Prof.dr.sc. Nevenka Ožanić,dipl.ing.građ. Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, 51.000 RIJEKA, V.C. Emina 5 (nozanic@gradri.hr, tel. 051/352146)

VELIKE VODE - UZROCI I KARAKTER POJAVE VELIKIH VODA - PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTOKA NA HIDROLOŠKI IZUČENIM PROFILIMA

Reprezentativnost serije maksimalnih godišnjih vrijednosti protoka

Empirijske funkcije raspodjele

- PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTJECANJA VODE NA HIDROLOŠKI NEDOVOLJNO IZUČENIM SLIVOVIMA - PRORAČUN VELIKIH VODA NA SLIVOVIMA BEZ HIDROLOŠKIH OSMATRANJA

Racionalna formula

Intenzit kiše (I) i njegov izbor Racionalni koeficijent (C) Slivna površina (A)

Primjena racionalne metode Osvrt na zabilježene pojave pojava ekstremno velikih oborina

- ZAKLJUČAK

- Pod pojmom «velika voda» podrazumijeva se jedno od karakterističnih stanja vodnog režima koje je posljedica naglog dizanja razine vode, odnosno kada se na vodotocima javljaju tzv. poplavni vodni valovi. - Izljevanje vode iz vodotoka duž priobalnoga terena naziva se poplavom.

Uzroci pojave velikih voda mogu biti: 1. Jake kiše posljedica kojih ovisi o njihovoj jačini, rasprostiranju,

trajanju i pravcu kretanja. 2. Topljenje nagomilanoga snijega. 3. Uslijed rušenja prethodno odronom stvorenih brana. 4. Uslijed rušenja izgrađenih brana ili nasipa. 5. Uslijed pogrešnog rukovanja pokretnim ustavama na branama. 6. Uslijed promjene vodnog režima na pritokama i stvaranja

koincidencije pojave voda na glavnom vodotoku i pritokama. 7. Usljed formiranja ledenih barijera na rijekama. 8. Usljed zaustavljanja i nagomilavanja drveća zbog nedovoljne

propusnosti mostova i sl. 9. Usljed pojave vjetra na ušćima velikih rijeka i mora (s utjecajem

plime) i dr. - Postoji više definicija velikih voda, pa se tako prema UNESCO-vu i WMO-vu riječniku hidroloških pojava (1986.) ista definira na tri načina:

1. kao povišenje (obično naglo) vode u vodotoku do najviše vrijednosti, od koje razina vode počinje polagano opadati.

2. kao velik tok vode mjeren visinom vodostaja ili veličinom protoka. 3. kao rastuća plima.

- Po toj je definiciji velika voda ekstremna pojava definirana vodostajem, sekundnim protokom ili volumenom u određenome vremenskom razdoblju opažanja ili je utvrđena kao vjerojatnost pojavljivanja u određenim vremenskim razdobljima.

Budući da se hidrotehnički objekti dimenzioniraju sa ciljem osiguranja nizvodnog područja, određivanje mjerodavne vrijednosti velike vode svodi se na definiranje maksimalne protoke i oblika hidrograma velikog vodnoga vala koji odgovara nekoj vjerojatnosti pojavljivanja, odnosno povratnom razdoblju.

Metode za proračun mjerodavne velike vode u ovisnosti o raspoloživosti podataka osmatranja i mjerenja, mogu se podjeliti na:

a) Metode proračuna velike vode na hidrološki izučenim profilima. b) Metode za proračun velike vode na hidrološki nedovoljno neizučenim

profilima. c) Metode za proračun velike vode na hidrološki neizučenim profilima.

Pod pojmom hidrološki izučeni profil, podrazumijeva se profil vodotoka, gdje postoje dovoljno duge serije pouzdanih mjerenja vodostaja i protoka. Obično su to serije duže od 15-20 godina. Pouzdanost osmotrenih podataka treba sagledavati na dvije razine. Prije svega nužno je da se mjernim instrumentom korektno zabilježi hod praćene veličine (najčešće vodostaj). Nužno je i da se izmjereni podaci o vodostajima pouzdano prevedu u protoke, ukoliko se radi o najčešćem hidrološkom zadatku – proračunu maksimalnih protoka.

PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTOKA NA HIDROLOŠKI IZUČENIM PROFILIMA Najčešće se koriste serije maksimalnih godišnjih protoka. Pod pojmom maksimalni godišnji protoci podrazumijeva se vrijednost maksimalnih protoka nekog vodotoka na određenom profilu tijekom godine. Analize tih podataka temelje se na praktičnoj primjeni teorije matematičke statistike i teorije vjerojatnosti pojavljivanja. Formirana vremenska serija mora predstavljati populaciju razmatranoga procesa u cjelini, mora biti homogena i članovi vremenske serije moraju biti slučajne veličine. Reprezentativnost serije maksimalnih godišnjih vrijednosti protoka Neophodno je ispitati statističku strukturu serija maksimalnih protoka u smislu identifikacije razdoblja pojavljivanja većih ili manjih velikih voda – maksimalnih protoka. Pri tome se koristi najjednostavnija procedura definiranja modulnih odstupanja od srednje vrijednosti, ili se praktično primjenjuje spektralna teorija slučajnih procesa.

Za dužinu reprezentativne serije usvaja se ono razdoblje koje obuhvaća dva ili više puna ciklusa. Pri tome treba imati u vidu da jedan pun ciklus obuhvaća oba razdoblja – sušno i kišno. S druge strane reprezentativna vremenska serija mora biti takve dužine da sadrži pouzdane statističke parametre. Neophodno je da relativna srednja kvadratna odstupanja statističkih parametara ne budu veća od 10 %, što se računa:

- za srednju vrijednost

100*nQ

σσ =

- za koeficijent varijacije

100*12

2⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+= v

vC c

nc

vσ

- za koeficijent asimetrije

100*)561( 42vvC cc

ns++=

σσ

gdje su:

Q = srednja vrijednost serije maksimalnih godišnjih protoka Qmax

σ = standardna devijacija serija Qmax Cv = koeficijent varijacije serija Qmax

Cs = koeficijent asimetrije serije Qmax

n = ukupan broj članova serije Qmax Vremenska serija može se smatrati reprezentativnom ako obuhvaća bar dva puna ciklusa i ako relativne srednje greške prikazanih parametara (maksimalnih protoka) zadovoljavaju postavljeni uvjet.

Empirijske funkcije raspodjele

Empirijska funkcija raspodjele P*(x) slučajno promjenjive X, predstavlja zakon promjene učestalosti događaja X>x u razmatranom slučajnom uzorku:

NmppxXpxP ==>= * a *;)(*)(*

gdje je: p* = učestalost događaja empirijske funkcije X>x m = broj elemenata u slučajnom uzorku koji zadovoljavaju uvjet X>x N = ukupna veličina uzorka

U praksi se koriste približne formule kao npr.:

- Hazena

NmPm

5,0* −=

- Čegodajeva

4,03,0*

+−

=NmPm

Povratni period m-tog člana u nizu izračuna se:

*

1

mm P

T =

Ako je serija formirana korištenjem samo jednoga podatka u godini (npr. max. god. protok), tada se povratno razdoblje izražava u godinama. Povratno razdoblje označava prosječni interval vremena unutar kojega se, sa vjerojatnošću P(x), ocjenjuje da će slučajna promjenjiva X biti jedanput veća od x. Tako npr. ako vjerojatnost slučajne promjenjive X, iznosi P (x) = 0,02, povratno razdoblje je:

godinaxP

xT 5002,01

)(1)( ===

Za određivanje teorijskih vrijednosti maksimalnih godišnjih protoka određene vjerojatnosti pojavljivanja u praksi se vrši prilagođavanje teorijskih funkcija raspodjele empirijskim podacima. Najčešće se koriste sljedeće teorijske funkcije raspodjele slučajne promjenjive X: normalna, Log-normalna, Gumbelova, Pearson III i Log Pearson III zakoni raspodjele, a testiranje dobrote prilagođavanja empirijskih i teorijskih funkcija raspodjele provodi se nekim od standardnih testova – npr. Smirnov-Kolmogorova. Numerička rješenja funkcija raspodjele koja se koriste u praksi uglavnom su dana tablično, odnosno njihove su funkcije ugrađene u rutine računarskih programa kojima se provode takvi proračuni. Primjeri proračuna maksimalnih protoka različitih povratnih razdoblja prema različitim raspodjelama dani su u priloženoj knjizi.

PRORAČUN MAKSIMALNIH PROTJECANJA VODE NA HIDROLOŠKI NEDOVOLJNO IZUČENIM SLIVOVIMA Proračun maksimalnih protoka vode na hidrološki nedovoljno izučenim slivovima temelji se na analizi svih raspoloživih hidrometeoroloških podataka osmatranja kako na analiziranom slivu, tako i na susjednim, analognim slivovima. Treba napomenuti da su hidrološka osmatranja, bez obzira na njihovu dužinu, dragocjeni fond informacija sa sliva koja mogu dati prvu sliku o procesima otjecanja koji se događaju u slivu. Na organizaciji tih osmatranja uvijek treba inzistirati, jer organizacija i vršenje ovih osmatranja daleko manje košta nego greške u hidrološkim proračunima. Ovisno od dužine i obima sistematskih hidrometeoroloških osmatranja na analiziranom vodotoku, proračun maksimalnih protoka voda može se provesti: - objedinjavanjem pojedinih parametara velikih voda sa više hidroloških

stanica - uključivanjem više maksimuma pojavljenih u periodu osmatranja –

analizom serija prekoračenja maksimalnih protoka, a koja se analize i inače treba nastojati provoditi i na hidrološkim postajama na kojima su raspoloživi dugotrajniji nizovi opažanja.

- koristeći hidrometerološke podatke u periodu osmatranja na danom profilu i

slivu, primjenjujući teoriju jediničnog hidrograma, za što je postupak proračuna objašnjen u priloženoj knjizi.

PRORAČUN VELIKIH VODA NA SLIVOVIMA BEZ HIDROLOŠKIH OSMATRANJA

U slučaju kada hidrološki podaci ne postoje, proračun velikih voda se provodi primjenom različitih shema koje su temeljene na teorijskim predstavama o procesima formiranja otjecanja. Proračun velikih voda na slivovima bez hidroloških osmatranja mogu se podijeliti na dvije osnovne grupe: 1. Metode koje su temeljene na teorijskim predstavama o procesima formiranja

otjecanja na padini sliva i u koritu vodotoka, tj. metode temeljene na genetičkoj formuli otjecanja (teoriji izokrona).

2. Metode koje se temelje na korištenju iskustvenih ovisnih glavnih elemenata

otjecanja i čimbenika koji ga uvjetuju. -Zbog složenosti hidroloških procesa, u praksi se obično koristi pojednostavljena shema formiranja otjecanja - racionalna metoda (granični intenzitet otjecanja) i metoda umjetnoga jediničnog hidrograma. Pri proračunu velikih voda treba biti veoma oprezan, pa je daleko učinkovitije organizirati privremena osmatranja i mjerenja u cilju dobivanja pouzdanijega jediničnog hidrograma na analiziranom slivu. -Druga grupa metoda, u najvećem broju slučajeva, ima redukcijski karakter i predstavljaju redukciju maksimalnog modula otjecanja s uvećanjem površine sliva ili vremena dotjecanja. Primjena jedne ili druge grupe metoda nije jasno definirana, ali se može reći da za slivove A<50 km2, odnosno male slivove, metode temeljene na genetičkoj teoriji otjecanja imaju značajnu prednost. Na primjeru racionalne metode provedena je diskusija utjecajnih veličina pri proračunu velikih voda neizučenih slivova.

Racionalna formula Koristimo je za izračunavanje maksimalnih protoka s malih slivova (jednaka je umnošku racionalnoga koeficijenta, maksimalnog kišnog intenziteta i slivne površine). [l/s] AiCQ ⋅⋅= gdje je: Q – maksimalni (vršni) protok [l/s] C – racionalni koeficijent i – intenzitet oborine [l/s /ha] A – slivna površina [ha] Formula se temelji na pretpostavci da se vršni protok na slivu javlja u trenutku kada u otjecanju sudjeluje cjelokupna slivna površina, odnosno kad na sliv pada kiša trajanja jednakog vremenu koncentracije tc. Vrijeme koncentracije je vrijeme potrebno da voda od najudaljenije točke sliva dođe do računskog profila ili razmatrane točke. Intenzitet kiše (I) i njegov izbor Intenzitet kiše je veličina oborine u vremenu. Mjerodavni intenzitet koji se koristi u formuli je prosječna jačina oborina vremena trajanja tc određenog povratnog perioda P. U skladu s ovim, mjerodavni intenzitet oborine (i) je funkcija vremena koncentracije tc i povratnog razdoblja P : i = i ( tc, P) Dakle, da bi dobili mjerodavni intenzitet, potrebno je odrediti ovisnost: intenzitet oborine - trajanje oborine-povratno razdoblje oborine ( ITP – krivulje ), za određenu lokaciju.

Temeljni element za definiranje familije ITP krivulja za neku lokaciju čini statistička obrada izmjerenih podataka o oborinama za neko područje. Najbolji rezultati se dobivaju kada se koriste podaci s pluviografa (automatskoga registratora palih oborina). Za definiranje veličine intenziteta u funkciji trajanja i ponavljanja koriste se različiti analitički izrazi. Jedan od takvih je i izraz Faira i Geyera:

n

m

dtPci

)( +⋅

=

gdje su: i – intenzitet oborina [l/s /ha] P – povratni period [godine] t – trajanje oborina [min] c, m, n, d – parametri u funkciji lokalnih klimatoloških karakteristika Često se koriste i izrazi koji daju funkcionalne ovisnosti za svako pojedino povratno razdoblje. Vrijednosti ITP krivulja na području Hrvatske, zbog njene klimatske raznolikosti, vrlo su promjenjive, a što se najbolje može vidjeti u Tablici 1. Tablica 1. Usporedba podataka o intenzitetima oborina (l/s/ha)

POVRATNO RAZDOBLJE 2 GOD. POVRATNO RAZDOBLJE 100 GOD. trajanje (min) Bjelovar Zagreb Rijeka Split Bjelovar Zagreb Rijeka Split

10

321

163

348

218

498

403

457

355

20

189

115

232

164

293

289

378

332

30

139

94

183

121

215

233

340

305

60

82

61

122

79

127

153

283

198

120

48

36

76

45

63

77

141

99

br. god. * 82 28 24 * 82 28 24

(*) - preuzeti rezultati analize bez informacija o duljini analiziranog niza podataka

Vrijeme koncentracije tc

Vrijeme koncentracije sliva tc je vrijeme potrebno da elementaran efektivni volumen vode (kap vode), s najudaljenije točke sliva, dospije do mjesta opažanja protoka u vodotoku (računskoga profila). Ovo vrijeme ovisi o karakteristikama površine, uređenju terena i povratnome razdoblju kiše koja se računa. U pravilu vrijeme koncentracije je kraće što je:

- nagib terena veći - vodonepropusnost veća - uređenost površinske odvodnje bolja - povratno razdoblje veće

U literaturi se može naći niz iskustvenih izraza za proračun vremena koncentracije sliva, kao što je na primjer izraz koji je dao Z. P. Kirpich (1940): [sati] 385,0

max77,000032,0 −⋅⋅= ILTc

gdje je: L – najveća duljina putovanja vode [m] Imax – pad sliva

maxmax L

I ΔΗ= ;

ΔΗ [m] –visinska razlika između najviše točke na slivu i protjecajnoga profila. U domaćoj se praksi nažalost najčešće prilikom proračuna maksimalnih protoka ne računa vrijeme koncentracije, već se usvaja stanovita vrijednost intenziteta oborina (najčešće 20-minutnoga trajanja) te ga se u racionalnoj formuli uzima konstantnim za sve profile. Takav pristup rezultira neprihvatljivom linearnom proporcionalnošću proračunatih vrijednosti maksimalnih protoka površini pripadajućeg sliva, bez obzira na njegovu veličinu i stvarno vrijeme koncentracije. Time se zanemaruju prirodne značajke režima palih oborina, koje se ogledaju u postojanju funkcionalne zavisnosti između intenziteta oborina i njihova trajanja, a ovisno o lokaciji odlikuju ih i značajne međusobne razlike.

Računsko povratno razdoblje P

Povratno razdoblje je dugoročan prosječni interval vremena ili broj godina u kojemu će se jedna pojava (npr. maksimalni godišnji protok) dogoditi, s time da ga može i nadmašiti. Koji će se računsko povratno razdoblje primijeniti ovisi o stupnju sigurnosti koji se želi postići za neki objekt ili zahvat u slivu. Pravilnije bi bilo da se mjerodavna velika voda određuje ekonomskim računom, usporedbom šteta uzrokovanih velikim vodama s troškovima koje zahtijeva zaštita od tih voda. Kako su ti računi ponekad nepouzdani, primjenjuje se ocjena stupnja sigurnosti, koji je različit za različite objekte ili zahvate u slivu. Hidrotehničke građevine kod regulacija značajnijih vodotoka najčešće se proračunavaju sa stupnjem sigurnosti 1%, što odgovara povratnome razdoblju od 100 godina, te 3% - 5% ( 33 – 20 god.) kod vodotoka koji štite manje vrijedna branjena područja. Racionalni koeficijent (C) Racionalni koeficijent C predstavlja odnos između mjerodavnoga protoka Qmax, umnoška intenziteta kiše (i) i površine (A). Često ga se, čak i u klasičnoj hidrološkoj literaturi, pogrešno naziva koeficijentom otjecanja, koji predstavlja odnos između efektivne (neto) oborine Pe i oborine koja padne na sliv (bruto oborine) P. Racionalni se koeficijent ni suštinski, a niti po svojim vrijednostima ne može tretirati kao otjecajni koeficijent (Z. M. Radić, 1991.). Ovaj koeficijent nije konstantan ni u razdoblju kiše, ni u svim razdobljima godine. Njegova veličina ovisi o:

• klimatskim karakteristikama područja • karakteristikama slivne površine • infiltraciji • gubicima na raslinju i u depresijama • evapotranspiraciji, itd.

U Tablici 2. dane su neke veličine koeficijenata, međutim uvijek je poželjno iste uspoređivati sa drugim veličinama koje se mogu naći u literaturi.

Tablica 2: Vrijednosti racionalnoga koeficijenta C (V. T. Chow, 1988.)

Povratno razdoblje (godine) Karakteristike pokrova

2 5 10 25 50 100 500

Izgrađena područja Asfalt 0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00 Beton/krov 0.75 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.00 Zelene površine (groblja, parkovi, itd.) trava pokriva manje od 50 % površine 0 – 2 % 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58 2 – 7 % 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61 više od 7 % 0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62 trava pokriva od 50 – 70 % površine 0 – 2 % 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53 2 – 7 % 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58 više od 7 % 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60 trava pokriva više od 75 % površine 0 – 2 % 0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.48 2 – 7 % 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56 više od 7 % 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.51 0.58 Neizgrađena područja Obradivo tlo 0 – 2 % 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.57 2 – 7 % 0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60 više od 7 % 0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61 Livade 0 – 2 % 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53 2 – 7 % 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58 više od 7 % 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60 Šume 0 – 2 % 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48 2 – 7 % 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56 više od 7 % 0.35 0.39 0.41 0.45 0.48 0.52 0.58 Srednji koeficijent (Csr) računa se:

n

nnsr AAA

ACACACC

++++++

=......

21

2211

gdje su: C1, C2, ..., Cn – racionalni koeficijenti različitih tipova ili vrsta površina A1, A2, ...,An – pripadajući dijelovi određena tipa/vrste površine

Slivna površina (A) Veličina sliva nekog vodotoka je površina s koje voda dotječe do protjecajnoga profila razmatranoga vodotoka. Određivanje površine sliva područja za koje se računa odvodnja je zadatak koji je neovisan o samoj metodologiji proračuna odvodnje, i ne bi trebao predstavljati problem. Valja ipak napomenuti da razvodnica (vododijelnica) može biti topografska ili hidrološka. Topografska razvodnica je granična linija koja u geološki povoljnim uvjetima dijeli susjedne slivove po najvišim točkama terena. U geološki nepovoljnim uvjetima, primjerice u kršu, razvodnica vrlo često ne ovisi samo o topografiji, već prvenstveno o geološkim i hidrogeološkim uvjetima. U takvim se slučajevima razmatra utjecajni sliv koji se odnosi na podzemno i površinsko otjecanje. Tako se u kršu razlikuje izravni (neposredni) i ukupni utjecajni sliv. No, pri određivanju granica sliva u npr. u urbanim područjima vrlo često se javljaju pogreške. U pravilu, pogreška se sastoji u smanjenju stvarne površine sliva, ponekad čak i višestrukom, tako da ekstremne oborine izazivaju značajnije pojave poplavnih voda od prognoziranih. Pri pojavama ekstremnih oborina rjeđih povratnih razdoblja površinsko tečenje se javlja, osim na izgrađenim urbanim površinama, i na ostalim neizgrađenim gravitirajućim slivnim površinama. U tim se slučajevima aktivira cjelokupni sliv, a što se u proračunima najčešće zanemaruje. Da pogreška bude veća, projektnim rješenjima obično nije predviđen i način evakuacije voda čije protoke prelaze mogućnosti evakuacije sustavom zatvorene kanalske odvodnje. Posljedica toga je plavljenje urbanih područja. Često izostaju i analize izgrađenosti urbanih područja i funkcioniranja sustava odvodnje pri ekstremnim stanjima. Naime, izgradnjom urbanih područja i prometnica mijenjaju se prirodni uvjeti tečenja. Pri pojavi jakih oborina prometnice postaju kolektori površinskih otjecanja te tako, ponekad i neovisno od sustava unutarnje odvodnje, pridonose formiranju ekstremnih protoka na lokacijama kojima u prirodnom stanju nisu u toj mjeri gravitirale velike vode.

2.4.2. Primjena racionalne metode Metodu se preporuča primijeniti za slivove manje od 50 km2, kod kojih je slivna površina više nepropusna nego propusna, kao što je slučaj s urbanim sredinama. Ograničenje u smislu primjene racionalne metode samo na male slivove posljedica je činjenice da ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini sliva i pretpostavlja jednaku oborinu na slivu. Naime, što je veći sliv to je i teže održiva pretpostavka o mogućnosti eliminacije efekta zadržavanja vode i konstantnosti oborina. Za veće slivove proračun maksimalnih protoka se temelji na simuliranju otjecanja vode na slivnom području. Proračun se zasniva na odgovarajućem projektiranom pljusku i na temelju pretpostavljene konfiguracije rješenja. Normalno, osnovni preduvjet za pouzdane rezultate su dobri ulazni podaci. U slučaju korištenja simulacijskih tehnika to su prije svega hidrološki podaci i podaci o budućim karakteristikama slivnoga područja. Osim racionalne metode postoji još niz drugih u literaturi i praksi korištenih metoda za proračun maksimalnih protoka kao npr.: SCS metoda, metoda jediničnog hidrograma, metoda izokrona, te brojne iskustvene metode. Osnovna prednost SCS metode u odnosu na racionalnu je nelinearan odnos pale oborine i otekle, pa se može vjernije oslikati prirodan proces. SCS metoda opisana je u poglavlju 8 ovog Zbornika, pa je ovdje nećemo detaljnije opisivati. Ono što svakako treba naglasiti je da se pri proračunu maksimalnih protoka na nedovoljno izučenim i neizučenim slivovima nikako se ne smije pristupiti jednostavnom «intuitivnom usvajanju parametara» određene metode pomoću literature, pogotovo ako su oni određeni za druga područja ili se nalaze u literaturi. U tom slučaju postoji opasnost kojoj su izloženi nedovoljno iskusni inženjeri i hidrotehničari pri primjeni spomenutih metoda, jer ako se parametri usvoje bez dovoljne kritičke ocjene mogu značajno utjecati na dobiveni rezultat. Ista konstatacija u još većoj mjeri mogla bi se odnositi na danas sve prisutnije modelske pristupe proračunima velikih voda, gdje su posljedice grešaka pri izboru vrijednosti ulaznih podataka, krive interpretacije fizike procesa otjecanja u slivu i tome slično, još izraženije.

2.4.3. Osvrt na zabilježene pojave pojava ekstremno velikih oborina Pojave iznimno intenzivnih oborina i velikih voda nisu samo hipotetičke veličine, već i realne pojave koje se događaju. Dapače, zbog razvoja urbanizacije velike vode će se u još većom mjeri javljati, te je nužno da se pravilnim inženjerskim sagledavanjem njihove veličine i pojave umanje opasnosti i štete koje ih prate. U tom kontekstu zanimljivo je sagledati pojave intenzivnih oborina na području Rijeke, kao i na ostalim urbanim područjima u Hrvatskoj. U radu «Intenziteti oborine – problemi obrade i interpretacije u praksi (Rubinić i dr., 1995) analizirane su maksimalne osmotrene količine oborina u Hrvatskoj, te dan prikaz njihovih gornjih anvelopa za različita trajanja u rasponu između 10 min i 24 sata. U tablici 3 i na slici 1 dan je usporedni prikaz tih vrijednosti i odgovarajućih maksimalnih zabilježenih količina oborina u gradu Rijeci za razdoblje 1958.-1998.g.

Tablica 3. – Usporedni prikaz maksimalnih osmotrenih količina oborine u Hrvatskoj (Rubinić i dr., 1995) i na meteorološkoj postaji Rijeka (1958.-1998.)

MAKS. ZABILJEŽENE

OBORINE U RIJECI

MAKSIMALNE ZABILJEŽENE

OBORINE U HRVATSKOJ

TRAJANJE

(sati)

Hmax (mm) Hmax (mm)

LOKACIJA

10' 27,4 41,1 Abrami kod

Buzeta

20' 39,7 52,0 Vrelo Ličanke –

Fužine

30' 55,5 65,1 Sepčići kod

Potpićna

40' 67,0 71,8 Vrelo Ličanke –

Fužine

1 h 84,8 101,2 Sepčići kod

Potpićna

2 h 138,9 147,3 Zadar

4 h 194,9 247,4 Zadar

6 h 252,5 304,1 Zadar

12 h 317,3 334,6 Zadar

24 h 324,7 352,2 Zadar

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,1 1 10 100

t (sati)

H (m

m)

max. uRijeci

max. uHrvatskoj

Slika 1 – Usporedni prikaz anvelopa maksimalnih zabilježenih oborina na postaji Rijeka i u Hrvatskoj Iz danih je prikaza vidljivo da su najveći – ekstremni oborinski intenziteti zabilježeni na priobalnom području Hrvatske na kojemu se nalazi i Rijeka. Zabilježene vrijednosti palih oborina na meteorološkoj postaji Rijeka relativno su blizu anvelopi zabilježenih maksimalnih oborinskih intenziteta u Hrvatskoj i za gotovo sva su trajanja vezane uz pojavu ekstremne oborine registrirane dne 21.08.1981.g. Za trajanja oborine počev od dva sata i više, ekstremne su vrijednosti zabilježene prilikom oborinske nepogode od dne 10.09.1986. u Zadru. Radi ilustracije pojava ekstremnih oborina, pored tih navedenih oborinskih ekstrema iz Rijeke i Zadra, na slici 2 dan je i prikaz zabilježenih ekstremnih oborina prilikom ekstremne kišne epizode iz još nekoliko naših priobalnih gradova - 30.10.1995. u Malom Lošinju, 30.8.1997. u Šibeniku te 13.10.1982. u Splitu (Ožanić, Rubinić, 1998). Ovi primjeri pokazuju da je pojavljivanje ekstremnih oborina realno očekivana pojava. Važno je napomenuti da su se u većini područja u Hrvatskoj sigurno dogodile i ekstremnije vrijednosti maksimalnih oborina, koje su ostale nezabilježene jer postojeća mreža ombrografskih postaja ne pokriva cjelo područje, kao dijelom i zbog nepotpune registracije ombrografa – prekidi u radu upravo pri pojavama jakih kiša, prekidi motrenja zimi i slično.

10

100

1000

0,1 1 10 100

vrijeme (sati)

obor

ine

(mm

)

Rijeka -1981.M.Lošinj -1995.Zadar -1986.Šibenik -1996.Split - 1982.

Slika 2 – Usporedba maksimalnih količina oborine različitih vremenskih intervala za analizirane ekstremne oborinske nepogode u priobalnom području Hrvatske Analizirana je karakteristična oborinska epizoda na istom lokalitetu – ombrografskoj postaji Rijeka. Na slici 3 dan je prikaz sumarnih krivulja satnih količina oborina analiziranih ekstremnih oborinskih epizoda. Iz tog je prikaza vidljivo da se najintenzivnije oborine mogu javiti u različitim razdobljima od početka pojave oborinske nepogode, ali se ipak uglavnom javljaju u početku nastupa same oborinske nepogode. Iskazani slični nagibi satnih prirasta oborine ukazuju i na mogućnost definiranja oblika karakterističnoga tzv. «pljuska za projektiranje».

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

vrijeme (sati)

obor

ina

(mm

) 29./30.09.1966.30.09.1968.31.08.1976.21.08.1981.25./26.11.1982.

Slika 3 – Usporedba krivulja sumarnih satnih količina oborine analiziranih ekstremnih oborinskih nepogoda u Rijeci

Takve pojave ekstremnih intenziteta oborina na urbanim područjima uzrokuju pojave velikih voda i na urbanim lokalitetima gdje se takve pojave uobičajeno ne javljaju, pa ni ne očekuju. Tako je prilikom pojave spomenute ekstremne pojave oborina u Zadru došlo do plavljenja pojedinih dijelova grada, te nažalost, prema raspoloživim informacijama, imalo za posljedicu i jednu ljudsku žrtvu – dijete koje je stradalo od bujičnih oborinskih voda na prometnici. Detaljnije je opisana pojava ekstremnih oborina na području Velog Lošinja dne 30.10.1995.g. (Ožanić i dr., 1996), kada je u središtu pljuska palo oko 200 mm. Ta je oborina izazvala pojavu jakoga površinskog otjecanja na inače neaktivnoj i neizraženoj jarugi koja gravitira središtu naselja, te pojavu intenzivnoga površinskog tečenja po gradskim ulicama (Slike 4 i 5 – snimljeno oko sat vremena nakon prolaska vrha vodnoga vala). Prema provedenim analizama, površina sliva od svega 0.334 km2 producirala je vodni val maksimalne protoke od čak 7.5 m3/s. Dani primjeri ukazuju na potrebu da se i problemi odvodnje općenito moraju sagledavati u kontekstu mogućih pojava vrlo intenzivnih oborinskih nepogoda.

Slika br.4 Ulica Vladimira Nazora u Malom Lošinju dne 30.10.1995.

Slika 5. - Obala maršala Tita u Malom Lošinju dne 30.10.1995. 2.5. ZAKLJUČNA RAZMATRANJA Prezentirani prikaz osnovnih značajki pojava velikih voda, kao i uvodnih metoda njihova proračuna, dao je opći uvid u najčešće rješavan hidrološki problem – procjenu velikih voda u dijelu koji se odnosi na proračun vrijednosti maksimalnih protoka. Iako se radi o hidrološki elementarnom zadatku, koji se i dalje može rješavati metodologijama nastalim pred pedesetak, pa i pred više od stotinu godina, učestale pogreške u takvim proračunima koje su prisutne u domaćoj projektantskoj praksi ukazuju da to i nije toliko jednostavan zadatak pa ma kako to naoko izgledao. Stoga je nužno da svaki projektant-hidrolog prilikom provedbe hidroloških proračuna nastoji analizirati sve raspoložive mjerene hidro-meteorološke podatke na analiziranom lokalitetu kao i na širem regionalnom prostoru, a u tom kontekstu sagledati i rezultate provedenih proračuna. Uz razvoj i primjenu sofisticiranih metoda i tehnologija hidroloških proračuna, terenska prospekcija, anketiranje stanovništva i hidrometrijski radovi moraju i nadalje biti nezaobilazna sastavnica svih hidroloških proračuna velikih voda. 2.6. LITERATURA:

1. Bonacci, O., (1984) Meteorološke i hidrološke podloge, Priručnik za hidrotehničke melioracije I kolo - Odvodnjavanje, Društvo za odvodnjavanje i navodnjavanje Hrvatske: 39-130, Zagreb

2. Bonacci, O., (1994) Oborine - glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus,

Geing - 341, Split 3. Chow, W.T., (1964) Handbook of Applied Hydrology, New York 4. Chow, W.T., Maidment, D.R., Mays, L.W. (1988) Applied Hydrology,

McGraw-Hill, Singapore 5. Linsley, R.K., Kohler, M.A., Paulhus, J.L.H., (1972) Hydrology for

Engineers, McGraw-Hill, New York 6. Margeta,J. (1997) Osnove projektiranja kanalizacije, Građevni godišnjak

’97, Hrvatsko društvo građevinskih inženjera, Zagreb. 7. Ožanić,N., Mičetić,G., Santin,G. (1996) Hidrološki izvještaj o pojavi

velikih voda na području Velog Lošinja dana 30.10.1995.godine, Fond stručne dokumentacije Hrvatskih voda VGO Rijeka, Rijeka

8. Petković, T., Prohaska, S., (1990.) Metode za proračun velikih voda II dio

- Proračun velikih voda na hidrološki nedovoljno izučenim i neizučenim slivovima, Građevinski kalendar –1990., Građevinski institut Zagreb, Beograd.

9. Prohaska, S., Petković, T., (1989.) Metode za proračun velikih voda I dio –

Proračun velikih voda na hidrološki izučenim slivovima, Građevinski kalendar –1989., Građevinski institut Zagreb, Beograd.

10. Rubinić, J., Gajić-Čapka, M., Milinković, J., Ožanić, N., (1995) Intenziteti

oborine-problemi obrade i interpretacije u praksi, Zbornik radova okruglog stola Uloga hidrologije u strukturi gospodarstva Hrvatske: 53-69, Zagreb

11. Rubinić, J., Ožanić, N., Breulj, D., (1995) Analiza upotrebe hidroloških proračuna u praksi projektiranja prometnica, Zbornik radova Prvog hrvatskog kongresa o cestama, Opatija

12. Vuković, Ž., (1994) Osnove hidrotehnike, Akvamarine Zagreb, Zagreb 13. Žugaj, R., (2000.) Hidrologija, Rudarsko-geološko naftni fakultet Zagreb,

Zagreb