17
1 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD Poplave kao prirodna nepogoda se svrstavaju u primarne hidrološke hazarde. Razumevanje i upravljanje rizicima koji se javljaju pri dejstvu poplava zahteva osnovno poznavanje hidrologije. 5.3.1. Predmet i zadaci hidrologije Nauka koja izučava vodeni omotač Zemlje (hidrosferu) i kruženje vode u prirodi (hidrološki ciklus) naziva se hidrologija. Hidrologija se definiše kao geofizička nauka koja proučava vode na Zemlji. Ona se bavi njihovim osobinama, prostornom i vremenskom raspodelom i kretanjem u prirodi. Podela hidrologije je moguća na više naučnih disciplina ukoliko se kao kriterijum podele usvoji sredina izučavanja. Razlikuju se sledeće naučne discipline: POTAMOLOGIJA – izučava pojave i zakonitosti kretanja vode na površini terena, a posebno se bavi izučavanjem reka (rečna hidrologija). Ovo je zajedničko dodirno polje GEOMORFOLOGIJE, HIDRAULIKE I HIDROLOGIJE. LIMNOLOGIJA – (nauka o jezerima) bavi se izučavanjem jezera. Ona obuhvata i druge pojave u jezerima, ne samo hidrološka (toplotni bilans, hemizam jezerske vode, život i jezeru) HIDROLOGIJA MOČVARA I BARA – poseban deo hidrologije. GLACIOLOGIJA – (nauka lednicima) – bavi se proučavanjem kretanja ledenih masa. OKEANOLOGIJA – bavi se pojavama o u morima i okeanima. Najčće prevazilazi okvire hidroloških istraživanja (hidrofizika, hidrohemija...). Voda, kao najzastupljenija materija na Zemlji, neprestano kruži u prirodi između Zemlje i atmosfere. To beskonačno kruženje vode naziva se hidrološki ciklus. On obuhvata mnogobrojne puteve kojima voda koja pada na površinu Zemlje dospeva do okeana, odakle se isparavanjem ponovo vraća u atmosferu i snabdeva je vlagom potrebnom za obnavljanje celog procesa. U tom smislu hidrologija se ponekad definiše i kao nauka koja proučava hidrološki ciklus. Međutim, mnoge fizičke, hemijske, biološke, ali i primenjene naučne discipline se bave pojedinim delovima hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija površinskih voda, okeaonografija, geologija i druge). Najveće dodirne tačke hidrologija ima sa hidrometeorologijom, koja prevashodno izučava padavine i isparavanje kao dva najznačajnija procesa za vodne resurse na Zemlji. Pored korišćenja vode i problema njene raspoloživosti, ljudska civilizacija odavno ima i problem zaštite od voda. Poplave su oduvek izazivale velike štete i predstavljale elementarne nepogode. U novije vreme dolazi do izražaja i treći aspekt odnosa voda i ljudi, a to je pitanje zaštite voda, odnosno zaštite njenog kvaliteta. Dakle, pored problema raspoloživosti voda, javlja se i problem njihove upotrebljivosti. U svim ovim aspektima ljudi su oduvek želeli – a danas je to neophodno – da imaju kontrolu nad vodama: da imaju dovoljno vode za svoje potrebe i da ona pri tome bude zadovoljavajućeg kvaliteta, a s druge strane, da se zaštite od štetnih dejstava vode. Iz ovih potreba za kontrolom voda nastale su mnoge hidrotehničke discipline čiji je zadatak da se izgrade objekti koji će omogućiti upravljanje vodama.

5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

1

5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD

Poplave kao prirodna nepogoda se svrstavaju u primarne hidrološke hazarde. Razumevanje i upravljanje rizicima koji se javljaju pri dejstvu poplava zahteva osnovno poznavanje hidrologije.

5.3.1. Predmet i zadaci hidrologije

Nauka koja izučava vodeni omotač Zemlje (hidrosferu) i kruženje vode u prirodi (hidrološki ciklus) naziva se hidrologija.

Hidrologija se definiše kao geofizička nauka koja proučava vode na Zemlji. Ona se bavi njihovim osobinama, prostornom i vremenskom raspodelom i kretanjem u prirodi. Podela hidrologije je moguća na više naučnih disciplina ukoliko se kao kriterijum podele usvoji sredina izučavanja. Razlikuju se sledeće naučne discipline:

• POTAMOLOGIJA – izučava pojave i zakonitosti kretanja vode na površini terena, a posebno se bavi izučavanjem reka (rečna hidrologija). Ovo je zajedničko dodirno polje GEOMORFOLOGIJE, HIDRAULIKE I HIDROLOGIJE.

• LIMNOLOGIJA – (nauka o jezerima) bavi se izučavanjem jezera. Ona obuhvata i druge pojave u jezerima, ne samo hidrološka (toplotni bilans, hemizam jezerske vode, život i jezeru)

• HIDROLOGIJA MOČVARA I BARA – poseban deo hidrologije.

• GLACIOLOGIJA – (nauka lednicima) – bavi se proučavanjem kretanja ledenih masa.

• OKEANOLOGIJA – bavi se pojavama o u morima i okeanima. Najčešće prevazilazi okvire hidroloških istraživanja (hidrofizika, hidrohemija...).

Voda, kao najzastupljenija materija na Zemlji, neprestano kruži u prirodi između Zemlje i atmosfere. To beskonačno kruženje vode naziva se hidrološki ciklus. On obuhvata mnogobrojne puteve kojima voda koja pada na površinu Zemlje dospeva do okeana, odakle se isparavanjem ponovo vraća u atmosferu i snabdeva je vlagom potrebnom za obnavljanje celog procesa. U tom smislu hidrologija se ponekad definiše i kao nauka koja proučava hidrološki ciklus. Međutim, mnoge fizičke, hemijske, biološke, ali i primenjene naučne discipline se bave pojedinim delovima hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija površinskih voda, okeaonografija, geologija i druge). Najveće dodirne tačke hidrologija ima sa hidrometeorologijom, koja prevashodno izučava padavine i isparavanje kao dva najznačajnija procesa za vodne resurse na Zemlji.

Pored korišćenja vode i problema njene raspoloživosti, ljudska civilizacija odavno ima i problem zaštite od voda. Poplave su oduvek izazivale velike štete i predstavljale elementarne nepogode. U novije vreme dolazi do izražaja i treći aspekt odnosa voda i ljudi, a to je pitanje zaštite voda, odnosno zaštite njenog kvaliteta. Dakle, pored problema raspoloživosti voda, javlja se i problem njihove upotrebljivosti. U svim ovim aspektima ljudi su oduvek želeli – a danas je to neophodno – da imaju kontrolu nad vodama: da imaju dovoljno vode za svoje potrebe i da ona pri tome bude zadovoljavajućeg kvaliteta, a s druge strane, da se zaštite od štetnih dejstava vode. Iz ovih potreba za kontrolom voda nastale su mnoge hidrotehničke discipline čiji je zadatak da se izgrade objekti koji će omogućiti upravljanje vodama.

Page 2: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

2

Zadatak hidrologije je da doprinese analizi problema količina, kvaliteta i raspodele voda kako bismo njima upravljali što uspešnije.

Hidrologija je dakle nauka koja nalazi primenu u korišćenju i kontroli vodnih resursa na površini Zemlje tj. kopnu. Praktična primena hidrologije može se naći u inženjerskim zadacima planiranja, projektovanja i upravljanja radom hidrotehničkih objekata, vodovodnih sistema, prečišćavanju i ispuštanju otpadnih voda, navodnjavanju i odvodnjavanju, korišćenju vodnih snaga, zaštiti od poplava, plovidbi, eroziji i kontroli nanosa, zaštiti od zagađivanja, rekreativnog korišćenja voda i zaštiti riba i živog sveta. Uloga primenjene (inženjerske) hidrologije jeste da dâ konkretne odgovore na pitanja o količinama i kvalitetu vode u okviru ovih inženjerskih zadataka i da obezbedi osnovu za planiranje vodoprivrednih sistema i njihovo upravljanje.

5.3.1.1. Hidrološki ciklus

Voda na Zemlji nalazi se u prostoru koji se naziva hidrosfera i koji se prostire oko 15 km naviše u atmosferu i oko 1 km naniže u litosferu, odnosno Zemljinu koru. Treba imati u vidu da od ukupne količine vode na Zemlji, a to je oko 1 386 miliona kubnih kilometara (332.5 miliona kubnih milja), 97% predstavlja slana voda, a svega 3% čine slatke vode (slika 5.19 i tabela 5.7). Od ukupne količine slatke vode preko 68% je u obliku leda i glečera. Preostalih 30% slatkih voda nalazi se u zemljištu. Površinski slatkovodni izvori, kao što su reke i jezera, iznose samo oko 93 000 km3, što je oko 1/150 deo jednog procenta ukupne količine vode na Planeti.

Procena ukupne količine vode na Zemlji u različitim oblicima tema je mnogih naučnih istraživanja još od druge polovine 19. veka. Međutim, kvantitativni podaci se teško dobijaju, naročito iznad okeana, tako da su precizne ocene količina vode u različitim fazama hidrološkog ciklusa još uvek nepoznate. Prema nekim izvorima (Chow, 1988), ukupna količina voda na Zemlji se procenjuje na oko 1386 miliona km3. Oko 96.5% ukupne vode na Zemlji nalazi se u okeanima (tabela 5.7). Kada bi Zemlja bila pravilna lopta, ova količina vode bi bila dovoljna da je pokrije do dubine od 2,6 km. Od preostale vode, 1,7% nalazi se zarobljeno u ledu u polarnim predelima, 1,7% u podzemnim vodama i svega 0,1% se nalazi u površinskim vodama i atmosferskoj vodi. Od ukupnih količina vode, svega 2,5% su slatke vode, dok su ostale slane. Dve trećine slatke vode se nalazi u polarnom ledu, a većina preostale trećine u podzemnim vodama na dubinima od 200 do 600 m. Ispod ove dubine većina podzemnih voda je slana. U površinskim vodama se nalazi 0,3% slatkih voda, od čega je u rekama svega 0,03%, a ostalo u jezerima. Iako je sadržaj vode na kopnu i u atmosferi u jednom trenutku relativno mali, ogromne količine vode prolaze kroz njih tokom jedne godine.

Slika 5.19 - Raspodela vode na Zemlji

Page 3: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

3

Tabela 5.7 - Rezerve vode na Zemlji

Deo u svetskim rezervama Oblik vode

Površina

rasprostiranja u km2

Zapremina vode u

km3 % od ukupne

količine % svih voda slatke

vode

Svetsko more 361,000,000 1,338,000,000 96.5 -

Podzemne vode (gravitacione i podzemne) 134,800,000 23,400,000* 1.7 -

Pretežno slatka podzemna voda 134,800,000 10,530,000 0.76 30.1

Voda u tlu 82,000,000 16,500 0.001 0.05

Lednici i stalni snijeg 16,227,000 24,064,100 1.74 68.7

13,980,000 21,600,000 1.56 61.7

1,802,000 2,340,000 0.17 6.68

226100 83500 0.006 0.24

Od toga: 1. Antarktik (Antarktida)

2. Grenland 3. Arktička ostrva

4. Planinski regioni 224000 40600 0.003 0.12

Podzemni led stalno zamrznutog zemljišta 21,000,000 300000 0.022 0.86

Voda u jezerima sa slatkom vodom 1,236,400 91000 0.007 0.26

Voda u jezerima sa slanom vodom 822300 85400 0.006 -

Voda u močvarama 2,682,600 11470 0.0008 0.03

Voda u rečnim koritima 148,800,000 2120 0.0002 0.006

Biološka voda 510,000,000 1120 0.0001 0.003

Atmosferska voda 510,000,000 12900 0.001 0.04

Ukupno vode na Zemlji 510,000,000 1,385,984,610 100.00 -

Slatke vode 148,800,000 35,029,290 2.53 100.00

Voda u hidrosferi kruži kroz lavirint puteva koji čine hidrološki ciklus (slika 5.20). Ovaj ciklus predstavlja jedan zatvoren sistem koji nema početak ni kraj i u kome se razni procesi neprekidno odvijaju.

Pokretačka snaga kruženja vode u prirodi je energija sunčevog zračenja. Najveći deo vode na Zemlji nalazi se u okeanima (tabela 5.7), pa je logično da razmatranje hidrološkog ciklusa počnemo od njih. Površine okeana i mora se zagrevaju pod uticajem toplotne energije sunčevog zračenja tako da dolazi do procesa isparavanja vode.

Slika 5.20 - Hidrološki ciklus

Page 4: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

4

Voda koja isparava u zapremini od 525000 km3 obrazuje se u atmosferske vode i postaje deo atmosfere u vidu vodene pare (čest naziv je i atmosferska vlaga). Zajedno sa kretanjem vazdušnih masa u okviru atmosferskih cirkulacija, kreće se i vodena para pri čemu se formiraju oblaci. Pod povoljnim atmosferskim uslovima, u oblacima dolazi do kondenzacije i stvaraju se padavine. Padavine se vraćaju u okeane ili direktno ili zaobilaznim putem preko kopna. Sneg se može akumulisati u polarnim predelima ili na visokim planinama i pretvoriti u led, a u tom stanju može ostati veoma dugo.

U toplijim krajevima, kiša se može zadržati na vegetaciji (proces intercepcije), odakle se deo zadržane vode može odmah vratiti u atmosferu ispravanjem. Kiša koja dospe do površine zemlje može formirati površinski oticaj ili se može infiltrirati u zemljište. Voda koja se infiltrarala doprinosi povećanju sadržaja zemljišne vlage i ima više mogućnosti za dalje putovanje.

Tu vodu mogu trošiti biljke koje će je kasnije vratiti u atmosferu kroz proces transpiracije. Infiltrarirana voda može teći kroz nezasićene slojeve tla kao potpovršinski oticaji dospeti do reka nešto sporije nego površinskim oticanjem. Iz nezasićenih slojeva tla voda se može procediti u dublje slojeve (proces perkolacije). Na taj način voda dospeva do nivoa podzemnih voda, tj. do zasićenog tla, a zatim se ponovo može pojaviti na površini u obliku izvora ili može teći kao podzemni oticaji prihranjivati površinske vode.

Površinski, potpovršinski i podzemni oticaj se spajaju u površinskim tokovima – rekama i potocima – koji se mogu privremeno zadržavati u jezerima, ali konačno opet dospevaju do okeana kako bi se hidrološki ciklus nastavio. Pri ovom kruženju vode u prirodi ukupna količina vode na zemlji ostaje stalna. Vodeni bilans Zemlje dat je u tabeli 5.8.

Tabela 5.8 - Vodeni bilans Zemlje

Proces Zapremina vode

103 km3 Ukupna površina

106 km2 Isparavanja sa površine mora i okeana 447,9 361

Isparavanja sa površine kopna koja imaju sliv u mora i okeane 63,0 117

Atmosferske padavine na površinu mora i okeana 411,6 461 Atmosferske padavine na površinu

kontinenta koje imaju sliv 99,3 117

Isparavanja sa površine kopna koja nemaju slivove u mora i okeane (bezslivne

oblasti) 7,7 32

Atmosferske padavine bezslivnih oblasti 7,7 32

Globalni godišnji bilans voda je prikazan u tabeli 5.8, gde se može videti da 57% padavina na kopno ispari, dok preostalih 43% formira oticaj ka okeanima, većinom u obliku površinskih voda. U ukupnom isparavanju koje formira atmosfersku vlagu, 90% je isparavanje sa okeana, a svega 10% sa kopna.

Analiza vode u globalnom vodnom bilansu daje uvid u dinamiku hidrološkog ciklusa. Tako se, na primer, može izračunati vreme koje voda provede u vidu atmosferske vlage. Iz tabele 5.7 može se videti da ukupna zapremina atmosferske vlage iznosi 12900 km3. S druge strane, iz tabele 5.8 se vidi da se ukupno 512000 km3 atmosferske vlage godišnje pretvori u padavine, odnosno da fluks atmosferske vlage iznosi 512000 km3 /god. Prosečno vreme zadržavanja vode u atmosferi može se izračunati kao odnos zapremine i fluksa atmosferske vlage, dakle kao 12900 / 512000, što iznosi 0,025 godina ili oko 9 dana. Ovako kratko zadržavanje vode u atmosferi je jedan od razloga zašto se tačne vremenske prognoze ne mogu praviti za više dana unapred. Na sličan način mogu se izračunati i vremena zadržavanja vode u drugim fazama hidrološkog ciklusa.

Page 5: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

5

Opšta jednačina svetskog vodenog bilansa ima oblik:

okok PPII , (5.4)

gde su: Ik i Io količina vode koja isparava sa površine kopna i površine okeana, Po i Pk količina padavina koje dospevaju na površine okeana i kopna.

Voda u atmosferi uglavnom se nalazi u gasovitom stanju u vidu vodene pare. Voda u tečnom stanju može se pojaviti kao kiša ili kao kapljice vode u oblacima, a u čvrstom stanju kao sneg, grad ili kristali leda u oblacima. Isparavanje je jedan od najvažnijih procesa u hidrološkom ciklusu. Ono podrazumeva prelazak vode iz tečnog ili čvrstog stanja u gasovito i njenu difuziju u atmosferu. Na taj način se vrši preraspodela toplotne energije između površine zemlje i atmosfere.

Voda isparava sa različitih površina, pa se često odvojeno posmatra isparavanje sa slobodnih vodenih površina, sa vlažnog zemljišta ili sa biljaka. Između isparavanja sa ovih površina ne postoje razlike u fizici procesa, već samo u prirodi tih površina.

Pod padavinama se podrazumeva taloženje vode iz atmosfere na površinu zemlje. One obuhvataju kišu, sneg i druge oblike u kojima voda dospeva do površine zemlje, kao što su grad ili ledena kiša. Pojave kao što su rosa, magla ili inje takođe predstavljaju padavine, ali do njih dolazi kondenzacijom zasićenog vazduha u dodiru sa hladnijim površinama na zemlji. Da bi došlo do formiranja padavina, moraju biti ispunjeni sledeći uslovi: mora postojati dovoljan izvor vlage, odnosno vodene pare, vazduh sa vodenom parom se mora ohladiti do tačke kondenzacije, vodena para se mora kondenzovati u kapljice vode ili čestice leda, i kapljice vode ili čestice leda moraju narasti do dovoljne veličine da mogu padati na zemlju.

Za hlađenje vazdušnih masa neophodno je njihovo podizanje. Tri osnovna mehanizma podizanja vazdušnih masa su: frontalno podizanje (kada se topao vaz-duh podiže preko hladnijeg vazduha preko frontova), orografsko podizanje (kada se vazdušna masa podiže da bi savladala prepreke od planinskih vrhova) i konvektivno podizanje (usled zagrevanja vazduha u kontaktu s tlom vazduh se povlači naviše).

Zasićenje vazduha vodenom parom nije dovoljno da dođe do kondenzacije vodene pare tj. njenog prelaska u tečno stanje, već bi se hlađenjem vazduh morao dovesti u stanje prezasićenosti (supersaturacije). Do hlađenja vodene pare će doći pri podizanju vazdušnih masa u atmosferi. Proces kondenzacije vodene pare potpomažu čestice u vazduhu za koje se molekuli vode vezuju. Takve čestice se predstavljaju jezgra kondenzacije i nazivaju se aerosoli. Kao jezgra mogu poslužiti čestice prašine ili joni soli iz okena koji elektrostatički privlače molekule vode. Prečnik tih čestica je vrlo mali, od 10-3 do 10 mikrona (tabela 5.9).

Kondenzacijom vodene pare formiraju se kapljice vode koje čine oblake. Veličina tih kapljica je od 1 do 100 mikrona. Pored kapljica vode, u oblacima se na-laze i kristali leda. Oni se formiraju od kapljica vode kada se temperatura približava tački mržnjenja (čistoj vodi je potrebna veoma niska temperatura, čak i – 400C, pre nego sto se smrzne, dok se kapljice u oblacima u normalnim uslovima mrznu na temperaturama od –10 do –200C). Kapljice vode se mogu smrznuti samo u prisustvu čestica koje se nazivaju ledena jezgra. Smrznute kapljice zadržavaju sferni oblik i postaju kristali leda. Vodena para se onda može skupljati direktno na površini kristala leda sublimacijom.

Page 6: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

6

Tabela 5.9. - Čestice u procesu kondenzacije i formiranja padavina

Čestica Prečnik m Broj na dm3 Terminalna brzina cm/s

Tipično jezgro kondenzacije 0,1 106 0,0001

Tipično jezgro kondenzacije 10 106 1

Velika kapljica u oblaku 50 103 27

Uobičajna granica između kapljice u oblaku i kišne kapi 100 70

Tipična kišna kap 1000 1 650

Kapljice vode i kristali leda u oblacima se uvećavaju kroz proces konden-zacije i međusobno se sudaraju i spajaju pod uticajem turbulencije u vazduhu, sve dok se dovoljno ne uvećaju da sila gravitacije nadvlada silu uzgona vazdušne struje, tako da one počinju da padaju. Proces rasta kapljica i kristala leda do veličine kišne kapi (oko 1 mm) predstavlja fazu koja u nauci nije razjašnjena do kraja, već postoje različite teorije.

Proceđivanje infiltrirane vode ka dubljim slojevima rezultuje u prihranji-vanju podzemnih voda. To prihranjivanje zavisiće od geološke strukture i sastava stenske mase. S obzirom da se tlo obično sastoji od više slojeva različitih karakteristika, različite su i mogućnosti tih slojeva za zadržavanje podzemnih voda.

U principu, što su stenske mase starije, to su više konsolidovane (materijal je zbijeniji) i manja je verovatnoća da mogu da sadrže vodu. Slojevi koji sadrže podzemnu vodu nazivaju se akviferi. Poluporozni slojevi koji dozvoljavaju manje proceđivanje vode u dublje slojeve nazivaju se akvitardima, jer usporavaju perkolaciju. Veoma porozni slojevi su slabo vododrživi, jer se kroz njih voda brzo procedi dublje. Slojevi gline su uglavnom nepropusni, a porozni slojevi između njih se nazivaju ograničenim akviferima ili izdanima pod pritiskom (stariji naziv je i arteske izdani). Površinski peščani slojevi se nazivaju neograničenim akviferima ili izdanima sa slobodnom površinom. Sporo, ali prostorno promenljivo, kretanje pod-zemne vode kroz heterogeno tlo kao mešavine peščano-šljunčanih i konsolidovanih slojeva obezbeđuje stalan i sporo promenljiv bazni proticaj u većini reka.

U površinske procese hidrološkog ciklusa spadaju svi oni kojima se padavine koje dospevaju na površinu zemlje preraspodeljuju i kreću do trenutka kada ta voda ponovo dospeva do okeana. Deo padavina koji otiče po površini ili podzemnim putem do vodotoka naziva se oticaj. Pored ovog termina, koristi se i termin efektivne padavine. Preostali deo padavina koji ne dospeva do vodotoka naziva se gubicima. Radi se o gubicima sa gledišta oticaja, jer se voda zapravo ne može izgubiti u hidrološkom ciklusu. U gubitke spadaju voda koja se zadržava na vegetaciji (proces intercepcije), voda koja je isparila ili su je iskoristile biljke (evapotranspiracija) i voda koja se infiltrirala u zemljište. Pored ovoga, voda se može kraće ili duže vreme zadržavati u površinskim depresijama.

Oticaj koji stiže do površinskih voda (tekućih ili stajaćih, tj. reka ili jezera) može biti površinski, potpovršinski ili podzemni. Poslednja dva su rezultat kretanja vode kroz nezasićene odnosno zasićene slojeve zemljišta, i odvijaju se sporije od oticaja po površini. U tom smislu oni vrše značajnu vremensku preraspodelu voda. Dok površinski oticaj potpuno zavisi od padavina (on se formira neposredno po početku padavina i rezultuje u povećanju proticaja u rekama tokom kraćeg perioda vremena), potpovršinske i podzemne vode predstavljaju veliki rezervoar u kome se infiltrirane padavine zadržavaju, sporo otiču i dospevaju do vodotoka u manjim količinama ali znatno ravnomernije u vremenu.

Površinski oticaj na padinama sliva predstavlja prostorno vrlo neravnomeran proces. Za njega je karakteristično formiranje privilegovanih puteva vode, odnosno koncentracije oticaja.

Page 7: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

7

Tečenje vode po površini u tankom sloju je moguće samo na glatkim površinama, dok u prirodi teren uslovljava koncentrisanje oticaja. S obzirom da će do tečenja vode na površini doći po zasićenju zemljišta, može se napraviti razlika između zasićenja „odozgo“ putem infiltracije i zasićenja „odozdo“ usled koncentracije potpovršinskog tečenja. Prva vrsta površinskog oticanja obično se naziva Hortonovski površinski oticaj, a druga zasićeni površinski oticaj. Zasićeni površinski oticaj javlja se pri dnu padina, bliže vodotocima, gde se potpovršinski tokovi približavaju površini terena. Mesta zasićenja predstavljaju delove sliva koji zapravo doprinose površinskom oticaju. Formiranjem privilegovanih puteva vode stvara se praktično mreža dreniranja sliva, od koje nastaje i rečna mreža.

Za površinski tok u principu važe osnovni hidrodinamički zakoni (Sen-Venanove jednačine), ali je njihova primena veoma otežana s obzirom na složenost geometrije slivnih površina i karakteristika njihovog pokrivača.

5.3.2. POPLAVA

Da bi se smanjio rizik od poplava, potrebno je poznavati stanje i procese koji iniciraju poplavu i koji se javljaju nakon nastanka poplave kao prirodne nepogode.

Poplava (inundacija) je prirodna pojava koja označava neuobičajeno visok vodostaj, na određenom mestu zbog delovanja prirodnih sila (velika količina padavina) ili drugih uzroka (popuštanje ili rušenje brana, usled kliženja ili odronjavanja, ratnih razaranja, i sl.) zbog kojih se voda preliva preko obale i privremeno pokriva zemljište koje obično nije prekriveno vodom. To uključuje poplave koje uzrokuju reke, planinski potoci, bujični vodotoci, jezera kao i poplave uzrokovane morem na priobalnim područjima. (slika 5.21.)

Slika 5.21. - Poplavljeno područje

Prethodna definicija data je u skladu sa Direktivom o proceni i upravljanju poplavnim rizicima (Drective 2007/60/ EC of the European Parliament and of the Council on the assessment and management of flood risks). Na osnovu date definicije poplave jasno proizilazi da izlivanje vode iz kanalizacionih sistema, bilo da su to atmosferski, sanitarni ili industrijski kanalizacioni sistemi, se ne tretiraju kao pojava poplava. Dakle, poplave nastaju kao rezultat prelivanja voda izvan prirodnih i veštački granica, odnosno kada dotok vode premašuje kapacitet prirodnog retenziranja (zadržavanje) ili infiltracije.

Poplave se prema nastanku mogu podeliti na poplave nastale na:

rekama,

potocima,

bujičnim vodotocima,

priobalju, izazvane morem i priobalnim vodama.

Page 8: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

8

Poplave izazvane morem i priobalnim vodama mogu biti prouzrokovane plimnim talasima usled dejstva gravitacionih sila privlačenja Meseca ili koincidencije dejstava gravitacija Meseca i Sunca, padom vazdušnog pritiska u priobalnoj zoni usled ciklonske aktivnosti i jakih vetrova iz smera mora ka kopnu i usled cunamija.

U rečnim dolinama brojni su uzroci pojava poplava, a generalno mogu biti podeljene u tri osnovne grupe:

one koje su posledica prirodnih pojava,

one izazvane antropogenim uticajem i

one koje su posledica kombinacije prirodnih i antropogenih uticaja.

Kišne padavine i otapanje snega u gornjim delovima sliva najčešći su uzročnici poplava kako na velikim rekama, tako i na bujičnim vodotocima i potocima. Osim padavina, na nastanak poplave u zimskom periodu može uticati i topljenje leda, formiranje ledenih barijera, koje smanjuju ili potpuno zatvaraju proticajni profil korita.

Antropogeni uticaj najviše je vezan za aktivnosti u samom koritu vodotoka, ali i slivu. Krčenjem šuma, izgradnjom objekata i saobraćajnica, kanalisanjem i drugim aktivnostima povećava se brzina oticaja i količina otekle vode sa sliva, a skraćuje vreme zadržavanja vode u glavnom koritu, odnosno povećava se koeficijent oticaja sa slivnog područja (slika 5.22.a). Takođe, regulisanjem korita vodotoka, „odsecanjem mrtvih krakova”, mrtvaja ili starača i izgradnjom objekata na obalama, ili čak u koritu vodotoka, smanjuje se vreme tečenja kroz korito, ali i smanjuje proticajni profil, što se odražava i na povećanje visine vode u koritu. Zbog pojedinih antropogenih uticaja, kao što je, na primer, ogoljavanje padina, nisu retki ni slučajevi poplava izazvani klizanjem kosina, pa i celih obronaka, koji završavaju u koritu vodotoka kao svojevrsne brane. Antropogeni uticaj izražen je i pregrađivanjem ili sužavanjem korita reke (ustave, brane, mostovi), čime se izaziva formiranje poplavnog jezera uzvodno od pregrade, a nekontrolisanom izgradnjom objekata u inundacijama smanjuje se protočna moć korita za velike vode. Takođe, nepravilno rukovanje vodoprivrednim objektima, kao što su brane, može dovesti do izalivanja voda.

Slika 5.22.a - Antropogeni uticaj na formiranje poplava - bacanje otpada u korito vodotoka

Osim ovih, primarnih antropogenih uticaja, na poplavu mogu uticati i druge aktivnosti, kao što je deponovanje građevinskog šuta, ali i svih drugih vrsta otpada u korito vodotoka. Na taj način smanjuje se protočnost samog korita, ali i povećava mogućnost stvaranja „čepova” na suženjima vodotoka, kao što su, na primer, mostovske konstrukcije ili drugi objekti u koritu vodotoka. Takođe, na poplavu može imati uticaja i ispuštanje otpadnih voda (slika 5.22.b), čije se suspendovane materije talože na dnu vodotoka i izazivaju smanjenje proticajnog profila, ali su od posebnog značaja otpadne vode zagađene organskim supstancama, koje izazivaju bujanje vodene

Page 9: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

9

vegetacije, što opet smanjuje protočnost korita vodotoka. Uticaj mogu imati i objekti u koritu, kao i plivajući objekti (splavovi, barže, šlepovi…), ali i smanjenje slobodnog prostora za protok vode kroz inundaciju.

Slika 5.22.b - Antropogeni uticaj na formiranje poplava – izbacivanje

otpadnih voda, izgradnja objekata

Na osnovu prethodno iznetog zaključuje se da je poplava vrlo kompleksna pojava. Katastrofalne visoke vode na jednoj reci zavise od čitavog niza faktora koji se međusobno uslovljavaju i dopunjuju. Njihov uticaj na formiranje poplavnog talasa može biti direktan i indirektan.

Direktni uzroci poplava najčešće su: padavine (kiša i sneg), pojava leda na rekama, stanje vodostanja u vreme njegovog porasta, meandriranje toka, pojava klizišta i pojava koincidencije velikih voda.

Indirektni uzroci poplava mogu se navesti na sledeći način: veličina i oblik sliva, gustina rečne mreže, reljef i njegove karakteristike, zasićenost zemljišta vodom, stanje vodostaja podzemnih voda, stepen pošumljenosti i način obrađivanja poljoprivrednih površina u slivu, ljudski faktor odnosno ne pridržavanje određenih propisa, požari većih i manjih razmera koji uništavaju šume i biljni svet, čime omogućavaju

erozije, klizišta, promene klime, neredovno i nedovoljno pažljivo čišćenje nanosa u rekama i akumulacija, nedovoljno odgovarajućih odbrambenih nasipa, obala i utvrda, promene klime na geografskom području.

Prema glavnom uzorku na našim prostorima mogu se izdvojiti sledeći tipovi poplava: poplave izazvane kišom i otapanjem snega, ledne poplave, poplave usled koincidencije visokih voda, bujične poplave, poplave izazvane klizanjem zemljišta, poplave izazvane rušenjem brana.

Page 10: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

10

Poplave nastale izlivanjem rečnih voda iz korita u prvom redu se odnose na poplave reka u ravničarskim krajevima, a glavna osobina ovih poplava se vezuje za pojavu plavne vode i njene dubine, odnosno nivo do kog doseže poplavna voda. Postor na koji se izliva voda u vreme poplava predstavlja plavno područje (Slika 5.23 i 5.24).

Slika 5.23 – Poplava ravničarskog područje

Slika 5.24 – Plavno područje

Bujični tokovi su vodotoci brdsko-planinskog regiona koji se odlikuju velikim uzdužnim padom rečnog korita (pad rečnog korita od 1-10%). Bujice predstavljaju povremene vodotoke relativno velikog nagiba (>2%), sa promenljivom količinom vode i nesrazmerno velikom količinom vučenog i lebdećeg nanosa u odnosu na protok. Težinski sadržaj vučenog nanosa tj. valutica, odlomaka i kamena iznosi od 45-70%, a gustina bujične mase od 13,8-15,3 kgN/m3. Osnovni erozioni oblik ovog procesa je bujično korito, a akumulacioni bujična plavina.

Poplave i bujice predstavljaju jednu od najvećih opasnosti po ljude i životnu sredinu i imaju značajan uticaj na društveno-ekonomski i tehničko-tehnološki razvoj i održivost prirodnih resursa.

Posebna vrsta poplava jesu poplave izazvane ledom, odnosno poplave izazvane torlašenjem ledenih blokova i stvaranjem „čepova” na vodotoku –ledenih barijera.

Poplavljeno područje je prostor na površini zemlje prekriven vodom usled poplava dok je poplavni talas količina vode nastala usled povećanog dotoka vode u vodene tokove.

Prema visini podizanja nivoa voda u rekama, dimenzijama površine poplavljenog područja i veličini nanete štete rečne poplave dele se na četiri kategorije:

Page 11: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

11

1. Niske (male) poplave zapažaju se na ravničarskim rekama i dešavaju se na svakih 5-10 godina. Ove poplave budući da voda plavi manje od 10% poljoprivrednog zemljišta ne nanose značajnu materijalnu štetu i skoro uopšte ne narušavaju ritam života u naseljima.

2. Visoke poplave praćene su plavljenjem srazmerno većih delova rečnih dolina i ponekad bitno narušavaju privredne delatnosti i komunalni način života. U gusto naseljenim oblastima visoke poplave neretko nameću potrebu delimične evakuacije ljudi i nanose osetne materijalne štete. Dešavaju se svakih 20-25 godina i plave 10-15% poljoprivrednog zemljišta.

3. Izvanredne (velike) poplave zahvataju celi rečni basen. One parališu privrednu delatnost i žestoko narušavaju komunalni način života, nanose velike materijalne i moralne štete. Za vreme izvanrednih poplava obilno se javlja potreba za masovnom evakuacijom stanovništva, materijalnih i kulturnih dobara iz naselja kao i potreba za zaštitom najznačajnijih privrednih objekata. Ove poplave javljaju se na svakih 50-100 godina, plave 50-70% poljoprivrednog zemljišta i počinju da plave naseljena mesta.

4. Katastrofalne poplave izazivaju plavljenja ogromnih teritorija u oblastima jednog ili nekoliko rečnih sitema. Pri tome je u zoni plavljenja u potpunosti paralizovana privredna delatnost i privremeno se menja način života u naseljima. Ove poplave praćene su velikim materijalnim štetama i gubicima ljudskih života a dešavaju se jednom u 100-200 godina ili ređe. Plave više od 70% poljoprivrednog zemljišta, naseljena mesta, komunikacije i industrijske objekte.

Intenzitet porasta vodostaja (podizanja nivoa) i intenzitet opadanja vodostaja je jedan od bitnih parametara koji se prate pri proceni rizika od poplava i pri upravljanju rizikom od poplava.

Izračunavanje pomenutih parametara vrši se prema sledećim fizičkim jednačina:

p

pP t

HI

, (5.5)

gde je Ip - intenzitet porasta vodostaja.

o

oo t

HI

, (5.6)

gde je Io -intenzitet opadanja vodostaja.

Svaka velika voda na određenom profilu vodotoka je definisana involgramom H(m) i hidrogramom Q(m). Nivogram se dobija na osnovu podataka osmatranja vodostaja na vodomernim letvama u određenim vremenskim terminima, ili na osnovu stalnog registrovanja vodostaja pomoću automatskih instrumenata (limnigrafa). Hidrogram se dobija direktnim merenjem protoka ili korišćenjem odgovarajuće krive protoka Q(H), koja je konstruisana na osnovu prethodnih merenja protoka vode pri različitim vodostajima.

Za upravljanjem rizicima od poplava značajno je poznavanje dijagrama H(t), Q(H) i Q(t), kao i delove dijagrama iznad vodostaja pri kome voda počinje da se izliva iz osnovnog rečnog korita i plavi priobalna područja. (slika 5.25). Takođe, upravljanje rizikom od poplava zahteva i izradu karte rizika od poplava.

Page 12: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

12

Slika 5.25 – Šematski prikaz nivograma, krive proticanja i hidrograma

Na slici 5.25. prikazani su parametri:

H1% - vodostaj verovatnoće pojave 1%,

Hr.o - merodavni vodostaj za proglašenje redovne odbrane od poplava,

Hv.o - merodavni vodostaj za proglašenje vanredne odbrane od poplava,

Hmax, Qmax - najveći vodostaj odnosno proticaj u periodu rada vodomerne stanice,

Hpk, Qpk - vodostaj odnosno proticaj pri punom osnovnom koritu reke,

tpi - ukupno trajanje plavljenja inundacije (t2 - t1),

tp - vreme porasta talasa velike vode (od Hpk do Hmax),

to - vreme opadanja talasa velike vode (od Hmax do Hpk),

Vp - ukupna zapremina vode koja je protekla u periodu tpi,

Karte rizika od poplava treba da sadrže podatke o mogućim štetnim posledicama poplava iskazanim kroz okvirni broj potencijalno ugroženih stanovnika, životnu sredinu, kulturno nasleđe, vrste privrednih aktivnosti i druge informacije od značaja za upravljanje rizicima od poplava, kao što su efekat postojećih objekata za odbranu od poplava, položaj naseljenih mesta i industrijskih zona, oblasti gde poplave nose velike količine nanosa i plivajućeg otpada, informacije o značajnim izvorima zagađivanja, planove dugoročnog razvoja i klimatske promene od uticaja na pojavu poplava (Directive 2007/60/ES; Službeni glasnik 30/10, 93/12b, 101/16).

Danas u svetu nema potpune zaštite od poplava i bujica. Rizik od velike vode i otkaza sistema zaštite se ne može izbeći jer su to slučajne veličine. Pored toga, ne može se dimenzionisati sistem zaštite za svaku veliku vodu.

Page 13: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

13

5.3.2.1. Rizik i procena rizika od poplava

Rizik od poplava je kombinacija verovatnoće pojavljivanja poplavnog događaja određenog povratnog perioda pojavljivanja i mogućih štetnih posledica tog poplavnog događaja po zdravlje ljudi, okolinu, kulturnu baštinu i privrednu aktivnost.

Poplavni događaj se u kontekstu rizika od poplava posmatra kao opasan događaj tj hazard. Postojanje kvalitetnih baza podataka, iz ranijih perioda, pojavljivanja poplavnih događaja u velikoj meri doprinose boljoj proceni postojećih ili eventualnih hazarda i nanošenja šteta određenim objektima ili subjektima društva (receptorima). Receptori su svi oni entiteti (sve što može imati štetu od hazarda, kao što je: stanovništvo, objekti, materijalne i nematerijalne vrednosti, usluge, stanja i procesi) koji u zoni hazarda i pri ekspoziciji (izloženosti) hazardu mogu imati štetu. Receptor koji usled događaja trpi štetu, ali na osnovu promene svog stanja emituje štetne posledice po druge receptore naziva se emiterom.

Kolika će realna šteta biti naneta receptorima, zavisi od njihove povredivosti (ranjivosti). Smanjenje ranjivosti direktno utiče na redukovanje rizika, dok povećanje ranjivosti uslovljava rast rizika.

Poplave, kao opasni događaji, izazivaju različite štete, a najveće štete svakako su izgubljeni ljudski životi. Ostale štete mogu se podeliti na materijalne ili nematerijalne i direktne ili indirektne štete. Materijalna šteta se iskazuje u kvantitativnom obliku (na primer broj porušenih objekata i broj uginulih grla stoke) ili u novčanom obliku, odnosno koliko košta izgubljena imovina po trenutnim cenama na tržištu.

Nematerijalne štete su one koje se ne mogu iskazati u kvantitativnom obliku, bilo po broju ili novčanom izrazu. To su one štete od poplava koje su pretrpeli entiteti koji zbog poplava nisu imali potpunu funkcionalnost.

Direktne štete su one koje je prouzrokovala sama poplava i koje se mogu pripisati direktno poplavi, dok su indirektne štete one koje su nastale posrednim putem, zbog nemogućnosti privređivanja, obavljanja drugih poslova van poplavljenog područja.

U okviru procene rizika od poplava, posebno se razmatra događaj sa maksimalno mogućom štetom od poplave, a to je ona šteta koju bi izazvala poplava najvećeg ikad izmerenog nivoa po najgorem scenariju. Pri tom scenariju i pri toj dubini poplavnih voda svi receptori trpeli bi najveću moguću štetu. Upoređivanjem ovih šteta receptora sa realnim štetama daje mogućnost predviđanja nivoa približavanja realnih šteta maksimalnom nivou i utvrđivanje aktivnosti, budućeg delovanja, na povećavanju otpornosti i sigurnosti receptora, kao i na smanjenju njegove izloženosti (ekspoziciji).

Rizik od poplava funkcija je velikog broja parametara i određuje se zasebno za svaki receptor ponaosob. Rizik od poplave i – tog receptora izražava se kao:

....,,,,,, giiiiiimi ttTSEZPfR , (5.7)

gde su: Pm - merodavna verovatnoća događaja, Zi - dubinska osetljivost receptora „i”, Ei – izloženost receptora „i”, Si - sigurnost receptora „i”, Ti – vreme trajanja poplave nad receptorom „i”, ti – dnevna vremenska odrednica dešavanja poplave, tgi - godišnja vremenska odrednica dešavanja poplave.

Kvantifikacija dubinske osetljivosti receptora Zi, kao funkcije rizika od polave, određena je dubinom poplavne vode h i vrste i osobina receptora i koji je poplavnoj vodi izložen. Izražava se u procentualno iskazanim štetnim uticajima na receptor, a njegova zavisnost od dubine poplavne vode predstavlja nemonetarnu funkciju štete za receptor i. Primer različitih dubinskih osetljivosti može se dati u oblasti stanovanja, jer nisu isto osetljivi objekti građeni od različitih

Page 14: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

14

građevinskih materijala, pa se tako kuća od zemljanog materijala računa sa stopostotnom osetljivošću jer je potpuno neotporna na poplave, dok osetljivost kuća od opeke zidane u produžnom malteru opada linearno sa dubinom vode, ali ne prelazi 30 %. Dubinska osetljivost posebno je važan parametar za stanovništvo prema starosnim granicama, pa se tako za mirne poplavne vode izdvajaju dubinske zone od:

0,0-0,5 m - omogućavaju kretanje stanovništva i nošenje male dece kroz vodu; 0,5-1,5 m - omogućavaju stajanje u vodi i delimično držanje male dece u rukama; 1,5-4,0 m - omogućavaju pristup čamcima do krovova kuća i pomoć unesrećenima; 4,0 m - onemogućavaju sve aktivnosti osim u visokim višespratnim objektima.

Izloženost receptora (Ei) je posebna karakteristika za svaku pojedinačnu vrstu receptora. Ovaj parametar rizika ima i položajnu osobinu, pogotovo u bujičnim vodama, gde brzina vode igra veliku ulogu. Što se stanovništva tiče, izloženost je u funkciji brojnosti stanovništva u poplavnom području, pa sa povećanjem broja stanovnika u poplavnoj zoni raste i izloženost.

Sigurnost receptora (Si) je parametar koji ukazuje na položaj receptora u potencijalno plavljenom području. Naime, ako se receptor nalazi u zoni koja je branjena nasipima dimenzionisanim prema vodama povratnog perioda jednakog ili većeg od povratnog perioda merodavnog rizika, tada se rizik receptora mora umanjiti za sigurnost koju nasip pruža. Kako je sigurnost bezdimenzionalni parametar istog tipa kao i verovatnoća rizika, ona se direktno implementira u verovatnoću rizika, pa se dalja verovatnoća računa kao redukovana verovatnoća događanja poplave. Nijedan nasip ne sme se smatrati apsolutno sigurnim, već se sigurnost posmatra u funkciji stanja samog nasipa. Ako je nasip dobro održavan i u svakom smislu reči funkcionalan, tada se njegova sigurnost računa sa 99 % ; ako je njegovo održavanje dobro, ali postoje određeni sanirani problemi, sigurnost je 95%, a ako je loše održavan, ali zadovoljava osnovnu funkcionalnost, sigurnost je 90 %.

Redukovana verovatnoća računa se prema obrascu:

inr SPP 1 , (5.8)

gde je: Pr - redukovana verovatnoća rizika, a Pn - merodavna verovatnoća rizika

Ukoliko postoji i druga odbrambena linija, tada se u redukciju merodavne verovatnoće uključuje i dodatna sigurnost druge odbrambene linije po istom principu.

Vreme kao pojam je trostruki parametar u određivanju rizika. Vreme trajanja ukazuje na vremenski rok u kome poplava dejstvuje na receptor što, na primer, kod biljaka ima veliki značaj. Takođe, sa stanovišta ljudskih života nije svejedno da li se poplava dešava u toku dana ili u toku noći, jer su noćne poplave značajno opasnije po stanovništvo.

Godišnja vremenska odrednica je važna zbog perioda godine u kome se dešava poplava. Na primer, ako se poplava dešava u zimskom, vanvegetacionom periodu, direktna šteta po jare kulture ne postoji, dok je indirektna šteta iskazana u povećanju troškova ponovne obrade zemljišta. Nasuprot tome, ako je ista kultura izložena poplavi u toku leta, pred žetvu, direktna šteta na jaroj kulturi je značajno veća i bliža potpunoj šteti. Takođe, ako se poplava stambenog objekta dešava u toku zime, daleko je veća indirektna šteta zbog nemogućnosti dugotrajnog korišćenja objekta za stanovanje nego da se poplava desila u toku proleća ili leta, kada se vlažni zidovi brže suše.

Jedinstvena metodologija za određivanje rizika od poplava ne postoji, ali jedan od najkomplesnijih i najsveobuhvatnijih modela razvilo je Ministarstvo životne sredine Republike Češke. Po tom modelu, procena rizika i potencijala šteta od poplava vrši se za tri scenarija, za povratne periode 5, 20 i 100 godina, a receptori se grupišu u četiri osnovne grupe:

Page 15: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

15

ekonomski kriterijumi, koji se izražavaju ukupnom materijalnom direktnom i indirektnom štetom;

kriterijumi zaštite životne sredine i radom stvorene vrednosti, koji se u smislu životne sredine izražavaju procesima erozije i akumuliranja materijala, razlivanjem štetnih zagađujućih materija, kao i dejstvom samih poplavnih voda na zaštićena staništa (biotope), a u okviru radom stvorenih vrednosti posebno se izražavaju oni koji su deo zaštićene kulturne baštine;

kriterijumi stanovništva, izraženi ukupnim štetnim dejstvom na di-rektne potrebe i uslove života stanovništva na poplavljenom području, i

društvene kriterijume, koji predstavljaju štetu prouzrokovanu nemogućnošću korišćenja javnog servisa i drugih javnih službi, kao što su škole, zdravstvene ustanove, pozorišta, bioskopi, javne gradske službe i slično.

U Velikoj Britaniji, za procenu ugroženosti, rizika od poplava i potencijala šteta na nacionalnom nivou koristi se samo scenario za povratni period od 100 godina i na taj način ustanovljava generalna ugroženost od poplava iz vodotoka i poplava izazvanih plimnim talasima. U Nemačkoj se koristi više različitih metodologija. Tako se u Bavarskoj koristi metod zasnovan na korišćenju zemljišta, a u Baden Virtembergu metodologija zasnovana na prostornim planskim dokumentima i obimnim istorijskim podacima o poplavama i štetama u prošlosti. Metodologija razvijena na Tehničkom univerzitetu u Hamburgu karte ugroženosti, rizika i potencijala šteta tumači samo kao deo složenog sistema za podršku u odlučivanju o sprečavanju ili umanjenju posledica od štetnog dejstva voda Evropska komisija je tokom 2008. godine ustanovila potrebu za pokretanje projekta koji treba da reši problematiku prirodnih hazardnih pojava, kao i hazarda izazvanih ljudskim aktivnostima. U tom smislu, 1. januara 2009. godine zvanično je započet projekat SAFER (Services and Aplications For Emergency Response), kao poseban deo inicijative GMES (Global Monitoring for Environment and Security). Osim poplava, SAFER projekat obuhvata zemljotrese, klizišta, oluje, požare, tehnološke katastrofe i vulkane.

U pojedinim nacionalnim metodologijama u Evropskoj uniji potencijal šteta je izjednačen sa rizikom tako što je nemonetarna i bezdimenzionalna vrednost rizika pomnožena sa tržišnom vrednošću receptora i na taj način je postignuta monetarizacija rizika.

Procena rizika - Obično se pri proceni rizika od poplava polazi od mikro i mezo nivo detaljnosti kao što su izbor područja i sliva kao i broj slivnih površina.

Broj slivnih površina određuje se primenom jednačine:

,1 nspssassp NNNN (5.9)

gde je: Nsp - broj slivnih površina, Nsas - broj izdvojenih sastavnica, Nps - broj izdvojenih podslivova, Nns - broj izdvojenih deonica neposrednog sliva.

Ukoliko je jednak broj podslivova i broj izdvojenih deonica neposrednog sliva vodotoka, broj slivnih površina se može izračunati na osnovu izraza:

,12 pssassp NNN (5.10)

gde je: Nsp - broj slivnih površina, Nsas - broj izdvojenih sastavnica, Nps - broj izdvojenih podslivova.

Ukoliko su slivne površine preklopljene sa drugim prirodnim (na primer plavnim zonama) ili administrativnim celinama (na primer naseljima) izračunavanje ukupnog broja slivnih površina vrši se uzimajući u obzir i geomorfologiju plavne zone i njihov diskontinuitet (jednačina.5.11).

Page 16: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

16

,

110 pzpzpz pspspspsppsp NNNNN (5.11)

gde je: Npsp - broj plavljenih slivnih površina, Nsp - broj slivnih površina, Nsppz = 0 broj slivnih površina bez plavne zone, Nsppz >1 broj slivnih površina sa više plavljenih slivnih površina, Npsppz >1 broj plavljenih slivnih površina u okviru slivnih površina gde ih ima više od jedne.

Sa ekspanzijom istraživanja na temu prirodnih nepogoda razvijen je PAR (Pressure and Release) model, koji je zamišljen kao ključni koncept održivog razvoja ljudske zajednice (Wisner et al, 2004). On definiše postojeće odnose između efekata prirodnih nepogoda na ljudske zajednice i veliki broj socijalnih faktora i procesa koji utiču na njihovu ranjivost. U modelu se razlikuju tri grupe pomenutih faktora i procesa i to: „ključni faktori“, „dinamički pritisci“ i „nebezbedni uslovi“(slika. 5.26)

Slika 5.26. - PAR (Pressure and Release) model – pojednostavljeno prema Wisner et al (2004)

Za donošenje konačne ocene rizika (R) od prirodnih nepogoda, pa time i od poplava, analizira se uzročno posledična povezanost hazarda (kao uzroka nastanka rizika), izloženost određenog područja hazardu, njegova ranjivost i otpornost na fizičke promene nastale na predmetnom području. Kvantifikacija rizika se može vršiti primenom sledeće jednačine:

aC

VHnepogodaprirodnihodRizik

, (5.12)

gde je: H – hazard (opasnost), V – Ranjivost (ugroženost), Ca – Otpornost ili kapacitet za suočavanje.

Pored navedenog načina karakterizacije rizika od poplava moguće je karakterizaciju vršiti i na osnovu utvrđivanja verovatnoće pojave velikih voda po takozvanom modelu „povratnom periodu“ pojave. U ovom slučaju se vrši karakterizacija rizika pojave neke velike vode primenom sledeće jednačine :

%1

11N

TR

, (5.13)

gde je: R – rizik pojave velike vode, N – broj godina u dužem periodu posle pojave velike vode za koji se izračunava rizik, T – povratni period pojave velike vode.

Na primer ako je u nekom vodotoku bila pojava velike vode 2000 godine, čiji je povratni period bio 60 godina, onda je rizik pojave takve ili veće velike vode za period do 2030. godine:

%20,4060

111

30

R , (5.14)

Ako je statistička verovatnoća pojavljivanja poplave jednom u 50 godina onda je to pedesetogodišnja poplava. Stogodišnja poplava je ona poplava kojoj je statistička verovatnoća pojavljivanja jednom u 100 godina (slika 5.24).

Page 17: 5.3 POPLAVE KAO PRIMARNI HIDROLOŠKI HAZARD 5.3.1. … · 2020. 4. 14. · hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, geografija, hidrologija

17

Savremeni koncept upravljanja prirodnim nepogodama, jasno uključuje preventivne aspekte, a ne samo reagovanje u smislu odgovora na opasni, vanredni događaj. Dakle, fokus je širi i odnosi se ne samo na upravljanje nepogodom koja se desila ili će se neposredno desiti, već njenim uzrocima i merama koje ublažavaju moguće posledice. Upravlja se, dakle, rizikom, a ne samo nepogodom .

Slika 5.27. – Faze upravljane nepogodama

Sistem upravljanja prirodnim nepogodama obuhvata određene faze, od kojih su neke karakteristične za period pre prirodne nepogode, dok druge postaju aktuelne u toku i nakon prirodne nepogode (Slika 5.27.). Svaka od faza podrazumeva niz različitih aktivnosti koje se preduzimaju sa ciljem smanjenja ukupnih posledica prirodnih nepogoda. U skladu sa tim Hjogo okvir za delovanje 2005-2015.god. posebno ističe značaj prevencije i pripreme za prirodne nepogode, čime se prevashodno utiče na smanjenje komponente ranjivosti, pa samim tim i na rizik od prirodne nepogode (UN/ISDR, 2008).