Click here to load reader

REGIONALNA HIDROLOŠKA ANALIZA KRŠKOG PORJEČJA KUPE

  • View
    226

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of REGIONALNA HIDROLOŠKA ANALIZA KRŠKOG PORJEČJA KUPE

  • Rudarsko-geoloko-naftni fakultet

    Kreimir Pavli

    REGIONALNA HIDROLOKA ANALIZA KRKOG PORJEJA KUPE

    DOKTORSKI RAD

    Mentori: Prof. dr. sc. Ranko ugaj Doc. dr. sc. Jelena Parlov

    Zagreb, 2016.

  • Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering

    Kreimir Pavli

    REGIONAL HYDROLOGICAL ANALYSIS OF THE KUPA KARSTIC BASIN

    DOCTORAL THESIS

    Supervisors: Distinguished professor Ranko ugaj, PhD

    Assistant professor Jelena Parlov, PhD

    Zagreb, 2016

  • Zahvaljujem svojim mentorima, prof. dr. sc. Ranku ugaju,

    doc. dr. sc. Jeleni Parlov i lanovima komisije, prof. dr. sc.

    eljku Andreiu, prof. dr. sc. Andrei Baani i prof. dr. sc.

    Nevenki Oani koji su me svojim znanjem i iskustvom vodili i

    usmjeravali kroz izradu ovog rada i svima drugima koji su mi

    pomogli svojim savjetima.

    Veliko hvala mami i tati, sestri i bratu, a najvea hvala

    mojoj supruzi Ivani na ljubavi, strpljivosti i nesebinoj podrci.

  • Saetak

    Regionalna hidroloka analiza provedena je na osnovi podataka s hidrometrijskih profila koji

    se nalaze na podruju krkog sliva Kupe. Obraeni su podaci s 32 hidroloka profila na 20 vodotoka

    do profila: Kamanje na Kupi, Stative Donje na Dobri, Mrzlo polje na Mrenici i Veljun na Korani,

    a ukupna povrina obraenih slivova iznosi oko 5.450 km2. Obraeni hidroloki podaci su srednji

    dnevni protoci te srednji, maksimalni i minimalni godinji protoci. Osim hidrolokih podataka,

    obraeni su i podaci o dnevnim oborinama prikupljenim na klimatolokim stanicama Parg, Ogulin

    i Karlovac. Razdoblje obrade je (1981.-2012.), a dobiveni rezultati su usporeeni s rezultatima

    ranijih istraivanja u kojima je analizirano razdoblje (1951.-1980).

    Usporedba trendova srednjih godinjih protoka, kojom se ujedno opravdava usvojeno razdoblje

    obrade, pokazala je da je u ranijem razdoblju (1951.-1980.) osam nizova imalo opadajui trend, a

    11 nizova rastui, dok je u razdoblju ove obrade (1981.-2012.) 20 nizova imalo opadajui trend a

    12 nizova rastui trend. Maksimalni godinji protoci su u ranijem razdoblju imali sedam nizova

    opadajueg trenda a 12 nizova rastueg trenda, dok je u razdoblju ove obrade 27 nizova imalo

    opadajui trend a pet nizova rastui trend. Minimalni godinji protoci u ranijem razdoblju obrade

    su imali sedam nizova opadajueg trenda i 12 nizova rastueg trenda, a u razdoblju ove obrade je

    15 nizova imalo opadajui trend, a 17 nizova rastui trend. Analiza homogenosti srednjih,

    maksimalnih i minimalnih godinjih protoka razdoblja obrade (1981.-2012.) u odnosu na razdoblje

    (1951.-1980.) pokazala je da je najvie nehomogenih nizova kod srednjih godinjih protoka dok je

    kod maksimalnih i minimalnih godinjih protoka veina nizova homogena. Nehomogenost nizova

    srednjih godinjih protoka potvruje pretpostavku o sunijem razdoblju koje je nastupilo poetkom

    80-ih godina prolog stoljea, i traje sve do danas.

    U ovoj regionalnoj hidrolokoj analizi izvedeno je 10 dvoparametarskih zakonitosti veza

    karakteristinih parametara srednjih godinjih protoka, 72 dvoparametarskih zakonitosti veza

    karakteristinih parametara maksimalnih godinjih protoka, zajedno s parametrima maksimalnih

    protoka i volumena razliitih povratnih razdoblja i 10 dvoparametarskih zakonitosti veza

    karakteristinih parametara minimalnih godinjih protoka. Definirani su i teorijski hidrogrami

    10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja du toka Kupe. Izdvojene su zakonitosti veza koje

    se mogu preporuiti za primjenu u praksi. Analiza vieparametarskih zakonitosti veza dala je dvije

  • mogue troparametarske zakonitosti, meutim one nisu preporuljive za upotrebu zbog vrlo irokih

    intervala pouzdanosti, iako imaju visoke vrijednosti koeficijenta korelacije. Spektralna analiza

    protoka i oborina pokazala je da su se u razdoblju istraivanja (1981.-2012.) ekstremi protoka i

    oborina pojaali i vie istaknuli, ali da se ukupna koliina oborine i protoka smanjila u odnosu na

    ranije razdoblje (1951.-1980.).

    Kljune rijei: regionalna hidroloka analiza, spektralna analiza, protok, oborina, kr, sliv Kupe.

  • Abstract

    Regional hydrological analysis was conducted using data from the catchments located in the

    area of karst basin of the Kupa river. The study included data from 32 hydrological profiles on 20

    watercourses down to Kamanje on Kupa, Stative Donje on Dobra, Mrzlo polje on Mrenica and

    Veljun on Korana profiles. Catchment area to specified profiles is approximately 5450 km2. The

    processed hydrological data are the average daily flows and the average, maximum and minimum

    annual flows. In addition to hydrological data, the daily rainfall data collected on climatological

    stations Parg, Ogulin and Karlovac were processed. The period of analysis is from 1981 to 2012,

    and the results were compared with the results of previous studies that analyzed the period from

    1951 to 1980.

    The comparison of trends in mean annual flows, which also justifies the chosen period of

    analysis, has shown that in the earlier period from 1951 to 1980 eight time-sets showed a declining

    trend, and 11 time-sets showed growing trend, while in the analyzed period from 1981 to 2012, 20

    time-sets showed a declining trend, and 12 time-sets showed growing trend. The maximum annual

    flows in the earlier period consisted of seven time-sets showing a declining trend and 12 time-sets

    showing the growing trend, while in the period of this analysis 27 time-sets showed a declining

    trend and five time-sets showed a growing trend. The minimum annual flows in the earlier period

    analysis consisted of seven time-sets showing a declining trend and 12 time-sets showing the

    growing trend, and in the period of this analysis, 15 time-sets have shown a declining trend, and

    17 time-sets have shown a growing trend. The analysis of homogeneity of average, maximum and

    minimum annual flow for the 1981 to 2012 period in relation to the 1951 to 1980 period, shows

    that majority of non-homogeneous time-sets were present with average annual flows, while the

    majority of time-sets of maximum and minimum annual flows were homogeneous. The

    homogeneity of average annual flows confirms the assumption of a drier period, which occurred

    in the early 1980s and continues to this day.

    In this regional hydrological analysis, the following was conducted: 10 two-parameter models

    relationships of the average annual flow characteristic parameters, 72 two-parameter models

    relationships of the maximum annual flow characteristic parameters, together with the parameters

    of the maximum flow rate and the volume of different return periods and 10 two-parameter models

  • relationships of the minimum annual flow characteristic parameters. Theoretical hydrographs of

    10-, 100- and 1000-year return period along the Kupa river flow were defined. Two-parameters

    models that can be used in practice were selected. Although the analysis of multi-parameter

    relationships produced two possible three-parameter relationships, they are not recommended for

    use because of the very wide confidence interval, regardless of the correlation coefficient high

    value. Spectral analysis of the flows and precipitation shows that during the period of analysis from

    1981 to 2012, extremes of flows and precipitation were strengthened and more pointed out, but the

    total amount of precipitation and flows declined, compared to the previous period from 1951 to

    1980.

    Keywords: regional hydrologic analysis, spectral analysis, flows, precipitation, karst, Kupa basin.

  • Sadraj TEKST str. 1. Uvod .................................................................................................................................. 1

    2. Pregled dosadanjih istraivanja ........................................................................................ 4

    3. Opis istraivanog podruja .............................................................................................. 15

    3.1. Geografske znaajke ................................................................................................ 15

    3.2. Hidroelektrane na krkom porjeju Kupe i pritoka .................................................. 19

    3.3. Geoloke i hidrogeoloke znaajke .......................................................................... 23

    3.4. Klimatoloke znaajke ............................................................................................. 28

    3.5. Oborine na slivu Kupe u kru ................................................................................... 30

    4. Postupak istraivanja ....................................................................................................... 37

    4.1. Procjena kakvoe ulaznih izraunskih hidrolokih i meteorolokih podataka ......... 38

    4.2. Strukturalna analiza hidrolokih sustava i procesa i modeliranje procesa i obiljeja

    prirodne sredine ......................................................................................................................... 40

    5. Analize osnovnih podloga ............................................................................................... 43

    5.1. Utjecajne slivne povrine ......................................................................................... 43

    5.2. Ekstrapolacija protone krivulje ............................................................................... 44

    5.3. Homogenost nizova, duljina nizova i trendovi nizova protoka u karakteristinim

    profilima .................................................................................................................................. 52

    5.4. Oborine na krkim slivovima ................................................................................... 68

    6. Karakteristini parametri ................................................................................................. 69

    7. Dvoparametarske zakonitosti veza .................................................................................. 85

    7.1. Srednji godinji protoci ............................................................................................ 86

    7.2. Maksimalni godinji protoci i volumeni velikih vodnih valova............................... 95

    7.3. Minimalni godinji protoci ..................................................................................... 111

    7.4. Usporedba rezultata s rezultatima obrada na drugim podrujima .......................... 115

    8. Vieparametarske zakonitosti ........................................................................................ 117

  • 9. Spektralna analiza hidrolokih i meteorolokih podataka ............................................. 120

    10. Zakljuak ....................................................................................................................... 133

    11. Literatura ....................................................................................................................... 138

    Prilozi

    Prilog 1 Situacija krkog porjeja Kupe ........................................................................................... i

    Prilog 2 Situacija slivova Kupe, Dobre, Mrenice i Korane (preuzeto i prilagoeno iz ugaj i sur.,

    1998-2007) ............................................................................................................................... ii

    Prilog 3 Karakteristini parametri srednjih godinjih protoka ...................................................... iii

    Prilog 4 Karakteristini parametri maksimalnih godinjih protoka ................................................ iv

    Prilog 5 Karakteristini parametri minimalnih godinjih protoka ................................................... v

    Prilog 6 Koeficijenti korelacije linearne ovisnosti (y = ax + b) ..................................................... vi

    Prilog 7 Koeficijenti korelacije nelinearne ovisnosti (y = axb) .................................................... vii

  • Popis slika i tablica

    Slika 2.1 Histogram analiziranih slivnih povrina (preuzeto iz Jovanovi i Radi, 1985) .............. 5

    Slika 2.2 Historami topografskih i meteorolokih parametara (preuzeto iz Radi i sur., 1986) ...... 6

    Slika 2.3 Podruje Hrvatskoga kra ranije obraenih 60 hidrolokih stanica; crvenom elipsom je

    oznaeno podruje istraivanja (preuzeto iz ugaj, 2015) ........................................................ 8

    Slika 2.4 Prosjene godinje efektivne oborine Pe i prosjene godinje bruto oborine P (preuzeto

    iz ugaj, 2015) .......................................................................................................................... 9

    Slika 2.5 Najvei zabiljeeni specifini dotoci qM i utjecajne slivne povrine A (preuzeto iz ugaj,

    2015) ....................................................................................................................................... 11

    Slika 3.1 Sjeverna granica kra u Hrvatskoj prema razliitim autorima (preuzeto iz Matas, 2009)

    ................................................................................................................................................. 15

    Slika 3.2 Izvor rijeke Kupe ............................................................................................................ 16

    Slika 3.3 ulin ponor u Ogulinu .................................................................................................... 17

    Slika 3.4 Odvodni kanal HE Ozalj I .............................................................................................. 19

    Slika 3.5 Zgrada strojarnice HE Gojak .......................................................................................... 20

    Slika 3.6 HE Zeleni Vir ................................................................................................................. 21

    Slika 3.7 Zahvat vode u pilji Zeleni Vir ....................................................................................... 21

    Slika 3.8 Geoloka karta Hrvatske; crvenom elipsom je oznaeno podruje istraivanja (preuzeto

    iz Markovi, 2002, autori karte: I. Veli i J. Veli) ................................................................ 24

    Slika 3.9 Hidrografska mrea na podruju Republike Hrvatske; crvenom elipsom je oznaeno

    podruje istraivanja ............................................................................................................... 26

    Slika 3.10 Geografska raspodjela klimatskih tipova po W. Kppenu u Hrvatskoj u standardnom

    razdoblju (1961.-1990.): Cfa, umjereno topla vlana klima s vruim ljetom; Cfb, umjereno

    topla vlana klima s toplim ljetom; Csa, sredozemna klima s vruim ljetom; Csb, sredozemna

    klima s toplim ljetom; Df, vlana borealna klima; crvenom elipsom je oznaeno podruje

    istraivanja (preuzeto iz egota i Filipi, 2003) .................................................................... 29

    Slika 3.11 Srednja godinja koliina oborine u Hrvatskoj za razdoblje (1971.-2000.); crvenom

    elipsom je oznaeno podruje istraivanja (preuzeto iz Zaninovi i sur., 2008) .................... 31

    Slika 3.12 Srednji godinji broj dana s koliinom oborine 1 mm u Hrvatskoj za razdoblje (1971.-

    2000.); crvenom elipsom je oznaeno podruje istraivanja (preuzeto iz Zaninovi i sur., 2008)

    ................................................................................................................................................. 32

  • Slika 3.13 Srednje mjesene koliine oborine P na stanici Parg u razdoblju (1951.-1980.) ......... 33

    Slika 3.14 Srednje mjesene koliine oborine P na stanici Parg u razdoblju (1981.-2012.) ......... 34

    Slika 3.15 Srednje mjesene koliine oborine P na stanici Ogulin u razdoblju (1951.-1980.) ..... 34

    Slika 3.16 Srednje mjesene koliine oborine P na stanici Ogulin u razdoblju (1981.-2012.) ..... 35

    Slika 3.17 Srednje mjesene koliine oborine P na stanici Karlovac u razdoblju (1951.-1980.) .. 35

    Slika 3.18 Srednje mjesene koliine oborine P na stanici Karlovac u razdoblju (1981.-2012.) .. 36

    Slika 5.1 Protone krivulje Gornje Dobre u profilu Turkovii u razdoblju (1963.-1999.) (preuzeto

    iz Brki, 2001a) ....................................................................................................................... 46

    Slika 5.2 Promijenjena protona krivulja Gornje Dobre u profilu Turkovii i ranije definirane

    protone krivulje (preuzeto iz Brki, 2001b) .......................................................................... 47

    Slika 5.3 Protone krivulje Gornje Dobre: nakon mjerenja protoka u 2002. godini i s mjerenjima

    velike vode 2004. godine ........................................................................................................ 48

    Slika 5.4 Protone krivulje Gornje Dobre u profilu Turkovii prema razliitim obradama (preuzeto

    iz Brki, 2005) ......................................................................................................................... 49

    Slika 5.5 Popreni profil hidroloke stanice Turkovii na Gornjoj Dobri, preuzeto iz VPB (2001)

    ................................................................................................................................................. 50

    Slika 5.6 Maksimalni zabiljeeni specifini dotoci u ovisnosti o veliini sliva. ........................... 51

    Slika 5.7 Maksimalni, srednji i minimalni godinji protoci Kupe u profilu Kupari u razdobljima

    (1951.-1980.) i (1981.-2012.) .................................................................................................. 63

    Slika 5.8 Maksimalni, srednji i minimalni godinji protoci Kupe u profilu Kamanje u razdobljima

    (1957.-1980.) i (1981.-2012.) .................................................................................................. 63

    Slika 5.9 Maksimalni, srednji i minimalni godinji protoci Gornje Dobre u profilu Turkovii u

    razdobljima (1963.-1980.) i (1981.-2012.) .............................................................................. 64

    Slika 5.10 Maksimalni, srednji i minimalni godinji protoci Donje Dobre u profilu Stative Donje

    u razdobljima (1951.-1980.) i (1981.-2012.) ........................................................................... 65

    Slika 5.11 Maksimalni, srednji i minimalni godinji protoci Mrenice u profilu Mrzlo polje u

    razdobljima (1951.-1980.) i (1981.-2012.) .............................................................................. 66

    Slika 5.12 Maksimalni, srednji i minimalni godinji protoci Korane u profilu Veljun u razdobljima

    (1951.-1980.) i (1981.-2012.) .................................................................................................. 67

    Slika 6.1 Histogram uestalosti utjecajnih slivnih povrina A a) za razdoblje obrade (1981.-2012.),

    b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine .......................................................... 71

  • Slika 6.2 Histogram uestalosti srednjih godinjih protoka Q ....................................................... 72

    Slika 6.3 Histogram uestalosti godinjih bruto oborina P a) za razdoblje obrade (1981.-2012.), b)

    prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine .............................................................. 73

    Slika 6.4 Histogram uestalosti godinje efektivne oborine Pe a) za razdoblje obrade (1981.-2012.),

    b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine .......................................................... 74

    Slika 6.5 Histogram uestalosti koeficijenta varijacije srednjih godinjih protoka cv a) za razdoblje

    obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...................... 75

    Slika 6.6 Histogram uestalosti koeficijenta asimetrije srednjih godinjih protoka cs a) za razdoblje

    obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...................... 76

    Slika 6.7 Histogram uestalosti otjecajnih koeficijenata srednjih voda c a) za razdoblje obrade

    (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine .................................. 77

    Slika 6.8 Histogram uestalosti maksimalnih zabiljeenih godinjih protoka QM ........................ 78

    Slika 6.9 Histogram uestalosti maksimalnih zabiljeenih specifinih godinjih protoka qM a) za

    razdoblje obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...... 79

    Slika 6.10 Histogram uestalosti koeficijenta varijacije maksimalnih godinjih protoka cvM a) za

    razdoblje obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...... 80

    Slika 6.11 Histogram uestalosti koeficijenta asimetrije maksimalnih godinjih protoka csM a) za

    razdoblje obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...... 81

    Slika 6.12 Histogram uestalosti koeficijenta varijacije minimalnih godinjih protoka cvm a) za

    razdoblje obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...... 82

    Slika 6.13 Histogram uestalosti koeficijenta asimetrije minimalnih godinjih protoka csm a) za

    razdoblje obrade (1981.-2012.), b) prema ranijoj obradi hrvatskog kra iz 1995. godine ...... 83

    Slika 7.1 Linearna ovisnost srednjih godinjih protoka Q o povrini slivova A s intervalom

    pouzdanosti p izvedene s 24 podatka ..................................................................................... 88

    Slika 7.2 Nelinearna ovisnost srednjih godinjih protoka Q o povrini slivova A s intervalom

    pouzdanosti p izvedene s 24 podatka ..................................................................................... 89

    Slika 7.3 Linearna ovisnost srednjih godinjih protoka Q o povrini slivova A s intervalom

    pouzdanosti p u podruju slivnih povrina do A = 500 km2 .................................................. 90

    Slika 7.4 Linearna ovisnost srednjih godinjih protoka Q o povrini slivova A s intervalom

    pouzdanosti p izvedene s 13 podataka za slivove A > 250 km2 ............................................. 91

  • Slika 7.5 Nelinearna ovisnost srednjih godinjih protoka Q o povrini slivova A s intervalom

    pouzdanosti p izvedene s 13 podataka za slivove A > 250 km2 ............................................. 91

    Slika 7.6 Linearna ovisnost standardne devijacije srednjih godinjih protoka o srednjim

    godinjim protocima Q s intervalom pouzdanosti p izvedene s 19 podatka .......................... 92

    Slika 7.7 Nelinearna ovisnost standardne devijacije srednjih godinjih protoka o srednjim

    godinjim protocima Q s intervalom pouzdanosti p izvedene s 19 podatka .......................... 92

    Slika 7.8 Linearna ovisnost efektivne oborine Pe o bruto oborini P za slivove na kojima je otjecajni

    koeficijent c > 0,50 .................................................................................................................. 93

    Slika 7.9 Nelinearna ovisnost efektivne oborine Pe o bruto oborini P za slivove na kojima je

    otjecajni koeficijent c > 0,50 ................................................................................................... 94

    Slika 7.10 Nelinearna ovisnost maksimalnih zabiljeenih godinjih protoka QM o srednjim

    maksimalnim godinjim protocima QMsr s intervalom pouzdanosti p izvedene s 23 podatka

    ................................................................................................................................................. 98

    Slika 7.11 Linearna ovisnost standardne devijacije maksimalnih zabiljeenih godinjih protoka M

    o maksimalnim zabiljeenim godinjim protocima QM s intervalom pouzdanosti p izvedene

    sa 7 podatka ............................................................................................................................. 99

    Slika 7.12 Nelinearna ovisnost standardne devijacije maksimalnih zabiljeenih godinjih protoka

    M o maksimalnim zabiljeenim godinjim protocima QM s intervalom pouzdanosti p

    izvedene sa 7 podatka .............................................................................................................. 99

    Slika 7.13 Maksimalni specifini dotoci qM u ovisnosti o slivnoj povrini A du Kupe do Kamanja

    ............................................................................................................................................... 101

    Slika 7.14 Linearna ovisnost volumena vodnih valova 10-godinjeg povratnog razdoblja V10 o

    veliinama sliva A s intervalom pouzdanosti p na profilima rijeke Kupe bez profila pritoka

    ............................................................................................................................................... 103

    Slika 7.15 Nelinearna ovisnost maksimalnog protoka 10-godinjeg povratnog razdoblja QM10 o

    veliinama sliva A s intervalom pouzdanosti p na profilima rijeke Kupe bez pritoka ........ 104

    Slika 7.16 Linearna ovisnost maksimalnih godinjih protoka 100-godinjeg povratnog razdoblja

    o maksimalnim zabiljeenim godinjim protocima s intervalom pouzdanosti p ................. 105

    Slika 7.17 Nelinearna ovisnost maksimalnih godinjih protoka 100-godinjeg povratnog razdoblja

    QM100 o maksimalnim zabiljeenim godinjim protocima s intervalom pouzdanosti p ....... 106

  • Slika 7.18 Linearna ovisnost volumena vodnih valova 100-godinjeg povratnog razdoblja V100 o

    maksimalnim godinjim protocima 100-godinjeg povratnog razdoblja QM100 s intervalom

    pouzdanosti p izvedena za Kupu.......................................................................................... 107

    Slika 7.19 Nelinearna ovisnost volumena vodnih valova 100-godinjeg povratnog razdoblja V100

    o maksimalnim godinjim protocima 100-godinjeg povratnog razdoblja QM100 s intervalom

    pouzdanosti p izvedena za Kupu.......................................................................................... 107

    Slika 7.20 Vodni valovi 10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja na profilu Kupari na rijeci

    Kupi. Vrijeme podizanja vodnih valova je 22,5 sata a ukupno trajanje vodnih valova je 89,8

    sati. ........................................................................................................................................ 109

    Slika 7.21 Vodni valovi 10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja na profilu Hrvatsko na

    rijeci Kupi. Vrijeme podizanja vodnih valova je 28,8 sata a ukupno trajanje vodnih valova je

    115 sati. ................................................................................................................................. 109

    Slika 7.22 Vodni valovi 10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja na profilu Radenci na

    rijeci Kupi. Vrijeme podizanja vodnih valova je 34,4 sata a ukupno trajanje vodnih valova je

    138 sati. ................................................................................................................................. 110

    Slika 7.23 Vodni valovi 10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja na profilu Metlika na

    rijeci Kupi. Vrijeme podizanja vodnih valova je 37,5 sata a ukupno trajanje vodnih valova je

    150 sati. ................................................................................................................................. 110

    Slika 7.24 Vodni valovi 10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja na profilu Kamanje na

    rijeci Kupi. Vrijeme podizanja vodnih valova je 41,6 sata a ukupno trajanje vodnih valova je

    166 sati. ................................................................................................................................. 111

    Slika 7.25 Linearna ovisnost standardne devijacije minimalnih godinjih protoka m o srednjim

    minimalnim godinjim protocima Qmsr s intervalom pouzdanosti p .................................... 114

    Slika 7.26 Nelinearna ovisnost standardne devijacije minimalnih godinjih protoka m o srednjim

    minimalnim godinjim protocima Qmsr s intervalom pouzdanosti p .................................... 114

    Slika 9.1 Normalizirana gustoa snage spektra srednjih dnevnih protoka Q na stanici Zamost 2 na

    abranki u razdoblju (1951.-1980.) ...................................................................................... 123

    Slika 9.2 Normalizirana gustoa snage spektra srednjih dnevnih protoka Q na stanici Zamost 2 na

    abranki u razdoblju (1981.-2012.) ...................................................................................... 124

    Slika 9.3 Normalizirana gustoa snage spektra ukupnih dnevnih oborina P na stanici Parg u

    razdoblju (1951.-1980.) ......................................................................................................... 125

  • Slika 9.4 Normalizirana gustoa snage spektra ukupnih dnevnih oborina P na stanici Parg u

    razdoblju (1981.-2012.) ......................................................................................................... 125

    Slika 9.5 Normalizirana gustoa snage spektra srednjih dnevnih protoka Q na stanici Stative

    Donje na Donjoj Dobri u razdoblju (1951.-1980.) ................................................................ 126

    Slika 9.6 Normalizirana gustoa snage spektra srednjih dnevnih protoka Q na stanici Stative

    Donje na Donjoj Dobri u razdoblju (1981.-2012.) ................................................................ 127

    Slika 9.7 Normalizirana gustoa snage spektra ukupnih dnevnih oborina P na stanici Karlovac u

    razdoblju (1951.-1980.) ......................................................................................................... 128

    Slika 9.8 Normalizirana gustoa snage spektra ukupnih dnevnih oborina P na stanici Karlovac u

    razdoblju (1981.-2012.) ......................................................................................................... 128

    Slika 9.9 Normalizirana gustoa snage spektra srednjih dnevnih protoka Q na stanici Turkovii na

    Gornjoj Dobri u razdoblju (1963.-1980.) .............................................................................. 129

    Slika 9.10 Normalizirana gustoa snage spektra srednjih dnevnih protoka Q na stanici Turkovii

    na Gornjoj Dobri u razdoblju (1997.-2012.) ......................................................................... 130

    Slika 9.11 Normalizirana gustoa snage spektra ukupnih dnevnih oborina P na stanici Ogulin u

    razdoblju (1951.-1980.) ......................................................................................................... 131

    Slika 9.12 Normalizirana gustoa snage spektra ukupnih dnevnih oborina P na stanici Ogulin u

    razdoblju (1981.-2012.) ......................................................................................................... 131

    Tablica 3.1 Instalirane snage hidroelektrana i znaajnih malih hidroelektrana na slivu Kupe ..... 22

    Tablica 5.1 Maksimalni zabiljeeni protoci, QM i specifini dotoci, qM na pripadajuim profilima

    na slivu Gornje Dobre. ............................................................................................................ 51

    Tablica 5.2 Rezultati ispitivanja homogenosti nizova srednjih godinjih protoka Q na slivu Kupe

    ................................................................................................................................................. 53

    Tablica 5.3 Rezultati ispitivanja homogenosti nizova maksimalnih godinjih protoka QM na slivu

    Kupe ........................................................................................................................................ 54

    Tablica 5.4 Rezultati ispitivanja homogenosti nizova minimalnih godinjih protoka Qm na slivu

    Kupe ........................................................................................................................................ 54

    Tablica 5.5 Vrijednosti pogreaka koeficijenta varijacije cv srednjih godinjih protoka Q na slivu

    Kupe ........................................................................................................................................ 56

  • Tablica 5.6 Vrijednosti pogreaka koeficijenta varijacije cv maksimalnih godinjih protoka QM

    na slivu Kupe ........................................................................................................................... 57

    Tablica 5.7 Vrijednosti pogreaka koeficijenta varijacije cv minimalnih godinjih protoka Qm na

    slivu Kupe ............................................................................................................................... 58

    Tablica 5.8 Trendovi srednjih godinjih protoka na slivu Kupe u vremenska razdoblja (1951.-

    1980.) i (1981.-2012.) ............................................................................................................. 60

    Tablica 5.9 Trendovi maksimalnih godinjih protoka na slivu Kupe u vremenska razdoblja (1951.-

    1980.) i (1981.-2012.) ............................................................................................................. 61

    Tablica 5.10 Trendovi minimalnih godinjih protoka na slivu Kupe u vremenska razdoblja (1951.-

    1980.) i (1981.-2012.) ............................................................................................................. 62

    Tablica 7.1 Koeficijenti korelacije r karakteristinih parametara srednjih godinjih protoka za

    linearnu ovisnost y = ax + b ................................................................................................... 87

    Tablica 7.2 Koeficijenti korelacije r karakteristinih parametara srednjih godinjih protoka za

    nelinearnu ovisnost y = axb ..................................................................................................... 87

    Tablica 7.3 Linearne i nelinearne formule karakteristinih parametara srednjih godinjih protoka

    ................................................................................................................................................. 88

    Tablica 7.4 Koeficijenti korelacije r karakteristinih parametara maksimalnih godinjih protoka

    za linearnu ovisnost y = ax + b ............................................................................................... 95

    Tablica 7.5 Koeficijenti korelacije r karakteristinih parametara maksimalnih godinjih protoka

    za nelinearnu ovisnost y = axb ................................................................................................ 96

    Tablica 7.6 Linearne i nelinearne regresijske formule karakteristinih parametara maksimalnih

    godinjih protoka ..................................................................................................................... 97

    Tablica 7.7 Linearne i nelinearne regresijske formule karakteristinih parametara volumena Vp

    10-, 100- i 1000-godinjeg povratnog razdoblja ................................................................... 102

    Tablica 7.8 Koeficijenti korelacije r karakteristinih parametara minimalnih godinjih protoka za

    linearnu ovisnost y = ax + b ................................................................................................. 111

    Tablica 7.9 Koeficijenti korelacije r karakteristinih parametara minimalnih godinjih protoka za

    nelinearnu ovisnost y = axb ................................................................................................... 112

    Tablica 7.10 Linearne i nelinearne regresijske formule karakteristinih parametara minimalnih

    godinjih protoka ................................................................................................................... 112

  • Tablica 7.11 Usporedba dobivenih zakonitosti karakteristinih parametara srednjih godinjih

    protoka s rezultatima istraivanja na drugim podrujima ..................................................... 115

    Tablica 7.12 Usporedba dobivenih zakonitosti karakteristinih parametara maksimalnih godinjih

    protoka s rezultatima istraivanja na drugim podrujima ..................................................... 116

    Tablica 8.1 Koeficijenti korelacije linearnih ovisnosti izmeu karakteristinih parametara koji se

    najee koriste za viestruku regresiju u kru...................................................................... 117

    Tablica 8.2 Koeficijenti korelacije nelinearnih ovisnosti izmeu karakteristinih parametara koji

    se najee koriste za viestruku regresiju u kru ................................................................. 118

    Tablica 8.3 Vrijednosti koeficijenata viestruke korelacije R i prilagoene vrijednosti

    koeficijenata viestruke korelacije R' izmeu zavisne varijable z i nezavisnih varijabli x i y za

    linearnu i nelinearnu ovisnost ............................................................................................... 118

    Tablica 8.4 Linearne i nelinearne troparametarske zakonitosti ................................................... 119

  • Uvod Kreimir Pavli

    1

    1. Uvod

    Regionalna hidroloka analiza podrazumijeva produbljivanje rezultata provedenih analiza i

    obrada podataka o nekoj regiji dobivenih motrenjem i mjerenjem. Primjenom regionalnih analiza

    u inenjerskoj hidrologiji obuhvaena su ispitivanja hidrolokih pojava na irim podrujima,

    dovodei u vezu razliite karakteristine hidroloke i meteoroloke parametre s ciljem definiranja

    matematikih odnosa koji se mogu koristiti za pojedinu regiju (Ponce, 1989). Openito,

    matematike zakonitosti se izvode tako da se podaci sa stanica koje imaju dovoljno duga razdoblja

    mjerenja mogu koristiti na slivovima slinih hidrolokih znaajki koji nemaju dovoljno duga

    razdoblja mjerenja ili nemaju nikakvih mjerenja hidrolokih i meteorolokih veliina. Druga

    primjena regionalne analize ukljuuje regresijske tehnike u svrhu dobivanja iskustvenih

    (empirijskih) jednadbi primjenjivih na ira geografska, ali slina podruja. Kod regionalne analize

    koriste se vjerojatnost i statistika zajedno sa sloenom vjerojatnou i frekvencijskom analizom.

    Hidroloka obrada prvi je i temeljni korak kod svih hidrotehnikih inenjerskih zahvata.

    Primjerice, kod gradnje akumulacijskih jezera ili retencija, potrebno je znati koliko je vode na

    raspolaganju, kakva je njezina raspodjela unutar vremena i kolika je velika voda na koju se te

    graevine dimenzioniraju. Uz to, bitno je pouzdano znati te veliine kada se tite urbanizirana i

    industrijska podruja te prometnice. Osim u inenjerske svrhe, rezultati hidroloke analize su

    takoer bitne podloge i za zatitu prirode. Krko slivno podruje Kupe posebno je po svojim

    prirodnim bogatstvima i razliitim krkim oblicima koja su vrlo osjetljiva na ljudsko djelovanje.

    Primjerice, rijeka Mrenica je poznata po velikom broju sedrenih barijera.

    Podruje Gorskog kotara, koje se nalazi u podruju obraslog kra Hrvatske, vrlo je bogato

    vodom. Za razliku od golog kra na jugu, to podruje ima razgranatu hidrografsku mreu i stalne

    povrinske tokove i kao takvo je zanimljivo za koritenje tih voda, njezinu zatitu, ali i zatitu od

    voda, jer su naselja na tom podruju, posebice vei gradovi poput Ogulina i Karlovca, u podruju

    poveanog rizika od poplave kod pojavljivanja jakih i dugotrajnih oborina.

    Podruje istraivanja obuhvaeno ovom disertacijom je krki dio podruja sliva Kupe i pritoka,

    a pripada obraslom kru Hrvatske. Povrina istraivanog podruja do najnizvodnijih obraenih

    profila Kamanje na Kupi, Stative Donje na Donjoj Dobri, Mrzlo Polje na Mrenici i Veljun na

    Korani iznosi oko 5.450 km2. Na razmatranom slivu Kupe, Gornje i Donje Dobre, Korane i

  • Uvod Kreimir Pavli

    2

    Mrenice razmatrani su podaci s 32 hidroloka profila na 20 vodotoka koji su prikazani na situaciji

    sliva na prilogu 1. Osim hidrolokih podataka, koritene su i analizirane raspoloive karte izohijeta

    te podaci o srednjim dnevnim oborinama prikupljeni na klimatolokim stanicama Parg, Ogulin i

    Karlovac. Za krke slivove svojstveno je da slivna povrina odreena po topografskoj razvodnici

    vrlo esto ne odgovara utjecajnoj povrini sliva odreenoj prema hidrogeolokoj razvodnici, koja

    je esto promjenjiva, ovisno o stanju vode u podzemlju. Detaljnu analizu i definiranje slivnih

    veliina povrina Kupe i pritoka u kru proveo je V. Jurak u znanstvenom radu ugaja i sur. (1998-

    2007) i te su veliine ocijenjene i prihvaene kao dovoljno pouzdane i usvojene u ovom radu.

    Pionirska regionalna hidroloka istraivanja, zanimljiva za ovaj rad, su Regionalna analiza

    hidrolokih parametara, Jovanovia i Radia (1985) i Regionalne hidroloke analize, Radia i sur.

    (1986). Sustavna regionalna istraivanja u kru Hrvatske vezana za sliv Kupe provedena su u

    disertacijama ugaja (1993), R. Biondia (2005) i dijelom u disertaciji D. Biondia (2005) te u

    radovima D. Biondia i sur. (2007) i B. Biondia i sur. (2006). Odabrana ua regija sliva Kupe u

    kru Hrvatske, kao podruje istraivanja ove regionalne analize, trebala bi dati nove uvide u

    svojstva otjecanja vode u obraslom kru. Cilj ovog istraivanja je analizirati sadanji hidroloki

    reim na regiji obraslog kra u Hrvatskoj, ukazati na promjenu tog reima i objasniti promjene

    hidrolokog reima koje su ustanovljene na razmatranom podruju u razdoblju obrade (1981.-

    2012.), koje se po svojoj vodnosti razlikuje od ranije obraivanog razdoblja (1951.-1980.).

    Regionalnoj hidrolokoj analizi krkog porjeja Kupe i pritoka pristupilo se opisom

    istraivanog podruja i oekivanog cilja. Dan je pregled raspoloivih dosadanjih istraivanja na

    razmatranom podruju i ire, te je detaljno opisano podruje istraivanja. Opisani su postupak i

    primijenjene metode istraivanja, pristup analizi osnovnih podloga i karakteristinih parametara

    koji su analizirani. U sredinjem dijelu rada prikazan je postupak definiranja dvoparametarskih i

    vieparametarskih zakonitosti te spektralna analiza hidrolokih i meteorolokih nizova podataka.

    Uobiajene postupke u regionalnoj analizi ovaj rad dopunjuje analizom teorijskih vodnih valova i

    prikazom praktine upotrebe spektralne analize. Dane su osnovne smjernice za daljnja istraivanja

    i nove pristupe u regionalnoj hidrolokoj analizi, ali i u opim hidrolokim analizama, posebno

    zanimljivim za razmatrano krko podruje Kupe i pritoka.

    Hipoteze na kojima se temelji ovaj rad su: (1) dokumentiranje sunog razdoblja koje nastupa

    1980-ih godina, (2) da su nizovi podataka iz 32-godinjeg razdoblja (1981.-2012.) dovoljno dugi

  • Uvod Kreimir Pavli

    3

    za regionalnu hidroloku analizu i (3) ispitivanje kakvoe, u hidrologiji znaajne troparametarske

    zakonitosti Pe = f(A, cv). Razdoblje obrade (1981.-2012.) usvojeno je prvenstveno kao neophodan

    nastavak i nadopuna prethodnim analizama u kru Hrvatske, koje su raene do 1990. godine i u

    kojima je ustanovljena pojava sunijeg razdoblja (1981.-1990.) (ugaj, 1995). Kasnija su

    razmatranja pokazala da je i ovdje razmatrano 32-godinje razdoblje (1981.-2012.) razliito od

    ranijeg (1951.-1980.) i da ga prvenstveno zbog toga ima smisla razmatrati. Te promjene znaajno

    utjeu na hidroloki reim na razmatranom podruju, koji je vaan dio tog osjetljivog sustava.

    Duljina razdoblja obrade unutar 32 godine je razmatrana u petom poglavlju i ustanovljeno je da su

    svi nizovi, a i oni krai od 32 godine, dovoljno dugi da se dobiveni rezultati mogu smatrati

    pouzdanim i da ih se moe mjerodavno usporediti s ranijom hidrolokom analizom kra Hrvatske.

    Od vieparametarskih zakonitosti, za podruje ovog istraivanja najzanimljivija je ovisnost

    efektivne oborine Pe o veliini sliva A i koeficijentu varijacije srednjih godinjih protoka cv,

    Pe = f(A, cv).

    U ovom radu su obraeni podaci s 32 hidroloka profila s 20 vodotoka unutar slivova Kupe,

    Dobre, Korane i Mrenice. Podaci s najnizvodnijeg hidrolokog profila Velemeri na Korani nisu

    koriteni jer sliv do tog profila obuhvaa i sliv rijeke Radonje koja se ne nalazi u kru. Koriteni su

    podaci o veliinama utjecajnih slivnih povrina hidrogeolokih i hidrolokih istraivanja ugaja i

    sur., (1998.-2007.), pa su rezultati tih istraivanja usvojeni za ovu analizu. Od spomenuta 32

    hidroloka profila pokualo se obuhvatiti to vie podataka, no podatke s nekih profila se moralo

    izostaviti zbog nepouzdanosti mjernih profila i zbog heterogenih podataka uzrokovanih

    retencijskim djelovanjem podzemlja i estom pojavom poniranja vode u podzemlje du vodotoka.

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    4

    2. Pregled dosadanjih istraivanja

    Za istraivanja u ovoj disertaciji, u kojoj se obrauje obrasli hrvatski kr i obuhvaa slivove na

    ukupnoj povrini od oko 5.450 km2, od znaaja su i dostignua iz ranijih istraivanja drugih regija,

    koja se ovdje ukratko opisuju.

    Regionalna hidroloka analiza, tretirana kao sustavno znanstveno podruje je mlada disciplina

    u hidrologiji. Naime, 1985. godine UNESCO osniva meunarodni istraivaki program koji se

    iskljuivo bavi regionalnom hidrologijom FRIEND (Flow Regimes from International

    Experimental and Network Data). Glavni cilj projekta FRIEND je poboljanje razumijevanja

    hidrolokih razliitosti i slinosti u vremenu i prostoru da bi se razvila znanost u hidrologiji i

    praktine metode u projektiranju. Meutim, pojedini dijelovi regionalne hidroloke analize

    razmatrani su i ranije, primjerice odnos efektivne i bruto oborine za srednju Europu (Keller, 1906),

    a za slivove u bivoj Jugoslaviji (Srebrenovi, 1970). Koeficijenti varijacije srednjih godinjih

    protoka, veliina slivova, specifinih maksimalnih protoka su u nekim poglavljima knjiga takoer

    bili analizirani i prije 1985. godine, primjerice McMahon (1982).

    Na podruju nekadanje Jugoslavije regionalna hidroloka analiza cjelovito je prvi put opisana

    u radu Jovanovia i Radia (1985). To je pionirski rad u podruju regionalne analize na ovim

    prostorima, a predstavlja izvod iz regionalne hidroloke analize sliva Dunava s podacima iz

    razdoblja od 1931. do 1970. godine. Obraeno je 57 hidrolokih stanica na glavnom toku Dunava

    i njegovih pritoka. Zbog varijacija srednjih protoka i nekih drugih parametara, autori su u svom

    radu koristili i podatke s nekoliko profila na slivu Rajne i europskih rijeka koje se nalaze u podruju

    umjerene klime.

    Analizirani su srednji godinji protoci Q, maksimalni godinji protoci QM i minimalni godinji

    protoci Qm, zajedno s njihovim deskriptorima: koeficijentom varijacije cv i koeficijentom asimetrije

    cs.

    U radu je provedena uobiajena statistika obrada srednjih godinjih protoka Q i ekstremnih

    godinjih protoka vode QM i Qm i njihovih karakteristinih parametara, kao to su efektivna oborina

    Pe, koeficijenti varijacije cv i asimetrije cs i neke druge izvedene veliine. Veliine analiziranih

    slivova A kreu se od A = 776 km2 pa do A = 807.000 km2. Najvea je zastupljenost slivova povrina

    od 10.000 do 50.000 km2, dok vie od 40 posto slivova ima povrinu veu od 50.000 km2. Efektivna

    godinja oborina na slivu Dunava kree se u granicama od 100 do 1.000 mm. Histogramima su

    ilustrirane pojedine znaajke ovih karakteristinih parametara, primjerice postotak zastupljenosti

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    5

    analiziranih slivova na slici 2.1. Prikazana je zastupljenost povrina pojedinih slivova (slika 2.1),

    efektivna oborina, koeficijenti varijacije i asimetrije efektivne oborine u usporedbi sa svim

    rijekama koje je ranije analizirao McMahon (1982).

    Slika 2.1 Histogram analiziranih slivnih povrina (preuzeto iz Jovanovi i Radi, 1985)

    U tome radu, jednom od prvih radova takve vrste, se navodi da se dobivene ovisnosti mogu uz

    oprez primijeniti i na druge neistraene slivove velikih povrina, bez obzira to dobiveni rezultati

    imaju velika odstupanja od srednjih vrijednosti. Autori zakljuuju da se u podruju istraivanja ove

    regionalne analize nalaze neistraeni slivovi povrina manjih od 10.000 km2 pa je zbog toga

    primjena dobivenih relacija nemogua, i potrebna su nova istraivanja, i to za slivove veliine od

    10 km2 do 10.000 km2. Autori pretpostavljaju da e ta istraivanja naii na problem velike

    heterogenosti parametara o kojima ovisi protok, pa e se zbog toga morati uvesti novi parametri u

    regresijske veze.

    Radi i sur. (1986) prikazuju statistike metode i postupke koji se primjenjuju pri koritenju

    hidrolokih parametara na slinim slivovima. Statistikim analizama se utvruje koje veze izmeu

    pojedinih parametara ima smisla uope razmatrati, koji parametri daju najveu koliinu informacija

    pri opisivanju meuovisnosti te dobivanje objektivne ocjene tonosti prognostikih jednadbi i

    odstupanje prognoze.

    Zakljuuje se da su za statistiku obradu najpogodnije one veliine koje imaju normalnu

    raspodjelu. U sluaju varijabli s normalnom raspodjelom, ovisnost koju se preporua za koritenje

    odreuje se na osnovi veliine koeficijenta korelacije r, jer je kod normalne raspodjele mogua

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    6

    samo linearna veza, a linearna regresija je najpovoljnija u smislu najmanje srednje kvadratne

    pogreke. Osim koeficijenta korelacije, koriste se i razni statistiki testovi regresijskih funkcija.

    U razmatranom radu Radia i sur. (1986) obraene su tri regije: sliv Dunava i slivovi veih

    europskih rijeka, slivovi rijeka na podruju bive Jugoslavije i slivovi na teritoriju Srbije.

    Regionalna ispitivanja hidrolokih parametara dala su odreene veze hidrolokih parametara:

    maksimalnih godinjih protoka QM, srednjih godinjih protoka Q, te koeficijenta varijacije srednjih

    godinjih i maksimalnih godinjih protoka cv i cvM s topografskim i meteorolokim svojstvima sliva.

    Histogramima su ilustrirane pojedine znaajke karakteristinih topografskih (veliina sliva A,

    nagib sliva I) i meteorolokih (prosjena godinja temperatura T i prosjena godinja koliina

    oborine P) parametara izmeu tri navedene regije (slika 2.2).

    Slika 2.2 Historami topografskih i meteorolokih parametara (preuzeto iz Radi i sur., 1986)

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    7

    Na osnovi provedenih ispitivanja zakljueno je da postoji slaba veza izmeu efektivne oborine

    Pe i povrine sliva A za sva tri navedena podruja istraivanja. Za prognozu srednjih godinjih

    protoka valjalo bi uzeti i druge parametre, od kojih su najvanije prosjene godinje oborine P.

    Koeficijenti varijacije srednjih godinjih protoka cv i maksimalnih godinjih protoka cvM ne mogu

    se dovoljno pouzdano odrediti preko ispitanih topografskih i klimatskih parametara. Regresijska

    veza za prognozu maksimalnih godinjih specifinih protoka QM u ovisnosti o povrini slivova A i

    efektivne oborine Pe, za velike slivove, je slina odgovarajuoj vezi izvedenoj za srednje i male

    slivove. Regresijske veze za prognozu maksimalnih godinjih specifinih protoka QM slivova na

    podruju bive Jugoslavije su dobre. Najvanije ispitane topografske i meteoroloke veliine su

    prosjene godinje oborine P i povrine slivova A. Osim dvoparametarskih veza, za razmatrane

    regije je bilo mogue definirati i vieparametarske veze, primjerice ovisnost maksimalnih

    specifinih protoka QM o veliini utjecajnoga sliva A i efektivne oborine Pe, QM = f(A, Pe) i o

    srednjim godinjim oborinama P, nagibom sliva I te prosjenom godinjom temperaturom T,

    QM = f(P, I, T). No unato tome, autori zakljuuju da se ti rezultati ne mogu uzeti kao konani, jer

    su potrebna daljnja istraivanja uz ukljuivanje i drugih hidrolokih, topografskih i klimatskih

    parametara.

    U monografiji u izdanju Hrvatskog hidrolokog drutva ugaj (1995), kojoj je prethodila

    doktorska disertacija ugaj (1993), opisan je openit postupak istraivanja, dan je pregled osnovnih

    podloga, ispitana je njihova pouzdanost, homogenost i duljina nizova razmatranih protoka. Opisani

    su i obraeni karakteristini statistiki parametri srednjih godinjih i ekstremnih godinjih protoka,

    njihovih koeficijenata varijacije cv i asimetrije cs te vrijednosti tih parametara za razliite varijable;

    primjerice veliine sliva A, prosjene godinje oborine koja padne na sliv P, prosjene godinje

    efektivne oborine Pe, te specifini dotoci sa sliva q. Analizirano je 60 karakteristinih profila na 33

    vodotoka (slika 2.3).

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    8

    Slika 2.3 Podruje Hrvatskoga kra ranije obraenih 60 hidrolokih stanica; crvenom elipsom je oznaeno

    podruje istraivanja (preuzeto iz ugaj, 2015)

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    9

    U razmatranoj monografiji analizirani su odnosi izmeu 22 karakteristina parametra srednjih,

    maksimalnih i minimalnih godinjih protoka iz razdoblja od 1951. do 1990. godine. Ispitano je 210

    linearnih i 153 eksponencijalnih veza. Kakvoa tih veza ocijenjena je na temelju vrijednosti

    koeficijenta korelacije r, a smatra se da je korelacija vrsta ako je r 0,80. Ukupno 36 veza

    imalo je smisla analizirati, a 25 od njih zadovoljava kriterij r > 0,80, dok je 11 veza s koeficijentom

    korelacije u granicama r = 0,70 - 0,80.

    Histogrami karakteristinih parametara iz ove regionalne analize prikazani su i usporeeni s

    odgovarajuim histogramima iz sadanje obrade u poglavlju 6.

    Vrlo visoki koeficijenti korelacije ustanovljeni su za veze Q = f(A), = f(Q), ali za koje je

    ujedno ustanovljeno veliko rasipavanje podataka od izvedenih zakonitosti, = f(A), zbog vrlo

    velikog raspona tih podataka (omjer najmanjeg i najveeg obraenog sliva je 1:15.400, a omjer

    najmanje i najvee standardne devijacije je 1:2.040) pa zbog toga one nisu pogodne za praktinu

    primjenu. Zanimljiva veza Pe = f(P) prikazana je na slici 2.4, a izvedena je za sluajeve kada je

    koeficijent otjecanja na slivu c > 0,50. Granice vjerojatnog odstupanja s 95% pouzdanou

    pokazuju prihvatljivo rasipavanje ulaznih podataka oko izvedene zakonitosti. Dobivena zakonitost

    Pe = 0,83P 250 (mm) potvrena je podacima za helenski kr (Soulios, 1984) i zakonitou koju

    je izveo Srebrenovi (1986) i prikazana je desno na slici 2.4.

    Slika 2.4 Prosjene godinje efektivne oborine Pe i prosjene godinje bruto oborine P (preuzeto iz ugaj, 2015)

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    10

    Karakteristini parametri maksimalnih godinjih protoka razmatrani su na 53 homogena i

    dovoljno duga niza.

    Za cijelo podruje hrvatskoga kra nisu se mogle dobiti zadovoljavajue zakonitosti

    maksimalnih zabiljeenih specifinih dotoka qM u ovisnosti o veliini utjecajnih slivnih povrina

    A. Osim zbog malih obraslih slivova Gorskoga kotara i Like s izraenim visokim povrinskim

    dotocima, kod sliva sa znaajnim podzemnim retencijama u zaleu, redukcijski utjecaj podzemlja

    je jae izraen kod uzvodnih profila vodotoka kojima pripadaju manje povrine izravnih slivova, a

    nizvodnim profilima veliine izravnih slivova rastu, pa raste i utjecaj povrinskih dotoka. Utjecaj

    podzemnih i povrinskih slivova se mijenja od sliva do sliva, pa i du vodotoka, stoga su ti utjecaji

    uvjetovali neravnomjerne maksimalne specifine dotoke. Osim podzemnih retencija vode u

    zaleima izvora, na smanjivanje maksimalnih dotoka utjeu i povrinske retencije u koje se voda

    izlijeva i izgraene akumulacije. Takoer je dokumentirano da su na hidrolokim profilima s duljim

    razdobljima rada vodokaza, zbog povremenih oitavanja, opaeni maksimumi redovito manji od

    stvarnih, koji su zabiljeeni na limnigrafima.

    U regionalnoj analizi u kru Hrvatske anvelopne linije maksimalnih specifinih dotoka qM u

    ovisnosti o veliini sliva A definirane su u ranijoj regionalnoj analizi iz 1995. godine (slika 2.5), a

    nadopunjene su 2015. godine (ugaj, 2015). Karakteristino je da gornja anvelopa maksimalnih

    dotoka obuhvaa samo male slivove obrasloga kra i sliv Like bez podzemnih retencija. Veliki

    rasap podataka maksimalnih specifinih dotoka qM u ovisnosti o veliini utjecajne slivne povrine

    A te pripadajue anvelopne linije i srednji izraz qM = f(A) prikazan je na slici 2.5.

    Karakteristini parametri minimalnih godinjih protoka razmatrani su na 29 homogenih i

    dovoljno dugih nizova. Dobiveni rezultati o minimalnim godinjim protocima odnose se samo na

    48 posto ukupno obraenih hidrolokih profila u kojima ne dolazi do presuivanja korita. Za veinu

    dobivenih veza izmeu parametara minimalnih dotoka svojstvena su velika odstupanja ulaznih

    podataka od izvedenih zakonitosti pa se te zakonitosti mogu koristiti samo orijentacijski.

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    11

    Slika 2.5 Najvei zabiljeeni specifini dotoci qM i utjecajne slivne povrine A (preuzeto iz ugaj, 2015)

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    12

    Analize veza vie od dva parametra gdje su, uz uobiajene, ranije navedene parametre, jo

    ukljueni karakteristini uzduni pad vodotoka i prosjena temperatura zraka, nije imalo smisla

    razmatrati jer su povrinski vodotoci uglavnom kratki i esto se nadovezuju na podzemne retencije,

    a za prosjene temperature zraka na krkim slivovima nema dovoljno podataka. Na temelju

    provedenih ispitivanja vieparametarskih veza, na osnovi raspoloivih podloga, ustanovljeno je da

    za razmatrano podruje vieparametarske veze nemaju smisla.

    Analizirana su bila i suna razdoblja, iako je taj niz podataka od 10 godina u 38 posto sluajeva

    nehomogen u odnosu na ranije nizove. Zakljueno je da broj sunih dana prosjeno godinje

    izrazito varira (od 2 do 178), njihovo standardno odstupanje, koeficijent varijacije i asimetrije ne

    mogu se na zadovoljavajui nain aproksimirati normalnom raspodjelom, a same vrijednosti tih

    parametara jako variraju. Zbog svega navedenog, od 45 razmatranih veza postoje samo tri linearne

    veze kojima su koeficijenti korelacije r > 0,80. Kod eksponencijalne ovisnosti utvreno je est veza

    koje ima smisla razmatrati.

    Radovi na regionalnoj analizi u kru Hrvatske ue su usmjereni i nastavljeni 1998. godine u

    projektu Regionalna analiza slivova Kupe i pritoka u kru, a istraivanja su prikazana kroz

    redovite izvjetaje ugaj i sur. (1998-2007). Analiza je provedena na 35 hidrolokih profila na slivu

    rijeke Kupe, Dobre i Korane s Mrenicom (prilog 2). Nastavno su prikazani najvaniji rezultati tog

    istraivanja, prvenstveno zbog toga jer je za ovu disertaciju provedeno najnovije istraivanje na

    tom podruju. U tom su istraivanju ustanovljene i dokumentirane znaajne promjene u odnosu na

    ranije rezultate hidrolokih i hidrogeolokih istraivanja.

    U izvjetaju iz 1998. godine posebna je pozornost posveena provjeri ulaznih raunskih

    podataka. Analizirana je kakvoa geolokih i hidrogeolokih te meteorolokih i hidrolokih

    osnovnih podloga iz razdoblja obrade od 1951. do 1995. godine. Na osnovi provedenih ispitivanja

    homogenosti i trendova raspoloivih podataka iz Banke hidrolokih podataka Dravnog

    hidrometeorolokog zavoda Republike Hrvatske (DHMZ RH) definirani su mjerodavni nizovi

    srednjih i ekstremnih godinjih protoka. Definirano je utjecajno slivno podruje Kupe pod krem

    u poetnoj fazi obrade. Zakljueno je da u daljnjoj fazi istraivanja treba detaljno razmotriti velik

    broj rezultata novih hidrogeolokih i geolokih istraivakih radova.

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    13

    U izvjetaju iz 2001. godine definirana je i obrazloena veliina utjecajnih slivova do pojedinih

    razmatranih hidrolokih profila. Usporeeni su rezultati provedenih istraivanja s rezultatima

    regionalnih analiza provedenih za druga krka i nekrka podruja. Definirane su baze hidrolokih

    podataka. Izvedeni su openiti zakljuci i preporuke za daljnja istraivanja.

    U izvjetaju iz 2003. godine postignuta su poboljanja u postavljanju razvodnica u slivu u

    odnosu na ranija istraivanja na osnovi provedene analize raspoloivih geolokih i hidrogeolokih

    podloga. Novom regionalnom analizom, temeljenom na iskustvima prethodnoga trogodinjeg

    istraivanja od 1998. do 2000. godine, obuhvaeni su nizovi hidrolokih podataka iz razdoblja od

    1951. do 2000. godine. Ispitana je homogenost nizova srednjih i ekstremnih godinjih protoka i

    definirani su mjerodavni nizovi protoka, uzimajui u obzir pojavljivanja nehomogenosti - najee

    kod nizova srednjih godinjih protoka.

    U izvjetaju iz 2004. godine razvrstane su razvodnice po njihovim svojstvima i odreena su

    podruja bifurkacije na osnovi objavljenih radova slovenskih istraivaa s podruja Snenika na

    lokaciji rna Draga. Popravljena je granica izmeu plitkoga i dubokog kra. Razmatrane su

    linearne i nelinearne veze izmeu pojedinih karakteristinih hidrolokih parametara: 11 veza za

    srednje godinje protoke, devet veza za maksimalne godinje protoke i devet veza za minimalne

    godinje protoke.

    U izvjetaju iz 2005. godine proirena su saznanja na osnovi novih hidrogeolokih podloga u

    odnosu na prethodne izvjetaje, posebno na poloaj razvodnice. Analizirana su nova saznanja o

    bifurkacijama. Razmatrana je pouzdanosti izvedenih zakonitosti veza, openito i prema uim

    regijama unutar razmatranoga sliva Kupe.

    U izvjetaju iz 2007. godine, V. Jurak je proirio geoloko-hidrogeoloku podlogu kojom je

    sada zahvaen cijeli krki prostor sliva Kupe i njezinih pritoka u odnosu na prethodne izvjetaje.

    Moe se raunati s procjenom sliva Kupe i pritoka u kru do profila Kamanje na Kupi, Stative

    Donje na Donjoj Dobri, Velemeri na Korani i Mrzlo Polje na Mrenici od oko 5.820 km2 (prilog

    2). Od toga bi oko 1.150 km2 bilo na slovenskoj strani sliva, s napomenom da se najvea

    varijabilnost povrine oekuje upravo na slovenskoj strani - bifurkacije izmeu Kupe i Krke u

    Sloveniji (Habi, 1989 i Habi i Kogovek, 1992) te na podruju irokopojasne regionalne

    razvodnice izmeu jadranskog i crnomorskog sliva, posebno zanimljive na podruju Gorskog

  • Pregled dosadanjih istraivanja Kreimir Pavli

    14

    kotara (Risnjak i Snjenik), gdje se nalazi zajedniko podruje prihranjivanja Rjeine i izvorita

    Kupe. Podruja s bifurkacijama izmeu slivova ima i u visokogorskim dijelovima slivova Korane

    i Mrenice. Nastavljene su analize raspoloivih meteorolokih (oborinskih) i hidrolokih podloga

    (srednji i ekstremni godinji protoci) za sve stanice koje postoje u bazi podataka.

    Temeljni je zakljuak svih izvjetaja iz razdoblja (1998.-2007.) da je analiza, osim na odnose

    izmeu pojedinih karakteristinih hidrolokih parametara, bila usmjerena na razmatranje poloaja

    razvodnice i odreivanje veliine sliva. Na taj su nain iskoriteni rezultati velikoga broja do tada

    provedenih hidrogeolokih istraivakih radova i sliv je definiran znatno pouzdanije, u odnosu na

    ranija provedena istraivanja. U ovoj je disertaciji razmatran sliv Korane do profila Veljun uzvodno

    od profila Velemeri, pa je zbog toga ukupno razmatrano slivno podruje neto manje i iznosi oko

    5.450 km2.

    U hidrolokom dijelu doktorske disertacije R. Biondia (2005), analizirana je ranjivost krkoga

    vodonosnika na podruju gornjega dijela sliva Kupe. Izdvojeni su slivovi, odreeni smjerovi

    teenja podzemne vode te su analizirana stanja, kakvoa i koliina istjecanja na izvorima.

    U doktorskoj disertaciji D. Biondia (2005) provedena je regionalna hidroloka analiza

    karakteristinih parametara velikih voda na podruju crnomorskoga sliva u Hrvatskoj (sliv Drave

    i Dunava). Analizirana je velika koliina podataka i informacija o prirodnim i drutveno-

    gospodarskim uvjetima te o hidrolokim i hidrografskim obiljejima. Pritom je kod sliva Dunava

    obraeno i podruje kra, koji preko uzvodnih dijelova slivova Save i Kupe pripada slivu Dunava.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    15

    3. Opis istraivanog podruja

    3.1. Geografske znaajke

    Krko podruje sliva Kupe i pritoka nalazi se u sjevernom dijelu kra Hrvatske, koji pripada

    obraslom kru, a najveim dijelom obuhvaa regiju Gorskog kotara. Na prilogu 1 prikazan je krki

    dio sliva Kupe, Gornje i Donje Dobre, Korane i Mrenice i poloaji razmatranih hidrolokih

    profila, a na slici 3.1 prikazana je granica kra u Hrvatskoj prema razliitim autorima. Granica

    oznaena brojem 7 (Bogunovi i Bensa, 2005) se najbolje poklapa s granicom koja je dobivena u

    radu ugaja i sur. (1998-2007) u prilogu 2.

    Slika 3.1 Sjeverna granica kra u Hrvatskoj prema razliitim autorima (preuzeto iz Matas, 2009)

    Izvor Kupe nalazi se u planinskom dijelu Gorskog kotara kod mjesta Razloge koji se nalazi u

    sjeverozapadnom dijelu kra Hrvatske, u Nacionalnom parku Risnjak (slika 3.2). Ve nakon

    stotinjak metara s desne strane prima vodu povremenog toka potoka Kraievica, a malo poslije s

    lijeve strane povremenog toka potoka Suice. Odmah gdje vodotok dolazi na granicu s Republikom

    Slovenijom je i lijevoobalni pritok abranka, a neto dalje, izvan podruja NP Risnjak je

    desnoobalni pritok Kupica. Nizvodno Kupa tee uz granicu Hrvatske i Slovenije gdje je

    ispresijecana mnogim slapovima koji su nekada sluili za pogon vodenica i mlinova. Prije

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    16

    Karlovca, Kupa prima lijevoobalni pritok Lahinju, krku rijeku iz Slovenije. Neposredno poslije

    profila Kamanje naputa granicu i tee prema Ozlju i dalje prema Karlovcu, gdje prima svoje

    glavne pritoke Dobru prije, a Koranu s Mrenicom nakon Karlovca. Kod Karlovca vodotok prelazi

    u nekrko podruje koje nije predmet prouavanja ove disertacije. Sliv Kupe obuhvaa planinsko

    podruje Gorskog kotara i zahvaa podruje Republike Slovenije, a veliina sliva do profila

    Kamanje iznosi oko 2.340 km2. Ukupna duljina Kupe od izvora do Karlovca je oko 160 km, a do

    njezina ua u Savu 296 km.

    abranka je granina rijeka izmeu Hrvatske i Slovenije i prvi je vei pritok Kupe. Dugaka je

    17,5 km, izvire kod abra pod planinom Obrh. Ona je gorska rijeka s tipinim krkim izvorom

    kojemu protok ima velike varijacije minimuma i maksimuma.

    Lahinja je jedini vei slovenski pritok Kupe. Ona je krka rijeka dugaka 33,4 km. Izvorite se

    sastoji od vie krkih izvora na kraju krke udoline kod rnomelja izmeu sela Kneina, Belji

    Vrh i Mali Nerajec.

    Slika 3.2 Izvor rijeke Kupe

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    17

    Rijeka Dobra se sastoji od dvije odvojene cjeline: Gornje Dobre (ili Ogulinske Dobre) i Donje

    Dobre (ili Gojake Dobre). Ukupne je duljine 105 km. Sliv Dobre zauzima iroko prostranstvo u

    graninom podruju Gorskog kotara i Like te obuhvaa povrinu od oko 1.010 km2 do profila

    Stative Donje.

    Gornja ili Ogulinska Dobra izvire iz dva izvora: kod Bukova vrha i kod Skrada. Tipina je

    bujina rijeka s naglim promjenama protoka i prosjenog uzdunog pada od 1,4%. Kod Vrbovskog

    se u Gornju Dobru ulijevaju pritoci Kamanik i Ribnjak, a uzvodno od brane Bukovik nalazi se

    njezin najvei desnoobalni pritok Vitunjica. Do 1957. godine u cijelosti je ponirala u ulinom

    ponoru (slika 3.3) nakon ega je izgradnjom hidroelektrane Gojak preljevnom branom skrenuta u

    sustav koji napaja turbine HE Gojak te je stvoreno umjetno jezero Bukovnik. Samo za vrijeme

    velikih kia na uzvodnom slivu, korito od brane do ulinog ponora je ispunjeno vodom koja se

    prelijeva preko brane Bukovnik. Duljina toka Gornje Dobre od izvora do ulinog ponora je 53 km.

    Slika 3.3 ulin ponor u Ogulinu

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    18

    ulin ponor i pilja Medvedica su piljski sustav s vodoravnom duljinom kanala od 16.396

    metara. Visinska razlika izmeu najvie i najnie toke je 83,5 metara. piljski sustav podijeljen je

    u tri glavna dijela. Prvi dio ini labirint kanala izmeu ulinog ponora i ulaznog dijela pilje

    Medvedice koji je od ulaza u ulin ponor udaljen 310 metara. Tijekom niskih vodostaja Dobre,

    ovaj dio pilje je suh. Takoer, ovaj dio pilje je neka vrsta filtera rijeke Dobre i uzrok poplava pri

    visokim vodostajima kada se pilja zaepi i propusna mo se smanji. Drugi dio piljskog sustava

    zove se Velika pletenica u kojem se nalazi glavni kanal u smjeru sjevera. Ovaj dio pilje je

    najizdueniji i sastoji se od nekoliko jezera i vodopada i poprilino je oneien. Trei dio piljskog

    sustava ini nekoliko velikih kanala u smjeru jugozapad-sjeveroistok.

    Gornja Dobra prije HE Gojak prolazi kroz akumulacijsko jezero Bukovnik na kraju kojeg je,

    lijevo od brane Bukovnik, zahvat vode za HE Gojak. Nakon izlaska voda Gornje Dobre i Zagorske

    Mrenice iz HE Gojak, ostvaruje se Donja Dobra ili Gojaka Dobra. Ona protjee dubokim

    kanjonima s nepristupanim obalama i visokim i strmim liticama. Nizvodno od mosta u Tromariji

    nastavlja se teko pristupaan klanac duine 13 km. Izgradnjom HE Lee 2010. godine, u

    nizvodnom dijelu, veliki dio ovog klanca je postao akumulacijsko jezero. Duljina toka Donje Dobre

    do ua u Kupu je 52 km.

    Sliv rijeke Korane do profila Veljun obuhvaa povrinu od oko 1.100 km2 i moe se podijeliti

    na vie odvojenih cjelina: sliv Plitvikih jezera, sliv potoka Plitvice i Like Jasenice, dio rijeke

    izmeu Plitvikih jezera i Drenik Grada, dio rijeke izmeu Drenik Grada i Koranskog Luga, dio

    rijeke izmeu Slunja i Barilovia i Korana nizvodno od Barilovia. Rijeka Korana nema vlastiti

    krki izvor, ve nastaje prelijevanjem iz Plitvikih jezera i potoka Surduka i Plitvice. Desni pritoci

    su Toplica i Mutnica, a kod Slunja se u Koranu ulijeva Slunjica. Rijeka Radonja se u Koranu

    ulijeva uzvodno Karlovca, meutim sliv rijeke Radonje se ne nalazi u kru te nije obuhvaen ovim

    radom. Ukupna duljina toka Korane do ua u Kupu je 142 km.

    Rijeka Mrenica izvire u planinskom podruju kod Slunja ispod Popovi vrha. Svojim tokom

    prolazi kroz plitki kr koji ine jurski i kredni vapnenci, a oni su tektonski jako poremeeni i

    podloni rijenim procesima. Dolina Mrenice duga je 71,4 km i najveim je dijelom kanjonskog

    tipa. Od izvora do naselja Belavii prevladava dubinska erozija, dok je nizvodno do ua u Koranu

    dominantna bona erozija. Dubinska erozija je usporena ili skroz prekinuta zbog stvaranja sedrenih

    barijera, kojih ima 93. Sedrene barijere nejednoliko su rasporeene, tako da se na duljini od pet

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    19

    kilometara od iinog mosta do Trikog mosta nalazi ak 26 barijera, dok se isto toliko nalazi na

    duljini od 39 km, od Generalskog stola do ua u Koranu. Sliv Mrenice se velikim dijelom nalazi

    u uskom pojasu izmeu rijeke Dobre na zapadu i Korane na istoku te obuhvaa povrinu od oko

    1.000 km2 do profila Mrzlo Polje. Neposredno prije Karlovca, Mrenica se ulijeva u Koranu.

    3.2. Hidroelektrane na krkom porjeju Kupe i pritoka

    Na krkom slivu Kupe i pritoka u Hrvatskoj nalaze se etiri hidroelektrane (Ozalj, Gojak, Zeleni

    vir i Lee) i dvije male hidroelektrane (abranka i Kupica) te slivne povrine s kojih voda dolazi

    u HE Vinodol i CHE Fuine i Lepenica, koje se nalaze na jadranskom slivu.

    Hidroelektrana Ozalj je protono-pribranska elektrana smjetena na rijeci Kupi u njenom

    srednjem toku kod grada Ozlja. Sastoji se od dvije odvojene elektrane, HE Ozalj I i HE Ozalj II.

    HE Ozalj I smjetena je na desnoj obali rijeke Kupe, a nasuprot njoj na lijevoj obali smjetena je

    HE Ozalj II. HE Ozalj I je jedna od najstarijih hidroelektrana u Hrvatskoj i najstarija u

    kontinentalnom dijelu Hrvatske. Izgraena je 1908. godine pod imenom Munjara grada Karlovca

    za potrebe rasvjete grada Karlovca. HE Ozalj I izgraena je u neoklasicistikom stilu i izvanredan

    je primjer industrijske arhitekture s poetka dvadesetog stoljea (slika 3.4).

    Slika 3.4 Odvodni kanal HE Ozalj I

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    20

    Hidroelektrana Gojak (slika 3.5) je visokotlano derivacijsko postrojenje u blizini grada

    Ogulina, koja koristi vode Gornje (Ogulinske) Dobre i Zagorske Mrenice. Na mogunost

    energetskog koritenja tih dviju rijeka ukazali su znaajni srednji godinji protoci i injenica da

    obje rijeke nakon poniranja i kratkog podzemnog toka izviru kao stalni vodotoci (Gojaka Dobra i

    Zveajska Mrenica), pri emu na tom podzemnom putu prevaljuju visinsku razliku od 130 metara.

    Zagorska Mrenica zahvaena je nasutom branom visine devet metara kod mjesta Sabljaci gdje je

    formirano i akumulacijsko jezero volumena 3,3 milijuna kubinih metara. Ogulinska Dobra

    pregraena je betonskom branom Bukovnik visine 13 metara gdje je akumulacijsko jezero

    Bukovnik. Elektrana Gojak je putena u pogon 1959. godine.

    Slika 3.5 Zgrada strojarnice HE Gojak

    Hidroelektrana Zeleni Vir je visokotlano derivacijsko postrojenje smjeteno kraj Skrada u

    Gorskom kotaru (slika 3.6). Elektrana koristi vodu potoka Curak na padu od oko 50 m. Zahvat

    vode za elektranu izveden je u pilji Zeleni Vir gdje je i izvor potoka Curak (slika 3.7). Tamo se

    nalazi brana s ulaznim ureajem u dovodni kanal postrojenja. Izdanost izvora Curak varira od

    1,00 do 30,0 m3/s, ovisno o sezoni. Strojarnice HE Zeleni Vir izgraena je u stilu industrijske

    arhitekture 1921. godine.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    21

    Slika 3.6 HE Zeleni Vir

    Slika 3.7 Zahvat vode u pilji Zeleni Vir

    Hidroelektrana Lee je akumulacijsko protona elektrana smjetena na Donjoj Dobri kod sela

    Gorinci u Karlovakoj upaniji i prva je hidroelektrana izgraena u Republici Hrvatskoj od njenog

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    22

    osamostaljenja. Izgradnja je poela 2005. godine, a u pogon je putena 2010. godine.

    Akumulacijsko jezero je volumena 25,7 milijuna kubinih metara i duljine 12,61 km.

    Na rijeci abranki, koja tee du granice s Republikom Slovenijom, a izvire ispod istonih

    padina Risnjaka te nakon 12 km utjee u rijeku Kupu kod mjesta Osilnica, nalazi se MHE abranka

    u sklopu koje je planirana izgradnja 10 malih hidroelektrana u nizu. Svih 10 malih elektrana bi

    trebale biti protonog tipa i biti smjetene du toka abranke, poevi od izvora, gdje bi bila prva

    u nizu mala hidroelektrana, pa do 6.600 m nizvodno od abra, gdje bi bila deseta u nizu mala

    hidroelektrana.

    Na rijeci Kupici, koja izvire istono od Delnica u Gorskom kotaru te nakon 4 km utjee u rijeku

    Kupu kod Broda na Kupi, planirana je izgradnja MHE Kupica koja bi se sastojala od dvije male

    hidroelektrane. Obje elektrane bi bile protonog tipa, prva bi se nalazila 2.000 m uzvodno od Broda

    na Kupi a druga kod Broda na Kupi.

    U tablici 3.1 prikazana je instalirana snaga najznaajnijih hidroenergetskih postrojenja na slivu

    Kupe: Ozalj, Gojak, Zeleni vir i Lee.

    Tablica 3.1 Instalirane snage hidroelektrana i znaajnih malih hidroelektrana na slivu Kupe

    Elektrana Instalirana

    snaga (MW)

    HE Ozalj I 3,3

    HE Ozalj II 2,2

    HE Gojak 48

    HE Zeleni vir 1,8

    HE Lee 42,3

    Ukupno 97,6

    Hidroenergetski sustav Vinodol obuhvaa vodotoke koji se nalaze na krkom dijelu sliva Kupe

    i obuhvaaju sliv veliine 80,8 km2.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    23

    3.3. Geoloke i hidrogeoloke znaajke

    Istraivano podruje sliva rijeke Kupe i njezinih pritoka izgraeno je od naslaga paleozojske

    do kvartarne starosti (slika 3.8). Za prikaz geolokih odnosa krkog slivnog podruja Kupe

    koritene su geoloke karte i pripadajui tumai koje su izradili unjar i sur. (1963), Veli i sur.

    (1970), Polak i sur. (1967a), Korolija i sur. (1968 i 1972a), Veli i Soka (1980), Savi i Dozet

    (1983a), Bukovac i sur. (1983a), Pleniar i Premru (1970a), iki i sur. (1972a), Bukovac i sur.

    (1983b), Korolija i sur. (1968 i 1972b), Pleniar i Premru (1970b), Polak i sur. (1967b), Savi i

    Dozet (1983b), Soka i sur. (1970), iki i sur. (1972b), Grimani i sur. (1963) i Veli i sur. (1980).

    Stijene paleozoika su najstarije naslage ovog vodnog podruja. Na povrini ih se nalazi unutar

    sliva rijeke abranke, te na podruju Malog Luga, izvorita rijeke Kupe, Gerova, Lokvarskog

    jezera, Delnica, sjeverno od Ravne Gore, zapadno od Stare Suice, na sjever do Kupe i preko nje

    u Republiku Sloveniju do Koevske Reke i istono od Kai potoka.

    Litoloki su to glineni kriljavci, pjeenjaci, kvarcni konglomerati, ejlovi, siltiti, a vrlo rijetko

    vapnenci i dolomiti. Nepropusnost ovih stijenskih masa uvjetovalo je povrinsko otjecanje oborine

    te gustu mreu povrinskih tokova, primjerice gornji tok rijeke Kupe i tok rijeke abranke. Gornja

    Dobra takoer poinje kao povrinsko otjecanje u klastitima te do Vrbovskog prima pritoke

    Kamanik i Ribnjak koji se prihranjuju vrlo jakim krkim izvorima.

    Mezozojske naslage na povrini promatranog podruja predstavljene su uglavnom

    karbonatima. Naslage ovog tipa rasprostiru se od Gorskog kotara, dijela Like, Korduna te od

    Ogulina do Karlovca. Zbog propusnosti karbonatnih stijenskih masa, rijeke na ovom podruju

    poniru i dijelom teku podzemnim tokovima te se opet pojavljuju i teku povrinskim tokom (Gornja

    Dobra kod Ogulina, Mrenica, Korana), tako da hidrografska mrea nije bogata.

    Trijaske naslage okruuju paleozojske sedimente u Gorskom kotaru, Plitvikim jezerima,

    Petrovoj gori, juno od Karlovca i june padine umberakog gorja. Trijaske naslage predstavljene

    su klastitima: lapori, pjeenjaci, siltiti, konglomerati, ejlovi, amfibolski porfiriti, tufovi i ronjaci,

    i karbonatima: vapnenci, dolomiti i njihovi varijeteti.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    24

    Slika 3.8 Geoloka karta Hrvatske; crvenom elipsom je oznaeno podruje istraivanja (preuzeto iz Markovi,

    2002, autori karte: I. Veli i J. Veli)

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    25

    Jurske naslage izgrauju veliki dio istraivanog podruja, od Gorskog kotara, gdje okruuju

    trijaske naslage, izgrauju Malu i Veliku Kapelu i Ogulinsko podruje, te zapadno od Karlovca pa

    sve do umberka, predstavljene su iskljuivo karbonatima (vapnenac i dolomit).

    Kredne naslage su ustanovljene na Velikoj i Maloj Kapeli, Pljeevici, u podruju Ogulina i

    Karlovca te na junim obroncima umberka. Uglavnom su to karbonatne stijene dok su klastine

    stijene (gornjokredni fli) ustanovljene istono i jugoistono od Veljuna te sjeverno od rijeke Kupe,

    na liniji Ozalj-Metlika-Sveta Gera.

    Paleogenske i neogenske sedimente nalazimo sjeverno i zapadno od Bihaa, kod Brinja,

    sjeverozapadno od Modrua, kod Gornje Dubrave i potoka Tounjskog, Perjasice, od Petrove gore

    do Karlovca i Ozlja. U spomenutim podrujima razvijene su uglavnom klastine naslage (lapori,

    gline, siltovi, pjeenjaci, bree, konglomerati) i rijetko vapnenci.

    Kvartarne naslage predstavljene su nevezanim sedimentima u dolinama rijeka i potoka, jezera

    i barskih sredina uglavnom u podruju Karlovca.

    Na slici 3.9 prikazana je hidrografska mrea na podruju Republike Hrvatske. Iz nje je vidljivo

    da okreni dio Republike Hrvatske ima vrlo malo povrinskih tokova, dok podruje s meuzrnskom

    poroznou ima razvijenu povrinsku mreu tokova.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    26

    Slika 3.9 Hidrografska mrea na podruju Republike Hrvatske; crvenom elipsom je oznaeno podruje

    istraivanja

    U hidrogeolokom smislu podruje obuhvaeno ovim radom (krko porjeje Kupe) treba

    razdvojiti u dvije osnovne cjeline. To su visoko planinsko podruje specifinog krkog reima i

    zaravnjeni krki plato, tzv. plitki kr. Najvei povrinski vodotok je Kupa, koja se kanjonom probija

    kroz visoko planinsko podruje, dok njene glavne pritoke Dobra, Mrenica i Korana zapoinju

    krkim izvorima na kontaktu planinskog podruja i platoa. Planinsko podruje ima tipine krke

    hidrogeoloke znaajke, a razvodnica prema slivu Jadranskog mora vezana je za antiklinalne forme

    unutar Dinarika.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    27

    U slivu rijeke Dobre treba razlikovati tri odvojene cjeline: Ogulinska Dobra, Zagorska

    Mrenica i Gojaka Dobra. Ogulinska Dobra zapoinje kao povrinsko otjecanje s klastita

    paleozojske starosti na podruju Skrada i Donje Dobre. Takove znaajke zadrava do Vrbovskog.

    Nizvodno prima vrlo jake pritoke Kamanik i Ribnjak, koji se prihranjuju vrlo jakim krkim

    izvorima. Utvrena je njihova povezanost s ponorima u Ravnoj Gori i Mrkoplju, to govori u prilog

    alohtonog poloaja paleozojskih klastita. Za isti karbonatni masiv vezan je i izvor Vitunj, koji

    utjee u Dobru uzvodno od akumulacije Bukovik. Zagorska Mrenica u prirodnim uvjetima

    prihranjuje i Gojaku Dobru i Mrenicu, meutim zbog prevoenja vode tunelom na strojarnicu

    Gojak svrstana je u sliv rijeke Dobre. Krko izvorite Zagorske Mrenice prihranjuje se iz

    prostranog planinskog podruja Velike Kapele i Bjelolasice na sjeverozapadu do nivoa Brinja na

    jugoistoku. Gojaka Dobra je prirodni nastavak Ogulinske Dobre nakon kraeg toka vode kroz

    podzemlje. Koritom Dobre otjeu sve vode koje prou strojarnicom HE Gojak, pa daljnji protok

    ovisi o radu hidroelektrane. Nizvodno od Tromarije sliv se bitno suzuje, pa rijeka iako zadrava

    funkciju drena nema znaajnijeg prinosa vode u tom dijelu.

    Sliv rijeke Mrenice moe se u hidrogeolokom smislu podijeliti u tri cjeline: planinski dio

    sliva sa zonom izviranja na nivou Plakog, zatim podzemni tok izmeu zone poniranja Dretulje i

    izvorita Mrenice i Tounjice, te Mrenica nizvodno od ua Tounjice. Planinski dio je glavno

    priljevno podruje. Sredinji poloaj zauzima Dabarsko polje povezano s izvorima kod Plakog.

    Jeseniko polje ima periferan poloaj u odnosu na sliv Mrenice, a pripada osim slivu Mrenice i

    slivu Slunjice kod Slunja. Izvorita Vrnjika, Dretulja i Begovac formiraju vodotok Dretulju, koji

    tee preko dolomitne podloge povrinski, a onda ponire u dobro propusnim vapnencima. Vode se

    ponovo javljaju na izvorima Donje Mrenice i Suvae. Nizvodno od Juzbaia na Donjoj Mrenici

    se pridruuje i dio voda Zagorske Mrenice, koje izviru kao Tounjica, Kukaa i Rudnica.

    Nizvodno od ua Tounjice sliv rijeke Mrenice se suzuje, s time da je dinamika vode vezana za

    usjeeni kanjon rijeke.

    Sliv rijeke Korane moe se podijeliti u vie odvojenih cjelina: sliv Plitvikih jezera, sliv potoka

    Plitvice i Like Jasenice, dio rijeke izmeu Plitvikih jezera i Drenik Grada, dio rijeke izmeu

    Drenik Grada i Koranskog Luga, dio rijeke izmeu Slunja i Barilovia i Korana nizvodno od

    Barilovia. Plitvika jezera su prostorno vezana za antiklinalnu formu Male Kapele, a istjecanje je

    najvjerojatnije vezano za duboke retencijske prostore u podlozi navlanih struktura. Potok Plitvica

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    28

    ima sliv prema Likoj Jasenici prema kojoj se drenira samo dio voda iz tog podruja. Rijeka Korana

    izmeu Plitvikih jezera i Drenik Grada gubi veliki dio vode. Poniranje zapoinje uzvodno od

    mosta prema Plitvicama, a gubici se zapaaju du cijele ove dionice. Pretpostavlja se da dio vode

    podzemno otjee prema izvoritu Klokot kod Bihaa (sliv rijeke Une). Nizvodno od mosta gdje

    cesta za Biha presijeca Koranu ponovo se formira stalni tok izviranjem u koritu rijeke. Od

    Koranskog Luga do Slunja rijeka ponovo presijeca dobro propusne karbonatne stijene i vrlo

    vjerojatno se manji dio vode gubi u krkom podzemlju s vjerojatnim otjecanjem prema Crnom

    vrelu u sliv rijeke Gline. Slunjica je lijeva pritoka Korane u Slunju. Sliv izvora Slunjice je prema

    Likoj Jasenici i Rakovici, a nije iskljuena i veza s ponorima Korane uzvodno od mosta. Nizvodno

    od Slunja sliv Korane se bitno suzuje i rijeka ima funkciju drena to potvruju brojni izvori uz

    korito rijeke.

    3.4. Klimatoloke znaajke

    Prema Kppenovoj klasifikaciji klime (slika 3.10), podruje Gorskog kotara pripada

    kontinentalnoj klimi s oznakom Cfb (umjereno toploj vlanoj klimi s toplim ljetom) i naziva se jo

    i klimom bukve, a po uoj klasifikaciji podruje gdje se nalaze hidroloke stanice Kupari i Hrvatsko

    na Kupi i Zamost 2 na abranki u nizinskom dijelu Gorskog kotara, pripada klimi s oznakom Cfsbx

    (promjenjivo topla vlana klima) (egota i Filipi, 2003). Oborina je jednoliko rasporeena kroz

    godinu, ali je neto sunije ljetno razdoblje (srpanj i kolovoz). Maksimum koliine oborine koji se

    pojavljuje poetkom toplog dijela godine u lipnju pridruuje se maksimumu u kasnoj jeseni u

    studenom, koji je vei od prvog maksimuma.

    Nizvodno podruje sliva do profila Kamanje na Kupi takoer pripada kontinentalnoj klimi

    (Cfb), ali neto drukijih svojstava s oznakom Cfwbx (umjereno topla vlana klima). Oborina je

    jednoliko rasporeena kroz godinu, ali je neto suniji hladniji dio godine. Glavnom maksimumu

    koliine oborine koji se pojavljuje u toplom dijelu godine u lipnju pridruuje se nii maksimum u

    kasnoj jeseni u studenom.

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    29

    Slika 3.10 Geografska raspodjela klimatskih tipova po W. Kppenu u Hrvatskoj u standardnom razdoblju

    (1961.-1990.): Cfa, umjereno topla vlana klima s vruim ljetom; Cfb, umjereno topla vlana klima s

    toplim ljetom; Csa, sredozemna klima s vruim ljetom; Csb, sredozemna klima s toplim ljetom; Df,

    vlana borealna klima; crvenom elipsom je oznaeno podruje istraivanja (preuzeto iz egota i

    Filipi, 2003)

  • Opis istraivanog podruja Kreimir Pavli

    30

    3.5. Oborine na slivu Kupe u kru

    Oborina je meteoroloki imbenik koji najveim dijelom odreuje otjecanje s nekog podruja.

    Koliina i uestalost oborine ovisi o vlanosti zrane mase, smjeru i intenzitetu zrane struje, ali i

    o vertikalnoj komponenti njezinog gibanja. Lokalni imbenici koji mogu izmijeniti proces razvoja

    oblaka, a time i stvaranje oborine posebno su prisutni u Hrvatskoj. Primjerice, odnos kopna i mora,

    odnosno udaljenost pojedinih lokacija od mora, razvijena orografija Dinarida (u podruju ove

    disertacije je to planina Velebit), koja je prepreka maritimnim zranim masama s Jadranskog mora

    na kopno, ali isto tako i kontinentalnim zranim masama prema Jadranu. Planine i manja brda

    prisiljavaju zrane mase na uzdizanje pri emu dolazi do poveane kondenzacije i intenziviranja