Regulacije_skripta_1

Prof.dr.sc. Neven Kuspili ć

REGULACIJE VODOTOKA

Zagreb, 2009.

Prof.dr.sc. Neven Kuspili ć

Regulacije vodotoka

SADRŽAJ:

1. SVRHA, PROBLEMI I ZADA ĆE REGULACIJA 2. MORFOLOGIJA RIJEČNOG KORITA 3. HIDROLOŠKE OSOBINE PRIRODNIH VODOTOKA 4. HIDRAULIČKI PRORAČUNI PRIRODNIH VODOTOKA 5. REGULACIJSKI RADOVI NA KORITU VODOTOKA 6. REGULIRANJE VODNOGA REŽIMA

2009./2010.

1

Prof.dr.sc. Neven Kuspilić

Regulacije vodotoka

1. SVRHA, PROBLEMI I ZADA ĆE REGULACIJA Rijeke su uvijek bile u fokusu ljudskih aktivnosti. Važnost tih aktivnosti ogleda se u koristi koje se dobivaju od rijeka i u neophodnosti zaštite podru č ja od poplava i erozije. Također, nužnost zaštite okoliša daje nam dodatnu težinu iz razloga što rijekama prolazi medij (voda) kojim se zagađenje može vrlo brzo prenijeti i proširiti na veliko podru č je. Ne manja važnost daje se o čuvanju prirodnih ljepota rijeke. Iz tih potreba proizlaze inženjerski zadaci na rješavanju problema. Rijeke su predmet izučavanja inženjera i znanstvenika koji su fascinirani sposobnoš ću samoizgradnje korita i njihovom sposobnoš ću da odgovore na prirodne i ljudske smetnje. Inženjerskim rješavanjem raznih hidrotehni čkih problema, razjašnjeno je da rijeke, kao dio prirode, mogu biti ukroćene ne silom već razumijevanjem prirodnih procesa. U regulacijama vodotoka se bavimo i ure đenjem korita vodotoka (morfološke regulacije) i promjenom vodnih količina koje prolaze vodotocima (regulacije vodnoga režima). Ovisno o namjeni regulacija, bit će potrebno u ve ćoj ili manjoj mjeri utjecati na promjenu prirodnih osobina vodotoka i otuda proizlaze inženjerske zada će. No u tome treba biti jako oprezan i nikako se ne smije zanemariti da su vodotoci dio prirode koja se ravna po svojim zakonitostima. Uspješnost rješavanja spomenutih inženjerskih zadataka vezana je uz stupanj razumijevanja prirode vodotoka. Nasilno rješavanje uvjetuje žestok odgovor, rezultira neracionalnim i skupim rješenjima. Prirodnim vodotocima teče voda pomiješana sa nanosom (suspendiranim i vu čenim), sami formiraju i erodira vlastito korito, a nastaju u sklopu fenomena hidrološkog ciklusa. Iz gore navedenog može se zaklju čiti da je za ispravan pristup rješavanju problema ure đenja vodnoga toka potrebno vladati znanjima o: zakonitostima tečenja vode (i nanosa) u otvorenim vodotocima zakonitostima procesa formiranja korita, erozijskih procesa i procesa pronosa nanosa i hidrološkim zakonitostima. Prirodni vodotoci su «živi organizmi» jer u vremenu mijenjaju koli činu vode (i nanosa) koje pronose i u vremenu mijenjaju svoje korito. Posjeduju silnu energiju koja je stalna, s vremenskim varijacijama, i prema kojoj se treba odnositi s velikim uvažavanjem i razumijevanjem. Uređenje vodnih tokova često se naziva regulacijama. Regulacije prirodnih vodotoka su skup gradnji i mjera kojima se mijenjaju prirodne osobine na vodotoku i njegovom slivnom područ ju radi: što racionalnijeg korištenja voda, što efikasnije zaštite od štetnog djelovanja voda iz vodotoka i što efikasnije zaštite vodotoka od zaga đenja. Nastavno ćemo se osvrnuti na neke od razloga reguliranja vodotoka s osvrtom na potrebu obima regulacijskih radova.

2009./2010.

2


Regulacije vodotoka

Područ je koristi od rijeka Koristi od rijeka možemo nabrojati u sljede će grupe: 1. Zahvaćanje, crpenje i uporaba voda rijeke za razli čite namjene (opskrba vodom za piće, sanitarne i tehnološke potrebe, navodnjavanje i drugo). 2. Korištenje vodnih snaga za proizvodnju elektri čne energije i druge pogonske namjene. 3. Korištenje voda za uzgoj riba. 4. Korištenje voda za plovidbu. 5. Korištenje voda za šport, kupanje, rekreaciju i druge sli čne namjene. Pri tome moramo razlikovati tri bitno razli čita načina korištenja. Prvi na čin je kada se koristi voda iz rijeka na na čin da se bespovratno oduzme iz vodotoka ili da se privremeno oduzme iz vodotoka te da se u njega vrati s promijenjenim fizikalno i/ili kemijskim osobinama (pod brojem 1 u nabrajanju). Fizikalne osobine obično se mijenjaju kada se voda koristi za tehnološke potrebe, na primjer kao rashladna voda, te se zagrijana vra ća u vodotok. Kemijske karakteristike se na primjer mijenjaju kada se voda koristi za sanitarne potrebe, te se sa dijelom onečišćenja vraća u vodotok. Jasno je da pri tome to one čišćenje ne smije biti do tolike mjere da bi moglo ugroziti kvalitetu vode u vodotoku. Drugi na čin je da se koristi snaga voda iz vodotoka, a da se pri tome niti oduzima vodna koli čina, niti se mijenja njezine fizikalno kemijske osobine (pod brojem 2 u nabrajanju). Tre ći način korištenja je da se voda koristi kao medij, a da se pri tome ne oduzima voda iz vodotoka, te da se ne koristi niti vodna snaga (pod brojem 3, 4 i 5 u nabrajanju). Na slici 1.1 prikazane su građevine na vodotoku koje služe za zahva ćanje vode za opskrbu vodom za piće. Slika prikazuje dva primjera razli čitog tehničkog rješenja za istu namjenu. Slika lijevo prikazuje zahvat koji je smješten na samoj obali rijeke, gdje se vidi da su na uređenje vodotoka potrebno relativno mali zahtjevi. Potrebno je uzvodno i nizvodno od same građevine izvesti zaštitu obale redi održavanja stabilnog proto čnog profila. S druge strane, građevina zahvata uvučena je u obalu i zašti ćena od utjecaja leda i udara trupaca i srušenih stabala koje može vodotok nositi. Me đutim zbog velike oscilacije vodostaja, gra đevina je velike visine. Drugo tehni čko rješenje, na slici desno, istureno je i ulazi u proto čni profil vodotoka. S time se nalazi u uvjetima mogu ćeg udara santa leda i trupaca, pa ga je potrebno dodatno zaštititi primijenjenom konstrukcijom. Tako đer, potrebno je urediti obalu radi stabilizacije profila vodotoka. Ovo tehni čko rješenje je manje visine i neosjetljivo za povremeno potapanja za trajanja velikih voda.

Slika 1.1 Primjer građevina na vodotoku za zahva ćanje i crpenje voda rijeke za opskrbu vodom za piće 2009./2010.

3


Regulacije vodotoka

Na obim reguliranja vodotoka korištenje rijeke za proizvodnju elektri čne energije može imati relativno velike zahtjeve. Ovisno o tipu zahvata, s aspekta regulacija morat će se proanalizirati potreba za uređenjem korita na cijeloj dionici vodotoka koja će biti u neposrednom utjecaju sustava. Koji puta podru č je utjecaja će biti relativno kratko, kao na primjeru na slici 1.2, gdje s aspekta regulacija treba osigurati korito nizvodno od brane u zoni velikih turbulencija toka vode te osigurati uzvodno zaštitu od poplava zbog usporavanja vode branom (izgradnja hidrotehničkih nasipa). No ima rješenja gdje su ti utjecaji daleko ve ćeg razmjera, pa će biti potrebno izgraditi i neke nove kanale, izmjestiti trase postojećih vodotoka i sli čno.

Slika 1.2 Korištenje rijeke za proizvodnju elektri čne energije Kada se vode koriste za uzgoj riba (primjer na slici 1.3), s aspekta regulacija vodotoka obi čno nema velikih radova. Uglavnom se radi o potrebi ure đenja zahvata za vodu te ispusta vode u vodotok. Najveći problem bit će određivanje povoljnog mjesta vodotoku gdje ćemo zahvatiti vodu tako da taj zahvat bude vremenski stabilan, da ne do đe do njegovog zatrpavanja nanosom. Također će eventualno biti potrebno riješiti problem nanosa u vodi koji bi mogao s vremenom zapuniti bazene za uzgoj riba.

Slika 1.3 Korištenje voda za uzgoj riba Zasigurno je korištenje rijeka za plovidbu najzahtjevnija aktivnost s aspekta regulacija vodotoka. Problem je u tome što se kod plovnih rijeka mora osigurati dovoljan plovni gabarit te dovoljno veliki radijusi zavoja na cijeloj njenoj plovnoj duljini, i to gotovo tijekom cijele godine. Iako se za tu gospodarsku aktivnost voda koristi samo kao medij, bit će potrebno 2009./2010.

4


Regulacije vodotoka

izvesti veliki broj regulacijskih zahvata za održavanje uvjeta plovidbe. Pa i povijesno, prve regulacije rijeka upravo su bile izvedene iz potrebe korištenja za plovidbu. Na slici 1.4 prikazana je riječna luka, kao dio vodotoka koji je posebno potrebno urediti i aktivnost plovidbe na rijeci.

Slika 1.4 Korištenje rijeke za plovidbu

Slika 1.5 Korištenje rijeka za sport, kupanje, rekreacija i druge sli čne namjene

Područ je zaštite od štetnog djelovanja voda U područ je zaštite od štetnog djelovanja voda spadaju: 1. Uređenje vodotoka i drugih voda (gra đenje, održavanje regulacijskih i zaštitnih vodnih građevina i vodnih građevina za melioracijsku odvodnju, održavanje vodotoka i slično) 2. Obrana od poplava, obrana od leda, zaštita od erozije i bujica, uklanjanje posljedica. 3. Melioracijska odvodnja. Uređenje vodotoka i drugih voda po definiciji spada u domenu regulacija vodotoka i predmet je ovoga kursa. Isto tako, druga grupa koja se odnosi obranu od poplava i sli čnih aktivnosti spada u regulacije vodotoka. Pri tome treba poseban naglasak dati na činjenicu da poplave ne 2009./2010.

5


Regulacije vodotoka

samo da ugrožavaju ljudske živote i čine štete zbog potapanja podru č ja, ve ć da voda svojom erozijskom sposobnosti može uvelike pove ćati štete.

Slika 1.6 Obrana od poplava, obrana od leda, zaštita od erozije i bujica, uklanjanje posljedica 2009./2010.

6


Regulacije vodotoka

Na slici 1.6 dan je niz fotografija u činka toga djelovanja voda, dok je na slici 1.6 dan primjer lokalne erozije oko stupa jednog mosta. Takovo djelovanje vode ugrožava stabilnost građevina, a koji puta dovodi i do njihova rušenja. Jedna od osnovnih zada ća regulacija vodotoka, pogotovo onoga segmenta koji se bavi reguliranjem vodnoga režima, je izgradnja takovih sustava koji će eventualne poplave i štete od erozija smanjiti na što je mogu će manju mjeru, do stupnja opravdanosti ulaganja u taj sustav.

Slika 1.7 Lokalna erozija Melioracijska odvodnja spada u posebnu potkategoriju regulacija i izu čava se u zasebnom kolegiju. Bez obzira na tu činjenicu nemoguće je odvojiti regulacije vodotoka od melioracijske odvodnje jer u kona čnici, na jednome slivu, čine jedinstvenu hidrografsku cjelinu. Na slici 1.8 dane su fotografije elemenata sustava za melioracijsku odvodnju koji se izravno vežu na predmet izu čavanja regulacija (na vodotoke), a to su crpne stanice i ustava.

2009./2010.

7


Regulacije vodotoka

Slika 1.8 Melioracijska odvodnja

Područ je zaštite voda Područ je zaštite voda obuhvaća ispuštanje otpadnih voda u prijemnik i zaštitu prirodnih ljepota. S aspekta regulacija vodotoka, ispuštanje otpadnih voda u prijamnik nema velikih zahtjeva na radove. Potrebno je lokalno urediti korito vodotoka na mjestu ispusta kako bi se osigurao njegov nesmetan rad. S druge strane, tehni čka rješenja na ure đenju korita vodotoka, bez obzira u čiju se svrhu izvodila, trebaju biti takova da se što manje utje če na prirodne ljepote (slika 1.10), kao ekonomski nemjerljivu kategoriju.

Slika 1.9 Uređaj za pročišćavanja vode prije upuštanja u prijamnik.

2009./2010.

8


Regulacije vodotoka

Slika 1.10 Prirodne ljepote vodotoka koje je potrebno sa čuvati Prilikom rješavanja zadataka regulacija vodotoka prvenstveno moramo imati na umu da je rijeka dio prirode sa svojim zakonitostima. Stoga je uspješnost rješavanja inženjerskih zadataka vezana uz stupanj razumijevanja prirode rijeke. Nasilno rješavanje uvjetuje žestok odgovor, rezultira neracionalnim i skupim rješenjima. Na slici 1.11 dani su primjeri odgovora vodotoka na neprimjerena rješenja. Na prvome primjeru prikazano je nesrazmjerno produbljenje korita vodotoka nizvodno od prolaza ispod ceste, u odnosu na korita vodotoka uzvodno. To govori o lošem tehni čkom rješenju koje je uzrokovalo takove promjene da je nepotrebno koritom vodotoka zauzeto preveliko podru č je. Dodatna negativnost sastoji se u dreniranju podzemlja te sniženju razine podzemne vode. Drugi i tre ći primjeri odnose se na trasiranje vodotoka u pravcu. U prirodi vodotoka je njegova krivudavost i ako pokušamo izvesti vodotok u pravcu, uvijek će postojati tendencija odmaka od pravca. Koji puta se radi o malim promjenama kao što je prikazano na primjeru potoka Vrapčak gdje je vodotok izgradio svoje korito za malu vodu unutar postoje ćeg dna, a što ne izaziva nikakve drasti čne posljedice. Drugi primjer trasiranja u pravcu ukazuje na samoizgradnju novog korita u dnu sa pojavom sprudišta, a time i promjene geometrije koje mogu utjecati na smanjenje proto čnosti.

2009./2010.

9


Regulacije vodotoka

Slika 1.11 Odgovor vodotoka na neprimjerena tehni čka rješenja Zadatak kursa iz podru č ja regulacija vodotoka je: 1. Upoznavanje prirode rijeke. 2. Tumačenje njenih zakonitosti. 3. Opisivanje fizikalnih zakonitosti matemati čkim alatima. 4. Upoznavanje s inženjerskim rješenjima na reguliranju vodotoka. Aktualnost potrebe izučavanja regulacija vodotoka može se potvrditi iz raznih primjera iz povijesti i sadašnjosti. Ovdje ćemo spomenuti samo neke, o odnose se na sljede će događaje: Poplava u Zagrebu 1964 i poplave u Europi 2002 Rušenje obale u Županji i rušenje obale na Dunavu kod Kopa čkog rita Izgradnja autocesta (izmještanje vodotoka i izgradnja novih) Revitalizacija plovidbe na unutrašnjim plovnim putovima • • • •

Poplava u Zagrebu 1964. godine, koja se desila uslijed izlijevanja velikih voda rijeke Save, izazvala je velika ljudska stradavanja i velike materijalne štete. Upravo je i ona bila povod prekretnici u razmišljanjima o sustavnom pristupu rješavanja problema zaštite od poplava. Na slici 1.12 prikazana je fotografija poplavljenog trga u Zagrebu, gdje su uzrok poplave bili bujični vodotoci sljemenskog sliva. Poplave u Europi 2002. godine potvr đuju tezu da nema sigurnog sustava za zaštitu od poplava (slika 1.13). Bez obzira koliko složen sustav izgradili, uvijek postoji vjerojatnost njegova otkazivanja, odnosno pojave hidrološkog doga đaja koji premašuje projektne parametre.

2009./2010.

10


Regulacije vodotoka

Slika 1.12 Poplava u Zagrebu

Slika 1.13 Poplave u Europi 2002 Rijeka Sava je u područ ju grada Županje podlokala svoju obalu (slika 1.14). Uz sam rub obale bio je izveden nasip za zaštitu od poplave. Razmjeri podlokavanja bili su takovi da je bila ugrožena stabilnost nasipa, a njegovim rušenjem grad Županja ne bi bio zašti ćen od poplava koje bi mogle nastati uslijed pojave velikih voda. Inženjerski jednostavno tehni čko rješenje bilo je pretrasirati nasip, odnosno pomaknuti ga dalje od postojeće obale u zonu gdje njegova stabilnost ne bi bila ugrožena. No problem je bio što je prostor gdje bi se trebao pretrasirati nasip zauzet drugim sadržajima. Drugim rije čima, bilo je potrebno tražiti drugo rješenje, a to je osiguranje podlokane obale. Ta zada ća nije bila nimalo lagana iz razloga što je na tome mjestu Sava bila ispod srednje vode dubine oko 17 m. Sigurno da je rješenje, zbog velike dubine iziskivalo ugradnju velike koli čine materijala u građevinu obaloutvrde s time da je i izvođenje pri takovim uvjetima bilo otežano. Na rijeci Dunav u zoni parka prirode Kopa čki rit, također se pojavljuju problemi nestabilnosti i rušenja obala. Čak postoji stalna opasnost da dođe do takovih razmjera rušenja obala da bi se moglo desiti da Dunav prodre u podru č je parka te drastično promjeni sadašnji eko sustav. Za razliku od Save, gdje je njena dubina u opisanom primjeru bila oko 17 m, dubina Dunava u takovim zonama podlokanih obala iznosi do 15 m ispod srednjeg vodostaja. Zna či da se radi o iznimnim dubinama i bez obzira koje tehničko rješenje za sanaciju obale izabrali, ne možemo izbje ći veliki obim radova i tehnološke probleme izgradnje. 2009./2010.

11


Regulacije vodotoka

Slika 1.14 Rušenje obale u Županji Svaki prometni infrastrukturni sustav, bilo da se radi o cestovnom, željezni čkom ili unutrašnjoj plovidbi, neminovno utječe na hidrografsku mrežu i na procese odvodnje zemljišta. Svojim trasama prelaze preko postoje ćih vodotoka, preklapaju se, a slivove dijele. Razvoj cestovne infrastrukture u republici Hrvatskoj zadnjih godina uvjetovao je i znatne radove na regulacijama vodotoka, bilo da se radi o potrebi izmještanja postoje ćih vodotoka zbog kolizije sa trasom autocesta, bilo da se radi o izgradnji novih vodotoka (kanala) koji služe odvodnji. Na slici 1.15. prikazano je ure đenje izmještenog vodotoka (r. Lonja) zbog potreba izgradnje cestovnog čvorišta.

Slika 1.15 Izgradnja autocesta (izmještanje vodotoka i izgradnja novih) Poznato je da je cijena prijevoza robe plovilima najjeftinija. Me đutim, da bi to tako i bilo, treba postojati izgrađen sustav plovnih putova sa relativno malim pogonskim troškovima. I 2009./2010.

12


Regulacije vodotoka

konačni primjer koji će se ovdje spomenuti je ure đenje plovnih putova. Zadnjih godina se u Hrvatskoj ulaže u revitalizaciju unutrašnjih plovnih putova, koji su desetak godina u potpunosti bili zanemareni (zadnje desetljeće prošlog stoljeća). Radi se o vrlo skupim zahvatima na regulaciji rijeka, prvenstveno na Savi, koji su uvjetovani ciljanom klasom plovnoga puta.

1.1 ULOGA REGULACIJA U VODNOME GOSPODARSTVU Regulacije vodotoka spadaju u jednu od aktivnosti gotovo isklju čivo vezanu uz vodno gospodarstvo. Postavlja se pitanje kolika je uloga regulacija vodotoka u vodnome gospodarstvu. Ako se prisjetimo podjela vodnogospodarskih podru č ja, a to su korištenje voda, zaštita od štetnog djelovanja voda i zaštita voda od one čišćenja, onda možemo proanalizirati ulogu regulacije vodotoka u pojedinom podru č ju. Na tablici 1.I prikazane su mjere koje je potrebno provesti kod pojedinih zahvata vezanih uz vodno gospodarstvo. Uz svaku mjeru dana je ocjena njihove nužnosti, odnosno mjera s ocjenom 1 daje najve ću težinu, dok mjera s ocjenom 3 daje najmanju težinu, odnosno mjera težine 1 će biti nužna za provođenje pojedinog zahvata, a mjera težine 3 moguća. MJERE NA V ODOTOKU REGULACIJE G A O M N I Ž D E O R V

KORITA VODOTOKA

KORIŠTENJE VODA

A T I R O K E J N A V I J L B U D O R P

U T I R O K U E N I V E Đ

A R G E N E M E R V I R P E N B E S O P

A N D A J I C A Z I L I B T S

U D O V U L A M A Z A T I R O K E J N E Đ

A T I R O K E J N A V A Ž U S

E R U

OBRANA OD POPLAVE PLOVIDBA

E S A R T E J N A J L V A R P S I

1 1

1

2

1

1

A R E P I A D R V T U O L A B O A D A R Z I

3 1

A M I J

Č

U R D O P M I N V A L P O P U E R E J M

1

3

HIDROENERGIJA NAVODNJAVANJE I OPSKRBA VODOM

3

YAŠTITA OBALA

2

3 1

HLA ĐENJE

PRIJELAZ PREKO VODOTOKA KONTROLA UTJECAJA MORA

1

E D A R G E R P

1 1

1

1

1

1

2

2

2

1 3

EKSPLOATA CIJA ŠLJUNKA I PIJESKA

E J I C N E T E R I E J I C A L U M U K A

2

3 1

3 2

1

MJERE NUŽNE ZA USPJEŠNO KORIŠTENJE

2

MJRE PREPORUČLJIVE ZA USPJEŠNO KORIŠTENJE

3

MJRE KOJE MOGU BITI POTREBNE ZA USPJEŠNO KORIŠTENJE

2

Tablica 1:I Mjere na vodotoku potrebne za provođenje nekih vodnogospodarskih aktivnosti 2009./2010.

13


Regulacije vodotoka

Na kraju, možemo si postaviti pitanje koliko posla ima na regulacijama vodotoka u Republici Hrvatskoj. Na slici 1.16 prikazano je stanje uređenosti vodotoka u Republici Hrvatskoj. Vidljivo je da je potrebno izgraditi sustav za zaštitu oko 345.000 ha, da je potrebno regulirati oko 770 km glavnih vodotoka u cijelosti a djelomi čno oko 1400 km. Tako đer potrebno je izgraditi oko 780 km odteretnih i obodnih kanala te je potrebno urediti oko 6000 km bujica. Osim navedenih zahvata na vodotocima sliva koji su planirani vodnogospodarskim osnovama, potrebno je i održavati sve vodotoke. Zaklju čak je da na regulacijama vodotoka u Republici Hrvatskoj ima puno toga za napraviti. 8500

7570 km

8000 7500 7000 6500 6000 5500

potrebno uređenje 4580 km

5000 3796 km

4500

3487 km

4000 3500 3000 2500 2000

potrebna zaštita od poplava 234,490 ha

1500 1000

II kl. 316 km III kl. 200 km

500 0

Slika

IV kl. 360 km 29 rijeka dužine preko 50 km

1.16

2009./2010.

nije potrebno 450 km potrebno regulirati 771 km dijelom regulirani 1394 km

Nasipi 1560 km

potpuno r egulirani 1175 km

potrebno izgraditi 780 km izgrađeno 780 km

glavni vodotoci mel. područ ja

odteretni i obodni kanali

Stanje

uređenosti

dijelom uređene 1378 km

vodotoka

uređene 1612 km bujice 947 brdskih vodotoka

u

Republici

Hrvatskoj

14


Regulacije vodotoka

1.2 OSNOVNE DEFINICIJE I PODJELE Definicija vodotoka Radi razumijevanja osnovnih pojmova potrebno ih je prvenstveno definirati. Potreba je i razlog izbjegavanja nesporazuma. Prvenstveno je potrebno definirati predmet ovog kursa, a to su vodotoci. S aspekta hidrotehnike, najbolja definicija vodotoka je skrivena u jednom obliku definicije rijeke koji se može poop ćiti za sve vodotoke. Naime, prema toj definiciji, rijeka je prirodni tok vode koji pod utjecajem gravitacije teče koritom što ga sama erodira i formira. Nastaje u sklopu fenomena kruženja vode u prirodi (hidrološkog ciklusa). Iz te definicije mogu se izvući sljedeće činjenice. Rijekom teče voda, pa će trebati izučiti zakonitosti tečenja vode u otvorenim vodotocima. Nadalje rijeka sama formira i erodira vlastito korito, pa će u okviru kursa trebati izučiti zakonitosti procesa formiranja korita, erozijskih procesa i zakonitosti pronosa nanosa. I kona čno, rijeka nastaje u sklopu fenomena hidrološkog ciklusa, što znači da se na nju prenose hidrološke zakonitosti koje tako đer treba izučiti.

Podjela vodotoka Osnovne podjele vodotoka bitne su s aspekta pristupa rješavanja problemu. Tako ne će biti jednak pristup rješavanju problema ukoliko se na primjer treba regulirati neki buji čni vodotok ili pak rijeka. Stoga ćemo u nastavku dati neke osnovne podjele po razli čitim kriterijima. Podjela vodotoka u geografskom smislu razlikuje bujice, brdske potoke, potoke i rijeke. Zatim, prema veličini (hidrografska podjela) vodotoke dijelimo na brazde, jarke, jaruge, potočiće, potoke, rječice, rijeke i velike rijeke. Ove podjele nemaju nikakvu kvanifikaciju i predmet su subjektivne procjene. Hidrotehničarima će biti značajna podjela vodotoka u aluvijalnim dolinama prema vodnogospodarskom tretmanu. Prema toj podjeli razlikujemo sljedeće tipove vodotoka: melioracijski kanali (širina dna b < 1 m) mali vodotoci (širina dna 1m < b < 20m) rijeke (širina dna b > 20 m) • • •

To je podjela koja ima strogu mjeru širine dna koja nedvojbeno svrstava pojedini vodotok u aluvijalnim dolinama u pojedinu kategoriju. Hidrološka podjela vodotoka prema Hortonu dijeli vodotoke u redove ovisno o redu pritoka. Tako je prema toj podjeli Dunav vodotok 12 reda, Sava vodotok 7 reda. Po toj podjeli vodotok višeg reda nastaje spajanjem vodotoka istog reda počevši od izvora vodotoka prvog reda. Na slici 1.17 dan je primjer podjele vodotoka prema Hortonu. I posljednja podjela vodotoka, koja će ovdje biti spomenuta je podjela prema osnovnim karakteristikama režima tečenja. Prema toj podjeli vodotoke dijelimo na: atlantski tip kontinentalni tip planinski tip polarni tip sredozemni tip monsunski tip • • • • • •

2009./2010.

15


• •

Regulacije vodotoka

ekvatorijalni tip pustinjski tip

Slika 1.17 Primjer podjele vodotoka prema Hortonu. Osnovne karakteristike vodotoka prema pojedinom od navedenih tipova dane su u tablici 1.III. Zanimljivo je svrstati naše velike vodotoke u tipove. Tako će Sava spadati tipi čan kontinentalni tip vodotoka. Možemo zapaziti da ona, po režimu protoka, ima dva velikovodna perioda, i to upravo u proljeće i jesen. Odnos maksimalnog i srednjeg protoka nalazi se o granicama od 3 do 4, a prosje čno godišnji koeficijent otjecanja je otprilike 0,3. Zašto su nam bitne takove informacije. Na primjer zbog planiranja regulacijskih radova. Sigurno ćemo odabrati vrijeme manjih vodostaja za izvo đenje radova. Tako đer nam je bitno da znamo kada možemo očekivati probleme sa poplavama i sli čno. U planinski tip vodotoka spadaju Drava i Mura. Za razliku od Save, drava i Mura imaju pojavu najve ćih vodostaja ljeti, kada je najintenzivnije otapanje snijega. I kona čno, Svi naši vodotoci jadranskog sliva spadaju u kategoriju sredozemnog tipa. Taj tip vodotoka karakterizira jaka neujedna čenost vodnoga režima, odnosno odnos maksimalnog i srednjeg protoka poprima vrijednost do 4. Ti su vodotoci iz toga razloga buji čnog karaktera i stvaraju druga čije probleme regulacijskog aspekta nego li na primjer jedan vodotok kontinentalnog tipa.

2009./2010.

16


Regulacije vodotoka

Tablica 1.III. Osnovne karakteristike tipova vodotoka prema osnovnim karakteristikama režima tečenja

Definicija regulacija vodotoka Regulacije prirodnih vodotoka su skup gradnji i mjera kojima se mijenjaju prirodne osobine na vodotoku i njegovom slivnom podru č ju radi: što racionalnijeg korištenja voda, što efikasnije zaštite od štetnog djelovanja voda iz vodotoka i što efikasnije zaštite vodotoka od zaga đenja. • • •

Pri tome treba razlikovati regulacije korita vodotoka (morfološke regulacije) i regulacije vodnog režima. Regulacije korita vodotoka bave se ure đenjem korita i građevinama vezanim uz samo korito. Prema klasi čnom poimanju regulacija vodotoka upravo su regulacije korita te koje se opisuju tim terminom. Međutim, širi pojam regulacija vodotoka podrazumijeva i 2009./2010.

17


Regulacije vodotoka

reguliranje vodnoga režima. Tu se radi o takozvanoj preraspodjeli vodnih koli čina. Raznim se građevinama i zahvatima na slivu i vodotocima vodne koli čine preraspodjeljuju prostorno i vremenski. Reguliranje vodnoga režima zasebno je obra đeno u okviru posebnog poglavlja.

Definicije vezane uz korito vodotoka Obala je crta presjeka korita vodotoka i okolnog terena. Termin se koristi i za šire područ je koje obuhvaća i dio korita do dna. Kod vodotoka razlikujemo lijevu i desnu obalu. Određujemo ih na način da gledamo od izvora prema uš ću. Tada je lijeva obala s lijeve strane a desna nasuprotna. Konkavna je obala vanjska obala na zavoju, dok je konveksna unutrašnja obala na zavoju. Tlocrtno možemo prepoznati niz karakterističnih točaka i crta koje su grafi čki prikazane na slici 1.18. To su sljede ći pojmovi koje definiramo kao: Infleksija (prijevoj) – mjesto promjene karaktera zakrivljenosti trase vodotoka. Sirfleksija – mjesto zajedni čke tangente dviju istosmjernih zavoja trase vodotoka. Talweg – spojnica točaka najvećih dubina u sukcesivnim popre čnim profilima Matica - spojnica točaka najvećih brzina u sukcesivnim poprečnim profilima Os – crta koja je jednako udaljeno od obala Težišnica - spojnica linija koje dijele omo čenu površinu na jednake polovice u sukcesivnim poprečnim profilima • • • • • •

Slika 1.18 Osnovne definicije korita vodotoka – situacijski prikaz 2009./2010.

18


Regulacije vodotoka

Slika 1.19 Osnovne definicije korita vodotoka – prikaz u popre čnom profilu Iako se korito prirodnog vodotoka može promatrati kao cjelina, ipak u popre čnom presjeku moramo prepoznati njegove dijelove. To su: 1. Korito za srednju vodu 2. Korito za veliku vodu 3. Glavno korito 4. Inundacije 5. Nasip 6. Visoka obala

Slika 1.20 Dijelovi korita vodotoka u popre čnom profilu Korito za srednju vodu je lako prepoznatljivo jer njime voda te če većim dijelom godine. Oko njega obično je formiran pretežito horizontalan teren koji biva poplavljen za trajanja ve ćih vodnih valova. Između korita za srednju vodu i višeg terena, odnosno izgra đenih hidrotehničkih nasipa, gdje se povremeno pojavljuje voda nazivamo inundacijama. Korit za srednju vodu i inundacije zajedno formiraju korito za veliku vodu. Prirodne rijeke imaju osobinu stalnog mijenjanja smjera. Tako njihova trasa formira jednu zavojitu crtu. Oštar dug zavoj korita vodotoka nazivamo meandar. Ime je dobio po turskoj rijeci Menderes čije korito je jako krivudavo. Meandrom nazivamo zavoj čija je duljina veća od duljine upisanog kružnog luka (slika 1.21).Meandri su uglavnom podložni stalnim 2009./2010.

19


Regulacije vodotoka

promjenama tako da se pomiču. Tada govorimo o lutaju ćim meandrima. Nasuprot tome, ukoliko nema vremenskih promjena trase, govorimo o ustaljenom koritu.

Slika 1.21 Definicijska skica meandra

1.3 INŽENJERSKI PRIKAZ VODOTOKA Grafički prikaz vodotoka obično nazivamo inženjerskim prikazom. Radi se o dogovornom načinu prikaza prostorne geometrije korita vodotoka, bilo da se radi o geodetski izmjerama postojećeg vodotoka, bilo da se radi o tehni čkim rješenjima iz projekata. Dakle prostorna geometrija korita vodotoka treba se prikazati: • • •

Tlocrtno na situacijama Poprečnim profilima Uzdužnim profilom

Svaki od navedenih prikaza mora sadržavati odre đeni broj podataka. U nastavku će se dati najopćenitije karakteristike pojedinog prikaza.

Situacije Mjerilo 1:1.000 do 1:25.000, ovisno o namjeni prikaza u tlocrtu. Mjerilo za pregledne situacije je 1:5000 do 1:25000 što ovisi o veli čini vodotoka (slika 1.22). Tehni čka rješenja se uglavnom prikazuju u tlocrtu mjerila 1:1000, opet ovisno o veli čini vodotoka i razini projekta. Situacija mora obuhvatiti pojas utjecaja voda iz vodotoka.

2009./2010.

20


Regulacije vodotoka

Topografija terena na situaciji prikazuje se izohipsama i apsolutnim visinskim kotama pojedinih točaka. Na situaciji moraju biti prikazane sve vidljive gra đevine i sva infrastruktura (nadzemna i podzemna). Korito vodotoka prikazuje se obalnom crtom, osi korita i urezom vode (presje čnica vodnog lica i korita na dan snimanja, ili projektna vrijednost za karakteristi čni protok). Korito većih vodotoka (rijeka) prikazuje se izohipsama ili izobatama (slika 1.23). Izobate su presječnice ravnina paralelnih s vodnim licem 95%-tnog trajanja i korita vodotoka, a crtaju se kod plovnih vodotoka. Na svakoj situaciji potrebno je naznačiti stacionažu, kilometražu, poziciju popre čnih profila i broj profila. Stacionaža predstavlja udaljenost pojedine točke na osi korita od ušća (stacionaža kod vodotoka uvijek raste od uš ća prema izvoru!). Kilometraža je važan parametar kojim se označavaju plovne rijeke. Vremenom se ne mijenja, iako vodotok mijenja svoju duljinu zbog pomicanja trase, regulacijskih radova i sli čno, a služi za navigaciju. Kilometraža se u trenutku postavljanja poklapala sa stacionažom, ali zbog dinamike promjena korita te se dvije oznake ne podudaraju. Na situaciji je potrebno označiti i crtu koja prikazuje mjesto i trasu poprečnog profila sa oznakom. Kod velikih rijeka postavljaju se takozvani evidencijski profili. Oni su na stalnoj poziciji i pri svakom novom hidrografskom snimanju profili vodotoka se snimaju na tim mjestima. Sava, Drava i Dunav imaju evidencijske profile čiji je međusobni razmak oko 200 do 250 m. Na evidencijskim profilima prati se promjena korita tijekom vremena.

Slika 1.22 Primjer situacije dionice vodotoka

2009./2010.

21


Regulacije vodotoka

Slika 1.23 Definicijska skica prikaza korita izohipsama i izobatama

Poprečni profil Poprečni profili vodotoka (slika 1.24) prikazuju se u iskrivljenom (distorziranom) mjerilu, kako bi se naglasile promjene visina u odnosu na duljinu. Mjerilo prikaza ovisi o veličini vodotoka i razini projektiranja, a okvirno iznosi 1:100/10 do 1:1.000/100 Svaki poprečni profil mora imati oznake stacionaže (kilometraže) ili broj. Pošto su profili prirodnih vodotoka nepravilni i nesimetrični, treba jednoznačno označiti koja strana prikaza predstavlja lijevu, a koja strana desnu obalu. Razlog je u tome što se profili obi čno prikazuju na način da slijede stacionažu, dakle usmjereni su uzvodno, a tada se u prikazu lijeva obala nalazi na desnoj strani i obrnuto. Poprečni profili crtaju se poligonalno, izme đu susjednih izmjerenih to čaka. Jednoznačno moraju biti označene visine točaka (obično u tablici ispod crteža profila), te udaljenost pojedine točke od referentne. Također, u poprečne profilile treba ucrtati karakteristične vodostaje vodotoka.

Uzdužni profil Jednako kao i poprečni profili uzdužni profil vodotoka (slika 1.25) prikazuje se u iskrivljenom (distorziranom) mjerilu. Sastoji se od grafičkog i tabličnog prikaza. Mjerilo prikaza ovisi o veličini vodotoka i razini projektiranja, a okvirno iznosi 1:1.000/100 do 1:10.000/1.000 Grafički dio prikaza prikazuje nasipe obale, vodna lica i dno korita. Nasipi se prikazuju crtom na razini krune. Ukoliko postoji razlika izme đu visine nasipa na lijevoj i desnoj obali, treba ih grafički drugačije prikazati i opisati oznake. Isto vrijedi i za obale. One redovito imaju različita vidine pa ih sigurno moramo druga čije grafički označiti i opisati. Dne korita označava se crtom talwega, dakle spojnicom to čaka najvećih dubina. Stoga dno prirodnih vodotoka u uzdužnom profilu izgleda kao pila. Sve navedene grafi čke

2009./2010.

22


Regulacije vodotoka

oznake crtaju se poligonalno, od popre čnog profila do poprečnog profila. Osim tih oznaka, u grafičkom prikazu moraju biti nacrtana karakteristična vodna lica za tu dionicu. Tablični dio prikaza treba sadržavati sve numeri čke podatke nacrtane u grafi čkom dijelu. Znači da na svakoj poziciji popre čnog profila treba biti ispisana numeri čka vrijednost visinske kote nasipa, obala, dna i vodostaja. Osim tih podataka potrebno je upisati i oznaku profila, stacionažu, kilometražu, podatke o tlocrtnim elementima (da li je dionica u pravcu, prelaznici i kružni zavoj s karakteristikama) te je potrebno zasebno za svaku obalu nabrojati regulacijske građevine. Vezu između situacija, poprečnih profila i uzdužnih profila uvijek čini stacionaža!

Slika 1.24 Prikaz poprečnog profila vodotoka

2009./2010.

23


Regulacije vodotoka

Slika 1.25 Prikaz uzdužnog profila vodotoka

2009./2010.

24

Regulacije_skripta_1

Recommend Documents