11

UNIVERZITET U TUZLIRUDARSKO-GEOLOKO-GRAEVINSKI FAKULTET

HIDROLOGIJA

Prof. dr. sc. NEDIM SULJI, dipl.ing.gra.

2

HIDROMETEOROLOGIJA

Prouava atmosferske procese koji utiu na vodne resurse na Zemlji

Osnovni hidrometeoroloki procesi parametri:

1) Atmosfera2) Zraenje3) Pritisak zraka4) Temperatura5) Vlanost zraka6) Vjetar7) Isparavanje8) Padavine

Isparavanje i padavine fundamentalne baze hidrolokog ciklusa

3

1) Atmosfera

Gasoviti omota oko Zemlje debljina cca 100 kmNa H do 25km: azot (N) 78,09%; kisik (O) 20,95%; argon (Ar) 0,93%; CO2 0,03%

Promjenjivi sastojci atmosfere:-voda (sva tri agregatna stanja)-lebdee vrste estice (organske i anorganske praina, dim)

-Bitna uloga formiranja oblaka i padavina i kondenzacije vodene pare-

Gustina atmosfere (a) postepeno opada sa HGustina atmosfere (a) opada sa porastom t

4

2) Zraenje

Zraenje (radijacija) = oblik energije koju elektomagnetni talasi ili materijalne estice nose usmjereno prostorom

Zraenje u atmosferi:a) zraenje Sunca (insolacija)b) zraenje povrine Zemlje c) zraenje atmosfere

a) Zraenje Sunca-Posljedica emitovanja Suneve energije u svemir u obliku elektromagn. talasa-Insolacija = trajanje sijanja Sunca-Mjerenje: razliitim instrumentima trajanje zraenja Sunca mjeri se HELIOGRAF-Mjerenje komponenti zraenja mjeri se instrumentima: piranometar, aktinograf ...-Instrumentima mjerimo razliku t izmeu apsorpcijskih tijela (tamna boja) izloenih zraenju i tijela koja imaju t slinu t zraka (svijetla boja)

25

Insolacija = trajanje sijanja Sunca (mjerenje)

Campbell-Stokesov heliograf

-1853 godine Campbell-puna staklena kugla prenika 10 cm-suneve se zrake fokusiraju i spaljuju crni papir-mjeri se heliografom-mjerna jedinica sati

Traka za Campbell-Stokesov heliograf

6

Heliograf biljei koliinu insolacije Sunca na odreenom mjestu

rezultati pruaju informacije o vremenu i klimi na geografskom podruju

informacije korisne u meteorologiji, nauci, poljoprivredi, graevinarstvu itd

Stokes 1879. unaprijedio Campbellov instrument koristi se danas. Stokesov instrument koristi staklenu kuglu (obino D=100 mm) Kugla od visokokvalitetnog stakla Kugla u sredini metalnog leita koje se moe prilagoavati prema geografskoj irini.

Papirna traka se stavlja iza kugle u smjeru istok - zapad

Sunevo zraenje koncentrira kroz kuglu

progorijeva traku toplinskim djelovanjem

Na traci oznaeni sati ustanoviti kad i koliko je Sunce sijalo.

7

Mjerenje Suneve radijacije: numeriki pokazatelji dobijanje karakteristika Suneve radijacije

Numeriki pokazatelji dobijeni empirijskim putem

Volfov broj ; Indeks Viteljsa ; Indeks Girsa . . .

Volfov broj pokazuje aktivnost Sunca u obrazovanju sunevih pjega

Wo = K * (10g + f)Wo Volfov brojK koeficijent f-ja uslova osmatranja i vrste instrumentag ukupan broj grupe sunevih pjega (grupa sastavljena od 1, 2 ili nekoliko pjega)f ukupan broj sunevih pjega (trajanja pjega od nekoliko h do nekoliko mjeseci)

Serije godinjih suma Wo postoje od 1700 godinePostoji niz bitnih korelacija izmeu Wo i mnogih geofizikih pojava 8

b) Zraenje povrine Zemlje

-Posljedica zagrijavanja Zemlje Sunevim zraenjem-Srednja t Zemlje niska (cca 14oC) njeno zraenje dugotalasno i tamno-Jaina zraenja f-ja fiziko hemijskih osobina tla-Jaina zraenja izraena pri vedrom nebu i niskoj sadrini vodene pare u zraku

c) Zraenje atmosfere

-Posljedica njenog zagrijavanja tamnim dugovalnim zrakama koje otputa povrina Zemlje-Bitan izvor topline za Zemlju ima klimatoloko i bioloko znaenje

39

3) Pritisak zraka

Pritisak zraka = atmosferski pritisak (pa)pa = pritisak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu povrinu od 1cm2Jedinica: Pa = N / m2

Jedinica: bar 1 bar = 105 Pa

U inenjerskim proraunima: pa = 1 bar NORMALNI ATMOSF. PRITISAKNormalni atm. pritisak = pritisku vodenog stupca h=10m

Mjerenje pritiska zraka pojedinanim oitavanjima:a) ivin barometar (staklena cijev l=90cm u kojoj je pun potpritisak-

apsolutni vakuum. Cijev uronjena u posudu sa ivom. Odreuje se h stupca Hg.

b) aneroid (hermetiki zatvorena kutija od valovitog lima iz koje je potpuno ili djelimino odstranjem zrak. Kako se mijenja pa pomiu se stijenke kutije. Pomicanje se prenosi na pokaziva oitavanje 10

Barometar ureaj za mjerenje vazdunog pritiska.

Galileo Galilej 1640. dokazao da vazduh ima teinu.

Evangelista Torricelli odredio 1644. teinu atmosf. vazduha ili vazduni pritisak.

utvrdio da promjena p vazduha mijenja visinu ivinog stuba

time su date osnove barometra

Po nainu rada postoje dvije vrste:

metalni aneroidi barometri sa tekuinom ivin barometar

Metalni barometarivin barometar

11

Mjerenje pritiska zraka neprekidnim biljeenjem:-zapisom na papirnu traku ili elektronskim memorisanjem (u f-ji t)-instrument BAROGRAF (radi na principu aneroida)

Barograf

BAROGRAF: -kontinualno mjeri pritisak zraka-sastoji se od skupa Vidieovih kutija meusobno spojenih

12

4) Temperatura

Temperatura = toplinsko stanje tijela izraeno u stepenimaU hidrometeorologiji bitni:

a) temperatura zrakab) temperatura tlac) temperatura vode

a) Temperatura zraka

Bitan uticaj Sunevog zraenjaMjerenje t zraka pojedinanim oitavanjima:

-termometrom (tanost do 1/10 oC)

Na meteorolokim stanicama koristi se:-obini ivin termometar -maksimalni ivin termometar-minimalni alkoholni termometar -Assmanov psihrometar

413

T zraka veoma bitan klimatski elemenatT zraka f-ja insolacije tj. toplotnog bilansaToplotni bilans razlika primljene i izgubljene toploteT zraka promjenjiva po vremenu i prostoruT zraka direktan uticaj na isparavanje, rijeni oticaj i t d

T zraka mjerena u termometarskom zaklonu na 2m visine iznad tla (oC)

14

Pojedinano oitavanje t zraka (prosjek ili srednja vrijednost) prema izrazu:

T=0,25(T7+T14+2T21)

Indeksi oznaavaju termine oitavanja t (7, 14 i 21 sat)

Mjerenje t zraka neprekidnim biljeenjem ureaj TERMOGRAF-instrument za mjerenje t zraka u meteorolokom zaklonu

Meteoroloki zaklon

2m iznad tlatime eliminisan vjetar i P

15

Meteoroloki zaklon kod hidrotehnikog objekta

Prosjena mjesena t zraka = aritmet. sredina prosj. dnevnih t zraka u mjesecu

Prosjena godinja t zraka = aritmet. sredina prosj. mjesenih t zraka u godini

Viegodinji prosjek (dnevne, mjesene, godinje) t zraka = aritmetika sredina prosjenih (dnevnih, mjesenih, godinjih) t zraka za promatrani period

16

b) Temperatura tla

-Bitan elemenat toplotnog bilansa tla povrinski slojevi tla Suneva energija-Mjeri se pojedinanim oitavanjem:

geotermometar (sa dubinama 0, 2, 5, 10, 20, 30, 50 i 100cm ispod terena)-Kolebanje t smanjuje se sa h slojeva tla naglaen uticaj vegetacije

Geotermometar (koljenasti)

-Mjerna jedinica oC.

-Vegetacija troi koliine toplote na transpirac.-titi tlo od direktne Suneve radijacije -Nou vegetacija zadrava zraenje toplote u atmosferi sprijeava smanjenje t tla

517

c) Temperatura vode

-t vode u rijeci-mjeri se pojedinanim oitavanjem (1xdnevno) obini termometar-mjerenje u sredini toka rijeke termometar u vodi 3 do 5 minuta

679,14,21590,95840100

675,34,20500,9653590

670,04,19630,9718280

663,14,18950,9777870

654,34,18430,9832060

643,54,18060,9880350

630,54,17850,9922240

615,44,17840,9956530

598,44,18180,9982120

580,04,19210,9997010

561,04,21760,999840

Termalnaprovodljivost (mW/K m)

Specifinatoplota (J/g K)Gustoa (g/cm3)Temperatura oC

Specifina toplota koliina toplote koju gram neke tvari primi da bi mu se temperatura podigla za 1C

(za vodu iznosi 1.0 cal/g) 18

5) Vlanost zraka

Sadraj vodene pare u zrakuZnaaj vodene pare u zraku: formiranje oblaka i P i apsorbira dio radijacije ZemljeSadraj vlage u zraku f-ja t i p zrakaZasien zrak vodenom parom = sadri max. koliinu vodene pare koju moe primiti

pri datoj t i p

Vlanost zraka kondenzacija vodene pare stvaranje magle, oblaka, kie

Znaaj vlanosti zraka vlaga pri formiranju oblakaapsorbovanje velikog dijela radijacije tla

regulisanje intenziteta gubitaka toplote sa tla

19

Vlanost zraka:a) apsolutna vlanostb) relativna vlanostc) deficit vlanosti ili deficit zasienostid) pritisak vodene paree) taka rose (rosite)

a) Apsolutna vlanost = masa vodene pare u 1m3 zraka. Mjeri se samo u laborat.

b) Relativna vlanost = stepen zasienosti zraka vodenom parom. Odnos stvarne koliine vlage u zraku i koliine koja odgovara zasienom zraku (ista t i p)

a) Deficit vlanosti = manjak vodene pare u zraku do njegovog zasienja. Poveanje deficita vlanosti raste mogunost isparavanja

b) Pritisak vodene pare = bitan pokazatelj vlanosti zraka. Mjeri se u mbar.c) Taka rose = t pri kojoj masa nezasienog zraka postaje zasiena kada se hladi

pri const. p. Hlaenjem zraka kondenzacija vodene pare pojava rose20

Mjerenje sadraja vlage u atmosferi:-pojedinanim oitavanjem (psihometar, higrometar)-neprekidnim biljeenjem (higrograf)

Assmanov psihometar

-Mjerna jedinica = %

Higrometar i higrograf

Higrograf

621

HIGROMETAR glavnu ulogu ima ljudska dlaka

nakon odstranjivanja masnoe (pranje u benzinu) dlaka postaje higroskopnaovlaivanjem izduenje dlake suenjem skraenje dlake

promjena koliine vlage u zraku promjena L dlake

u f-ji od tih promjena okree se koturi sa kazaljkom na skali skala podjeljena na 100 nejednakih podjela

relativna vlanost u momentu mjerenja

22

HIGROGRAF const. mjerenje vlanosti zraka mjerenje na papiru

ima sve dijelove barografa i termografa mehanike f-je iste

kod hidrografa glavna uloga ljudska dlaka

Meteoroloke stanice mjeri se p vodene pare (e) i relativna vlanost (R) u %

mjerenje, inae, svih veliina na meteorolokim stanicama vri se u 7, 14 i 21 sat

e = e7 + e14 + e21 / 3

e7, e14, e21 p vodene pare u 7, 14 i 21 sat

23

6) VjetarHorizontalna komponenta zranog strujanja uzrokovanog nejednakom raspodjelom p zrakaVektorska veliina ima smjer i jainu (brzinu)Bitan u procesu isparavanja, t vlage i nastanka P

Osnovni parametri vjetra:-smjer-jaina (brzina) ureaj anemometar-trajanje

Danas panja na energiju vjetra kao na jedan od moguih alternativnih i ekolokih izvora energije

24

Smjer vjetra:-mjeri se na 8 ili 16 taaka kompasa-izraava se u stepenima od sjevera (N)-smjer vjetra = pravac iz koga vjetar duva

Jaina odnosno brzina vjetra:-dva parametra istog kvalitativnog obiljeja-prema Beaufortovoj ljestvici (od 0 do 12 bofora)

Podjela vjetrova

725

-v vjetra: u vorovima 1 vor = 0,514 m/s-v vjetra mjeri se pojedinanim oitavanjima (anemometri)-v vjetra mjeri se neprekidnim biljeenjem (anemograf)-Oba ureaja imaju i pokaziva smjera vjetra (vjetrokaz)

Anemometar i vjetrokaz

Najsnaniji izmjereni udar vjetra 408 km/h

10. april 1996. godine u Australiji pri prolaska uragana Olivije.

26

Trajanje vjetra:-mjeri se u minutama i h-inenjerska praksa: grafiki prikaz karakteristika vjetra rua vjetrova-dva tipa rue vjetrova:

a) rua uestalosti duvanja vjetrova po smjerovimab) rua uestalosti jaine ili v vjetrova po smjerovima

Rue vjetrova: a) rua uestalosti duvanja vjetrova b) rua uestalosti jaine vjetrova

27

Vjetar vrlo rijetko pue stalnom v uobiajeno mijenja jainu.

Izuzetak monsuni - vjetrovi koji na odreenim podrujima tokom dijela godine puu stalnim smjerom i jainom

Uea pojedinih smjerova i prosjenih ili max. v vjetra u tim smjerovima prikazuje tzv.rua vjetrova s naznaenim stranama svijeta

Na jainu vjetra uz odnos p u atmosferi utie i konfiguracija, prisustvo prirodnih i umjetnih prepreka i obraslost terena

uslovno reeno to shvatamo kao trenje s podlogom

28

7) Isparavanje

Prelaz vode u atmosferu u vidu vodene pare sa slobodne povrine vode, sa tla i iz biljnog pokrivaaDirektni i jedini gubitak u bilansu vode koja padne i otee

Isparavanje traje dok postoji:a) izvor vlageb) gradijent pritiska vodene pare (izmeu povrine sa koje se vri

isparavanje i atmosfere)c) izvor energije (Sunce, zrak, voda, tlo)

Na intenzitet isparavanja utiu:-t zraka -t vode -koliina vlage u zraku-pa -intenzite insolacije -hemijske osobine vode

829

Razlikujemo dva osnovna oblika isparavanja:a) Isparavanje sa slobodne vodene povrineb) Sumarno isparavanje (ET)

Sumarno isparavanje:a) Isparavanje sa terenab) Isparavanje sa biljaka (intercepcija)c) Isparavanje kroz biljke (transpiracija)

Isparavanje sa vodene povrine Kruenje vode isparavanje bitno 30

Tri vrste isparavanja:a) evaporacija (E)=transfer vode u atmosferu sa slobodne povri vode,

sa golog tla i sa vode koja se nalazi na vegetaciji ili drugim predmetima

b) transpiracija (T)=isparavanje kroz pore na liu tj. kroz vegetaciju

c) evapotranspiracija (ET)=uzajmno dogaenje E i T

Proraun ET:-mogue ET (oznaka PET)-stvarne ET (oznaka ET)

-Mogua ET = ET pod pretpostavkom da koliina vode za isparavanje nije ogranienaStvarna ET = ET pri ogranienom obnavljanju vlage ET

933

-Thornthwaiteova j-na temeljena na eksponencijalnom odnosu izmeu srednje mjesene t zraka i mjesene mogue ET-Izvedena na bazi mjerenja ET u srednjim i istonim dijelovima SAD.-Mogue je primijeniti i za drugaije klimatske uslove (bez veih odstupanja)

b) Turcova j-na: proraun godinje stvarne ETg (mm)

Hg viegodinja srednja visina padavina (mm)Tg viegodinja srednja t zraka (oC)

-Meu najpoznatijim empirijskim j-nama za ocjenu godinje ET-Izvedena na osnovu godinjih P i t zraka-Dobijena koritenjem podataka sa 254 slivne povrine sa 4 kontinenta 34

Hidroloka praksa empirijske formule prorauna isparavanja sa vodene povri

zavisnost isparavanja u f-ji mjerenih meteorolokih veliinabitne formula Mayera, formula Davidova, formula Zajkova

Formula Mayera (1937):-Isparavanje slatkovodnih vodenih povrina

E = (15+3w)d

E isparavanje sa vodene povrine (mm mjesec)w srednja mjesena v vjetra na visini 9m (m/s)d srednji mjeseni deficit vlanosti vazduha (mmHg)

35

Formula Davidova:-Isparavanje sa ozvorenih povrina bazena ili malih jezera

E = 11,9*d0,81 (1 + 0,125w)

E isparavanje sa vodenih povrina (mm mjesec)d srednji mjeseni deficit vlanosti vazduhaw srednja mjesena v vjetra na standardnoj visini vjetrokaza (m/s)

-Ako nema podataka o vjetru Davidov preporuuje:

E = 19,5*d0,8

36

Formula Zajkova (1960):-Isparavanje mjesenih suma sa slobodne vodene povrine

E = 0,15*n*(1 + 0,85*w1)*(e0 e)

E mjesene sume isparavanja sa slobodne vodene povrine (mm mjesec)n broj dana u mjesecuw1 srednja mjesena v vjetra na visini 1m (m/s)e0 srednja mjesena vrijednost max. p vodene pare koja = t povrine vode (mbar)e stvarni p vodene pare na visini 2m od povrine vode (mbar)

Ako nema podataka o t vode Zajkov preporuuje:

E = 0,16*c*n*d0,78c parametar u f-ji t vode i vazduha (1,4 do 2,2)d deficit vlanosti vazduha na visini 2m (mbar)

10

37

Mjerenje evaporacije: raznim vrstama isparitelja (evaporimetri)Isparitelji: a) isparitelj klase A b) Picheov isparitelj (stari i novi tip)Koliina isparivanja kod oba tipa mjeri se u mm ili cm3 na osnovu oitanja u 7 i 19

Isparitelj klase A

-Isparitelj klase A: metalna posuda napunjena vodom D=120cm i h=25cmevaporacija ekvivalentna snienju nivoa vode u posudi

-Posude postavljene na drveno postolje (rotilj) na povrini zemlje, ukopane u zemlju ili postavljene na plutajuu splav na vodenoj povrini. 38

Picheov isparitelj sa ravnom cijevi

-Picheov isparitelj montaa u meteoroloku kuicu-staklena cijev-na cijevi utisnuta skala mm vodene pare-gornji kraj cijevi zatvoren-cijev napunjena destilovanom vodom do nultog podeoka skale-na donjem kraju cijevi otvor na koji stavljamo upijajui papir

39

-Mjerenje transpiracije:a) fitometar b) potometar

instrumenti napunjeni zemljom ili vodom u kojima se uzgajaju biljkepovrine posuda hermetiki zatvorene sprijeavanje evaporacijejedini gubitak vode (vlage) mogu transpiracijom

-Mjerenje evapotranspiracije: ureaj lizimetarLizimetar:-sanduk napunjen zemljom-uzgaja se razna vegetacija

40

LIZIMETAR:-Ukopani sud naounjem zemljom stanje priblino kao u prirodi (na terenu)-Sade se biljke mjeri se ET biljaka-Na dnu suda drenaa koja sakuplja vodu koja je dotle prodrla mjeri se-Istovremeno mjere se i P vjetako dolivanje vode vlanost podloge na

const. nivou

mjeri se mogua ET (PET)

11

41

8) Padavine (oborine)Padavine = svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na Zemlji pojave u tekuem ili vrstom stanjuPadavine formiranje:

-na povrini Zemlje (rosa, mraz, inje) horizontalne padavine-u oblacima (kia, snijeg, grad) vertikalne padavine

Ukupne padavine za odreeni period:-visina kie (mm vod. stupca) i visina snijega izraena kao ekvivalent vode

Kia: otie neposredno po padanju na tloSnijeg: vodena zaliha koja postepeno ulazi u hidroloki sistemHidroloke analize: padavine imaju temeljnu vanostHidrotehnika praksa: primarni kia i snijeg

42

-Nastanak padavina-

Pretpostavke postojanja:a) vodene pare (posljedica isparavanja)b) proces kondenzacije i sublimacije (prelazak vodene pare u teno ili vrsto stanje)

c) kondenzacijskih jezgara (vrsteestice 1 do 5 ) ubrzava se kondenzacija ili sublimacija

Klasifikacija padavina:1) konvektivne padavine2) orografske padavine3) ciklonske padavine

43

1) Konvektivne padavine:uslovljene naglim zagrijavanjem zraka u kontaktu sa tlovodena para se uzdie i hladi vodena para kondenzira se i pada na tlo u vidu kie

2) Orografske padavine:nastanak: mehaniko dizanje vlanih horizontalnih zranih strujadolazi kod ispreavanja planinskih lanaca tokom kretanja zranih masa

3) Ciklonske padavine:najee kod naskretanje zranih masa iz podruja visokog p (anticiklona) u podruje niskog p (ciklona)hlaenja toplih zranih masa diu se u hladnije slojeve atmosfere nastaju padavine

44

-Podjela kia po intenzitetu-

a) slabe kie - intenzitet do 2,5 mm/satb) umjerene kie - intenzitet od 2,5 8,0 mm/satc) jake kie intenzitet preko 8,0 mm/sat.

Poledica-zamrznuta oborina kada kia pada na tlo ija je temperatura ispod ledita.

Susnjeicanastaje kada kapi kie prolazei kroz hladan zrak zamrzavaju i pretvaraju se u led, pa na tlo padaju kao vlane ledene kuglice prenika 1 4 mm.

Snijegzavisno o gustoi snijega daju i razliite koliine oborina obino 1 cm visine palog svjeeg snijega daje 0,5 2,0 mm (tekue oborine u praktinim se proraunima obin o to zaokruuje na 1 mm).

Tuaprema preniku zrna dijeli se na malu tuu (prenik zrna do 5 mm) i normalna tua s prenikom zrna preko 5 mm.

12

45

-Mjerenje padavina-Mjerenje padavina (P) i drugih meteorolokih parametara meteoroloke staniceMjerenje samo P kiomjerne stanice

Upute Svjetske meteoroloke organizacije (postaviti min. 1 kiomjernu stanicu):a) ravniarska podruja (na svakih 600 900 km2)b) planinska podruja (na svakih 100 250 km2)c) planinska podruja sa gustom rijenom mreom i na ostrvima (na

svakih 25 100 km2)

Padavine: mjerenje kiomjerimaPadavine: izraavanje visinom vodenog stupca (mm)Mjerenje P vae samo za neposredni lokalitet na KS

prostorno P veoma neravnomjerne 46

KS instrumenti za mjerenje P:1) pluviometri kiomjeri (ombrometri) totalizator (drugi tip)2) pluviografi (ombrografi)

PLUVIOMETRI (KIOMJERI):-pojedinana oitavanja cilindrina posuda sa povrinom otvora od 200 cm2-dnevne koliine P-redovna oitavanja (7 sati P pale tog dana tj. P iz prethodna 24 h)-jai pljusak tokom dana vanredna oitavanja-snijeg padne u kiomjer otopi se i mjeri se voda menzurom i izraava u mm

Hellmannov kiomjer

47

Pluviometar (kiomjer) H otvora na 1m iznad povrine tla

Drugi tip kiomjera TOTALIZATORTotalizator mjeri ukupnu P za dui period vremenaTotalizator na teko pristupanom terenuTotalizator V = 80 lit skupiti P izmeu dva mjerenja Totalizator otvor kao kod obinog kiomjera (200 cm2) na 3m od terena

48

PLUVIOGRAFI:

-neprekidna mjerenja analiza raspodjele kie u vremenu-vrste pluviografa:

a) pluviograf sa plovkom (stariji tip)b) pluviograf sa posudom koja se prevre (klackalica)c) pluviograf sa vagom

ema pluviografa i pluviograma

Pluviogram daje sumurnu krivu padavina.

13

49Pluviograf sa vagom

Pluviograf

50

Pluviograf sa plovkom

-sakuplja vodu u cilindrinu posudu-u cilindrinoj posudi je plovak-vertikalno pomjeranje plovka

pomou poluge na pero koje pie po papiru-papir namotan na dobo-dobo pokree satni mehanizam

-posude se napuni vodom (10mm kie) sifonski ureaj naglo prazni posudu

plovak i pero se dovode na nulti poloaj

-rezultat registrovanja pluviografom sumarna linija pale kie (H kie u f-ji t)

51

Pluviograf sa klackalicom

-posuda koja je podjeljena u dva dijela -posuda balansira oko horizontalne osovine-sakupljena voda od P dovodi se u gornji dio posude

kada se potpuno napuni posuda se prevre i trenutno praznidrugi dio posude se podie i poinje da se puni

-kretanje posude gore-dole putem elektrinog kontakt ureaja

prenos u sistem daljinskog mjerenja P glavna prednost ovog ureaja

52

Pluviograf sa vagom

-princip const. mjerenja G posude u koju se dovodi zahvaena kia-nedostatak posuda se ne prazni automatski-sprijeavanje ispravanja iz posude (kod dugotrajnih kia slabog i)

dodajemo ulje u posudu formira se tanki sloj na povrini vode

14

53

Hidroloko dimenzioniranje objekata odvodnje podaci o raspodjeli kie u tKia u t = iz pluviometarskih podataka (zapisi dnevnih P)Pluviogram daje:

-trajanje kie-padanje tokom dana ili kratki pljusak-padanje u vie navrata

Sumarna kriva P i hijetogram: a) sumarnakriva P b) hijetogram

Mjerenje pluviometrima openito:

54

Visina padavina P (mm) = jaina padavina (intenzitet kie padavina)Intenzitet kie (i): mm/s mm/min mm/h l/s ha

Prosjena jaina P (i):

H prirast visine P u vremenskom intervaku t

HIJETOGRAM = grafiki prikaz jaine P u f-ji t

Analiza i bitna kod jakih kia (traju od nekoliko min. do nekoliko h)Krajnji cilj analiza: dobiti zavisnost intenziteta P trajanja P ponavljanja P

I T P KRIVA

55

-Obrada izmjerenih podataka o padavinama-

1) Primarna2) Sekundarna

1) Primarna obrada izmjerenih podataka o PObradom se definie:a) viegodinje srednje (mjesene, sezonske ili godinje) visine P jedne KSb) viegodinje srednje (mjesene, setonske ili godinje) visine P palih na sliv

a) Odnosi se na jednu KS (jedna taka u prostoru)b) Odnosi se na obradu podataka sa vie KS (vie taaka) na slivu

Viegodinji prosjeci visina P pojedinih KS:-odrediti na bazi viegodinjih osmatranja i mjerenja

KS = kiomjerna stanica 56

Za ocjenu vodnog bilansa mjerenja, analize i ocjene P to pouzdanijeNa pouzdanost mjerenih podataka utiu:

- vrta i tip instrumenta koji se koristi za mjerenje P- reprezentativnost odabranih mjernih lokacija u slivu (KS na slivu)- gustina i prostorni raspored mjernih stanica- mikrolokacijska reprezentativnost mjerne take na kojoj je ureaj- nain mjerenja i uestalost mjerenja

Osnovni zadatak vodnog bilansa analiza prostornih varijacija P

definisanje ukupne V pale vode ili prosjene visine P u slivu u nekom t

Tanost odreivanja prosjenih P f-ja odreivanja slivne povrine

hidrografska ili topografska vododjelnica

15

57

Viegodinji prosjek (mjesenih, sezonskih ili godinjih) visina P na sliv:a) metoda aritmetike sredineb) Thiessenovim postupkomc) metodom izohijetad) hipsometrijska metodae) metoda padavinskih povri

a) Metoda aritmetike sredine b) Thiessenov postupak c) Metoda izohijeta1, 2, ..., n oznaka KS i izohijete Ai pripadajua povrina i-te KS; povrina izmeu dvije susjedne i

izohijeteHk,i vrijednost i-te izohijete

58

a) Metoda aritmetike sredine

-viegodinja prosjena visina P palih na sliv Hk,sl (mm):

k indeks (k=m za mjesene P; k=s za sezonske P; k=g za godinje P)Hk,i viegodinja prosjena visina (mjesenih, sezonskih ili godinjih) P

registrovanih na i-toj KS (mm)n broj KS u slivu

-najjednostavniji postupak-relativno pouzdana sliv pokriven gustom mreom KS uniformno postavljene

slivna povr relativno ravna varijacije P male u prostoru

59

Uzima u obzir samo KS unutar nekog sliva !!!

60

b) Thiessenov postupak-postupak poligona pripadajue A svakoj KS odreenog slivnog podruja-u proraunu figuriu pripadajue povrine sliva pojedinih KS

-viegodinja prosjena visina P palih na sliv:

-karta odreene R ucrtati take u kojima mjerimo P-povlaimo pomone linije koje spjaju susjedne KS-konstruiemo simetrale pomonih linija

formira se mrea zatvorenih poligona

16

61

Oznake:Ai pripadajua povrina sliva i-te KS (km2)A ukupna povrina sliva (km2)

Hk,i viegodinja prosjena visina (mjesenih, sezonskih ili godinjih) Pregistrovanih na i-toj KS (mm)

Mora biti zadovoljen uslov:

-esto se koristi kod nas-nije pouzdan za planinske slivove -ne preporuuje se za analizu intenzivnih lokalnih pljuskova krtakog trajanja-primjenjiva jedino kod ravniarskih slivova P homogeno raspodjeljene u prostoru 62

63

c) Metod izohijeta

IZOHIJETE = geometrijsko mjesto taaka sa istom visinom P palih u odreenom periodu (mjesec, sezona, godina)

Postupak: odreivanje izohijeta i pripadajuih povrina sliva (Ai) izmeu dvije susjedne izohijete presjena visina POdreivanje prosjenih visina P palih na sliv:

Hk,i viegodinja prosjena vrijednost i-te izohijete (mm)Ai pripadajua povrina sliva izmeu i-te i i+1 izohijete (km2)n broj izohijetaA ukupna povrina sliva (km2)

64

Metoda izohijeta najtanija pogodna za analizu kia kraih trajanja i jakog iSutina metode:

-konstruisanje karte izohijeta sloen zadatak iskusni hidrolozi

Osnovni principi konstruisanja karte izohijeta:-na topografskoj karti sliva oznaiti visine P u takama KS-uspostaviti zavisnost izmeu visine P i nadmorske visine KS-iscrtati izohijete oko KS na kojima je izmjerena najvea visina P-vriti linearnu interpolaciju vrijednosti P po prostoru sliva-na osnovu matkiranih interpolovanih vrijednosti P povlaiti linije izmeu vrijednosti koje oznaavaju iste visine P

17

65

d) Hipsometrijska metodaSpecijalno namjenjen analizi P u planinskim podrujimaSutina metode:

-na karti pogodne R nanesemo sliv (izohipse terena) sa lokacijama KS (a)-na KS redni broj KS i visina osmotrenih P za dato trajanje-za isti sliv konstruiemo hipsometrijsku krivu (b)-konstruiemo dijagram zavisnosti visine osmotrenih P za svaku KS u f-ji nadmorske visine istih stanica P=f(z) (c)-na osnovu prethodna dva dijagrama (hipsometrijska kriva i kriva P) konstruiemo krivu visine P u f-ji povrine sliva P=f(A) (d)-odredimo povrinu ispod krive koja predstavlja ukupnu V vode pale na sliv

Prosjena visina P na slivu: P = V / AV ukupna zapremina pale vodeA ukupna povrina sliva 66

67

e) Metoda padavinskih povri

Padavinske povri prostorni prikaz visine P koje su pale na jedan dio sliva

Element OABC u xy ravni dio slivne povri vrijednosti = visine pale kie u t

koordinate x ; y ; z padavinska povr koju formira izmjerena visina kie (z)

ovakav par podataka o izmjerenim visinama P na mrei KS u slivumatematiki opisati nekom funkcijom

Primjena ove metode uslovljena koritenjem raunara 68

Ukupne koliine (V) voda koje padnu na analizirani sliv u nekom t:Vo=P * A

Vo ukupna zapremina palih voda u nekom tP suma padavina u tA povrina sliva

Osnovni problem u praksi neravnomjerno rasporeena mrea KSupotrebljivost postoj. podataka (prekidi osmatranja)

prevazilaenje ovih problema progustiti i proiriti i pravilno rasporediti KSKS opskrbiti pluviografimavoditi rauna o visinskom rasporedu KSuvestiti totalizatore na nepristupane terene

18

69

2. Sekundarna obrada izmjerenih podataka o P

Niz vrlo sloenih obrada podataka o P (prvenstveno intenzitet kie)Najbitniji problem: proraun statistikih parametara serija pljuskova (jake kie) raznih trajanja i prilagodba krivulje razdiobe Sekundarna obrada temelj za definisanje familije ITP krivulja

Odreivanje mjerodavne jaine P bazirano na obradi izmjerenih podataka o PIzmjereni podaci pojedinano i stalno oitavanje (dobijeni podaci)

metodologija odreivanja mjerodavne jaine P primjerena podacima

70

Proraun mjerodavne jaine P koritenjem pluviografskih podatakaKod analize odvodnje oborinskih voda iz urbanih sredinaTu postoji niz empirijskih formula Knauffova formula:

i mjerodavna jaina P (l/s ha)Hg viegodinja srednja visina P (mm)

Primjena ove j-ne esta iako dobijemo orijentacione vrijednosti jaine PKnauffova j-na ne uzima dva bitna parametra jaine P trajanja P i ponavljanje PZa nae prilike j-na daje premalene vrijednosti mjerodavne jaine P

71

Gorbaevljeva j-na (bolja) jainu P (i u mm/min) definie:

koeficijent f-ja geografskog poloaja (srednja Evropa =0,044)Hg viegodinja srednja visina P (mm) PR povratno razdoblje (raunsko) povratni period (god)t0 trajanje kie (raunsko) (mm)

Gorbaevljeva j-na povoljnija od Knauffove j-ne jainu P daje u f-ji t0 i PR

72

Proraun mjerodavne jaine P koritenjem pluviografskih podataka

Dobijemo kvalitetnije podloge za odreivanje mjerodavnog intenziteta PMjerodavni intenzitet P definisan vezom INTENZITET-TRAJANJE-PONAVLJANJE

PR povratno razdoblje (raunsko) povratni period (god)t0 trajanje kie (raunsko) (mm)

Numeriko odreivanje prethodnog izraza matematsko-statistiki postupciPostupcima obraditi to vei broj podataka o PPotrebni podaci iz najmanje 10 do 15 godina

19

73

Poznatiji postupci (dobro prilagoavaju stvarne podatke o P iz dueg hidrolokog niza podatka slijedei analitiki izrazi:

a parametar ovisan o hidrolokim prilikama obraenog podrujab, c, d parametri ovisni o klimatsko-hidrolokim prilikama obraenog podruja

Rjeavanje gornjih j-na (odreivanje parametara a,b,c,d) promjenom postupka najmanjih kvadrata postupak matematike statistike

Gornji izrazi najee se koriste u praksi za definisanje ITP odnosa 74

ITP kriva pokazuje vjerojatnost razliitih kratkotrajnih intenziteta P za razliita trajanja P na odreenoj lokaciji

Odreivanje ITP krive metoda godinjih ekstrema i metoda pikova

Metoda godinjih ekstrema definie se empirijska raspodjela vjerovatnoePearson III, Gumbelova, Gausova raspodjelakoristi jedan podatak godinje

Metoda pikova analiza svih max vrijednosti izvlaimo vie informacija