Prof.dr.sc. Nevenka Ožanić,dipl.ing.građ. Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, 51.000 RIJEKA, V.C. Emina 5 (
[email protected] , tel. 051/352146)
VELIKE VODE -
UZROCI I KARAKTER POJAVE VELIKIH VODA
-
PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTOKA NA HIDROLOŠKI IZUČENIM PROFILIMA Reprezentativnost serije maksimalnih godišnjih vrijednosti Reprezentativnost protoka Empirijske funkcije raspodjele
-
PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTJECANJA VODE NA HIDROLOŠKI NEDOVOLJNO IZUČENIM SLIVOVIMA
-
PRORAČUN VELIKIH VODA NA SLIVOVIMA BEZ HIDROLOŠKIH OSMATRANJA Racionalna formula Intenzit kiše (I) i njegov izbor izbor Racionalni koeficijent koeficijent (C) Slivna površina (A)
Primjena racionalne metode Osvrt na zabilježene pojave pojava ekstremno velikih oborina -
ZAKLJUČAK
- Pod pojmom «velika voda» podrazumijeva se jedno od karakterističnih stanja vodnog režima koje je posljedica naglog dizanja razine vode, odnosno kada se na vodotocima javljaju tzv. poplavni vodni valovi. - Izljevanje vode iz vodotoka duž priobalnoga terena naziva se poplavom. Uzroci pojave velikih voda mogu biti: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Jake kiše posljedica kojih ovisi o njihovoj ja čini, rasprostiranju, trajanju i pravcu kretanja. Topljenje nagomilanoga snijega. Uslijed rušenja prethodno odronom stvorenih brana. Uslijed rušenja izgrađenih brana ili nasipa. Uslijed pogrešnog rukovanja pokretnim ustavama na branama. Uslijed promjene vodnog režima na pritokama i stvaranja koincidencije pojave voda na glavnom vodotoku i pritokama. Usljed formiranja ledenih barijera na rijekama. Usljed zaustavljanja i nagomilavanja drveća zbog nedovoljne propusnosti mostova i sl. Usljed pojave vjetra na ušćima velikih rijeka i mora (s utjecajem plime) i dr.
- Postoji više definicija velikih voda, pa se tako prema UNESCO-vu i WMOvu riječniku hidroloških pojava (1986.) ista definira na tri na čina: 1. kao povišenje (obično naglo) vode u vodotoku do najviše vrijednosti, od koje razina vode počinje polagano opadati. 2. kao velik tok vode mjeren visinom vodostaja ili veli činom protoka. 3. kao rastuća plima. - Po toj je definiciji velika voda ekstremna pojava definirana vodostajem, sekundnim protokom ili volumenom u odre đenome vremenskom razdoblju opažanja ili je utvr đena kao vjerojatnost pojavljivanja u odre đenim vremenskim razdobljima.
Budući da se hidrotehnički objekti dimenzioniraju sa ciljem osiguranja nizvodnog područ ja, određivanje mjerodavne vrijednosti velike vode svodi se na definiranje maksimalne protoke i oblika hidrograma velikog vodnoga vala koji odgovara nekoj vjerojatnosti pojavljivanja, odnosno povratnom razdoblju. Metode za proračun mjerodavne velike vode u ovisnosti o raspoloživosti podataka osmatranja i mjerenja, mogu se podjeliti na: a) Metode proračuna velike vode na hidrološki izu čenim profilima. b) Metode za proračun velike vode na hidrološki nedovoljno neizučenim profilima. c) Metode za proračun velike vode na hidrološki neizučenim profilima. Pod pojmom hidrološki izu čeni profil, podrazumijeva se profil vodotoka, gdje postoje dovoljno duge serije pouzdanih mjerenja vodostaja i protoka. Obično su to serije duže od 15-20 godina. Pouzdanost osmotrenih podataka treba sagledavati na dvije razine. Prije svega nužno je da se mjernim instrumentom korektno zabilježi hod pra ćene veličine (najčešće vodostaj). Nužno je i da se izmjereni podaci o vodostajima pouzdano prevedu u protoke, ukoliko se radi o najčešćem hidrološkom zadatku – proračunu maksimalnih protoka.
PRORAČUN MAKSIMALNIH IZUČENIM PROFILIMA
PROTOKA
NA
HIDROLOŠKI
Najčešće se koriste serije maksimalnih godišnjih protoka. Pod pojmom maksimalni godišnji protoci podrazumijeva se vrijednost maksimalnih protoka nekog vodotoka na odre đenom profilu tijekom godine. Analize tih podataka temelje se na praktičnoj primjeni teorije matemati čke statistike i teorije vjerojatnosti pojavljivanja. Formirana vremenska serija mora predstavljati populaciju razmatranoga procesa u cjelini, mora biti homogena i članovi vremenske serije moraju biti slučajne veličine.
Reprezentativnost serije maksimalnih godišnjih vrijednosti protoka Neophodno je ispitati statističku strukturu serija maksimalnih protoka u smislu identifikacije razdoblja pojavljivanja ve ćih ili manjih velikih voda – maksimalnih protoka. Pri tome se koristi najjednostavnija procedura definiranja modulnih odstupanja od srednje vrijednosti, ili se prakti čno primjenjuje spektralna teorija slu čajnih procesa.
Za dužinu reprezentativne serije usvaja se ono razdoblje koje obuhvaća dva ili više puna ciklusa. Pri tome treba imati u vidu da jedan pun ciklus obuhva ća oba razdoblja – sušno i kišno. S druge strane reprezentativna vremenska serija mora biti takve dužine da sadrži pouzdane statisti čke parametre. Neophodno je da relativna srednja kvadratna odstupanja statističkih parametara ne budu veća od 10 %, što se računa: - za srednju vrijednost σ
Q
=
σ
n
*100
- za koeficijent varijacije σ
C v
⎛ c ⎞ = ⎜⎜ v 1 + cv2 ⎟⎟ *100 ⎝ 2n ⎠
- za koeficijent asimetrije σ
C s
=
σ
n
(1 + 6cv2 + 5cv4 ) *100
gdje su: Q σ
Cv Cs n
= srednja vrijednost serije maksimalnih godišnjih protoka Qmax = standardna devijacija serija Qmax = koeficijent varijacije serija Q max = koeficijent asimetrije serije Qmax = ukupan broj članova serije Qmax
Vremenska serija može se smatrati reprezentativnom ako obuhva ća bar dva puna ciklusa i ako relativne srednje greške prikazanih parametara (maksimalnih protoka) zadovoljavaju postavljeni uvjet.
Empirijske funkcije raspodjele Empirijska funkcija raspodjele P*(x) slučajno promjenjive X, predstavlja zakon promjene učestalosti događaja X>x u razmatranom slu čajnom uzorku: P * ( x ) = p * ( X > x ) = p*;
a p* =
m N
gdje je: p* = učestalost događaja empirijske funkcije X>x m = broj elemenata u slu čajnom uzorku koji zadovoljavaju uvjet X>x N = ukupna veličina uzorka U praksi se koriste približne formule kao npr.: - Hazena Pm* =
m − 0,5 N
- Čegodajeva m − 0,3 Pm* = N + 0,4 Povratni period m-tog člana u nizu izračuna se: 1 T m =
*
Pm
Ako je serija formirana korištenjem samo jednoga podatka u godini (npr. max. god. protok), tada se povratno razdoblje izražava u godinama. Povratno razdoblje označava prosječni interval vremena unutar kojega se, sa vjerojatnošću P(x), ocjenjuje da će slučajna promjenjiva X biti jedanput ve ća od x. Tako npr. ako vjerojatnost slučajne promjenjive X, iznosi P (x) = 0,02, povratno razdoblje je: T ( x) =
1 1 = = 50 godina P( x) 0,02
Za određivanje teorijskih vrijednosti maksimalnih godišnjih protoka odre đene vjerojatnosti pojavljivanja u praksi se vrši prilago đavanje teorijskih funkcija raspodjele empirijskim podacima. Najčešće se koriste sljedeće teorijske funkcije raspodjele slučajne promjenjive X: normalna, Log-normalna, Gumbelova, Pearson III i Log Pearson III zakoni raspodjele, a testiranje dobrote prilagođavanja empirijskih i teorijskih funkcija raspodjele provodi se nekim od standardnih testova – npr. Smirnov-Kolmogorova. Numerička rješenja funkcija raspodjele koja se koriste u praksi uglavnom su dana tablično, odnosno njihove su funkcije ugra đene u rutine računarskih programa kojima se provode takvi proračuni. Primjeri proračuna maksimalnih protoka različitih povratnih razdoblja prema različitim raspodjelama dani su u priloženoj knjizi.
PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTJECANJA VODE HIDROLOŠKI NEDOVOLJNO IZUČENIM SLIVOVIMA
NA
Proračun maksimalnih protoka vode na hidrološki nedovoljno izu čenim slivovima temelji se na analizi svih raspoloživih hidrometeoroloških podataka osmatranja kako na analiziranom slivu, tako i na susjednim, analognim slivovima. Treba napomenuti da su hidrološka osmatranja, bez obzira na njihovu dužinu, dragocjeni fond informacija sa sliva koja mogu dati prvu sliku o procesima otjecanja koji se događaju u slivu.
Na organizaciji tih osmatranja uvijek treba inzistirati, jer organizacija i vršenje ovih osmatranja daleko manje košta nego greške u hidrološkim proračunima. Ovisno od dužine i obima sistematskih hidrometeoroloških osmatranja na analiziranom vodotoku, proračun maksimalnih protoka voda može se provesti: - objedinjavanjem pojedinih parametara velikih voda sa više hidroloških stanica - uključivanjem više maksimuma pojavljenih u periodu osmatranja – analizom serija prekoračenja maksimalnih protoka, a koja se analize i inače treba nastojati provoditi i na hidrološkim postajama na kojima su raspoloživi dugotrajniji nizovi opažanja. - koristeći hidrometerološke podatke u periodu osmatranja na danom profilu i slivu, primjenjujući teoriju jediničnog hidrograma, za što je postupak proračuna objašnjen u priloženoj knjizi.
PRORAČUN VELIKIH VODA NA SLIVOVIMA BEZ HIDROLOŠKIH OSMATRANJA U slučaju kada hidrološki podaci ne postoje, proračun velikih voda se provodi primjenom različitih shema koje su temeljene na teorijskim predstavama o procesima formiranja otjecanja. Proračun velikih voda na slivovima bez hidroloških osmatranja mogu se podijeliti na dvije osnovne grupe: 1. Metode koje su temeljene na teorijskim predstavama o procesima formiranja otjecanja na padini sliva i u koritu vodotoka, tj. metode temeljene na genetičkoj formuli otjecanja (teoriji izokrona). 2. Metode koje se temelje na korištenju iskustvenih ovisnih glavnih elemenata otjecanja i čimbenika koji ga uvjetuju. -Zbog složenosti hidroloških procesa, u praksi se obi čno koristi pojednostavljena shema formiranja otjecanja - racionalna metoda (granični intenzitet otjecanja) i metoda umjetnoga jediničnog hidrograma. Pri proračunu velikih voda treba biti veoma oprezan, pa je daleko u činkovitije organizirati privremena osmatranja i mjerenja u cilju dobivanja pouzdanijega jediničnog hidrograma na analiziranom slivu. -Druga grupa metoda, u najvećem broju slučajeva, ima redukcijski karakter i predstavljaju redukciju maksimalnog modula otjecanja s uvećanjem površine sliva ili vremena dotjecanja. Primjena jedne ili druge grupe metoda nije jasno definirana, ali se može re ći da za slivove A<50 km2, odnosno male slivove, metode temeljene na geneti čkoj teoriji otjecanja imaju značajnu prednost. Na primjeru racionalne metode provedena je diskusija utjecajnih veličina pri proračunu velikih voda neizučenih slivova.
Racionalna formula Koristimo je za izračunavanje maksimalnih protoka s malih slivova (jednaka je umnošku racionalnoga koeficijenta, maksimalnog kišnog intenziteta i slivne površine). Q = C ⋅ i ⋅ A [l/s]
gdje je: Q – maksimalni (vršni) protok [l/s] C – racionalni koeficijent i – intenzitet oborine [l/s /ha] A – slivna površina [ha]
Formula se temelji na pretpostavci da se vršni protok na slivu javlja u trenutku kada u otjecanju sudjeluje cjelokupna slivna površina, odnosno kad na sliv pada kiša trajanja jednakog vremenu koncentracije t c. Vrijeme koncentracije je vrijeme potrebno da voda od najudaljenije to čke sliva dođe do računskog profila ili razmatrane točke. Intenzitet kiše (I) i njegov izbor
Intenzitet kiše je veličina oborine u vremenu. Mjerodavni intenzitet koji se koristi u formuli je prosje čna jačina oborina vremena trajanja tc određenog povratnog perioda P. U skladu s ovim, mjerodavni intenzitet oborine (i) je funkcija vremena koncentracije tc i povratnog razdoblja P : i = i ( tc, P) Dakle, da bi dobili mjerodavni intenzitet, potrebno je odrediti ovisnost: intenzitet oborine - trajanje oborine-povratno razdoblje oborine ( ITP – krivulje ), za određenu lokaciju.
Temeljni element za definiranje familije ITP krivulja za neku lokaciju čini statistička obrada izmjerenih podataka o oborinama za neko podru č je. Najbolji rezultati se dobivaju kada se koriste podaci s pluviografa (automatskoga registratora palih oborina). Za definiranje veličine intenziteta u funkciji trajanja i ponavljanja koriste se različiti analitički izrazi. Jedan od takvih je i izraz Faira i Geyera: m c⋅P i= (t + d ) n gdje su: i – intenzitet oborina [l/s /ha] P – povratni period [godine] t – trajanje oborina [min] c, m, n, d – parametri u funkciji lokalnih klimatoloških karakteristika Često
se koriste i izrazi koji daju funkcionalne ovisnosti za svako pojedino povratno razdoblje. Vrijednosti ITP krivulja na podru č ju Hrvatske, zbog njene klimatske raznolikosti, vrlo su promjenjive, a što se najbolje može vidjeti u Tablici 1. Tablica 1. Usporedba podataka o intenzitetima oborina (l/s/ha) trajanje (min)
POVRATNO RAZDOBLJE 2 GOD. Bjelovar Zagreb Rijeka Split
POVRATNO RAZDOBLJE 100 GOD. Bjelovar Zagreb Rijeka Split
10
321
163
348
218
498
403
457
355
20
189
115
232
164
293
289
378
332
30
139
94
183
121
215
233
340
305
60
82
61
122
79
127
153
283
198
120 br. god.
48 *
36 82
76 28
45 24
63 *
77 82
141 28
99 24
(*) - preuzeti rezultati analize bez informacija o duljini analiziranog niza podataka
Vrijeme koncentracije tc
Vrijeme koncentracije sliva tc je vrijeme potrebno da elementaran efektivni volumen vode (kap vode), s najudaljenije točke sliva, dospije do mjesta opažanja protoka u vodotoku (ra čunskoga profila). Ovo vrijeme ovisi o karakteristikama površine, uređenju terena i povratnome razdoblju kiše koja se računa. U pravilu vrijeme koncentracije je kra će što je: -
nagib terena veći vodonepropusnost veća uređenost površinske odvodnje bolja povratno razdoblje veće
U literaturi se može naći niz iskustvenih izraza za prora čun vremena koncentracije sliva, kao što je na primjer izraz koji je dao Z. P. Kirpich (1940): − 0, 385 T c = 0,00032 ⋅ L0 , 77 ⋅ I max
[sati]
gdje je: L – najveća duljina putovanja vode [m] Imax – pad sliva ΔΗ ; I max = Lmax
ΔΗ [m]
–visinska razlika između najviše točke na slivu i protjecajnoga
profila. U domaćoj se praksi nažalost najčešće prilikom proračuna maksimalnih protoka ne računa vrijeme koncentracije, već se usvaja stanovita vrijednost intenziteta oborina (najčešće 20-minutnoga trajanja) te ga se u racionalnoj formuli uzima konstantnim za sve profile. Takav pristup rezultira neprihvatljivom linearnom proporcionalnoš ću proračunatih vrijednosti maksimalnih protoka površini pripadaju ćeg sliva, bez obzira na njegovu veličinu i stvarno vrijeme koncentracije. Time se zanemaruju prirodne značajke režima palih oborina, koje se ogledaju u postojanju funkcionalne zavisnosti između intenziteta oborina i njihova trajanja, a ovisno o lokaciji odlikuju ih i značajne međusobne razlike.
Računsko povratno razdoblje P
Povratno razdoblje je dugoro čan prosječni interval vremena ili broj godina u kojemu će se jedna pojava (npr. maksimalni godišnji protok) dogoditi, s time da ga može i nadmašiti. Koji će se računsko povratno razdoblje primijeniti ovisi o stupnju sigurnosti koji se želi postići za neki objekt ili zahvat u slivu. Pravilnije bi bilo da se mjerodavna velika voda odre đuje ekonomskim računom, usporedbom šteta uzrokovanih velikim vodama s troškovima koje zahtijeva zaštita od tih voda. Kako su ti računi ponekad nepouzdani, primjenjuje se ocjena stupnja sigurnosti, koji je različit za različite objekte ili zahvate u slivu. Hidrotehničke građevine kod regulacija značajnijih vodotoka najčešće se proračunavaju sa stupnjem sigurnosti 1%, što odgovara povratnome razdoblju od 100 godina, te 3% - 5% ( 33 – 20 god.) kod vodotoka koji štite manje vrijedna branjena podru č ja. Racionalni koeficijent (C)
Racionalni koeficijent C predstavlja odnos između mjerodavnoga protoka Qmax, umnoška intenziteta kiše (i) i površine (A). Često ga se, čak i u klasičnoj hidrološkoj literaturi, pogrešno naziva koeficijentom otjecanja, koji predstavlja odnos između efektivne (neto) oborine Pe i oborine koja padne na sliv (bruto oborine) P. Racionalni se koeficijent ni suštinski, a niti po svojim vrijednostima ne može tretirati kao otjecajni koeficijent (Z. M. Radi ć, 1991.). Ovaj koeficijent nije konstantan ni u razdoblju kiše, ni u svim razdobljima godine. Njegova veličina ovisi o: • klimatskim karakteristikama podru č ja • karakteristikama slivne površine • infiltraciji • gubicima na raslinju i u depresijama • evapotranspiraciji, itd. U Tablici 2. dane su neke veličine koeficijenata, međutim uvijek je poželjno iste uspoređivati sa drugim veličinama koje se mogu naći u literaturi.
Tablica 2: Vrijednosti racionalnoga koeficijenta C (V. T. Chow, 1988.) Povratno razdoblje (godine) Karakteristike 2 pokrova Izgrađena područ ja Asfalt 0.73 Beton/krov 0.75
5 0.77 0.80
10 0.81 0.83
25
50
100
500
0.86 0.88
0.90 0.92
0.95 0.97
1.00 1.00
0.40 0.46 0.49
0.44 0.49 0.52
0.47 0.53 0.55
0.58 0.61 0.62
0.34 0.42 0.46
0.37 0.45 0.49
0.41 0.49 0.53
0.53 0.58 0.60
0.25 0.35 0.40
0.29 0.39 0.44
0.32 0.42 0.47
0.36 0.46 0.51
0.48 0.56 0.58
Zelene površine (groblja, parkovi, itd.) trava pokriva manje od 50 % površine 0–2% 2–7% više od 7 %
0.32 0.37 0.40
0.34 0.40 0.43
0.37 0.43 0.45
trava pokriva od 50 – 70 % površine 0–2% 2–7% više od 7 %
0.25 0.33 0.37
0.28 0.36 0.40
0.30 0.38 0.42
trava pokriva više od 75 % površine 0–2% 0.21 0.23 2–7% 0.29 0.32 više od 7 % 0.34 0.37 Neizgrađena područ ja
Obradivo tlo 0–2% 2–7% više od 7 %
0.31 0.35 0.39
0.34 0.38 0.42
0.36 0.41 0.44
0.40 0.44 0.48
0.43 0.48 0.51
0.47 0.51 0.54
0.57 0.60 0.61
0.25 0.33 0.37
0.28 0.36 0.40
0.30 0.38 0.42
0.34 0.42 0.46
0.37 0.45 0.49
0.41 0.49 0.53
0.53 0.58 0.60
0.22 0.31 0.35
0.25 0.34 0.39
0.28 0.36 0.41
0.31 0.40 0.45
0.35 0.43 0.48
0.39 0.47 0.52
0.48 0.56 0.58
Livade 0–2% 2–7% više od 7 %
Šume 0–2% 2–7% više od 7 %
Srednji koeficijent (C sr ) računa se: C sr =
C 1 A1 + C 2 A2 + ... + C n An A1 + A2 + ... + An
gdje su: C1, C2, ..., Cn – racionalni koeficijenti razli čitih tipova ili vrsta površina A1, A2, ...,An – pripadajući dijelovi određena tipa/vrste površine
Slivna površina (A)
Veličina sliva nekog vodotoka je površina s koje voda dotje če do protjecajnoga profila razmatranoga vodotoka. Odre đivanje površine sliva područ ja za koje se računa odvodnja je zadatak koji je neovisan o samoj metodologiji prora čuna odvodnje, i ne bi trebao predstavljati problem. Valja ipak napomenuti da razvodnica (vododijelnica) može biti topografska ili hidrološka. Topografska razvodnica je granična linija koja u geološki povoljnim uvjetima dijeli susjedne slivove po najvišim točkama terena. U geološki nepovoljnim uvjetima, primjerice u kršu, razvodnica vrlo često ne ovisi samo o topografiji, ve ć prvenstveno o geološkim i hidrogeološkim uvjetima. U takvim se slučajevima razmatra utjecajni sliv koji se odnosi na podzemno i površinsko otjecanje. Tako se u kršu razlikuje izravni (neposredni) i ukupni utjecajni sliv. No, pri određivanju granica sliva u npr. u urbanim područ jima vrlo često se javljaju pogreške. U pravilu, pogreška se sastoji u smanjenju stvarne površine sliva, ponekad čak i višestrukom, tako da ekstremne oborine izazivaju značajnije pojave poplavnih voda od prognoziranih. Pri pojavama ekstremnih oborina rje đih povratnih razdoblja površinsko tečenje se javlja, osim na izgrađenim urbanim površinama, i na ostalim neizgra đenim gravitirajućim slivnim površinama. U tim se slu čajevima aktivira cjelokupni sliv, a što se u proračunima najčešće zanemaruje. Da pogreška bude veća, projektnim rješenjima obično nije predviđen i način evakuacije voda čije protoke prelaze mogućnosti evakuacije sustavom zatvorene kanalske odvodnje. Posljedica toga je plavljenje urbanih podru č ja. Često
izostaju i analize izgrađenosti urbanih područ ja i funkcioniranja sustava odvodnje pri ekstremnim stanjima. Naime, izgradnjom urbanih podru č ja i prometnica mijenjaju se prirodni uvjeti tečenja. Pri pojavi jakih oborina prometnice postaju kolektori površinskih otjecanja te tako, ponekad i neovisno od sustava unutarnje odvodnje, pridonose formiranju ekstremnih protoka na lokacijama kojima u prirodnom stanju nisu u toj mjeri gravitirale velike vode.
2.4.2.
Primjena racionalne metode
Metodu se preporuča primijeniti za slivove manje od 50 km2, kod kojih je slivna površina više nepropusna nego propusna, kao što je slučaj s urbanim sredinama. Ograničenje u smislu primjene racionalne metode samo na male slivove posljedica je činjenice da ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini sliva i pretpostavlja jednaku oborinu na slivu. Naime, što je veći sliv to je i teže održiva pretpostavka o mogu ćnosti eliminacije efekta zadržavanja vode i konstantnosti oborina. Za veće slivove proračun maksimalnih protoka se temelji na simuliranju otjecanja vode na slivnom područ ju. Proračun se zasniva na odgovarajućem projektiranom pljusku i na temelju pretpostavljene konfiguracije rješenja. Normalno, osnovni preduvjet za pouzdane rezultate su dobri ulazni podaci. U slučaju korištenja simulacijskih tehnika to su prije svega hidrološki podaci i podaci o budućim karakteristikama slivnoga područ ja. Osim racionalne metode postoji još niz drugih u literaturi i praksi korištenih metoda za proračun maksimalnih protoka kao npr.: SCS metoda, metoda jediničnog hidrograma, metoda izokrona, te brojne iskustvene metode. Osnovna prednost SCS metode u odnosu na racionalnu je nelinearan odnos pale oborine i otekle, pa se može vjernije oslikati prirodan proces. SCS metoda opisana je u poglavlju 8 ovog Zbornika, pa je ovdje nećemo detaljnije opisivati. Ono što svakako treba naglasiti je da se pri proračunu maksimalnih protoka na nedovoljno izučenim i neizučenim slivovima nikako se ne smije pristupiti jednostavnom «intuitivnom usvajanju parametara» određene metode pomoću literature, pogotovo ako su oni određeni za druga područ ja ili se nalaze u literaturi. U tom slu čaju postoji opasnost kojoj su izloženi nedovoljno iskusni inženjeri i hidrotehničari pri primjeni spomenutih metoda, jer ako se parametri usvoje bez dovoljne kritičke ocjene mogu značajno utjecati na dobiveni rezultat. Ista konstatacija u još većoj mjeri mogla bi se odnositi na danas sve prisutnije modelske pristupe proračunima velikih voda, gdje su posljedice grešaka pri izboru vrijednosti ulaznih podataka, krive interpretacije fizike procesa otjecanja u slivu i tome slično, još izraženije.
2.4.3.
Osvrt na zabilježene pojave pojava ekstremno velikih oborina
Pojave iznimno intenzivnih oborina i velikih voda nisu samo hipotetičke veličine, već i realne pojave koje se doga đaju. Dapače, zbog razvoja urbanizacije velike vode će se u još većom mjeri javljati, te je nužno da se pravilnim inženjerskim sagledavanjem njihove veličine i pojave umanje opasnosti i štete koje ih prate. U tom kontekstu zanimljivo je sagledati pojave intenzivnih oborina na područ ju Rijeke, kao i na ostalim urbanim područ jima u Hrvatskoj. U radu «Intenziteti oborine – problemi obrade i interpretacije u praksi (Rubini ć i dr., 1995) analizirane su maksimalne osmotrene koli čine oborina u Hrvatskoj, te dan prikaz njihovih gornjih anvelopa za razli čita trajanja u rasponu izme đu 10 min i 24 sata. U tablici 3 i na slici 1 dan je usporedni prikaz tih vrijednosti i odgovarajućih maksimalnih zabilježenih količina oborina u gradu Rijeci za razdoblje 1958.-1998.g.
Tablica 3. – Usporedni prikaz maksimalnih osmotrenih količina oborine u Hrvatskoj (Rubinić i dr., 1995) i na meteorološkoj postaji Rijeka (1958.-1998.)
MAKS. TRAJANJE ZABILJEŽENE (sati) OBORINE U RIJECI Hmax (mm) 10'
27,4
MAKSIMALNE ZABILJEŽENE OBORINE U HRVATSKOJ Hmax LOKACIJA (mm) 41,1 Abrami kod Buzeta
20'
39,7
52,0
Vrelo Ličanke – Fužine
30'
55,5
65,1
Sepčići kod Potpićna
40'
67,0
71,8
Vrelo Ličanke – Fužine
1h
84,8
101,2
Sepčići kod Potpićna
2h
138,9
147,3
Zadar
4h
194,9
247,4
Zadar
6h
252,5
304,1
Zadar
12 h
317,3
334,6
Zadar
24 h
324,7
352,2
Zadar
400 350 300 ) 250 m m200 ( H
150
max. u Rijeci
100
max. u Hrvatskoj
50 0 0,1
1
10
100
t (sati)
Slika 1 – Usporedni prikaz anvelopa maksimalnih zabilježenih oborina na postaji Rijeka i u Hrvatskoj Iz danih je prikaza vidljivo da su najve ći – ekstremni oborinski intenziteti zabilježeni na priobalnom podru č ju Hrvatske na kojemu se nalazi i Rijeka. Zabilježene vrijednosti palih oborina na meteorološkoj postaji Rijeka relativno su blizu anvelopi zabilježenih maksimalnih oborinskih intenziteta u Hrvatskoj i za gotovo sva su trajanja vezane uz pojavu ekstremne oborine registrirane dne 21.08.1981.g. Za trajanja oborine počev od dva sata i više, ekstremne su vrijednosti zabilježene prilikom oborinske nepogode od dne 10.09.1986. u Zadru. Radi ilustracije pojava ekstremnih oborina, pored tih navedenih oborinskih ekstrema iz Rijeke i Zadra, na slici 2 dan je i prikaz zabilježenih ekstremnih oborina prilikom ekstremne kišne epizode iz još nekoliko naših priobalnih gradova - 30.10.1995. u Malom Lošinju, 30.8.1997. u Šibeniku te 13.10.1982. u Splitu (Ožanić, Rubinić, 1998). Ovi primjeri pokazuju da je pojavljivanje ekstremnih oborina realno o čekivana pojava. Važno je napomenuti da su se u većini područ ja u Hrvatskoj sigurno dogodile i ekstremnije vrijednosti maksimalnih oborina, koje su ostale nezabilježene jer postojeća mreža ombrografskih postaja ne pokriva cjelo područ je, kao dijelom i zbog nepotpune registracije ombrografa – prekidi u radu upravo pri pojavama jakih kiša, prekidi motrenja zimi i slično.
1000
Rijek a 1981. ) m m ( e n i r o b o
M.Lošinj 1995. Zadar 1986.
100
Šibenik 1996. Split - 1982. 10 0,1
1
10
100
vrijeme (sati)
Slika 2 – Usporedba maksimalnih količina oborine različitih vremenskih intervala za analizirane ekstremne oborinske nepogode u priobalnom podru č ju Hrvatske Analizirana je karakteristična oborinska epizoda na istom lokalitetu – ombrografskoj postaji Rijeka. Na slici 3 dan je prikaz sumarnih krivulja satnih količina oborina analiziranih ekstremnih oborinskih epizoda. Iz tog je prikaza vidljivo da se najintenzivnije oborine mogu javiti u razli čitim razdobljima od početka pojave oborinske nepogode, ali se ipak uglavnom javljaju u po četku nastupa same oborinske nepogode. Iskazani slični nagibi satnih prirasta oborine ukazuju i na mogućnost definiranja oblika karakterističnoga tzv. «pljuska za projektiranje». 300
250
200
29./30.09.1966. 30.09.1968. 31.08.1976. 21.08.1981. 25./26.11.1982.
) m m ( a 150 n i r o b o
100
50
0 0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
vrije me (sati)
Slika 3 – Usporedba krivulja sumarnih satnih količina oborine analiziranih ekstremnih oborinskih nepogoda u Rijeci
Takve pojave ekstremnih intenziteta oborina na urbanim podru č jima uzrokuju pojave velikih voda i na urbanim lokalitetima gdje se takve pojave uobičajeno ne javljaju, pa ni ne očekuju. Tako je prilikom pojave spomenute ekstremne pojave oborina u Zadru došlo do plavljenja pojedinih dijelova grada, te nažalost, prema raspoloživim informacijama, imalo za posljedicu i jednu ljudsku žrtvu – dijete koje je stradalo od bujičnih oborinskih voda na prometnici. Detaljnije je opisana pojava ekstremnih oborina na podru č ju Velog Lošinja dne 30.10.1995.g. (Ožanić i dr., 1996), kada je u središtu pljuska palo oko 200 mm. Ta je oborina izazvala pojavu jakoga površinskog otjecanja na inače neaktivnoj i neizraženoj jarugi koja gravitira središtu naselja, te pojavu intenzivnoga površinskog tečenja po gradskim ulicama (Slike 4 i 5 – snimljeno oko sat vremena nakon prolaska vrha vodnoga vala). Prema provedenim analizama, površina sliva od svega 0.334 km 2 producirala je vodni val maksimalne protoke od čak 7.5 m3/s. Dani primjeri ukazuju na potrebu da se i problemi odvodnje općenito moraju sagledavati u kontekstu mogućih pojava vrlo intenzivnih oborinskih nepogoda.
Slika br.4 Ulica Vladimira Nazora u Malom Lošinju dne 30.10.1995.
Slika 5. - Obala maršala Tita u Malom Lošinju dne 30.10.1995.
2.5. ZAKLJUČNA RAZMATRANJA Prezentirani prikaz osnovnih značajki pojava velikih voda, kao i uvodnih metoda njihova proračuna, dao je opći uvid u najčešće rješavan hidrološki problem – procjenu velikih voda u dijelu koji se odnosi na proračun vrijednosti maksimalnih protoka. Iako se radi o hidrološki elementarnom zadatku, koji se i dalje može rješavati metodologijama nastalim pred pedesetak, pa i pred više od stotinu godina, učestale pogreške u takvim proračunima koje su prisutne u domaćoj projektantskoj praksi ukazuju da to i nije toliko jednostavan zadatak pa ma kako to naoko izgledao. Stoga je nužno da svaki projektant-hidrolog prilikom provedbe hidroloških proračuna nastoji analizirati sve raspoložive mjerene hidro-meteorološke podatke na analiziranom lokalitetu kao i na širem regionalnom prostoru, a u tom kontekstu sagledati i rezultate provedenih prora čuna. Uz razvoj i primjenu sofisticiranih metoda i tehnologija hidroloških prora čuna, terenska prospekcija, anketiranje stanovništva i hidrometrijski radovi moraju i nadalje biti nezaobilazna sastavnica svih hidroloških prora čuna velikih voda.
2.6. LITERATURA:
1. Bonacci, O., (1984) Meteorološke i hidrološke podloge, Priru čnik za hidrotehničke melioracije I kolo - Odvodnjavanje, Društvo za odvodnjavanje i navodnjavanje Hrvatske: 39-130, Zagreb 2. Bonacci, O., (1994) Oborine - glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus, Geing - 341, Split 3. Chow, W.T., (1964) Handbook of Applied Hydrology, New York 4. Chow, W.T., Maidment, D.R., Mays, L.W. (1988) Applied Hydrology, McGraw-Hill, Singapore 5. Linsley, R.K., Kohler, M.A., Paulhus, J.L.H., (1972) Hydrology for Engineers, McGraw-Hill, New York 6. Margeta,J. (1997) Osnove projektiranja kanalizacije, Gra đevni godišnjak ’97, Hrvatsko društvo građevinskih inženjera, Zagreb. 7. Ožanić,N., Mičetić,G., Santin,G. (1996) Hidrološki izvještaj o pojavi velikih voda na područ ju Velog Lošinja dana 30.10.1995.godine, Fond stručne dokumentacije Hrvatskih voda VGO Rijeka, Rijeka 8. Petković, T., Prohaska, S., (1990.) Metode za proračun velikih voda II dio - Proračun velikih voda na hidrološki nedovoljno izu čenim i neizučenim slivovima, Građevinski kalendar –1990., Građevinski institut Zagreb, Beograd. 9. Prohaska, S., Petković, T., (1989.) Metode za proračun velikih voda I dio – Proračun velikih voda na hidrološki izučenim slivovima, Građevinski kalendar –1989., Građevinski institut Zagreb, Beograd. 10. Rubinić, J., Gajić-Čapka, M., Milinković, J., Ožanić, N., (1995) Intenziteti oborine-problemi obrade i interpretacije u praksi, Zbornik radova okruglog stola Uloga hidrologije u strukturi gospodarstva Hrvatske: 53-69, Zagreb
11. Rubinić, J., Ožanić, N., Breulj, D., (1995) Analiza upotrebe hidroloških proračuna u praksi projektiranja prometnica, Zbornik radova Prvog hrvatskog kongresa o cestama, Opatija 12. Vuković, Ž., (1994) Osnove hidrotehnike, Akvamarine Zagreb, Zagreb 13. Žugaj, R., (2000.) Hidrologija, Rudarsko-geološko naftni fakultet Zagreb, Zagreb
