REŽIM POVRŠINSKIH VODA - rgf.rsrgf.rs/predmet/GO/II semestar/Opsta hidrologija/Predavanja... · (mostovski stubovi, vodozahvati, i sl.); ... projektovanje pristaništa, vodozahvata,

REŽIM POVRŠINSKIH VODA

Vodni režim

Pod pojmom vodni režim podrazumeva se dinamika stalnih promena kvantitativnih i kvalitativnih karakteristika vode u prirodnim vodotocima, kao i dinamikaodnosa vode sa okolinom koja je okružuje.

Iz definicije proizilazi da vodni režim imadve jasno razgraničene komponente: kvantitativnu i kvalitativnu.

Vodni režim Kvalitativne karakteristike voda, kao što su fizičke

osobine vode, hemijski i bakteriološki sastav, samomanjim delom se izučavaju u hidrologiji (hemija, biologija, i dr oblasti)

Fizičke osobine vode proučavaju se u hidraulici, iz razloga što od tih osobina zavise zakoni kretanjavode.

U hidrologiji se detaljnije opisuju metode i postupciza izračunavanje kvantitativnih karakteristika vode, odnosno raspodela vode u vremenu i prostoru.

Detaljno se razmatraju osnovne kvantitativnekarakteristike vodnih resursa, kao što su: prosečnevode (proticaj i oticaj), režim malih i velikih voda, kaoi vodni bilans,.

Vodni režim

metode i postupci koji se koriste u hidrologiji a vezani su za režim srednjih malih i velikih voda se odnose na sledeće hidrološkeslučajeve izučenosti područja: hidrološki izučena područja - gde postoje

dugogodišnji podaci osmatranja razmatranihhidrometeoroloških pojava;

hidrološki nedovoljno izučena područja - gdepostoje relativno kratke serije osmatranja; i

hidrološki neizučena područja - gde neophodnihidrometeorološki podaci ne postoje ili sunedovoljni za bilo koje pouzdanije zaključke.

Vodni režim Navedene kvantitativne karakteristike vodnog

bilansa predstavljaju osnovu za dimenzionisanjehidrotehničkih objekata i izbor optimalnihelemenata pri projektovanju regulacionihradova za potrebe: uređenja vodotoka radi zaštite obale od plavljenja i

nekontrolisanog razvoja rečnog korita; uređenja vodotoka za potrebe plovidbe; uređenja vodotoka u sklopu melioracionog sistema; uređenja vodotoka u sklopu hidroenergetskih sistema; regulacije rečnih tokova na deonici kroz grad, naselje i

sl.;

Vodni režim izgradnje lokalnih nasipa radi zaštite pojedinih objekata

u neposrednoj blizini korita (pruga, mostova, i sl.); dimenzionisanja akumulacija radi regulacije protoka i

upravljanja režimom voda i to posebno pri pojavikatastrofalnih voda;

dimenzionisanja objekata u samom rečnom koritu(mostovski stubovi, vodozahvati, i sl.);

uređenja rečnog korita u zoni zahvata vode ili ispustaotpadnih voda i

izmeštanja rečnog korita da bi se zaštitilo priobalnopodručje od posebne važnosti (površinski rudni kopovi i sl.).

Vodni režim

Generalno sve karakteristike vodnog režimaiskazuju se preko proticaja, i to iz dvarazloga: rečno korito je podložno promenama (prirodni ili

antropogeni uticaji) zbog čega vodostaji poprimajurelativan karakter, a serije postaju nehomogene i

mogu se uspostaviti (sračunati) direktne zavisnostiizmeđu vodostaja i proticaja za sadašnje(postojeće) stanje. Na taj način sve izvedene(računske) vode mogu se inverznim putem vratitina vodostaje, ako se to izričito zahteva (plovidba, projektovanje pristaništa, vodozahvata, i sl.).

Prosečni proticaji

Prosečne vode su osnova za sagledavanjeključnih elemenata pri izboru objekata zauređenje vodnog režima, kao i objekata i mera za korišćenje i upotrebu voda, zaštituvoda i zaštitu od voda.

Pod pojmom "režim prosečnih voda" podrazumevaju se svi kvantitativni pokazateljivodnog režima u prirodnom vodotoku, ilislivu, koji karakterišu vodnost razmatranogslivnog područja.

Prosečni proticaji

To su, prosečni godišnji proticaj na izlaznom profilu sliva, prosečni godišnji oticaj sa sliva (sa prostornom

raspodelom na slivu i raspodelom unutar godine), prosečno trajanje proticaja, ukupna zapremina otekle vode za određeno trajanje statistički parametri serije srednjegodišnjih proticaja

(cikličnost, autokroskorelativne i spektralne osobine), stastističke raspodele mesečnih i godišnjih proticaja i/ili

vodostaja.

Prosečne vode na hidrološkiizučenim profilima

Izbor merodavne dužine perioda zadefinisanje vodnosti sliva perioda Pre proračuna prosečne višegodišnje

vodnosti sliva neophodno je izvršiti analizucikličnosti srednjegodišnjih proticaja kakobi se odredio merodavni period obrade.

Pod pojmom "cikličnost" podrazumeva se zakonitost smenjivanja vlažnih i sušnihgodina, pri čemu jedan ciklus obuhvatajedan vlažni i jedan sušni period.


Kao merodavan period za ocenu prosečnevišegodišnje vodnosti usvaja se onajvremenski period koji obuhvata dva ili više punih ciklusa. Za ispitivanje cikličnosti u praksi se obično koriste: tehnika pokretnih proseka metoda integralne krive modulnih odstupanja

srednjegodišnjih proticaja.


Tehnika pokretnog proseka predstavljaklasičan način otkrivanja trenda i periodičnosti u hidrološkim vremenskimserijama.

Vrši se osrednjavanje m prethodnih i mnarednih vrednosti u seriji, odnosno ukupno2m ili 2m+1 sukcesivnih članova serija. Grafičkim interpretiranjem pokretnog prosekasrednjegodišnjih proticaja dobija se slika kojaomogućuje da se vizuelno oceni periodičnost, odnosno trend u razmatranoj seriji.


Primer proračuna petogodišnjih pokretnih proseka - serijasrednjegodišnjih proticaja Dunava kod Oršave za period 1840-1994. godine. To je ujedno i jedna od najdužih serija podataka koja postoji

u Evropi.

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000GODINA

Q (m

3 /s)

originalni podaci 5 godi{ nje pokretne sredine


t

1i v

i

C1K

tf

Integralna linija modulnih odstupanjapredstavlja kumulativnu liniju:

QQK i

i

iQ

Q

vC

modulni koeficijent za i-tu godinu

srednjegodišnji proticaj za i-tu godinu

n

Qv Q

C

prosečni višegodišnji proticaj u periodu od N godina,

koeficijent varijacije serije srednjegodišnjih proticaja


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

G O D I N A

period 1840-1994 period 1946-1991

t

1i v

iC

1K

Ksr

m

lplk

Integralna kriva modulnih odstupanja srednjegodišnjih proticaja Dunava kod Oršave


Raspodela oticaja unutar godine je bitnakarakteristika sa gledišta vodoprivrede.

Postoje sezonske fluktuacije proticaja i vodostajaizazvane klimatskim faktorima koji utiču na rečnioticaj.

Pored klimatskih faktora, na različiti karakterunutargodišnjeg režima oticaja utiču: vegetacionipokrivač, zemljište, geologija, karst, jezernost i antropogeni uticaj (izgradnja akumulacija, nasipa i sl.).

Postoje tri osnovna tipa režima raspodele oticajaunutar godine: 1) jednostavni, 2) složeni prvog reda i 3) složeni drugog reda


Q P

de fic it

sufic it

III III IV V VI VII VIII IX X XI XII

prirodan oticaj

po treba za energetikom i vodosnabdevanje

navodnjavanje


Jednostavni režim imaju reke kod kojihpostoje samo dve izražene sezone: vlažna i sušna.

Ovde na oticaj utiče jedan od dvadominantna klimatska faktora: temperaturavazduha i kišne padavine.

U prvom slučaju pojavljuje se lednički, snežni planinski i snežni ravničarski tip, a u drugim kišni tropski, kišni okeanski i kišnimediteranski (primorski) režim oticaja.


U složene tipove prvog reda spadajuprelazni snežni tip, snežno-kišni tip i kišni režim, sa dve sezone velikihvoda.


Složene tipove drugog reda čine rekesa različitim klimatskim uticajima.

Primer, duž toka reke Dunav menja se karakter unutargodišnjeg režima. Počinje uzvodno, od pretežno ledničkog tipa, pa do složenog tipa sadve kišne sezone nizvodno od ušća velikih reka (Drava, Tisa, Sava i V. Morava) koje u znatnoj meri menjajurežim.


I II III IV V VI VII VIII IX X XI XIImeseci

Q

Q

Q

a) ledni~ki

b) sne`no-ki{ni i ki{ ni

c) mediteranski (primorski)

Osnovni tipovi režimaraspodele unutar godine


Za kvantitativnu ocenu unutargodišnjeraspodele oticaja u hidrotehničkoj praksikoriste se prosečne krive trajanja vodostaja, odnosno

proticaja, odgovarajući histogrami prosečnih

mesečnih vrednosti realnih ili modulnihveličina ili koeficijent prirodne regulisanostirečnog oticaja


Prosečna linija trajanja dnevnihvrednosti hidroloških pojava Jednu od važnih osobina režima voda

predstavljaju učestalost i trajanje proticaja, odnosno vodostaja. Što je kriva trajanjaravnomernija (odnosno, što su manjerazlike između visokih i niskih vrednostirazmatrane hidrološke promenljive), to jevodni režim ravnomerniji, pa su povoljnijiuslovi za korišćenje i uređenje vodotoka


Sa gledišta korišćenja i uređenja vodnihtokova, najinteresantnije su krive trajanjavodostaja i proticaja za: prosečnu godinu; najsušniju osmotrenu godinu, i najvlažniju osmotrenu godinu.

Osim toga, interesantne su i anvelopegodišnjih krivih trajanja: anvelopa maksimuma, i anvelopa minimuma.


U specijalnim slučajevima, kada se regulacijareka radi za potrebe hidrotehničkihmelioracija, interesantne su i sezonske krivetrajanja vodostaja i proticaja, i to za: vanvegetacioni period, i vegetacioni period.

Analogno gornjem slučaju, a za potreberegulacije vodotoka u zoni vodozahvata i ispusta voda, neophodne su krive trajanjavodostaja i proticaja u karakterističnimmalovodnim periodima.


U praksi su veoma korisne tzv. bezdimenzionalne krive trajanjanavedenih hidroloških promenljivih, odnosno krive trajanja njihovihmodulnih koeficijenata Kd

XXK d

d

Kd dnevna vrednost razmatranehidrološke pojave, d = 1, 2, ..., 365

Prosečne vode na hirološkiizučenim profilima

Histogram prosečnih mesečnihvrednosti Grafički pokazatelji unutargodišnjeg režima

prikazuju se uglavnom u vidu histogramaprosečnih višegodišnjih vrednostisrednjemesečnih proticaja ili prekoodgovarajućih vrednosti modulnihkoeficijenata

XX

K jj


Treba napomenuti da histogramisrednjemesečnih proticaja, ili odgovarajući modulni koeficijenti, ne predstavljajunajpogodniju formu za klasifikacijuunutargodišnjeg režima proticaja vode, pošto samo oni ne pokazuju varijabilnost mesečnihproticaja u pojedinim godinama. Ovo se naročito odnosi na slivove koji su pod uticajem kontinentalnog režima padavina, gde jesenji maksimum može biti veomaizražen, ali može i potpuno da izostane.


Za kvantitativnu ocenu karakteraunutargodišnje raspodele oticaja koristise koeficijent prirodneregulisanosti rečnog oticaja , kojise računa po formuli

1Tdk

K - ordinata krive trajanja modulnog koeficijenta dnevnih vrednostiproticaja

T - trajanje u % sa prosečne krive trajanja modulnih koeficijenata


Koeficijenat nemože biti veći odjedinice, tj.:0 < < 1.0

Što je bliže jedinici, unutargodišnji režimje ravnomerniji

K

2

1

0 100 %T


Prostorna raspodela oticaja Analizom prosečnog oticaja na hidrološki

izučenim profilima (vodomernimstanicama) može se izvesti opšti zaključakda se (ukoliko nema značajnog uticajalokalnih, uglavnom hidrogeoloških faktora) idući uzvodno apsolutna vrednost proticajaQ (m3/s) smanjuje, a vrednost specifičnogoticaja povećava

2km/s/lFQq

Prosečne vode na hirološkiizučenim profilima Specifični oticaj, odnosno izdašnost sliva sa jedinice

površine, zavisi od meteoroloških faktora i fizičkihkarakteristika terena. Pošto se ova veličina odnosi nacelokupan sliv, njegova vrednost teoretski odgovaratežištu sliva uzvodno od hidrološke stanice. Radiizrade karte izolinija specifičnog oticaja za širi region, u težištu slivova koji odgovaraju hidrološkimstanicama na glavnom toku, prethodno se nanosivrednost . Na osnovu tih vrednosti konstruišu se linijesa istim specifičnim oticajem. Pri konstrukciji karteizolinija specifičnog oticaja uzimaju se u obzir reljef i izohijetske karte na posmatranom delu sliva.

Generalno posmatrano, karta izolinija specifičnogoticaja daje dobar uvid u prostornu raspodeluizdašnosti, odnosno u vodni potencijal razmatranogregiona.

Prosečne vode na hirološkineizučenim profilima

Procena prosečnog oticaja sakarata izolinija specifičnog oticaja Karte izolinija specifičnog oticaja q (modul

oticaja) mogu se koristiti za orijentacionuocenu prosečnog višegodišnjeg oticaja nahidrološki neizučenom profilu. Procedurarada sastoji se u proračunu prosečnevišegodišnje vrednosti proticaja nahidrološki neizučenom profilu koristeći formulu

n

1iii fqQ

Prosečne vode na hirološkineizučenim profilima

Šematski prikazkarte izolinijaspecifičnog oticaja -q

q1

f1

f2

f3

fi

fn

q2

q3q4

qi+1

qi

qn-1

qn

Prosečne vode na hirološkineizučenim profilima - primer

1.0

9

8

7

6

5

7.2

8.1

9.2

I

II III

8.2

V

6.3

IV

I

H

Mo

FQM n

o (m3/s/km2)(lit/s/km2)

FfMfMfMM nn

o

0202101 ...

1000FMQ o

o

ukoliko je Mo u l/s/km2

FMQ oo ukoliko je Mo u m3/s/km2

PRIMER: Proračun prosečnog modula oticaja prema karti izolinija prosečnog modula oticaja za profil I

176.520.0suma

27.33.57.87.6-83

32.77.58.59-82

85.59.09.510-91

M0,i x fiPripadajućapovršina fi

Srednji M0,iKlasaRB

83.820

5.176oM

smQo /177.01000

2083.8 3

ODREĐIVANJE PROSEČNOG OTICAJA PO JEDNAČINI VODNOG BILANSA

EPh

gde su

hPE

- prosečni višegodišnji oticaj u mm

- prosečne višegodišnje padavine u mm

- prosečno višegodišnje isparavanje u mm

ODREĐIVANJE PROSEČNOG OTICAJA PO JEDNAČINI VODNOG BILANSA

TFhQ

Q

TF

prosečna višegodišnja vrednost srednjeg godišnjeg oticaja u m3/s

vreme u sekundama (T = 31.5 106 m3)

površina sliva u km2.

Ph - koeficijent oticaja

Veoma često evapotranspiracija nije poznata, pa se jednačina bilansa radi na

Documents

REŽIM POVRŠINSKIH VODA - rgf.rsrgf.rs/predmet/GO/II semestar/Opsta hidrologija/Predavanja... · (mostovski stubovi, vodozahvati, i sl.); ... projektovanje pristaništa, vodozahvata,