Hidrologija 22 cas - rgf.rs semestar/Opsta hidrologija/Predavanja/Hidrologija 22 cas.pdf · Velike vode Pod pojmom "velika voda" podrazumeva se stanje vodnog režima, kada se vodostaj,

Velike vode Pod pojmom "velika voda" podrazumeva se

stanje vodnog režima, kada se vodostaj, odnosnoproticaj reke poveća i kada, skoro po pravilu, usled toga dolazi do izlivanja vode iz osnovnogkorita i plavljenja priobalnog terena.

Porast nivoa, odnosno proticaja relativno je brz, da bi nakon dostignutog maksimuma došlo do postepenog opadanja vodostaja, odnosnoproticaja. Odgovarajući hidrogram, odnosnonivogram naziva se poplavni talas, a stanjekada se voda izliva naziva se poplava.

Velike vode

Maksimalna ordinata na nivogramu ilihidrogramu predstavlja najveći dostignut vodostaj (Hmax) ili proticaj(Qmax). U svakodnevnoj praksi, one se identifikuju kao velike vode.

Pod pojmom velika voda trebaobuhvatiti sve tri navedene pojave: nadolazak, kulminaciju i opadanjepoplavnog talasa.

Velike vode nastaju Usled jakih kiša, tako da karakteristike poplavnog talasa zavise

od jačine, rasprostiranja, trajanja i pravca kretanja kišnihdogađaja;

Od topljenja nagomilanog snega; Usled rušenja pregrade koja je zbog odrona stvorila jezero; Usled rušenja brana ili nasipa; Usled pogrešnog rukovanja pokretnim ustavama na branama; Usled promene vodnog režima na pritokama i izazivanja

veštačke koincidencije pojave velikih voda na glavnoj reci i pritokama;

Usled formiranja ledenih barijera na rekama; Usled zaustavljanja i nagomilavanja drveta pri splavarenju i

drugim aktivnostima, odnosno zbog deponovanja krutog otpada(nedovoljna propusna moć mostova - posebno na malimvodotocima u urbanim zonama, i sl.), i

Usled pojave vetra na ušćima većih reka i mora (sa uticajemplime) i dr.

Velike vode

Od svih navedenih uzroka najvažniji sukiše i topljenje snega, koji se javljajuobično istovremeno sa još nekimuzročnikom velike vode. Najozbiljnijepoplave u našoj zemlji nastajuprvenstveno kao posledica topljenjasnega i padanja kiša, mada ni drugeuzroke ne treba potcenjivati.

Velike vode Poznavanje velike vode veoma je bitno za

dimenzionisanje hidrotehničkih objekata i odpresudne je važnosti sa gledišta ekonomičnostiizgradnje, i sa stanovišta sigurnosti.

Dimenzionisanje hidrotehničkih objekata, izvršeno naračunski potcenjene velike vode, dovodi do povećanog rizika od plavljenja i rušenja objekata sasvim drugim nepovoljnim posledicama. Precenjenevelike vode smanjuju rizike, ali imaju za posledicupredimenzionisane objekte, što nije u skladu sarealnim potrebama sigurnosti, već predstavljajunepotrebno rasipanje investicionih sredstava.

Velike vode

Za dimenzionisanje brojnih objekata, odnosno za definisanje njihovepropusne moći, merodavan je vrhpoplavnog talasa (maksimalni proticaj), ujedno trajanje i zapremina vode koja u toku talasa proteče.

Velike vode Pri analizi dejstva akumulacija ili rečnih korita

na transformaciju poplavnih talasa, pored maksimalnog proticaja, merodavni suzapremine poplavnih talasa, kao i oblicihidrograma. Kako se hidrotehnički objektidimenzionišu sa ciljem da obezbede određenusigurnost nizvodnog područja, određivanjemerodavne vrednosti velike vode svodi se nadefinisanje maksimalnog proticaja i hidrograma poplavnog talasa (po zapremini i obliku) koji odgovara nekoj verovatnoći pojave, odnosno povratnom periodu.

Velike vode

Metode za proračun merodavne velikevode se, u zavisnosti od raspoloživostipodataka osmatranja i merenja, mogusvrstati u sledeće grupe: Metode proračuna velike vode na

hidrološki izučenim profilima, Metode za proračun velike vode na

hidrološki nedovoljno izučenimprofilima,

Metode za proračun velike vode nahidrološki neizučenim profilima.

Velike vode

Pod pojmom hidrološki izučeni profil, podrazumeva se profil reke, gde postojedovoljno duge serije osmatranja vodostaja i merenja proticaja. To su serije duže od 30 godina.

Metode za proračun velike vode, koje se koriste za kraće serije (manje od 15 godina), odnose se na drugu grupu (nedovoljnoizučeni profili),

a profili reka bez osmatranja pripadaju trećojgrupi.

Velike vode – hidrološki izučenislivovi

Pod pojmom maksimalni godišnji proticajpodrazumeva se najveća trenutna vrednostrečnog proticaja u određenom profilu, registrovana u toku kalendarske godine. Ekstrakcijom tih vrednosti formira se vremenska serija maksimalnih godišnjihproticaja. Tako formirana serija predstavljaosnovu za sve dalje analize maksimalnihproticaja na hidrološki izučenim profilima.

Definisanje maksimalnih proticaja bazira se na praktičnoj primeni teorije matematičkestatistike i teorije verovatnoće.

Hidrogrami velikih voda Hidrogram predstavlja grafičku predstavu

proticaja vode jednog vodotoka u funkciji vremena

Oblik hidrograma uslovljavaju fizičko-geografski faktori i klimatski činioci slivnog područja

Ako je hidrogram oticaja posledica jedneizolovane kiše uniformnog intenziteta i ravnomerno raspoređenog na slivu, tadarezultujući hidrogram ima oblik

Hidrogrami velikih voda

AB

C

D

E

F G

t

Q

AB – retardacioni deo hidrograma pre kišeBC – period porasta CDE – vršni deo hidrogramaEFG – retardaciona krivaEF – retardaciona grana hidrograma – posledica oceđivanja vode sa sliva

posle prestanka efektivne kišeC i E – su tačke infleksije obe grane hidrogramaFG – retardaciona kriva podzemnih voda


Oblik hidrograma prvenstveno zavisi odtopografskih karakteristika (forme i padasliva), zatim od trajanja i intenzitetaraspodele padavina u slivu. Na konkavnostkrive koncentracije utiče, pored oblika sliva, kapacitet infiltracije i površinskog zadržavanjana početku pljuska. Maksimalni proticaj(tačka D) javlja se u trenutku kada čitavapovršina sliva počinje da učestvuje u formiranju oticaja. U tom trenutku voda sanajudaljenije tačke sliva dolazi do izlaznogprofila.


Oblik retardacione krive ne zavisi odintenziteta kiše i infiltracije, odnosnonjihovih karakteristika, već u prvomredu od fizičkih karakteristika sliva, hidrografske mreže i hidrogeološkihuslova. Deo retardacione krive EF jeposledica oceđivanja vode sa sliva posleprestanka efektivne kiše. Deohidrograma FG predstavlja retardacionukrivu podzemnih voda u slivu i praktično je isto što i deo AB.

Parametri hidrograma velikih voda Osnovni parametri koji definišu hidrogram direktnog

oticaja u odnosu na padavine koje su ga izazvale suQmax- maksimalna ordinata hidrograma direktnog

oticajaTk - trajanje efektivne kišeTp - vreme podizanja hidrograma (od početka

efektivne kiše do pojave maksimalne ordinate hidrograma direktnog oticaja)

Tr - vreme opadanja (retardacije) hidrograma (odpojave maksimalne ordinate do krajahidrograma direktnog oticaja)

Tb - ukupno vreme direktnog oticaja - bazehidrograma

tp - "vreme zakašnjenja" sliva - vreme od centrahidrograma efektivne kiše do pojave Qmax

Parametri hidrograma velikih vodaTo - "vreme zakašnjenja" sliva - vreme od centra

hijetograma efektivne kiše do centra hidrogramadirektnog oticaja

W - zapremina hidrograma direktnog oticajaP - ukupne bruto padavine na slivu površine FPef - ukupne efektivne padavine koje su prouzrokovale

hidrogram direktnog oticajai - intenzitet bruto padavinaVf - intenzitet infiltracije - koeficijent direktnog oticajaTc - vreme koncentracije - vreme koje je potrebno da

kap vode sa najudaljenije tačke sliva, koji otičepovršinski, do|e do izlaznog profila sliva

c - vreme od pojave maksimalne ordinate hidrograma do centra hidrograma direktnog oticaja.

Parametri hidrograma velikih voda

o tic

aj ( m

/s/ c

m)

3

efektivna ki{a

Tk

Tki

2

tp

To

C

Tp

Tb

Tr

t

centar gravitacijehidrograma oticaja

Qmax

W

V (mm/~as)f

(mm/min)


Ukupno vreme direktnog oticajapredstavlja zbir vremena podizanja i vremena retardacije hidrograma, tj.:

rpb TTT


Q Vf

i

t

tp

38.0

SLLCt sc

p

tp – “vreme kašnjenja” u časovimaC - koeficijent koji zavisi od veličine i karakteristika sliva (planinski, ravničarski, ...)L=Ls – rastojanje od posmatranog profila do vododelnice po glavnom toku (km)Lc – rastojanje mereno duž glavnog toka od posmatranog profila do težišta sliva (km)S – srednji uravnati pad u %

Vreme kašnjenja sliva


log t(cas)

p

log (Ls*Lc/(S) )0.5

planinski S > 2 %

1% < S < 2%

ravnicarski S < 1%


SLt s

p 121.015.3Za sliv Topčiderske reke


"vreme zakašnjenja" sliva - vreme odcentra hijetograma efektivne kiše do centra hidrograma direktnog oticaja

SLT s

o 137.016.4

Sliv Topčiderske reke



Q Vf

i

CTo

t

Kennedy i Watt (područje Kanade)

31.039.0864.1 SFTo 66.0

30.2

SLT s

o

Bell

33.073.0 FMTo

M – parametar koji zavisi od vrste biljnog pokrivačašuma – M = 2.05pašnjak - M = 1.50oranica - M = 1.15golet M = 0.60


vreme koncentracije - vreme koje jepotrebno da kap vode sa najudaljenijetačke sliva, koji otiče površinski, do|edo izlaznog profila sliva

vLT s

c v - brzina putovanja u slivu (m/s)

Herheulidze 4log1.16.1 Sv

- povratni period u godinama

god100 2100log

48.3 Sv (m/s)47.136.3 S

LV

LT ssc

(čas)

Sliv Topčiderske reke

4

1170.063.0SB

KLT scGde je

p

r

TTK odnos vremena retardacije Tr i porasta hidrograma Tp

B – srednja širina sliva

Primer


Recesioni koeficijent

log F (km )2

QoQt=Qo e- t

= a - b*logF


Vreme podizanja Tp

cp TKT K – parametar

za kratke pljuskove K = 1.0za duge pljuskove K = 1.3-1.6

Herheulidze 8/10.270.0 cTK


Vreme retardacije Tr

6/10.1 cpr TTT Vreme retardacije Tr

6/111 cpb TTT


F

dtQ

FWP

KT

0t

ef

•Ukupan efektivni oticaj,ili sloj efektivnog oticaja, dobija se kao

Koeficijent direktnog oticaja predstavljaodnos ukupne efektivne i bruto padavine

PPef

Genetička formula oticaja Ukupno vreme Tt koje je potrebno da jedan element

zapremine vode pređe put od određene tačke u slivu do izlaznog profila (hidrološke stanice) predstavlja zbir vremena tokom kojeg voda teče po padinama (površinski tok), duž depresija, rigola i kanala ka nižim delovima terena, i konačno duž glavnog toka. Drugim rečima

n

1n

3

2

2

1

1 l

l g

l

l r

l

l d

l

0 pt V

dl...Vdl

Vdl

VdlT

1l 12 ll 23 ll 1nn ll Dužina putovanja vode po površini, depresijama, rigolama, ... i glavnom toku.

pV dV rV gV... Odgovarajuće brzine tečenja

Genetička formula oticaja Kod malih slivova – vreme putovanja vode po padinama je relativno

velika (ne može se zanemariti) Kod velikih slivova – vreme putovanja vode po hidrografskoj mreži je

bitno, a po padinama zanemarljiva IZOHRONE – linije koje spajaju mesta sa jednakim vremenima

putovanja DIJAGRAM – površine između susednih izohrona – vreme putovanja

0.5

h

1.0

h

1.5

h

2.05

h

2.5

h

a) Polozaj izohrona

a (km )2

a1

a1 a2a2

a4

a4

a3

a3

a5a5

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5t (casova)

T = n * tc

b) dijagram: povrsina - vreme putovanja

Genetička formula oticaja1jj ttt Vreme putovanja između dve susedne izohrone

tnTc

Pretpostavke Da je na čitavom slivu pala kiša i da su intenziteti efektivne kiše

u blokovima, t: i1, i2, ...ij, ...in Da je trajanje efektivne kiše

ck TtnT

Genetička formula oticaja

Na kraju prve jedinice vremena t

a

i

i 1 t

Q1

Q

t

111 iaQ

Genetička formula oticaja Na kraju druge jedinice vremena 2t

12212 iaiaQ

a1a2

i

i1

i2

t

Q1

Q2

Q

t

Genetička formula oticaja Na kraju k-te jedinice vremena

k

1j1jkjk iaQ

Na kraju n-te jedinice vremena (ceo sliv učestvovanja)

n

1j1jnjmaxn iaQQ

Genetička formula oticaja Po prestanku kiše na kraju Tk+ t prestaje oticaj sa

površine a1

Opšti oblik za opadajuću granu hidrograma, po isteku vremena

2i1n3n21nk ia...iaiaQ

n

n1kj11kjcnk iaQ

tnTk

C = 1, 2, 3, ....

Documents

Hidrologija 22 cas - rgf.rs semestar/Opsta hidrologija/Predavanja/Hidrologija 22 cas.pdf · Velike vode Pod pojmom "velika voda" podrazumeva se stanje vodnog režima, kada se vodostaj,