5 km2 dok 80 % duljine evidentiranih tekućica i 2 % površine evidentiranih stajaćica otpada na vrlo mala vodna tijela koja su u neposrednom kontaktu s izvorima onečišćenja, posebice teškim metalima. Istraživanje je obuhvatilo mikrosliv površine 1,4 ha unutar nizinskog dijela slivnog područja rijeke Vuke u razdoblju od 2014. – 2017., glavni recipijent kanal Drobnjak duljine 2.686 m. Odabir mikrosliva proveden je na temelju analiza uzorkovanog sedimenta na deset potencijalno onečišćenih lokacija. Njegova onečišćenost pokazuje određena odstupanja od drugih europskih i svjetskih kriterija, posebice u pogledu koncentracije bakra. Modeliranje pronosa sedimenta izazvanog realnim kišnim epizodama i kišama 25 i 50-godišnjeg povratnog razdoblja programskim paketom HEC-RAS pokazala su njegovu slabu mobilnost u melioracijskim kanalima ravničarskih područja, odnosno mogućnost pokretanja u izuzetnim hidrološkim uvjetima. Mali vodotoci/kanali su upravo oni na kojima onečišćenje brže ostavlja traga, a teže je vratiti ga u prirodno ili zadovoljavajuće stanje. Time melioracijski kanali postaju spremnici onečišćenja koji nisu detektirani postojećiim monitoringom. Ona po nekim od kriterija ulaze u kategoriju sedimenata koji se ne bi smjeli odlagati na poljoprivredno zemljište. Pored toga onečišćenja se uslijed slabe pokretljivosti sedimenta zadržavaju na području mikrosliva. Napravljene analize ukazuju na nužnost provođenja analiza prije odlaganja.The increasing human activity related to land utilization through intensive agricultural production as well as increasing urbanization leads to the development of various anthropogenic pollutants in the catchments. The drainage system on agricultural areas and drainage drainage in open cannal of individual drainage areas constitutes a unique system that collects all precipitation waters to the final recipient by collecting the pollutants generated on the respective surfaces and in their immediate vicinity. The same activities generate certain spotted and scattered pollutants that in most cases surface runoff end in open channels as soon as the sediment problem is created in the form of depositing significant amounts of potentially contaminated material. This dissertation analyzes the hydrological and hydraulic aspect of emergence and (non) initiation of the sediment in the melioration channels with the aim of formulating recommendations for further treatment and the process with large amounts of sediment extracted every year from the open canal network. Since the legislative framework regulating permitted sediment contamination as well as the management of invented material from the melioration channels in Croatia in development, this paper also strives to contribute to this aspect of problem solving. One of the reasons is the fact that watercourse management plans cover watercourses with a catchment area of more than 10 km2 and stand with water surface of 0.5 km2, while 80% of the length of recorded liquids and 2% of the recorded stumps are waste on very small water bodies that are in direct contact with sources of contamination, especially heavy metals. The study included a "micro-catchment" area of 1.4 ha within the lowland part of the Vuka River basin area in the period from 2013 to 2017, the main recipient channel of Drobnjak length 2.686 m. Micro-catchment selection was performed based on sediment analysis 10 potential polluted location. Its contamination shows some deviations from other European and world criteria, especially in terms of copper concentrations. Modeling of sediment pronouns caused by real rainfall and rainfall of 25 and 50 years of return period with the HEC-RAS program package showed its poor mobility in melioration channels of flatland areas, apropos the possibility of starting in exceptional hydrological conditions. Small watercourses / channels are precisely those in which pollution leaves a trail faster, and it is more difficult to return it to a natural or satisfactory state. Thus, reclamation channels become pollution tanks that are not detected by the existing monitoring. According to some of the criteria, they are included in a category that should not be disposed of on agricultural land, and in addition, contamination due to poor mobility of sediments is kept in the area of micro-basin. The analyzes made indicate the necessity of carrying out analyzes before disposal