Zbornik Radova Rijeka2009 ODVODNJA

Zbornik radova ProceedingsKONFERENCIJA s međunarodnim sudjelovanjem

SUVREMENE METODE ODVODNJE

OBORINSKIH VODA URBANIH SREDINA NA

OBALNIM PODRUČJIMA

CONFERENCE with international participation

MODERN METHODS OF STORM WATER

DRAINAGE IN URBAN COASTAL AREAS

Rijeka, Hrvatska, 19.-21. ožujka 2009. Rijeka, Croatia, March 19th - 21st 2009

Zbornik radova Proceedings

KONFERENCIJA s međunarodnim sudjelovanjem

SUVREMENE METODE ODVODNJE

OBORINSKIH VODA URBANIH SREDINA NA

OBALNIM PODRUČJIMA

CONFERENCE with international participation

MODERN METHODS OF STORM WATER

DRAINAGE IN URBAN COASTAL AREAS

Izdavač:

HRVATSKO DRUŠTVO ZA ZAŠTITU VODAZagreb, Ulica grada Vukovara 220

GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECIRijeka, V.C.Emina 5

Urednici:Mr.sc.Josip Rubinić, dipl.ing.građ.Mr.sc. Bojan Zmaić, dipl.ing.tehn.

Tehnički urednici:Martina Vasilj, ing.inf.Maja Gaćeša, aps.građ.

Grafička obrada, prijelom i tisak:Prospekt – Rijeka

Naklada:350 Primjeraka

CIP zapis dostupan u računalnom katalogu Sveučilišne knjižnice Rijeka podbrojem 120201069

ISBN 978-953-6953-15-8

Autori su u potpunosti odgovorni za sadržaj i oblik svojih radova. Izdavač i uredništvo Zbornika radova i organizatori Konferencije ne snose odgovornost za navedene stavove i zemljovide uključene u ovaj Zbornik radova.

ORGANIZATORI KONFERENCIJE:HDZV (Hrvatsko društvo za zaštitu voda)EWA (European Water Association)

SUORGANIZATORI KONFERENCIJE:Vodovod i kanalizacija RijekaGrad RijekaGrađevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci

POKROVITELJI KONFERENCIJE:Ministarstvo regionalnog razvoja, šumarstva i vodnog gospodarstva Hrvatske vodePrimorsko-goranska županijaDruštvo građevinskih inženjera Rijeka

ORGANIZACIJA KONFERENCIJE:

Mr.sc. Bojan Zmaić,dipl.ing.kem.teh. – predsjednik konferencije

Josip Rukavina,dipl.ing.građ. – tajnik konferencije STRUČNO PROGRAMSKI ODBOR:doc.dr.sc. Barbara Karleušaprof.dr.sc. Boris Komparemr.sc.Ivica Plišićmr.sc. Josip Rubinićprof.dr.sc.Nevenka Ožanićdr.sc. Siniša Širacdoc.dr. Zoran Nakić

ORGANIZACIJSKI ODBOR:Božidar HrabaDragan BlaževićJagoda PilkoRajka ŠtajduharSergije Babić

RECENZENTI:doc.dr.sc. Barbara Karleušamr.sc. Bojan Zmaićprof.dr.sc. Boris Komparemr.sc.Ivana Gabrićprof.dr.Nevenka Ožanićmr.sc.Josip Rubinićdoc.dr.Zoran Nakić

Tiskanje ovoga zbornika radova omogućeno je uz financijsku potporu Zaklade Sveučilišta u Rijeci temeljem Ugovora (Klasa: 614-03/08-01/36, Ur.broj: 2170-57-06-08-2). Mišljenja izražena u ovom zborniku radova su mišljenja autora i ne izražavaju nužno stajalište Zaklade Sveučilišta u Rijeci.

SADRŽAJ / CONTENTS

Predgovor Radovi pozvanih predavača 10 STORMWATER - URBAN DRAINAGE PROBLEMS AND SOLUTIONS Hansjörg Brombach 36 DEALING WITH RAINWATER IN THE CONTEXT OF WATER FRAMEWORK DIRECTIVE Jörg Londong 46 RECENT EXAMPLES OF PLUVIAL FLOOD MAPPING AND RISK ASSESSMENT IN THE UK USING THE PEEPS APPROACH Ronnie Falconer 64 SUPERVISION OF THE MARSEILLES SEWERAGE SYSTEM AND MANAGEMENT OF RAIN OCCURRENCES Dominique Laplace, C Nègre, P. Deshons 70 URBANA ODVODNJA U FUNKCIJI ZAŠTITE VODA Boris Kompare, Goran Volf, Nataša Atanasova 84 ODVODNJA AUTOCESTA I ZAŠTITA VODA: ANALIZA DJELOVANJA UREĐAJA ZA PROČIŠĆAVANJE U KRŠU Boris Kompare, Renato Babič, Tjaša Griessler Bulc, Uroš Cerar, Martin Knez, Janja Kogovšek, Jože Panjan, Metka Petrič, Marina Pintar, Primož Rodič, Sergije Babić, Nataša Atanasova Recenzirani znanstveno-stručni radovi

96 PROBLEMATIKA ODVODNJE OBORINSKIH VODA U OBALNIM URBANIM SREDINAMA Bojan Zmaić 108 ODVODNJA OBORINSKIH VODA URBANIH SREDINA U ZAKONSKOJ REGULATIVI I PRAKSI Dragan Blažević, Rajka Štajduhar, Davor Gergorić 118 SUVREMENI POSTUPCI ZA KANALIZIRANJE I ZAŠTITU OD POPLAVA NA SLIVU KUMODRAŠKOG POTOKA U BEOGRADU Jovan Despotović, Miloš Stanić, Zoran Jovanović, Branislav Babić, Aleksandar Đukić, Jasna Plavšić 130 STORMWATER TREATMENT: BEST MANAGEMENT PRACTICE IN DENMARK Darja Istenič, Carlos A. Arias, Jes Vollertsen, Joana Pereira, Heloisa Pinto, Hans Brix 142 NUŽNOST INTEGRALNOG PRISTUPA PLANIRANJU I UPRAVLJANJU OBORINSKIM VODAMA NA PRIMJERU GRADA PULE Tatjana Uzelac 156 ODVODNJA OBORINSKIH VODA S PODRUČJA SPORTSKE DVORANE „ARENA“ U ZAGREBU Stjepan Kordek 166 TRENDOVI OBORINSKIH EKSTREMA U CRIKVENICI, 1901-2007. Marjana Gajić-Čapka

176 INŽINJERSKO SAGLEDAVANJE KRATKOTRAJNIH JAKIH OBORINA - PRIMJER RIJEČKOG PODRUČJA Josip Rubinić, Siniša Lukarić, Josip Rukavina 194 PRORAČUN HIDROGRAMA OBORINSKIH VELIKIH VODA NA URBANIM SLIVNIM PODRUČJIMA PRIMJENOM METODE GRANIČNOG INTENZITETA OTJECANJA Stevan Prohaska, Tioslav Petković, Aleksandra Ilić 214 ANALIZA UTJECAJA OBORINSKIH VODA NA KANALIZACIJSKI SUSTAV ODVODNJE NA PODRUČJU GRADA RIJEKE Jagoda Pilko, Josip Rukavina, Patricia Cuculić 224 ODVODNJA OBORINSKIH VODA NA LOKALITETU PLANIRANOG SVEUČILIŠNOG KAMPUSA U RIJECI – PROBLEMATIKA I RJEŠENJE Gianantonio Santin, Boris Uzelac, Marko Sokol, Ivana Sušanj 234 ODVODNJA OBORINSKIH VODA URBANOG SLIVA ŠKURINJSKOG POTOKA - PROBLEMATIKA I RJEŠENJA Nevenka Ožanić, Barbara Karleuša, Josip Rubinić 248 PREGLED I MJERENJA PROTOČNOSTI ZATVORENOG DIJELA TOKA ŠKURINJSKOG POTOKA Enes Zaimović, Jagoda Pilko, Josip Rukavina 264 SUSTAV ODVODNJE OBORINSKIH VODA RIJEČKE ZAOBILAZNICE - UTICAJ NA GRADSKI SUSTAV ODVODNJE Davorka Breulj, Roul Valčić 278 PRIHVAT DIJELA OBORINSKIH VODA SLIVA ŠKURINJE U RETENCIJU ROTOR Davorka Breulj, Raoul Valčić 286 JEDNOSTAVNI MODELI TERETA ONEČIŠĆENJA I OTJECANJA PRVOG PLJUSKA Sergije Babić 300 PROBLEMATIKA OBORINSKIH VODA U KONTEKSTU ZAŠTITE VODNIH RESURSA U KRŠU – PRIMJER IZVORIŠTA U SLIVU RJEČINE Danijela Lenac, Josip Rubinić, Elvisa Elkasović 314 NOVI ASPEKTI U RJEŠAVANJU OBORINSKE ODVODNJE NA PRIMJERU CESTE 233 I 231 (GORNJI ZAMET U RIJECI) Nives Klobučar, Nina Stanišić, Tatjana Travica 326 KOMPAKTNO RJEŠENJE PROCRPNE STANICE U SKUČENIM UVJETIMA PRIMORSKIH NASELJA Nenad Ravlić 338 TEHNIČKA RJEŠENJA I GREŠKE U IZVEDBI SUSTAVA ODVODNJE OBORINSKIH VODA Bojan Đurin

Poslovna predstavljanja

350 HOBAS CIJEVNA PRELJEVNA KOMORA Eduard Hesky

356 KAZALO AUTORA

PREDGOVOR

Problemi odvodnje oborinskih voda urbanih područja postaje u današnje doba ubrzane urbanizacije i litoralizacije sve značajniji, često puta ne samo bez pravih odgovora, nego i bez pravih pitanja – što s oborinskim vodama na urbanim područjima, pružaju li tradicionalni pristupi rješavanju odvodnje oborinskih voda sa što bržim njihovim odvođenjem iz urbanih zona primjerena rješenja, ima li alternativnih pristupa ili novijih tehnoloških pristupa rješavanju tih problema, koje su to suvremene metode koliki je stvarni utjecaj koga imaju oborinske vode na vodne resurse i njihovo okruženje, kako smanjiti negativne učinke tog utjecaja na što prihvatljiviji način, koji su to faktori koji su najutjecajniji za procese koji prate formiranje oborinskog otjecaja i dinamiku njegova protjecanja i pronosa onečišćenja, kakve utjecaje mogu imati globalne klimatske promjene infrastrukturu urbane odvodnje... Upravo su ta pitanja inicirala održavanje skupa „Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na priobalnim područjima“.

U svemu tome važan je i aktuelni trenutak. Naime, u Hrvatskoj su u tijeku brojni projekti odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda. Posebno je značajan projekt zaštite od onečišćenja priobalnih voda, koji obuhvaća gradnju, obnovu i proširenje sustava prikupljanja i odvodnje komunalnih otpadnih voda, uređaja za pročišćavanje otpadnih voda i podmorskih ispusta u brojnim naseljima duž jadranske obale i otoka. Pri kompleksnom rješavanju ovih složenih projekata javlja se i problem odvodnje i dispozicije oborinskih voda, kako ih prikupljati, kako kontrolirati tokove, kao ih pročistiti i kamo ih ispuštati. To posebno dolazi do izražaja u osjetljivom krškom obalnom području koga karakteriziraju vrlo intenzivne oborine, ali i prekomjerni unos onečišćenja vrlo ranjivi vodni resursi. Promjene koje nosi ubrzana urbanizacija i s njom vezani problemi oborinske odvodnje kreću se u vrlo širokom rasponu – kako u pogledu količinskih, tako i kvalitativnih elemenata.

Konferencija „Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na obalnim područjima“ se održava u Rijeci. Razlog njenog odabira leži u okolnosti da je upravo Grad Rijeka među prvim sredinama u Hrvatskoj gdje je prepoznata važnost rješavanja učinkovite odvodnje oborinskih voda kao dio integralne brige o urbanom prostoru i zaštite vodnih resursa i mora. Za povući je usporedbu da je Grad Rijeka, odnosno nekadašnja Općina Rijeka, još pred 30 godina, kao prva takva sredina na priobalnom krškom području u Hrvatskoj, osigurala izradu stručnih podloga za donošenje Odluka o uspostavljanju i održavanju zona sanitarne zaštite i o mjerama zaštite područja izvorišta pitke vode.

Rijeka je pred više od 120 godina započela izgradnju sustava javne odvodnje uključujući i oborinsku odvodnju. Većina izgrađene kanalizacijske mreže mješovitog je tipa koja više ne može podnijeti ubrzanu urbanizaciju i izgradnju Grada niti nove i sve strože kriterije i standarde u zbrinjavanju otpadnih voda.

Sve očitije klimatske promjene s uznemiravajućim posljedicama u neposrednoj budućnosti s jedne strane kao i specifična konfiguracija grada s druge, nameće posve nove i nekonvencionalne pristupe u rješavanju rastućeg problema zbrinjavanja oborinskih voda.

Organizacija ovog stručnog skupa u Rijeci prilika je da sa kolegama iz zemlje i inozemstva koji žive i rade u sličnim geografskim i klimatskim uvjetima razmijenimo naša iskustva, pozitivna i negativna. U tom smislu spremni smo slijediti primjere onih koji su nas u tome nadmašili kako ne bi smo učili samo na vlastitim greškama.

Bojan Zmaić Željko Mažar Josip Rubinić

Radovi pozvanih predavača

Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na obalnim područjima10 11Rijeka, od 19.-21. ožujka 2009.

STORMWATER - URBAN DRAINAGE PROBLEMS AND SOLUTIONSHansjörg Brombach

ABSTRACT: The paper reflects the European history of urban storm water practice, with a specific

focus on Germany. The European and German Water Policy is described in brief. The pollution control efficiency of combined and separate collecting systems is discussed. By now, there are more than 41.000 CSO-tanks and stormwater retention reservoirs in the separate sewer system in operation in Germany. They represent a total storage of over 46 thousand million m3 or 567 litres per German citizen in the average. The investment into CSO-control in the past 25 years was about 600 € per capita or 47 thousand millions € in total. Four different layouts of storm water tanks with sizes ranging from 170 to 3.000 m3 are shown in detail and described concisely. The paper closes with a short discussion of technical equipment to reduce the impacts from CSOs to the receiving waters.

KEYWORDS: Urban drainage, history, European water policy, legislation, sewerage systems, combined and separate collecting systems, urban storm water management, technical standards, statistics,.CSO, satellite storage, design of storm tanks, technical equipment.

HISTORICAL LOOK BACK 1.

Urban storm water management has a long history. The trunk sewers in Rome, Italy, called Cloaca Maxima, were a size that ships could pass through. The first systematic sewer flushing action in Rome was arranged and paid by Agrippa (64 B.C. – 12 A.C.) in 32 B.C. Some parts of the Cloaca Maxima are today still in opera tion. In the dark Middle Ages, the technical know-how of Mediterranean and Oriental urban drainage was lost in central Europe.

During the industrial revolution urban drainage management got a fresh start in England in the 19th cen tury. It was a type of a “wild mixed system” that just carried the sewage out of the city in the shortest dis tance to a receiving water. In Leamington UK the first real separate system was implemented in 1870. At the end of the century British design rules spread to Continental Europe. The famous English engineer William Lindley (1808 – 1900) planned the general layout of the sewer systems for Frankfort and many other German cities, but also for Bâle, Prague, Vienna, Warsaw, Budapest and Ploesti and even for Syd ney, Australia, see Ham burgmuseum (2008). Other great European names in sanitary engineering in cluded William Phillips Dunbar (1863 – 1922), Robert Koch (1843 – 1910), Max von Pettenkofer (1818 – 1901), Karl Imhoff (1876 – 1965) and others, see ATV (1998).

Following the British roots of sewer planning, by 1914 very nearly all middle sized to large cities in Ger many got combined sewer systems. Small towns, which are most common in Germany, got adequate collecting systems much later – often systems of the separate type with the sanitary sewer only.

In order not to surcharge the mechanical treatment plants of these early works at the end of the collecting network, combined sewer overflow (CSO) devices were found to be necessary to allow large wet weather flows to be spilled directly into the receiving waters. At that time, it was assumed that the spilled water was sufficiently diluted. Soon, however, it was discovered that the

spilled water carried a large pollutant load. This load could be significantly reduced by providing some extra storage volume at the overflows and/or to allow to retain some runoff volume and to settle heavy sediments before overflowing into the receiving waters. The first “Rainwater Treatment Plant” within a combined sewer in Germany was built in 1913 and reported from Engberding (1915), see Figure 1. Engberding died in World War I and his paper was published posthu mously. As a result of the World War I and II, the technological lead of Germany in continental Europe in sewerage was more or less lost. However, the German “Wirtschaftswunder” trig gered a fresh start in the 1970s.

Fig. 1: First Combined Sewer Overflow Tank in Germany, off-line arrangement with clarifier overflow. The facility went into operation 1913, see Engberding (1915).

THE NEW EUROPEAN WATER POLICY2. Until about the year 2000, each European country looked for national solutions for river

pollution control separately. An exception is the region of Lake Constance. The lake is the important fresh water resource and supplies more than 10 million people in Germany. The Rhine is the stream feeding Lake Constance. In the 1970s, the lake showed an alarming increase in phosphorous concentrations, see Michelbach et al (1999). The three surrounding nations Germany, Switzerland and Austria founded the International Commission for the Protection of Lake Constance and set up the first mutual guideline for the design of combined sewer overflow tanks in 1973. Together with improved wastewater treatment plants and the prohibition of phospho rous in detergents it took about 10 years to stop the increase in concentration at 80 μg/l. Today we are back to the level of the 1960s, with less than 20 μg/l phosphorous, and we hear com plaints from fishermen due to a decrease in fish productivity.

Since 2000, a new framework in the field of water policy of the European Community (EC), is in force: direc tive 2000/60/EC (2000). This directive got inspired from the US-Clean-Water-Act. The objective of the plan is to get to similar levels of water protection all over Europe. Looking at the figures for some selected European nations, see table 1, it is obvious, that the num bers are


not homogenous and somewhat not plausible. Exact sewer figures are hard to get, even under the new EC-administration, so some of them are private estimates. The data for Croatia are pre-liminary. The USA data are included in table 1 to have a look over the ocean.

The larger average density of the population in Europe is obvious in comparison with the USA. The den sity in Europe is up to 16 (Netherlands) times higher then in the USA. This very different scenario should be always taken into account, when comparing figures or policies from both sides of the Atlantic! The croa tian density of population is at the lower range, but still well above the USA figure. The German density is 3 times that of Croatia!

The EC water framework sets a totally new and demanding water scenario for Europe, which will affect nearly all urban drainage systems within the next 20 years - or even longer. The powerful lever will be “source control”, and the main sources of urban drainage are the storm outlets from separate systems, the combined sewer overflows (CSOs) and all waste water treatment plants (WWTP).

The technical standardization in the field of urban collecting systems is just beginning. In 1995, the first European standard “Drain and sewers outside buildings” was released and just got updated in 2008, see EN 752 (2008). The most important performance requirement, which brought most city councils in Europe into new problems, is the setting of a minimum basement flooding risk in publicly owned collecting sys tems. The minimum return frequency for design storms is one in 5 years for residential areas, and one in 10 years for underground traffic structures. This corresponds to an acceptable return period for basement flooding from 10 to 50 years. However, this so-called “drainage comfort” is not assured, neither in the entire country of Germany, nor in the other European countries. The traditional English design storm used in Germany in the past 150 years was a 15 minute storm with a return frequency of once per year.

Another strict regulation is to be found in EN 752 (2008). At CSOs, floatables and unaesthetic pollutants have to be retained by scum boards, screens and other measures. This is a quite new demand and it will take decades to fulfil it.

Table 1: Statistical sewer figures from selected states in Europe and the USA

CountryTotal area in 1000 km2 °

Popu-lation in million people °

Average population density in heads/km2 °

Connection to public sewers in % of population

Connection to public WWTP in % of population

Connection to combined sewerage in % of population

Netherlands 42 17 484 99 88 85Belgium 31 11 345 60 46 70United Kingdom 245 61 246 98 82 70Germany** 357 82 230 99 94 58,3Italy §§§ 301 59 196 95 89 Luxembourg*** 2,6 0,5 187 96 91 > 90Switzerland §§§§ 41 7,6 184 97 97 85Denmark §§ 43 5,5 129 94 92 49Poland 312 38 122 59 58 23Austria 84 8 99 86 86 > 50 ?Spain 505 46 91 100 60 88France 544 62 88 97 73 45Croatia 57 4,5 78 43°° 28°° > 25°° ?

USA* 9.826 304 31 70 70 15Norway **** 385 4,8 12 81 76 40 §

* About 30 % of US population in rural areas is served by private septic tanks, not connected to public WWTPs

** Status 2004 from destatis.de *** Report from Dr. Klepiszewski at TUDOR ****Report from Lars Aaby, Norway§ Estimate from Trond Anderson; §§ Miljøprojekt Nr. 919 2004, Danish Environmental Protection Agency, 2004§§§ Report Frauenhofer Institut, Status 2006/2007, ecoprog, §§§§ Switzerland, Status 2000 ° www.wikipedia°° Water Management Strategy Goals, Zmaic 2008

GERMAN WATER LEGISLATION WITH REGARD TO URBAN DRAINAGE3.

The legal principle is that European right will overlay more and more the existing national right. Germany is a regular member of the EC and will respect the directive 2000/60/EC (2000). The Federal Republic of Ger many is politically subdivided in 16 states (Laender). The federal government sets only the general outlines for the water policy.

Any outlet from a wastewater treatment plant (WWTP), each Combined Sewer Overflow (CSO) and CSO-tank in combined systems, each storm outlet from a separate system and any major industrial or private wa ter outlet to public receiving waters in Germany traditionally needs a state-permit by water law. The condi tions to get that permit are within the sovereignty of the water authorities of the 16 German Federal Countries and differ slightly, but cannot be lower than the federal minimum requirements. There is not enough space in this paper to quote all of the German states water regulations. The reality is, that for historical and political reasons, thousands of non-registered or non-permitted “emergency outlets” exist. The unexpected political reunification of Germany in 1990 brought a lot of confusion into the German water administration.

The design and construction of new CSOs is subsidized from the Federal Countries in various manners. The city or community has to present a proper design of any proposed new or rehabilitated sewage structure. The water authority will check the design according to existing legislation in the State and to technical stan dards. If everything is in due order, the state will subsidize the investment in environmental protection with subsidies from 20 to 80 %.

Today, the average water consumption in Germany is declining year by year and is now in the range of 125 litres per capita and day. Every household has a water meter. The average water supply fee is 1,80 €, the sewer fee is another 2,20 € per m3 water. This is about 0,50 € per day and costumer to get potable water and to get again rid of the used water.

SYSTEM DISCUSSION: COMBINED OR SEPARATE SEWER SYSTEM?4.

For more then 150 years there has been a permanent and lively discussion going on in Germany about the advantages and disadvantages of the separate and combined collecting system. The arguments, such as efficiency, emissions to receiving waters, double sewer systems, problems with sewer sediments, costs, wrong connections, inflow/infiltration, and so on and so on, are the same as discussed worldwide. Ideology dominates, and usually, once the decision for one specific system has been made in a federal state, there is no comparison of real cost and benefit afterwards.

Since the 1980s, more confusion arose with the introduction of so-called “modified collecting systems”, called “bastarded systems” in the US. For instance, less polluted roof runoff in residential areas shall be infiltrated directly on private ground. But even this good idea has unexpected drawbacks. Some of that water later shows up in the sanitary sewer as inflow or infiltration, see Brombach, Weiss, Lucas (2002).


Table 2: Typical German average annual runoff volumes per hectare of impervious urban drainage area

To set a neutral basis for the discussion of the advantages and disadvantages, the classic separate and combined sewer system – the latter including decentralized CSO tankage in accordance to the German CSO-guidelines – are compared, considering a typical, idealized German urban catchment, see fig. 2 and 3. It is a straightforward, yet very simple approach to estimate the long-term averaged annual flow volumes, see table 2. A combined system is assumed to feature some 25 to 35 m³/ha of CSO tankage which is typi cally for modern German combined systems. This system will usually release around 30 to 50 % of the an nual storm runoff as non-treated combined sewage directly into the river via the overflow structures. In table 2, a rate of 37,5 % is assumed.

For a balance, the mean pollution loads for both sewer systems can be obtained by multiplication of the flow volume times the mean concentrations taken from the database “ATV-DVWK-Datapool of measured pollution concentrations”, see Brombach and Fuchs (2003). The background of this datapool are world wide measurements with more than 1.000 years of sampling time! Approaches such as long-term quantity-quality simulation would never reveal such evidence because of hundreds of uncertain model as sumptions.

Q

3 4992 975

12 074

2 100 9 974

5 600

QQs stormI/I

domestic and industrial

sanitary sewagestorm water

receiving waters

intermittent flow

CSO WWTP outlet

infiltration / inflow

combinedsewer stormwater

treatmentwastewater

treatment plant

Fig. 2: Idealised combined sewer system with average flow rates in m³/(haimp·a) according to table 2

General catchment data:domestic and industrial sanitary sewage infiltration / inflow storm water

population density 62,7 inh./haimppercentage of sewage flow 118 % annual rainfall 800 mm/a

water consumption 130 l/(E·d) rainfall forming runoff 70 %sewage volume 2.975 m³/(haimp·a) I/I volume 3.499 m³/(haimp·a) effective rainfall 560 mm/a

storm runoff volume 5.600 m³/(hau·a)Combined sewer system:combined sewer stormwater treatment wastewater treatment plant

rate of storm runoff spilled at CSOs 37,5 %

sewage volume 12.074 m³/(haimp·a) combined sewage, released to river 2.100 m³/(haimp·a) treated sewage,

released to river 9.974 m³/(haimp·a)

Separate sewer system:sanitary sewer storm sewer wastewater treatment plant

sewage volume 6.474 m³/(haimp·a) stormwater, released to river 5.600 m³/(haimp·a) treated sewage,

released to river 6.474 m³/(haimp·a)

Q

3 499

2 449

70% 30%

1 050

2 975

5 424

5 424 6 650

5 600

QQs stormI/I

domestic and industrial

sanitary sewagestorm water

receiving watersstorm outlets

intermittentflow

WWTP outlet

infiltration / inflow

sanitarysewer wastewater

treatment plant

storm sewer

Fig. 3: Idealized separate sewer system with average flow rates in m³/(haimp·a) according to table 2

Table 3: Median pollutant concentrations for some selected parameters from Brombach and Fuchs (2003)

Median pollutant concentrations

TSS SS BOD COD TOC Ptot NH4-N NO3-N

mg/l ml/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/lstorm sewer, separate system, world

141.0 1.18 13.0 81.0 19.0 0.42 0.80 0.80

overflowing combined sewage, combined system, world

174.5 1.59 60.0 141.0 30.6 1.25 1.94 1.13

WWTP outflow Germany (mean) 7.5 0.0 5.0 32.0 9.2 0.8 2.0 7.8

Median pollutant concentrations

Ntot Cd Cr Ni Pb Cu Znmg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l

storm sewer, separate system, world

2.4 2.3 16.0 22.6 118 48.0 275

overflowing combined sewage, combined system, world

12.6 1.4 21.0 12.0 70 97.5 280

WWTP outflow Germany (mean) 9.0 0.2 3.0 7.8 2.6 12.4 46.7


0

50

100

150

200

250

Flow

Flow Sewersolids

Oxygenconsumption

Nutrients

Heavy metals

TSS SS BOD COD TOC Ptot 4 3 totNH -N

NO -N

N Cd Cr Ni Pb Cu Zn

Combinedsystem

Separatesystem

CSOoverflow

Stormoutlets

WWTPoutflow

WWTPoutflow

Rat

io o

f pol

luta

nt lo

ads

in %

Fig. 4: Ratio of pollution loads to the receiving waters from a combined and separate system of the same size

A balance of the pollutant loads which are released by both traditional sewer systems is shown in fig. 4. For better comparison, the ratio of loads was plotted rather than the absolute values. As a reference, the total load of a separate system (storm outlets plus WWTP) to the receiving waters serves as 100 % for any parameter. The overall picture fig. 4 gives a very differentiated answer:

The total flow emission into the receiving waters is, of course, equal for both systems.•For the particulate material, total suspended TSS and settleable sewer solids SS, the •

combined system yields considerably smaller pollution loads. The total COD load of a combined system is only slightly smaller than of a separate. •The nutrients show an inhomogeneous behaviour. The combined system is less effective. •Of all heavy metals a combined sewer system releases generally much smaller loads.•

Conclusion: Stormwater treatment, e.g. by retention and settling tanks, is necessary in both systems! Doubts are coming up on the frequently heard argument, that a separate storm sewer will allow to dispense with any stormwater treatment structures. All existing separate and combined systems will need expensive upgrading with retention and settling tanks in the future.

Any assessment of the pollution loads into the receiving waters must account also for the treatment plant. The WWTP outflow load is never negligible. Improvements in the treatment plant will generally be very effective. However, a “good” treatment plant will generally shift the results in favour of the combined system.

SEWERAGE SYSTEMS IN GERMANY5.

Separate systems have been used frequently in areas where the sewer design gradient is low for topographical reasons. This is the case along all German coasts to the North Sea and to the Baltic Sea. Today, the result of the 150 years of discussion and practice can be seen in Figure 5. In the North, the separate system is dominant with 90 %. In Southern Germany, the combined system holds a top 90 %. On the average, 58,3 % of the German population is served by combined systems, see Brombach (2006).

Fig. 5: Distribution of separate and combined sewerage systems in Germany in percent of population

THE GERMAN PHILOSOPHY OF COMBINED SEWER OVERFLOW CONTROL6.

Fig. 6 shows a typical combined sewage system. To protect the receiving waters, the pollutant loads spilled into it from all sources must be taken into account. During dry weather, all sewage is fed to the treat ment plant where pollutants are efficiently removed by mechanical and biological treatment. The effluent is con tinuously monitored by samplers. Averaged outflow concentrations from WWTPs in Germany range de pending upon the size and type of plant from 15 to 100 mg/litre chemical oxygen demand (COD).

During storms, the treatment plant inflow must be limited by flow control devices at the CSO tanks outlet. The biological treatment processes do not allow for more than about two to three times of the peak dry weather flow. Moreover, the final clarifiers must not be surcharged.

Anteil MKW0,0 - 12,512,5 - 25,025,0 - 50,050,0 - 62,562,5 - 75,075,0 - 87,587,5 - 100

"Deutscher Mischwasser- Äquator"

69,6

7,6

5,1

82,7

64,1

9,4

87,8

30,1

81,1

52,281,6

12,0

92,7

33,841,431,4

199219982004

Bild 3: Anteile der Mischwasserkanalisation in Prozent der Bevölkerung, Stand Ende 2004


Fig. 6: Typical combined sewage system with off-line CSO tank

During storms, much larger volumes of water than during dry weather are entering the combined sewer sys tem. Pollutants are washed off from the surface into the sewers, sewer sediments are remobilized, which have settled there during the previous dry weather periods. Combined sewage frequently shows surprisingly high pollutant concentrations up to several 1.000 mg/litre of COD. A so-called first flush, a high concentration peak at the beginning of a storm event, is probable, especially in low gradient sewers and small catchments after a long dry weather period.

The inrushing storm water enters decentral, satellite CSO storage tanks. An average German collecting system has about 7 satellite storm tanks. As soon as the inflow gets larger than the outflow to the treatment plant, the storage volume fills up. Smaller storms will be completely captured by the tank volume; nothing will overflow. Overflow occurs only at medium to larger storm events. The volumes of the CSO tanks, the flows to the treatment plant and the volume of overflowing water at a given storm event – and thus also overall – are in close dependency, see Figure 7.

In short, the German sewer philosophy has the following objectives:Limit the overflow volume and overflow frequency into the receiving waters to an •

acceptable minimum. Protect the waste water treatment plant from overload during wet weather.•

This is achieved by the following measures:The inflow to the treatment plant during dry weather is limited to about 2 to 3 times the •

peak dry weather flow by installing effective flow controls in the collecting system.Extra satellite storage volume is to be added to or to be activated in the collecting •

system.Source control in the collecting system, minimization of inflow from less polluted storm •

water.

Fig. 7: Idealized hydrograph of the inflow to a CSO tank due to a typical storm event (A). The spilled combined sewage volume can be reduced by using a larger storage volume (B) or by increasing the

outflow which is fed downstream to the WWTP (C)

TECHNICAL STANDARDS FOR STORM WATER TREATMENT 7.

After World War II, for good reasons, the rehabilitation of German sewer systems focused on combined sys tems in large cities first. However, the required technical standards were not set by the water authorities, but by a non-government-organization, the “ATV-DVWK” (German Association for Water, Wastewater and Waste). In 2004 the name of ATV-DVWK got modified to “DWA”. Any consultant, constructor, researcher, sewer department, or plant operator can apply for membership. Today, the association has about 20.000 members.

There is one standard for design of CSO-tanks that is obligatory throughout Germany: the guideline ATV-A 128 (1992) was first introduced in 1977 and updated in 1992. The basic idea behind A 128 was, to give the system “combined sewer plus WWTP (Waste Water Treatment Plant)” the same efficiency in pol lutant con trol as a “perfect separate system plus WWTP”. From this concept, a criterion for a required storage volume is derived, assuming mean COD concentrations for all flow components –but based on the knowledge from 30 years ago!

The basic principle of the A 128 standard is shown in fig. 8. The x-axis shows the specific peak rainwater outflow released from the CSO-tank to the WWTP during wet weather. The vertical axis shows the required specific extra storage volume to be activated or added to the sewer system


at the control point. The mussel-shaped curves represent the long-term overflow volume in % of the effective storm runoff. Typical solutions are to be found close to 1 litre per second and hectare of storm run off to the WWTP and a comparatively large CSO tank volume of some 20-30 m3 per hectare of impervious catchment area. This corresponds to 2 to 3 mm of effective rainfall. Forty percent of the long-term average of effective rainfall will escape from the combined system via the overflows of the CSO-tanks. The emptying time of the CSO tank should not exceed 24 hours.

Moreover, A 128 also recommends the application of modern methods like numerical quantity-quality simu lation. It is essential to know, that ATV-A 128 (1992) is a purely emission-oriented approach. In this proce dure, the sensitivity of the river is not accounted for. Nor are there any requirements included for the allow able frequency of spills. It is, however, recommended that the requirements should be enhanced. Some ATV-DVWK commissions are working hard to implement the European “Combined Approach”. The latest standard published for modern CSO tank dimensioning is ATV-DVWK-M 177 (2001).

Fig. 8: Basic design diagram, required specific storage volume of CSO-tank versus rainfall dis charge rate, from ATV-A 128 (1992)

One irony in the development of standards for storm water management in urban collecting systems was that the research, legislation and action have been primarily focussed on “bad” combined systems. Up to now, no single conclusive standard exists on what to do with the storm runoff in separate systems in Germany. New measurements confirmed, that the runoff in storm sewers is not as “clean” as assumed in the past. This open question seems to be the next challenge in urban drainage!

NUMBER OF STORM TANKS AND SATELLITE STORAGE VOLUME IN 8. OPERATION

The latest statistical census from 2004 showed, that Germany had 82,5 million inhabitants and 9.994 WWTPs in operation. This corresponds to an average of 8.300 people served per public owned WWTP. This relatively small number indicates the typical German polycentric settlement pattern. Most parts of the popu lation live in these “middle-sized” towns.

73.017 outlets from collecting systems and WWTPs hold a permit, see table 4 from Brombach (2006). In re lation to the population this means, that in the average for approximately every 1.300 people there is one permit. Over the past 25 years, new tanks have been continuously added to the collecting systems. In 2004 a total number of 41.569 tanks and reservoirs were in operation. The total storage was 46.753.000 m³, which cor responds to an average of 567 litres storage capacity per person, see fig. 10. With the German water consumption of 125 litres per day, the sewer system could theoretically hold back the sanitary dry weather run off of 4 entire days –but not in the separate system, where the storage capacity is in the storm sewer!

Table 4: Numbers and volumes of tanks and WWTPs in operation in Germany, census 2004

Symbol Type of structure Number of units

Storm storage capacity in 1000 m3

CSO-tank All types of CSO-tanks in combined systems 23.311 14.938

CSO Combined Sewer Overflows with no significant extra storage 21.454 0

RR Retention Reservoirs with emergency overflow in combined and separate systems 15.408 29.223

CTT Clarifier Type Tanks in storm sewers from separate systems 2.850 2.592

WWTP Public owned Waste Water Treatment Plants for combined and separate systems 9.994 0

Total CSO-Tanks, CSOs, RRs, CTTs and WWTPs 73.017 46.753

0,561

1,040

0,460

0,653

0,796

0,436

0,273

0,688

0,3460,362

0,973

0,367

0,1460,246

0,214

0,227

0,1 - 0,20,2 - 0,30,3 - 0,40,4 - 0,50,5 - 0,60,6 - 0,70,7 - 0,80,8 - 0,90,9 - 1,01,0 - 1,1

Bild 4: Speichervolumen in der öffentlichen Kanalisation in m3 pro Kopf der Bevölkerung, Stand Ende 2004

Fig. 9: Existing, satellite storm storage volume available in Germanys sewer systems in m3 per head, Brombach (2006)


Table 4 indicates clearly that the vast majority of tanks are within the combined systems. But fig. 9 shows clearly, that the higher specific storage capacity got invested in North Germany, where the separate system dominates.

The costs for adding extra storage varies enormously from case to case. But averaging from a large number of tanks, an average figure is that about 1,000 € are needed to implement 1 m3 of extra storage. Or ex pressed another way, up to now, for every German citizen about 600 € has been invested to improve storm water management in sewer systems, see fig. 10. This sums up to a national total investment of 47 thou sand millions € over a period of 30 years.

Fig. 10: Two Germans inspecting their average satellite storm water storage volume in the sewer system

Fig. 11: Biological river quality in Southern Ger many 1975 (upper graphic) and 2000 (lower graphic). The colour is shifted from yellow or even red (heavy polluted) to wards green (less polluted) as a sign of signifi cantly improved river quality. Moreover, the map of 2000 is much more detailed –

this shows also the gained public interest in river quality problems

WATER QUALITY IMPROVEMENTS9.

German storm water treatment standards have led to well-performing solutions. In the past 25 years, Ger many’s river quality has improved considerably, see fig. 11. At the left side the River Rhine and in the right down corner the river Danube is to be seen. The first few salmons have showed up again in the Rhine after 60 years of absence! However, our standards are not the cheapest, if compared with other nations. But perhaps the heavy industrialization and dense population in Germany justifies the expenses. Since public money is always short, solutions are sought that are able to lower the costs for control.


EXAMPLES OF TYPICAL CSO TANKS AND STORM RETENTION 10. RESERVOIRS

Following a former period starting from 1975 of very individual planning by consultants, there is now a cata logue available, that illustrates proven standard designs for various tank sizes and types, see ATV-A 166 (1999) and ATV-DVWK-M 176 (2001). These two German design standards recently were taken over from the Austrian guidelines, ÖWAV-Regelblatt 19 (2007). These designs should not be simply copied by the con sultants, but should inspire to individual designs, but on a proved basis. Altogether the standard shows 23 different structures varying from 50 m³ to 17.600 m³ of storage volume. For the sake of brevity, merely a few selected examples can be shown here.

Fig. 12: Pipe-type in-line CSO-tank with upstream storm overflow, storage volume 170 m3, to capture the first flush, design UFT 2001, taken over from ATV-DVWK-M 176 (2001)

The most frequently applied design and construction standard for a CSO tank is shown in

fig. 12. An over sized pipe made from prefabricated concrete provides the storage volume. The typical diameter is 1,80 to 2,40 metres, that is enough height to walk through it for inspection. With a length of 50 meters of storage pipe plus some volume in the control shaft, the volume totals 170 m3. Such a small structure is capable of providing the CSO control for a village with 400 to 500 inhabitants. The tank may be arranged under the street, so no extra foot print is required. At the lower end, there is a flow control that limits outflow during wet weather to 25 litres per second. The storm overflow is situated at the upstream end and simply consists of a fixed side weir, 3 meters long. The whole structure has no moving parts at all. It needs no electricity and is self-cleansing by the continuous flow.

Fig. 13 shows an open inline circular tank. The tank empties by gravity. To improve self-cleansing and swirl flow action of the water body, the tank is fed tangentially. The tank features a clarifier overflow. This overflow weir is arranged at a position, that the water body has to perform nearly one full rotation before being dis charged to give solids a chance to settle down to the floor of the tank. To support self-cleansing during emp tying of the tank, two stirring propellers are installed. The wet weather outflow to the WWTP is 36 litres per second.

For bigger volumes, rectangular shaped tanks are preferred. They are usually split into several parallel lanes to ease cleaning and to secure good sedimentation; see Figure 14. To achieve a uniform inflow to the tank chambers, a lamella wall is arranged behind the diversion weir at the tank inlet. Research has shown sedi mentation efficiencies of up to 80 % of settleable solids. Two scumboards at the storm and clarifier overflow will retain floatables. The wet weather outflow to the WWTP is 118 litres per second. Tanks of this off-line design can also be arranged such that the tank bottom is at a lower level than the incoming sewer. In this case, emptying is done by a couple of small pumps (not shown here). This allows more compact structures and saving of footprint area. The energy costs for pumping back are negligible.


Fig. 13: In-line circular CSO-tank with tangential inflow and upstream storm overflow and inner clarifier overflow, storage volume 500 m3, ATV-DVWK-M 176 (2001)

The runoff from heavy-duty traffic areas, e.g. motorways, requires stormwater treatment too. For this reason, all new motorways in Germany are now equipped with storm water detention

facilities similar to Figure 15. The discussion about whether to use wet or dry ponds is still open, but in practice most structures are of the wet-pond type. The objective of these ponds is to minimize

the hydraulic stress in receiving waters and, moreover, to retain sediments and oil and petrol in the case of a traffic accident. So far, however, there is limited experience with these ponds.

Fig. 14: Off-line rectangular CSO-tank with four parallel lanes and clarifier overflow, storage volume 3.000 m3, ATV-DVWK-M 176 (2001)


Fig. 15: Retention pond for motor way storm runoff, upper part “wet”, lower part “dry” pond version, storage volume 3.000 m3, design UFT 2002

TECHNICAL EQUIPMENT FOR CSO- TANKS AND RETENTION-TANKS11. Typically, some 10 to 15 % of the construction costs of a CSO- or retention-tank are spent for mechanical and electrical equipment necessary for proper and effective operation, such as flow controls, tank cleaning devices, backflow prevention, flow meters and water level control devices, remote System Controls and Data Acquisition (SCADA), see Weiss and Janovsky (2001). In the following the most frequent used equipment is presented in short.

Fig. 16:. Vortex-Valve to control the outflow from a medium sized CSO-tank, installed within a dry shaft

The most critical point at satellite tanks is the outflow control. The tanks are fare off the WWTP and do have no permanent staff. Sewage water tends to plug small control sections, which are required for small flows. Vortex-type flow controls have shown extreme reliability over 30 years now. Some ten thousands units are in operation world-wide. They do have no moving parts, an extreme high flow resistance and do not need any external energy.

Fig. 17: Inductive flow meter and motor driven slide gate to control the outflow from a big tank

There is a trend towards electronic solutions that allow for measuring of the actual discharge rates. Inductive flow meters are now available that are able to measure flows even when the pipe is only partially filled. If the outflow exceeds the set maximum, a Logical Programmable Control (LPC) starts the motor to close a slide valve until the set outflow is reached again. This is “closed loop control” and can even handle plugging problems. But external energy is needed!


Fig. 18:. Tipping flusher to clean CSO-tanks

Any CSO-tank and retention reservoir will show up with sediments and sludge on the floor after emptying. These pollutants got captured in the sewer system and are kept away from the receiving waters! But before the next flooding of the tank the sediments must carried away to avoid remobilization. A very frequent solution is to install tipping flushers. The empty tank will be cleaned once or twice by a powerful water flush.

Fig. 19: Self-regulating movable weir for water level control

Rather new products for stormwater tanks are movable weirs in various designs. Their task is to allow larger overflow discharges at smaller variations of the water level in the CSO tank in order to save construction costs by a reduced overflow weir length and by more efficient use of the tank volume. Figure 19 is an example for a self-regulating weir controlled by calibrated springs. Such devices can also be used for backflow prevention in the case of a flood in the river.

Fig. 20: Horizontal fine screen for removal of gross solids from overflowing water at a CSO-tank, opening width 4 mm, courtesy of ROMAG, Switzerland

Another recent development is the use of sieves or screens to remove gross solids from the spilled storm water. This solution is promoted mainly for aesthetic reasons. Investigations have shown that there is also a small reduction in COD loads. Up to now, however, the use of such devices is not yet widespread. Fig. 20 shows a horizontal fine bar screen at a CSO. It is cleaned by a sliding rack that is operated by a hydraulic piston. The clearance between the bars is 4 mm.

Fig. 21: Rotating drum sieve at the overflow of a CSO-tank; sieve opening width of 3 mm, design UFT

Figure 21 shows a sieve/filter. A large perforated drum, that is partially submerged at overflow situations, is located inside the CSO-tank. The perforation slots have a width of 3 mm. The water enters the drum from the upstream outside and leaves it again from the downstream inside. Within a short time a filter mattress builds up at the outside. When the water level is rising due to the increasing hydraulic resistance of the filter mattress, the drum is rotated slowly and an over-water brush clears off the accumulated solids back into the sewage flow.


Fig. 22: Pre-fabricated vortex separator, factory-produced in polyethylene, lifted into position, ready for operation next day

For small communities prefabri cated vortex separators made of polyethylene such as in Figure 22 are a cost-effective CSO-meas ure, The tangentially incoming flow forms a swirling flow. Similar to the “teapot effect”, settleable solids are pushed towards the underflow. Floatables will collect in an air cushion under the top plate. The device is self-cleansing. It may go into operation the next day after installation. See: Weiss, Brombach and Bauer (1998).

SUMMARY

The paper reflects the European history of urban Storm Water practice with a focus on Germany. One of the oldest German CSO-facilities from 1913 is shown. As a result of World War I and II, the know-how and momentum in sewer technologies was lost in Germany more or less until the “Wirtschaftswunder” triggered a fresh start in the 1970s.

The present European Water Policy is described in brief. The directive 2000/60/EC has remarkable parallels to the US-Clean-Water-Act and sets rigid deadlines. By 2009, all member countries involved shall have established programmes or measures, and all measures shall be operational at the latest by 2012. This new policy will affect nearly all existing urban drainage systems in Europe. The sewer situation in Europe is demonstrated with statistical figures.

The German Water Legislation and the philosophy behind urban storm management are reported in brevity. Furthermore, water consumption and costs of water supply and sewer fees are discussed. A map shows the current distribution of combined and separate drainage systems in the country.

The technical standards set by the DWA, the German Association for Water, Wastewater and Waste, are very comprehensive and detailed in regard to urban drainage and CSO-control. The principle of adding or activating extra storage in the sewer system to retain and to treat wet-weather-runoff is explained. The basic design rules are shown.

Up to now, census 2004, there are more than 41.000 CSO-tanks and storm water retention reservoirs in operation in Germany. They represent a total storage of over 46 thousand million

m3 or 567 litres per German citizen. The public investment into CSO-control in the past 25 years equals about 600 € per capita.

Some selected layouts of storm water tanks of different sizes are shown in detail and described in short.

The paper closes with a short presentation of the most frequent the instrumentation of storm tanks, such as flow controls, flushers, self-regulating weirs, bar screens, drum filters and vortex separators.

REFERENCES

ATV (1998): Geschichte der Abwasserentsorgung (History of Sewerage), 50 Jahre ATV 1948 – 1998. German Association for Water, Wastewater and Waste, Hennef, Germany

ATV-A 128 (1992): Standards for the dimensioning and design of stormwater structures in combined sewers (English edition). German ATV Standards. German Association for Water, Wastewater and Waste, Germany

ATV-A 166 (1999): Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und –rueckhaltung, konstruktive Gestaltung und Ausruestung (Structures for central strom water treatment, design and technical equipment). German ATV Standards. German Association for Water, Wastewater and Waste, Germany (in German)

ATV-DVWK-M 176 (2001): Hinweise und Beispiele zur konstruktiven Gestaltung und Ausruestung von Bauwerken der zentralen Regenwasserbehandlung und –rueckhaltung (Guidelines and examples for the design and the technical equipment of central storm water treatment facilities). German ATV-DVWK Standards. German Association for Water, Wastewater and Waste, Germany (in German)


ATV-DVWK-M 177 (2001): Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanaelen. Erlaeuterungen und Beispiele. German ATV Standards. German Association for Water, Wastewater and Waste, Germany

Brombach and Fuchs (2003): Datenpool gemessener Verschmutzungskonzentrationen in Misch- und Trennkanalisationen (Datapool of measured pollution concentrations in combined and separate sewer systems). KA-Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall, vol. 4, p. 441 – 450 (in German)

Brombach, Weiss and Lucas (2002): Temporal Variation of Infiltration in Combined Sewer Systems. Proceedings of the 9th International Conference on Urban Drainage, ICUD, pp. 55, Oregon, USA

Brombach, Weiss and Fuchs (2005): A new database on urban runoff pollution: comparison of separate and combined sewer systems. Water Science and technology, Vol. 51, pp 119-128, IWA Publishing

Brombach, H. (2006): Abwasserkanalisation und Regenbecken im Spiegel der Statistik (Sewerage Systems and Stormwater Tanks as reflected in Statistics). KA-Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall, vol. 11, p. 1114 – 1122 (in German)

EN 752 (2008): Drain and sewers systems outside buildings

Engberding (1915): Ueber die Wirkung von Regenauslaessen und Regenwasserbecken in staedtischen Kanalisationen. Technisches Gemeindeblatt, 17. Vol. No. 2

Hamburgmuseum (2008): William Lindley in Hamburg und Europa 1808-1900. Dölling und Galitz Verlag GmbH, München Hamburg, ISBN 978-3-937904-77-1

Michelbach, Weiss and Brombach (1999): Nutrient Impact from CSOs on Lake Constance. Proc. 8ICUSD, vol. 2, P. 474 – 481, Sydney

ÖWAV-Regelblatt 19 (2007): Richtlinien für die Bemessung von Mischwasserentlastungen (guidelines to design combined sewer overflows). Österreichischer Wasser- und Abfallwirtschaftsverband, Wien

Weiss, Brombach and Bauer (1998): Vortex Separator for Stormwater Treatment: Applications, Dimensioning, Performance. Proc. NOVATECH, vol. 1, p. 491, Lyon, France

Weiss and Janovsky (2001): CSO Strategies and Practice in Germany. Proceedings Wastewater 2001 – Mladá Boleslav, Czech Republic

2000/60/EC (2000): Directive of the European Parliament and the Council of Oct. 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities from 22.12.2000, pp. 327/1 to 327/72 or http:europa.eu.int

AUTHOR:

Hansjoerg Brombach, apl. Prof. Dr.-Ing. habil. UFT Umwelt- und Fluid-Technik Dr. H. Brombach GmbH Steinstr. 7, 97980 Bad Mergentheim, GERMANY, e-mail: [email protected]


DEALING WITH RAINWATER IN THE CONTEXT OF WATER FRAMEWORK DIRECTIVE

Jörg Londong

ABSTRACT

The negative impact of urban runoff is clearly recognised in the water framework directive (WFD). It is therefore likely that rainwater management will become a key focus of the introduced programme of measures.

The flowing off of rainwater is associated with risks, technical risk on the one hand like local flooding, wet basements, pollution of waters, hydraulic stresses for waters, and administrative risks on the other hand like observing technical standards, missing the good status of the waters (as claimed by WFD) due to stormwater discharges or combined sewer overflows.

From the comparison of an international survey one can find both – emission orientated and ambient approaches. Emission standards for the treatment and discharges of mixed sewage are internationally often very strict. Sometimes ambient approaches are incorporated. Regulations concerning treatment of stormwater are rare.

There is no uniform answer or system for effective urban rainwater management. Ultimately, the characteristics of a catchment or drainage system will influence the design solution that is, in many cases, particular to that catchment. Nevertheless the following principles should be considered: Sustainable protection and enhancement of the natural environment, efficient use of resources (land, water and capital), adequate urban and landscape design of the measures of storm water, financial viability of the project, equitable distribution of the cost to the community, enhancement of social objectives (flood protection with safety levels adopted to future needs, water use, efficiency, recreational amenity, aesthetics). Given the spectrum of issues involved in urban rainwater management, it is important to develop guidelines to provide a clear system of identifying appropriate technologies and solutions to cater for specific issues of urban rainwater management.

Especially those countries, which did not yet invest too much in drainage infrastructure, will have the chance to find a new more integrative, sustainable way of dealing with water and its ingredients in urban areas. The pressure of implementing WFD may be a helpful driver.

INTRODUCTION1.

In the field of water management, the national legislation of the member states and associated countries of the EU has to be harmonised with the requirements of the EU Water Framework Directive [WFD, 2000] and related directives, and water management plans based on individual river basins should be developed and implemented, which will give a new dimension to the ecosystem role in water management.

So far, it was not yet evaluated and quantified what potential benefits could result from the WFD approach, which is setting water-quality goals in the natural water bodies instead of prescribing the design of urban wastewater systems. With this new water-quality based approach,

the design of the systems is by far less predetermined and the options to meet the goals become much more widespread. Also, interactions between the subsystems sewer system, wastewater treatment plant (WWTP) and receiving water as well as between different measures, such as source control or increase of the WWTP loading during wet-weather conditions, may result in synergy effects. The economic benefit from these synergy effects must be balanced against the additional costs resulting from the implementation of the WFD in order to be able to quantify the consequences reliably.

The quality of urban runoff is increasingly recognised as one of the key factors suppressing aquatic ecosystems in many countries, which have build sewerage and waste water treatment traditionally. The negative impact of urban runoff is clearly recognised in the WFD. It is therefore likely that rainwater management will become a key focus of the introduced programme of measures.

RISKS2.

There are many possibilities to handle rain in an urban environment. To exclude the risk of misunderstanding a differentiation between rainwater, stormwater and mixed sewage is prefixed.

Stormwater is water, which is drained by a separate system (separate sewers for sewage and stormwater). Mixed sewage is water which is drained in a combined system (one sewer for sewage and rainwater). Rainwater is used as a main term.

The flowing off of rainwater is associated with risks, technical risk on the one hand like local flooding, wet basements, pollution of waters, hydraulic stresses for waters, and administrative risks on the other hand like observing technical standards, missing the good status of the waters (as claimed by WFD) due to stormwater discharges or combined sewer overflows (CSO).

The risk potentials for the receiving waters are manifold, figure 1 illustrates it.

Figure. 1: Risk potentials of rainwater discharges after [Borchardt and Geffers, 1999]

Rijeka, od 19.-21. ožujka 2009.

prescribing the design of urban wastewater systems. With this new water-quality based approach, the design of the systems is by far less predetermined and the options to meet the goals become much more widespread. Also, interactions between the subsystems sewer system, wastewater treatment plant (WWTP) and receiving water as well as between different measures, such as source control or increase of the WWTP loading during wet-weather conditions, may result in synergy effects. The economic benefit from these synergy effects must be balanced against the additional costs resulting from the implementation of the WFD in order to be able to quantify the consequences reliably.

The quality of urban runoff is increasingly recognised as one of the key factors suppressing aquatic ecosystems in many countries, which have build sewerage and waste water treatment traditionally. The negative impact of urban runoff is clearly recognised in the WFD. It is therefore likely that rainwater management will become a key focus of the introduced programme of measures.

RISKS2.

There are many possibilities to handle rain in an urban environment. To exclude the risk of misunderstanding a differentiation between rainwater, stormwater and mixed sewage is prefixed.

Stormwater is water, which is drained by a separate system (separate sewers for sewage and stormwater). Mixed sewage is water which is drained in a combined system (one sewer for sewage and rainwater). Rainwater is used as a main term.

The flowing off of rainwater is associated with risks, technical risk on the one hand like local flooding, wet basements, pollution of waters, hydraulic stresses for waters, and administrative risks on the other hand like observing technical standards, missing the good status of the waters (as claimed by WFD) due to stormwater discharges or combined sewer overflows (CSO).

The risk potentials for the receiving waters are manifold, figure 1 illustrates it.

Figure. 1: Risk potentials of rainwater discharges after [Borchardt and Geffers, 1999]

minute

hour

day

week

month

year

decade

watercourseSection of a watercourse catchment

time

space

Structural change of the bentic biocoenosis

eutrophication

Accumulation of pollutants in sediment and organisms

Oxygen deficits due to degradation of organic carbon compounds

Survival of pathogenic bacteria and viruses

Resuspension of

sediment

Deposition of solid matter

Acute toxicityHydraulic stress

acute effect

delayed effect

long-term effect

Legend


Next to the biocenotical effects aesthetic aspects have to be observed.Runoff tends to carry a high sediment load, and this – along with sediment associated

pollutants – can have a detrimental impact on receiving watercourses. Research has highlighted the role of sediment in pollutant transport and dispersion. Sediment particles can absorb some chemical pollutants such as phosphates and pesticides, and also tend to be associated with other pollutants including heavy metals and hydrocarbons. As such, sediment entrained in urban run-off should ideally be prevented from entering watercourses.

When runoff flows reach moderate or high levels, turbulence of the flow has been shown to re-suspend and discharge previously captured pollutants from poorly designed stormwater treatment chambers and separators; carrying the re-suspended pollutants downstream.

PRAXIS OF HANDLING RAIN WATER 3.

Praxis of handling rain water does not (yet) fit the new paradigm of WFD, which requires a combined emission orientated and ambient approach,•the identification of cost effective measures and•a monitoring for the control of the efficiency of measures.•

Theory and especially praxis are not yet ready to meet these requirements. The major reason is lack of knowledge concerning the effects of measures on the status of waters and consequently missing rules or applicable guidelines. [Meusel and Londong, 2008]

From the comparison of an international survey (see table 1) one can identify heterogeneous rules and regulations. One can find both – emission orientated and ambient approaches. Emission standards for the treatment and discharges of mixed sewage are internationally often stricter than in Germany. Sometimes ambient approaches are incorporated. Regulations concerning treatment of stormwater are rare.

A lot of energy has been devoted to flow control, to preserve the relatively densely developed areas from flood damage. But resources to address pollution caused by stormwater runoff from man-made surfaces has been given a lower priority.

Table 1: International praxis of handling rain water

Country Specifications

Germany no consistent regulation, each federal state set up own rules, mostly based on emission orientated ATV A 128 standard

A 128 is emission orientated, annual maximum COD-load 250 - 300 kg CSB/(ha.a)

BWK M3 and ATV-DVWK M 153 are ambient approaches, but not commonly used

next to these ATV, ATV-DVWK, DWA rules A 101, A 105, A 106, A 112, A 131, A 148, A 156, A 157, A 400 have to be applied.

Belgium emission orientated mixing approach 5- to 10 times diluting raw sewage (dry weather flow)

combined sewage flow to sewage treatment plant 6 times dry weather flow

ambient standard: max. 7 discharge events per year depending on utilisation of the receiving water

Great Britain requirements depending on utilisation of the receiving waterevaluation (sufficient / not sufficient) of combined sewage

treatment and CSO on behalf of aesthetic contamination, deterioration of the chemical and biological quality in the waters, infringements of water quality standards or admissions, discharges under dry weather conditions

emission limits: annual discharge volume, retention of suspended solids > 6 to 10 mm due to aesthetics ambient standard for NH3 and O as concentration-duration-limits for intermittent loads or percentile limits

Canada since 1985 only separate systems build, no consistent regulation over the whole country

7 minimum measures similar to Great Britain/USAfrom April to October dry weather flow + 90% (!) of the rain

water flow has to be treated in the sewage treatment plant

The Netherlands

separate systems as a general rulecombined system: similar to Germany annual maximum COD-

load, but just 50 kg COD/(ha·a)

Austria standards only for combined systems: similar to Germany = ATV-A 128, but demand of minimum efficiencies for COD, suspended solids, N, P for the transmission to the sewage treatment plant

Switzerland traditional rules for combined sewerage and treatment of mixed sewage

specific discharge values considering the capacity (sensitivity) of the receiving water and of local conditions of the discharge

target value: critical rain events and minimum mixing ratios (lower than in Germany)

new: General drainage plans (integrative)


Australia guidelines to prepare an Urban Stormwater Master PlansWater Resources Act, 1997, water licence to established the

catchment water management boards which have to set up Catchment Water Management Plans

EPA Guidelines for Stormwater Pollution Prevention Code of Practice

regulations to manage on-site stormwater

USA Water discharge permission if 9 minimum measures are achieved (short term implementation): inter alia operation, maintenance and control of CSOs activation of storage volume in the sewerage, high portion of stormwater treated in the sewage treatment plant, no discharge at dry weather conditions, retention of suspended and floating substances, avoiding pollution of the waters, public relations...

max. 4 discharge events per year (a discharge is counted for a continuos rain event)

treatment of at least 85% of the water, entering the sewers during a storm, at the treatment plant (in a long term average)

Local and regional organisations to define and control best management practise (see for example www.basmaa.org and http://humboldtstormwater.com)

Stormwater runoff is expensive to treat. Treatment facilities have to be very large to treat peak storm flows, and the facilities will sit unused for long periods of time. The best way to improve stormwater quality is to start at the source not letting runoff get polluted in the first place and giving priority in the following order: infiltrate or use, store, discharge.

In USA, Australia and Germany many examples of this strategy can be found.

RECOMMENDATIONS4.

Principles4.1.

There is no uniform answer or system for effective urban rainwater management. Ultimately, the characteristics of a catchment or drainage system will dictate a design solution that is, in many cases, particular to that catchment.

Local government and developers should seek to provide solutions that are based on the principles [AG, 2002; Langenbach et al., 2006] of:

Sustainable protection and enhancement of the natural environment. •Efficient use of resources (land, water and capital). •Adequate urban and landscape design of the measures of storm water •Financial viability of the project. •Equitable distribution of the cost to the community. •Enhancement of social objectives (flood protection with safety levels adopted to •

future needs, water use, efficiency, recreational amenity, aesthetics).

Concepts to handle rainwater have to be developed to profound management concepts rather than remaining concepts mainly based upon constructional measures. This is true for all alternatives: separate storm water system, combined system, on site systems.

For separate systems the following principles should be applied:Runoff from any urban site should minimise transfer of any pollutant to the local •

stormwater drainage system in either a solid or dissolved form. The quality of stormwater discharges from any urban site should comply with the •

required environmental values for the receiving waters downstream of the site. Non-stormwater discharges to the stormwater system must not occur from any •

premises.Development should not take place unless measures are put in place during •

construction to minimise the erosion and transfer of silt and sediment off the siteDevelopment shall not take place unless the disposal of stormwater can be achieved •

without imposition of an increased flooding risk to downstream areas.Peak stormwater flows from development sites should be limited to pre-•

development (or other appropriate level) to provide flood protection and protection of the ecosystems of downstream receiving waters.

A major issue influencing the development of long-term urban drainage management plans is the limited availability of, and uncertainty associated with, detailed data on the drivers in many cities. In the absence of the availability of more robust predictions urban planners need support in embracing the complexity and dynamism of the urban environment in a holistic manner. The integration achieved by understanding the needs and demands of local populations with respect to their interactions with urban water and developing an appreciation of the relationships between various aspects of the urban water cycle will lead to greater resilience for urban water management developments. In addition, in making long-term decisions when the future is not absolutely clear, adaptability and flexibility must be key criteria in the identification and selection of stormwater control approaches. [Scholes et al., 2007]

The range of possible measures to deal with rainwater technically is shown in figure 2:

Figure 2: System of measures for the pressure category rainwater /combined sewage discharge [Interwies et al., 2004]

Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na obalnim područjima

Figure 2: System of measures for the pressure category rainwater / combined sewage discharge [Interwies et al., 2004]

Given the spectrum of issues involved in urban rainwater management, it is important to develop guidelines to provide a clear system of identifying appropriate technologies and solutions to cater for specific issues of urban rainwater management. Not isolated applications but cross-border concepts should be developed for rainwater management. A good example for such guidelines can be found in Australia [AG, 2002]

To address this wide range of issues, the management of urban stormwater may be divided into three levels and responsibilities targeting one aim, a good status of waters:

management at a catchment level. • management at a drainage system level. • management at a site level.•

Division of rainwater management into these levels will allow identification of suitable techniques or solutions for a specific location, and will permit identification of who should be responsible for bearing the cost of urban rainwater management.

An obvious issue is the comparison between strategies involving urban rainwater management at a community level (where local government is likely to bear the cost of infrastructure construction etc) versus urban rainwater management on an individual site (where the site owner is likely to bear the cost of infrastructure and the responsibility for maintenance).

Management at a Catchment Level4.2.

The management of urban rainwater at a catchment level combines a number of key issues concerning land, water, vegetation, wildlife and other resources on a catchment wide scale. It is intended to achieve a balance between economic development and the protection and restoration of natural systems. [Kolisch et al., 2000]

Catchment level management of urban stormwater is based on the preservation of existing valuable elements of the stormwater systems, such as natural channels, wetlands and stream side vegetation. Control of stormwater quality and quantity close to the source should be undertaken


Given the spectrum of issues involved in urban rainwater management, it is important to develop guidelines to provide a clear system of identifying appropriate technologies and solutions to cater for specific issues of urban rainwater management. Not isolated applications but cross-border concepts should be developed for rainwater management. A good example for such guidelines can be found in Australia [AG, 2002]

To address this wide range of issues, the management of urban stormwater may be divided into three levels and responsibilities targeting one aim, a good status of waters:

management at a catchment level. •management at a drainage system level. •management at a site level.•

Division of rainwater management into these levels will allow identification of suitable techniques or solutions for a specific location, and will permit identification of who should be responsible for bearing the cost of urban rainwater management.

An obvious issue is the comparison between strategies involving urban rainwater management at a community level (where local government is likely to bear the cost of infrastructure construction etc) versus urban rainwater management on an individual site (where the site owner is likely to bear the cost of infrastructure and the responsibility for maintenance).

Management at a Catchment Level4.2.

The management of urban rainwater at a catchment level combines a number of key issues concerning land, water, vegetation, wildlife and other resources on a catchment wide scale. It is intended to achieve a balance between economic development and the protection and restoration of natural systems. [Kolisch et al., 2000]

Catchment level management of urban stormwater is based on the preservation of existing valuable elements of the stormwater systems, such as natural channels, wetlands and stream side vegetation. Control of stormwater quality and quantity close to the source should be undertaken to reverse the impact of poor stormwater quality and increased volumes of stormwater runoff resulting from urbanisation. Source control measures can include land-use planning, education, regulation and operational practices to limit changes to the quality or quantity of urban run-off before it enters major drains and natural waterways.

The preservation of valuable elements of the natural drainage system can be achieved, source controls provided, and the effects of urbanisation can be remedied using structural control measures. Structural controls could include detention and treatment facilities to improve water quality and control streamflow discharges. Such principles can be applied as part of an ordered framework to achieve environmental management objectives.

Importantly, as well as focussing attention on diffuse pollution, the WFD also offers the opportunity and legislative support for a move away from the more traditional hard engineering approaches to stormwater control through its promotion of integrated approaches to water management, such as the use of Rainwater Best Management Practices, which have to be defined adopted to situation at the appropriate level.

Management at a Drainage System Level 4.3.

Storm drainage systems and combined systems must protect people and the natural and

built environments in all flood events up to and including that corresponding to a community accepted level of risk. The systems should take account of initial and maintenance costs and the benefits of reduced community disruption, trauma and property damage caused as a result of flooding. [AG, 2002]

Management at a Site Level4.4.

In any case the possibilities of on site measures must be investigated.On-site retention means, that rainwater is held for considerable periods causing water to

continue in the hydrological cycle via infiltration, percolation, evapotranspiration and not via direct discharge to watercourses or sewers.

If it is not possible to infiltrate the water on site, an on site storage and throttled discharge to the sewer system is an option.

Management of urban rainwater at a site level combines the issues of managing the quality and quantity of stormwater runoff from an individual site. Varying guidelines are applicable depending upon whether the site is a residential site, a commercial or retail development or an industrial operation.

A NEW PRAXIS IN FUTURE5.

Many published papers and concepts contain innovative ideas but remain rather general and are not widely translated into practice. This will be the task for today’s planning.

Most concepts focus on the water systems only. But it should include integration of the agricultural and the energy sector. Closing cycles of nutrients and water and energy implications receive very limited attention. This will be an important task for the future.

Especially those countries, which did not yet invest too much in drainage infrastructure, will have the chance to find a new more integrative, sustainable way of dealing with water and its ingredients in urban areas. The pressure of implementing WFD may be a helpful driver.

REFERENCES

AG, (2002) Australian Guidelines for Urban Storm Water Management, produced by Patawalonga Catchment Water Management Board, Torrens Catchment Water Management Board, 5 Greenhill Road, Wayville SA 5034, www.cwmb.sa.gov.au , August 2002

ATV A 128, (1992) Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen, 04/92 Standard ATV-A 128E, Dimensioning and Design of Stormwater Structures in Combined Sewer. German Association for Water, Wastewater and Waste


Borchardt D., Geffers K. (1999): Nähr und Zehrstoffbilanzen für Necker und Lahn, In: S.Fuchs, H.H. Hahn: Schadstoffe im Regenabfluss IV. Schriftenreihe des ISWW Karlsruhe Nr. 96, S.107-128, 1999

BWK M3, (2004) Ableitung von immissionsorientierten Anforderungen an Misch- und Niederschlagswassereinleitungen unter Berücksichtigung örtlicher Verhältnisse, 2. Auflage Juli 2004, Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau (BWK) e.V.

DWA-M 153, (2007) Handlungsempfehlungen zum Umgang mit Regenwasser. Merkblatt der Deut-schen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., German Association for Water, Wastewater and Waste Hennef, 2007

Geiger W.F., Meyer P., Londong J., Meusel S., Karl H., Hecht D. and Werbeck N., (2005). Determination of cost-effective measures in view of EC Water Framework Directive. IWA International Conference on Water Economics and Finance. Rethymno, Greece. 8-10 July 2005.

Interwies E., Kraemer A., Kranz N., Görlach B., Dworak T., Borchardt D., Richter S, Willecke J., (2004): HANDBOOK Basic principles for selecting the most cost-effective combinations of measures for inclusion in the programme of measures as described in Article 11 of the Water Framework Directive, ENVIRONMENTAL RESEARCH OF THE FEDERAL MINISTRY OF THE ENVIRONMENT, NATURE CONSERVATION AND NUCLEAR SAFETY, Research Report 202 21 210, UBA-FB 000563/E, Publisher: Federal Environmental Agency (Umweltbundesamt), Berlin, June 2004

Kolisch G., Londong J., Renner J., (2000): Integrated and sustainable river basin management by German river associations. Water 21, no. 10, pp. 38-41

Langenbach H., Holste W., Eckart J., (2006): Theses for the Future of Water Sensitive Urban Design (WSUD), First SWITCH Scientific Meeting University of Birmingham, http://www.switchurbanwater.eu/outputs/pdfs/CHAM_PAP_The_future_of_water_sensitive_urban_design.pdf

Meusel S., Londong J., (2008): Ein Beitrag zum immissionsorientierten Umgang mit Regenwasser bei der Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie, Korrespondens Wasserwirtschaft 11/08

Scholes L., Ellis B., Revitt M., (2007): Drivers for future urban stormwater management (USWM), SWITCH Scientific Meeting, University of Birmingham, UK 9-10 Jan 2007 , http://www.switchurbanwater.eu/outputs/pdfs/WP2-1_PAP_Drivers_for_future_USWM.pdf)

WFD, (2000) Directive of the European Parliament and of the Council 2000/60/EC establishing a framework for community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities, L 327, 22/12/2000, 1-73.

AUTHORS

Prof. Dr .- Ing. Jörg Londong, Bauhaus-Universität Weimar, Professur Siedlungswasserwirtschaft, Coudraystr. 7, D 99425 Weimar


RECENT EXAMPLES OF PLUVIAL FLOOD MAPPING AND RISK ASSESSMENT IN THE UK USING THE PEEPS APPROACH

Ronnie Falconer

ABSTRACT

‘Pluvial’ flooding is defined as flooding from rainfall generated overland flow before the runoff enters any watercourse or sewer. It is usually associated with high intensity rainfall events but can also occur with lower intensity rainfall where ground is saturated, developed or otherwise has low permeability resulting in overland flow and ponding in topographical depressions. Drainage systems and surface watercourses may be completely overwhelmed.

Examples include the Summer 2007 floods in England where pluvial flooding was a major contributing factor. Other European countries have also experience severe pluvial and flash flooding in recent years. For coastal cities, rising sea levels associated with climate change can exacerbate pluvial flood risk through an increase in the period during which drainage systems may be subject to tide-locking. It is also thought likely that climate change will result in an increase in the peak intensity of rainfall events and possibly the frequency of such events.

Identifying areas potentially at risk from pluvial flooding is a requirement of the Floods Directive, particularly in relation to the Preliminary Flood Risk Assessments which, as a first stage, involves high level screening of a catchment, including urban areas, to determine all sources of potential flood risk.

A recent research project in the UK has assessed the technical feasibility of ‘Flood Warning for Other Forms of Flooding’. As part of this work, a Pluvial Extreme Event Planning system (PEEPs) approach has been developed which identifies and maps areas likely to have greater susceptibility to pluvial flooding. The approach involves an initial rapid screening process using GIS based techniques to identify depressions in the topography and critical surface water flowpaths.

A desktop assessment of the initial mapping is applied to determine locations likely to have a high pluvial hazard rating based on depth of topographic depressions and the presence of contributing surface flowpaths. Site inspection of highlighted areas is then undertaken to verify the level of risk and identify local issues and potential solutions. This can be followed by more detailed investigation where justified on the basis of the initial risk assessment.

The technique has been used to produce pluvial flood risk maps in several cities in the UK. Examples are given which demonstrate a close correlation with observations of actual pluvial flooding. This paper summarises the approach adopted along with results for some of the PEEPs assessments which have been undertaken. The paper also discusses techniques for pluvial flood risk assessment and proposes a staged approach.

Introduction

High intensity rainfall events leading to pluvial or flash flooding are not a new phenomenon. However the apparent increasing frequency with which they are occurring and their impact in terms of threat to life, damage and disruption appears to be increasing, possibly due to climate change – and is predicted to increase further.

Shettleston Flood, Glasgow, Aug 2002 (Image courtesy Scottish Water)

The UK Government Foresight Review (2004), and subsequently the Stern Review (2006) recognised the threat of an increase in the frequency and severity of high intensity rainfall events. The reality was brought sharply into focus by the Summer 2007 floods in England which led to the Pitt Review (2007 and 2008) recommendations, which include those specifically to address surface water flooding (in particular Recommendations 2, 5, 6, 18 and 37). More recent flooding in 2008 in Scotland, England and Ireland has maintained a high level of awareness of the urgent need to more fully understand the nature of pluvial flooding and address an apparently increasing risk. For coastal cities, rising sea levels associated with climate change can exacerbate pluvial flood risk through an increase in the period during which drainage systems may be subject to tide-locking. The EU Green Paper (2007) on Adapting to Climate Change highlighted the increased risk to coastal zones due to sea level rise combined with increased risks for storms.

Aerial view of surface water flooding in Hull, June 2007 (source tpa.typepad.com)

The EU Floods Directive recognised the need to deal with ‘all sources of flooding’ and this will be a fundamental aspect of the new Flood Risk Management Bill in Scotland under which it will


be necessary to designate, during the Flood Risk Assessment (PFRA) stage, ‘potentially vulnerable areas’ where the most significant risks are likely to occur. The expected Flooding and Water Bill in England is likely to have similar provisions. This presents a challenge for pluvial flooding given that virtually any area might be susceptible and certainly areas outwith (but including) those designated as at risk of fluvial or coastal flooding.

It is important not to confuse ‘pluvial flooding’ with ‘surface water flooding’. Surface water flooding is the term usually adopted to describe the combined flooding in urban areas from sewers, drains, small watercourses and ditches that occurs during heavy rainfall. It includes:

Pluvial flooding• : flooding as a result of high intensity rainfall when water is ponding or flowing over the ground surface (surface runoff) before it enters the underground drainage network or watercourse, or cannot enter it because the network is full to capacity.

Sewer flooding• : flooding which occurs when the capacity of underground systems is exceeded, resulting in flooding inside and outside of buildings. Normal discharge of sewers and drains through outfalls may be impeded by high water levels in receiving waters.

Flooding from small open-channel and culverted • urban watercourses which receive most of their flow from inside the urban area.

Overland flows• from the urban/rural fringe entering the built-up area, including overland flows from groundwater springs.

Pluvial flooding is distinguished form ‘flash flooding’ which may also be associated with high intensity rainfall but usually arises from a watercourse. Flash flooding may contribute to surface water flooding in urban areas. A recent review by Bain et al (2009) has examined over 500 flash floods across Europe with the aim of preparing a European Flash Flood Database.

Boscastle Flash Flood, Aug 2004 (Image courtesy the Environment Agency and Marc Hill)

The UK Environment Agency’s flood warning service mainly focuses on flooding from the coast and rivers. However, in line with the holistic approach to flood risk management outlined in the Making Space for Water (MSfW) programme, the RF5 Feasibility Study into Expanding Flood Warning to Cover Other Flood Risks (Jacobs, 2007) has investigated the technical feasibility of providing warning services for sources of flooding other than from rivers and the sea. Although the RF5 study was under way well before the Summer 2007 flooding, the outcomes are directly relevant to a number of the key recommendations made in the Pitt Review (2007, 2008).

It is envisaged that high level screening of the potential for pluvial flooding can provide

sufficient information to enable a preliminary assessment of the level of pluvial flood hazard to be made over a wide area. As such, this could help to inform Preliminary Flood Risk Assessments under the Floods Directive and the development of a resource efficient strategy for subsequent mapping possibly using more detailed techniques.

Surface Water Flooding in East Belfast, Aug 2004 (Image courtesy the Rivers Agency)

This paper summarises an appraisal of the technical feasibility of providing warning services for sources of flooding other than from rivers and the sea and focuses on potential forms of pluvial flood warning service and associated mapping of potentially vulnerable areas. The RF5 study involved a number of case study applications in Hull, Sheffield, Kingston-upon-Thames and Carlisle. The paper also describes, as a further example, the subsequent application of the screening process in Belfast to identify areas susceptible to pluvial flooding following widespread flooding in June 2007. The technique has also been applied to London and towns along the Thames Estuary. Various approaches to risk assessment have been trialed and this paper considers aspects relevant to assessing pluvial flood hazard and risk in coastal cities.

Review of ‘Other Sources of Flooding’

Following a review of all non-fluvial and non-coastal sources of flooding perceived as significant by the MSfW Flooding from Other Sources project (HA4a; JBA, 2006), Jacobs (2007) recommended that provision of a warning service should be prioritised as follows:

Priority A: warning system urgently requiredpluvial flooding.−urban sewer capacity and surface water drain capacity exceedance.−groundwater response to prolonged extreme rainfall, high in-bank river levels and −

rebound in major conurbations.Priority B: warning system less urgent

urban infrastructure blockage or failure.−dambreak.−tsunami. −canal breach.−

Priority C: warning not urgent but to be kept under reviewsmall and ‘lost’ watercourses and culverts.−old watercourse routes.−mud/debris flow.−


water supply infrastructure failure.−land drainage system infrastructure failure. −

This assessment was based on criteria which included the frequency of occurrence, potential impact, likely practicality of warning and opportunity to provide better warning information. Following this initial assessment, the technical feasibility of providing forecasts and, hence, a warning service for each of the Priority A and B sources is summarised in Table 1. Each source of flooding has been ranked on a capability scale against criteria including forecasting, lead time and dissemination. Current feasibility is expressed as currently feasible (I), feasible in the near future (II) or unlikely to be feasible for some time (III).

Table 1. Feasibility of a forecast and warning system for the priority A and B forms of flooding

Type of Flooding Sub-categoryCurrentFeasibility

Pluvial Pluvial I

Sewerage and rainage System Derived

Urban Sewer Capacity Exceedance II

Urban Surface Water Drain Capacity Exceedance II

Urban Infrastructure Blockage or Failure III

Groundwater Response to Extreme rainfall I

Response to High In-bank River Levels I

Rebound in major conurbations I

Catastrophic Dambreak II

Tsunami II

Canal Breach III

Table 1 shows that of the priority A and B sources, it is currently technically feasible to consider providing some form of warning service in England and Wales for pluvial flooding and the following three groundwater sources: extreme rainfall in Chalk catchments; high but in-bank river levels in Superficial aquifers; and rebound due to the cessation of industrial abstractions in major conurbations.

Providing a forecast and warning service for pluvial flooding is considered technically feasible, because:

rainfall radar coverage is good, but could still be further improved through • funding of existing plans.

high resolution forecast models have been proven in development but are still to • be implemented operationally.

identification of areas ‘at risk’ is evolving.•

Providing a forecast and warning service for the three forms of groundwater flooding is discussed fully in the RF5 report, Jacobs (2007a) and in a recent paper which summarises this work, Jacobs (2008).

Context for a Pluvial Flood Warning Service

Providing a warning service recognises that at some point a rainfall event will occur that will exceed any surface water management arrangements and provides an option to limit the resulting damage. The impacts of pluvial flooding may be most severe in urban areas where rainfall exceeds the capacity of the drainage system, such as in the June 2007 flooding in Hull. In the UK, Defra recognised the complexity of flood risk in urban areas and identified the need for an improved and integrated approach to managing the risk. Through the fifteen Integrated Urban Drainage pilot studies, new approaches to reducing the future impact of urban flooding (including pluvial) have been tested. These new approaches include modelling, Surface Water Management Plans and Sustainable Urban Drainage Systems. Therefore, while not strictly a management option, a warning service for pluvial flooding should be considered in the context of these, and other ongoing investigations.

A Car In Water That Is Not Suposed To Be There

Through initial demonstrations of technical feasibility, the RF5 project has proposed a potential forecast and warning system which could provide organisations preparing for and responding to pluvial flooding with more warning than is currently available. It was suggested that a form of service could comprise the following two main elements which are explored in more detail below:

Extreme Rainfall Alerts providing targeted forecasts of severe storms; andA Pluvial Extreme Event Planning system (PEEPs) approach to map potentially

vulnerable areas such that actions prioritised through PEEPs could be initiated on receipt of an alert to maximise effective use of the available lead time.

From a technical feasibility perspective it was suggested that, due to the limited lead time likely to be available, alerts of severe rainfall which may cause pluvial flooding are issued directly by the UK Met Office to all responding organisations. This should provide adequate lead time to make preparations, e.g. checking that culverts/screens at key locations are clear, ensuring adequate emergency staff are available and deployed at strategic locations etc.

Further information on techniques which are evolving to provide targeted Extreme Rainfall Alerts is provided in a recent paper, Jacobs (2008) which summarises work undertaken for this element of the RF5 project. Pluvial flooding is often caused by short duration intense rainfall, although it can be caused by more prolonged ‘moderate’ rainfall (e.g. June 2007 flooding in Hull) sometimes with embedded high intensity rainfall cells. The high resolution 1.5km Nation Weather Prediction model will enable the UK Met Office to provide an early warning of 6 – 9 hours lead


time, updated every 3 hours, based on an accurate forecast for scales of around 1000km2 with update warnings at 1-2 hours lead time, updated every hour, based on an accurate forecast for scales of around 100km2. Spectacular improvements in forecasting definition (intensity and location) are obtained with the 1.5km model when compared with the 12km and 4km models currently in use.

Pluvial Extreme Event Planning (PEEPs)

Pluvial flood events invariably have unique characteristics and gaining a fuller understanding of the processes involved through review of data collected on historic events can compliment information obtained from recent and current research and records of pluvial events in the UK, Europe and more widely.

Although pluvial events may have a low probability of occurrence, they can have a high consequence in terms of risk to life and damage (even though the duration of inundation may be shorter than for fluvial flooding). Velocities may be more important in terms of risk to life than damage, whereas depths of pluvial inundation may primarily determine the degree of damage. Doorway threshold levels relative to road levels may be critical to the degree of damage sustained.

The areal extent of high intensity rainfall events that may result in pluvial flooding is also an important consideration and remains a key issue in considering mapping approaches that realistically represent likely pluvial hazard.

In developing a screening tool to map potentially vulnerable areas, considerable progress has been made over the past 12-18 months in the development of various approaches. These can be broadly categorised as:

‘dry’ techniques which use GIS tools to interrogate a DTM and identify depressions • in the topography and surface water flowpaths; and

‘wet’ techniques which model surface flow and accumulation based on a blanket • rainfall approach.

Both approaches are largely driven by topography; hence the accuracy of the base DTM is an important consideration. ‘Dry’ techniques include the Contour Polygon Screening approach which has been successfully demonstrated by the RF5 project as part of the PEEPs methodology and subsequently applied in a number of studies. This approach has the advantage of providing, at low cost, a rapid high level overview assessment of susceptible areas and provides clear definition of depressions and flowpaths for subsequent assessment (mapping ‘clutter’ can mask the clear identification of potentially high hazard areas). Such an overview assessment can be used to identify areas that justify more detailed study.

On the other hand, the ‘wet’ technique can be applied for a variety of pluvial storm events using design rainfall data and has the flexibility to take ground conditions and possibly drainage drawdown into account. It is more computer intensive but new techniques are making the process much faster and more efficient. The technique is also adaptable to benefit from improvements in conceptualisation of the hydrology and, in particular, rainfall-runoff responses for small catchments to better represent the rainfall volumes available for flood generation. A hybrid approach adopting both ‘dry’ and ‘wet’ techniques may be appropriate for some applications.

As well as examining the feasibility of processes whereby the UK Met Office could provide an Extreme Rainfall Alert service, the RF5 study also reviewed various rapid GIS screening techniques

to enable areas which might be susceptible to pluvial flooding to be identified. Such mapping can be used in conjunction with Extreme Rainfall Alerts to maximise the available lead time for emergency preparedness and response and help to target resources more effectively. The rapid screening forms a key element in the Pluvial Extreme Event Planning system (PEEPs) approach which involves the four steps illustrated in Figure 1. The Contour Polygon Screening Technique trialed as part of the RF5 study provided consistently good results in clearly identifying potential pluvial hazard areas for subsequent inspection.

Figure 1. Flowchart illustrating four key tasks in the Pluvial Extreme Event Planning approach

Use of the PEEPs approach on several recent studies has highlighted the considerable benefit to be derived from undertaking site inspections both as a means of ‘ground-truthing’ the mapping of susceptible areas using the screening tool and as means of gaining an appreciation of locally important factors relevant to pluvial flooding and even potential mitigation measures. Site inspections in combination with recorded pluvial flooding data provide a powerful method of validating the overall screening approach.

It is envisaged that PEEPs would form part of a tiered approach to pluvial mapping whereby a Refinement and Review stage would enable subsequent more detailed assessment of hydraulics to be undertaken in areas where this is justified. Mapping would be kept under continuous review to incorporate refinements, new techniques or observations from real events.

It is also anticipated that PEEPs maps of areas most susceptible to pluvial flooding can be developed and used in conjunction with higher level approaches for the preparation of Surface Water Management Plans that cover all sources of surface water flooding.

Mapping Using the PEEPs Approach

The feasibility of undertaking the first two elements in the PEEPs process was initially demonstrated during 2007 in four case study locations: Kingston-upon-Thames, Carlisle, Hull and


Sheffield using both LIDAR and IfSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) digital terrain datasets and a range of contour intervals from 1m down to 0.25m. IfSAR has a reported vertical accuracy of approximately +/- 1.0m and LIDAR approximately +/- 0.15m.

Following a review of available techniques to identify significant topographic depressions and significant flowpaths for surface runoff, two techniques were trialed in the four locations. The clearest identification of risk areas as verified by site inspection was obtained through the Contour Polygon Screening technique (CPS). Techniques to calculate the depths of depressions as an indicator of possible flood hazard as well as the presence of surface flowpaths were evaluated.

Considering only topography to identify areas susceptible to pluvial flooding ignores any role that subsurface (or surface) drainage may play in alleviating (or not) possible flooding. However, as demonstrated by the June 2007 flooding in Hull, drainage systems are almost always overwhelmed during pluvial flooding such that their consideration is of secondary importance. Thus, it could be assumed during pluvial flooding that the drainage systems have inadequate capacity, are blocked or otherwise fail (e.g. pumping stations) and, therefore, only warrant consideration (for any positive impact they may have) at the more detailed Inspection and Refinement and Review stages in the PEEPs methodology.

Table 2 summarises the RF5 study verification of the screening to identify topographic depressions, where 100% indicates that, from the random selection of depressions identified on the maps, the site inspection confirmed that the depressions as indicated by the screening maps exist and are significant in terms of pluvial flood risk.

Table 2. Summary of rapid GIS screening and subsequent on-site inspection results for the four RF5 case study areas

Study Location

IfSAR datacontoured at:

LiDAR datacontoured at:

1m 0.5m 1m 0.5m 0.25mKingston-upon-Thames 46% 54% 92% 100% -

Carlisle 75% 90% 100% 100% -

Sheffield - 75% - 100% -

Hull - 82% - - 81%

These initial trials showed that, firstly, a combination of catchment-wide rapid screening using the CPS technique with IfSAR data, coupled with application of this technique with LiDAR data in urbanised town/city centres, could be a cost effective approach for regional screening of areas most susceptible to pluvial flood risk. Depth screening enables filtering out of shallow depressions which will usually present a low hazard (Figure 2). Secondly, in areas with steeply sloping topography such as Sheffield, identifying depressions in conjunction with surface flowpaths is considered to be particularly useful in identifying areas susceptible to pluvial flooding (Figure 2). Thirdly, the PEEPs approach involving follow-up site inspection of identified significant depressions and flowpaths and consideration of potential hazards and mitigation measures has been demonstrated as practical and feasible to undertake.

At Carlisle records were also available of pluvial flooding which had occurred in conjunction with the major fluvial flooding in January 2005. As was found at Hull, good correlation was obtained between pluvial mapping using the CPS technique and these observations.

Example Flowpaths in Sheffield: Labels A-H above highlight locations on flowpaths in Sheffield. Location A is an identified depression with contributions from two upstream flowpaths; locations B, D and E (and J and H) are on main

traffic routes with adjacent properties at risk; location C is an industrial building where water could pond and location F is a significant depression with a history of flooding. Location G is a deep depression formed by construction of a new commercial

development area downstream.

Figure 2: Example maps showing (top left) topographic depressions identified from IfSAR data in Hull and (bottom left) recorded occurrences of flooding in the same area of Hull (darker lines taken

from Coulthard et al, 2007), and (right) surface flowpaths identified from IfSAR data in Sheffield.


In considering climate change impacts, an increase in the intensity and frequency of high intensity rainfall events will increase pluvial flood risk in terms of extent and frequency. In coastal cities rising sea levels could also be a factor to consider. Possible mechanisms include longer tide-locking of outfalls which could restrict drawdown of pluvial flooding via the drainage system. Similarly, raised groundwater levels associated with higher mean sea levels might also exacerbate the duration and possibly the overall extent of pluvial flooding by reducing infiltration rates and even contributing to the flooding.

Pluvial Mapping in East Belfast

On the 12th June 2007, large parts of Northern Ireland experienced severe storms, of high rainfall intensity, but relatively short duration. As well as in Belfast, intense rainfall caused flooding in Newtownards, Comber, Omagh and Magherafelt. However, the worst of the flooding occurred in East Belfast where the Met Office instrumentation (radar plus gauges) recorded 48.3mm of rain falling between 12:30hrs and 13:30hrs. This rainfall was estimated to have around a 0.3% to 0.2% annual probability of occurrence.

Combined pluvial and fluvial flooding in East Belfast, June 2007. (Image courtesy the Rivers Agency)

This resulted in both fluvial flash flooding and pluvial flooding which caused major disruption throughout Belfast with over 400 properties affected by flooding (Jacobs 2008).

Many of the areas in East Belfast known to have flooded on the 12th June were outside the designated fluvial flood outline. Application of the PEEPs process independently over the catchment correlated well against the actual areas flooded on 12th June outside the fluvial flood outline - confirming the pluvial flood risk. Figure 3 compares the 12th June flood outline with the PEEPs derived areas susceptible to pluvial flooding.

Figure 3: PEEPs outline compared with 12th June flood outline.

Figure 4: Pluvial flood risk areas inspected as part of the PEEPs process.

Similarly to the results summarised in Table 2, a site inspection of 17 locations identified as depressions from the LIDAR data of East Belfast (Figure 4), confirmed that all 17 existed and posed a moderate to severe hazard. In addition, in 89% of locations, the depth of the depression was correctly calculated by the GIS analysis using the CPS technique. Furthermore, there was close correlation between locations identified using the CPS technique and areas which flooded from surface water on 12 June 2007. An analysis of identified flowpaths highlighted a number which passed through or in close proximity to identified depressions which could exacerbate the risk in these locations.

Site inspection confirmed the severity of the level of hazard and enabled a preliminary assessment to be made of possible solutions. Some depressions were found to have a combined fluvial and pluvial hazard i.e. a watercourse may be present with an associated fluvial hazard but the drainage outlet (often a culvert) was such that a localised high intensity rainfall event could potentially increase the hazard beyond that associated with the watercourse alone. In a number of cases it was found that man-made features had created the depression and pluvial hazard –


Figure 5 illustrates one example where a disused railway embankment and blocked or partially blocked culverts had created the pluvial hazard. Clearance/improvement of the culverts would alleviate the risk.

Figure 5: Major depressions associated with disused railway embankment.

Pluvial Hazard and Risk Assessment Techniques

Pluvial flooding is usually associated with high intensity rainfall events (typically >30mm/h) but can also occur with lower intensity rainfall or melting snow where the ground is saturated, frozen, developed or otherwise has low permeability. High intensity rainfall cells can also occur within much longer duration rainfall events. Thus it is quite possible for pluvial flooding to occur in combination with fluvial flooding (as in the Belfast flooding described above). Pluvial flooding can also occur in conjunction with flooding from surcharged sewerage and drainage systems and indeed such flooding can contribute to surface water flooding and also contaminate surface floodwater with foul sewage.

Pluvial flooding results in overland flow, which can be of high velocity where flowpaths are steep, and ponding in depressions in the topography which can be up to several metres deep. Although pluvial flooding can be of relatively short duration, high velocities or deep ponding can pose a risk to life. Pluvial flooding can affect areas which have not been mapped as being at risk of flooding (primarily fluvial flood risk areas) and hence those impacted may be completely unprepared and unaware of a potential flood risk.

During pluvial flooding, urban underground sewerage/drainage systems and surface watercourses may be completely overwhelmed. Nevertheless the rate at which ponding and surface water dissipates will usually depend on the capacity of local watercourses and subsurface drainage and sewerage systems to drain down areas affected.

The interaction between pluvial, fluvial and sewer flooding is complex. Nevertheless, for a high level review, simplifying assumptions can be made which enable a preliminary assessment of pluvial flood hazard to be undertaken which can then be used to target more detailed assessment where appropriate. The GIS-based PEEPs approach assumes that areas impacted by pluvial flooding are either depressions in the topography where surface water ponds or surface water flowpaths. The depth of ponding, which can vary from <0.5m up to several metres, together with the location of flowpaths, provides a broad indication of hazard.

Pluvial flooding in East Belfast, June 2007. (Image courtesy the Rivers Agency)

The hazard associated with the flowpath alone can be associated with the velocity, where gradients are moderate to steep, or simply the volume of flow. A flowpath which intersects a depression is assumed to increase the level of hazard associated with the depression. A situation which can arise in heavily urbanised areas is where a flowpath flows adjacent to or into an entrance to an underground car park, a goods entrance to a commercial premises or an underground station. The CPS technique with LIDAR data can often identify such entrances where there is a clear, albeit small, depression. Even if there is no depression, an adjacent flowpath could still result in flooding of an underground installation. Such situations may be identified during the site inspection of significant depressions and flowpaths (the second stage in the PEEPs approach).

For a preliminary high level review, the identification of areas of ‘High’ pluvial hazard can initially be based on the assumption that average depression depth gives an initial broad indication of the likely severity of pluvial flood hazard. Depths of the depression scan be categorised into four depth ranges:

(i) 0.2m - 0.5m indicating low pluvial hazard(ii) 0.5m - 1.0m indicating moderate pluvial hazard (iii) 1.0m - 2.0m indicating high pluvial hazard(iv) >2.0 m indicating severe pluvial hazard

Depths less than 0.2m would not normally be considered significant in terms of pluvial flood hazard.

However the following aspects are also relevant:Presence of a• flowpath that transects the depression that may drain an upstream

catchment area. Land-use and sensitivity• of the area to flooding: whether there is significant

infrastructure, or other buildings that would be particularly vulnerable to pluvial flooding in the vicinity.

Drainage• outlet: how the depression would drain in the event of a significant rainfall event. What is the mechanism for drawdown and likely rate of drawdown? Is there potential for blockage of a surface outlet that could exacerbate the pluvial flooding?


These elements can be assessed during the site inspection phase (Step 2) and from subsequent more detailed review of mapping and other available information (Step 3).

For an initial high level overview of a particular district, a preliminary assessment of overall pluvial hazard can be based on the total volume of depressions for all depth ranges divided by the total unit area of the district being evaluated. This is defined as the ‘Hazard Index’ (HI). This can be assessed for both urban and rural areas. A high Hazard Index is considered to be of lesser significance in terms of potential damage to infrastructure within predominantly rural areas although it may still be significant in terms of impact on environmentally sensitive areas. For example, in an urban area a district might be regarded as having a ‘High’ hazard rating in relative terms, if the HI is >0.25; ‘Moderate’ if the HI is 0.1-0.25 and ‘Low’ if the HI is <0.1.

For more detailed evaluation of pluvial hazard which takes into account possible impact and hence might be considered as an initial assessment of pluvial flood risk, a matrix-based technique can be applied which firstly takes into account the presence or otherwise of a flowpath in determining a ‘severity of flooding’ rating and then sensitivity of the land use assessed as:

Low• : parkland, farmland etcMedium• : commercial, industrial etcHigh• : residential, significant infrastructure, emergency services, power sub-

stations, underground transportation, water supply, hospitals etc

A hazard rating for flowpaths can also be assessed taking into account the steepness of the flowpath and the upstream contributing area.

Staged Approach to Pluvial Flood Risk Assessment

In order to make most efficient use of resources, the level of assessment undertaken should be proportionate to the perceived level of pluvial flood risk. Thus a tiered or staged approach is appropriate commencing with screening to obtain a high level overview of pluvial hazard and preliminary assessment of risk and then targeting progressively more refined modelling and assessment at the areas of greatest assessed risk. It is quite possible that an initial assessment may alter (to either higher or lower risk) and there needs to be provision for review and re-evaluation of early assessments – this could also be in response to further observed pluvial events.

A tiered approach is likely to include the following stages:

Stage 1: Preliminary high level screening and hazard mapping (IfSAR DTM or LIDAR where available). Simple risk appraisal based on land use.

Stage 2: Screening and hazard mapping using more detailed DTM (usually LIDAR) – possibly making some allowance for ground conditions and drainage drawdown. Broad risk appraisal based on likely impacts – possible risk mapping.

Stage 3: 2D surface only flow modelling using LIDAR DTM (fully hydrodynamic and possibly augmented using threshold data and survey of other key surface features). Detailed hazard mapping. Velocity as well as depth data may be possible. Risk appraisal and mapping based on impacts.

Stage 4: Integrated urban drainage flow modelling representing the dynamic interaction between surface and underground flows. Detailed hazard mapping. Detailed risk appraisal/mapping based on impacts.

The level of input, modelling complexity and cost would increase with each stage. It should be noted that modelling techniques to enable Stage 4 are still evolving.

Stages 1/2 provide a preliminary assessment of depth of inundation as a key indicator of pluvial hazard and key parameter in the assessment of pluvial flood risk. An initial indication of velocity (potentially a key parameter in assessing risk to life) may also be possible. A more accurate assessment of velocity (as well as depth) can be undertaken at Stages 3/4.

Conclusions

The PEEPs process coupled with the CPS rapid screening technique has been demonstrated to be an effective high level approach which can provide a preliminary indication of the level of pluvial flood hazard and risk over a wide area. As such, this can help to inform Preliminary Flood Risk Assessments under the Floods Directive and the development of a resource efficient strategy for subsequent mapping.

High level rapid screening enables a risk based staged approach to be adopted such that resources can be effectively targeted on areas that merit subsequent more detailed assessment possibly using surface flow modeling or integrated urban flood modeling. It also provides a preliminary overview of potential pluvial hazard and has the advantage of gaining an early understanding of locally significant issues through the site inspections which provide valuable verification of the mapping. Other factors, including land use and potential flood impacts, can then be taken into account to make an initial assessment of potential pluvial flood risk which can be refined during later stages where appropriate.

Acknowledgements

Much of the work reported in this paper has been undertaken during projects funded by Defra and the Environment Agency in England and Wales and by the Rivers Agency in Northern Ireland.


References

Bain et al (2009): European Flash Floods Data Collation and Analysis. Flood Risk Management: Research and Practice – Samuels et al. (eds) 2009 Taylor & Francis Group, London.

Coulthard, T., Frostick, L., Hardcastle, H., Jones, K., Rogers, D. and Scott, M. (2007): The June 2007 floods in Hull. Interim Report by the Independent Review Body. August 2007.

European Commission (2007): Adapting to Climate Change in Europe – Options for EU action. COM(2007) 354. June 2007.

Foresight (2004): Future Flooding. Office of Science and Technology. April 2004

Jacobs (2007a): Feasibility Study into Expanding Flood Warning to Cover Other Flood Risks (reference RF5) Technical Feasibility Report. November 2007.

Jacobs (2007b): Groundwater Flooding Records Collation, Monitoring and Risk Assessment (reference HA5) Consolidated Report. December 2007.

Jacobs (2008): Potential Warning Services for Groundwater and Pluvial Flooding, Flood and Coastal Management 2008, July 2008.

JBA (2006): Flooding from Other Sources (reference HA4a). Final Report, October 2006.

Pitt (2007): Learning Lessons from the 2007 Floods: An Independent Review by Sir Michael Pitt. Interim Report. Cabinet Office. December 2007.

Pitt (2008): Learning Lessons from the 2007 Floods. Cabinet Office. June 2008.

Stern Review (2006): The Economics of Climate Change. Cambridge University Press. October 2006.

AUTHOR:

Ronnie Falconer, Jacobs Engineering U.K. Ltd and Chairman of the EWA Sustainable Flood Management Working Group


SUPERVISION OF THE MARSEILLES SEWERAGE SYSTEM AND MANAGEMENT OF RAIN OCCURRENCES

Dominique Laplace, C Nègre, P. Deshons

INTRODUCTION1.

In an urban area, rain generates two types of risks that are necessary to avoid: the pollution that the area receptor is subjected to and the flooding. Marseille is a particular case, and these two risks are strongly amplified by the combination of several factors:

- The Mediterranean climate is characterised by rare and intensive periods of heavy rain that falls over a very short time causing a sharp rise in the drainage network and the phenomena of large run-offs on the surface.

- The form of the Marseilles topography accentuates the risk of flooding because of the watersheds emptying all of the collected water towards urbanised zones.

-The area receptor is the sea, more particularly, beach areas where preserving good quality seawater for bathing is of primary importance.

In order to manage these risks, the Direction de l’Eau et de l’Assainissement (DEA) of the urban community utilises forecasting and hydro-meteorological equipment as well as remote surveillance and remote control facilities to monitor the drainage network. These are manned 24 hours a day by SERAM, (Société d’Exploitation du Réseau d’Assainissement de Marseille) the local sewer system operator.

TELESURVEILLANCE AND REMOTE CONTROL EQUIPMENT2.

By-pass gates have been installed on the storm drains located along the bathing areas of the coast in order to gather the first rainfall and the polluted water from the roads and direct them to a water treatment plant thereby avoiding their discharge into the sea. Should there be a heavier rainfall, then this is in fact discharged directly into the sea. The three largest discharge pipes of the combined network are equipped with motorised gates which makes it possible to plus the capacity available in the sewers themselves and more importantly to reduce the frequency of releasing water towards the sea when it rains. On the other hand however, when there are risks of flooding, the discharge pipes are opened towards the sea.

A dam gate diverts water from a small coastal river away from the bathing area and sends it to its natural riverbed in case of heavy rainfall.

Screening stations are used in order to continuously remove the floating articles from the three principal rivers in Marseille before their expulsion into the sea.

Retention basins are located on the town periphery so as to regulate the flow of water during storms. Remote controlled gates make it possible for the operators to control the emptying of these basins depending on the weather forecast and the water level in the downstream structures.

Pumping stations, essentially distributed on the coastal outskirts, send the waste water to the water treatment plant.

HYDROMETRIC TELEMETERING SYSTEM 3. The level of water in the drainage system and the principal rivers are monitored using a 70

level meter park that electronically transmits the information to the centralised control centre every 6 minutes. Rain monitoring is maintained at the same rhythm by a network of 24 rain gauges distributed throughout the community.

THE CENTRALISED CONTROL CENTRE4.

This center receives all data from the telemetry and remote monitoring system from the drainage network. It then retransmits this information to the personnel in charge of supervising real time, and also to the database, where it can be used in recorded time.

This control center also receives permanent images from the Meteosat satellite and Météo-France local radars allowing SERAM to take the necessary measures to manage the drainage system efficiently and for the DEA and the municipal authorities to guarantee public safety.

In the event of a crisis, the control center can bring together and co-ordinate the necessary emergency response teams because of its telephone warning system which alerts those on call, sends automatic telephone messages, SMS and faxes.

RISK MANAGEMENT5.

Risk management has made it necessary to evaluate different scenarios according to whether it is dry or wet. As regards the latter, there are four levels of different rain situations to address.

The urban watershed has a rapid reaction time, which does not allow for delay in evaluating rainfall on the town before making a decision. An original approach has had to be developed which consists of anticipating the rainfall by evaluating its “potential danger” as soon as it runs towards Marseille. Thus, this allows for the preparation of the drainage system and, when necessary, to send the necessary teams in the field.

5.1 Rainwater Crisis/Issues

In the case of light rain, it is necessary to divert the polluted water towards the treatment plant or to stock it in the retention basins. The major objective is to avoid pollution by preventing water flowing into the sea.

In the case of heavy rain however, the transit of water to the outlets must be facilitated and rainwater must no longer be directed to the sanitary network. The discharge capacity must be used to its best advantage in order to avoid the saturation of sanitary networks and to limit the risk of overcharging the combined and rainwater systems.

In order to satisfy these two objectives, it is essential to anticipate whether water needs to be stored or released.

The detailed studies on the severity of rainfall which have affected Marseille during the past 10 years have made it possible to graduate the risk and anticipate the effects of the rain according to the two principle parameters : the maximum intensity of the rain during 6 minutes and the accumulation recorded on the rain gauge. The gravity of a rainfall is characterised not only by the hydraulic consequences, but also by the number of call outs necessitated by the event.


Different graphs, comprising of the maximum intensity of rain on the X-axis and the accumulation of the downfall on the Y-axis, shows the flow rate, the discharge and the overflow as well as the number of call outs carried out by the SERAM agents and the Marseille Fire Brigade.

The curves “Intensity-Accumulation-Danger” have therefore been worked out so as to quantify the risk potential of a rainfall and to predetermine the sewer management scenario and the number of personnel necessary. In fact, these danger curves allow the operating managers to mobilise the number of personnel on call who are trained to carry out the necessary preventative measures on the known problems so as to limit the effects of the rain. Figure 1 represents a synthesis of these curves.

Figure 1 : curves “Intensity-Accumulation-Danger” used by SERAM

5.2 Management Scenarios of Rain Occurrences

For light rain (level ≤ A), the objective is to protect the receptive area. The risk in Marseille concerns in particular the bathing areas, therefore the gates are programmed so as not to allow water out. The retention basins are closed, guaranteeing maximum storage, the rain flow located in beach areas is sent to the sanitary network by way of the automatic by-pass gate system, the mobile discharge gates of the combined system are kept closed and the pumping stations work at maximum. If the rain increases, as soon as the first discharge occurs, the Environmental Health Department of the municipality is informed of the quantity involved in order to evaluate the risk of contamination and to decide whether to take preventative measures by closing the beaches. In this case, bacteriological samples and analyses are immediately carried out in order to reopen the beaches as soon as the risks disappear.

For an average to heavy rainfall (Levels B, C and D), the objective is to manage the network in order to limit the overflow. Hence, the storm drainage system and the discharge pipes

overflow as well as the number of call outs carried out by the SERAM agents and the Marseille Fire Brigade.

The curves “Intensity-Accumulation-Danger” have therefore been worked out so as to quantify the risk potential of a rainfall and to predetermine the sewer management scenario and the number of personnel necessary. In fact, these danger curves allow the operating managers to mobilise the number of personnel on call who are trained to carry out the necessary preventative measures on the known problems so as to limit the effects of the rain. Figure 1 represents a synthesis of these curves.

Figure 1 : curves “Intensity-Accumulation-Danger” used by SERAM 5.2 Management Scenarios of Rain Occurrences For light rain (level A), the objective is to protect the receptive area. The risk in

Marseille concerns in particular the bathing areas, therefore the gates are programmed so as not to allow water out. The retention basins are closed, guaranteeing maximum storage, the rain flow located in beach areas is sent to the sanitary network by way of the automatic by-pass gate system, the mobile discharge gates of the combined system are kept closed and the pumping stations work at maximum. If the rain increases, as soon as the first discharge occurs, the Environmental Health Department of the municipality is informed of the quantity involved in order to evaluate the risk of contamination and to decide whether to take preventative measures by closing the beaches. In this case, bacteriological samples and analyses are immediately carried out in order to reopen the beaches as soon as the risks disappear.

For an average to heavy rainfall (Levels B, C and D), the objective is to manage the network in order to limit the overflow. Hence, the storm drainage system and the discharge

0102030405060708090100110120130140150160170180190200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

7

0 8

0 9

0 1

00

AB

C

D

Tota

l rai

nfal

lin

mm

Maximum rainfall Intensity in mm/h

of the combined system are opened towards the sea; the retention basin gates are regulated according to downstream flow instructions that indicate limitations, the pumping stations near the sea of the combined system are stopped so as not to overload the structures and the closing of the beaches is systematic.

In conjunction to these actions, the SERAM teams are sent to survey about one hundred points where overflows occur the most frequently. These actions consist essentially of allowing the rain water to flow by removing obstructions from rainwater gullies and grates and ensuring public safety by erecting flood warnings, replacing washed away or displaced man-hole covers, circulation deviations etc. These actions can take from 40 to 80 agents depending on the level of the rainfall B, C or D. A telephone system is set up in order to receive calls from the public which are immediately retransmitted to the ground teams depending on the degree of urgency. This organisation also communicates updated information on current situations.

A member of the Urban Community (DEA) and the Fire Brigade delegate officers to the control centre, and depending on the level of risk, the DEA member can activate the Municipal Assistance Plan.

For dangerous rainfall (Level ≥ D), the water-flow is found principally in the streets. Hence, municipal services collaborate and work together setting up a crisis control centre and implementing the Marseille Municipal Assistance Plan so as to protect the public. Such a plan makes it possible to organize preliminary actions and to prepare the town and its inhabitants to confront the rain and to protect public property by cleaning the gullies as well as protecting people by securing well known overflow points, closing underground structures such as underground car-parks, tunnels, the tube etc, signalling deviations, signposting dangerous areas. In this case, it is also necessary to do early warning of the public. Schools can be informed by automated calls, and the population by local radio.

The SERAM personnel are involved in these actions and inform the crisis control centre of the existing situation in the field. This information and the hydro-meteorological forecasts are regularly transmitted to the municipal control centre by the DEA officer.

5.3 Supervision adapted to Crisis Management

The devices used to supervise have been designed to bring help adapted to the situation: the alarms are filtered in a particular way and each has a gravity co-efficient depending on the state of alert. An automatic system generates real and forecast information of the risks, using the information transmitted by radar, the rainwater gauges and the level meters that are spread throughout the community. These overall images make remote management of the structures possible depending on the level of risk.

5.4 Memorisation of Events

At the end of each crisis, SERAM establishes a storm report which describes the rainfall events, the consequences observed, and the measures taken. The information in these reports is then used to create a data bank, which increases the knowledge of the rainfall and its consequences that in turn helps to improve the actions taken and the quality of the service given.


6. CONCLUSION

The urban rainfall risk management set up in Marseille is an example of a public/private partnership. Taking into account the importance of forecasting rain in order to manage the drainage network efficiently, SERAM monitors the hydro-meteorological activity as well as “non dangerous” rainfall, integrating the problems of bathing water quality and the first discharges. The municipal services are alerted as soon as this becomes a concern for public security. They take over and implement the Municipal Assistance Plan in order to prepare the town for the rain. To achieve this, the rain-water drainage and its surveillance system have to function properly, and the maintenance is permanently assured by the operational manager of the sewerage system.

AUTHOR

Dominique Laplace, Seram, 35, Bd Capitaine Gèze, BP 10 256, 13 308 Marseille cedex 14, France [email protected]


URBANA ODVODNJA U FUNKCIJI ZAŠTITE VODA

Boris Kompare, Goran Volf, Nataša Atanasova

SAŽETAK

Članak opisuje alternativne pristupe urbanoj odvodnji, koji s više aspekata optimiziraju samu urbanu odvodnju, kao i zaštitu količina i kakvoće voda. U radu su prikazani osnovni koncepti klasičnog i alternativnog pristupa. Prikazan je i problem povećanja količina i smanjenja vremena pojave oborinskog tečenja iz naselja sukladno sa rastom naselja kod klasičnog načina odvodnje (odvesti vodu što prije po najkraćem putu). U radu su slikama prikazani alternativni načini odvodnje, tj. zadržavanje i poniranje, npr. zadržavanje na krovovima, zadržavanje na površini ili ispod nje, poniranje na mjestu nastanka, oborinska voda kao krajobrazni element, itd. Prodiskutirani su problemi kvalitete ispuštene vode u okoliš, odnosno zaštita površinskih i podzemnih voda u pogledu količina i kakvoće.

KLJUČNE RIJEČI: kakvoća vode, količine voda, oborine, podzemne vode, površinske vode, urbana odvodnja, zaštita voda, očuvanje voda.

ABSTRACT

The paper deals with modern approaches to urban drainage, which optimize urban drainage as well as the water quantity and quality protection. Basic classic and modern approaches are shown. The problem of increased flow peaks and decreased time of concentration due to urbanization is shown – classic concept: get rid of water as fast as possible. Alternative concepts are shown on figures, i.e. detention, infiltration, (sub)surface retention, water in landscape, etc. Water quality and quantity problems of the released urban water are discussed, too.

KEYWORDS: water quality, water volume, rainfall, underground water, surface water, urban drainage, water protection.

UVOD1.

Zbog povećanja urbanizacije povećavaju se koeficijenti otjecanja te smanjuju mogućnosti zadržavanja oborinskih voda na površini. Intenzivna urbanizacija je naime sa prenamjenom površina jako smanjila retencijske (zadržavajuće) i infiltracijske (ponirajuće) sposobnosti prirodnog terena, a postojeće odvodne mreže teško su slijedile nagli razvoj gradova. Mišljenje, odnosno praksa, da kanalizacija mješovitog tipa odvodi, pored sve otpadne vode iz kućanstava, obrta i industrije, i veći dio oborinske vode, je u zadnjim desetljećima 20. stoljeća pokazala potrebu za temeljitom revizijom. Naime, zbog takvog pristupa utvrđeno je da dolazi do sve češćih prelijevanja (poplava) kanalizacije iznad projektno predviđenih vrijednosti. Problem je nastao zbog toga što su kanalizacije u starim gradskim jezgrama većinom mješovitog tipa, a na tu se kanalizaciju priključuju također i nova (pri)gradska naselja, što dovodi sve više do većih preopterećenja kanalizacijske mreže. Prvobitna rješenja su bila povećanje kanalizacije. No, takva

rješenja nisu ni ekonomična a niti prihvatljiva šta se tiče okoliša. Mješovitu kanalizaciju je naime sa sanitarnog aspekta količinski potrebno dimenzionirati na sve sanitarne otpadne vode te na dio drenažnih i oborinskih voda, a u pogledu kvalitete potrebno je osigurati što veću zaštitu okoliša prilikom prelijevanja otpadne vode iz kanalizacijskog sustava. Drenažne i oborinske vode, koje ne odvede kanalizacija, potrebno je sanirati drugim mjerama, prije svega zadržavanjem na površini, poniranjem, odvajanjem mrežom osnovnih prirodnih vodotoka ili izgrađenih otvorenih kanala i jaraka, kao i po primjereno uređenim cestovnim površinama.

Problemi količina, kako protoka tako i volumena, detaljno su već obrađivani (Kompare, 1991; Vahtar i Kompare, 1998). U ovom radu usredotočit ćemo se na probleme kakvoće vode kod odvajanja oborinske vode iz naseljenih (urbanih) predjela. Obrađivat ćemo kakvoću odvedene vode, kao i kvalitetu i zaštitu prijemnika odvedene vode, tj. površinskih i podzemnih vodnih tijela.

U poglavlju Materijali i metode predstavit ćemo teoretska i praktična ishodišta za promjenu mišljenja (paradigme) o načinu urbane odvodnje. U poglavlju Rezultati dati ćemo i komentirati važeće alternativne načine urbane odvodnje, dok ćemo u Zaključku dati glavne smjernice i prijedloge za rješenja urbane odvodnje – kako u Sloveniji, tako i na širim regionalnim prostorima, pa tako i Hrvatskoj.

MATERIJALI I METODE2.

Povećana urbanizacija zahtijeva nove površine, odnosno veće površine za izgradnju, zato se povećana opterećenja kanalizacije ne iskazuju samo u povećanim protokama, već i u povećanim volumenima vode, a koje kanalizacija ne može odvesti. To je i najčešći uzrok najtežih posljedica poplava, koje se pojave sa intenziviranjem urbanizacije i zanemarivanjem istovremenog rješavanja primarne odvodnje u naseljima (Kompare, 1991). Dijagram povećanja vršnih protoka te smanjenja vremena podizanja hidrograma s povećanjem, odnosno progušćenjem urbanizacije, prikazan je na Slici 1.

Slika 1. Povećanje vršnog protoka te smanjenje vremena njegova nastanka s povećanjem urbanizacije


Ima više uzroka zbog kojih poplave mogu ugroziti urbanizirane površine, a najčešće se javljaju zbog neposrednog ili posrednog utjecaja oborina. Neposredni uzroci su:

Oborine, koje su pale neposredno na urbanu površinu, tj. vlastite oborinske a) vode.

Oborine, koje su pale na zaleđe, koja neposredno gravitira na urbaniziranu površinu. b) To su prije svega one površine koje nemaju formirane veće odvodnike te se oborinsko otjecanje odvija većinom površinski, po jarcima uz cestu, kanalima itd.

Posredni uzroci su posljedica tuđih voda iz zaleđa, koje većinom nastaju na većem oborinskom području, kao što je obrađeno u ovom radu. No, urbanizirano područje obično je dio većeg sliva. Vode sa ovog šireg područja imenujemo kao tuđe, odnosno posredne vode zaleđa. Uzroke poplava vezane uz oborinske vode iz tih posrednih područja možemo zato podijeliti na:

Visoke vode u odvodniku te prelijevanje preko nasipa.c) Visoke vode u odvodniku, koje su još ispod krune nasipa, ali svojim usporom utječu d)

na režim izlijevanja iz kanalizacije i površinskih vodotoka, koji dreniraju neposredno slivno područje.

Podizanje razine podzemne vode.e) Primjer povećanog otjecanja oborinskih voda sa izgrađenih i uređenih umjetnih površina,

na kome se vidi lokalan utjecaj urbaniziranih površina, je primjer Nove Gorice. Tu izgradnji nije slijedilo pravovremeno i ispravno uređenje odvodnje, a što je imalo za posljedicu česte lokalne poplave. Slične probleme imaju i druga slovenska mjesta, gdje se zbog gradnje na neprimjerenom terenu, kojeg nije moguće primjereno odvodnjavati, pojavljuje šteta već kod običnih pljuskova.

Gradnja sve većih profila kanalizacije sukladno sa povećanjem i širenjem urbanizacije pokazala se je ekonomski neprihvatljivom, iako je često u najgušćim gradskim centrima to jedino tehničko moguće rješenje (npr. Pariz, New York, Chicago). Drugdje, gdje još nije sve izgrađeno, možemo pristupiti ka revitalizaciji mjesnih vodotoka i vodenih površina (npr. Beč, Maribor, Nova Gorica). Pri projektiranju novih naselja imamo jako široku paletu kako tehničkih, tako estetskih i ekoloških pristupačnijih mogućnosti, ili pak povećanja prirodnih retencijskih i infiltracijskih kapaciteta prirodnoga prostora koji će se urbanizirati. Pregled klasičnih i modernih pristupa dan je na Slici 2.

Slika 2. Dva načina – paradigme urbane odvodnje. Lijevo, klasični pristup sa stalnim povećanjem presjeka kanala. Desno, moderni pristup, koji u najvećoj mogućoj mjeri teži očuvanju, ili pak

povećanju prirodne retencijske i infiltracijske sposobnosti prostora

Klasični pristup, koji je prikazan na lijevoj strani slike 2, traži da se s povećanjem urbanizacije

povećavaju presjeci kanalizacije, jer se sukladno slici 1 povećavaju količine i volumeni „viška“ oborinske vode koju je potrebno odvesti iz naselja. Sa stajališta naselja je takvo rješenje možda i prihvatljivo, no sa stajališta naselja nizvodno to znači povećanu ugroženost od poplava, što u konačnici znači da takvo rješenje nije prihvatljivo. Zato je potrebno upotrijebiti moderne pristupe, gdje se „višak“ oborinske vode pokušava zadržati na samom mjestu nastanka, odnosno čim više uzvodno od njezinog puta. Mogućnosti koje vidimo na slici 2, su: (1) zadržavanje na krovovima, (2) zadržavanje u vrtovima, parkovima, dvorištima, parkiralištima, cestama itd., (3) poniranje na prirodno propusnim površinama (vrtovi, parkovi), (4) poniranje pod inače nepropusnim površinama (parkirališta, ceste), (5) zadržavanje i poniranje na za to posebno namijenjenim površinama (suhi i/ili mokri bazeni), (6) zadržavanje u podzemnim bazenima, itd.

Opisane mogućnosti korigiraju (umanjuju) neposredno otečene količine, tj. protoke i volumene. A kako je sa kakvoćom vode, odnosno prijemnicima? Na to pitanje ćemo odgovoriti u idućem poglavlju, gdje ćemo detaljnije prikazati neke od nabrojenih modernih pristupa urbane odvodnje.

REZULTATI 3.

U ovom poglavlju predstavljamo pojedine moderne načine urbane odvodnje, prije svega s naglaskom na kakvoću odvedene vode i njen utjecaj na prijemnike te vode, kako površinske tako i podzemne vode.

Jedna od prvih mjera je zadržavanje oborinske vode na samim krovovima. Za tu mjeru je potrebno da su krovovi ravni. Sa tehničkog aspekta (pored obavezne vodonepropusnosti krova) je to dostatan uvjet. Sa aspekta očuvanja prirode odnosno aspekta očuvanja okoliša je smisleno da se ravni krov zazeleni. Na taj način u nekom smislu popravljamo štetu koju smo napravili kad smo sa zgradom-objektom zaposjeli plodnu zemlju, jer zemlju preselimo samo nekoliko katova više. Plodna zemlja ima još neke dodatne funkcije: (1) zadržava oborinsku vodu da sporije otječe, (2) povećava evaporaciju i sa time smanjuje volumen otekle vode, (3) biljke kao građevni materijal stvaraju ugodniju mikroklimu, (4) sloj zemlje predstavlja toplinsku izolaciju krova zgrade, (5) zemlja predstavlja prirodni filter, gdje se oborinske vode očiste (kondicioniraju), itd. Primjer ozelenjenog ravnog krova je restoran na odmorištu uz autocestu u Austriji (slika 3).

Zadržavanje oborinskih voda u vrtovima i parkovima je relativno jednostavno. Pri projektiranju takvih površina za zadržavanje moramo znati da više nemamo posla sa čistom kišnicom, već da je ta već tekla po tlu, koje je lako moguće onečišćeno sa različitim onečišćenjem, npr. na vrtovima to su pesticidi, u parkovima herbicidi itd. Ipak je to onečišćenje za okoliš zanemarivo te pretpostavljamo da ga isperu same padaline. Gdje zadržavamo vodu sa parkirališta i cesta, moramo računati i sa onečišćenjem od prometa, najčešće ulja i naftnih derivata. Primjer parkovnih zadržavajućih/retencijskih površina s Floride prikazuju slike 4 i 5 (Armstrong, 1998). U Sloveniji imamo lijepe primjere mokrih zadržavajućih površina ispod Vetrišća u Novi Gorici (slika 6) te suhu zadržavajuću površinu (suhi bazen) na Trati u Ljubljani (slika 7).


Slika 3: Ozelenjen ravni krov na restoranu uz odmorište na autocesti u Austriji (Hundertwasser i sur., 1997)

Slika 4: Zadržavanje oborinske vode sa parkirališta u parku na Floridi u mokrom bazenu, tj. Minimalna razina vode je stalno prisutna (Armstrong, 1988)

Slika 5: Zadržavanje oborinske vode sa parkirališta u parku na Floridi - suhi bazen, tj. po pljusku se polako isprazni, kad je vrijeme sunčano nema vode (Armstrong, 1988)

Slika 6: Mokri bazen pod Vetrišćem u Novi Gorici (Gjud, 2000)


Slika 7: Suhi bazen na Trati u Ljubljani – Šiška, Dravlje. Bazen je nakon kiša potopljen do ceste koja je prikazana na rubu slike

Ako prilikom jakih oborina i uz to vezanog otjecanja dolazi do izlijevanja mješovite kanalizacije, imamo velik problem u pogledu sanitarne kvalitete razlivene vode. Tada naime nemamo samo posla sa kišnicom, već sa razrijeđenom komunalnom (fekalnom) otpadnom vodom. Takva voda predstavlja veliku potencijalnu opasnost od zaraza hidričnim zaraznim bolestima. Zato je u primjeru zadržavanja takvih voda na (parkovnim) površinama potrebno predvidjeti ispiranje preplavljenih površina sa čistom vodom na kraju oborina (primjer Olimpijski park u Muenchenu). Preplavljene ceste s vodom iz mješovite kanalizacije se u načelu ne ispiru, jer se smatra, da su ceste same po sebi »nečiste«, odnosno dovoljno se isperu nakon prestanka preplavljenja kanalizacije. Istovremeno se također pretpostavlja da oborinska voda ne ulazi u mješovitu kanalizaciju, pa stoga kanalizacijom otječe praktično sva komunalna otpadna voda. Zato se pri projektiranju površinskih zadržavajućih bazena pokušava izbjeći zadržavanju razlivenih voda iz mješovite kanalizacije. Ako su bazeni nužno potrebni, onda ih obično projektiramo u sklopu same komunalne (fekalne) kanalizacije – u tom primjeru se uvijek grade podzemni bazeni, odnosno pokriveni i zaštićeni pred preplavljivanjem i izlijevanjem u okolicu.

Tamo, gdje imamo odvojenu kanalizaciju, naravno fekalna kanalizacija prilikom oborinskih situacija nije preopterećena te normalno funkcionira i ne dolazi u doticaj sa oborinskom vodom. U takvim naseljima možemo graditi površinske zadržavajuće bazene u sklopu samog naselja – još bolje, naselje oblikujemo u funkcionalnu cjelinu sa urbanom odvodnjom a ne obratno. Lijep primjer takvog koncepta je naselje Kronsberg kod Hannovra. Nekoliko prikaza prirodne funkcionalne i u mjesto okruženje integrirane urbane odvodnje naselja Kronsberg je prikazano na slikama 8 i 9 (KUKA, 2000).

Slika 8: Mokri bazen integriran u identitet naselja Kronsberg (KUKA, 2000)

Slika 9: Izgled cjelokupnog integriranog uređenja parka i urbane odvodne (površinsko zadržavanje, poniranje) u naselju Kronsberg u Hannoveru (KUKA, 2000)


Površinski bazeni su većinoma napravljeni tako da zadržana voda istovremeno infiltrira (ponire), osim u slučaju stalnog zajezerenja. Za izvedbu propusnih podloga nije potrebno gotovo ništa – više problema imamo kad moramo osigurati nepropusne podloge, gdje je potrebno upotrijebiti glinu ili plastične folije. Relativno čistu vodu sa slabo prometnih površina možemo infiltrirati i preko finih pješćanih filtera, gdje se zadrži većina nećistoća – primjer iz naselja Kronsberg je prikazan na slici 10.

Slika 10. Izvedba propusnih korita sa dubinskom ponirućom drenažom u finom pijesku, koji poniru relativno malo onečišćenu vodu sa parkirališta i malo prometnih ulica u naselju Kronsberg

(KUKA, 2000)

U SAD-u imaju ispod parkirališta namještene infiltrirajuće drenaže. Ispred ulaza u te drenaže voda se grubo mehanički očisti u pjeskolovu-mastolovu. Izgradnja takve drenaže vidljiva je na slici 11-14 (Armstrong, 1988).

Danas bi se, zbog povećane brige oko zaštite okoliša, odnosno zaštite pitkih podzemnih voda, vjerovatno napravili još bolje čišćenje oborinskih voda prije njihova poniranja u podzemlje. Pješćane filtere moguće je dopuniti s ugljenim filterima, odnosno s filterima iz organskog oblika ugljika,(samljevena kora drveta, piljevina), koji bi djelovali kao absorbcijski filtri za mikroonečišćivače. Debljinu takvih filtera potrebno je pravilno proračunati te predvidjeti njihov rok trajanja te filtere nakon toga roka zamijeniti novima. Istrošeni filteri se odlažu na deponiju za (neopasne) otpadke.

Kišnica, koja je tekla neko vrijeme po gradskim površinama se na svom putu onečisti. Najviše je onečišćen prvi val, koji ispere nečistoće sa cesta i kanala – kasnije je kišnica puno čišća. Vidljivo onečišćenje prouzrokuje većinom mehaničko onečišćenje, kojega lako možemo odstraniti sa taloženjem u oborinskim retencisjkim bazenima. I dio organskog onečišćenja, koje se uhvati za fine mehaničke čestice, se u retencijskim bazenima istaloži kao mulj. Taj mulj nakon kraja oborina izvučemo i odvezemo na deponiju, a zadržanu vodu polako ispuštamo na komunalni uređaj za pročišćavanje, gdje se još očisti rastopljeni, neistaloženi dio organskog onečišćenja.

Slika 11: Izrada podzemnog retencijskog i infiltracijskog prostora za oborinsku vodu

s parkirališta – polaganje geotekstila i drenirajućeg sloja pijeska

Slika 12: Izrada podzemnog prostora za zadržavanje i infiltraciju oborinskih voda s parkirališta – polaganje drenažnih cijevi i

popunjavajućeg sloja pijeska

Slika 13: Drenažna cijev u infiltracijskom prostoru

Slika 14: Konačni izgled parkirališta s podzemnom drenažom. Ozelenjenje skriva

utok sa pjeskolovom-mastolovom


Retencijske bazene za kišnicu moramo u načelu graditi na odvojenoj - razdjelnoj kanalizaciji, jer smo upravo zaključili, da su urbane oborinske vode samo u prvom valu jako onečišćene. Takvi se bazeni danas grade na autocestama po Sloveniji, no još ne, ili vrlo rijetko, i po naseljima. Izgled bazena za zadržavanje oborinskih voda ispred uređaja za pročišćavanje, koji zadržava prvi val odvedene kišnice te tako štiti (vodotok, more) od onečišćenje a koji istovremeno štiti i uređaj za pročišćavanje pred opterećenjem za vrijeme oborina, prikazan je na slikama 15 i 16.

Slika 15: Bazen za zadržavanje kišnice zadržava, odnosno čisti prvi, najviše onečišćeni val kišnice te tako štiti recipijent od onečišćenja

Slika 16: Strojno čišćenje mulja iz oborinskog retencijskog bazena nakon palih oborina

ZAKLJUČAK

U nekoliko kratkih teza, a što je ilustrirano sa slikama, prikazali smo alternativne, tj. moderne i okolišu prihvatljive načine urbane odvodnje. Pokazalo se da pravilno osmišljanje urbane odvodnje znači praktično sasvim nove mogućnosti za prirodan izgled naselja. Takva rješenja daje mjestu ugodniji i prirodniji izgled, a istodobno omogućuju očuvanje ili pak povećanje prirodne retencisjke i infiltracijske sposobnosti izgrađenog prostora. Pri tome u potpunosti poštuju kako tehničke tako i prirodne kriterije za kvantitativne i kvalitative parametre očuvanja okoliša. U širem društvenom pogledu su opisana rješenja i ekonomski racionalna :

* zbog zadržavanja i infiltracije/poniranja voda na mjestu nastanka aktivno smanjuju mogućnost od poplava, odnosno veće štete od poplava naselja koja se nalaze nizvodno,

* zbog manjih vršnih protoka zahtijevaju manje nizvodnije protočne profile,* zbog manjeg opterećenja okoliša s onečišćenjima smanjuju troškove za

pripravu pitke vode, odnosno za očuvanje kvalitete i kvantitete površinskih i podzemnih voda,

* zbog infiltracije na mjestu nastanka vraćaju prirodi njenu prvobitnu hidrološku bilancu te povećavaju kakvoću biotopa i biotsku raznolikost, odnosno povećavaju zdravlje ekosustava i mogućnost odaziva na opterećenje (prihvatni kapacitet),

* raspršeno zadržavanje na terenu, infiltracija/poniranje te zadržavanje pod terenom znaći veću učinkovitost samopročišćavanja te veću kakvoću izvora (pitke) vode.

NAPOMENA Prezentirani rad je već prethodno bio publiciran (Kompare, 2002), ali je zbog aktualnosti

tematike koju obrađuje na molbu organizatora predmetne konferencije Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na obalnim područjima uvršten u njen program.


LITERATURA

Armstrong, J. (1988): (autor fotografija), osobna korespondencija.

Gjud, K. (2000): Odvajanje padavinske vode v urbanih naseljih – tehnični in krajinski vidiki, Diplomski rad, FGG, Ljubljana.

Hundertwasser, Mattson, P., Muthesius, A. (ed.), Schmied, W., Taschen, A. (ed.). (1997): Hundertwasser Architecture: For a more human architecture in harmony with nature. Taschen Amerika.

Kompare, B. (1991): Modeliranje deževnega odtoka iz urbaniziranih povodij, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo, Oddelek za gradbeništvo in geodezijo, Inštitut za zdravstveno hidrotehniko, Ljubljana.

Kompare, B. (2002): Urbana odvodnja v funkciji zaščite voda. Zbornik referatov, Vodni dnevi 2002, Portorož, 3.-4. oktober 2002. (ur. Roš, M.), Slovensko društvo za zaščito voda, Ljubljana, 79-90.

KUKA (2000): Wasser am Kronsberg, Kronsberg-Umwelt-Kommunikations-Agentur GmbH Mlakar, A. (ur.), Simoneti, M. (ur.), Matjašec, D. (ur.), (1998): Voda: raba, varovanje, oblikovanje, Zbornik 5. letnega strokovnega srečanja Društva krajinskih arhitektov Slovenije, november 1998, DKAS, Ljubljana.

Vahtar, M., Kompare, B. (1998): Odvodnjavanje vode v urbanih okoljih: tehnični problem za vodarje in oblikovalski izliv za krajinske arhitekte. V: Voda: raba, varovanje, oblikovanje, Zbornik 5. letnega strokovnega srečanja Društva krajinskih arhitektov Slovenije (ur. Mlakar, V, Simoneti, M., Matjašec, D. ), DKAS, Ljubljana.

Mlakar, A. (ur.), Simoneti, M. (ur.), Matjašec, D. (ur.), (1998): Voda: raba, varovanje, oblikovanje, Zbornik 5. letnega strokovnega srečanja Društva krajinskih arhitektov Slovenije, november 1998, DKAS, Ljubljana.

Vahtar, M., Kompare, B., (1998): Odvodnjavanje vode v urbanih okoljih: tehnični problem za vodarje in oblikovalski izliv za krajinske arhitekte. Voda: raba, varovanje, oblikovanje, Zbornik 5. letnega strokovnega srečanja Društva krajinskih arhitektov Slovenije (ur. Mlakar, V, Simoneti, M., Matjašec, D. ), DKAS, Ljubljana, 1998.

AUTORI: Prof.dr. Boris Kompare, univ.dipl.ing.gradb.; Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Inštitut za zdravstveno hidrotehniko, Hajdrihova 28, SI-1001 Ljubljana , p.p. 3422. , Slovenija2 Goran Volf, dipl.ing.građ., Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C.Eminan 5, 51.000 Rijeka, Hrvatska3 doc.dr. Nataša Atanasova, univ.dipl.ing.gradb., Univerza v Ljubljani, Fakultet za gradbeništvo in geodezijo, Inštitut za zdravstveno hidrotehniko, Hajdrihova 28, SI-1001 Ljubljana , p.p. 3422. , Slovenija e-mail: [email protected]


ODVODNJA AUTOCESTA I ZAŠTITA VODA: ANALIZA DJELOVANJA UREĐAJA ZA PROČIŠĆAVANJE U KRŠU

Boris Kompare, Renato Babič, Tjaša Griessler Bulc, Uroš Cerar, Martin Knez, Janja Kogovšek, Jože Panjan, Metka Petrič, Marina Pintar, Primož Rodič, Sergije Babić,

Nataša Atanasova

SAŽETAK

U članku su prikazani rezultati istraživanja djelovanja uređaja za tretman oborinskih voda sa autocesta (AC) na krškom terenu. Za pilot pokus odabrana je betonska taložnica kod Divače, kao i u jednoj od prethodnih studija. Na taj smo način dobili pouzdanije rezultate, pa se predviđa da će se na osnovi tih rezultata moći rekonstruirati objekt te s ponovnim mjerenjima dobiti informaciju o uspješnosti provedene rekonstrukcije. Detaljno su komentirani rezultati hidrauličke analize i analize kakvoće djelovanja objekta. Glavne pretpostavke su, da (1) u taložnicu dotječe pijesak sa kolnika i okolnih obronaka uz cestu, (2) također dotječe u taložnicu i raznovrsno kruto onečišćenje, naročito plastična ambalaža, (3) otvori za regulaciju protoka se začepljuju ambalažom i pokošenom travom, (4) protok kroz taložnicu je previše turbulentan te ispire tek istaložene čestice, (5) učinak mehaničkog (te dijelom kemijskog) čišćenja je unutar predviđenih granica, (6) poniranje tako slabo obrađene vode u podzemlje je upitno. Dani su zaključci sa prijedlozima rekonstrukcije objekta te prijedlozi pravilnog održavanja, npr. (1) na dotoku je obavezno ugraditi pijeskolove, (2) za zadržavanje plastične ambalaže i trave se ugrađuje „Tirolska“ rešetka, (3) zona taloženja i zona sedimentacije u taložnici se razdjeljuju pregradom koja onemogućuje resuspenziju, (4) prije upoja obrađene vode u krško podzemlje potrebno je izvesti pješčani filter, ili još bolje (5) biljni uređaj za pročišćavanje (biofilter).

KLJUČNE RIJEČI: autoceste, onečišćenje, zaštita voda, zaštita okoliša, krš, monitoring

DRAINAGE OF MOTORWAYS AND WATER PROTECTION:ANALYSIS OF PERFORMANCE OF A WATER TREATMENT STRUCTURE

ON KARSTIC TERRAIN

ABSTRACT

The paper shows an analysis of a rainfall runoff water treatment structure (WTS) on a motorway on carstic terrain. The selected pilot WTS near Divača was analysed already by a former study. In this study more credible results were obtained, on their basis reconstruction will be carred out, while further analysis will give information on the success of reconstruction. The main findings of the hydraulic and quality analysis of the WTS are: (1) sand from adjacent slopes and gulleys is entering the sedimentation basin, (2) all kind of particulate waste, mainly plastics and

mown grass, is also entering the WTS, (3) the flow regulating orifices are being chocked by the particulate waste, (4) the flow through the settler is too turbulent and thus flushes already settled matter, (5) the effect of the mechanical (and partly chemical) cleaning is under expectations, (6) the infiltration of such incompletely cleaned water into the carstic underground is questionable. The conclusions give proposals for reconstruction of the WTS and for proper maintenance: (1) sand traps must be constructed at the entrance to the WTS, (2) the Tyrol grates shall be implemented to catch the plastics and mown grass, (3) the settling and settled zones in the settler shall be divided by a special grate that disables resuspension, (4) before the treated water is infiltrated into the carstic underground, a sand filter, or better (6) a reed bed (biofilter) shall be constructed.

KEYWORDS: motorways, pollution, water protection, environmental protection, carst, monitoring

UVOD1.

Ceste i autoceste (AC) zbog sigurnosti prometa zahtijevaju vrlo učinkovitu odvodnju, koja pri tome predstavlja opasnost za okoliš količinom i kvalitetom odvedene (otpadne) oborinske vode (stalno onečišćene), te povremenim onečišćenjima, koja većinom nastaju prilikom prometnih nesreća (npr. razlivanje opasnih tekućina).

Globevnikova (2002) navodi, da je odlukama o zaštitnim zonama izvora vode pokriveno 12% površine Slovenije kao I i II zaštitna zona, dok je u III zaštitnoj zoni samo 22% Slovenije. Nezaštićenih (sa odlukama) izvora vode je mnogo više. Te zone se pretežno rasprostiru nad međuzrnskim naplavinskim vodonosnicima na poljoprivrednim ravnicama, gdje su osim intenzivnog poljodjelstva prisutni urbanizacija, industrija te naravno i promet. Sve te aktivnosti ugrožavaju kvalitetu površinskih i podzemnih voda. Druga poznata činjenica je da je cca. 44% površine Slovenije pod kršem, gdje je očuvanje kvalitete vode još teže nego na međuzrnskim vodonosnicima. Za Sloveniju su također značajne pojave nevremena sa velikim intenzitetima padavina, koji prouzrokuju velika i kratkotrajna, a i jako onečišćena otjecanja. Zato se postavlja pitanje, kako učinkovito izvesti odvodnju AC te istovremeno učinkovito zaštiti okoliš pred negativnim utjecajima ispiranja i dreniranja oborinskih voda s AC. U proteklih desetak godina je za zaštitu okoliša (hidrosfere) zbog odvodnje AC napravljeno jako puno – nastala su prva ishodišta (Rismal sa sur., 1994), Smjernice (DARS, 1995, 1999) te Upute za projektiranje (DARS 1995, 1996), izvođenje i održavanje uređaja za pročišćavanje (UZP), a koje su zaživjele i u praksi. Tako je prema nekim saznanjima u Sloveniji pred 7-8 godina izgrađeno preko 215 UZP na AC, od toga 33 bazena u betonskoj izvedbi te 182 zemljana bazena (Hauck, 2000). U našoj studiji smo željeli ocijeniti, tj. izmjeriti količinu onečišćenja sa AC, djelovanje UZP i konačno zasićenost okoliša sa kontroliranim ispustima pročišćene vode sa AC. U ovom članku prikazujemo konkretan primjer analize UZP (taložnice) betonske izvedbe na odabranom krškom području.

Promatrali smo betonsku taložnicu br. 4 na dionici AC Čebulovica – Divača, točnije kod groblja u Divači. Ispust iz objekta je izveden u obližnji krški ponor – vrtaču, koju su za tu namjenu očistili od raslinja te dodatno povećali dostupni dio ponora (Rodič, 1997). Spomenuti UZP je u svojoj studiji prvi puta analizirala Pintareva sa suradnicima (Pintar i sur., 1997, 1998). Tadašnja istraživanja su pokazala da za sve opažane oborinske događaje ispust u okoliš ne premašuje dozvoljene vrijednosti, odnosno maksimalno dopuštene koncentracije (MDK) po valjanim propisima (Ur.l.RS 35/96). Isto tako, istraživanje je pokazalo relativno malu učinkovitost, odnosno sposobnost pročišćavanja UZP. Sa našim istraživanjem smo htjeli provjeriti ova dva podatka i dati


smjernice za konkretno optimiziranje djelovanja UZP. Učinkovitost smo se odlučili razmotriti s više stanovišta – kako upotrebe već investiranih sredstava, te u slučaju da je potrebna rekonstrukcija, kako doseći čim veći učinak, tj. poboljšanje djelovanja s najmanjim financijskim troškom.

MATERIJALI I MEDOTE RADA2.

Na UZP smo postavili mjernu opremu za automatsko i autonomno promatranje oborinskih kao i hidroloških događaja (količina oborina, protoci na dotoku i ispustu na/iz objekta) te analizu kvalitete ulazne i izlazne vode. Na Slici 1 je prikazano postavljanje uređaja za mjerenje oborina – ombrografa, a na Slici 2 je prikazano postavljanje uređaja za mjerenje razine vode - limnigrafa, s kojim smo posredno preko razine vode izračunavali protoke. Na Slici 3 prikazano je postavljanje automatskog uređaja za uzorkovanje na ulazu u bazen, a uređaj za uzorkovanje na izlazu iz bazena je slično postavljen. Vidljiv je žlijeb za registriranje minimalnih količina vode, u koji je postavljen automatski uzorkivač i spojena cijev za uzorkovanje.

Slika 1. Situacija ombrografa na mjernom poligonu bazena br. 4 kod Divače

S postavljenom mjernom opremom smo željeli pratiti pojedine oborinske događaje (epizode). Ombrograf daje točnu dinamiku padavina na toj specifičnoj pilot lokaciji. Limnigraf mjeri visine vode u bazenu. Na osnovu tih podataka, geometrije bazena te izlaznih otvora izračunamo protoke na dotoku i izlazu u/iz bazena. Uređaji za uzorkovanje se pri dolasku oborinske vode na ulaz bazena sinhrono uključe te uzimaju uzorke po postavljenom vremenskoj shemi, tako da dobijemo cijelu dinamičnu sliku dotoka i izlaza iz bazena u količinskom i kvalitetnom smislu (protoci vode te pronosi i koncentracije onečišćenja).

Slika 2. Položaj limnigrafa u taložnici Slika 3. Položaj automatskog uređaja za uzorkovanje na ulazni dio bazena

REZULTATI I DISKUSIJA3. Analiza mjerenja razine vode u objektu te oborina kraj objekta3.1.

Mjerenja razine vode u objektu te oborina kraj objekta su se odvijale u terminu od 8.4. do 22.10.2001. godine. Između svih zabilježenih oborinskih događaja bilo je izdvojeno 14 takvih, gdje je bio zabilježen značajniji porast razine vode u objektu.

Količina vode koja je protekla kroz objekt izračunata je iz nizova trenutnih podataka o protocima kroz objekt (odnosno regulator protoka), a oni su bili izvedeni iz podataka o razini vode u objektu pomoću protočne krivulje. Ukupna količina oborina izračunata je iz izmjerenih podataka o oborinama, podataka o veličini sliva te koeficijenta otjecanja. Veličina ukupnog slivnog područja je za promatrano područje 4,39 ha, od čega 1,66 ha otpada na asfaltiranu površinu, 0,38 ha na srednji (zatravljeni) pojas između voznih površina, 0,1 ha na odvodne kanale te 2,33 ha na zaleđe od kud vode dotječu u odvodni sustav. U provedenoj analizi je na osnovu tih površina te njihovih pripadajućih procijenjenih koeficijenata otjecanja utvrđen rezultirajući srednji godišnji koeficijent otjecanja 0,53. U Tablici 1 su predstavljeni podaci o ukupnim količinama protekle vode kroz objekt te količinama oborina, odnosi među njima te koeficijent otjecanja, koji bi izjednačio rezultate obaju analiziranih količina vode.

Ukupna količina protoka kroz objekt je u lipnju (6.6. te 17.6.) puno manja od oborina zbog visokih temperatura i intenzivnog isparavanja te poniranja u suhu zemlju. Tim uvjetima bi odgovarale vrijednosti koeficijenta otjecanja 0,13 te 0,10. I u srpnju je koeficijent otjecanja bio manji od procijenjenog, no ipak veći od prethodna dva (0,37). Dana 23.9. je došlo do jako velike razlike između ukupno pretečene vode kroz objekt te oborina, tako da je i za taj ljetni dio ova razlika prevelika. Pojavile su se oborine koje su trajale duže od 24 sata, zbog kojih se je zemlja zasitila sa vodom te je koeficijent otjecanja morao biti puno veći. Praktično jednake vrijednosti su


bile izračunate za mjerenje 04.10. No, proračunate ukupne količine vode koje su tekle kroz objekt dne 21.10., potpuno su nelogično više od ukupnih oborina. Kako se je to ponovilo dvaput u istom danu, najvjerojatnije razlog te nelogičnosti je začepljenje izlaznog regulatora protoka. Pri istom nivou razine vode u objektu stvarni protok kroz regulator bio je puno manji od izračunatog, zbog čega je bio proračunat i prevelik volumen vode.

Tablica 1. Prikaz mjerenih količina protekle vode kroz uređaj za pročišćavanje, proračun oborina te proračun stvarnog koeficijenta izlaza ϕ:

Datum Vobj (m3) Vpad (m3) Vobj/Vpad ϕiz.

05.05.01 63.5518.05.01 78.5631.05.01 176.4603.06.01 131.7506.06.01 93.05 369.95 0.25 0.1317.06.01 66.18 342.02 0.19 0.1020.07.01 144.57 204.75 0.71 0.3731.08.01 404.8204.09.01 206.5014.09.01 333.8223.09.01 373.83 1205.23 0.31 0.1604.10.01 398.25 395.54 1.01 0.5321.10.01 202.89 186.14 1.09 0.5821.10.01 194.14 151.24 1.28 0.68

Analiza mjerenja kakvoće vode3.2.

Fizikalno kemijske analize te proračun učinkovitosti taložnice obzirom na zadržanu masu onečišćenja govore, da taložnica djeluje relativno dobro za veće suspendirane tvari. Otopljeno onečišćenje, odnosno onečišćenje koje je vezano za fine čestice, u većem dijelu neometano otječe kroz taložnicu. Rezultati za analizirani oborinski događaj 4. na 5.10.2001. prikazani su u Tablici 2. Treba uzeti u obzir da je dotok na UZP trajao ispod jednog sata, zato se je uređaj za uzorkovanje na dotoku po jednom satu uzorkovanja zaustavio. Izlaz iz bazena je zbog ugrađenih regulatora protoka te kapaciteta zadržavajućeg volumena trajao duže – uređaj za uzorkovanje je uzorkovao dva sata (120 min.).

Kako je vidljivo u Tablici 2., koncentracije u dolaznoj vodi su većinom ispod maksimalno dozvoljenih koncentracija (MDK) za ispust u okoliš iz uređaja za pročišćavanje (ur.l. RS 35/96). Izlaz iz objekta je, osim za suspendirane tvari, praktično uvijek ispod MDK. Sa tog gledišta su uređaji za pročišćavanje (UZP) za stalno onečišćenje prilikom padavina skoro pa nepotrebni. Ipak se treba znati da je funkcija UZP prvenstveno zadržavanje opasnih tekućina (tvari) prilikom prometnih nesreća – s tog gledišta ne mora se dvoumiti o upotrebi UZP. Sa druge strane mogu se pak zapaziti relativno slabe učinke čišćenja (taloženja) za mikroskopske dijelove te na njih vezano onečišćenje. Za pojedine je parametre učinak čišćenja izrazito negativan, jer bilanca masa pokazuje da istječe više onečišćenja nego ga dođe u bazen. To je posljedica isplivavanja prethodno istaloženih tvari. Zato je s tog stanovišta potrebno rekonstruirati taložnice takvog tipa te povećati učinkovitost UZP kako bi se ekonomično koristio uloženi novac na zaštiti voda, a istodobno učinkovito povećati zaštitu okoliša.

T

ablic

a 2.

Prik

az a

naliz

e ka

kvoć

e vo

de z

a ob

orin

ski d

ogađ

aj 0

4. n

a 05

.10.

2001

. sa

izm

jere

nim

kon

cent

raci

jam

a te

izra

čuna

tim m

asam

a i

učin

cim

a (in

deks

v =

vod

ena

otop

ina,

sč =

vez

ana

za su

spen

dira

ne če

stic

e, o

sjenč

ana

polja

= p

rela

ze M

DK)

Para

met

arJe

dini

caM

DK

Ur.l

. 35/

96Vr

ijem

e uz

iman

ja [m

in] s

redn

jega

uzo

rka

MA

SAU

LAZ/

IZLA

ZJE

DIN

ICA

MA

SEU

ČIN

AK

[%]

0-20

20-4

040

-60

60-8

080

-100

100-

120

pH_u

laz

-6,

5-9,

06.

546.

616.

68

pH

_izl

az-

6,5-

9,0

6.66

6.66

7.03

7.03

7.07

7.07

N/A

N/A

N/A

Elek

trov

odlji

vost

_ula

zμS

/cm

N/A

191

151

119

Elek

trov

odlji

vost

_izl

azμS

/cm

N/A

137

137

146

146

129

129

N/A

N/A

N/A

Talo

ženj

e tv

ari_

ulaz

ml/l

0,5

0.8

0.6

0.3

35.4

6g

69.0

Talo

ženj

e tv

ari_

izla

zm

l/l0,

50.

20.

20.

10.

10.

10.

111

.01

Neo

topl

jena

tvar

_ula

zm

g/l

8014

784

816.

32kg

68.3

Neo

topl

jena

tvar

_izl

azm

g/l

8054

5413

1311

112.

00Su

šena

tvar

_ula

zm

g/l

N/A

163

9488

7.00

kg7.

5Su

šena

tvar

_izl

azm

g/l

N/A

7373

8080

6969

6.47

Žare

na tv

ar_u

laz

mg/

lN

/A13

510

910

47.

30kg

0.0

Žare

na tv

ar_i

zlaz

mg/

lN

/A94

9496

9698

988.

40Pb

(v)_

ulaz

mg/

l0,

50.

101

0.02

50.

009

2.48

g41

.5Pb

(v)_

izla

zm

g/l

0,5

0.02

40.

024

0.01

40.

014

0.01

40.

014

1.45

Ni (

v) _

ulaz

mg/

l0,

50.

030.

020.

021.

44g

0.0

Ni (

v) _

izla

zm

g/l

0,5

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

0.03

2.62

Cu (v

) _ul

azϕg

/l50

02.

31.

41.

40.

10g

25.4

Cu (v

) _iz

laz

ϕg/l

500

11

0.9

0.9

0.8

0.8

0.08

Cr (v

)_ul

azm

g/l

0,5

0.12

0.1

0.09

6.52

g0.

0Cr

(v) _

izla

zm

g/l

0,5

0.1

0.1

0.09

0.09

0.09

0.09

8.09

Pb (s

d) _

ulaz

mg/

lN

/A0.

240.

130.

3514

.61

g23

.4Pb

(sd)

_iz

laz

mg/

lN

/A0.

180.

180.

130.

130.

090.

0911

.20

Ni (

sd) _

ulaz

mg/

lN

/A0

0.01

0.01

0.48

g0.

0N

i (sd

) _iz

laz

mg/

lN

/A0.

020.

020.

020.

020.

020.

021.

75Cu

(sd)

_ul

azϕg

/lN

/A7.

36.

84.

239

0.40

g10

.9Cu

(sd)

_iz

laz

ϕg/l

N/A

4.5

4.5

3.4

3.4

4.2

4.2

347.

74Cr

(sd)

_ul

azm

g/l

N/A

0.07

0.08

0.05

4.35

g32

.4Cr

(sd)

_iz

laz

mg/

lN

/A0.

030.

030.

040.

040.

030.

032.

94KP

K_ul

azm

g/l

120

5734

1621

73.9

8g

100.

0KP

K_iz

laz

mg/

l12

00

00

00

00.

00TO

C_ul

azm

g/l

3012

,914

,67,

977

9,49

TOC_

izla

zm

g/l

3015

,415

,412

,812

,88,

98,

910

51,2

9g

0,0

TLS_

ulaz

mg/

l20

10,0

10,7

9,2

644,

14TL

S_iz

laz

mg/

l20

13,0

13,0

13,0

13,0

8,2

8,2

980,

58g

0,0


Prijedlog konstrukcijskih poboljšanja uređaja za pročišćavanje3.3.

Još za vrijeme mjerenja Pintarove (Pintar sa sur., 1997, 1998) je zapaženo da dotoci u bazen dovode pijesak pa i veće kamenje. To je utvrđeno i u našoj analizi. Naime, bez obzira na standardno ugrađen pjeskolov na slivnicima uz cestu, događa se, da otvorenim kanalom oborinska voda donosi erozijske naplavine sa priključenih obronaka AC.

Mjera 1: Pred ulazom u UZP je nužno potrebno postaviti dodatni pjeskolov. Povrh svega smo pored višekratnih pregleda stanja, odnosno djelovanja UZP naišli

na problematične količine plivajućih otpadaka, prije svega plastične ambalaže (PVC vrećice, plastične boce). Ti se komadi zadrže u svim dijelovima taložnice te prilikom prelijevanja, odnosno djelovanja razdvajača protoka (rasterećivača s kojime se vrši obilazak UZP) dođu do ponora u krško podzemlje, što je potrebno što prije sanirati. Isto važi za pokošenu travu, koja začepljuje izlazne regulatore i s time mijenja hidrauličku i okolišnu funkciju UZP. Iako organski razgradljiva, i trava nije prihvatljiva u ponorima i krškom podzemlju.

Mjera 2: Na dotoku na UZP je potrebno urediti zadržavanje plivajućih otpadaka – predlažemo rešetku po uzoru tirolskog zatvarača (vidi Sliku 4).

Kako nismo uspjeli obuhvatiti oborine, koje bi na razdvajač donijele veće protoke, također nije došlo do veće resuspenzije sedimenta sa dna, što se pak prema nekim drugim pokazateljima (premalena akumulirana količina sedimenta!), ipak događa. Zato je važno da smanjimo turbulenciju, povećamo učinak taloženja, odnosno zadržavanja najfinijih čestica.

Mjera 3: U same bazene bi trebalo ugraditi žaluzine da se spriječi turbulencija na dnu te s time i resuspenzija (vidi Sliku 4).

Mjera 4: Za povećanje dijela istaloženih najfinijih čestica trebalo bi iznad dna bazena ugraditi žaluzine kako bi se spriječilo djelovanje turbulencije do dna i time onemogućavala resuspenzija. Na taj način bi se povećala učinkovitost taloženja (bazeni su sada 10x premali za dobar učinak taloženja finih čestica, koje sa sobom nose većinu nečistoća).

Mjera 5: Iza zadrživača, odnosno taložnice namjestiti još barem pješčane ili neke druge filtere. Preporučljivo bi bilo da se ugrade biljni uređaji za pročišćavanje, koje djeluju i biološki, ne samo fizikalno (vidi Sliku 5).

Slik

a 4.

Prij

edlo

g do

grad

nje/

reko

nstr

ukci

je ti

pske

bet

onsk

e ta

ložn

ice,

kak

av je

pro

učav

an u

Div

ači,

sa ti

rols

kom

reše

tkom

na

ulaz

u (lo

vlje

nje

pliv

ajuć

ih i d

rugi

h ve

ćih

otpa

daka

) te

podn

om ža

luzi

nom

na

dnu

(ne

dopu

šta

resu

spen

ziju

sedi

men

ta)


Slika 5. Tehnološka shema biofiltera – pješčanog filtera, zasađenog sa raslinjem

ZAKLJUČAK

Većina zaključaka navedena je u samoj diskusiji sa definicijom potrebnih mjera. Na tom mjestu bi još jednom spomenuli, da analize prijašnjih izvođača (Pintar sa sur., 1997) kao i naše analize pokazuju (ali ne dokazuju), da koncentracije onečišćenja (većinom) ne prekoračuju zakonsko dopuštene MDK već na ulazu u uređaj za pročišćavanje, a još je bolja slika na izlazu. Sa tog stanovišta su uređaji za pročišćavanje (UZP) za stalno onečišćenje prilikom oborina skoro nepotrebni. Ipak mora se znati da je funkcija UZP prvenstveno zadržavanje opasnih tekućina prilikom nesreća – sa ovog stanovišta se ne mora dvoumiti o upotrebi UZP.

Za procjenu učinkovitost zaštite okoliša također nisu samo presudne veće koncentracije, već i godišnje količine u okoliš ispuštenih neželjenih tvari. Samo tako možemo ocijeniti dugoročne kumulativne posljedice onečišćenja. Stalne koncentracije značajnih onečišćenja, bez obzira na niže ulazne koncentracije, dugoročno prouzrokuju promjene u vodnim i kopnenim ekosistemima. Naime, provedenim istraživanjima nije se uspjelo provjeriti uvjet u smislu godišnje bilance, tj. dopuštenih godišnjih količina onečišćenja koje dospijevaju u okoliš, jer sam opseg rada nije dozvoljavao tako detaljan i skup monitoringa. Nadamo se da će se i to moći uskoro provesti i tako zaokružiti analizu djelovanja pilot uređaja.

Za izradu konačnog prijedloga rekonstrukcije uređaja za pročišćavanje su potrebni hidraulički modeli za provjeru obaju predlaganih rješenja, i to najprije na modelu sa smanjenim mjerilom, a zatim još na pilot uređaju u M 1:1.

Kako se radi tipskim objektima, predlažemo da se u kontekstu mjera zaštite okoliša ne izvodi redovni monitoring na svim tim objektima, kao što je to potrebno u duhu slovenskih a vjerojatno i drugih nacionalnih propisa. Umjesto toga predlažemo da se na cjelokupnoj mreži AC Slovenije odredi par tipičnih situacija odvodnje, odnosno izgradnje uređaja za pročišćavanje. Za te pilot uređaje bi zatim trebalo provesti cjelokupni monitoring te na njegovoj podlozi projektirali iduće sigurnosne mjere, kao i sa zakonodavstvom usklađivali i razvijali relevantne propise.

Prije svega je potrebno pravilno održavanje, koje je značajno za pravilno i optimalno djelovanje, odnosno za maksimalnu zaštitu hidrosfere od onečišćenja.

ZAHVALA Autori ovog rada se zahvaljuju DARS, koja je naručila i financirala predmetnu studiju te

gospođi Suzani Svetličič i savjetniku Andreju Ločniškarju sa DDC.

NAPOMENA Prezentirani rad je već prethodno bio publiciran u Komparea i drugih (2002), ali je zbog

aktualnosti tematike koju obrađuje na molbu organizatora predmetne konferencije Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na obalnim područjima uvršten u njen program.

LITERATURA

DARS d.d. (1995): Smernice za vsebino PGD projekta vodnogospodarskih ureditev za AC – za pridobitev vodnogospodarskega soglasja. Delovna skupina: Rejc-Saje, M.; Šmid, F.; Rožič, N.; Eržen, K.; Hauck, J.DARS d.d. (1995): Navodila projektantom za izdelavo tehnične dokumentacije – odvodnjavanje meteornih voda iz avtocestnih površin. Delovna skupina: Rismal, M.; Rejc-Saje, M.; Šmid, F.; Hauck, J., Ločniškar, A.


DARS d.d. (1996): Navodila projektantom za izdelavo tehnične dokumentacije – odvodnjavanje meteornih voda iz avtocestnih površin. Delovna skupina: Rismal, M., Hauck, J., Šmid, F., Rejc-Saje, M., Ločniškar A.DARS d.d. (1999): Smernice za določitev načina zaščite podzemne vode na območju avtocest. Postopki določanja načina zaščite podzemne vode v odvisnosti od stopnje občutljivosti vodonosnika s tehničnimi ukrepi.Globevnik, L. (2002): Vodni viri in varstvo voda v Sloveniji po povodjih, V Zborniku seminarja: Varstvo in kvaliteta pitne vode, Olimije, 18.4.2002, 15-24.Hauck, J. (2000): Zagotavljanje kvalitetne izvedbe izvedbe hidrotehničnih objektov v vlogi ohranjanja in varovanja okolja, Zbornik referatov: Strokovni posvet na temo Projektiranje in gradnja sistemov za odvodnjavanje voznih površin, Ljubljana – Gornja Radgona Kompare, B., Atanasova, N., Babič, R., Panjan, J., Griessler Bulc, T., Cerar, U., Rodič, P., Knez, M., Kogovšek, J., Petrič, M., Pintar, M. (2002): Odvodnja avtocest in zaščita voda: analiza delovanja čistilnega objekta na krasu. V Zborniku radova 6. slovenski kongres o cestah in prometu, Portorož, 23.-25.oktobra 2002. (ur: Vilhar, M.). Družba za raziskave v cestni in prometni stroki Slovenije, Ljubljana, 93-102.Pintar, M., Burja, D., Anzeljc, D., Ajdič, M.; Rebolj, D., (1997): Odtok atmosferskih vod z AC, kemizem vod in učinkovitost lovilcev olj in usedalnikov, končno poročilo, Vodnogospodarski inštitut, Ljubljana.Pintar, M., Ajdič, M., Leskovšek, H. (1998.): Kemizem padavinske vode z avtoceste pri Divači in v Vipavski dolini, Zbornik referatov: 4. slovenski kongres o cestah in prometu, (Ur: Ašanin-Gole, P.), Portorož, 26.-28. oktobra, 1998., Družba za raziskave v cestni in prometni stroki Slovenije, Ljubljana, 259-267.Rismal, M., Brezigar, B., Fazarinc, R., Kompare, B., Rojnik, F., Rožič, N. (1994): Strokovna izhodišča za določitev potrebnih ukrepov za zaščito voda pred negativnimi vplivi avtocest. FGG-IZH in VGI, Ljubljana.Rodič, P. (1997): Zasnova hidravlične ureditve ponikovalnic pri zadrževalno čistilnih objektih na AC odseku Čebulovica – Divača – Dane (objekti št. 1 do 5), Inštitut za hidravlične raziskave, Ljubljana.Ur.l.RS, 35/96. Uredba o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda iz virov onesnaževanja, Ur.l. RS, št. 35/96, 2953 – 2960.

AUTORI: Prof.dr. Boris Kompare, univ.dipl.ing.gradb.; dr. Nataša Atanasova, univ.dipl.ing.gradb., e-mail:

[email protected], Renato Babič, ing. kem., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Inštitut za zdravstveno hidrotehniko, Hajdrihova 28, SI-1001 Ljubljana , p.p. 3422. , Slovenija

doc.dr. Tjaša Giessler Bulc, univ.dipl.biol., LIMNOS d.o.o., 1000 Ljubljana, Podlimbarskega 31, Slovenija

Uroš Cerar, univ.dipl.ing.gradb., Primož Rodič, univ.dipl.ing.gradb., JRZ Inštitut za hidravlične raziskave – Hidroinštitut, 1000 Ljubljana, Hajdrihova 28doc.dr. Martin Knez, mag. Janja Kogovšek, univ.dipl.ing.kem., dr.Metka Petrič, Inštitut za raziskovanje krasa SAZU, Postojna, Titov trg 2izr.prof.dr. Marina Pintar, dipl.ing.kmet., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana in VGI – Vodnogospodarski inštitut, d.o.o., Ljubljana, Hajdrihova 28Sergije Babić, dipl.ing.građ., Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C.Emina 5, 51000 Rijeka, Hrvatska.

Znanstveni i stručni radovi


PROBLEMATIKA ODVODNJE OBORINSKIH VODA U OBALNIM URBANIM SREDINAMA

Bojan Zmaić

SAŽETAK

U radu su prikazani problemi odvodnje oborinskih voda u obalnim urbanim sredinama, kratki pregled razvoja strategije, metoda i tehnika te prateće zakonske regulative u svijetu i kod nas.

U Hrvatskoj su u tijeku brojni projekti odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda. Posebno je značajan projekt zaštite od onečišćenja priobalnih voda, koji obuhvaća gradnju, obnovu i proširenje sustava prikupljanja i odvodnje komunalnih otpadnih voda, uređaja za pročišćavanje otpadnih voda i podmorskih ispusta u brojnim naseljima duž jadranske obale i otoka. Pri kompleksnom rješavanju ovih složenih projekata javlja se i problem odvodnje i dispozicije oborinskih voda, kako ih prikupljati, kako kontrolirati tokove, kao ih pročistiti i kamo ih ispuštati. To posebno dolazi do izražaja u osjetljivom krškom obalnom području s vrlo intenzivnim oborinama.

Ti su problemi inače u našoj praksi dosta su zapostavljeni. Hidrotehnički aspekti rješavaju se konvencionalnim pristupom, proračunima na osnovi opće prihvaćenih modela i raspoloživih podataka o oborinama i koeficijentima otjecanja, te teoretskim hidrauličkim pretpostavkama. Kvalitativne karakteristike se gotovo i ne spominju. Sistematska mjerenja i terenska istraživanja u nedostatku vremena i sredstava rijetko se vrše. Realizacija skupih kompleksnih zahvata se često odgađa i ostavlja za neka bolja vremena. Kritične situacije rješavaju se privremenim improviziranim rješenjima. Suvremeni trendovi odvodnje oborinskih voda tek polako ulaze u praksu.

Nerazumijevanje i zapostavljanje ove problematike može se objasniti nizom činjenica. Intenzivni pljuskovi koji stvaraju probleme relativno su kratkog trajanja, javljaju se nekoliko puta godišnje, i najčešće izvan percepcije javnosti. Za vrijeme takvih kiša malo je ljudi na ulicama. Odvodni kanali su uglavnom pod zemljom pa se oticaj i njegove posljedice mogu primijetiti samo na određenim mjestima. Stvarne okvire problema zna osoblje komunalnih organizacija i vatrogasci koji interveniraju kod poplavljivanja, čišćenja i održavanja objekata, te vlasnici zemljišta, stanova, podruma i drugih objekata koji su kod jačih oborina plavljeni i devastirani. Samo povremeni tragični događaji ili nastale izuzetne štete izazivaju pozornost šire javnosti i podsjete da se ovi problemi ne smiju zanemarivati.

KLJUČNE RIJEČI: oborine, odvodnja, urbane sredine, krš, obala, ispusti

PROBLEMS WITH STORMWATER DRAINAGE IN COASTAL URBAN AREAS

Bojan Zmaić

ABSTRACT

In this paper the most important problems with storm-water drainage in coastal urban areas, development of relevant strategies, methods, techniques and legislation are presented.

In Croatia, intensive work in improving drainage and treatment system of domestic waste waters has begun. It is especially important along the Adriatic coast (Coastal Cities Water Pollution Control). In the course of solving numerous complex problems stormwater drainage solutions arose i.e. how to collect stormwater, in which way the flows should be controlled and treated and where to discharge collected stormwaters. The problem is especially pronounced in delicate karstic coastal area with frequent intensive rainfall as mayor characteristic.

Those problems in our practice are less favoured issues. Hydrotechnical aspects are solved with conventional approach, on the base of well known models, available data on rainfalls, runnoff coeficients and supposed hydraulic conditions. Qualitative characteristic usually are in second plan. Usually, lack of time and financial resources influence that systematic data collection and field measurements are limited. Realisations of expensive complex solutions are frequently postponed for some „better“ periods in the future. Critical situations are solved with improvised solutions. Modern trends of stormwater management are coming in practice very slowly.

Misunderstanding and ignorance of those problems could be explained. Intensive storms affecting problems are relatively short-time events, happened few time per year, frequently out of public perception. Very few peoples are in the streets during such events. Sewers are mainly covered and effects could be seen scarcely. Real frames of the problem could be seen by professionals from communal services, firemen and others dealing with flooding, repairing and maintaining endangered objects, and of course the owners of flooded land, resources and devastated facilities.

Only temporally, tragic events causing serious harm and exceptional damages give rise of public awareness on those problems that should be never neglected.

KEY WORDS: storm-water, drainage, urban areas, karst, coast, outfalls

UVOD1.

Općenito se smatra da su rješenja urbane odvodnje vezana uz suvremeni razvoj sanitarne hidrotehnike u drugoj polovici 19 stoljeća. Međutim već u najstarijim civilizacijama graditelji su se znali nositi s problemima koje donose oborine. I danas se možemo diviti ostacima hidrotehničkih sustava Mezopotamije, Egipta, Indije i Kine, među kojima su i mnogobrojna rješenja odvodnje

oborinskih voda koja se i danas primjenjuju (Burian i drugi, 1999; Angelakis i drugi, 2005) I kasnija, antička i srednjovjekovna urbana središta razvijala su se tamo gdje ima

dovoljno vode, pa su se morali graditi nasipi, kanali, retencije i drugi objekte odvodnje sanitarnih i oborinskih voda. Potoci koji su tekli kroz naselja služili su kao odvodni kanali. Zbog smrada i


potrebnog prostora postepeno su zatvarani i pretvarani u kanalske sustave. To su bile i osnove nastanka mješovitih sustava odvodnje. Osnovni pristup je bio da se što brže i efikasnije prikupi i odvede vodni val do recipijenta. Time su se prije svega izbjegavale štete od poplava koje su bile česte u gusto naseljenim, obično siromašnijim dijelovima gradova.

Razvojem i širenjem urbanih zona nestajali su prirodni retencioni prostori a povećavao se udio nepropusnih površina. Hidrološke veličine se mijenjaju: bitno se povećava volumen, frekvencija i brzina otjecaja. Javljali su se sve veći troškovi za nove i veće odvodne kanale. Raste i zagađenje urbanih tokova koji sve negativnije utječu na ekosustave prijemnih vodotoka.

Moraju se izgrađivati i uređaji za pročišćavanje. Tada dolaze do izražaja brojni problemi i nedostaci postojećih mješovitih sustava odvodnje. Slijedile su vrlo skupe adaptacije i rekonstrukcije u kojima je najzahtjevnije bilo izdvajanje dijela oborinskih voda koje nepotrebno hidraulički opterećuju sustav, razrjeđuju otpadne vode i remete postupke pročišćavanja.

Izgradnja objekata za izdvajanje i zadržavanje oborinskih oticaja (retencijski bazeni, kišni preljevi i razne druge građevine) postaje jedan od najvažnijih i financijski najzahtjevnijih zadataka sanitarne hidrotehnike. Kako bi se izbjegli nedostaci mješovitih sustava sve se više primjenjuju razdjelni sustavi odvodnje. Fekalne vode se znatno manjim profilima kanala odvojeno vode na uređaje za pročišćavanje, dok se izdvojene oborinske odvode zasebnim kanalima ili cestovnim jarcima vode do recipijenta.

Razvijena su i brojna alternativna rješenja koja decentraliziranim pristupom otvaraju nove mogućnosti razvoja odvodnih sustava. Prednosti i mane ovih sustava su još danas predmet akademskih diskusija, a praksa je pokazala da pravo rješenje ovisi o specifičnostima određenog područja; lokalnim uvjetima, geografskim i hidrološkim karakteristikama, dosadašnjem razvoju sustava, te realnim ekonomskim mogućnostima društva.

PROBLEMI RJEŠAVANJA OBORINSKE ODVODNJE U HRVATSKOJ2.

Ako pogledamo unatrag, rješavanje problema oborinskog otjecaja na području Hrvatske pratilo je sve ono što se događalo i drugdje u svijetu. U ostacima starih antičkih gradova pronađeni su brojni dokazi o visokom stupnju hidrotehničkih znanja tadašnjih graditelja (Pula, Brioni, Salona, Dioklecijanova palača).

U srednjovjekovnim cjelinama još i danas efikasno funkcioniraju sustavi odvodnje oborinskih voda iz tog vremena. Tako se u staroj jezgri Dubrovnika i nakon najintenzivnijih pljuskova ne mogu naći tragovi poplavljivanja. Dapače, ispiranje sustava doprinosi smanjenju smrada koji se ponekad i danas osjeti u ljetnim periodima unutar zidina, gdje vlasnici brojnih restorana slabo brinu o svojim otpadnim vodama (redovno održavanje mastolova).

I danas se diljem hrvatske obale mogu naći ostaci vegetativnih pojaseva kojima se kontrolirao oborinski otjecaj i sprječavala erozija. Kaskade na Susku nisu prirodne formacije, već su ih izgradili otočani kako bi dobili obradive površine na kojima su uzgajali povrće i vinovu lozu. Po rubovima tih kaskada sadili su trsku, kako bi zaustavili ili barem ublažili eroziju tla.

Kamene gromače (suhozidi) su, pored ostalog, imale istu funkciju. Na strmijim padinama za učvršćivanje kamenih klizišta, ili uz morske obale protiv erozije valova, nisu bili dovoljni obični suhozidi, nego su se većim kamenjem trokutnog presjeka morali popunjavati podzidi ili varbakâni (naziv potječe još iz stare Mezopotamije gdje su slične podzide “visećih vrtova” u akadskom klinopisu zvali “varbanaki”). Tom prastarom tehnikom podzida dobivao se na brdskim padinama i uz obale na otocima niz terasastih parcela, donekle sličnih kao terasasti nizovi kineskih polja na brežuljcima Dalekog Istoka.

Izgradnja suvremenih odvodnih sustava donijela je ranije spomenute probleme koji su se bili prisutni širom svijeta.

Jedan od najstarijih sustava pročišćavanja otpadnih voda na našim područjima izgrađen je 1938.g. u Labinu. Labin je zbog rudnika ugljena tada bio strateški važan za Italiju. Vodeći talijanski sanitarni inženjeri izradili su funkcionalno rješenje koje je uključivalo i razvijen sustav odvodnje oborinskih voda. One su kontrolirano vođene, zadržavane, korištene, te izdvajane od samog početka do kraja sustava. Na području starog grada na uzvisini oborinski otjecaj sa krovova zadržavao se u cisternama te koristio za vodoopskrbu. Kod oborina većeg intenziteta otjecaj je usmjeravan na strme ulice prilagođene takvoj odvodnji. Ulazi u kuće bili su povišeni kako voda ne bi mogla ulaziti stanove ili dvorišta, a ulice su bile presijecane poprečnim kanalima sa rešetkama kojima se dio vode skretao, kako ne bi dobivao preveliku energiju i nizvodno stvarao štete. Dio oborinskih voda koji je ulazio u mješovitu kanalizaciju odterećivao se na pogodnom mjestu putem kišnog preljeva. Preljevna voda usmjeravala se za navodnjavanje voćnjaka zasađenih u polju. Na samom uređaju za pročišćavanje, poslije rešetke i pjeskolova izveden je kišni bazen u koji su se kod oborina prelijevale suvišne vodu. U sušnom periodu ta se voda postepeno ispuštala u primarnu založnicu (Imhoffov tank) i zatim prolazila kroz sustav biološkog pročišćavanja (prokapnici s kamenom ispunom) i dezinfekcije. Uređaj je uspješno radio sve do sedamdesetih godina.

Izgradnja odvodnih sustava većih obalnih gradova započela je polovinom 19. stoljeća uglavnom u periodu austrougarske ili talijanske vladavine. Građeni su mješoviti sustavi kanalizacije. Potoci usmjereni u pravcu obale kojima su se odvodile oborinske i otpadne vode, nakon pokrivanja postali su zatvoreni kanali i kolektori. Otpadne i oborinske vode ispuštane su u more kratkim ispustima. Kasnije su se kanalizirani dijelovi naselja povezivali u veće centralizirane sustave s ciljem da se sve otpadne vode prikupe na jednom mjestu gdje bi se mehanički pročišćavale i dugim ispustima odvodile u more.

Noviji dijelovi kanalizacije građeni su razdjelno, a bilo je nastojanja da se postojeći mješoviti sustavi rekonstruiraju u razdjelne sustave. Tu je bilo i dosta promašaja. Izvedba razdjelnog sustava odvodnje zahtjeva dobro planiranje i veliku disciplinu svih sudionika u izgradnji. U praksi vrlo često dolazi do nekontroliranog spajanja drenažnih i oborinskih voda (sa krovova i ostalih slivnih površina) na fekalnu kanalizaciju. To se naročito dešava tamo gdje nema drugog rješenja za odvodnju oborinskih voda. Prilikom jačih oborina tada nastaju brojne poteškoće u održavanju. Kanali ne mogu primiti tolike količine voda koje izbacuju poklopce na revizionim oknima te se izlijevaju, poplavljuju i devastiraju najvrednije obalne prostore, podrume i prizemne prostorije. Izgrađeni uređaji teško se nose s naglim opterećenjima.

U oborinske se pak kanale ilegalno spajaju fekalne otpadne vode ili preljevi septičkih jama, pa se otvoreni kanali moraju pokrivati a zagađene vode pročišćavati. Uslijed takve prakse gube se objektivne prednosti razdjelnog sustava.

Danas se veći dio otpadnih voda obalnih gradova ispušta dugim podmorskim ispustima samo uz mehaničko pročišćavanje. U pravilu traži se da ispust bude najmanje 500 m od obale na dubini većoj od 20 m.

Na temelju praktičnih terenskih ispitivanja stanja i funkcije pojedinih odvodnih sustava stječe se utisak da se problemu oborinske odvodnje poklanjalo premalo pažnje. Brzi razvoj i urbanizaciju dijelova naselja pratila je često kaotična izgradnja lokalne kanalizacije. Kako su manje više sve oborinske vode završavale u kanalskom sustavu ugrađivane su cijevi dosta velikog profila. Višak oborinskog otjecaja izdvajao kišnim preljevima i bez ikakvog daljnjeg tretmana ispuštao u recipijent. Širenjem i povezivanjem pojedinih sustava dolazilo je do novih situacija koje su se često morale improvizirano rješavati. Zatečena stanja bitno su utjecala i na realizaciju


koncepcijskih rješenja koja su se u praksi prilagođavala postojećoj situaciji. Rezultati ispitivanja kvalitete i mjerenja količina otpadnih voda gotovo svugdje ukazuju na

veliku razliku u odnosu na projektirane veličine. Sušni tokovi su obično daleko manji od očekivanih (osim tamo gdje u sustav ulazi morska voda ili drugi strani dotoci). Međutim, dotoci oborinskih voda su znatno veći od očekivanih i sa sobom donose izuzetno velike količine taloga i plovnog materijala: krupnog otpada, smeća, plastike, tekstila, masnoća i sl. Dok je sediment rezultat ispiranja urbanih površina, slivnika i kanalskog sustava čije održavanje je minimalno, dotle je za sav ostali otpad dobrim dijelom kriva dispozicija kućanskog i drugog otpada u kanalizaciju.

Treba napomenuti da sav taj otpad dobrim dijelom odlazi i u more putem kišnih preljeva. Njih se obično čisti kada se začepe i izazovu poplave u sustavu. Projektirani na temelju teoretskih podataka, često su vrlo upitne funkcije. Kod proračunskih oborina neki se uopće ne aktiviraju, a kod nekih dolazi do prelijevanja i u sušnom periodu.

Kišni bazeni kojima bi se trebao kontrolirati oborinski otjecaj, ako su i projektirani, rijetko kada su izvedeni (osim negdje oko autocesta koje prolaze kroz naselja). Ispitivanja funkcionalnosti i efikasnosti tih ključnih objekata mješovitih sustava odvodnje u praksi se rijetko provodi.

Općenito kod nas u Hrvatskoj ima vrlo malo sustavnih mjerenja i ispitivanja karakteristika oborinskog otjecaja kao osnove za planiranje sustava odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda nekog grada ili projektiranje pojedinih objekata. S jedne strane takva ispitivanja su vrlo složeno i relativno skupa. Potrebna je posebna oprema za uzimanje velikog broja uzoraka u relativno kratkom vremenu, laboratorij koji sve to može promptno obaviti, specijalizirani stručni kadar koji će uz to i znati obraditi i interpretirati dobivene podatke. Na reprezentativan kišni događaj koji može trajati svega dvadesetak minuta ponekad treba čekati nekoliko mjeseci, a brojna ekipa koja mora istovremeno uzimati uzorke na više mjernih profila mora za to biti spremna u bilo koje vrijeme dana ili noći. Uz sve to treba organizirati sistematsko dugoročna praćenja oborina i protoka na mreži profila koji pokrivaju sva bitna područja.

Konačno treba imati i takve stručnjake koji će te podatke znati upotrijebiti u planskoj i projektnoj dokumentaciji te kod donošenja ključnih odluka za razvoj sustava.

S takvim pristupom se počelo kod aktualnih većih projekata odvodnje i pročišćavanja. Međutim, predviđena ispitivanja nikada nisu obavljena u potrebnom obimu i trajanju, pa su više ispunile formu, nego što su utjecala na neku bitnu odluku.

Praktički, može se reći da su problemi s odvodnjom oborinskih voda prisutni u svim većim gradovima uz obalu od Pule, Rijeke, Zadra, Šibenika, Splita pa sve do Dubrovnika. Problemi su prisutni i u brojnim manjim gradovima na obali. Rezultat toga stanja sve su češće poplave čak i u onim gradovima koji su nedavo puno uložili u rekonstrukciju svojih odvodnih sustava. Predvidive klimatske promjene sve će ozbiljnije ugrožavati ta naselja.

Kvaliteta obalnog mora u okolici urbanih sredina pod utjecajem kišnih preljeva i obalnih ispusta oborinskih voda postaje ozbiljno ugrožena. Prilikom ispitivanja utjecaja podmorskog ispusta na kvalitetu obalnog mora u Crikvenici, negativna bakteriološka slika pokazala se samo nakon intenzivnih ljetnih oborina, koje su ispirale urbane površine i neposredno se ulijevale uz obalu duž kupališnih plaža.

KVALITATIVNE KARAKTERISTIKE OBORINSKOG OTJECAJA3. Pojave i procesi vezani uz oborine i njihovo otjecanje sa urbanih slivnih površina vrlo su

složeni. Ovise o veličini i obliku slivnog područja, geološkom i pedološkom sastav tla, trajanju i intenzitetu oborina, fizičkim svojstvima slivnih površina (koje se padanjem kiša mijenjaju), vegetaciji i t.d.

U rješavanju problematike oborinske odvodnje veća pažnja pridavala se hidrološkoj i hidrauličkoj komponenti oborinskog otjecaja, dok su kvalitativni aspekti dugo bili zanemarivani. Činjenice, da i pored dobre funkcije izgrađenih uređaja za pročišćavanje nije dolazilo do očekivanog poboljšanja kvalitete recipijenata, dovelo je do intenzivnih istražnih radova koji su pokazali da upravo zagađenost oborinskih dotoka ima značajnu ulogu.

Dugotrajna ispitivanja i saznanja o karakteristikama i utjecaju oborinskih otjecaja iz kišnih preljeva mješovitih kanalizacija ili ispusta separatnih oborinskih kanalizacija bitno su izmijenila dotadašnje poglede. Ispitivanjima je dokazano da nije samo prvi val oborinskog otjecaja opterećen ozbiljnijim zagađenjem. Spajanjem više vodnih valova sa povezanih slivova nekog urbanog područja dolazi do superponiranja hidrograma odnosno polutograma. Izraziti pikovi pojedinih valova stižu s određenim zakašnjenjem, ovisno o udaljenosti, veličini, intenzitetu oborine na tom slivu, pa rezultirajući ukupni vodni val može imati znatno veće maksimalne vrijednosti uz znatno dulje trajanje povišenih opterećenja.

Iskustva iz SAD-a pokazuju da ta opterećenja mogu biti i značajnija od tereta samih komunalnih otpadnih voda sušnog razdoblja. Kroz vrlo detaljnu zakonsku legislativu oni su odredili vrlo stroge mjere za kontrolu oborinskih otjecaja i obavezu njihovog pročišćavanja (EPA NPDES 1993). Slične mjere postepeno ulaze u legislativu većine razvijenih zemalja.

Najznačajniji problem pri analizi značaja i mogućih posljedica kvalitativnog opterećenja oborinskog otjecaja predstavljaju brojni nedefinirani i nekontrolirani izvori zagađenja. Oni su specifični za svako područje i mogu se utvrditi samo detaljnim ispitivanjima. Na nepropusnim, uglavnom asfaltiranim i betoniranim površinama; cestama, parkiralištima, krovovima, kućanskim dvorištima i industrijskim krugovima dolazi do nakupljanja materijala različitog porijekla, od precipitacije iz zagađene atmosfere do raznog kućanskog i industrijskog otada, koje svaka jača kiša ispire.

Slivnici, postavljeni duž prometnica, parkirališta i drugih nepropusnih površina, zadržavaju dio krupnog taloživog materijala koji donosi oborinski otjecaj. Time se sprječava njegovo nakupljanje i taloženje u odvodnim kanalima, crpnim stanicama i drugim objektima odvodnog sustava te smanjuje mogućnost začepljivanja kanala. Ako se slivnici redovno ne održavaju, mogu biti vrlo značajan izvor zagađivanja. Pored pijeska i šljunka taložnik slivnika zadržava dosta organskog i anorganskog materijala, uključujući i značajne koncentracije teških metala i ugljikovodika. Tokom sušnog perioda taj talog je u septičnom stanju. S jednog hektara urbane površine (cca. 50 slivnika) tokom godine nakupi se 130 kg suspendirane tvari, 60 kg KPK, i 0,05 kg olova po slivniku. Volumen pojedinog slivnika je relativno malen (0,1 - 0,3 m3) tako da izgleda da je to beznačajni izvor zagađenja. Međutim, kada se uzme u obzir da se prilikom intenzivne oborine u vrlo kratkom vremenu ispere više tisuća slivnika, onda je to teret koji se nikako ne smije zanemariti (Dauber i Novak, 1983).

U loše projektiranim i nesavjesno izvedenim odvodnim sustavima, a posebno u oštećenim i loše održavanim dijelovima kanalizacije, dolazi do usporenih tokova otpadne vode kao i do taloženja suspenzija. Normalan tok vode sprječavaju i nanosi zemlje, pijeska, šljunka, kamenja i drugog otpadnog materijala unesenog prilikom oborina. Na takvim mjestima dolazi u sušnom periodu do zaustavljanja toka i do taloženja finog organskog i anorganskog materijala. Ustajala voda i mulj vrlo brzo prelaze u septično stanje, uz razvoj plinova i stvaranje svih pratećih teškoća u održavanju (mogućnost eksplozije, ugrožavanje zdravlja radnika, pojačana korozija i sl.).

Deponirani talog je čvrsti aglomerat mulja, pijeska i šljunka koji se za vrijeme sušnog razdoblja međusobno vezao. Podložan je različitim fizikalnim, kemijskim i biološkim promjenama koje se odvijaju u pojedinim dijelovima kanalske mreže za vrijeme sušnih perioda između dviju pojava kišnog otjecaja. Stoga karakteristike taloga u velikoj mjeri ovise o trajanju tog sušnog


perioda. Proces ispiranja takvog taloga ovisi o brzini toka, silama trenja za vrijeme ispiranja, ali

i o svojstvima deponiranog taloga. Obično se ispire samo dio razmekšanog muljevitog taloga, manje specifične težine s većim sadržajem organske komponente, dok se krupniji mineralni talog samo premješta na neku daljnju točku kanala i tu stvara nove nanose.

U sušnim periodima na stjenkama kanala, posebno na granici faza voda - zrak, stvara se karakteristični biološki film. Kod oborinskog otjecaja prema nekim ispitivanjima ispire se 30 - 40 % obraštaja. Rast sloja koji se može ispirati varira između 10-30 g ukupne suspendirane tvari po m2 na dan - sa silama smicanja u cijevima kanala od 0,1-0,8 kg/m2 kod minimalnih protoka u sušnom periodu (Dauber i Novak, 1983). Ispiranje velike količine takvog biološki aktivnog materijala povećava teret otpadnih voda, koji može poremetiti biološke procese i znatno utjecati na efikasnost rada uređaja za pročišćavanje.

Najznačajniji podaci, o inicijalnom opterećenju u kanalskoj mreži i slivu, ne mogu se dobiti jeftinim rutinskim ispitivanjima. Posebno se to odnosi na sediment koji je podložan značajnim promjenama u prostoru i u vremenu.

Od graničnih uvjeta najznačajniji su podaci o oborinama. Oborine koje izazivaju značajne ekološke efekte su nagli pljuskovi karakterizirani značajnom varijabilnošću u prostoru i vremenu. Ove nagle pojave mogu se mjeriti samo gustom ombrografskom mrežom ili radarskim snimanjima. Postojećom opremom greške u mjerenju intenziteta su u rasponu od 20% (Bertrand - Krajewski, 1991).

Podaci za kalibraciju su obično vremenske serije protoke i koncentracije zagađenja u odvodnom sustavu i njegovom izlazu. Ovisno o metodi mjerenja za protoke je greška u granicama od 5-25% (Maksimović i drugi, 1986).

Za parametre kvalitete, greške se akumuliraju na svakom stupnju mjerenja, od uzimanja uzorka (problem reprezentativnosti) pa do samih analiza. Poseban je problem uzimanje reprezentativnih uzoraka vala otpadne vode koji se mijenja i u vremenu i po prostoru. Već uzimanje uzoraka sa dva različita uzorkivača dovodi do grešaka od 15%. Konačno same laboratorijske analize uključuju vrlo velike greške - oko 10% za KPK i 30% za BPK5 (Ahyerre i Saad, 1996). Posebno velike mogu biti greške kada analize obavljaju različiti laboratoriji. Tako je za suspendiranu tvar u istom uzorku izrađena u dva laboratorija razlika bila oko 40% (Paitry, 1986).

O tome se mora voditi pažnja kod primjene matematičkih modela koji se obično primjenjuju pri analizama oborinskog otjecaja. Najčešći problem je mala količine raspoloživih podataka za kalibraciju, a još manje za fazu valorizacije modela. Stoga su potrebna značajna poboljšavanja u pristupu i osnovnom poznavanju procesa, a potrebno je napraviti i jasnu distinkciju između istraživačkih, te planskih i upravljačkih modela nužnih za praktično gospodarenje odvodnim sustavima.

MJERE ZA SMANJENJE UTJECAJA OBORINSKOG OTJECAJA4.

Urbana hidrologija je zauzela važno mjesto u planiranju i izgradnji naselja. Njen razvoj pratio je promjene koncepcija urbanog planiranja. Nametnule su se nove ideje, ali i neka stara rješenja postala su ponovo aktualna.

Suvremeni civilizacijski razvoj prate velike promjene u pogledima na život, koje među ostalim karakterizira i bijeg iz urbanih centara. Dolazi do velikih promjena u planiranju prostora. Ograničava se rast velikih urbanih cjelina i dolazi do dislociranja na manja naselja. To se odražava i na pristup infrastrukturi u kojoj važnu ulogu ima upravo odvodnja i pročišćavanje. Strategija

prikupljanja svih voda s nekog područja i što brža odvodnja mješovitim i separatnim kanalima do centralnog uređaja i recipijenta zamjenjuje se strategijom zadržavanja i obrade voda što bliže mjestu nastanka. Tako se nastoje smanjiti ekstremne protoke i opterećenja otpadnih voda, te bitno smanjiti dimenzije nizvodnih objekata odvodnog sustava i uređaja za pročišćavanje.

Oborinska odvodnja se danas planira kao integralna komponenta komunalne infrastrukture koja uključuje različite aspekte odvodnje krovova, cesta i autoputova i ostalih urbanih površina. Pri tome se nastoji smanjiti intenzitet oticaja koristeći metode oblikovanja prostora na mjestu njegovog nastanka (on site). Otjecaj se zadržava i usporuje, a jedan dio infiltrira. Time se stanje prostora nastoji što više približiti prirodnim hidrološkim funkcijama sliva prije urbanizacije, uz zadržavanje ravnoteže između otjecanja, infiltracije, zadržavanja, obogaćivanja podzemlja i evapotranspiracije.

Vrlo su važne mjere za smanjenje udjela nepropusnih površina, posebno asfaltiranih i betoniranih parkirališta, nogostupa i dvorišta. Za zadržavanje otjecaja koriste se različita tehnička rješenja kao što su na primjer zeleni krovovi, kišne bačve, cisterne, upojni bunari, infiltracioni jarci, filterski pojasi (puferi), zatravljene (suhe ili mokre) udoline ili bioretencije. Ove mjere mogu donijeti znatne uštede (30% - 80%) u odnosu na tradicionalna rješenja. U Njemačkoj se na primjer potiče gradnja rezervoara za kišnicu koja se pored ostalog može koristiti za ispiranje nužnika ili navodnjavanje (Schilling i Mantoglou, 1999).

Uvođenje novih principa odvodnje, primjena suvremenih mjera i tehničkih inovacija zahtjeva bitne promjene u pristupu ne samo uskog dijela stručnjaka koji projektiraju odvodne sustave, već i razumijevanje javnosti i političara. U svim koracima potrebna je zajedničku suradnja prije svega urbanista, arhitekata, građevinara, te specijalista hidrologa, hidrotehničara, tehnologa, biologa, sociologa, pravnika i ekonomista. Potrebno je prilagoditi propise i osigurati organizacijske i financijske osnove koje će pratiti i podupirati realizaciju takvih planova.

Rješavanje problema oborinskog otjecaja usko je vezano uz kontrolu procesa erozije i sedimentacije. Pored samog erodiranog materijala koji se unosi u vodotok i samim tim utječe na promjene u recipijentu, čestice suspendiranih tvari nose i značajan teret ostalih polutanata adsorbiranih na površini (naftni derivati, ugljikovodici, pesticidi, teški metali, organske tvari sa visokom potrošnjom kisika, i sl.). Suvremeni pristup koji potiče smanjivanja poremećenih područja (gradnju, sječu i sl.) i razdvajanje slivnih područja na manje podslivove kojima se lakše gospodari, u potpunosti se slaže s osnovnim principima kontrole erozije. Praktične antierozijske mjere počinju na samom izvoru gdje započinju procesi, pa se primjenjuju sve do nizvodnih kontrolnih konstrukcija. Koriste se postupci stabilizacije zemljišta i kontrole otjecaja.

Cilj antierozijskih mjera je sprječavanje odvajanja čestica tla, a kontrola otjecanja koristi mjere kako da te odvojene čestice ne napuste poremećeno područje. Mjere uključuju očuvanje ili sadnju prigušnog biljnog pojasa na padinama kako bi se usporio tok, izgradnju malih depresija ili kanala za hvatanje sedimenta (uglavnom krupnog materijala).

SPECIFIČNOSTI ODVODNJE OBORINSKOG OTJECAJA U OBALNOM 5. PODRUČJU

Pri kompleksnom rješavanju problema odvodnje i dispozicije oborinskih voda u priobalnom području javlja se više specifičnih problema. Prije svega to je izrazito krško područje s jakim intenzitetima oborina, urbanistički razvijeno, dijelom izgrađeni na strmim padinama, gusto naseljeno, s izvedenim dijelovima odvodnog sustava i osjetljivim obalnim morem kao recipijentom. Postavlja se pitanje kako te izrazito velike količine oborina prikupljati, kako


kontrolirati tokove, kao ih pročistiti i kamo ih ispuštati.

Krš Za čitavo obalno područje karakterističan je krški reljef nastao pretežno otapanjem

(okršavanjem) vapnenačkih i dolomitnih stijena, pun škrapa, ponikva, vrtača, jama i ponora. Krški tereni odlikuju se velikom raspucanošću, brzom infiltracijom vode te sekundarnom – pukotinskom poroznošću podzemnih krških vodonosnika. Posljedica toga su i relativno velike brzine toka podzemne vode smanjuju efekte samopročišćavanja vodonosnika. Time je i opasnost od širenja onečišćenja velika.

Sa stanovišta rješavanja oborinske odvodnje tu se stvaraju velike mogućnosti primjene suvremenih metoda zadržavanja otjecaja na mjestu nastanka te infiltracijom u podzemlje. Međutim problem predstavljaju nedorečenosti zakonskih propisa po pitanju infiltracije u podzemlje, te kriterija za određivanja zona sanitarne zaštite izvorišta prisutnih u slivnom području krša (Pravilniku o zonama sanitarne zaštite izvorišta,”Narodne novine” broj 55/02).

U biti oborinske vode s tih urbanih površina većim dijelom i danas nekontrolirano teku i gube se u obližnjim vrtačama i jamama. S obzirom na veliku heterogenost urbanih prostora korisnije bi bilo mikrozoniranjem utvrditi područja sa kojih ne bi bilo utjecaja na kvalitetu voda izvorišta te primjenom suvremenih metoda tamo kontrolirano usmjeravati oborinski otjecaj (Pavičić i drugi, 2007).

Uz primjenu zelenih krovova, kišnih bačava i cisterni, infiltracijom putem upojnih bunara, vodenih vrtova, infiltracijskih jaraka, suhih i mokrih bioretencija otjecaj bi se mogao privremeno zadržati i bitno smanjiti na mjestu nastanka. Kontrolom tokova putem vegetativnih pojaseva od trske i sličnih biljaka, gromača, kaskada, otjecaj se može usmjeriti prema ispitanim vrtačama, škrapama, jamama i ponorima.

Odvodnja i obrada oborinskog otjecaja

Prema svim svjetskim iskustvima oborinski otjecaj, bilo iz razdjelne kanalizacije bilo iz preljeva mješovite kanalizacije, značajno je opterećen i nužno ga treba podvrći obradi prije ispuštanja u recipijent. Ugradnjom kišnih taložnica zadržava se taloživa tvar koja se nakon što se kišni otjecaj smanji vraća u kolektor i postepeno uvodi u uređaj za pročišćavanje. Međutim, u obalnim urbanim područjima za objekte odvodnje i obrade oborinskih voda ima uglavnom vrlo malo prostora. Stoga je izgradnja klasičnih kišnih bazena koji se obično koriste za zadržavanje vodnog vala rijetko moguća. Primjenjuju se različite konstrukcije rezervoara (betonskih, plastičnih) ugrađenih pod morem uz samu obalu. Također se za zadržavanje koriste veliki volumeni postojećih odvodnih kanala. U kanalskoj mreži ugrađuju se sofisticirani usporni i regulacijski sustavi za kontrolu oticaja koji se automatski uključuju kada je to potrebno.

Kišni preljevi koji se danas koriste, zagađuju recipijent do te mjere da se može postaviti pitanje zašto uopće graditi uređaje za pročišćavanje otpadne vode. Kišni preljevi se mogu danas opremati zaštitnim rešetkama koje se samim protjecanjem oslobađaju detritusa te se ne zagušuju. Uz ovo se takvi preljevi mogu na jednostavan način opremiti plovnim usmjerivačima strujnica pa ne dolazi do prelijevanja plovne tvari odnosno masnoća ili ulja.

Da bi zaštitili recipijent od prekomjernog zagađenja mogu se ugrađivati vrtložni separatori taloga koji funkcioniraju i u slučaju prelijevanja u sušnom periodu. Hidraulički gubitak vrtložnog separatora je neznatan, a učinak je gotovo identičan jednoj primarnoj taložnici. Primjena je dakle zavisna samo o načinu pražnjenja bilo dnevno odvozom ili priključkom jedne manje cijevi kojom se talog odvaja u prikladni sustav za zgušnjavanje i stabilizaciju.

Ispusti

Dispozicija oborinskog otjecaja u more putem podmorskog ispusta dosta je zahtjevna i

u tehničkom i u financijskom smislu zbog velikih hidrauličkih količina i tereta zagađenja koji traju relativno kratko ali mogu izazvati velika zagađenja obalnog mora. U svijetu se nerijetko nakon intenzivnih kiša zabranjuje kupanje na obližnjim kupalištima.

Traže se posebna rješenja sa kraćim ispustima ili specijalnim konstrukcijama. Na primjer ugrađuje se sekundarni usisni objekt (Venturijevu usisnu mlaznicu) za uvođenje čiste vode recipijenta u ispusni cjevovod, čime se miješanje odigrava već pri transportu do difuzorskih otvora.

Postojeći ispusti se adaptiraju za primanje većih količina oborinskog otjecaja. Na primjer, na manjim udaljenostima od obale ugrađuju se posebni difuzori s „pačjim kljunom“ koji se aktiviraju samo kod većih protoka.

ZAKLJUČAK

Rješavanje problematike odvodnje i pročišćavanja oborinskih voda ima u svijetu sve veći značaj. Otkada je u SAD-u procijenjeno da više od polovine onečišćenja vodotoka donosi oborinski otjecaj prišlo se izradi stroge legislative kojom se to regulira. Australija, Japan i neke Europske zemlje imaju sličan pristup. Na nivou EU donijet će se preporuke a svaka zemlja članica donijeti će u skladu s njima svoju zakonsku regulativu u skladu s vlastitim specifičnostima. To čeka i nas u Hrvatskoj.

S obzirom da se radi o izuzetno složenoj, multidisciplinarnoj tematici koja je kod nas bila dugo vremena zanemarena, nužno je pristupiti organiziranim pripremama za realizaciju nužnih zakonskih propisa. U suradnji s institucijama koje upravljaju vodama, institucijama zaduženima za provedbu zaštite okoliša, a prije svega institucijama nadležnima za prostorno uređenje, gospodarenje šumama, zaštitu prirode, zaštitu atmosfere i zaštitu tla prići izradi stručnih podloga baziranih na specifičnim karakteristikama naših područja.

U aktualne projekte zaštite od onečišćenja voda trebalo bi nužno uključiti rješavanje odvodnje oborinskih voda u skladu s suvremenim pristupom i novim tehničkim rješenjima koja se primjenjuju diljem svijeta. Trebalo bi potaknuti komunalna poduzeća da veću pažnju posvete uspostavljanju mreže monitoringa stanja – uz korištenje ombrografskih stanica i hidrauličkih i kvalitativnih mjernih profila, te što prije započeti sa sistematskim mjerenjima i interpretacijom njihovih rezultata.

Potrebno je uspostaviti i suradnju sa stručnjacima i institucijama koji se tom problematikom dulje bave kako bi dobili objektivne ocjene o provedenim mjerama i pojedinim tehničkim rješenjima koja su kod njih primjenjivana. Kroz tu suradnju trebalo bi započeti i sistematsku obuku vlastitih stručnih kadrova koji će se aktivno uključiti u sve faze planiranja, istraživačke radove, izbor rješenja, izgradnju i održavanje.


LITERATURA

Ahyerre, G., Chebbo, Saad, M. (1996): Sources and erosion ... in managing solids in combined sewer networks, Water Science and Technology 33.

Angelakis, A.N., Koutsoyiannisb, D., Tchobanoglous, G. (2005): Urban wastewater and stormwater technologies in ancient Greece, Water Research 39.

Bertrand-Krajewski J.-L. (1991): A model for solid production and transport for small urban catchments: preliminary results. Proceedings of the IAWQ/IAHR First International Workshop on Sewer Sediments, Brussels, Belgium, 1991,

Bertrand-Krajewski J.-L. (2006): Uncertainties in measured data in urban drainage

Integrated Urban Water Management Modelling: Challenges and Developments, Technical papers, eWater CRC in conjunction with the International Working Group on Data and Models, University of Canbera

Burian, S.J., Nix, S.J., Durrans, S.R., Pitt, R.E., Chi-Juan, F., Field, R. (1999): The Historical Development of Wet-weather Flow Management, EPA/600/JA-99/275.

Dauber, L., Novak, B. (1983): Quellen und Mengen der Schmutzstoffe in Regen : abflussen einer stadtschischen Mischkanalisation / EAWAG Publications 927.

XXX (2007): Draft Strategy for the Approximation of Croatian Water Sector Legislation with EU Water Acquis Programme: European Union CARDS 2003, Published: 23/11/2007.

EPA NPDES (National Pollution Discharge Elimination System) Phase 2 Storm Water Regulations (www.epa.gov / npdes / urbanbmptool).

Hrvatske vode (2008): Strategija upravljanja vodama, NN. 91 6.8.2008.

Maksimovic, C., Radojkovic M. (1986): Urban Drainage Catchments, Selected Worldwide Rainfall-Runoff Data from Experimental Catchments. Pergamon Press, Oxford

Pavičić, A., Terzić, J., Buljan, R. (2007): Croatian Micro Zoning of Terrain Included in Sanitary Protection Zones in Karstic Conditions, Procc. Second International Conference on Waters in Protected Areas (ed. Nakić, Z), Dubrovnik.

Paitry, A., Doubreres (1986): Echantillonnage des matières en suspension en réseau d’assaainissement. Quelques réflexions. Service départmental de l’assainissement de Seine-st-Denis, Rosny-sous-bois, France.

Schilling W., Mantoglou A. (1999): Sustainable Water Management in An Urban Context, Springler, Berlin

AUTOR:

Mr.sc.Bojan Zmaić, Hrvatsko društvo za zaštitu voda, Vukovarska 220, 10000 Zagreb, Hrvatska [email protected]


ODVODNJA OBORINSKIH VODA URBANIH SREDINA U ZAKONSKOJ REGULATIVI I PRAKSI

Dragan Blažević, Rajka Štajduhar, Davor Gergorić

SAŽETAKU radu se daje pregled trenutno važeće zakonske regulative i akata grada Rijeke koji

reguliraju područje odvodnje oborinskih voda. Iznose se osnovna načela uvjeta rješavanja odvodnje i ukazuje na neusklađenost akata. Daje se kratak pregled realizacije rješenja u praksi grada Rijeke i prikaz načina financiranja.

KLJUČNE RIJEČI: oborinska odvodnja, zakonska regulativa, akti, posebni uvjeti, financiranje

DRAINAGE OF RAIN WATER FROM URBAN AREAS IN LEGISLATION AND IN PRACTICE

ABSTRACTThe paper presents a review of present legislation and regulations of the city of Rijeka

concerning the issue of rain water drainage. The basic principles are given regarding the solution of drainage, and discrepancies between separate regulations are indicated. A short review is given of solutions applied in practice in the city of Rijeka, as well as of the methods of financing.

KEY WORDS: rain water drainage, legislation, regulations, special conditions, financing

OPĆENITO O OBORINSKOJ ODVODNJI1.

U starim jezgrama primorskih urbanih sredina sustav odvodnje uglavnom je bio mješovitog tipa sa što kraćim transportom otpadnih voda do prijemnika, najčešće priobalnog mora. Izgradnjom urbanih aglomeracija mijenja se i sustav odvodnje otpadnih voda. U pravilu se projektiraju razdjelni sustavi posebice za novije dijelove urbanih zona. Međutim, najčešće se rješava samo odvodnja i pročišćavanje komunalnih i tehnoloških otpadnih voda, dok se odvodnja, a posebno pročišćavanje oborinskih voda rješava tek parcijalno ili uopće ne rješava.

Problematika odvodnje oborinskih voda u urbanim sredinama postaje sve veća jer se izgradnjom mijenja struktura površine koja se odvodnjava, čime se mijenjaju i ključni parametri odvodnje (koeficijenti otjecanja, vrijeme dotoka i sl.) kao i kvaliteta oborinskih voda (sve više prometnica, parkirališta i manipulativnih površina). Širenjem urbanih sredina često se odmičemo od njenog priobalnog dijela čime se udaljujemo i od dosadašnjeg recipijenta (mora), te se postavlja pitanje gdje upuštati oborinsku vodu urbanih sredina u osjetljivom, krškom obalnom području.

U tom kontekstu možemo si postaviti pitanje da li je zakonska regulativa adekvatno pratila promjenu sustava odvodnje u sve izgrađenijim urbanim sredinama? Važećom zakonskom

regulativom iz područja zaštite voda uređuju se uvjeti i način odvodnje otpadnih voda te kontrola kvalitete ispuštene otpadne vode u sustave javne odvodnje i/ili prirodne prijemnike. Međutim, odvodnja i pročišćavanje oborinskih voda pojmovno i stručno je nedorečena. Naime nema sustavno obrađene problematike koja bi na jedinstven i nedvosmislen način regulirala oborinsku odvodnju, od definiranja termina, načina projektiranja i izvođenja, utvrđivanja potrebe za oborinskom odvodnjom te napose načinom financiranja izgradnje.

Nastavno se prikazuje popis Zakona i pojedinih akata posebice vezanih uz djelokrug lokalne uprave i samouprave na širem području Rijeke, a koji se na razne načine i uglavnom u šturom obliku dotiču problematike oborinske odvodnje. To su slijedeći akti.

Zakonska regulativa:Zakon o vodama (Narodne novine (NN) 107/95; 150/05)•Zakon o komunalnom gospodarstvu (NN 26/03; 82/04; 178/04)•Državni plan za zaštitu voda (NN 08/99)•Pravilnik o graničnim vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih tvari u otpadnim •

vodama (NN 94/08)Pravilnik o utvrđivanju zona sanitarne zaštite izvorišta (NN 55/02)•

Akti jedinica lokalne samouprave:Odluka o sanitarnoj zaštiti izvora vode za piće na riječkom području (primjer PGŽ-a •

Službene novine PGŽ (SN) 6/94; 12/94;12/95;24/96)Pravilnik o odvodnji otpadnih i oborinskih voda, izvedbi instalacija kanalizacije, •

uvjetima i načinu priključenja na kanalizacijsku mrežu (primjer grad Rijeka (SN 25/94)Odluka o odvodnji i pročišćavanju otpadnih voda (primjer grad Rijeka SN 15/98)•Odluka o priključenju građevine na objekte i uređaje komunalne infrastrukture •

(primjer grad Rijeka SN 06/05)Prostorno planski dokumenti (primjer Generalni urbanistički plan grada Rijeke (SN •

7/07)

Direktive EEZ-a :Direktiva vijeća od 21. svibnja 1991. o pročišćavanju komunalnih otpadnih •

voda (91/271/EEZ)

Zakonska i ostala regulativa kod javnih i nerazvrstanih cestaZakon o javnim cestama (NN 180/04)•Pravilnik o uvjetima za projektiranje i izgradnju priključaka i prilaza na javnu •

cestu (NN 119/07)Pravilnik o vrsti i sadržaju projekata za javne ceste (NN 52/02)•Odluka o nerazvrstanim cestama i javno-prometnim površinama na •

području Grada Rijeke (SN 6/05 i 6/08)

OBORINSKA ODVODNJA KROZ ZAKONSKU REGULATIVU2.

Zakon o vodama (NN 107/95; 150/05) (članak 74.) definirao je da djelatnost odvodnje otpadnih voda čine poslovi skupljanja otpadnih voda, njihova dovođenja do uređaja za pročišćavanje, pročišćavanje i ispuštanje u prijemnik, obrada mulja koji nastaje u procesu njihova


pročišćavanja, i poslovi odvodnje oborinskih voda iz naselja putem sustava javne odvodnje .Zakonom o komunalnom gospodarstvu (NN 26/03; 82/04; 178/04) pod odvodnjom i

pročišćavanjem otpadnih voda razumijeva se: odvodnja i pročišćavanje otpadnih voda, odvodnja atmosferskih voda, te crpljenje, odvoz i zbrinjavanje fekalija iz septičkih, sabirnih i crnih jama.

Člankom 22. propisuje se da komunalna naknada predstavlja prihod proračuna jedinice lokalne samouprave i namijenjena je pored održavanja čistoće, javnih površina, nerazvrstanih cesta i groblja i krematorija i financiranju odvodnje atmosferskih voda, što predstavlja ujedno i jedini prihod za financiranje oborinske odvodnje.

Ne treba posebno isticati da je u usporedbi s ostalim održavanjem financiranje odvodnje atmosferskih voda u podređenoj ulozi.

Državni plan za zaštitu voda (NN 08/99) je donesen radi provedbe zaštite voda i voda mora u pogledu zaštite od onečišćenja s kopna i otoka.

U ciljeve i načela Državnog plana spadaju i preventivne mjere sprječavanja i ograničavanja u ispuštanju opasnih i drugih tvari, koje bi mogle uzrokovati onečišćenje ili zagađenje voda.

Pravilnik o graničnim vrijednostima opasnih i drugih tvari u otpadnim vodama (NN 94/08) (Pravilnik) propisuje granične vrijednosti, odnosno dozvoljene koncentracije pokazatelja opasnih i drugih tvari za:

tehnološke otpadne vode prije njihova ispuštanja u sustav javne odvodnje •otpadnih voda ili u površinske vode,

otpadne vode sustava javne odvodnje (komunalne otpadne vode), koje se •nakon pročišćavanja ispuštaju u površinske vode.

Prema spomenutom Pravilniku (članak 2.) otpadne vode sustava javne odvodnje ili komunalne otpadne vode su sanitarne otpadne vode ili su mješavina sanitarnih otpadnih voda s tehnološkim otpadnim vodama i/ili oborinskim vodama određene aglomeracije (što je usklađeno s Direktivom vijeća EEZ-a). Tim se Pravilnikom određuju granične vrijednosti, odnosno dozvoljene koncentracije pokazatelja opasnih i drugih tvari za tehnološke otpadne vode i komunalne otpadne vode prije njihova ispuštanja u prijemnik, međutim ne određuju se granične vrijednosti, odnosno dozvoljene koncentracije pokazatelja opasnih i drugih tvari za oborinske otpadne vode prije njihova ispuštanja u prijemnik.

Odluka o odvodnji i pročišćavanju otpadnih voda na području gradova Rijeke, Bakra i Kastva i općine Jelenje, Čavle, Kostrena, Viškovo i Matulji (Odluka) (SN PGŽ br. 15/98) otpadnim vodama smatra i oborinske vode kao posljedicu kiše, tuče, topljenja snijega i sl. (članak 2. Odluke). Člankom 3. Odluke definirano je da se otpadne vode odvode putem posebnih sustava odvodnje među kojima se navodi i sustav oborinske odvodnje, a člankom 4. Odluke propisano je da sustav odvodnje mora biti izgrađen i održavan da osigurava pravilnu i sigurnu odvodnju i pročišćavanje proračunatih količina otpadnih voda ( u koje prema članku 2. Odluke spadaju i oborinske vode) te da vode, prema članku 5. Odluke, koje se upuštaju u sustav odvodnje i koje se ispuštaju u prirodne vodotoke ili more, moraju ispunjavati uvjete kakvoće utvrđene Zakonskim propisima.

No iz prethodnog je vidljivo da su Pravilnikom o graničnim vrijednostima opasnih i drugih tvari u otpadnim vodama utvrđene vrijednosti za tehnološke i komunalne otpadne vode, ali ne i za oborinske vode.

Oborinske vode s prometnica mogu biti zagađene olovom Pb), kadmijem (Cd), kloridom (Cl), kromom (Cr), bakrom (Cu), cinkom (Zn), dodacima benzina, otopljenim organskim ugljikovodicima (DOC), organskim herbicidima i policikličkim aromatskim ugljikovodicima (PAK). (Stanković, 2006).

Praksa je pokazala da su prve oborinske vode najzagađenije i da iste valja pročistiti. To znači da prve i najzagađenije vode treba prihvatiti, odnosno akumulirati te pročistiti a potom ispustiti

u prijemnik. (Margeta, 2006)Odlukom o sanitarnoj zaštiti izvora vode za piće na riječkom području (SN 6/94;

12/94;12/95;24/96) propisano je provođenje mjera zaštite za pojedinu zonu sanitarne zaštite u koju je uključen i način zbrinjavanja oborinskih otpadnih voda, a i člankom 15. Odluke o odvodnji i pročišćavanju otpadnih voda (na području grada Rijeke) (SN 15/98) rečeno je da je odvodnja oborinskih voda određena posebnom odlukom kojom se uređuje sanitarna zaštita izvora vode za piće.

U nastavku je dan primjer propisanih mjera za provođenje zaštite u drugoj i trećoj zoni sanitarne zaštite na riječkom području, koje se odnose na odvodnju oborinskih voda:

Članak 22. (Druga zona zaštite):odvodnju oborinskih voda grada i zgusnutih naselja treba sustavno riješiti •oborinske vode sa autocesta, magistralnih i regionalnih cesta odvesti •

nepropusnom kanalizacijom izvan zoneČlanak 26. (Treća zona zaštite):

oborinske vode sa parkirnih, radnih, manipulativnih površina i •najprometnijih prometnica grada i zgusnutih naselja, zagađenih naftnim derivatima prihvatiti nepropusnom kanalizacijom i priključiti na javni odvodni sustav komunalnih otpadnih voda ili postupiti na način iz točke 3. ovog članka

oborinske vode s autocesta, magistralnih i regionalnih cesta odvesti •nepropusnom kanalizacijom izvan zone ili upustiti u podzemlje putem upojnih bunara uz prethodno pročišćavanje sistemom separatora i laguna izvedenih u skladu sa vodoprivrednim smjernicama za projektiranje, građenje i održavanje prometnica u vodozaštitnim zonama na kršu.

Vidljivo je da su danom Odlukom o sanitarnoj zaštiti propisane mjere pročišćavanja oborinskih voda putem separatora i laguna, ali nigdje nemamo propisane granične vrijednosti opasnih i drugih tvari za oborinske otpadne vode prije ispuštanja istih u recipijent.

Generalnim urbanističkim planom grada Rijeke (SN 7/07) o oborinskoj odvodnji govori se samo u dva članka od ukupno njih 330, što samo po sebi govori o zastupljenosti i obradi navedene problematike u temeljnom prostorno planskom urbanističkom dokumentu.

Člankom 185. Plana predviđa se gradnja nove i rekonstrukcija postojeće mreže odvodnje otpadnih voda postupnim prelaskom na razdjelni sustav odvodnje i to za područja izvan gradskog centra na kojima nije izgrađena kanalska mreža (Kantrida, Martinkovac, Rubeši, Škurinje, Drenova i Pećine), te oborinske vode potrebno je voditi u more ili u Rječinu (Grobnik, Svilno, Pašac, Orehovica, Brašćine i Pulac),

U područjima grada s izgrađenom kanalskom mrežom potrebno je uz postojeću mrežu mješovitog sustava odvodnje izgraditi paralelnu mrežu razdjelnog sistema odvodnje

Člankom 186. definirano je da se Planom predviđa gradnja građevina i uređaja za odvodnju otpadnih voda i to oborinskih kanala za: gradsko područje Martinkovac - uvala Razbojna, Mlaka - Zagrebačka obala, treći prometni koridor u gradu, glavne prilazne ceste luci D-403 i D-404 sa zatvorenim sustavom odnosno prihvatom u separator prije ispuštanja u more.

Ovako šturi opis i određenja sustava oborinske odvodnje ukazuju na nedovoljno poznavanje adekvatnih i suvremenih rješenja u gospodarenju, planiranju i rješavanju oborinske odvodnje i sustavima koji reguliraju tu materiju.

Direktiva vijeća EEZ-a (91/271/EEZ) od 21. svibnja 1991. o pročišćavanju komunalnih otpadnih voda odnosi se na prikupljanje, pročišćavanje i ispuštanje komunalnih otpadnih voda, te pročišćavanje i ispuštanje otpadnih voda iz određenih industrijskih sektora. Cilj Direktive je zaštita okoliša od štetnih utjecaja ispuštanja gore navedenih otpadnih voda.


Prema Direktivi “komunalne otpadne vode” znače otpadne vode iz kućanstava ili mješavinu otpadnih voda iz kućanstava s industrijskim otpadnim vodama i/ili oborinskim vodama.

Zakonom o javnim cestama (NN 180/04) definirano je člankom 3. da između ostalog javnu cestu čine i građevine za odvodnju ceste i pročišćavanje vode ne navodeći kakve i koje vrste građevina, a ne spominje se ni termin oborinska odvodnja cesta, čije rješavanje je posebno u urbanim sredinama gradova neminovnost i nužna potreba.

Člankom 19. definirano je da se dio javne ceste koja prolazi kroz naselje održava kao sastavni dio te javne ceste osim sustava za odvodnju, ako je dio mjesne kanalizacijske mreže, što je u pravilu u gradovima slučaj. Time se automatski isključuje i eventualna postojeća mreža oborinske odvodnje ako je i ima, jer se teško razlučuje što je bilo prije, cesta sa oborinskom odvodnjom ili oborinska odvodnje kao dio mjesne kanalizacijske mreže.

Naravno ne treba dvojiti kakav stav zauzimaju upravljači javnih cesta, kako Hrvatske ceste tako i Županijske uprave za ceste. Za njih praktično starija mreža sustava odvodnje u gradovima predstavlja mjesnu kanalizacijsku mrežu i kao takva nije u njihovoj nadležnosti niti prema njoj imaju bilo kakve obaveze niti u pogledu održavanja niti rekonstrukcije. Svatko tko misli drugačije to mora i dokazati, pa je evidentno da su gradovi i manje lokalne zajednice i u tom dijelu vrlo hendikepirani.

Uz to također u Zakonu stoji da se slivnici uz javnu cestu u naselju koji nisu vezani na mjesnu kanalizacijsku mrežu, te zamjena i popravak slivničkih rešetki i poklopaca revizijskih okana na kolniku javne ceste održavaju kao sastavni dio te javne ceste. Ovo se također tumači vrlo restriktivno i isključivo, pa opet dolazimo u situaciju da se iz održavanja izostavlja mreža oborinske odvodnje na koju su vezani slivnici.

Pravilnikom o uvjetima za projektiranje i izgradnju priključaka i prilaza na javnu cestu (NN 119/07) određuje se u članku 3. da spoj na javnu cestu u fazi projektiranja, rekonstruiranja (prilagođavanja) i građenja u prostornom smislu čine i svi pripadajući dijelovi javne ceste i spoja koji su u funkciji pouzdanosti i stabilnosti javne ceste te sigurnosti prometa na njoj, a koji su posljedica izgradnje spoja (zidovi, sustav odvodnje, prometna signalizacija, oprema, uređaji i dr.). Očito je da se i ovdje izbjegava termin oborinska odvodnja, pogotovo se ne tretira zatečena mreža, mada je općepoznato da se dogradnjom prometnica povećava vodonosna površina s koje je potrebno odvesti oborinske vode na siguran i učinkoviti način.

Pravilnik o vrsti i sadržaju projekata za javne ceste (NN 52/02) oslanja se na Zakon o javnim cestama, te također nigdje eksplicitno ne navodi oborinsku odvodnju ceste kao zaseban termin odvodnje otpadnih voda s prometnica.

Člankom 22. definirano je da nacrti obvezatno sadržavaju odgovarajuće tlocrte, presjeke i poglede, a naročito u građevnom projektu građevina za odvodnju ceste i počišćivanja voda:

situacija u mjerilu 1:1000 na katastarskoj podlozi sa ucrtanom granicom •građevne parcele i svim parcelama na kojima se nalaze dijelovi građevina za odvodnju i počišćivanje voda (može biti uložena i u završnu mapu),

uzdužni profil u mjerilu 1:2000/200,•poprečni profil u mjerilu 1:200,•tlocrti, presjeci u mjerilu 1:50.•

Iz izloženog evidentno je da se također izbjegava određenje oborinske odvodnje kao dominantne problematike u rješavanju odvodnje sa cesta.

Odlukom o nerazvrstanim cestama i javno-prometnim površinama na području Grada Rijeke (SN 6/05 i 6/08), člankom 2. definirano je između ostalog da nerazvrstanu cestu čine i sustav za odvodnju oborinske vode (građevinu za odvodnju ceste i pročišćavanje vode). Člankom 10. određeno je da radovi izvanrednog održavanja nerazvrstanih cesta i javno-prometnih površina

jesu i poboljšanje sustava za oborinsku odvodnju nerazvrstanih cesta i javno-prometnih površina. Članak 30. propisuje da se oborinske vode priključaka ne smiju ispuštati na nerazvrstanu cestu ili javno-prometnu površinu, što se dosljedno i primjenjuje prilikom izdavanja uvjeta izgradnje novih i rekonstrukcije starih građevina.

OBORINSKA ODVODNJA U VODOPRAVNIM AKTIMA3.

Vodopravnim uvjetima određuju se uvjeti kojima mora udovoljavati dokumentacija za građenje novih i za rekonstrukciju postojećih građevina, te za izvođenje regionalnih i detaljnih geoloških istraživanja i drugih radova koji se ne smatraju građenjem a koji mogu trajno, povremeno ili privremeno utjecati na promjene vodnog režima. (Članak 128. ZOV-a)

Temeljem elaborata (Sveučilište u Zagrebu, 2000.) donijeta su “ Načela za definiranje vodopravnih uvjeta i izradu projektnih rješenja s gledišta zaštite vodnog režima “, koja su trebali potpisati Hrvatske autoceste i Hrvatske vode, ali službeno taj dokument nije potpisan.

Vodopravna dozvola za ispuštanje voda nije potrebna za ispuštanje oborinskih voda. (Članak 130. ZOV-a). Zakon o vodama (NN 107/95; 150/05) propisuje da je vodopravna dozvola potrebna za ispuštanje otpadnih voda (sanitarnih, komunalnih, tehnoloških, procjednih i rashladnih) u prirodni prijemnik i za ispuštanje tehnoloških otpadnih voda u sustav javne odvodnje ili u sabirne jame.

Problem se javlja po izgradnji sustava za prihvat, transport, pročišćavanje i ispuštanje oborinskih voda upravo zato jer “vodopravna dozvola za ispuštanje voda nije potrebna za ispuštanje oborinskih voda”.

Nažalost, vidimo da se u propisima oborinske vode tretiraju implicitno kao komunalne otpadne vode (u mješovitom sustavu odvodnje “ ... znače mješavinu otpadnih voda iz kućanstava s oborinskim vodama”), ali su granične vrijednosti, odnosno dozvoljene koncentracije pokazatelja opasnih i drugih tvari propisane samo za tehnološke i komunalne otpadne vode prije njihova ispuštanja u prijemnik.

U praksi provođenja zaštite voda to je uočeno kao manjkavost.

OBORINSKA ODVODNJA KROZ POSEBNE UVJETE DOZVOLA ZA 4. GRADNJU

Izdavanje posebnih uvjeta gradnje u nadležnosti jedinica lokalne samouprave je propisivanje prometnih uvjeta koje izdaje Odjel gradske uprave na komunalni sustav u Gradu Rijeci. Prednje je posebno vezano na zakonsko određenje gradnje i rekonstrukcija nerazvrstanih cesta na području grada. Uvjetima se definiraju se, pored prometnih i tehničkih uvjeta za izgradnju prometnica ili prometnih pristupa, odnosno uređenja okućnica, propisuju i posebni uvjeti izvođenja oborinske odvodnje građevina za koje se traži dozvola izgradnje.

Primjenom dosadašnjih iskustava prilikom odobravanja novih i rekonstrukcije starih gradnji zauzet je konačan stav i postavlja se kao uvjet da zbrinjavanje oborinskih voda mora početi na samom izvoru, odnosno mjestu nastanka voda. Tako se kod manjih gradnji uvjetuje zbrinjavanje oborinskih voda unutar samih građevinskih parcela. Osnovni uvjet zbrinjavanja krovnih čistih oborinskih voda je na samom mjestu nastanka i to sa kontroliranim upuštanjem u podzemlje preko upojnih bunara.


Prednji stav temelji se u cijelosti na Odluci o nerazvrstanim cestama i javno-prometnim površinama na području Grada Rijeke, gdje je definirano da se oborinske vode priključaka ne smiju ispuštati na nerazvrstanu cestu ili javno-prometnu površinu.

Nažalost u praksi se taj uvjet prečesto krši, pogotovu u ranije izgrađenim područjima grada i to pretežno kod individualnih stambenih objekata. U tim slučajevima se pogotovu krovne vode upuštaju direktno na ceste bez sustavno riješene oborinske odvodnje, te dodatno opterećuju ionako nedostatan, odnosno za prihvat dodatnih količina oborinskih voda s urbanih površina koje nemaju javni karakter, poddimenzioniran sustav oborinske odvodnje. Rezultat se najviše pokazuje kod intenzivnijih oborina, koje su karakteristične za sjeverno Primorje. Velike količine oborina koje padnu u kratkom vremenskom razmaku prouzrokuju veća oštećenja sustava pretežito mješovite odvodnje koja je posebno osjetljiva na velike dotoke oborinskih voda, a očituje se najviše u izbacivanju poklopaca revizijskih okana i plavljenju prometnica.

Kod većih gradnji, uslijed skupoće primjene drugih rješenja, vrši se priključenje i upuštanje novih oborinskih voda u postojeći mješoviti sustav, koji je inače vrlo ograničenog kapaciteta. I tada se prihvaćaju i odvode samo oborinske vode s parkirališta i prometnica koje se prethodno pročišćavaju kroz separatore i mastolove. U slučajevima većih slivnih površina s prometnica i trgova moraju se izvoditi oborinski kolektori i predvidjeti mjesta prihvata i obrade takvih oborinskih voda. Nakon takve obrade vode se mogu kontrolirano upuštati u podzemlje.

OBORINSKA ODVODNJA KROZ PRIMJERE U PRAKSI I NAČIN FINANCIRANJA 5. U GRADU RIJECI

Obzirom na stanje zakonske regulative s posebnim akcentom na vodopravne akte, vidljivo je da isti ne pružaju mogućnost sveobuhvatnog i dovoljno konkretnog rješavanja pitanja oborinske odvodnje. Evidentno je da se i kroz praksu pristupa samo pojedinačnom i konkretnom rješavanju oborinske odvodnje samo na pojedinim lokacijama.

U slučaju grada Rijeke koji po svojoj konfiguraciji ima praktično dva velika odvojena slivna područja, zapadno i istočno od vodotoka Rječine, kao i zbog relativno velikog nagiba terena iz smjera sjevera prema jugu odnosno moru, takav individualni pristup ocijenjen je optimalnim.

Osnovna činjenica je da su najveći generatori pojave većih količina novih onečišćenih oborinskih voda u pravilu nove prometnice, odnosno otvorene parkirne površine. Obzirom na vrlo intenzivnu izgradnju u posljednjih desetak godina na raznim područjima grada, bilo je neophodno u tim dijelovima grada razriješiti i odvodnju oborinskih voda. Umjesto nekada dominantnog pristupa evakuacije i što bržeg transporta oborinskih voda ka konačnom prijemniku (uglavnom moru), u sve većoj se mjeri i u Rijeci počinje primjenjivati princip zbrinjavanja oborinskih voda na samom izvoru odnosno na mjestu nastanka, sa kontroliranim upuštanjem u podzemlje.

Primijenila su se rješenja, detaljno obrađena u drugim radovima na kongresu, na lokaciji Škurinje unutar retencije dvotračnog kružnog raskrižja, prilikom izgradnje drugog traka Riječke zaobilaznice, izgradnje Sveučilišnog kampusa na Trsatu, izgradnjom komunalne infrastrukture sveučilišnih stanova na Drenovi i Rujevici, te u nekoliko slučajeva izgradnje manjih cesta.

Kod navedenih slučajeva iskorištena je mogućnost financiranja oborinske odvodnje preko investicija u nove ceste i općenito prilikom nove izgradnje građevinama i kompleksa koji se moraju ili priključiti na mješoviti sustav ili riješiti oborinske vode na samoj parceli građevina. U tom slučaju, obzirom na vodopravne uvjete i prometne uvjete lokalne zajednice, moguće je uvjetovati kvalitetno i sustavno zbrinjavanje onečišćenih oborinskih otpadnih voda ili pak krovnih voda u slučaju manjih izgradnji. Kao rezultat toga javlja se znatan dodatni trošak investitora izgradnje

prometne infrastrukture, što na kraju ostaje jedinica lokalne samouprave, koja dogradnjom svoje prometne mreže nerazvrstanih cesta mora razriješiti i sustav oborinske odvodnje sa svim financijskim uvjetima.

Preostali namjenski izvori za financiranje rješavanja oborinskih voda na već izgrađenim javnim površinama oskudni su i osiguravaju se jedino iz dijela komunalne naknade koja se namjenski prikuplja temeljem posebnih propisa. U slučaju grada Rijeke, a smatramo i kod drugih jedinica lokalne samouprave, ta sredstva ni izbliza ne mogu zadovoljiti sve potrebe. U uglavnom se koriste kod lokalnih intervencija na rekonstrukcijama ili popravcima postojećih prometnica u urbanim dijelovima grada.

Princip rješavanja je uvijek isti. Rekonstrukcijama prometnica u manjim obimima se izgrađuje podzemna mreža kolektora gdje se oborinske vode odvode do upojnih bunara i kontrolirano ispuštaju u podzemlje. Pri tome se posebno pazi na vodozaštitama područja u kojima je zabranjeno ispuštanje takvih onečišćenih oborinskih voda.

U posljednjem četverogodišnjem planskom razdoblju iz komunalne naknade za rješavanje oborinske odvodnje u gradu Rijeci utrošeno je samo oko 500.000 kuna direktnih intervencija u postojeću mrežu oborinske odvodnje.

Iz navedenog, a zbog nemogućnosti sustavnog financiranja i osiguranja trajnih i izdašnijih izvora, koje je dobro riješeno za financiranje vodoopskrbe i odvodnje fekalnih voda, ulaganja u sustave oborinske odvodnje mogu se proglasiti simboličnim: Ujedno i na najbolji način prikazuju nemogućnost lokalne zajednice da sustavno rješava pitanje oborinske odvodnje na svom području, što joj je s druge strane nametnuto kao zakonska obveza.

Usporedbom s ostalim jedinicama lokalne samouprave došli bi do sličnih ili daleko lošijih vrijednosti prosječnih ulaganja, što samo dodatno potkrepljuje potrebu sustavnog i trajnog rješavanja izvora financiranja oborinske odvodnje.

Za očekivati je da će novim Zakonom o vodama (u pripremi) odvodnja oborinskih voda biti detaljnije definirana i primjerenije tretirana, te ujedno i osigurana sa stvarnim i stabilnim izvorima financiranja.

ZAKLJUČAK6.

Iz izloženog je materijala vidljivo da je odvodnja oborinskih voda u urbanim sredinama nedovoljno zastupljena u važećim zakonskim i podzakonskim aktima. Problem oborinske odvodnje prisutan je kako u količini oborinskih voda tako i u njenoj kvaliteti, što je poseban problem u krškom priobalnom području s obzirom na zaštiti izvorišta pitke vode.

Poseban problem uočen je u pristupu financiranju izgradnje oborinske odvodnje. Obzirom na nadležnost jedinica lokalne samouprave da rješava odvodnju atmosferskih voda kroz dio komunalne naknade kao jedinog zakonskog izvora financiranja, nemoguće je dugoročno sustavno gospodariti postojećim niti graditi nove sustave oborinske odvodnje.

Održavanje postojećih sustava oborinske odvodnje u već formiranim gradskim jezgrama primorskih gradova posebno je ugroženo obzirom da svaka rekonstrukcija postojeće mreže iziskuje enormna ulaganja za koja ne postoje stalni izvori financiranja.

Konačno se može zaključiti da je potrebno zakonsku regulativu dopuniti propisima iz domene odvodnje oborinskih voda s prometnica, industrijskih i urbanih sredina na način da se olakša sustavni pristup rješavanju oborinske odvodnje, kroz primjenu propisa i davanju učinkovitijih rješenja projektanata, boljih uvjeta izgradnje koje propisuju tijela državne i lokalne uprave te samouprave i končano bržih izdavanja dozvola za gradnju.


Ujedno je potrebno nedvosmisleno obraditi i predložiti trajnije uvjete financiranja na državnoj razini, jer komunalna naknada kao jedini izvor financiranja ne omogućava sustavni razvoj, unapređenje, a niti održavanje sustava oborinske odvodnje.

Rješenja za navedene probleme doprinijeti će ujedno i očuvanju okoliša i kvaliteti podzemnih voda, a u širem kontekstu i unapređenju kvalitete života u urbanim područjima.

LITERATURA

Stanković, I. (2006): Odvodnja prometnica u razdjelnom sustavu odvodnje-prikaz “putokaza” švicarskog saveznog ureda za okoliš, šume i krajobraz, Hidroprojekt – ing, Zagreb; Razdjelni sustavi odvodnje, Čakovec 16. – 18. ožujka 2006.

Margeta, J. (2006): Strateška analiza izbora rješenja kanalizacijskog sustava, Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu; Razdjelni sustavi odvodnje, Čakovec 16. – 18. ožujka 2006.

GF Zagreb (2000): Odvodnja prometnica – zaštita okoliša od negativnog djelovanja- Studija, Sveučilište u Zagrebu, Građevinski fakultet, Zavod za hidrotehniku, Zagreb.

AUTORI:

Dragan Blažević, dipl. inž. građ., Grad Rijeka, Korzo 16, HR 51000, Rijeka, Hrvatska, [email protected]

Rajka Štajduhar, dipl. inž. građ., Hrvatske vode VGO Rijeka, Đure Šporera 3, HR 51000 Rijeka, Hrvatska, [email protected]

Davor Gergorić, inž. građ., Hrvatske vode VGO Rijeka, Hrvatske vode VGO Rijeka, Đure Šporera 3, HR 51000 Rijeka, Hrvatska, [email protected]


SUVREMENI POSTUPCI ZA KANALIZIRANJE I ZAŠTITU OD POPLAVA NA SLIVU KUMODRAŠKOG POTOKA U BEOGRADU

Jovan Despotović, Miloš Stanić, Zoran Jovanović, Branislav Babić, Aleksandar Đukić, Jasna Plavšić

SAŽETAK Na primjeru idejnog projekta kanaliziranja na slivu Kumodraškog potoka u Beogradu

prikazana je primjena osnovnih principa i suvremenih metoda projektiranja kanalizacije i sustava za zaštitu od poplava urbanih područja.

KLJUČNE REČIkanaliziranje u gradovima, oborinske vode, kanalizacijski sustav, retencije oborinskih voda,

rekonstrukcija

CONTEMPORARY PROCEDURES FOR URBAN DRAINAGE AND FLOOD PROTECTION AT THE KUMODRAŽ CATCHMENT IN BELGRADE

ABSTRACT Preliminary design of stormwater and wastewater drainage at the Kumodraž catchment in

Belgrade is described. The design was based on basic principles and contemporary procedures for design of sewer systems and protection from flooding in highly urbanized areas.

KEYWORDSurban drainage, stormwater, sewer system, stormwater retention ponds, reconstruction

UVOD1.

Sliv Kumodraškog potoka u Beogradu obuhvaća oko 8 km2 urbaniziranog i neurbaniziranog dijela gradskog područja na prostoru općine Voždovac, a pripada slivu Mokroluškog potoka (Slika 1). Prije urbanizacije ovog prostora, Kumodraški potok tekao je cijelom dužinom doline i ulivao se u Mokroluški potok, koji se potom ulivao u rijeku Savu. Urbanizacijom ovog prostora 1970-ih, Mokroluški potok je na skoro cijeloj svojoj dužini zacijevljen, a duž njegove bivše doline izgrađen je autoput. Kumodraški potok je također zacijevljen od približno sredine svog sliva do najnizvodnijeg dijela, dok u srednjem i uzvodnom dijelu sliva i dalje teče prirodnim koritom. Pored voda potoka, Kumodraški kolektor prihvata i upotrjebljene vode iz domaćinstava, industrije i oborinske vode sa sliva. Raniji koncept razvoja Beogradske kanalizacije predviđao je izgradnju jedne velike brane na Kumodraškom potoku sa retencijom za oborinske vode u središnjem dijelu sliva za zaštitu nizvodnih područja od poplava, a naročito za zaštitu Mokroluškog kolektora od preopterećenja, odnosno zaštitu autoputa od poplava. Brana i retencija do danas nisu izgrađene.

Čitav prostor sliva je urbaniziran, velikim dijelom i nelegalnom gradnjom, tako da je došlo

do smanjenja neurbaniziranih površina. Izgradnjom različitih objekata u stambenim dijelovima sliva i u industrijskoj zoni, i naročito ekspanzijom neplanski i nelegalno izgrađenih objekata u neurbaniziranom dijelu sliva, praktično je onemogućena realizacija ranije usvojenog koncepta zaštite od oborinskih voda putem njihovog retencioniranja u za to predviđenoj jednoj akumulaciji na slivu. Brza i pretežno neplanska urbanizacija otežava situaciju u pogledu zaštite od poplava, smanjuje zelene površine i potencijalno može ugroziti zdravlje stanovništva. Ovome svakako doprinose u druge aktivnosti na slivu kao što su neplanska nasipanja, divlje deponije otpada i drugo.

N

km0 1 2 3

Vra arè

Dunav

Sava

Zeleno Brdo

Miljakovac

Mokrolu ki slivš

Mokrolu ki kolektorš

Kumodra ki kolektorš

Ki omerišKumodraž

potok Kumodraž

Slika 1. Položaj sliva Kumodraškog potoka u Beogradu.

IDEJNI PROJEKAT RAZVOJA KANALIZACIJE NA KUMODRAŠKOM SLIVU 2.

Krajem devedesetih godina započela je izrada Idejnog projekta i Prethodne analize utjecaja na životnu sredinu rješenja odvodnje oborinskih i upotrjebljenih voda sa sliva Kumodraškog potoka. Ova tehnička dokumentacija trebalo je da, polazeći od analize postojećeg stanja na slivu, definira tehnička rješenja koja će omogućiti odgovarajuću sanitaciju prostora i osigurati potreban nivo zaštite od poplava pri jačim kišama. Izrada dokumentacije je obuhvatila:

prikupljanje i analizu podataka o postojećoj kanalizacijskoj mreži, •mjerenja protoka u kolektorima kanalizacije u periodu od tri godine,•hidrološke analize padavina i otjecanja za računske i osmotrene kiše,•matematičko modeliranje kanalizacijskog sustava, •formiranje varijantnih rješenja i analiza varijanti•prezentacija varijantnih rješenja i usklađivanje rješenja sa Investitorom i Krajnjim korisnikom •(JKP Beogradski vodovod i kanalizacija)


2.1. Postojeće stanje

Srednji i nizvodni dio sliva je gusto urbaniziran sa postojećom mješovitom kanalizacijom (Slika 2). U središnjem dijelu, približno paralelno sa trasom kolektora prostire se industrijska zona. Uzvodni dio sliva je djelomično urbaniziran, i manjim je dijelom pokriven mrežom razdjelnog kanalizacijskog sustava. Postojeća kanalizacijska mreža se sastoji od 1002 revizijska okna (računskih čvorova) i 1043 cijevi / kolektora ukupne dužine oko 57 km. Na slivu Kumodraškog potoka trenutno je nastanjeno oko 40000 ljudi koji su priključeni na vodovod sa registriranom specifičnom potrošnjom od oko 263 l/st.dan. Pored stanovništva, na slivu postoji oko 20 većih potrošača vode u okviru industrijske zone kao i veći broj potrošača u ustanovama, privatnim radnjama i ugostiteljskim objektima koji su uglavnom ravnomjerno raspoređeni u urbaniziranoj zoni sliva. Sumarni podaci o količinama upotrjebljenih voda u po kategorijama korisnika dati su u Tablici 1.

neplanska gradnjaindustrijska zona

seloneurbanizovano

gusta urbanizacija

0 1 km


Kumodra ki kolektor

š

Kumodra ki potok

š

uliv potoka u kolektor

N

Slika 2. Stanje urbanizacije sliva Kumodraškog potoka

Tablica 1. Prosečne količine upotrijebljenih voda

Kategorija Protok (l/s)

Stanovništvo + zanatstvo, ugostiteljstvo i ustanove 108.4

Industrijska zona (prosječno godišnje) 23.6

U K U P N O (prosječno godišnje) 132.0

Kapacitet kumodraškog kolektora na nizvodnom dijelu trase iznosi oko 8 m3/s, a rezultati analiza i mjerenja ukazali da je kapacitet kumodraškog kolektora potpuno iskorišten i nedovoljan za postojeće uvjete na slivu već za kiše povratnog perioda 2 godine. U periodu 1997 – 1999 registrirano je nekoliko događaja sa izlijevanjem vode iz mreže na površinu terena i kada je izmjeren maksimalni protok od oko 8 m3/s, što praktično predstavlja kapacitet Kumodraškog kolektora (Slika 3). Također, kapacitet najvećeg dijela kanalizacijske mreže mješovitog sustava iskorišten je za kiše povratnog perioda 2 godine, što se može ocijeniti kao relativno nizak nivo zaštite od poplava.


Slika 3. Izmjereni protoci u Kumodraškom kolektoru 1998 godine – česta pojava hidrauličkog preopterećenja Kumodraškog kolektora

4

terena i kada je izmjeren maksimalni protok od oko 8 m3/s, što prakti no predstavlja kapacitet Kumodraškog kolektora (Slika 3). Tako er, kapacitet najve eg dijela kanalizacijske mreže mješovitog sustava iskorišten je za kiše povratnog perioda 2 godine, što se može ocijeniti kao relativno nizak nivo zaštite od poplava.

Kumodraški sliv 4.05.1998.

0

2

4

6

8

10

12

14

4.05. 00:00 4.05. 06:00 4.05. 12:00 4.05. 18:00 5.05. 00:00

Q (m

3 /s)0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

inte

nzite

t kiš

e (m

m/m

in)

protok

kiša Vra ar


0

2

4

6

8

10

12

14

20.05. 00:00 20.05. 06:00 20.05. 12:00 20.05. 18:00 21.05. 00:00

Q (m

3 /s)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

inte

nzite

t kiše

(mm

/min

)

protok

kiša Vr a ar

kiša Zeleno Br do


0

2

4

6

8

10

12

14

11.06. 12:00 11.06. 18:00 12.06. 00:00 12.06. 06:00 12.06. 12:00 12.06. 18:00 13.06. 00:00 13.06. 06:00 13.06. 12:00 13.06. 18:00 14.06. 00:00

Q (m

3 /s)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

inte

nzite

t kiše

(mm

/min

)

protokkiša Vra arkiša Zeleno Brdo

Slika 3. Izmjereni protoci u Kumodraškom kolektoru 1998 godine – esta pojava

hidrauli kog preoptere enja Kumodraškog kolektora

2.2. Metodologija izrade projekta

Osnovni ciljevi su bili osiguranje odgovarajuće sanitacije prostora i potreban nivo zaštite od poplava. Dodatni ciljevi su bili:

maksimalno iskorištenje postojeće mreže; cijevi i kolektora, kako bi se u najvećoj •mogućoj mjeri smanjio dio kanalizacijske mreže koji treba rekonstruirati ili zamijeniti,

očuvanje kvalitete izvora, potoka i njihovih dolina na slivu ugroženih upotrjebljenim •i nepročišćenim vodama, imajući u vidu da je Kumodraški potok jedan od rijetkih preostalih potoka na području Beograda,

unapređenje estetskih kvaliteta prostora primjenom naturalne regulacije korita Kumodraškog potoka.

Osnovni principi pri izradi projekta odvodnje na slivu Kumodraškog potoka su bili (Despotović i Jaćimović, 2000):

Ujednačen stupanj zaštite od poplava i pronošenja zagađenja korištenjem istog •povratnog perioda za kišne vode od 2 godine za sve dijelove sliva (podslivove), odnosno 10 godina za glavne kolektore. Za dimenzioniranje brana i retencija korišten je povratni period od 50 godina, a za sigurnosne preljeve na retencijama povratni period od 100 godina.

Zaštita od velikih voda i njihova kontrola retencioniranjem na slivu i kontroliranim •ispuštanjem iz retencija.

Razdvajanje upotrjebljenih i oborinskih voda na slivu (sadržaj upotrjebljenih •voda ugrožava kvalitetu vode u potoku i retencijama), kao priprema uvjeta za pročišćavanje upotrjebljenih i oborinskih voda i zaštitu od isplivavanja sadržaja iz kanalizacije na ugroženom nizvodnom kraju sliva.

Mjerodavni hidrogrami otjecanja (maksimalni protoci i volumeni) dobiveni su primjenom statističke analize rezultata simuliranja otjecanja pomoću modela padavine-otjecanje. Primijenjeno je više modela u različitim fazama projektiranja u zavisnosti od potrebnog stupnja kompleksnosti proračuna (Despotović i sur., 2002). To su modeli SWMM (mogućnost detaljnog proračuna kinematičkim valom ili punim St. Venant-ovim jednadžbama), Visual OTTHYMO (primjena konceptualnih modela za proračun površinskog oticaja) i Bemus (također kinematički val ili pune St. Venant-ove jednadžbe). Modeli su kalibrirani na osnovu mjerenja oborina i otjecanja na slivu tijekom 3 godine, a primijenjeni su na nizove povijesnih oborinskih epizoda u dužini od 30 godina. Tradicionalni pristup određivanju mjerodavnih protoka na osnovu računskih kiša, kada se povratnom periodu modeliranog otjecanja pripisuje povratni period računske kiše mjerodavnog trajanja, također je primijenjen kao usporedna metoda.

2.3. Ograničenja pri izradi projekta

U okviru Idejnog projekta odvodnje na slivu Kumodraškog projekta razmatrano je nekoliko varijanti tehničkog rješenja. Sva razmatrana rješenja imala su određena ograničenja koja su proizašla iz postojećeg stanja na slivu, kao i zahtjevima iz planske dokumentacije i zakonske regulative.

Kapacitet postojećeg kumodraškog kolektora je oko 8 m3/s na izlaznom profilu, što je dovoljno za kontrolu otjecanja kišnih voda povratnog perioda 2 godine samo sa gusto urbaniziranog nizvodnog dijela sliva.


Kapacitet novog Mokroluškog kolektora u koji se ulijevaju kišne vode sa Kumodraškog sliva je također ograničen. Mjerodavne službe su definirale da je dopušteno ispustiti do 30 m3/s oborinskih voda. Kako ukupno otjecanje sa sliva pri oborinama povratnog perioda od 10 godina iznosi blizu 80 m3/s, to je jasno da se zadani protok na nizvodnom kraju sliva od najviše 30 m3/s može ostvariti samo retencioniranjem kišnih voda na slivu.

Prema važećim planskim dokumentima razvoja Beogradske kanalizacije i urbanističkim planovima, na nizvodnom dijelu sliva zadržava se mješoviti sustav odvodnje dok je u uzvodnom dijelu sliva predviđena izgradnja razdjelnog odvodnog sustavu.

2.4. Varijante tehničkog rješenja i usvojeno rješenje

Ono što je zajedničko u svim razmatranim varijantama jeste izgradnja novih kanalizacijskih sustava za upotrjebljene i oborinske vode tamo gdje oni ne postoje. U skladu sa planovima, nova kanalizacija predviđena je po razdjelnom sustavu u uzvodnom dijelu sliva, odnosno po mješovitom sustavu u nizvodnim dijelovima sliva.

Varijante rješenja se razlikuju prvenstveno po načinu prihvaćanja, odvođenja i retencioniranja oborinskih voda sa sliva, odnosno zaštite doline Kumodraškog potoka od poplava. Varijanta koja predstavlja raniji koncept sa jednom velikom retencijom na slivu je odbačena, jer izgradnja takve retencije nije moguća u današnjim uvjetima zbog zauzetosti prostora potrebnog za izgradnju tijela brane. Također je razmatrana i varijanta bez retencioniranja kišnih voda, ali je zaključeno da na taj način nije moguće zaštiti nizvodne dijelove sliva od poplava i ispoštivati ograničenja o kapacitetima Kumodraškog i Mokroluškog kolektora. Varijanta rekonstrukcije sustava sa potpunim razdvajanjem kišnih od upotrjebljenih voda bila je, na žalost, odbačena od strane Investitora zbog izuzetno visoke investicijske vrijednosti.

Simulacija je provedena sa različitim trajanjem oborina. Na kraju je kao mjerodavna usvojena kiša trajanja 30 minuta. Za povratni period 2 godine usvojen je pojednostavljeni oblik kiše vjerojatnosti oblika 80%, dok je za kišu povratnog perioda 10 godina usvojen pojednostavljen oblik kiše vjerojatnosti 95%. Mjerodavne računske kiše koje su date na Slici 4 uvjetovale su veće protoke od ravnomjernih kiša pa su usvojene za dimenzioniranje oborinske kanalizacije.

15 30 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

15 30 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Trajanje kiše (min)

Trajanje kiše (min)

Inte

nzite

t kiš

e (m

m h

-1)

Inte

nzite

t kiš

e (m

m h

-1)

Povratni period 2 g.

Povratni period 10 g.

Ukupna kiša: 27.7 mm

Ukupna kiša: 17.1 mm

Slika 4. Mjerodavne računske kiše za dimenzioniranje mreže za odvodnju kišnih voda

Kako je odvodnja naselja u uzvodnom dijelu sliva projektirana razdjelnim sustavom, to su tehnička rješenja odvodnje oborinskih voda, do kojih se došlo, ista za sve razmatrane varijante. Na slici 5 prikazana je prostorna dekompozicija sustava za odvodnju oborinskih voda. Slika 5 je data za varijantu sa retencijama uz napomenu da je podjela na podsustave ista i za varijantu bez retencija. Na uzvodnom dijelu sustava, koji je projektiran kao razdjelni model, nalazi se 6 podsustava, koji su prikazani tabelarno zajedno sa rezultatima simulacije za računsku kišu povratnog perioda 2 i 10 godina.

Tablica 2. Protoci i volumeni otjecanja za uzvodne podslivove

Ime podsliva(Slika 5)

Površina (ha)

Maksimalan protok m3s-1

(PP 2 god.)

V o l u m e n otjecanja m3

(PP 2 god.)

Maksimalan protok m3s-1

(PP10 god.)

V o l u m e n otjecanja m3

(PP10 god.)Kumodraška R1 102.8 2.7 4150 8.8 10360Padina R1 78.7 2.8 4240 8.9 9460Kumodraž 2 R2 52.5 1.4 2270 5.6 5960Padina R2 130.2 1.7 2750 8.8 9840Kumodraž 1 R3 82.5 3.3 5250 10 11000Kumodraž selo R3 55.7 1.6 2600 5.5 5900Ukupno 502.4 13.5 21260 47.6 52500

Nizvodni dio sustava je površine 273.6 ha. Na ovom dijelu je izgrađena mreža za odvodnju kao mješoviti sustav. Podsustavi u ovom dijelu se ulijevaju postojeći Kumodraški kolektor koji je mješovitog tipa. Većina postojeće mreže je dovoljna za prihvaćanje oborinskih voda povratnog perioda 2 godine. Rekonstrukcije su bile nužne u dijelu sustava oko Kumodraške ulice za prihvaćanje oborinskih voda povratnog perioda 2 godine. Na Slici 6 je prikazano područje u kome se ovim projektom predviđa rekonstrukcija. Na osnovu rezultata simulacije dobiveno je da postojeća i rekonstruirana mreža na nizvodnom dijelu sliva može prihvatiti otjecanje koje se generira na nizvodnom dijelu sliva od kiša povratnog perioda dvije godine. Maksimalno otjecanje na nizvodnom dijelu sliva je oko 8 m3/s. U cilju zaštite od preopterećenja, predviđena je preljevna građevina na nizvodnom kraju kolektora. Višak kišnice se odvodi novim Kumodraškim oborinskim kolektorom koji se ulijeva u postojeći Mokroluški kolektor.

U slučaju pojave kiše povratnog perioda 10 godina, površinsko otjecanje sa nizvodnog dijela sliva generira otjecanje koje na nizvodnom kraju sliva ima maksimalan protok od dodatnih oko 24 m3/s. Ove vode treba kontrolirano sakupiti i ispustiti u novi Mokroluški kolektor, jer ovu količinu vode nije moguće odvesti postojećim kolektorom. Na osnovu iskustva stečenog u sličnim primjerima, za prihvaćanje oborina većeg povratnog perioda od 2 godine na Kumodraškom slivu koncipirani su dodatni sustavi oborinske kanalizacije. Njihova uloga je da prihvate višak oborinskih voda u odnosu na oborinske vode povratnog perioda 2 godine na lokacijama koje su se pokazale kritičnim u pogledu izlijevanja. Lokacije predviđenih novih dodatnih sustava za sakupljanje oborinskih voda su naznačene na Slici 6. Projekirani elementi dodatne oborinske kanalizacije su isti za sve razmatrane varijante sustava. Osnovni elementi ovih dodatnih sustava su specifični tipovi rešetki (uzdužni i poprečni) velike prijemne moći. Iskustvo je pokazalo da su specifični tipovi rešetki mnogo efikasniji od slivnika. Postavljanje dodatnih rešetki na često plavljenim lokacijama ima za cilj odvodnju “suvišnih” voda koje se ne ulijevaju u postojeće slivnike.


Slika 5. Dekompozicija sustava za odvodnju oborinskih voda

Za kontrolu otjecanja oborinskih voda predviđene su otvorene retencije u koritu potoka, na srednjem i uzvodnom dijelu sliva. U nekoliko podvarijanti razmatrano je od 2 do 4 potencijalne retencije. Mišljenje projektanta je bilo da se najbolji učinak zaštite od poplava postiže sa tri retencije, ali se investitor odlučio za dvije retencije zbog manjih troškova pri čemu se dobiva prihvatljiva razina rizika od poplava (Plavšić i sur., 2006.). Na slici 6 prikazani su elementi usvojenog tehničkog rješenja koji se odnose na odvodnju oborinskih voda. Ovo rješenje se sastoji od slijedećih objekata:

Novoprojektirani razdjelni sustavi kanalizacije na dijelovima sliva gdje ih do sada •nije bilo (selo Kumodraž, naselja Kumodraž I i Padina) sa izljevima u otvorene vodotokove i/ili cjevovode.

Dvije brane sa akumulacijskim prostorima – otvorene retencije, koje kontroliraju •otjecanje sa slivnog područja površine od oko 500 ha, sa svojim evakuacijskim objektima.

Regulirani otvoreni tok Kumodraškog potoka do retencije 3 i između retencija 3 i 1, •sa regulacijskim objektima (kaskade, obaloutvrde, uljevi oborinske kanalizacije).

Postojeći kolektor mješovite kanalizacije, sa novim preljevom na nizvodnom kraju •za odvajanje viška oborinskih voda pri intenzivnijim oborinama.

Novi kolektor za oborinske vode, koji je postavljen približno paralelno sa postojećim •glavnim kolektorom. Novi kolektor ima ulogu da sprovede oborinske vode sa gornjeg dijela sliva i primi oborinske vode iz dodatnih sustava oborinske kanalizacije u donjem dijelu sliva. Na ovim objektima se nalaze uljevne građevine oborinske kanalizacije i dva propusta ispod ulica. Dužina novog kolektora je 950 m, poprečni presjek je kružni, promjera 2500 mm. Novi kolektor se ulijeva u novi Mokroluški kolektor.

1 km0


novi Kumodra ki kolektor(za ki ne vode)

šš

stari Kumodra ki kolektor(op ti sistem)

šš

uliv potoka u stari Kumodra ki kolektorš

dodatna ki na kanalizacija

š

dodatna ki na kanalizacija

š

nova ki na kanalizacija

š


š


š

preliv za velike ki ne vode (ka novom kolektoru)

š

Kumodra ki potokš

ispust iz retenzije 1 u novi Kumodra ki kolektorš

retenzija 3

retenzija 1

N

Slika 6. Shema usvojenog tehničkog rješenja za odvodnju sliva Kumodraškog potoka.


ZAKLJUČAK

Neplanska urbanizacija u Beogradu, naročito izražena u periodu 1990-1999, prouzročila je zauzimanje koridora gotovo svih velikih kanalizacijskih kolektora, a time i prostora za retencioniranje oborinskog otjecanja predviđenih prema planovima donešenim prije oko 30 godina. Usporena i nedovršena realizacija ranijih projekata degradirala je mnoga rješenja, tako da se mora pristupiti izradi novih projekata sa noveliranim podlogama i sa boljim procjenama razvoja. S druge strane, od donošenja posljednjih planova prije 30 godina znatno su uznapredovale metode i tehnologije analize odvodnje oborinskih voda u gradovima. Pri izradi idejnog projekta odvodnje sliva Kumodraškog potoka, projektanti su nastojali da primijene moderne postupke i tehnologije, kao i da pronađu rješenje koje optimalno ispunjava ciljeve i uvažava oštra ograničenja koja su nametnuta.

LITERATURA

Despotović, J, Jaćimović, N (2000): Projektovanje i upravljanje sistemima za kanalisanje kišnih voda u gradovima, Voda i sanitarna tehnika, Beograd, Vol. 30, pp. 125-133.

Despotović, J, Petrović, J, Jaćimović, N (2002): Measurements, calibration of rainfall-runoff models and assessment of the return period of flooding events at urban catchment Kumodraž in Belgrade, Water Science and Technology, Vol. 45, No. 2, pp. 127- 133.

Plavšić, J, Despotović, J, Stanić, M, Jovanović, M, Babić, B, Đukić, A (2006): Savremeni postupci za kanalisanje i zaštitu od plavljenja na slivu Kumodraškog potoka u Beogradu, Ekolist, Maribor, Vol. 3., pp. 15-18.

AUTORI

Dr.sc. Jovan Despotović, Građevinski fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd, Srbija, email: [email protected]. Miloš Stanić, Građevinski fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd, SrbijaZoran Jovanović, CEKIBEO, Dr Dragoslava Popovića 5, 11000 Beograd, SrbijaMr.sc. Branislav Babić, Građevinski fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd, Srbija Mr.sc. Aleksandar Đukić, Građevinski fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd, SrbijaDr.sc. Jasna Plavšić, Građevinski fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd, Srbija


STORMWATER TREATMENT: BEST MANAGEMENT PRACTICE IN DENMARK

Darja Istenič, Carlos A. Arias, Jes Vollertsen, Joana Pereira, Heloisa Pinto, Hans Brix

ABSTRACT

This paper presents seven new stormwater treatment facilities in Denmark. As stormwaters also contribute to pollutant loads in the environment it is important to reduce the total amount of pollutants originating in stormwater. Four of the facilities included in the study are classical wet detention ponds and the other three are wet detention ponds upgraded with different sorption technologies for enhanced pollutant removal (implemented in the scope of LIFE project). The presented ponds collect and retain stormwaters from nearby residential, industrial areas and roads. The most important treatment process in classical wet detention ponds is sedimentation. The later enables removal of suspended solids and associated pollutants. In order to improve removal of dissolved and colloidal pollutants the next sorption technologies were implemented in LIFE ponds: enrichment of the bottom sediments with iron; addition of aluminum salts to bulk water and sorption to fixed media. Applied sorption technologies increase the active sorption sites in the systems for binding of phosphorous and heavy metals. All investigated ponds showed good efficiency in suspended solids removal while the removal of PO4-P and TP was better in advanced LIFE ponds. This could be explained by sorption of phosphorous to different sorption media. Investigated ponds also showed removal of Zn and Cu, especially when the inflow concentrations were high.

KEY WORDSwet detention pond, treatment, sorption, enriched sediment, filter

INTRODUCTION1.

Effective technologies for treatment of domestic and industrial wastewater are well established across Europe. As stormwaters also contribute to environmental pollution the next step, is to improve the performance of existing treatment know how - to reduce the total amount of pollutants originating from run-off. Treating stormwaters meets the requirements of Water Framework Directive (2000/60/EC) to reach the objective of good chemical and ecological conditions in all inland and costal water.

Dealing with stormwater demands careful consideration of its characteristics. Besides the pollutants content stormwaters present the challenge of hydraulic variability that implies higher loadings to the receiving water body. Stormwater treatment system should therefore enable water detention, to minimize the hydraulic peaks on downstream facilities and/or receiving waters. Furthermore, the stormwater systems are often placed in areas with recreational value, and must therefore be designed with urban landscape architecture in mind.

Stormwater runoff events are rare and are often separated by intermittent dry weather periods. Therefore the facility must be flexible to manage high flow rates followed by dry periods.

During rain periods pollutants from urban surfaces are mixed into quite large water volumes, resulting in low concentrations. Stormwater treatment facilities are therefore confronted with reduction of rather low pollutant concentrations to even lower levels (Vollertsen et al. 2008). Most common pollutants in stormwater are biodegradable organic matter, nutrients, heavy metals, organic micropollutants, suspended solids and pathogenic microorganisms (Pitt et al. 1999, Bulc and Vrhovšek 2003).

During the last decades, several technologies for management of stormwater runoff have evolved. Some of the most reliable technologies, achieving good and consistent pollutant removal, are infiltration systems, wet detention ponds and artificial wetlands. Of these solutions, especially wet detention ponds are capable of meeting the above stated requirements. Wet ponds are generally small artificial bodies of open water with some water level fluctuation. Wet ponds have permanent water pool and a temporary storage volume above it. Different macrophytes can appear in wet detention ponds: at the shallower marginal areas emergent and in deeper parts submerged macrophytes.

EXAMPLES FROM DENMARK2.

This paper presents seven stormwater facilities in Denmark. Four of the facilities are typical wet detention ponds (hereby referred also as classical ponds) and the other three are wet detention ponds upgraded with different technologies for the enhancement of pollutant removal which have been implemented in the framework of LIFE Environment demonstration project TREASURE.

2.1. Wet detention ponds

Four wet detention ponds included in a study are situated in the suburbs of the city of Århus at Jutland peninsula, Denmark. Four ponds have been constructed by Århus municipality as a series of water bodies surrounded by trees and grasslands with the potential of becoming a popular recreational area. The ponds have been implemented as simple water retention bodies in oblong (ponds C and D) or horseshoe (ponds A and B) shapes with impermeable bottom. Each pond has one inflow (except pond D which has two) and outflow. All the ponds discharge to the same stream (Figure 1).

The ponds collect and retain stormwaters from nearby residential area (upper part of Figure 1), industrial areas (lower part of Figure 1) and roads. Pond A receives water from the road and from an adjacent industrial area, pond B from residential area, pond C from industrial and residential area and pond D from industrial area. The data on catchment areas and ponds’ volumes are given in Table 1.


A

B C D

A

B C D

Figure 1. Aerial view on four wet detention ponds and their catchment areas included in this study. Inlets to the ponds are presented by dots and outlets by triangles

Table 1. Data on catchment areas and ponds’ volume

Pond Catchments area (ha) Pond volume (m3)

A 28.3 7715B 109.4 14331C 6.4 1630D 74.0 16400

The run off water is retained in the detention ponds for variable periods enabling different treatment processes to take place. The removal of stormwater pollutants in wet detention ponds is dependent on residence time (Walker, 1998). The later is variable and depends on the meteorological conditions, the hydrological characteristics of the catchments and the hydraulic characteristics of outlet structure, the permanent water pool and a temporary storage volume (Somes et al., 2000). The treatment processes in wet detention ponds are similar to those occurring in natural small, shallow lakes: e.g. pollutant accumulation in the pond sediments, transformations of biodegradable substances and uptake of pollutants in the vegetation.

The most important treatment process in wet detention ponds is sedimentation. Sedimentation enables removal of suspended solids and the associated pollutants. Sedimentation is enhanced by reduced flow velocities in a pond (Somes et al. 2000). Pollutants can also be adsorbed to or up-taken by macrophytes. It is generally accepted that performance of water treatment in a wetland is higher when plants are present (Kadlec and Wallace, 2009).

In a large proportion of wetland transformations and removals microbes are involved. They enable decomposition of organic matter as well as nutrient transformation (Kadlec and Wallace, 2009). Under aerobic conditions ammonium is oxidized to nitrite and nitrate (nitrification) and under anoxic conditions nitrate is reduced to gaseous nitrogen (denitrification) (Vymazal, 2007).

A

B C D

The investigated four ponds have not been planted with macrophytes during or after the construction, a large variety of plants colonized the ponds in a natural way. Only the most representive species were sampled, including in the shallow marginal area emergent Typha latifolia and in deeper parts submerged and floating macrophytes like Elodea canadensis, Elodea nuttalli, Potamogeton natans.

2.2. Upgraded wet detention ponds

Besides sedimentation and plant uptake, improving other removal processes can enhance the performance of wet detention ponds e.g. sorption of dissolved and colloid matter to surfaces, flocculation of fine particles and colloids and the implementation of advanced precipitation systems. In contrast to sedimentation, the mentioned processes enable higher removal of dissolved and colloidal stormwater pollutants. Dissolved and colloidal pollutants are known for its mobile nature in the aquatic environment and consequently possess the highest risk of causing adverse effects.

In order to improve removal of dissolved and colloidal pollutants three wet detention ponds with additional technologies for water treatment have been developed in the scope of LIFE TREASURE project. Enhanced removal of dissolved and colloidal pollutants from stormwater is of special relevance in case of a sensitive receiving water body or when the stormwater is to be used as a source for drinking water. Dissolved and colloidal solids can be removed through sorption on different media (Vollertsen et al. 2008). In the LIFE project a special focus was on phosphorous, heavy metals and polyaromatic hydrocarbons (PAH) sorption.

Each of three implemented ponds consists of:silt trap,- pond with wetland vegetation,- sand filter,- technology for sorption of dissolved and colloidal pollutants.-

The first pond is situated in the suburbs of the city of Århus, Jutland, Denmark. The catchment area extends over 55 ha (impermeable area 26 ha) where 80% of the catchment represents housing buildings and 20% roads and highway. Due to the nature of catchemnt area low pollutant loads were expected. Pond volume for permanent water is approximately 5550 m3. In the pond three islands of macrophyte vegetation were formed, namely common bulrush (Scirpus lacustris) and water-lily (Nymphaea sp.). At the out flow of the pond a sand filter is constructed. The filter is planted with Phragmites australis and includes an outlet pipe at the bottom. The treated water is discharged to the nearby Brabrand lake which is eutrophic and needs to be protected from further pollution.

The sorption technology incorporated in the pond in Århus is based on the enrichment of the bottom sediments with iron to increase the active sorption sites of the sediment surface. The scheme of the pond with basic structures and treatment processes is presented in Figure 2.

Ferric iron binds phosphate and several heavy metals under aerobic conditions. Using iron to absorb pollutants, it is crucial that the redox potential of the sediments is sufficient to avoid ferric iron to be reduced to ferrous iron. If ferric iron is reduced, the bound phosphate, heavy metals and probably also other pollutants, could be released back into the bulk water phase. It is therefore essential to ensure that the uppermost part of the stormwater pond sediments does not become anaerobic.


Figure 2. A scheme of wet detention pond in Århus including basic structures and treatment processes (www.life-treasure.com)

The second wet detention pond is constructed in the town of Silkeborg, Jutland, Denmark. The catchment area extends over 25 ha (impermeable area 8.8 ha) where one third of the runoff originates from housing area and about two thirds from a highway. Pond volume is approximately 2450 m3 (of permanent water). This pond was fitted with two gravel barriers perpendicular to the water flow planted with Phragmites australis to increase the filtration capacity and to improve the water treatment. Common reed is also planted on the sand filter at the outflow of the pond. The margins of the pond are planted with different macrophyte species know to improve wastewater treatment. Once the water is treated it is discharged to Søhalt spring.

The sorption technology incorporated in the pond in Silkeborg is proportional addition of aluminum salts. Aluminum salts form insoluble aluminum hydroxide flocks in bulk water. The flocks have good settling properties and high sorption capacity for phosphate and heavy metals. Pollutants are therefore removed through sorption on flocks in bulk water and sedimentation. The two barriers in the pond enhance filtration and sand filter at the end prevents suspended particles to be discharged from the pond. The scheme of the pond with basic structures and treatment processes is presented in Figure 3. The addition of aluminum salts is known to be used in potable water treatment and restoration of eutrophic lakes. In eutrophic lakes aluminum salts enable phosphorous removal from the water column and its immobilization in the sediment.

Figure 3. A scheme of wet detention pond in Silkeborg including basic structures and treatment processes (www.life-treasure.com)

The third wet detention pond presented is located in an industrial zone of the city of

Odense, Fyn, Denmark. The catchment area extends over 45 ha (impermeable area 20 ha). Since the catchment is an industrial area, high pollutant loads were expected which was corroborated by the preliminary studies. Permanent water volume in the pond is approximately 2000 m3. At the margins of the pond different macrophytes were planted (e.g. Scirpus lacustris, Phragmites australis, Typha latifolia, Sparganium sp., Iris pseudacorus) and in the middle of the pond water-lily (Nymphaea sp.) was planted. At the outflow of the pond three different sand filters were constructed: a horizontal filter (placed at the same level as permanent water level of the pond), a sloping filter (placed at the embankment) and vertical filter (placed in the pond) (Figure 5). All filters except the vertical were planted with Phragmites australis. Treated water is directed to a nearby stream Odense Å.

The sorption technology incorporated in the pond in Odense is sorption to fixed media. Fixed media filters are positioned after sand filters which protect sorption filters against clogging. The scheme of the pond with basic structures and treatment processes is presented in Figure 4.

Figure 4. A scheme of wet detention pond in Odense including basic structures and treatment processes (www.life-treasure.com)

At the Odense pond one large and three small testing sorption filters were designed (Figure 5). The larger filter is filled with Oyta Shells (a natural product obtained from fossil oyster shells). The filter has rectangular shape and a volume of 55 m3. It operates by gravity. The smaller test filters have circular shape, surface area of 1.23 m2 and a volume of 2.5 m3. The first filter is filled with Oyta Shells, second with olivine and the third one with 0.5 m3 of Oyta Shells at the bottom, followed by 0.5 m3 of iron hydroxide coated olivine and 1.5 m3 Oytha Shells on the top. Three testing filters operate by pump which enables constant water flow through the media.

Elimination of phosphorous and heavy metals is enabled by the characteristics of filter materials. Materials like Oytha Shells which contain high amount of calcite or dolomite, are efficient in sorption of phosphorous (Arias et al. 2001; Bubba at al. 2003), and materials containing iron or alumina such us olivine, are shown to have good sorption capacities for heavy metals (Genc-Fuhrman et al., 2007).


4 x Ø500 - vertical filters

Ø80 flometers and valves

100 m2 horizontal filter

30 m sloping filter

Oyta Shells filter

testing filters

4 x Ø500 - vertical filters

Ø80 flometers and valves

100 m2 horizontal filter

30 m sloping filter

Oyta Shells filter

testing filters

Figure 5. A scheme of sand and sorption filters at the wet detention pond in Odense. Three sand filters (horizontal, sloping and vertical) and four sorption filters are seen (LIFE TREASURE project

documentation)

2.3. Analyzes performed and partial results

In order to determinate treatment efficiency of investigated detention ponds numerous physico-chemical parameters have been measured. The recruitment of the parameters slightly differs between the classical four ponds and the three ponds included in LIFE TREASURE project. The three ponds in the scope of LIFE project are also equipped with automatic samplers and instrumented to permit the real time monitoring of parameters such as dissolved oxygen, turbidity and pH. Besides water sediment, soil and plant samples have been taken regularly.

Climatic, hydraulic and physical parameters are monitored in the three ponds, including: inlet flow, outlet flow, precipitation, temperature in the air, water temperature, pH, dissolved oxygen and turbidity. To asses water quality typical water parameters were chosen: total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), total phosphorous, orthophosphate, total nitrogen, ammonia, nitrite and nitrate nitrogen, oil content, iron, sodium, calcium, organic matter, chloride and alkalinity. As common pollutant in stormwater, heavy metals have also been monitored: zinc, copper, lead, cadmium, mercury, nickel and chromium.

Sediment and soil samples have been analyzed for the following substances: phosphorous, iron, manganese, calcium, sodium, potassium, alumina, lead, zinc, cadmium, nickel, chromium, and copper.

Plants were sampled only at the four classical ponds and analyzed for metal contents, but will be evaluated also in the LIFE Treasure project.

In sediment and water poly-aromatic hydrocarbons (PAHs) have been analyzed (results not shown here). PAHs are found in the exhaust of vehicles and are shown to be an important pollutant in stormwater runoff.

In figure 6, influent and effluent concentrations of suspended solids are presented. In the pond in Silkeborg only one measurement of suspended solids at the inflow has been carried out. The value is 0.3 mg/l and thus not seen on the graph. There is no data yet about the suspended

solids at the outflow from that pond because the pond was not filled with water at the time of monitoring. Consequently the filters were not operating. All investigated ponds show good efficiency in removal of suspended solids. Good removal of suspended solids indicates the process of sedimentation.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

A B C D AA SI O

Wet detention ponds

Susp

ende

d so

lids

(mg/

l)

ININ2OUT

Figure 6. Influent and effluent concentration and standard errors of suspended solids in seven wet detention ponds in Denmark. A, B, C and D represent four simple wet detention ponds and AA, SI

and O represent upgraded ponds with different sorption technologies

Removal of PO4-P, TP and NH4-N is presented in Table 2. Average concentrations and standard errors (in brackets) are given where available. From the data it is seen that the ponds with sorption technologies enabled high removal of PO4-P and TP. The removal of PO4-P was especially efficient in Århus pond where sediment is enriched with iron. The removal in Århus was even more efficient than in Odense, where sorption filters are installed. Iron hydroxide at the bottom of Århus pond sorbs orthophosphate ions and thus removes it from bulk water. As mentioned before it is crucial that the conditions in the pond are aerobic. In contrary anaerobic conditions cause transformation of iron from ferri (Fe3+) to ferro (Fe2+) form. Fe2+ is soluble and releases bounded phosphorous into bulk water (Wetzel, 2001). Reduction of TP is presented in all investigated ponds while reduction of NH4-N is variable – significant reduction was only detected in pond B.


Table 2: Removal of pollutants in seven investigated wet detention ponds in Denmark. A, B, C and D represent four simple wet detention ponds and AA, SI and O represent upgraded ponds with different

sorption technologies

Concentration (mg/l)

Pond PO4-P TP NH4-NA in 0,02 (0,00) 0,22 (0,07) 0,35 (0,15)

out 0,02 (0,01) 0,09 (0,05) 0,18 (0,06)B in 0,05 (0,02) 0,18 (0,10) 0,35 (0,14)

out 0,03 (0,02) 0,04 (0,00) 0,09 (0,01)C in 0,11 (0,10) 0,24 (0,10) 0,28 (0,16)

out 0,01 (0,01) 0,04 (0,00) 0,14 (0,05)D in 0,02 (0,01) 0,12 (0,04) 0,24 (0,05)

in2 0,04 (0,02) 0,23 (0,10) 0,95 (0,68)out 0,02 (0,01) 0,06 (0,01) 0,23 (0,07)

AA in 0,73 (0,69) 1,04 (0,89) 0,27basin 0,03 (0,01) 0,21 (0,14) 0,24sand filter BDL 0,02 /

Pond PO4-P TP NH4-NSI in 0,03 0,04 0,12

basin 0,02 0,04 0,09O in 0,23 (0,15) 0,53 (0,22) 0,60

basin 0,04 (0,01) 0,20 (0,04) 0,54sand filter 0,04 (0,01) 0,11 (0,03) /sorption filter 0,05 0,04 (0,01) /

Removal of zinc and copper in investigated ponds is presented in Figures 7 and 8. Zn and Cu loads were different for different ponds. Detention pond in Odense receiving stormwater from industrial area has the highest loads of zinc and copper - copper being an order of magnitude higher compared to other six ponds. However, outflow Zn and Cu concentrations in Odense are satisfactorily low. In general concentrations of Zn and Cu have reduced in the outflow, except in the pond A where concentration of Cu in the outflow slightly increased.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

A B C D AA SI O

Wet detention pond

Zn c

once

ntra

tion

(ug/

l)

ININ2OUT

Figure 7. Influent and effluent concentration and standard errors of Zn in seven investigated wet detention ponds in Denmark. A, B, C and D represent four simple wet detention ponds and AA, SI and

O represent upgraded ponds with different sorption technologies

0

5

10

15

20

25

A B C D AA SI

Wet detention pond

Cu

conc

entr

atio

n (u

g/l)

ININ2OUT

0

50

100

150

200

250

300

350

O

Wet detention pond

Cu

conc

entr

atio

n (u

g/l)

INOUT

Figure 8. Influent and effluent concentration and standard errors of Cu in seven investigated wet detention ponds in Denmark. A, B, C and D represent four simple wet detention ponds and AA, SI and

O represent upgraded ponds with different sorption technologies. Concentration of Cu in Odense was an order of magnitude higher than in other ponds therefore it is shown on a separate graph

Water Zn and Cu concentrations in LIFE detention ponds can be compared to Zn and Cu concentrations in sediment given in Figure 9. Concentrations of Zn and Cu are obviously higher is sediments compared to water. Through sedimentation and adsorption to bottom particles metals are accumulated in sediment.

In four classical wet detention ponds also plants were sampled. Results showed difference between different plant species and plant organs. Higher concentrations per gram of dry weight were measured in submerged plants compared to emergent macrophytes and in roots compared to rhizomes and leaves.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

Zn Cu

Con

cent

ratio

n (m

g/g)

INMIDOUT

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

Zn Cu

Con

cent

ratio

n (m

g/g)

INMID1MID2OUT

Århus Silkeborg

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Zn Cu

Con

cent

ratio

n (m

g/g)

INMID1MID2OUT

Odense

Figure 9. Average concentrations of Zn and Cu in the sediments in mg per gram of dry weight for three LIFE ponds


CONCLUSIONS

Stormwater treatment is of significant importance for reaching Water Framework Directive goals. One of the most reliable technologies for stormwater treatment is wet detention ponds. They can be implemented as simple wet detention ponds enabling water retention and elimination of suspended solids and adsorbed pollutants or they can be upgraded with additional technologies enabling also removal of dissolved and colloidal substances and enhancing the performance. In the presented research all investigated ponds were efficient in suspended solids removal. Concerning PO4-P and TP advanced LIFE ponds showed higher removal. The removal of phosphates was most probably the consequence of applied sorption technologies. Investigated ponds also showed removal of Zn and Cu, especially when the inflow concentrations were high. The plants seem to increase the performance and are sites that can increase the affectivity of the systems.

ACKNOWLEDGEMENTS

A part of this work has been supported by the LIFE financial instrument of the European Community (LIFE ENV/DK/000229), Aarhus municipality and Ad-Futura.

LITERATURE

Arias, C.A., Del Bubba, M., Brix, H., (2001): Phosphorous removal by sands for use as media in subsurface flow constructed reed beds, Water Research, 35, 1159-1168.

Bulc, T., Vrhovšek, D., (2003): Highway runoff treatment in the city of Celje in Slovenia, Suvremeni promet, 23, 79-83.

Del Bubba, M., Arias, C.A., Brix, H., (2003) Phosphorous adsorption maximum of sands for use as media in subsurface flow constructed reed beds ad measured by the Langmuir isotherm, Water Research, 37, 3390-3400.

Genz-Fuhrman, H., Mikkelsen, P.S., Ledin, A., (2007): Simultaneous removal of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn from stormwater: Experimental comparison of 11 different sorbents, Water Research, 41, 591-602.

Kadlec, R.H., Wallace, S.D., (2009): Treatment wetlands, Second Edition, Taylor and Francis Group, Boca Raton, FL, 1016.

LIFE06 ENV/DK/000229 TREASURE project documentation

Pitt, R., Clark, S., Field, R., (1999): Groundwater contamination potential from stormwater infiltration practices. Urban water, 1: 217-236.

Somes, N.L.G., Fabian, J., Wong, T.H.F. (2000): Tracking pollutant detention in constructed stormwater wetlands. Urban Water 2, 29-37.

Vollertsen, J. Lange, K.H., Pedersen, J., Hallager, P., Bruus, A., Laustsen, A., Bundesen, V.W., Brix, H., Nielsen, A., H., Nielsen, N.H., Wium-Andersen, T., Hvitved-Jacobsen, T. 2008. Removal of soluble and colloidal pollutants from stormwater in full-scale detention ponds. 11th International Conference on Urban Drainage, Edinburgh, Scotland, UN, 2008.

Vymazal, J. (2007): Removal of nutrients in various types of constructed wetlands. Science of the Total Environment, 380: 48-65.

Walker, D.J. (1998): Modelling residence time in stormwater ponds. Ecological Engineering 10: 247-262.

Wetzel, R.G. (2001): Limnology, Lake and River Ecosystems. Third edition. San Diego, Academic press.

www.life-treasure.com

AUTHORS

Darja Istenič BSc, LIMNOS Company for Applied Ecology, Podlimbarskega 31, 1000 Ljubljana, Slovenia, [email protected]

dr. Carlos A. Arias, Aarhus University, Department of Biological Sciences, Ole Worms Allé, Building 1135, 8000 Århus C, Denmark, [email protected]

prof. dr. Jes Vollertsen, Aalborg University, Section of Environmental Engineering, Sohngaardsholmsvej 57, 9000 Ålborg, Denmark, [email protected]

Joana Pereira, Universidade Católica Portuguesa, Escola Superior de Biotecnologia, Rua Dr. António Bernardino de Almeida, 4200-072 Porto, Portugal, [email protected]

Heloisa Pinto, Universidade Católica Portuguesa, Escola Superior de Biotecnologia, Rua Dr. António Bernardino de Almeida, 4200-072 Porto, Portugal, [email protected],

prof. dr. Hans Brix, Aarhus University, Department of Biological Sciences, Ole Worms Allé, Building 1135, 8000 Århus C, Denmark, [email protected]


NUŽNOST INTEGRALNOG PRISTUPA PLANIRANJU I UPRAVLJANJU OBORINSKIM VODAMA NA PRIMJERU GRADA PULE

Tatjana Uzelac

SAŽETAKU radu se opisuje nužnost integralnog načina planiranja i upravljanja oborinskim i

površinskim vodama nekog područja s osvrtom na grad Pulu te problematiku vezanu uz odvodnju oborinskih i površinskih voda mješovitim sustavom odvodnje. Sve to ovisi o mjesnim uvjetima koji uključuju povijesne, hidrološke, geomorfološke i efekte urbanizacije na stupanj zaštite nekog područja.

Sustavi odvodnje oborinskih i površinskih voda grada Pule koji su se koristili u srednjem vijeku koriste se i danas bez obzira što se grad povećao nekoliko puta, a stupanj urbanizacije i izgrađenost uzrokuju višestruko povećanje otjecanja i akumuliranje površinskih i oborinskih voda grada na samom gradskom području – gradskim povijesnim trgovima.

Na području grada Pule na dijelu dviju dolina Dolinka i Pragrande, zbog geološke građe tih dviju dolina (vapnenačka podloga, pokrovno tlo zemlja crvenica) u situaciji pojava intenzivnijih oborina i dobre saturacije tla vodom od prethodnih oborina te visokim razinama podzemnih voda, javlja se površinsko otjecanje i plavljenje nižih dijelova grada i polja. Stoga je potrebno zaštiti urbane dijelove grada od štetnog djelovanja površinskih voda, kao i zagađivanja mora. U visokim zonama grada postoji mogućnost formiranja koncentriranih tečenja oborinskih voda postojećim prometnicama te je stoga potrebno predvidjeti i zaštitu niskih zona od plavljenja.

Prirodne karakteristike grada Pule su takve da je zaštita od površinskih voda otežana. Odvodnja površinskih voda grada Pule mora se rješavati integralno i za unutrašnju –zaštita od oborinskih voda i vanjsku zaštitu od površinskih voda.

Klimatske promjene i povećanje razine mora dodatni su stručni izazov koji u budućnosti može biti kočnica daljnjem razvoju grada - kako u smislu osiguranja pitke vode kao i zaštite od štetnog djelovanja voda.

KLJUČNE RIJEČIPula, poplave, geomorfologija, urbanizacija, integralni pristup oborinskoj odvodnji

NECESSITY OF THE INTEGRATED APPROACH TO PLANNING AND STORMWATER MANAGEMENT WITH THE FOCUS ON THE CITY OF

PULA

ABSTRACTThe author describes the necessity of the integrated way of planning and stormwater

management of a particular area with a focus to the city of Pula as well as the issues related to the drainage by the combined drainage system. It depends on the local conditions that include historical, hydrologic, geomorphological and urbanization effects on the level of protection of a particular area.

Regardless of how the town has enlarged several times while the urbanization levels as well as the level of developed area cause a multiple increase of the municipal precipitation and

surface waters drainage and accumulation at the municipal area - historical squares, precipitation and surface water drainage systems which were used in Middle Ages are still used today.

Due to a geological formation of two valleys (calcareous foundation, terra rossa) Dolinka and Pragrande, situated in the town of Pula area, in a situation of a good saturation of the soil by water accumulated from the previous precipitations and high ground water levels, surface runoff and flooding of lower town and fields still occur. Therefore, it is necessary to protect the urban area of the town from harmful influence of surface waters as well as from the sea pollution. In higher parts of the city there is a possibility of forming of concentrated precipitation water flows along the existing roads, and it is necessary to provide protection of lower areas against flooding.

The natural characteristics of the town of Pula make protection from the surface waters impact rather difficult. Stormwaters drainage of the town of Pula must be solved in an integrated way for the internal (protection against precipitation waters) and external protection against surface water.

Climatic changes as well as increase of the sea level are additional professional challenges which may in future become obstacle to further development of the town, as regards both providing necessary quantities of potable water and protection against the harmful influence of waters.

KEY WORDSThe City of Pula, flooding, geomorphology, urbanization, integrated approach to stormwater

drainage planning and management

UVOD1.

Razvojem grada Pule pojavio se, kao i u mnogim drugim sličnim gradovima, problem neadekvatne odvodnje, pročišćavanja i dispozicije oborinskih i površinskih voda grada, a čemu su uvelike pridonijele i određene lokalne prilike koje nisu bile na odgovarajući način respektirane prilikom planiranja takvih odvodnih sustava.

Projektiranje i izvedba odvodnje grada Pule novijeg doba počinje 1978. godine kada su se počele izrađivati prve studije odvodnje. Osnovni princip odvodnje bio je taj koji se i u svjetskoj praksi onda koristio, na način da se odvodnja svih otpadnih i oborinskih voda grada rješava mješovitim sustavom i pod geslom “ as soon as possible “ (Beder, 1993) što znači da se otpadne i oborinske vode najkraćim i najbržim putem odvedu iz grada u najbliži recipijent a u slučaju grada Pule to je more. Posljednjih desetljeća velike probleme u odvodnji kakve ima grad Pula imali su i svi gradovi sa sličnim ili istim sustavom odvodnje temeljenim na principima odvodnje poznatim iz starog Rima (Starum, 2003). U posljednje vrijeme razvojem gradova, ubrzanom urbanizacijom i promjenama nastalim izgradnjom sustava odvodnje, problem se je multiplicirao a odvodnja oborinskih i površinskih voda postala kočnicom razvoja grada. Odvodnja svih voda sustavom mješovite kanalizacije ne daje rezultate jer se u osnovi te vode razlikuju i po sastavu i po mjestu nastajanja. Ono što vrijedi za sanitarne vode “as soon as possible/u najkraćem mogućem roku”, nikako ne može vrijediti i za oborinske i površinske vode gdje bi trend odvodnje morao biti u skladu sa novijim “slow the flow” načelom. To se načelo primjenjuje pogotovo u SAD-u, gdje se kontinuirano provodi kampanja smanjenja otjecanja vode i zaštite vodnih resursa. Drugim riječima, za razliku od sanitarnih otpadnih voda, oborinske vode moraju se već na početku formiranja sliva usporiti, retencionirati smanjivanjem otjecanja i povećanjem infiltracije a to se nikako ne može primijeniti mješovitim sustavom odvodnje u gradskim područjima.


Posljednjih godina najveće probleme gradu Puli zadaju poplave koje se javljaju svake 2 do 3 godine primarno uzrokujući velike materijalne i estetske štete, a sekundarno i neželjene promjene kvalitete života u gradu (Slika 1).

c)a)

d)b)

Slika 1. Poplavljeno uže gradsko središte a) 1998, b) 2002, c) 2005, d) 2008

Dosadašnjim urbanističkim planovima rješenja su se umjesto integralno separatno tretirala, a kada se međusobno usporede planovi namjene površina i planovi odvodnje primjećuje se da su ti planovi rađeni odvojeno jedni od drugih. Do 1973.g. po ondašnjoj regulative nije u prostornim planovima niti bilo potrebno raditi planove odvodnje. Drugim riječima nastali problemi u prostoru direktna su posljedica neintegralnog planiranja i upravljanja vodama. Studije odvodnje radile su se i rade se zasebno, neovisno o prostornim planovima i razvoju grada i s vrlo malim povratnim utjecajem na planove namjene površina, pa je trenutno stanje takvo da ubrzan razvoj gradova i promjene koje takav razvoj uvjetuje ne prati i građenje skupe infrastrukture kao što je kanalizacija i rješavanje problema oborinskih voda.

Geomorfološke pa i topološke promjene na slivovima, kao i povećanje stupnja urbanizacije, u gradu Puli posljednjih godina uzrokuju sve veće probleme u zaštiti grada, zaštiti resursa pitke vode u njenom okruženju, zaštiti priobalja i mora u vidu plavljenja velikih površina grada, zagađenju podzemnih voda i pulskih bunara te neadekvatnoj zaštiti mora.

PREGLED ODVODNJE GRADA PULE 2.

Odvodnja oborinskih i površinskih voda grada Pule i njenog okruženja temelji se na mješovitom sustavu odvodnje i to putem dva glavna kanala Pragrande i Šijana (Slika 2), kojima je, kako se grad razvijao, sve više gravitiralo i urbanog područja (Slika 3). Kanal Pragrande prvi se put spominje u 17. stoljeću i to zbog odvodnje močvarnog polja (današnja dolina Pragrande) a radi sprječavanja kuge i malarije u gradu (Starum, 2003). Za vrijeme austro-ugarske vladavine 1899. g. napravljen je prvi obuhvatniji kanalizacijski plan grada. Može se reći da je u to vrijeme i u Europi prevladalo mišljenje da se otpadna voda što kraćim putem odvede iz grada. Usvojeni su bili hidraulički principi poznati i danas. Kanalizacija starogradske jezgre riješena je tako da su se novi objekti u nižim dijelovima grada priključivali na kanale Pragrande i Šijana, a dijelovi područja Kaštela (srednjevjekovne Pule) imali su izgrađene taložnice uz objekte spojene na kanale koji su djelomično pročišćenu vodu ispuštali u gradsku luku. Sve otpadne vode odvođene su u pulski zaljev. Šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog stoljeća grad se proširuje na nove stambene zone. Nastaju novi gradski centri, a u novim dijelovima grada gradi se razdjelna kanalizacija, ali se odvodnja glavnim kanalima rješava i dalje kao mješoviti sustav i to tamo gdje postoje stari austrijski kanali (Monte Zaro, Veruda, Stoja, Šijana, te središnja gradska zona Pragrande). Razvija se turizam i grade se turističke zone u jugozapadnom dijelu grada, a odvodnja tih dijelova grada riješena je razdjelnim sustavom.

Legenda: Kanalizacijski sustav Gravitirajuće područje Podslivovi

Slika 2. Gravitirajuće slivno područje grada Pule s podslivovima


Slika 3. Razvoj grada i sustava odvodnje Pule od srednjeg vijeka do danas

Osamdesetih godina povećava se izgradnja prigradskih zona (većinom obiteljskih kuća), gradi se gradska zaobilaznica, proširuje industrijska zona, a nove se gradske zone spajaju na kanale Šijana i Pragrande. Gradska obilaznica građena je u fazama a izgradnja je trajala do početka devedesetih godina. Odvodnja oborinskih voda obilaznice riješena je zasebno ali se prikupljene oborinske vode obilaznice ispuštaju u otvoreni kanal Pragrande i kanal Šijana. U isto vrijeme kada je građena obilaznica krajem osamdesetih godina (planirana je još GUP-om 1983.godine), točnije 1989. izgradio se i bunar Rizzi za potrebe vodoopskrbe grada tako da sada

obilaznica prolazi drugom vodozaštitnom zonom tog bunara. Naravno, ni taj bunar, kao ni većina drugih u zaleđu Pule koje je koristio Vodovod Pula, više nisu u funkciji zbog zagađenja njihova vodonosnika. U međuvremenu na oborinsku kanalizaciju obilaznice priključena je i fekalna kanalizacija prigradskih naselja. Tijekom niza godina napravljeno je i nekoliko Studija odvodnje, a u zadnjoj Studiji odvodnje obrađena je i problematika plavljenja užeg i šireg gradskog područja (Starum, 2003). No, od prve Studije odvodnje iz 1978.g. pa do posljednje iz 2003.g, stanje se u gradu nije popravilo a učestalost plavljenja grada je povećana.

Trenutna situacija je takva da se oborinske vode zaleđa uvlače u grad te putem kanala Pragrande i Šijana odvode u pulsku luku. Tijekom oborinskih situacija gradske ulice postaju glavni kolektori površinskih voda grada, te se njima površinske vode viših dijelova grada odvode do najnižih dijelova i uzrokuju poplave. Gradsko područje poplavilo je samo 2002. godine čak 5 puta. Godišnje količine oborina 2002. godine bile su u Puli natprosječne, pa je i veća saturacija tla vodom kao i veće otjecanje uzrokovano većom urbanizacijom, uz visok nivo podzemnih voda, imalo veliku ulogu kod zabilježenih poplavljivanja užeg gradskog područja.

Tijekom godina sva je gradska kanalizacija postala mješovita osim sjevernog dijela sustava i na područjima turističkih naselja. Mješoviti sustav grada poddimenzioniran je za kišna razdoblja a predimenzioniran za sušna razdoblja. Najveća plavljenja dešavaju se u samom središtu grada tj. središnjim gradskim slivovima Pragrande i Šijana. Na Slici 4. prikazana su područja plavljenja, kao i položaj otvorenih i zatvorenih dionica toka kanala Pragrande i Šijana. Nažalost, ne radi se o područjima s kontroliranim plavljenjima manje vrijednih gradskih prostora, već u danom slučaju o plavljenjima kao potpuno neplaniranoj posljedici zanemarivanja problema kontroliranog zadržavanja i evakuacije oborinskih voda

Slika 4.Područja plavljenja


ZNAČAJKE ODVODNJE OBORINSKIH VODA GRADA PULE3.

3.1. Utjecaji urbanizacije na hidrologiju i geomorfologiju slivnog područja

Struktura slivnog područja jednako uključuje i prirodno formirane vodotoke kao i izgrađenu kanalizacijsku mrežu, kao i prirodne karakteristike područja te ona koja su nastala urbanizacijom. Stoga se slivno područje može opisati kao prirodna geografska cjelina koja je upućena na skupne utjecaje urbane odvodnje (NAP, 2008). Povećanjem urbanizacije povećavaju se i nepropusne površine, a time i otjecanja površinskim putem. Oborinske vode su dio oborina koje nakon isparavanja i procjeđivanja otječu po površini sliva, sustava javne odvodnje i vode od pranja ulica.

Otjecanje u urbanim sredinama različito je nego u prirodnim. U prirodnim sredinama najveći dio voda infiltrira se u podzemlje dok kod urbanih sredina različitom namjenom površina – objekti, prometnice, parkirališta i drugi vodonepropusni objekti mijenjaju osnovne komponente otjecanja. U urbaniziranim sredinama manji dio infiltrira se u podzemlje, razina podzemne vode opada, smanjuje se podzemno otjecanje a nedostatkom zelenila smanjuje se i količina oborine koja isparava u atmosferu.

U skladu s tim povećava se površinsko otjecanje voda i to nekoliko puta zavisno od stupnja izgrađenosti nekog područja. U pravilu raste volumen površinskih voda 1.5 – 2.0 puta, a vršno otjecanje 2-5 puta. Ako se ovom doda i tečenje kroz kanalski sustav povećanje izlaznog hidrograma je i veće (Margeta, 1998). Na prirodnim slivovima hidrološki uvjeti povezani su s nagibom prirodnih površina, mikroklimom, vrstom tla te vegetacijom koji zajedno formiraju topografske karakteristike kao što su rijeke, jezera, depresije, izvori energije i hrane. To kod prirodnih slivova rezultira većim retencijama i ostajanjem vode duže vrijeme unutar sliva. Kod urbaniziranih slivova hidrološki i geomorfološki uvjeti se mijenjaju a režimi tečenja postaju drugačiji, što na takvim slivovima rezultira smanjivanje retencioniranja i povećanje zagađenja na tim istim urbaniziranim slivovima. Noviji trendovi odvodnje oborinskih i površinskih voda upućuju na smanjivanje vrha hidrograma retencioniranjem a to znači i lakšim upravljanjem zagađenjem.

Područje grada Pule ne spada u područja s izrazito velikim padalinama ali grad ima velikih problema s plavljenjima za vrijeme oborina. Uzrok tome su prirodne karakteristike područja grada (reljef ), hidrogeološki uvjeti zaleđa ali i neodgovarajući dugogodišnji način planiranja odvodnje grada - mješoviti sustav poddimenzioniran za kišno razdoblje i predimenzioniran za sušno razdoblje. Naime, u slučajevima kad se geomorfološki i hidrološki uvjeti nekog sliva promjene urbanizacijom na način kao što je to napravljeno u gradu Puli, a uz to odvođenjem oborinskih voda izgradnjom mješovite kanalizacije, povećanjem brzine tečenja i višestrukim probijanjem vododijelnica prirodnih slivova na način da se sva otpadna voda odvede na jedno mjesto na uređaj za pročišćavanje otpadnih voda grada, dešava se učestalo poplavljivanje i zagađenje samog gradskog područja i pulske luke, a izvori pitke vode postaju zagađeni. Jedan od većih problema grada Pule je i taj što se oborinske vode zaleđa - Istočnog sliva Pragrandea, putem najprije otvorenog kanala Pragrande, a onda i njegovim zatvorenim dijelom, uvode u sam centar grada gdje su i najveće poplave. Nažalost, dolina Pragrande zajedno s gradskim povijesnim trgovima postala je mjesto retencioniranja većeg dijela fekalnih, oborinskih i površinskih voda grada i zaleđa Pule da bi se paradoksalno zaštitila pulska luka.

U jugozapadnom dijelu grada nalaze se dvije zatvorene doline Pragrande i Dolinka koje se u nižim dijelovima koriste kao poljoprivredne površine a na rubnim dijelovima nalaze se urbani sadržaji. Geološki gledano, područje Pule je definirano karbonatnom stijenskom podlogom

kredne starosti, a koje su uglavnom prekrivene tankim naslagama crvenice. To ima za posljedicu hidrografiju bez površinskih tokova vode, ali s velikim količinama podzemnih voda koje se infiltriraju u krško područje. Karbonatne naslage imaju malu ili nikakvu moć pročišćavanja voda pa su vode ovog područja slabe kvalitete. Što se tiče tipova tla na užem području grada Pule, može se reći da su ona jako izmijenjena utjecajem čovjeka pa govorimo o antropogeniziranim tlima umjesto o određenom tipu tla.

Sva oborinska i površinska voda grada Pule vodi se putem kanala Pragrande i Šijana u pulsku luku. Topografski uvjeti su takvi da omogućuju prirodnu odvodnju u uvalu Veruda a da samo manji dio uskog obalnog pojasa gravitira pulskom zaljevu. Na slojnom planu (Slika 5), vidljivo je da je najniži dio grada upravo dolina Pragrande s nepropusnim naslagama zemlje crvenice. Taj dio grada ima i najveće probleme u odvodnji oborinskih i površinskih voda. To je takozvani središnji gradski sliv Pragrande. Novim GUP-om grada Pule (Urbis 72,2008) na tom dijelu predviđena je izgradnja gradskih bazena, gradska obilaznica ide uz sam rub doline, a nedavno je i izdana lokacijska dozvola za izgradnju nove trake obilaznice s ispuštanjem oborinskih voda u otvoreni kanal Pragrande. Mješovita kanalizacija obilaznice novim rješenjem trebala bi postati fekalna kanalizacija. Dimenzije kanalizacije obilaznice kreću se od promjera 500 pa sve do promjera 1200 mm, pa nije jasno kako će oborinska kanalizacija preuzeti funkciju fekalne u sušnim periodima. Sva ta voda iz smjera obilaznice završava u kanalu Šijana i kanalu Pragrande.

Slika 5. Slojni plan – ekvidistanca 1m

Usvojenim rješenjem odvodnje (Hyder,1999) predviđen je obalni kolektor koji će prihvatiti sve fekalne, oborinske i površinske vode grada i zaleđa Pule da bi se skupim tlačnim mješovitim sustavom sve te vode prepumpale u južni sliv grada do postojećeg mehaničkog uređaja i ispusta. Prepumpane oborinske i površinske vode ispustit će se paralelnim ispustom u more planiranom za kupanje i rekreaciju da bi se paradoksalno ponovo zaštitila pulska luka. Crpna stanica Uljanik sagrađena je prije nekoliko godina i to za prepumpavanje otpadnih voda od 2Qs (dvostruka količina otpadne vode u sušnom razdoblju usvojena kao dostatna zaštita pulske luke, ostalo se preljeva u more) na uređaj, i za prepumpavanje oborinskih voda većih od 2Qs, na način da se višak prepumpava s 5 crpki i to nazad u kanal Pragrande iz kojih su te vode na prijašnjim dionicama izdvojene. Crpna stanica još nije u funkciji. S druge strane potrebno je reći da se ni u jednom trenutku nije razmišljalo o zaštiti pulske luke od industrijskih otpadnih voda brodogradilišta


Uljanik (bijele površine prikazane na slojnom planu), kao ni o zaštiti pulskih bunara kojih uz pulsku obilaznicu ima desetak, i iz kojih se može crpiti sa sve manje lokacija. Tako su i sve manje količine voda koje se u vodoopskrbni sustav grada Pule osiguravaju it tih bunara – od nekih preko raspoloživih preko 200 l/s prije dvadesetak godina te su količine sada 4-5 puta manje U dolini Pragrande postoji oko 30 kopanih bunara koji nikad ni za vrijeme najsušnijih godina ne presušuju, ni o njima se nije vodilo računa.

3.2.Zatvoreni kanal Pragrande

Kanal je zidan lomljenim kamenom (slika 6), propustan je, a osnovna mu je funkcija bila odvodnja podzemnih voda i močvarnog zemljišta. Kanal i danas služi kao drenaža podzemnih voda užeg gradskog područja slike 3 i 4). Mjerenjem nivoa podzemnih voda na bunarima u dolini Pragrande, te nivoa vode u postojećem kanalu može se zaključiti da je voda u kanalu podzemna voda čiji nivo ovisi o kišnim i sušnim razdobljima kao i o visini plime i oseke. U siječnju 2003. visina podzemnih voda na bunarima iznosila je otprilike 1.70 m.n.m. (Starum, 2003) a usporedbom s geomehaničkim istraživanjem na dijelu 350 m uzvodno od utoka vidi se da je to ta ista visina. Ako se to usporedi s nivoom vode na bunaru Rizzi Vodovoda Pula, te poznavanjem geoloških uvjeta na tom području (dolina Pragrande, terra rosa, Trg Republike - nasipi, marinski sediment) može se zaključiti da za nefunkcioniranje odvodnje i plavljenje područja veličine 2.5 ha Trga Republike i okolnih ulica kod intenziteta oborina dvogodišnjeg i većeg povratnog perioda utjecaj imaju i podzemne vode - ovisno o hidrološkim prilikama i saturaciji tla vodom te visine plime i oseke. Ne vodeći računa o podzemnim vodama, kao i nepoznavanjem veličine infiltracije u kanalu, ne može se sa sigurnošću predvidjeti ispravno rješenje (na najnižoj točki takvog sustava) planiranjem crpne stanice oborinskih voda. Bez detaljnijih istraživanja i mjerenja (piezometri, plima, oseka, ispitivanja tla) i analizom ranijih geomehaničkih radova, kojih na tom području ima dosta, postavlja se upitnim rješenje s crpnom stanicom na utoku kanala u more. Štete koje bi mogle nastati su višestruke, od utjecaja na stabilnost objekata na cijelom području, do povećanja infiltracije podzemnih voda u kanal, te u konačnici neprekidnog rada crpki i kružnog prepumpavanja podzemnih voda i mora uz velik utrošak energije. U takvim uvjetima cijeli obalni kolektor postaje upitan, i to ne samo na dijelu rekonstrukcije kanala Pragrande i crpne stanice oborinskih voda, već na cijelom dijelu sustava na području središnjeg gradskog područja s visokim nivoom podzemnih voda i u vrijeme visoke plime.

Slika 6. Zatvoreni kanal Pragrande u sušnom periodu (Starum, 2003)

3.3.Kanal Šijana

Cijelo slivno područje Šijana, dijela Monvidala i ulice 43. istarske divizije i sjevernog dijela gradske obilaznice ispuštaju se u stari austrougarski kanal Šijana, sagrađen u 19.stoljeću (Slike 3 i 4). Sustav odvodnje je mješoviti. Kanal je zidane zasvođene konstrukcije a presjek kanala je promjenjiv. Dimenzije kanala kreću se od 200x180 do 140x120. Kanal je dug oko 1 km s ispustom u more kod hotela Riviera u pulskoj luci. U siječnju 2001., radi prodora industrijskog plina, kanal je eksplodirao cijelom duljinom. Svod, zidovi i dno kanala su oštećeni. Na ušću kolektora nalazi se zid koji smanjuje presjek za 50%. Na ovom dijelu kanal je pod usporom mora. Na dijelu kanala koji prolazi kružnim tokom iz pravca Arene prema Šijani svod se jednim dijelom urušio a jednim dijelom ulegnuo te prijeti njegovo urušavanje. Prema križanju sa Monte Ghirom rastrešenost svoda i zida je sve izraženija. Mjestimično kroz bočne pukotine prodire voda. Na dijelu kanala prema zgradi Herculanee kanal je betonske konstrukcije s vidljivim raspuklinama po cijeloj duljini trase posebno izraženim na mjestu spoja svoda i korita kanala. Treći dio kolektora do dječjeg vrtića manje je oštećen. Rekonstrukcija kanala nikada nije napravljena.

3.4. Utjecaj urbanizacije na povećanje koeficijenata otjecanja

Novim GUP-om grada Pule (Urbis 72,2008) povećane su urbanizirane površine uz obilaznicu i to u dijelu središnjeg sliva Pragrande. Koeficijenti otjecanja na tom dijelu povećani su novim izgrađenim zonama s Csr= 0.18 na Csr= 0,3 U tablicama 1 i 2, dat je pregled proračunatih protoka na središnjem gradskom slivu različitim metodologijama proračuna, odnosno programskim podrškama i novim koeficijentima otjecanja (Starum, 2003). Višestruko povećanje otjecanja uzrokovati će dodatne probleme već sada u pogledu funkcioniranja odvodnje vrlo problematičnog središnjeg gradskog sustava.

Tablica .1 Proračunate protoke središnjeg gradskog sliva Pragrande – postojeća izgradnja(Starum, 2003)

POSTOJEĆE STANJE IZGRAĐENOSTI

ProračunskaMetoda

POVRATNI PERIOD2 5 10 20 50 100

m3s-1

Racionalna metoda - Canalis 19,9 26,0 28,4 33,0 39,2 44,0TTRL metoda-Retentio 15,9 20,8 20,9 26,8 28,9 32,7

Za planirano stanje izgrađenosti proračun se napravio u odnosu na postojeću mrežu a to znači direktnim priključenjem na kanalizacijski sustav tj. Kanal Pragrande i Kanal Šijana. Sigurno je da se u slučaju indirektnog priključenja a to znači smanjivanjem otjecanja kanalizacijskim sustavom utjecaj može znatno smanjiti, ali to nije predmet ovog članka.

Razlika između prikazanih rezultata korištenih proračunskih metoda nastaje zbog toga što se metodom TTRL (modificirana racionalna metoda ) – korištenim softverom Retentio (Kaliopa, 2002) u odnosu na regionalnoj projektantskoj praksi učestalo korištenim softverom Canalis (Studio Ars,1996) gdje se koristi standardna Američka racionalna metoda, uvažavaju i retencijske karakteristike kanalizacijske mreže.


Tablica 2. Proračunate protoke središnjeg gradskog sliva Pragrande planirana izgradnja (Starum, 2003)

PLANIRANA IZGRAĐENOST

ProračunskaMetoda

POVRATNI PERIOD2 5 10 20 50 100

m3/sRacionalna metoda - Canalis 25,62 32,90 35,80 42,0 49,0 55,0TTRL metoda-Retentio 19,10 24,92 25,18 28,90 34,50 38,85

Iz provedene diskusije je vidljivo da postojeće, a i planirano stanje kanalizacije grada Pule ukazuje na to da grad nema dugoročno prihvatljivo rješenje koje bi omogućilo sanaciju postojećeg stanja ali ni mogućnost prihvaćanja otpadnih i oborinskih voda novih zona grada i zaleđa. Problemi nastali u prostoru su neposredna posljedica nepostojanja dugoročnog rješenja kanalizacijskog sustava u cjelini prilagođenog kako današnjem stanju, tako i budućim potrebama. Glavni kanali kanalizacijskog sustava komunalnih otpadnih voda dijelom su odvodnici površinskih i podzemnih voda, te je stoga razdvajanje otpadnih sanitarnih voda od površinskih vrlo teško i skupo. Zbog toga je neprimjereno dodatno još uvlačiti i nove površinske oborinske vode zaleđa – istočni sliv Pragrande kao i površinske vode sjeveroistočnog dijela gradskog zaleđa – aerodromskim kolektorom u pulsku luku. U takvim rješenjima ostaje upitna i funkcija izgrađenog oborinskog kolektora Dolinka, čija je prva faza izgrađena, i koji ne samo da može odvoditi postojeću depresiju Dolinka ka moru, već i prihvatiti oborinske vode širega zaleđa. Površinska i oborinska voda, ako se vodi sustavom kanalizacije ili površinskim putem ( postojećim prometnicama ) uzrokuje puno veće probleme na nizvodnim slivovima nego da se rješava zasebno po pojedinom slivnom području. Smanjivanje utjecaja koje površinske i oborinske vode imaju na grad može se postići većom zaštitom zelenih i šumskih površina a ono što ne gravitira gradu ne uvoditi u grad kao i sve ono što se može skrenuti od grada.

3. INTEGRALNI PRISTUP RJEŠAVANJU PROBLEMATIKE ODVODNJE

Zbog svog različitog sastava od kućanskih i ostalih voda te zbog ovisnosti o hidrološkim i geomorfološkim uvjetima na slivu povoljnije je odvodnju oborinskih voda rješavati razdjelnim sustavom,a tamo gdje je to moguće površinske vode što više izdvojiti iz sustava kanalizacije a to znači ne direktno ih priključivati na sustav odvodnje. To se može postići na različite načine od retencioniranja, smanjivanja otjecanja uporabom propusnih površinskih obloga, sadnjom drveća, urbanističkim planiranjem itd., a što nije tema ovog rada. U svakom slučaju to ne znači da oborinske i površinske vode treba razmatrati zasebno. Oborinske i površinske vode dio su sliva određenog područja kao i sustavi kanalizacije sanitarnih voda, prirodni vodotoci ali i dio su gradskih urbanih prostora s najvećim utjecajem na hidrologiju i geomorfologiju nekog sliva. U prethodnim poglavljima pokazano je kakvu problematiku može uzrokovati neplansko i neintegralno planiranje gradskih odvodnih sustava, od zagađenja izvora pitke vode, plavljenja grada a zasigurno i velikim teretom zagađenja potencijalno opasnim za zdravlje građana.

Jedan od dodatnih problema neintegralnom pristupu je i regulativa. Primjerice u gradu Puli, grad Pula upravlja oborinskom kanalizacijom (mješovitim sustavom), a gradsko komunalno poduzeće fekalnom kanalizacijom (u tom istom mješovitom sustavu) dok su za površinske oborinske vode zaleđa i pulske bunare zadužene Hrvatske vode. To se onda sve prenosi na

financiranje i dogovore oko ovlasti. Upravljanje vodama nekog sliva ne bi smjelo poznavati administrativne granice, već bi sliv sam po sebi trebao biti i jedinstvena cjelina i za upravljanje.

Integralnim pristupom, a to znači upravljanjem svim vodama nekog sliva - u ovom slučaju grada Pule i zaleđa, jedino se može naći ispravno rješenje. Da bi se vodna bogatstva šireg područja Pule (podzemne vode, površinske kopnene vode i more) cjelovito zaštitile i održivo koristile potrebno je napraviti cjelovitu studiju gospodarenja i upravljanja svim vodama a upravljanje vodama ne smije biti na štetu grada i građana. Integralnim pristupom moraju se uključiti i ostali sudionici održivog razvoja nekog grada od urbanista, ekonomista, hidrologa, geologa, sociologa, arheologa a prvenstveno građana. Nažalost urbanističko planiranje posljednjih je desetljeća napravilo puno štete u odnosu na prostor i vode iz razloga što se urbanizam i prostorno planiranje svelo na primjenu pravilnika o urbanističkom planiranju gdje su planeri hidrotehničari, primorani ucrtavati u planove odvodnje kanalizacijske cijevi, jer kakav bi to plan odvodnje bio bez ucrtane kanalizacije. Rezultat te i takve urbanizacije su i situacije prikazane na slikama 7 – 9, učestale pojave plavljenja vrijednih urbanih prostora.

Urbanizacijom direktno utječemo na hidrološke i geomorfološke uvjete na nekom slivu gdje su posljedice brzo vidljive ali i dugoročne s vrlo štetnim posljedicama a što je vidljivo u slučaju grada Pule. Klimatske promjene i povećanje razine mora u priobalnim područjima gdje je ljeti evidentan nedostatak vode,a u kišnim razdobljima oborinske vode uzrokuju poplave s vremenom će još više otežavati ionako problematičnu odvodnju temeljenu na sustavima iz starog Rima.“Kad bismo točno znali gdje je i kada započelo gnojenje zemlje, mogli bismo točnije odrediti gdje je započeo proces stvaranja gradova. Pojava zahodskih jama, kanalizacijske mreže i zagađivanje rijeka znače završavanje ovoga procesa. Ekološki gledano, to je korak unazad, koji se dosad pokazao samo kao prividni tehnički napredak.” (Mumford, 1968) U slučaju grada Pule ova tvrdnja ima uporište.

Slika 7. Trg Portarata 13.11.2008.


Slika 8. Gradska riva 13.11.2008.

Slika 9. Stube Jurine i Franine –vododijelnica između središnjeg gradskog sliva Pragrande i priobalnog sliva – 13.11.2008.

ZAKLJUČAK

Na primjeru grada Pule vidljivo je koliki utjecaj može imati neadekvatna odvodnja u skladu s povijesnim nasljeđem. Može se reći da sustav odvodnje grada Pule od srednjeg vijeka do 21.stoljeća nije doživio velike promjene dok je zadnjih dvadesetak godina povećana urbanizacija dovela i do dodatnih pogoršanja. Ono što je u gradu Puli evidentno je da sustav kakav je trenutan, ali nažalost i novoplanirani sustav (ponovo mješoviti) ne zadovoljava i neće zadovoljiti problematiku odvodnje oborinskih i površinskih voda grada. Grad Pula je primjer gdje se mora planirati razdjelna kanalizacija, a postojeći mješoviti sustav rekonstruirati, uz što je moguće više razdvajanja oborinskih voda od ostalih otpadnih voda. Površinske vode grada i zaleđa nikako nije primjereno dodatno uvlačiti u grad i opteretiti već ionako dotrajalu mrežu grada. Može se reći da je sustav odvodnje grada Pule dosegao svoj prag iskoristivosti i da je nužno potrebna rekonstrukcija mreže u skladu s integralnim pristupom odvodnje i zaštite svih voda grada. Dosadašnji pristup s favoriziranjem jedino ekonomski kriterij odabira i izgradnje pojedinih dijelova sustava odvodnje oborinskih voda pokazao se kao najlošiji, neučinkovit i kratkotrajan, i u biti neekonomičan.

Trenutna problematika odvodnje grada Pule a koja je slična i u ostalim gradovima priobalja slikovito prikazuje snagu i slabost povijesnog neintegralnog i monodisciplinarnog planiranja i upravljanja odvodnjom. Svaka pojedina disciplina – hidrologija, geomorfologija, ekologija, urbanizam, sociologija imaju izvrsne teoretske osnove za predviđanje budućih stanja ali je integralno planiranje gdje bi se povezale sve discipline još uvijek u razvoju.

Klimatske promjene i sve brža urbanizacija koja uzrokuje i sve veće probleme možda mogu biti i pokretač novih načina razmišljanja i integralnog planiranja a u svrhu očuvanja suživota ljudi i prostora u kojem žive. U budućnosti primjena megatehničkih sistema odvodnje neće biti dovoljna.

LITERATURA

Beder, S. (1993): Pipelines and Paradigms: The Development of Sewerage Engineering, Australian Civil Engineering Transactions, Vol. CE35, No 1 March 1993, str.79-85.Hyder, (1999): MEIP, Odvodnja i pročišćavanje otpadnih voda grada Pule, Tehnoekonomska analiza, Hyder consulting ltd., London, nepubliciranoKaliopa, (2002): Retentio - programski paket za račun hidravlike v kanalizacijskih sistemih po retenzijski metodi, Kaliopa informacijske rešitve d.o.o., LjubljanaMargeta, J. (1998): Kanalizacija naselja, Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu i u Osijeku, Split, str. 76.Mumford, L. (1968): Grad u historiji : njegov postanak, njegovo mijenjanje, njegovi izgledi, Naprijed, Zagreb, str.15Starum, (2003): Studija odvodnje grada Pule, Pula, nepubliciranoStudio Ars (1996): Canalis – programski paket za projektiranje kanalizacijskih sustava unutar programa AutoCad/MAP, Studio Ars d.o.o., RijekaUrbis 72 (2008): Generalni urbanistički plan grada Pule, Pula, nepublicirano

AUTOR:Tatjana Uzelac, Starum d.o.o. Pula, Rovinjska 22, 52100 Pula, Hrvatska, [email protected]


ODVODNJA OBORINSKIH VODA S PODRUČJA SPORTSKE DVORANE „ARENA“ U ZAGREBU

Stjepan Kordek

SAŽETAK:U danom radu prikazano je jedno klasično rješenje odvodnje oborinskih voda urbanog

područja na kome je planirana izgradnja novih gradskih sadržaja. Radi se o području grada Zagreba gdje je na njegovom južnom ulazu u grad izgrađena nova višefunkcionalna sportska dvorana Arena. Uz opis konepta i rješenja odvodnje, rad sadrži opis i detaljniji prikaz rješenja ključnog objekta toga odvodnog sustava – crpne stanice Lanište kojom se oborinske vode prebacuju u prijemnik – rijeku Savu.

KLJUČNE RIJEČI: urbana odvodnja, mješoviti sustav, crpna stanica, Zagreb

DRAINAGE OF RAIN WATER FROM THE AREA OF THE SPORTS HALL “ARENA” IN ZAGREB

ABSTRACT: The paper presents a conventional solution of rain water drainage from an urban area where construction of new urban structures is planned. The location is the area of the city of Zagreb where the multipurpose sports hall ¨Arena¨ has beei built. Along with the description of the concept and the solution, the paper also contains the description and detailed presentation of the solution of the key facility of the drainage system – the pumping station Lanište, which transfers rain water into the recipient – the Sava river.

KEY WORDS: urban drainage, combined system, pumping station, Zagreb

1. UVOD

Izgradnjom sportske dvorane “Arena” Zagreb, došlo je do potrebe za rekonstrukcijom i izgradnjom ulica oko buduće sportske dvorane, ali i rješenjem oborinske odvodnje s tih novourbaniziranih zona. Radi se o prostoru neposredno uz južni ulaz autoputom u Zagreb, koga omeđuje na sjeveru Jadranska avenija i Sjeverne servisno – pristupne ceste, istočno ulica Remetinečki gaj, te južno ulica Jarušćica. Problem odvodnje toga prostora riješen je kao jedinstveno tehničko rješenje iz kojeg su izdvojeni pojedini dijelovi koji su bili definirani zasebnim lokacijskim dozvolama. Rješenje je izrađeno u elaborima IGH (2008 a i b) iz kojih su dani osnovni prikazi predviđenog rješenja.

Da bi se udovoljilo zahtjevima odvodnje novih prometnica (Jadranska avenija), sportske dvorane “Arena”, trgovačko-zabavnog centra “Lanište”, trgovačkog centra „Plodine“ te budućeg naselja “Rotor zapad” i “Savski park zapad i istok” predviđen je razdjelni sustav odvodnje na tom području. Zbog nepovoljnog visinskog položaja u odnosu na prijemnih – rijeku Savu, odvodnja oborinskih otpadnih voda s područja Jadranske avenije i denivelacije raskrižja s Ulicom Remetinečki gaj te sportske dvorane „Arena“, trgovačko-zabavnog centra “Lanište”, trgovačkog centra „Plodine“ i budućeg naselja “Rotor zapad” i “Savski park zapad i istok” predviđena je putem crpne stanice

„Lanište“ i pripadnih tlačnih cjevovoda s ispustom u rijeku Savu (Slika 1).

Slika 1. Situacija analiziranog područja


2. TEHNIČKO RJEŠENJE ODVODNJE

Oborinske vode i način rješavanja njihove odvodnje u urbanim područjima vrlo je zahtijevan problem (Akan, 1993; Tedeschi, 1997; Margeta, 1998), pri čemu se razmatraju dvije vrste oborinskih otpadnih voda. Jedna vrsta su oborinske vode s krovnih površina, a druga vrsta su oborinske vode s prometnih površina (ceste i parkirališta). Oborinska voda s krovnih površina, bez prethodnog tretmana, upuštana je u kolektore oborinske odvodnje, dok su oborinske vode s parkirališnih površina, zbog toga što se tu radi o dijelom onečišćenim - otpadnim oborinskim vodama, tretirane su najprije putem separatora. Oborinske vode s prometnih površina Jadranske avenije i deniveliranog raskrižja prije dotoka do crpne stanice i ispuštanja u Savu, prihvaćene su u retencijskim bazenima (ukupno četiri retencijska bazena).

Dio oborinskih otpadnih voda koje su definirane s kritičnim intenzitetom ikrit= 25 l/s/ha (zona visokog rizika) upušten je u kolektor mješovitog sustava (novi glavni sabirni kanal u ulici Remetinečki gaj) odvodnje grada Zagreba (kolektor I paralelne 300/210 cm). Preostali dio oborinske vode u količini iznad Qkrit dovodi se do crpne stanice „Lanište“ i izravno se odvodi u rijeku Savu.

Količina oborinske vode za pojedino slivno područje proračunata je Američkom racionalnom metodom - s periodom ponavljanja P= 3 godine. Kod mješovitog sustava odvodnje, kakav je prisutan na području obuhvata, količina sanitarnih otpadnih voda je nesrazmjerno mala u odnosu na oborinske vode, pa je zanemarena u smislu utjecaja na vršnu protoku.

Usvojenom koncepcijom tehničkog rješenja predviđeno je da se oborinske vode s područja:

trgovačkog centra „Lanište“- sportske dvorane “Arena”- trgovačkog centra „Plodine“- Jadranske avenije, Sjeverne servisne ceste i Ulice Remetinečki gaj (sjever)- stambene zone „Savski park“ i „Rotor zapad“-

putem crpne stanice za oborinsku vodu (c.s.“Lanište“) i pripadnih tlačnih cjevovoda (2 x DN 900 mm) transportiraju u rijeku Savu.

Glede oborinske odvodnje Jadranske avenije i pripadnih rampi izvedena su četiri retencijska bazena zapremnine 20 m3. Retencijski bazeni dimenzionirani su tako da u sustav mješovite odvodnje dozvole transport količina vode proračunatih temeljem kritičnog intenziteta. Uvažavajući uvjete zaštite okoliša odabran je kritični intenzitet u količini ikrit= 25 l/s/ha. Količina vode veća od Qkrit preljeva se iz retencijskog bazena i transportira pripadnim kolektorom do lokacije crpne stanice “Lanište” odnosno putem nje u rijeku Savu.

Mjerodavna količina oborinskih voda koje gravitiraju crpnoj stanici “Lanište” je slijedeće:količina vode s područja trgovačkog centra „Lanište“ iznosi Q= 1450 l/s (podatak iz -

projekta odvodnje trgovačkog centra),količina vode s područja sportske dvorane “Lanište” iznosi Q= 315 l/s (podatak iz -

projekta odvodnje sportske dvorane),količina vode s područja trgovačkog centra „Plodine“ Q= 119 l/s,- količina vode s Jadranske avenije i pristupnih rampi iznosi:-

Q= 140 x (3,21 + 1,2) x 0,85 = 525 l/sdio vode koji se preko retencijski bazena odvodi u mješoviti sustav odvodnje (Qkrit)

iznosi:Qkrit= 25 x 4,41 x 0,85 = 94 l/s

Količina oborinskih otpadnih voda koja dotiče u crpni bazen c.s.“Lanište“ iznosi:Q= 431 l/skoličina oborinskih voda s područja stambene zone „Savski park“ i Rotor zapad“:-

Q= 140 x 15,0 x 0,35 = 735 l/s

Ukupna količina oborinske otpadne vode koja se transportira putem crpne stanice “Lanište” u rijeku Savu iznosi:

Quk= 1450 + 315 + 119 + 431 + 735 = 3050 l/s

Glede navedenog u crpnom bazenu crpne ctanice “Lanište” predviđena je ugradba 5 radnih crpki i 1 rezervne crpke. Pojedinačni kapacitet crpke je Q= 610 l/s. U I fazi izgradnje ugrađene su 4 (četiri crpke) ukupnog kapaciteta Q= 2440 l/s što pokriva dotok I faze Q= 2315 l/s. Razlog tome je što prvom etapom nije obuhvaćena odvodnja vode s područja budućeg stambenog bloka „Savski park“ i „Rotor zapad“. Za konačno rješenje, nakon izgradnje stambenog bloka „Savski park“ i „Rotor zapad“, potrebno je ugraditi još dvije crpke.

3. CRPNA STANICA „LANIŠTE“ I TLAČNI CJEVOVOD

Crpna stanica za oborinsku otpadnu vodu “Lanište” smještena je ispod nadvožnjaka Jadranske avenije (Slika 2). Dovod oborinskih otpadnih voda s područja trgovačkog centra “Lanište”, sportske dvorane “Arena” i trgovačkog centra „Plodine“ izveden je putem gravitacijskog kanala DN 1200 mm, a dovod vode s područja budućeg stambenog bloka „Savski park“ i „Rotor zapad“ gravitacijskim kanalom DN 1200 mm. Spojni kolektor na crpnu stanicu je DN 1400 mm. Kolektori su izvedeni od poliesterskih cijevi.

U prostoru iza istočnog upornjaka nadvožnjaka na Jadranskoj aveniji izvedena je prostorija u kojoj su smješteni elementi za upravljanje i priključak električne energije (ormari) te pripadni dizel-agregat kao dopunski izvor električne energije. Dopunski izvor električne energije (930 kVA) odabran je tako da može preuzeti opterećenje svih 5 (pet) crpki pojedinačne snage 140 kVA te daje sigurnost pogona u pogledu zaštite okoline od izljevanja oborinskih otpadnih voda u slučaju nestanka električne energije. Objekt crpne stanice je podzemni, a sastoji se od crpnog bazena, zasunske komore i dovodnog kanala DN 1400 mm.


Slika 2. Smještaj crpne stanice i agregata

Oborinska voda iz crpne stanice transportira se u rijeku Savu putem dva tlačna cjevovoda DN 900 mm, dužine L= 225 m. Na pojedini tlačni cjevovod spojene su tri crpke tako da je mjerodavni kapacitet cjevovoda Q= 3 x 610 = 1830 l/s.

Geodetska visina dizanja vode:Nivo isključenja crpki u crpnom bazenu +108,55 m.n.m.Kota izljeva tlačnog cjevovoda +114,40 m.n.m.Maksimalni nivo vode u rijeci Savi +119,00 m.n.m.

Maksimalna geodetska visina Hgeod max= 119,00 – 108,55 = 10,45 mMinimalna geodetska visina Hgeod min= 114,40 – 108,55 = 5,85 mGubitak tlaka na tlačnom cjevovodu: Δhuk= 3,3 m

Manometarka visina dizanja vode: Hman max= 10,45 + 3,30 = 13,75 m Hman min= 5,85 + 3,30 = 9,15 mUsvojena manometarska visina: Hman= 11,0 – 15,0 m

Crpna stanica za oborinsku otpadnu vodu “Lanište” (Slika 3 i 4) izvedena je u mokroj izvedbi, što znači da su u crpnom bazenu ugrađene potopljene crpke pojedinačnog kapaciteta Q= 610,0 l/s, Hman= 11,0 – 15,0 m, (ukupni kapacitet Q= 3050 l/s).

Uvažavajući navedene karakteristike (Q i Hman) u crpni bazen je predviđena ugradba

potopnih kanalizacijskih crpki tip NP 3400/670, 400 V, 140 kW, 268 A, 986 min-1, izlaz DN 400 mm iz proizvodnog programa tvrtke ITT FLYGT. Za potrebe konačne faze treba ugraditi 5 (pet) radnih crpki i 1 (jednu) rezervnu.

Uvažavajući dinamiku izgradnje naprijed navedenih objekata čija je oborinska odvodnja vezana na crpnu stanicu „Lanište“ u I etapi izgradnje sustava odvodnje ugrađene su 4 crpke (ukupni kapacitet Q= 4 x 610 = 2440 l/s). Da bi se osigurao traženi režim rada crpki kod maksimalnog dotoka odabran je radni volumen crpnog bazena V= 157,2 m3 (tlocrt: 12,4 m x 6,5 m i radna visina 1,95 m – ukupna visina crpnog bazena je 5,8 m).

Nivo uključenja crpki je +110.50 m.n.m., a nivo isključenja je + 108,55 m.n.m.. Odabrani nivo isključenja crpki osigurava traženu potopljenost crpke s visinom stupca vode cca 1,0 m (kota dna crpnog bazena je +107,55 m.n.m.). Neiskorišteni volumen crpnog bazena (ispod nivoa isključenja) je V= 60 m 3.

Crpna stanica sa svojim crpnim bazenom izvedena je u građevnoj jami zaštićenoj čeličnim talpama zabijenim do dubine 12 m uz evakuaciju podzemne vode iz građevne jame crpkama. Prema geotehničkom profilu talpe su zabijene u sloj gline cca 4,0 m. Zbog utjecaja podzemne vode crpna stanica (crpni bezen) proračunat je za slučaj djelovanje sile uzgona. Glede savladavanja uzgona ploča dna izvedena je s prepustom od 0,6 m.

Iskop za crpni bazen obavljen je do kote +106,80 m.n.m., a za udubljenje do kote + 106,30 m.n.m.. Nakon obavljenog iskopa i planiranja dna građevne jame izvedena je podloga od betona C12/15 debljine 25 cm. Na betonskoj podlozi izvodena je ploča dna crpnog bazena. Crpni bazen izveden je od vodonepropusnog betona C 25/30 debljine dna i zidova 0,5 m.

Slika 3. Crpna stanica u izgradnji


205 310

870

655

275

DOVODNI KANAL DN140 cm

KANALSKI POKLOPCO 60 cm, 400 kN

KANALSKI POKLOPCO 60 cm, 400 kN

KANALSKI POKLOPC130/190 cm, 400 kN

KANALSKI POKLOPC90/90 cm, 400 kN

0+00

0,00

TLAÈ

NI C

JEVO

VOD

2:1

ZAŠT

ITA

GRA

ÐEVI

NSKE

JAM

EÈE

L. T

ALPE

, L=1

0,0m

ZAŠT

ITA

GRA

ÐEVI

NSKE

JAM

EÈE

L. T

ALPE

, L=1

0,0m

DN50

0mm

DN500mm DN900mm

80 80

15

ZAŠTITNAREŠETKA900*1400mm

Slika 4.Presjek kroz crpnu stanicu

Tlačni cjevovod za transport oborinske otpadne vode od c.s. “Lanište” do izljevne građevine u inundaciji rijeke Save (Slika 5) izveden je od poliesterski cijevi DN 900 mm za nazivni tlak 2,5 bara. Dužina cjevovoda (izvedena su dva paralelna cjevovoda) je 2 x 213,3 m.

Izljevna građevina nalazi se u inundaciji rijeke Save na obali korita za srednju vodu. U izljevnoj građevini ugrađena je nepovratna zaklopka DN 900 mm na svaki cjevovod. Izljevna građevina je armiranobetonski objekt C25/30 debljine dna i zidova 0,5 m. Da bi se izljevna građevina zaštitila od djelovanja vode rijeke Save odnosno da bi se zaštitila obala na lokaciji izljeva vode iz tlačnih cjevovoda obala je zaštićena kamenim nabačajem u sloju debljine 70 cm, kamenom veličine 20 – 50 cm. Kamen se postavlja na sloj geotekstila GTX 300. Zaštita je izvedena 5.0 m uzvodno i 5.0 m nizvodno od izljevne građevine.

Slika 5.Detalj ispusne građevine

Trasa tlačnih cjevovoda križa se sa zaštitnim nasipom rijeke Save (kota krune nasipa +119,50 m.n.m., a nožice nasipa +115,51m.n.n. – vanjska strana i +115,92 m.n.m. - inundacija). Visina nasipa je 4,0 m. Prolaz ispod savskog nasipa na mjestu križanja izveden je bušenjem u dužini 2 x 28 m s ugradbom zaštitne cijevi 2 x 30,0 m. Osni razmak bušotina je 3,0 m (Slika 6). Bušenje trupa nasipa izvedeno je na dubini od 6,5 m. Tjeme zaštitne cijevi je na dubini 5,5 m od krune nasipa. Bušenje je izvodeno uz utiskivanje čelične zaštitne cijevi Dv = 1220,0 mm, s= 10,0 mm.

Slika 4. Detalj bušenja ispod savskog nasipa

Troškovi izgradnje navedenog rješenja bili su znatni: Crpna stanica “Lanište”: 7.620.000,00 knTlačni cjevovodi i izljevna građevina: 3.320.000,00 knAgregatska stanica: 1.770.000,00 knU K U P N O: 12.710.000,00 kn (bez PDV-a)

Za napomenuti je da je u radi prikazani sustav odvodnje (odvodnja oborinskih otpadnih

voda s područja Jadranske avenije i denivelacije raskrižja s Ulicom Remetinečki gaj te sportske dvorane „Arena“, trgovačko-zabavnog centra “Lanište”, trgovačkog centra „Plodine“ kao i crpna stanica „Lanište“ s pripadnim tlačnim cjevovodima i ispustom u rijeku Savu) u funkciji od prosinca početkom 2008.g.. Iako je proteklo razdoblje od njegove izgradnje kratko, tijekom tog su razdoblja registrirane značajnije količine oborina tijekom kojih nisu zabilježeni problemi u evakuaciji oborinskih voda s analiziranog područja.


4. ZAKLJUČAK

U prikazanom radu razmatran je problem rješavanja oborinskih voda dijela Zagreba na kome je povećan stupanj urbanizacije uslijed izgradnje nove sportske dvorane Arene. Vidljivo je da takvi zahvati čine složenu tehnološku cjelinu, pogotovo u datim uvjetima kada je problem evakuacije oborinskih voda morao biti rješavan i izgradnjom crpne stanice Lanište za prebacivanje prikupljenih oborinskih voda u rijeku Savu.

LITERATURA

Akan, O.A. (1993): Urban stormwater hidrology, Technomic publication. CRC Press, Boca Raton.IGH (2008 a): Crpna stanica „Lanište“ - Glavni građevinski projekt, Institut građevinarstva Hrvatske, Zagreb, nepublicirano.IGH (2008 b): Tlačni cjevovod s ispusnom građevinom - Glavni građevinski projekt, Institut građevinarstva Hrvatske,Zagreb, nepublicirano. Margeta, J. (1998): Kanalizacija naselja, Građevinski fakulteti Sveučilišta u Splitu i Osijeku, Split, Osijek, 459 str.Tedeschi, S. (1997): Zaštita voda, HDGI, Zagreb, 297 str.

AUTOR:Stjepan Kordek, dipl. ing. građ., Institut građevinarstva Hrvatske d.d., Janka Rakuše 1, 10000 Zagreb, Hrvatska, [email protected]


TRENDOVI OBORINSKIH EKSTREMA U CRIKVENICI, 1901-2007.

Marjana Gajić-Čapka

SAŽETAKU ovoj analizi koriste se indeksa oborinskih ekstrema, definiranih u preporuci Svjetske meteorološke organizacije, koji se računaju iz dnevnim količinama oborine. Razmatraju se prema podacima meteorološke postaje u Crikvenici u razdoblju 1901-2007. Ovo područje odlikuje se maritimnom klimom sjevernog Jadrana pod jakim utjecajem planinskog zaleđa. Tijekom 20. stoljeća bila je prisutna tendencija smanjenja oborine na području Hrvatske. Najizraženija je i statistički signifikantna upravo na jadranskoj obali prema podacima Crikvenice (-18%/100god), kao rezultat smanjenja oborine u svim sezonama. Godišnja odstupanja pokazuju veliku varijabilnost, koja se nastavlja i početkom 21. stoljeća. Trendovi godišnjih indeksa određeni su pomoću linearne regresije i statistička signifikantnost je ispitana na razini povjerenja 95% Mann-Kendall-ovim testom za trend. Tendencije oborinskih indeksa ukazuju na signifikantan porast godišnjeg broja suhih dana (Rd>1.0 mm). Istovremeno je prisutan vrlo slabi negativan trend umjereno vlažnih dana (Rd>R75%) i praktično nema promjene kod vrlo vlažnih dana (Rd>95%). Velike količine oborine koje padne u vrlo vlažne dane (R95%T) ne pokazuju promjenu. Najveće 1-dnevne i 5-dnevne količine oborine nemaju signifikantan trend, ali on je s pozitivnim predznakom kod 1-dnevnih maksimuma i negativnim kod 5-dnevnih maksimuma. Promjena koeficijenta korelacije kao mjere međugodišnje promjenjivosti ima nagli skok povećanja sredinom 1980-ih godina. U području osušenja kakvo je hrvatska jadranska obala, nema signala velikih promjena kod ekstrema koji se tiču velikih dnevnih količina i učestalosti vlažnih i vrlo vlažnih dana.

KLJUČNE RIJEČI: klimatske promjene, indeksi oborinskih ekstrema, trend, Crikvenica, Hrvatska

TRENDS IN INDICES OF PRECIPITATION EXTREMES AT CRIKVENICA, 1901-2007

SUMMARYThis analysis deals with indices of precipitation extremes proposed by World Meteorological Organization, and calculated after daily precipitation amounts at meteorological station Crikvenica located in the Kvarner Bay, characterised by the maritime climate of the northern Adriatic under the strong influence of the mountainous hinterland. The period considered is 1901-2007. During the 20th century there was a tendency for precipitation decrease all over Croatia. It is mostly pronounced and statistically significant just at northern Adriatic coast according to Crikvenica data (-18%/100yrs), as a result of the decrease in all seasons. The annual anomalies show very large variability that continues also at the beginning of the 21st century trends in annual indices are derived from linear regression, and statistical significance at the 95% confidence level is established using the Mann-Kendall test. Trends in precipitation indices point at the increase in annual number of dry days (Rd>1.0 mm). At the same time, a very weak negative trend in moderate wet days (Rd>R75%) and practically no change in very wet days (Rd>95%) have been detected. High precipitation amounts that fall on very wet days (R95%T) show no change. Time

series of annual highest 1-day and 5-day precipitation amounts have no significant trend, but with positive sign in 1-day maxima and negative one in 5-day maxima. Interannual variability, expressed by coefficient of variation, increased abruptly since the mid of 1980’s. In drying area such as Croatian Adriatic coast, there is no signal of large changes in extremes that concern high daily amounts and frequency of wet and very wet days.

KEY WORDS: indices of precipitation extremes, trend, Crikvenica, eastern Adriatic coast, Croatia

1. UVOD

Ekstremni vremenski uvjeti koji su povezani s temperaturom, oborinom, vjetrom ili drugim aspektima klime čine daleko više štete ljudima, gospodarstvu i prirodnom okolišu nego promjene klimatskog prosjeka. Moguće je, da globalna klima, koja se mijenja, može aktivirati nesrazmjeran odjek kod klimatskih ekstrema. Oborinske promjene mnogo su manje koherentne nego temperaturne. Na području zapadne Europe utvrđen je izraženiji pozitivni trend godišnjih količina oborine nego u srednjoj Europi, dok je nad područjem Sredozemlja prisutno osušenje. Promjene godišnjih i/ili sezonskih količina oborine, ovisno o tome da li se radi o povećanju ili smanjenju, vezane su s različitim vrstama promjena količina i učestalosti jakih oborina, koje su najosjetljivije na prisutne klimatske promjene. Prema klimatskim modelima u budućnosti se očekuje veća učestalost nekih tipova vremenskih ekstrema zbog antropogenog utjecaja na klimu (Groisman et al, 2005). Stoga je vrlo interesantno analizirati pojavu prošlih ekstrema, kako bi se vidjelo da li su promjene već prisutne. Naglašava se važnost procjene trendova vremenskih ekstrema prema historijskim podacima na višedekadnoj ili sekularnoj skali. Stoga je važno analizu oborinskih ekstrema provoditi na što gušćoj mreži kako bi se postigla prostorna pokrivenost. Osim toga teškoća kod procjena trendova oborinskih ekstrema je povezana i s činjenicom da su ti ekstremi rijetki događaji. Zbog toga se procjene trendova baziraju na indeksima za donekle “umjerene” ekstreme, ali koji imaju jasne posljedice. Definirani su pomoću 75-og i 95-og percentila u razdiobi dnevnih količina oborine, kako bi se osigurao dovoljno veliki godišnji broj događaja za suvislu analizu trenda. U ovom radu oborinski indeksi se računaju prema standardnom programu koji se koristi u nekoliko skorašnjih analiza klimatskih ekstrema, a prema listi indeksa koju preporučuje Svjetska meteorološka organizacija – Komisija za klimatologiju i Istraživački program za klimatsku varijabilnost i prediktabilnost (Peterson et al., 2001; Klein Tank & Können, 2003; WMO, 2004). Razmatraju se dnevne količine oborine i oborinski indeksi definirani prema tom parametru, opisujući količinu oborine i učestalost intenzivnih oborinskih događaja. Analiza trenda se provodi prema sekularnim podacima klimatološke postaje Crikvenica koja je, uz Hvar, jedina meteorološka postaja sa sekularnim nizom podataka na hrvatskom dijelu istočne jadranske obale, i time omogućuje vremensku analizu u smislu detekcije klimatskih promjena.

2. ULAZNI PODACI I INDEKSI OBORINSKIH EKSTREMA

Definicije indeksa oborinskih ekstrema (tablica 1), koji se analiziraju u ovom radu, preuzete su iz izvješća Ekspertnog tima za detekciju, praćenje i indekse klimatskih promjena (ETCCDMI) Svjetske meteorološke organizacije (WMO), Komisije za klimatologiju (CCl) / Svjetskog klimatskog istraživačkog programa (WCRP) i projekta Klimatska varijabilnost i prediktabilnost (CLIVAR) (Peterson et al. 2001, WMO, 2004)). S liste više od 50 indeksa klimatskih promjena odabrano je 7


indeksa oborinskih ekstrema od kojih se 6 odnosi na vlažne ekstreme i jedan na suhi ekstrem. Tri od njih se odnose na učestalost oborine i definirani su kao broj dana u kojima količina oborine prelazi prag, i to apsolutni (određen) prag, definiran kao dnevna količina oborine Rd<1.0 mm (suhi dani) i pragovi percentila (promjenjivi), definiran kao 95-ti percentil (vrlo vlažni dani) i 75-ti percentil (vlažni dani). Percentilni pragovi karakteristični su za svaku lokaciju posebice i omogućuju prostornu usporedbu, jer su ti indeksi definirani prema jednakom području empiričke razdiobe ekstrema na svakoj lokaciji. Percentili su određeni iz uzorka svih oborinskih dana u kojima je pao barem 1 mm oborine (Rd≥1.0 mm) u standardnom referentnom razdoblju 1961-1990.

Sljedeća četiri indeksa odnose se na intenzitet oborine. Indeks R95%T je dio godišnje količine oborine koja padne za vrlo kišnih dana, i odabran je da bi se ispitalo da li postoji porast ili smanjenje takvih velikih količina koje mogu dovesti do poplavljivanja širih razmjera. Iz istog razloga analizirane su i godišnje maksimalne 5-dnevne količine oborine, te godišnje maksimalne 1-dnevne količine oborine, koje su rizični parametar poplavljivanja na manjim slivovima (bujični potoci) ili urbanim sredinama.

Tablica 1. Definicija indeksa oborinskih ekstrema. Skraćenice i definicije slijede standardizaciju WMO-CCl/CLIVAR Radne grupe za utvrđivanje klimatskih promjena (Peterson et al., 2001).

Br. Indeks Jedinica Definicija

1 DD dani Broj suhih dana (dnevna količina oborine Rd<1.0 mm)

2 SDII mm/danStandardni dnevni intenzitet oborine

(ukupna količina oborine / ukupni broj oborinskih dana kada je Rd≥1.0 mm)

3 R75% dani

Broj umjereno vlažnih dana

Rd>R75%, gdje je R75% 75-ti percentil razdiobe dnevne količine oborine za dane s količinom oborine većom ili jednakom 1 mm u referentnom razdoblju 1961-1990.

4 R95% dani

Broj vrlo vlažnih dana

Rd>R95%, gdje je R95% 95-ti percentil razdiobe dnevne količine oborine za dane s količinom oborine većom ili jednakom 1 mm u referentnom razdoblju 1961-1990.

5 R95%T %Dio ukupne količine oborine koji je pao u vrlo vlažne dane

ΣRd/Rt, gdje je Σ Rd zbroj svih dnevnih količina oborine većih od R95%

6 Rx1d mm Maksimalna 1-dnevna količina oborine7 Rx5d mm Maksimalna 5-dnevna količina oborine

Analiza je u ovom radu provedena prema podacima klimatološke postaje Crikvenica. Izračun oborinskih indeksa ekstrema proveden je iz podataka dnevnih količina oborine Crikvenice u razdoblju 1901-2007. Dvije godine, 1921. i 1987., izostavljene su iz proračuna indeksa oborinskih ekstrema, koji uključuju prag izražen pomoću percentila, jer nedostaje više od 10%

dnevnih podataka. Kod ostalih indeksa, gdje se koriste godišnje količine oborine i godišnji brojevi oborinskih dana, te dvije godine su uključene u analizu, jer je provedena interpolacija navedenih nedostajućih oborinskih parametara prema pravilima meteorološke struke.

3. METODE ANALIZE

Promjene oborine od početka 20-og stoljeća ocijenjene su pomoću linearnog trenda izračunatog metodom najmanjih kvadrata. Signifikantnost trenda testirana je pomoću neparametarskog Mann-Kendallovog rang testa za trend (Mitchell et al., 1966; Sneyers, 1990). Odabrana je 5% razina da bi se odredilo da li je trend signifikantno različit od nule. Da bi se uklonile kratkoperiodične fluktuacije i jasnije pokazale dugoročnije promjene, šum je odstranjen iz podataka pomoću filtra određenog kao otežani 11-godišnji binomni klizni srednjak, koji se često koristi u analizi klimatske varijabilnosti (Böhm et al., 2001). Broj članova kliznog srednjaka treba biti neparan kako bi se omogućila simetričnost oko središnje vrijednosti isključujući pomak u fazi. Jedanaest godina je srednji ritam sunčevih pjega, a 11-godišnji klizni srednjak je upotrijebljen radi ispitivanja pripadnih varijacija terestičke klime (Mitchell et al., 1966). Analiza trenda provedena je prvo za godišnje i sezonske količine oborine i broj oborinskih dana radi dobivanja uvida u promjene općih karakteristika oborinskog režima, a zatim za indekse oborinskih ekstrema tijekom 20. stoljeća (1901-2000.) i uključivši podatke do 2007. godine, kako bi se vidio utjecaj promjena oborine posljednjih godina. Kod oborine, trendovi izraženi u mm značajno variraju između različitih lokacija i različitih indeksa. Stoga se takvi oborinski trendovi izražavaju u postocima klimatološkog srednjaka 1961-1990.za svaki indeks (godišnja i sezonske količine oborine, dnevni intenzitet oborine). Kod indeksa koji govore o učestalosti i izraženi su u danima (broj suhih dana, broj vlažnih dana definiran pomoću percentila), trend se izražava kao odstupanje od klimatološkog srednjaka tog indeksa izraženog u danima. Kod oborinskog indeksa koji govori o udjelu količine oborine pale u vrlo vlažne dane u ukupnoj godišnjoj količini oborine, izraženom u postocima, trend je prikazan kao odstupanje (razlika) od klimatološkog prosjeka u postocima.

4. REZULTATI

Osnovnu informaciju o oborinskom režimu daju podaci o količinama i trajanju oborine na godišnjoj, sezonskoj ili mjesečnoj skali. Područje Kvarnerskog zaljeva, posebice obalno područje, pod jakim je lokalnim utjecajem planinskog zaleđa i pripada jednom od oborinom najbogatijih područja Hrvatske (Gajić-Čapka i dr., 2003). Klimatološki srednjaci godišnje i sezonskih količina oborine prema razdoblju 1961-1990. u Crikvenici navedeni su u tablici 2. Analizom trenda opaženo je statistički signifikantno smanjenje godišnjih količina oborine tijekom 20. stoljeća (Gajić-Čapka i Zaninović, 2001), a koje se nastavlja istim intenzitetom i početkom 21. stoljeća (-18% / 100god). Tom smanjenju doprinijelo je smanjenje količine u svim sezonama, ali najviše izraženo ljeti. Uključivanjem podataka do 2007. godine u analizu, ljetni trend postaje signifikantan i iznosi -30% / 100god (tablica 2, slika 1-lijevo). Kišovitost, izražena brojem oborinskih dana u kojima padne barem 1 mm oborine, pokazuje da u Crikvenici ima u prosjeku godišnje 97 oborinskih dana, odnosno oko 27% dana u godini. Tijekom 20-og stoljeća bila je prisutna tendencija smanjenja oborinskih dana, koja se nastavila i početkom 21. stoljeća, i stoljetni godišnji trend je postao statistički signifikantan (tablica 3, slika


1-desno). Negativni trend godišnjeg broja oborinskih dana rezultat je njihovog smanjenja u svim sezonama, a koje je signifikantno u proljeće i ljeti. U ovome se može tražiti objašnjenje smanjenja količina oborine. Daljnja analiza indeksa oborinskih ekstrema daje detaljniju sliku o kategoriji oborinskih dana koji doprinose takvim oborinskim promjenama. Iz dva gore navedena parametra izvodi se “jednostavni indeks dnevnog intenziteta oborine” (SDII), koji daje prosječnu oborinu po oborinskom danu, kada padne barem 1 mm oborine i obično se koristi kao prva informacija o prosječnom oborinskom intenzitetu. U Crikvenici su opaženi različiti trendovi godišnje količine oborine i dnevnog intenziteta, što odražava promjene u karakteru oborine. Oborina je postala rjeđa i postavlja se pitanje kako se mijenjaju količine dnevnih oborina. U kolikoj se mjeri utvrđeno smanjenje godišnje količine oborine i povećanje dnevnog intenziteta (tablica 4) tijekom 20. stoljeća može pripisati promjeni broja vlažnih i vrlo vlažnih dana ili količini oborine koja padne u tim danima, ili trendu bezoborinskih dana i dana s vrlo malim količinama oborine, ili promjeni učestalosti ili intenziteta pojedinačnih jakih kišnih epizoda.

Tablica 2. Srednje vrijednosti sezonskih i godišnje količine oborine za standardno klimatološko razdoblje 1961-1990. i trendovi izraženi u mm (%) na 100 godina tijekom 20-og stoljeća i u razdoblju 1901-2007. u Crikvenici. Sjenčano označava trendove signifikantne na razini 5%.

1961-1990. 1901-2000. 1901-2007.mm mm/100g %/100g mm/100g %/100g

Zima 291 -53 -18 -51 -18Proljeće 284 -62 -22 -58 -20Ljeto 238 -65 -27 -71 -30Jesen 434 -39 -9 -40 -9Godina 1243 -222 -18 -227 -18

Tablica 3. Srednji sezonski i godišnji broj oborinskih dana (Rd ≥ 1 mm) za standardno klimatološko razdoblje 1961-1990. i trendovi izraženi u danima (%) na 100 godina tijekom 20-og stoljeća i u razdoblju 1901-2007. u Crikvenici. Sjenčano označava trendove signifikantne na razini 5%.

1961-1990. 1901-2000. 1901-2007.dani dani/100g %/100g dani/100g %/100g

Zima 25.8 -2.9 -11 -3.6 -14Proljeće 26.3 -7.0 -27 -7.7 -29Ljeto 19.6 -4.8 -24 -5.4 -28Jesen 25.5 -4.4 -17 -4.5 -18Godina 97.0 -20.6 -21 -22.7 -23

Trend = -227mm/100g *-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (m

m)

CRIKVENICA - godina

Trend = -51mm/100g-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (m

m)

CRIKVENICA - zima

Trend = -58mm/100g-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (m

m)

CRIKVENICA - proljeće

Trend = -71mm/100g *-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (m

m)

CRIKVENICA - ljeto

Trend = -40mm/100g-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (m

m)

CRIKVENICA - jesen

Trend = -22.7dana/100god *

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (d

ani)

CRIKVENICA - godina

Trend = -3.6dana/100god

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (d

ani)

CRIKVENICA - zima


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (d

ani)

CRIKVENICA - proljeće


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (d

ani)

CRIKVENICA - ljeto

Trend = -4.5dana/100god

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010godine

odst

upan

ja (d

ani)

CRIKVENICA - jesen

Slika 1 Godišnje i sezonske količine oborine (lijevo) i brojevi oborinskih dana (desno), te pripadni 11-godišnji otežani klizni srednjaci i trendovi (* signifikantni na razini α=0.05) u razdoblju 1901-2007. u Crikvenici.


Klimatološke vrijednosti indeksa oborinskih ekstrema za Crikvenicu prema podacima za razdoblje 1961-1990. kao i stogodišnji trendovi za različite indekse oborinskih ekstrema u dva razdoblja navedeni su u tablici 4.

Tablica 4. Srednje vrijednosti sezonskih i godišnje količine oborine za standardno klimatološko razdoblje 1961-1990. i trendovi izraženi u mm (%) na 100 godina tijekom 20-og stoljeća i u razdoblju 1901-2007. u Crikvenici. Sjenčano označava trendove signifikantne na razini 5%.

Indeksi 1961-1990. 1901-2000. 1901-2007.na 100g na 100g

DI (mm/dan) 12.8 0.6 0.8R75% (dani) 16 -5.0 -4.5R95% (dani) 41 -0.8 -1.0R95%T (%) 24 1.4 0.2Rx1d (mm) 315 13,7 8.7Rx5d (mm) 385 -26.9 -26.3DD (dani) 268 20.6 22.8

U Crikvenici postoji vrlo mali negativni trend vlažnih dana (Rd≥R75%) dok kod broja vrlo vlažnih dana nema promjene (slika 2). I učešće velikih količina oborine, odnosno količina koje padnu u vrlo vlažne dane (R95%T) gotovo se ne mijenjaju. Apsolutni godišnji 1-dnevni i 5-dnevni maksimumi nemaju signifikantan trend, ali on je kod 5-dnevnih maksimuma s negativnim predznakom i kod 1-dnevnih s pozitivnim. Njihova međugodišnja promjenjivost, izražena koeficijentom varijabilnosti, naglo se povećala posljednjih 20 godina (slika 3). Istovremeno postoji pozitivan trend godišnjeg broja suhih dana (Rd<1.0 mm), signifikantan na 5% razini u oba promatrana razdoblja.

5. ZAKLJUČAK

Rezultati analize trenda sekularnog niza oborinskih podataka Crikvenice ukazuju na to da se područje Hrvatskog Primorja pridružuje području osušena Sredozemlja. Tijekom 20. stoljeća prisutno je smanjenje godišnjih (statistički signifikantno) i sezonskih količina oborine i učestalosti oborinskih dana. To se nastavlja i početkom 21. stoljeća i to intenzivnije smanjenje ljetnih i godišnjih količina te proljetne, ljetne i godišnje kišovitosti. Smanjenje godišnjih količina oborine i kišovitosti daju promjene u učestalosti kišnih dana manjeg intenziteta i značajno povećana učestalost suhih dana (DD- Rd<1.0 mm). Učešće velikih dnevnih količina oborine u ukupnoj godišnjoj količini (R95%T) gotovo se ne mijenja. Također ne postoji signal velikih promjena učestalosti vlažnih (R75%) i vrlo vlažnih (R95%) dana. Godišnji jednodnevni i petodnevni maksimumi ne pokazuju signifikantan trend, ali njihova međugodišnja varijabilnost pokazuje značajno povećanje od sredine 80-ih godina dvadesetog stoljeća.

Slika 2. Vremenski nizovi indeksa oborinskih ekstrema te pripadni 11-godišnji otežani klizni srednjaci i trendovi (* signifikantni na razini α=0.05) u razdoblju 1901-2007. u Crikvenici.

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Godine

Ods

tupa

nje

DD

(dan

i)

CRIKVENICA

Trend=+23dana/100g *

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010Godine

Ods

tupa

nje

DI (

%)

CRIKVENICA

Trend=+6.4%/100g

0

10

20

30

40

50

60

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010Godine

n (d

ani)

CRIKVENICA TrendR75 = -5dana/100g

TrendR95 = -1dan/100g


Slika 2. Vremenski nizovi indeksa oborinskih ekstrema te pripadni 11-godišnji otežani klizni srednjaci i trendovi (* signifikantni na razini α=0.05) u razdoblju 1901-2007. u Crikvenici - nastavak.

0

10

20

30

40

50

60

70

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010Godine

R95

T (%

)

CRIKVENICA Trend=+0%/100god

0255075

100125150175200225250

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Godine

Rx1

d (m

m)

CRIKVENICA

315mm

Trend=+9mm/100g

5075

100125150175200225250275300

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010Godine

Rx5

d (m

m)

CRIKVENICA

357mm 385mm 336mm

Trend = -26mm/100g

Slika 3. Vremenski nizovi koeficijenata varijacije maksimalnih 1-dnevnih i maksimalnih 5-dnevnih količina oborine za 30-godišnja klizna razdoblja(1901-1930, 1902-1931,…, 1977-2006, 1978-2007) i trendovi u 30-godišnjim razdobljima s pomakom od 10 godina (1901-1930, 1911-1940, ....).

LITERATURA

Gajić-Čapka M, Zaninović K, (2001): Nacionalne osobitosti – Klima. U: Prvo nacionalno izvješće Republike Hrvatske prema Okvirnoj konvenciji Ujedinjenih naroda o promjeni klime (UNFCCC), Ministarstvo zaštite okoliša i prostornog uređenja RH, Zagreb, 52-58.Gajić-Čapka M, Perčec Tadić M, Patarčić M, (2003): Digitalna godišnja oborinska karta Hrvatske, Hrv. meteor. čas., 38, 21-34.Groisman PY, Knight RW, Easterling DR, Karl TR, Hegerl GC, Razuvaev VN, (2005): Trends in intense precipitation in the climate record, Journal of Climate, 18, 1326-1350.Klein Tank AMG, Können GP, (2003): Trends in indices of daily temperature and precipitation extremes in Europe, 1946-99, Journal of Climate, 16, 3665-3680.Mitchell JM, Dzerdzeevskii B, Flohn H, Hofmeyer W L, Lamb HH, Rao KN, Wallén CC, (1966): Climatic Change, World Meteorological Organization, Geneva, Tech. Note 79, pp 79.

Peterson, T. et al, (2001): Report on the activities of the working group on climate change detection and related rapporteurs, World Meteorological Organization, Geneve, WCDMP - No. 47.Sneyers R, (1990): On the Statistical Analysis of Series of Observations. World Meteorological Organization, Geneve, Technical Note No 143, WMO No 415, Geneva, pp 192.World Meteorological Organization, 2004: Report of the CCI/CLIVAR expert team on climate change detection, monitoring and indices (ETCCDMI), Geneve, WCDMP - No. 54.

AUTOR:dr.sc.Marjana Gajić-Čapka, dipl.ing.fiz.Državni hidrometeorološki zavod, Grič 3, HR-10000 Zagreb, Hrvatska, [email protected]

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

Razdoblje

Cv

cv(Rx1d)

cv(Rx5d)

CRIKVENICA

1901

-193

0

1911

-194

0

1931

-196

0

1921

-195

0

1981

-201

0

1971

-200

0

1961

-199

0

1951

-198

0

1941

-197

0


INŽINJERSKO SAGLEDAVANJE KRATKOTRAJNIHJAKIH OBORINA - PRIMJER RIJEČKOG PODRUČJA

Josip Rubinić, Siniša Lukarić, Josip Rukavina

SAŽETAK:U danom radu analizirana je, na primjeru raspoloživih podloga monitoringa oborinskih

značajki sa šireg područja grada Rijeke, problematika pojava kratkotrajnih jakih oborina i njihove obrade. Dan je prikaz usvojenih vrijednosti HTP krivulja (H visina oborina – Trajanje - Povratni period), kao i odnos značajki tih oborina s područja Rijeke i drugih dijelova Hrvatske. U radu su prodiskutirani i uz njihovo određivanje važniji problemi vezani uz prostorno-vremensku varijabilnost kratkotrajnih jakih oborina, te je u tom smislu dan i prijedlog daljnjih prioritetnih aktivnosti kako bi se osigurale primjerene podloge za buduća inžinjerska modeliranja i proračune odvodnje.

KLJUČNE RIJEČI: kratkotrajne jake oborine, monitoring, HTP krivulje, Rijeka

ENGINEERING ANALYSIS OF SHORT-TERM HEAVY RAINFALLS – RIJEKA AREA CASE STUDY

ABSTRACTPaper presents analysis of occurrence and interpretation of short-term heavy rainfalls on

the example of available monitoring results in the town Rijeka area. Adopted DDF curves (Rainfall Depth – Duration – Frequency) are presented, as well as the correlation of rainfalls in Rijeka area and other parts of Croatia. Important issues related to time-spatial variability of short-term heavy rainfalls are disscuest and in these terms further priority actions that should provide appropriate basis for further engineering modeling and drainage design are suggested.

KEY WORDS: short-term heavy rainfalls, monitoring, DDF curves, Rijeka

UVOD1.

U užem smislu, pod pojmom kratkotrajne jake oborine podrazumijevaju se kiše trajanja do 24 sata, s intenzitetima koji imaju, uvjetno rečeno, karakter relativno rijeđega reda pojave (Bonacci, 1994). Radi se o intenzitetima jakih oborina reda veličine oko 0,5 - 1-godišnjeg povratnog perioda i rijeđim. Najčešće se u našim regionalnim prostorima javljaju ljeti (Gajić-Čapka, 2007), posebice kraćih trajanja. Iako podloge o značajkama takvih kratkotrajnih jakih oborina imaju izuzetno široku i učestalu primjenu u hidrotehničkoj praksi, uglavnom vezanoj uz sustave odvodnje površinskih voda, relativno slaba pokrivenost pojedinih područja mjernim postajama, razlike u metodološkim pristupima i razini obrada, kao i vrlo učestale greške u interpretaciji rezultata s raspoloživih postaja gdje su praćeni i intenziteti oborina, upućuja na potrebu posvećivanja veće pozornosti tom problemu.

Hidrološke podloge o oborinskim značajkama, a posebice o značajkama pojava kratkotrajnih jakih oborina i njihovim intenzitetima su jedna od polaznih elemenata svakoga proračuna i analize funkcioniranja sustava odvodnje urbanih područja (Bonacci, 1994). Oborine, kao i drenirane urbane vode se pri tome nužno promatraju kao dio urbanog hidrološkog ciklusa (Niemczynowicz, 1999). Taj je hidrološki ciklus podložan sezonskim, ali i višegodišnjim promjenama koje se mogu manifestirati i u globalnim trendovima povezanim s recentnim klimatskim promjenama/varijacijama, te je sigurno da će se pri planiranju urbane odvodnje i taj segment problema morati sve više respektirati (Ashley i drugi, 2005; Grumm i drugi, 2006). Uz to, podaci o palim oborinama i informacijama o tome u realnom vremenu, dakle s aktivnim sustavom procesuiranja mjerenih informacija, omogućavaju i primjereniju kontrolu kao i upravljanje takvim sustavima. Takve podloge ujedno sadržavaju i elemente za daljnje analize oborinskog režima, kao i analize režima otjecanja voda toga područja. Naime, jedna od karakteristika režima kratkotrajnih oborina je njihova velika prostorna nehomogenost i nestacionarnost, a što uveliko otežava procjenu njihovih značajki i modeliranja procesa otjecanja. Posebno se to odnosi na područja s izraženom orografijom i velikim oborinskim gradijentima, kakvo je u ovom radu analizirano područje grada Rijeke i njezina okruženja. Osim toga, to područje karakteriziraju i oborinski intenziteti koji su među najvećima u Hrvatskoj (Rubinić i drugi, 1995).

Intenziteti kratkotrajnih jakih oborina su često i jedina varijabilna lokalno mjerljiva podloga koja ulazi u hidrološki proračun ili modeliranje procesa otjecanja pri projektiranju. No, stanje definiranosti takvih oborinskih podloga u Hrvatskoj, pa ni u Rijeci nije zadovoljavajuće. Ne samo da ne postoje regionalne prostorne obrade kratkotrajnih jakih oborina, nego je upitna i definiranost pa čak i dostupnost HTP ili ITP krivulja za važnije ombrografske postaje s duljim razdobljima promatranja, a podloge vezane za tzv. „pljusak za projektiranje“ su uglavnom samo marginalno, za svega nekoliko lokaliteta obrađivane. HTP ili ITP krivulje uglavnom se u inžinjerskoj praksi u Hrvatskoj definiraju tek prilikom izrade nekih važnijih rješenja odvodnje (autoceste, veći gradovi) ili se, što je još puno češći slučaj, zbog nedostatka vremena i sredstava, preuzimaju gotove takve krivulje s nekih puno udaljenijih i nereprezentativnijih postaja.

U danom radu je problematika stanja podloga o značajkama kratkotrajnih jakih oborina ilustrirana na primjeru riječog područja. Klimatološka postaja Rijeka još je 1957.g. opremljena ombrografom na osnovu čijih su podataka, u više različitih dokumenata, definirane spomenute HTP ili ITP krivulje za trajanja uglavnom do 2 sata, a rijeđe i do 24 sata), pri čemu su se sukcesivno mijenjali i nizovi ulaznih podataka, metodologije obrade, rezultati takvih obrada, kao i namjene elaborata u kojima su provođene takve obrade. No, rezultati tako noveliranih obrada kratkotrajnih jakih vrlo često nisu bili poznati širem krugu korisnika, te su u proračunima odvodnje često korišteni i rezultati obrada dobivenih s postaja iz udaljenijih područja, ili pak s puno kraćim i


nereprezentativnijim nizovima podataka od raspoloživih. Nažalost, velikom broju neposrednih korisnika podloga o značajkama kratkotrajnih jakih intenziteta oborina, tj. dijelu inžinjera praktičara koji rješavaju projektiraje sustava odvodnje pojedinih urbanih područja, ne samo da nije poznat niti metodološki postupak na osnovu koga se određuju karakterističke HTP ili ITP krivulje, nego ih niti ne koriste na odgovarajući način čak i kad takve podloge postoje.

Od 2006.g. KD Vodovod i kanalizacija Rijeka započelo je s aktivnim praćenjima stanja sustava odvodnje, u sklopu kojeg je na širem riječkom području i njegovu zaleđu sukcesivno uspostavljeno i trinaest ombrografskih postaja. Tako prikupljeni podaci nemaju samo važnost za analize funkcioniranja i planirane optimalizacije urbane odvodnje, već i šire – kao npr. prilikom analize početkom studenog prosinaca 2008.g. zabilježene ekstremne pojave mutnoća na izvorištima vodoopskrbe (Geo Info, 2008).

U danom radu sadržana je kratka sinteza dosadašnjih saznanja o oborinskim značajkama na području Rijeke kako bi isti bili dostupniji širem krugu zainteresiranih korisnika, ali i upoznalo ih se s metodološkim postavkama takvih obrada kao i uz to vezanim otvorenim pitanjima. Pri tome su u danom radu sintetizirana i saznanja sadržana i u više već ranije publiciranih radova kojih je autor/koautor bio i nositelj izrade predmetnog rada, prije svega iz radova Rubinića (2003), Rubinića i drugih (1995; 2003) te Ožanić i drugi (1998). Uz to, dan je prijedlog budućih aktivnosti kako bi se osigurale primjerene inžinjerske podloge za sve potrebnija kompleksnija sagledavanja značajki oborinskog režima kratkotrajnih jakih oborina.

PREGLED RAZVOJA ANALIZA I OBRADA ZNAČAJKI KRATKOTRAJNIH 2. OBORINA NA PODRUČJU HRVATSKE

Početci sustavnih mjerenja i obrada ombrografskih podataka imaju na području Hrvatske relativno dugačku tradiciju. Za istaknuti je da ombrografska postaja Grič u Zagrebu ima kontinuirani niz registriranih pluviografskih podataka počev od 1908 (Rubinić i dr., 1995). Za istaknuti je i da je na području Istre, za koju se i danas smatra da ima u odnosu na većinu drugih područja u Hrvatskoj vrlo razvijenu mrežu ombrografskih postaja, za doba pripreme projekata odvodnje u dolinama Mirna i Raše dvadesetih godina prošlog stoljeća, bilo podjednako, pa čak moguće i više aktivnih ombrografskih postaja nego li ih ima danas.

Prve su obrade podataka s ombrografskih postaja uglavnom vršene u okvirima različitih projekata regulacija površinskih vodotoka, i to na način da su se za nizove ekstremnih oborina različitih trajanja konstruirale anvelopne HT ili IT krivulje. Često su se takve krivulje konstruirale i na osnovu registriranih podataka o ekstremima s više regionalno bliskih postaja jer je zbog kratkih nizova tada raspoloživih podataka i stohastičkog karaktera pojava intenzivnih oborina, od strane njihovih obrađivača ispravno procijenjeno da je pri konstruiranju takvih anvelopnih krivulja, u slučaju nepostojanja podataka o zabilježenim ekstremno velikim količinama oborina pojedinih trajanja na analiziranim samostalnim postajama, primjerenije pridružiti podatke s obližnjih postaja na kojima su takvi ekstremni intenziteti bili zabilježeni. U nekim kasnijim fazama, za potrebe dimenzioniranja objekata urbane oborinske odvodnje, provođene su i prve stohastičke obrade zasnovane na obradama empirijskih funkcija raspodjele nizova podataka o intenzivnim oborinama.

No, prvi počeci suvremenih kompleksnijih analiza značajki kratkotrajnih intenziteta kiša na području Hrvatske vezani su za radove Srebrenovića (1960, 1962, 1970) šezdesetih godina prošlog stoljeća, u kojima se je, vjerojatno ponajviše zbog nedostatka dovoljnog broja ombrografskih podloga, regionalizacija oborinskih značajki provodila na osnovi analize veza kratkotrajnih jakih

kiša i godišnjih količina oborina. No, na temelju provedenih analiza u radu Bonaccija (1984) utvrđeno je takva povezanost ne postoji i da je veza tim slabija što je trajanje oborina kraće. Interesantan je i rad Bonaccija i Matešana (1999) u kome je analizirana pojava oborina u kontekstu vremena njihova trajanja tijekom godine. U radu Rubinića i Ožanić (2005) utvrđeno je, na razini dnevnih oborina, da s porastom praga analiziranih slabi i regresijska veza između godišnjih količina oborina i učestalosti dana s oborinama većim od određenih pragova – dnevnih visina oborina.

Savjetovanjem o problemima urbane hidrologije i proračuna kišne kanalizacije, održano pod pokroviteljstvom Jugoslavenskog društva za hidrologiju u Novom Sadu (1979), započeo je suvremeni pristup problematici obrade kratkotrajnih jakih kiša na području Hrvatske i njezinom širem regionalnom prostoru. Na tom su skupu, u radovima Bonacija i Stupala, Bonaccija i Trninića, te Patrčevića, između ostaloga dati i prikazi značajki režima jakih kiša za više lokaliteta u Hrvatskoj. Vrlo brzo iza tog skupa, 1980.g., Svjetska meteorološka organizacija inicira pokretanje HOMS programa (Hydrological Operational Multipurpose System) kojemu je bio cilj omogućavanje učinkovitijeg transfera znanja i tehnologije u domeni hidrologije, i to kako na međunarodnom, tako i na nacionalnom planu. Dio aktivnosti u okviru tog programa bio je vezan i za problematiku obrade značajki kratkotrajnih jakih kiša, te su učinjeni prvi koraci na digitalnoj obradi ombrografskih zapisa, kao i ustanovljavanju zajedničkih pristupa tim obradama pri republičkim HMZ-ima.

Za sve aktivne ombrografske postaje na prostoru bivše Jugoslavije digitalizirani su prikupljeni pluviografski podaci za odabranu 1983.g. To je iniciralo i početak digitalizacije višegodišnjih povijesnih nizova podataka za potrebe korisnika. Takva je neposredna suradnja na primarnoj obradi ombrografskih podataka započeta suradnjom HMZ-a iz Zagreba s Vodoprivredom Rijeka sredinom osamdesetih, kojom je prilikom razvijen i veći broj računarskih potprograma koji se i danas koriste prilikom operativnog rada s podacima o intenzitetima kratkotrajnih jakih kiša.

Početkom osamdesetih doneseni su i prvi propisi s obavezom primjene na području bivše države, a vezani uz analizu značajki oborinskog režima. Donesenim Standardom JUS U.C4.020. kojeg je propisao Savezni zavod za standardizaciju (1982) propisan je postupak za određivanje intenziteta kiša mjerodavnih za proračun maksimalnih protoka prilikom projektiranja objekata odvodnje površinskih voda na prometnicama. Radilo se o zapravo o prijevodu Švicarskog standarda SNV 640 530 iz 1963.g. koji je bio neprimjenjiv za područje bivše države upravo iz razloga što je upućivao na metodološki postupak koji je podrazumijevao da nadležni HMZ-i raspolažu s regionaliziranim parametrima funkcije intenziteta kiše. Naime, za razliku od Švicarske gdje je najprije provedena regionalizacija, a onda donesen propis o obvezi korištenja tih podloga, spomenutim su JUS standardom korisnici obvezani da koriste nešto što zapravo nije bilo definirano, pa čak ni prostudirano. Interesantno je da je po osamostaljivanju Hrvatske, prema nekim informacijama, spomenuti standard u cijelosti preuzet kao obvezujući propis Hrvatskih normi i u domaću praksu. Takva šablonizirana normizacija ne samo da ne pridonosi uređenju odnosa u jednoj domeni, već stvara dodatnu zabunu kod korisnika i nadležnih institucija koje bi trebale učestvovati u realizaciji tih zadataka, ili pak kontrolirati primjenu tog propisa.

Početak osamdesetih objavljen je rad u kome Bonacci (1981) provodi detaljnu analizu kiša jakih intenziteta na području Zagreba. Ubrzo nakon toga održan je Okrugli stol o metodološkim aspektima obrade i analize intenziteta kiša (SHMZ, 1983), a godinu dana kasnije i rad u kome Bonacci (1984) daje i cjeloviti pristup analizama kratkotrajnih jakih oborina. Nakon toga slijedi razdoblje inženjerskih obrada većeg broja pluviografskih postaja u Hrvatskoj, pri čemu su najveće učešće imali stručnjaci Građevinskih fakulteta u Splitu i Zagrebu, VRO - Projekta iz Zagreba te Vodoprivrede Rijeka, kao i djelatnici DHMZ-a iz Zagreba. Godine 1994. Bonacci je objavio knjigu «Oborine – glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus» koja je, uz ostale aspekte pojava oborina,


kompleksno analizirala i obradila problematiku režima kratkotrajnih jakih oborina – kako s aspekta teorijskog pristupa, tako i s aspekta primjene tih obrada u inžinjerskoj praksi.

U radu «Intenziteti oborine – problemi obrade i interpretacije u praksi» (Rubinić i dr., 1995) je dan opći prikaz različitosti značajki kratkotrajnih jakih kiša u Hrvatskoj, raspoloživih pluviografskih podloga u Hrvatskoj, kao i najčešćih pogrešaka u njihovoj inžinjerskoj obradi i interpretaciji. Vrijedan metodološki doprinos obradi oborinskog režima kratkotrajnih jakih oborina dala je i Gajić-Čapka (2000) u svojoj disertaciji «Metode klimatološke analize kratkotrajnih oborina velikog intenziteta». Razmatrani su različiti aspekti analize maksimalnih kratkotrajnih kiša (potrebna duljina normalnog niza, odabir najpogodnijih tipova funkcija raspodjele…), a težište rada u disertaciji dato je analizi pojava maksimalnih dnevnih kiša, te njihovoj prostornoj regionalizaciji. U radu je prepouručena primjena GEV (Jenkinsonove) raspodjele za procjenu očekivanih maksimalnih dnevnih oborina. Ista je funkcija raspodjele preporučena i za analizu kratkotrajnih jakih oborina (Gajić-Čapka, 2002).

U radovima «Inžinjerska obrada kratkotrajnih intenziteta oborina» (Rubinić, 2003), kao i «Analiza pristupa inžinjerskoj obradi kratkotrajnih jakih kiša na primjeru Pule» (Rubinić i dr., 2003), dan je pregled razvoja metodologije obrada kratkotrajnih jakih oborina na području Hrvatske. Na primjeru usporedbe rezultata dosadašnjih obrada pluviografskih podataka grada Pule, prikazanesu i razlike do kojih dolazi zbog različitih pristupa obradi istog inženjerskog zadatka – obradi podataka o značajkama jakih oborina kao ulaznom podatku za daljnje hidrološke proračune odvodnje. Te su razlike ponekad čak i veće nego li su razlike između stvarnih značajki režima kratkotrajnih jakih oborina pojedinih lokaliteta u Hrvatskoj.

PRIKAZ DOSADAŠNJIH MJERENJA OBORINSKOG REŽIMA 3. KRATKOTRAJNIH JAKIH OBORINA NA PODRUČJU RIJEKE

Na području grada Rijeke aktivna je ombrografska postaja Rijeka, locirana u okviru meteorološke postaje Kozala (Slika 1). Na njoj se počev od 1954.g. vrši kontinuirana registracija palih oborina u organizaciji Državnog hidrometeorološkog zavoda iz Zagreba. Uporabivi su podaci tek počev od 1957.g., s time da pojedinih godina, zbog loše registracije ombrografa pogotovo zimi, značajan dio oborina nije registriran. S obzirom na karakter oborinskog režima kratkotrajnih jakih oborina, u tim se zimskim mjesecima uglavnom i ne javljaju ekstremni godišnji kišni intenziteti, posebno kraćih trajanja. No, i ta su razdoblja interesantna za detaljnija sagledavanje unutargodišnjeg oborinskoga režima pojava intenzivnih oborina.

Osim spomenutog ombrografa Rijeka, na širem području Rijeke i njezina okruženja bilo je, ili je još uvijek aktivno još nekoliko ombrografa, ali uglavnom s kraćim nizovima podataka. Za razdoblja prije II sv. rata poznato samo da je bila aktivna ombrografska postaja Kraljevica, ali na žalost bez pouzdanih informacija o početku i kraju njezina rada. Kraće su vrijeme bile aktivne ombrografske postaja Bakar (1974.-1977.) i Škrljevo (1979.-1983.), a od udaljenijih postaja nešto je dulji niz imala postaja Gomance (1960.-1970.). U razdoblju 1976.-1986. bila je aktivna ombrografska postaka Klana koja je 1986.g. premještena u Studenu, ali ubrzo nakon toga je i ukinuta. Od 1970.g. aktivna je ombrografska postaja Omišalj, postavljena vezano uz lokaciju aeodroma Rijeka.

U organizaciji KD Vodovoda i kanalizacije Rijeka počev od 2006.g. sukcesivno je postavljeno 13 ombrografskih postaja na različitim lokacijama grada Rijeke i njezina okruženja nad kojim spomenuta tvrtka ima ingerenciju, odnosno upravlja sustavima odvodnje komunalnih otpadnih voda. Pri rasporedu ombrografa vodilo se računa da prostorno i visinski bude pokriveno cjelokupno područje odvodnje (Slika 1).

Slika 1. Položaj položaja ombrografske postaje Rijeka – Kozala (postaja DHMZ-a) i novouspostavljenih ombrografskih postaja (postaje VIK-a Rijeka) na području Rijeke i okoline

PRIKAZ DOSADAŠNJIH OBRADA OBORINSKOG REŽIMA RATKOTRAJNIH 4. JAKIH OBORINA NA PODRUČJU RIJEKE

Prema studiji Građevinskog fakulteta Rijeka (2008) prva poznata obrada oborinskog režima kratkotrajnih oborina grada Rijeke provedena je 1967.g. u elaboratu Vodoprivrednog odjeljka Rijeka, i to na osnovu osmotrenih ombrografskih podataka trajanja 5 min – 24 sata iz razdoblja 1954.-1965. Te je podatke Bakota 1970.g. u elaboratu OVP-a Rijeka obradio na način da su ekstremne opažene visine oborina raznih trajanja unutar spomenutog analiziranog raspona izjednačene na HT funkciju oblika H = 55,27 * t 0.278 (H u mm, t u satima), a za koju je pretpostavljeno da odgovara 20-godišnjem povratnom periodu. Postoje i navodi (IGH PC Rijeka, 1999), da su i u okviru Idejnog projekta kanalizacije grada Rijeke još godine 1961. provedena detaljna istraživanja oborinskih značajki šireg riječkog područja, ali da su zbog kratkog raspoloživog niza podataka s ombrografa Rijeka, korišteni podaci s ombrografa Kraljevica, koji je bio aktivan u razdoblju 1926.-1940. Prema spomenutim navodima, iz tog idejnog projekta vjerojatno počinje i dugo godina na simplificiran način eksploatiran podatak o mjerodavnom intenzitetu za Rijeku od 160 l/s/ha, često kasnije i tom podatku pridruženog podatka da se radi o 2-godišnjem povratnom periodu 20-minutnog trajanja. Stoga se taj podatak dugo i pogrešno koristio kao neki univerzalni broj koji u sebi sadrži globalne značajke kratkotrajnih oborina na području ne samo Rijeke, nego i znatno

RIJEKA - KOZALA


šireg regionalnog prostora. Slijedilo je više različitih novijih obrada, s različitim metodološkim postavkama, različitim

razdobljima obrade, kao i s različitim izborom analiziranih trajanja i povratnih perioda. Među njima je za izdvojiti obrade koje je 1977.g. proveo Čulinović u studiji Hidroinžinjeringa, te 1985.g. Vodopija u studiji Građevinskog instituta iz Zagreba. No, kao se radilo o podlogama za proračun oborinske kanalske odvodnje urbanih zona, te su i obrade uglavnom bile orijentirane na obradu kratkih trajanja (1-2 sata), i povratnih perida do najviše 10 godina. Provedene obrade u tom su razdoblju bile zasnovane na informacijama ručno izdvajanih zapisa registriranih značajnijih oborina.

Prve kompletniju obradu digitaliziranih ombrografskih podataka za područje Rijeke (razdoblje obrade 1957.-1984.) proveo je Rubinić (Vodoprivreda Rijeka, 1987 i 1988) kojom prilikom su definirane godišnje HTP krivulje za postaju Rijeka u rasponu trajanja do 24 sata, te za povratne periode do 100 godina. Pri tome je korišteno više teoretskih funkcija raspodjele (Gumbelova, Galtonova, Pearson 3, Log-Pearson 3), a odabir usvojenih vrijednosti proveden je na temelju testiranja dobrote njihove prilagodbe. Obrade HTP krivulja provedene su kako na razini godišnjih podataka, tako i za svaki od pojedinih kalendarskih mjeseci. S obzirom da se radilo o nizu digitaliziranih ulaznih podataka od svega cca 18 godina, rezultati nisu statistički pouzdani u domeni rjeđih povratnih perioda. No, ilustrativni su i ukazuju na karakter pojava jakih intenziteta oborina tijekom godine.

Radi ilustracije, na Slici 2 dan je usporedni prikaz rezultata provedenih obrada maksimalnih mjesečnih oborina za 2 i 20-godišnji povratni period. Vidljivo je da se kod kraćih trajanja maksimalne mjesečne visine oborina povećavaju u toplom dijelu godine (lipanj-rujan), i to i za rijeđe i za učestalija javljanja. S porastom trajanja povećavaju se oborinski intenziteti u drugom dijelu godine, pri čemu su njihove maksimalne vrijednosti u kolovozu i rujnu – posebice pri rijeđim pojavama (20-godišnji povratni period). Pri učestalijim pojavama (2-godišnji povratni period) duljih trajanja izraženije su i pojave maksimalnih oborina i tijekom studenog.

Slika 2. Sezonska raspodjela maksimalnih mjesečnih oborina 2 i 20-godišnjeg povratnog perioda za postaju Rijeka (1957.-1984.)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Mjeseci

Hm

ax (m

m)

24 sata20-god6 sati20-god1 sat20-god10' 20-god24 sata2-god6 sati2-god1 sat 2-god10' 2-god

Radi zornije raspodjele maksimalnih visina kratkotrajnih jakih oborina tijekom pojedinih mjeseci, na Slici 3. prikazane su proračunate HTP krivulje za 20-godišnji povratni period. Vidljivo je da kolovoz i rujan karakteriziraju maksimalni intenziteti po čitavoj amplitudi analiziranih trajanja. Studeni i njemu sličan listopad pak karakteriziraju intenziteti koji su naglašeniji s povećanjem trajanja. Tijekom lipnja i srpnja pak naglašenije su kratkotrajne oborine. Tipično zimski mjeseci kao što su siječanj i veljača pak ima najslabije intenzitete kraćih trajanja, ali se isti s povećanjem trajanja relativno brže povećavaju. Spomenute značajke posljedica su različitog karaktera palih oborina – tijekom ljetnog razdoblja maksimalne oborine koje se javljaju uglavnom imaju karakter konventivnih oborina, a intenzivnije oborine koje padnu u hladnijem dijelu godine posljedica su uglavnom šire rasprostranjenih ciklonalnih aktivnosti, posebice Genovske ciklone koja se najčešće i javlja upravo tijekom tri zadnja kalendarska mjeseca.

Slika 3. Proračunate mjesečne HTP krivulje 20-godišnjeg povratnog perioda za postaju Rijeka

(1957.-1984.)

Nakon spomenute cjelovite obrade iz 1988.g. slijedilo je razdoblje regionalnih analiza oborinskog režima kratkotrajnih jakih oborina, prije svega vezano uz projekte odvodnje prometnica kao npr. riječke zaobilaznice, pojedinih dionica autocesta Rijeka – Zagreb i Rijeka – Rupa, ali i za rješavanje drugih vodnogospodarskih i projektantskih zadataka. Nositelj tih obrada uglavnom je bila Vodoprivreda Rijeka, a uz podatke s postaje Rijeka analizirani su i podaci s više drugih ombrografskih postaja na širem analiziranom prostoru.

U sklopu radova na novelaciji Idejne studije kanalizacije područje Rijeke iz 1979.g., za potrebe izrade nove Studije kanalizacijskih sustava riječkog područja (IGH, PC Rijeka, 1999), Gajić-Čapka

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0.1 1 10 100Sati

H (m

m)

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII


i Zaninović (DHMZ, 1999) provele su i kompletiranje značajki pojava kratkotrajnih jakih oborina , pri čemu su nizovi ulaznih podataka prošireni na razdoblje do zaključno 1998. Za različita trajanja u rasponu 10 min do 24 sata proračunate su maksimalne visine i intenziteti oborina, koristeći pri tome odabranu Jenkinsonovu funkciju razdiobe. Kako u sklopu tog izvještaja nije definirana funkcijska HTP ili ITP veza između proračunatih vrijednosti za odabrana trajanja i povratne periode, isto je za potrebe spomenutog elaborata učinjeno od strane Ožanić, i to po čitavoj amplitudi analiziranih trajanja (IGH, PC Rijeka, 1999). No, ni takva korekcija DHMZ-ovih podloga iz 1999.g. nije imala trajniji karakter. Naime, tako naknadno provedenim izjednačenjem nije respektiran različit karakter palih oborina trajanja približno do 2 i nakon 2 sata, a što je potvrđeno i prilikom provedenih analiza kratkotrajnih jakih oborina u spomenutim elaboratima iz 1987.g. Isto tako, pri provedenoj obradi DHMZ-a iz 1999.g. analizirani samo nizovi podataka formirani od zabilježenih godišnjih ekstrema koji u pravilu pri učestalijim povratnim periodima daju nešto niže vrijednosti maksimalnih oborina (Bonacci, 1994). To je potvrđeno i provedenom usporedbom za provedene obrade (Slika 4), iz koje je vidljivo da do reda 5-godišnjeg povratnog perioda veće vrijednosti daju obrade po analiziranim serijama ulaznih podataka nizova prekoračenja, a da iznad toga veće vrijednosti daju nizovi maksimalnih godišnjih ekstrema.

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60

TRAJANJE (min)

OB

OR

INE

(m

m) 2 god - PR

5 god - PR10 god - PR2 god - E5 god - E10 god - E

Slika 4. Usporedni prikaz rezultata obrada podataka s pluviografske postaje Rijeka (1957.-1984.) za serije ulaznih podataka formirane kao nizovi godišnjih ekstremnih maksimuma (E), te nizove

prekoračenja (PR)

Stoga je prilikom slijedeće obrade ombrografskih podataka s područja Rijeke koju je proveo Rubinić (Građevinski fakultet Rijeka, 2002) provedena i dodatna korekcija definiranih HTP krivulja koristeći ulazne podatke ranije spomenutih obrada, kao i njihova usporedba (Tablica 1). Iz danog je prikaza vidljivo da, uspoređujući rezultate obrada dokumentiranih u studijama Vodoprivrede Rijeka (1987 i 1988) i DHMZ-a (1999), nema posebno značajnijih razlika. Općenito, pri manjim povratnim periodima (2 god), rezultati obrada DHMZ-a daju niže vrijednosti, a što je više posljedica primijenjene metodologije obrade (nizova godišnjih ekstrema), nego li informacija što ga nosi kalendarski dulji niz podataka DHMZ-a. No, po svom karakteru to nisu niti istovrsni podaci iz razloga što su rezultati obrada iz 1987.g. izjednačeni po odabranoj HTP krivulji, a podaci DHMZ-a nisu funkcijski izjednačeni, te se stoga kod njih javljaju i nelogičnosti kao npr. da je 18-satna oborina 100-godišnjeg povratnog perioda manja od 12-satne. Stoga je u spomenutom dokumentu Građ fakulteta Rijeka (2002) provedeno izjednačenje rezultata obrada DHMZ-a iz

1999.g. za sve povratne periode osim 2-godišnjeg, kod kojega je ocijenjeno da je unatoč kraćem nizu podataka, u studiji iz 1987.g. korištena primjerenija metodologija za tako učestale periode javljanja, te su stoga i podaci iz studije 1987.g. za taj povratni period usvojeni kao mjerodavni.

Tablica 1. Usporedba količina oborina (mm) trajanja 10 min – 24 sata te povratnih perioda 2 – 100 godišnjeg, proračunatih po studiji Vodoprivrede (1987), DHMZ-a (1999) i Građevinskog fakulteta

Rijeka (2002) - usvojene

TRAJANJE(sati)

POVRATNI PERIOD 2 GOD POVRATNI PERIOD 5 GOD

VodoprivredaRijeka (1987)

DHMZ(1999)

GF Rijeka(2002)


DHMZ(1999)

GF Rijeka(2002)

0,167 20,9 16,7 20,9 23,2 21,3 22,60,333 27,8 25,9 27,8 32,6 32,1 31,7

0,5 32,9 30,5 32,9 39,9 39,6 38,60,667 37,1 34,7 37,1 45,9 46,5 44,50,883 40,7 37,2 40,7 51,3 51,1 49,6

1 43,9 39,4 43,9 56,1 55,1 54,22 54,8 47,6 54,8 76,0 70,8 69,84 65,7 60,3 65,7 90,7 87,3 85,86 73,1 68,6 73,1 100,6 99,7 96,8

12 87,7 82,0 87,7 120,0 117,0 119,018 97,6 94,5 97,6 133,2 133,7 134,324 105,1 102,6 105,1 143,1 144,8 146,3

TRAJANJE(sati)



DHMZ(1999)

GF Rijeka(2002)


DHMZ(1999)

GF Rijeka(2002)

0,167 24,6 23,7 24,1 25,5 25,6 25,60,333 36,0 34,9 35,5 38,9 37,0 37,0

0,5 45,1 44,7 44,4 49,9 49,0 49,00,667 52,8 53,6 52,1 59,5 60,0 60,00,883 59,7 60,4 59,0 68,2 69,4 69,4

1 66,1 66,4 65,3 76,2 77,9 77,92 96,3 92,0 87,8 116,4 118,4 108,64 113,5 111,0 107,8 140,7 139,3 133,56 125,0 128,2 121,7 153,4 163,5 150,7

12 147,3 148,3 149,5 178,0 186,3 185,318 162,2 165,9 168,7 194,4 202,4 209,124 173,7 178,2 183,7 206,6 215,0 227,8

TRAJANJE(sati)



DHMZ(1999)

GF Rijeka(2002)


DHMZ(1999)

GF Rijeka(2002)

0,167 26,5 27,6 27,5 27,4 28,9 28,00,333 42,5 38,9 44,0 45,4 39,9 46,9

0,5 56,2 53,8 58,0 61,2 56,9 63,50,667 68,4 67,5 70,6 75,6 72,7 78,70,883 79,7 81,2 82,2 88,9 90,1 93,0

1 90,3 94,1 93,1 101,7 107,1 106,72 145,1 164,0 149,7 169,1 209,3 188,14 183,4 186,2 185,5 222,5 231,1 229,36 199,7 224,7 208,0 242,3 285,6 254,8

12 231,0 250,3 244,7 280,7 312,6 298,518 251,9 259,6 266,2 306,1 311,3 324,124 267,4 270,8 281,5 325,0 319,5 342,2

Tako utvrđene HTP krivulje dane su i u funkcionalnom obliku (Tablica 2), kao i na Slici 5. Iako u sebi nemaju uključene sve raspoložive ombrografske podatke, s obzirom na duljinu niza ulaznih podataka uključenih u probabilističke analiza vjerojatnosti pojave rjeđih događaja,


rezultati provedenih analiza HTP krivulja iz elaborata Građevinskog fakulteta Rijeka (2002), detaljnije argumentirane u najnovijem elaboratu vezanom uz režim kratkotrajnih jakih oborina grada Rijeke (Građevinski fakultet Rijeka, 2008), mogu se do daljnjeg smatrati mjerodavnim i dovoljno prikladnim za praktičnu primjenu u inžinjerskoj praksi proračuna odvodnje. Kod svih povratnih perioda izjednačenje je provođeno za dva područja – režima kratkotrajnih oborina, i to za trajanja do i iznad 2 sata. Korišteno je više tipova funkcija izjednačenja, a usvajane su funkcije koje je karakterizirao manji kvadrat odstupanja od ulaznih vrijednosti.

Slika 5. Grafički prikaz HTP – krivulja za postaju Rijeka (Građevinski fakultet Rijeka, 2002 i 2008), definirane na osnovu ulaznih podataka u prethodnim dokumentima – Vodoprivrede Rijeka (1987) i

DHMZ-a (1999)

Tablica 1. Analitički prikaz HTP – krivulja za postaju Rijeka (Građevinski fakultet Rijeka, 2002 i 2008), definirane na osnovu ulaznih podataka u prethodnim dokumentima – Vodoprivrede Rijeka (1987) i

DHMZ-a (1999)

Povratni period HTP krivulja(10 min <t < tp)

tp(sati)

HTP krivulja(tp<t<24 sata)

2-god 42,863 * t 0.3926 1,63 45,681 * t 0.2624

5-god 52,589 * t 0.4599 1,61 56,77 * t 0.2978

10-god 65,282 * t 0.5556 1,42 71,406 * t 0.2974

20-god 76,876 * t 0.6288 1,52 88,307 * t 0.2982

50-god 93,112 * t 0.682 2,00 53,025 ln t +112,98

100-god 106,66 * t0,7471 2,19 63,005 ln t + 141,96

HTP krivulje - Rijeka

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

0 5 10 15 20 25

VRIJEME (sati)

OBO

RIN

A (m

m)

P.P.100 god

P.P. 50 god

P.P. 20 god

P.P. 10 god

P.P. 5 god

P.P. 2 god

DISKUSIJA REZULTATA PROVEDENIH OBRADA HTP KRIVULJA ZA 5. POSTAJU RIJEKA

Pojave analiziranih jakih kratkotrajnih oborina s područja Rijeke interesantno je usporediti sa takvim oborinama na drugim područjima u Hrvatskoj. Na Slici 6 dan je usporedni prikaz registranih anvelopa maksimalnih visina oborina različitih trajanja na području Hrvatske s odgovarajućim maksimalnim registriranim oborinama na području Rijeke. Iako niti jedan takav podatak s ombrografske postaji Rijeka nije ujedno i apsolutno registrirani oborinski ekstrem u Hrvatskoj, vidljivo je da su za praktički cijelu amplitudu analiziranih trajanja oborinski ekstremi registrirani na ombrografskoj postaji Rijeka vrlo bliski anvelopi maksimalno registriranih oborina na području Hrvatske. To upućuje i na problem koji takve oborine generiraju – velike oborinske otjecaje, posebno u urbanim područjima s velikim udjelima vodonepropusnih površina.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,1 1 10 100

t (sati)

H (m

m)

max. uRijeci

max. uHrvatskoj

Slika 6. Usporedni prikaz anvelopa maksimalnih zabilježenih kratkotrajnih jakih oborina na postaji Rijeka i u Hrvatskoj

Usporede li se pak proračunate HTP krivulje Rijeke sa odgovarajućim HTP krivuljama s

kontinentalnog dijela Hrvatske – npr. Zagrebom (Slika 7), vidljive su izuzetno velike, pa i višestruke razlike. Pri tome su kao reprezenti odabrane HTP krivulje 2 i 100-godišnjeg povratnog perioda koje se čak dijelom približavaju na način da se HTP krivulja 2-godišnjeg povratnog perioda postaje Rijeke približava HTP krivulji postaje Zagreb, posebno pri duljim trajanjima. Razlog tome je geografski položaj Rijeke, s naglašenom orografijom u kontaktu s priobaljem, a koji uvjetuju pojavu iznimno značajnih intenziteta oborina i kraćih i duljih trajanja.


Slika 7. Usporedni prikaz HTP krivulja 2-godišnjeg i 100-godišnjeg povratnog perioda zapostaje Zagreb – Grič i Rijeka – (Ožanić i Rubinić; 2002)

No, definiranjem HTP ili ITP krivulja nisu u dovoljnoj mjeri opisane i sve značajke kratkotrajnih jakih oborina koje su važne u inžinjerskoj praksi proračuna odvodnje. Prije svega to se odnosi na dva pitanja – kako izvršiti primjerenu prostornu raspodjelu značajki kratkotrajnih jakih oborina na osnovu točkastih podataka o značajkama oborina na pojedinim lokacijama obrađivanih ombrografskih postaja te kako pri proračunima odvodnje uvažiti i prostornu nejednolikost raspodjele intenzivnih oborina s obzirom da se s udaljavanjem od središta pljuska smanjuju i intenziteti oborina. U inžinjerskim proračunima odvodnje obično se prvo pitanje zanemaruje i usvaja kao mjerodavna oborinska podloga s neke od odabranih lokaliteta s mjerenim i analiziranim oborinskim podlogama. Drugo se pitanje, u situacijama kad ga se respektira, rješava na način da se koriste određeni redukcijski faktori koji s povećanjem površine analiziranog područja na kome se računaju maksimalni oborinski intenziteti smanjuju njihovu vrijednost.

Pri tome postoje brojni pristupi i modeli, detaljnije opisani u radu Bonaccija (1994). No, na području Hrvatske do sada su vršena detaljnija istraživanja redukcija jakih kiša u odnosu na centar pljuska samo za šire područje Zagreba (Sorin-Kapov, 1983) površine oko 700 km2, pri čemu su korišteni podaci s oko 10-tak ombrografskih postaja. Kao što je uvodno spomenuto, kako je i na širem području Rijeke proteklih godinu-dvije dana od strane KD Vodovoda i kanalizacije uspostavljen sličan broj novih ombrografskih postaja, i to na trostruko manjem prostoru, stvorile su se pretpostavke da se, po osiguranju značajnijeg niza prikupljenih podataka, slične analize naprave i na tom orografski vrlo razvedenom prostoru. Iz prikupljenih podataka tijekom 2007.g. kada su većina ombrografskih osmatranja i započela, vidljiva je, unatoč relativno bliskih udaljenosti između pojedinih potaja, vrlo velika razlika u registriranim maksimalnim intenzitetima oborina registriranim tijekom te godine (Slika 8). Iako je promatrano razdoblje u 2007.g. prekratko za generaliziranje bilo kakvih zaključaka, očito je da se pri proračunima odvodnje kod kojih su značajke palih oborina izražene putem HTP ili ITP krivulja često i jedini na temelju mjerenja izveden podatak, mora voditi računa i o prostorno-vremenskoj raspodjeli tih oborina na analiziranom slivnom području. Suvremeni pristupi i raspoloživi GIS alati u korištenju geostatističkih metoda istraživanja omogućavaju da se na nekoj regionalnoj prostornoj skali mogu izdiferencirati kvantificirani točkasti podaci s pojedinih ombrografskih postaja, te provesti njihovu prostorno-vremensku interpolaciju.

12

ekstrem u Hrvatskoj, vidljivo je da su za prakti ki cijelu amplitudu analiziranih trajanja oborinski ekstremi registrirani na ombrografskoj postaji Rijeka vrlo bliski anvelopi maksimalno registriranih oborina na podru ju Hrvatske. To upu uje i na problem koji takve oborine generiraju – velike oborinske otjecaje, posebno u urbanim podru jima s velikim udjelima vodonepropusnih površina.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0,1 1 10 100

t (sati)

H (m

m)

max. uRijeci

max. uHrvatskoj

Slika 6. Usporedni prikaz anvelopa maksimalnih zabilježenih kratkotrajnih jakih oborina

na postaji Rijeka i u Hrvatskoj Usporede li se pak prora unate HTP krivulje Rijeke sa odgovaraju im HTP krivuljama s

kontinentalnog dijela Hrvatske – npr. Zagrebom (Slika 7), vidljive su izuzetno velike, pa i višestruke razlike. Pri tome su kao reprezenti odabrane HTP krivulje 2 i 100-godišnjeg povratnog perioda koje se ak dijelom približavaju na na in da se HTP krivulja 2-godišnjeg povratnog perioda postaje Rijeke približava HTP krivulji postaje Zagreb, posebno pri duljim trajanjima. Razlog tome je geografski položaj Rijeke, s naglašenom orografijom u kontaktu s priobaljem, a koji uvjetuju pojavu iznimno zna ajnih intenziteta oborina i kra ih i duljih trajanja.

10

100

1000

0,1 1 10 100

vrijeme (sati)

obor

ine

(mm

)

Zagreb - p.p.2 god.

Zagreb - p.p.100 god.

Rijeka - p.p. 2 god.

Rijeka - p.p.100 god.

Slika 7. Usporedni prikaz HTP krivulja 2-godišnjeg i 100-godišnjeg povratnog perioda za

postaje Zagreb – Gri i Rijeka – (Ožani , Rubini ; 2002)

Slika 8. Pregled maksimalnih intenziteta/visina oborina odabranih trajanja 10 min – 24 sata za analizirane ombrografske postaje na području Rijeke i okoline u 2007.g.

Varijacija kratkotrajnih jakih oborina na nekom području odlikuje se još jednom izuzetno važnom značajkom za inžinjersku praksu proračuna odvodnje koju također nije moguće odrediti samo poznavanjem HTP ili ITP krivulja. Radi se o potrebi poznavanja oblika oborinske pojave, odnosno potrebi poznavanja tijeka promjene intenziteta oborina tijekom vremena trajanja oborine. Na Slici 9 dan je prikaz sumarnih krivulja satnih količina oborina nekoliko po visini oborina ekstremnih oborinskih epizoda na postaji Rijeka. 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. Isto tako uočljivo je da su pri analiziranim primjerima registrirani relativno slični nagibi satnih prirasta oborine tijekom razdoblja najintenzivnijih pojava oborina.

Problem vremenske raspodjele intenziteta oborina se u praksi urbane odvodnje rješava definiranjem tzv. „pljuska za projektiranje“, za što također postoje brojni pristupi pregledno prikazani u radu Bonaccija (1994). Tako je npr. za danas u svijetu najdominantniju metodu proračuna maksimalnih protoka na hidrološki neizučenim slivovima – SCS metodu, od strane U.S. Soil Conservation Servicea (1986) za područje SAD-a razvijen i jednostavan postupak generiranja „pljuska za projektiranje“ zasnovan na definiranim relativnim međuodnosima kratkotrajnih jakih oborina unutar 24-stanoga razdoblja. Pri tome su definirana 4 karakteristična tipa oborina za različita područja SAD-a.

1

10

100

0.1 1 10 100

Trajanje (sati)

Hm

ax (m

m)

Rijeka-DeltaKampusKantridaKlanaKukuljanovoSv.KuzamĆikovići


Slika 9. Usporedba krivulja sumarnih satnih količina oborine nekoliko analiziranih povijesno zabilježenih ekstremnih oborinskih nepogoda u Rijeci– (Ožanić, Rubinić; 2002)

Generirani sintetički oblici kratkotrajnih jakih oborina su nezaobilazna podloga pri svakom modeliranju otjecanja, posebno kada se u obzir uzimaju i retencijske značajke odvodnog sustava. Za područje Rijeke do sada nije bilo definiranja takvoga sintetičkog oblika pljuska, za razliku od Zagreba, Splita (Bonacci, 1984) ili Osijeka (Maričić i drugi, 2004). Stoga je zasigurno to jedan od predstojećih zadataka ukoliko se želi probleme urbane odvodnje modelirati i rješavati na primjeren način.

SMJERNICE I ZAKLJUČCI6.

Problemi urbane odvodnje u najvećoj su mjeri uvjetovani pojavama kratkotrajnih jakih oborina, te je i za njihovo rješavanje nužno dobro poznavanje prostorno-vremenskih zakonitosti njihove pojave. Pri tome je uobičajeno da polaznu osnovu predstavljaja definiranje HTP ili ITP krivulje za određene lokalitete ombrografskih postaja u prostoru, no što zbog velike prostorno-vremenske varijabilnosti kratkotrajnih jakih oborina obično nije i dovoljna podloga za suvremene proračune urbane odvodnje.

U danom radu analizirane su, na primjeru raspoloživih oborinskih podloga s područja Rijeke, značajke kratkotrajnih jakih oborina na tom prostoru. Kako bi se dobilo dojam o prostornoj varijabilnosti tih oborina provedena je i usporedba rezultata provedenih obrada za područje Rijeke sa značajkama tih oborina na širem regionalnom prostoru. Prikazani su i i prodiskutirani rezultati do sada provedenih važnijih obrada HTP krivulja postaje Rijeka, te je utvrđeno da na

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.

konačne rezultate značajan utjecaj ima metodologija proračuna i određivanja tih krivulja.Utvrđeno je i da spomenutu HTP krivulje nisu i dostatana podloga za provedbu inžinjerskih

proračuna odvodnje, već je u daljnjem radu nužno provesti i njihovu regionalizaciju, kao i definirati modele redukcije maksimalnih intenziteta oborina u prostoru u odnosu na vrijednosti definirane na pojedinim lokacijama. Isto tako, nužno je i za područje Rijeke definirati tzv. „pljusak za projektiranje“.

LITERATURA

Ashley,R.M., Balmforth, D.J., Saul, A.J., Blanskby, J.D. (2005): Flooding in the future - predicting climate change, risks and responses in urban areas, Water Science & Technology 52/5, 265–273.

Bonacci, O. (1981): Kiše jakih intenziteta slivnog područja grada Zagreba, Građevinar 33/8, 347-354.

Bonacci, O. (1984): Meteorološke i hidrološke podloge, Priručnik za hidrotehničke melioracije – I kolo, knjiga 2. – Podloge (Ur: Kos, Z.), Društvo za odvodnjavanje i navodnjavanje Hrvatske, Zagreb, 39 –130.

Bonacci,O. (1994): Oborine - glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus, Geing, Split, 341 str.

Bonacci, O., Matešan, D. (1999): Analysis of precipitation appearance in time, Hydrological processes 13, 1683-1690.


DHMZ (1999): Meteorološka podloga za projektiranje objekata odvodnje u Rijeci, Zagreb, 7 str., nepublicirano.

Gajić-Čapka, M. (2000): Metode klimatološke analize kratkotrajnih oborina velikog intenziteta, Disertacija, Sveučilište u Zagrebu, Prirodoslovno matematički fakultet, Zagreb, str 131.

Gajić-Čapka, M. (2002): Regionalna analiza učestalosti ekstremnih oborina. U: Zbornik radova okruglog stola Urbana hidrologija (Ur: Žugaj, R.), Hrvatsko hidrološko društvo, Zagreb, 91-99.

Gajić-Čapka, M. (2007): Short-term heavy rinfalls and their causes, Istria, Croatia. U: Zbornik radova 4. Hrvatske konferencije o vodama Hrvateke vode i Europska unija – izazovi i mogućnosti (Ur: Gereš, D.), Hrvatske vode, Zagreb, 303-308.

Geo Info (2008): Hidrogeološko mišljenje o pojavi zamućenja na crpilištima javne vodoopskrbe na području grada Rijeka, Zagreb, nepublicirano, 8 str.

Građevinski fakultet Rijeka, (2002): Idejni projekt uređenja Škurinjskog potoka uzvodno od stacionaže 2+760.00), Rijeka, nepublicirano.

Građevinski fakultet Rijeka (2008): Osnovna analiza oborinskih značajki i izrada programske podrške za arhiviranje i pretraživanje oborinskih podataka s oborinskih postaja JKP „Vodovoda i kanalizacije“ Rijeka – I faza, Rijeka, nepublicirano, 63 str.

Grum, M. Jørgensen, A.T., Johansen, R.M., Linde, J. J. (2006): The effect of climate change on urban drainage: an evaluation based on regional climate model simulations, Water Science & Technology 5/6-7, 9–15.

IGH - PC Rijeka (1999): Studija kanalizacijskog sustava grada Rijeke, Rijeka, nepublicirano.

JDH (1979): Savetovanje o problemima urbane hidologije i proračunima kišne kanalizacije. Institut Jaroslav Černi, Beograd, 120 str.

Maričić, S., Miljušković-Svetinović, T., Patrčević, V. (2004): Design storm for Osijek’s urban drainage, Procc. XXII th Conference of the Danube Countries on Hydrological forecasting and Hydrological Basis of Water Management (on CD), Brno. 8 str.

Niemczynowicz, J., (1999): Urban hydrology and water management – present and future challenges, Urban water, 1, str. 1-14.

Ožanić, N., Rubinić, J., Milković, J. (1998): Problemi urbane odvodnje pri pojavama ekstremnih oborina, U: Zborniku radova Znanstvenog skupa Andrija Mohorovičić - 140. obljetnica rođenja (Ur: Bajić, A.), Državni hidrometeorološki zavod, Zagreb, 417-425.

Rubinić, J. (2003): Inženjerska obrada kratkotrajnih intenziteta oborina, U: Zborniku radova Praktična hidrologija (ur. Žugaj, R.), DGIZ i HHD, Zagreb, 37-60.

Rubinić, J., Barbalić, D., Ožanić, N. (2003): Analiza pristupa inženjerskoj obradi kratkotrajnih jakih kiša u Hrvatskoj na primjeru Pule, U: Zborniku radova Hrvatske vode u 21 stoljeću (Ur: Gereš, D.). Hrvatske vode, Zagreb, 113-121.

Rubinić,J., Gajić-Čapka,M., Milković,J., Ožanić,N. (1995): Intenziteti oborine - problemi obrade i interpretacije u praksi, U: Zbornik radova sa Okruglog stola Uloga hidrologije u strukturi gospodarstva Hrvatske (Ur: Bonacci, O), Hrvatsko hidrološko društvo, Zagreb, 53-69.

Rubinić, J, Ožanić, N. (2005): The relation between intensive daily and annual precipitation quantities at The Gorski Kotar Area (Croatia), Croatian Meteorological Journal. 40 (2005) ; 631-633.

SHMZ (1983): Okrugli stol o metodološkim aspektima obrade i analize intenziteta kiša, Materijali Jugoslovenskog simpozijuma o inžinjerskoj hidrologiji, Split, 9-12.11.1983., 83 str.

Skorin-Kapov, D. (1983): Model za redukciju kiše u okolini njenog centra, U: Zborniku radova Jug. simp. o inž. Hidrologiji, Split, 165-176.

Srebrenović, D. (1960): Kišni intenziteti i njihova primjena u određivanju maksimalnih vodnih količina, Građevinska knjiga, Beograd.

Srebrenović, D. (1962): Učestalost dnevnih kiša i jaki kišni intenziteti u relaciji s godišnjom oborinom, Građevinar 9.

Srebrenović, D. (1970): Problemi velikih voda, Tehnička knjiga, Zagreb, 278 str.

Standard JUS U.C4.020. (1982): Projektovanje i građenje puteva - Intenzitet kiša, Savezni zavod za standardizaciju, Beograd, 2 str.

U.S. Soil Conservation Service (1986): Technical Release 55: Urban Hydrology for Small Watersheds. USDA (U.S. Department of Agriculture).

Vodoprivreda Rijeka (1987): Vodoprivredna osnova Gorski kotar – Primorje – I faza – Knjiga 1 – Klimatologija. Rijeka, nepublicirano.

Vodoprivreda Rijeka (1988): Karakteristike jakih intenziteta oborina sa stanica vodnog područja vodoprivrede i elektroprivrede Rijeka. Rijeka, nepublicirano.

AUTORI

mr. sc. Josip Rubinić, Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C.Emina 5, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]

Siniša Lukarić, Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C.Emina 5, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]

Josip Rukavina, KD Vodovod i kanalizacija Rijeka, PJ Kanalizacija, Dolac 14, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]


PRORAČUN HIDROGRAMA OBORINSKIH VELIKIH VODA NA URBANIM SLIVNIM PODRUČJIMA PRIMJENOM METODE

GRANIČNOG INTENZITETA OTJECANJA

Stevan Prohaska, Tioslav Petković, Aleksandra Ilić

SAŽETAK

Rad prikazuje teorijsku osnovu metode graničnog intenziteta otjecanja za proračun oborinskih velikih voda sa urbanih slivnih površina. Posebna pažnja je posvećena analizi mjerodavnih intenziteta jakih kiša i definiranju koeficijenta otjecanja s različitih geoloških i urbanih površina. Razrađeni postupak proračuna velikih voda je prilagođen tehničkim rješenjima uređenja slivnih površina, kao i stupnju realizacije objekata, kako sa gledišta pokrivenosti slivnih površina objektima, tako i sa stanovišta izgrađenosti kanalizacijskog sustava.

U radu se daje konkretan primjer proračuna oborinskih velikih voda u različitim uvjetima izgrađenosti budućeg stambenog naselja u okolini grada Beograda.

KLJUČNE RIJEČI: oborinske velike vode, hidrogram otjecanja, urbana površina, intenziteti jakih kiša, koeficijent otjecanja.

DETERMINATION OF RAINFALL- FLOOD HYDROGRAPH ON URBAN CATCHMENTS BASED ON THE RUNOFF LIMITING INTENSITY

METHOD

ABSTRACT

Teorethical background of the runoff limiting intensity method for determination of flood hydrograph is presented in this paper. The emphasis is on the analisys of the heavy rainfall intensity and on defining the runoff coefficient from various geological and urban areas. The devised determination of flood hydrograph procedure is well adjusted to technical measures applied within the catchments, as well as to the dergee of structural development. It accounts for both urban and sewerage expansion.

The paper gives an example of determination of rainfall-flood in different stages of construction of future urban area around Belgrade.

KEYWORDS: rainfall-flood, runoff hydrograph, urban area, heavy rainfall intensity, runoff coefficient.

Uvodne napomene1.

Intenzivan razvoj urbanizacije i industrijalizacije dovodi do značajnih promjena u performansama sliva, što ima određene reperkusije na proces formiranja riječnog otjecanja, a s tim u vezi na genezu nastanka oborinskih velikih voda. U ovakvim uvjetima povećavaju se vodonepropusne površina na slivnom području (asfaltiranje ulica, krovovi...), grade se kanalizacijski i drenažni sustavi, uređuju se površine (parkovi) i sl. Osnovni cilj kod urbanizacije terena je da se intenzivne oborinske vode što prije evakuiraju sa građevinski uređenog prostora. U tu svrhu projektiraju se i grade drenaže i kanalizacijski sustavi. Posljedica toga je da se voda kraće zadržava na površini, što uvjetuje smanjenje vremena koncentracije, kao i baze hidrograma velikih voda. Pri pretpostavci da će volumen otekle vode biti isti dolazi do proporcionalnog povećanja vrha poplavnog vala. Međutim, činjenica je da urbanizacijom slivnih površina, zbog povećanja vodonepropusnih površina dolazi do povećanja volumena otekle vode, odnosno smanjenja infiltracije.

Za definiranje računskih hidrograma oborinskih velikih voda sa urbaniziranog područja, u Institutu za vodoprivredu “Jaroslav Černi” razvijen je jedan posebni postupak, koji u osnovi polazi od pretpostavke da na promatranom terenu u prvobitnom trenutku urbanizacija i industrijalizacija nisu bile zastupljene. To dozvoljava da se u tim uvjetima izračunaju numerički hidrogrami velikih voda u tzv. prirodnom stanju. Zatim se pretpostavlja da će na tom slivnom području doći do povećanja vodonepropusnih površina i izgradnje kanalizacijskog ili drenažnog sustava. Postupak omogućava da se u tim novim uvjetima izračunaju numerički hidrogrami velikih voda koji uključuju utjecaje budućeg povećanja vodonepropusnih površina i izgradnje kanalizacije. To se sve može raditi za različite stupnjeve razvoja urbanizacije i industrijalizacije. Razrađena metodologija proračuna hidrograma oborinskih velikih voda u urbanim uvjetima prikazana je u nastavku ovoga rada i može se primijeniti za slučajeve riječnih slivova, kao i slivnih površina (padina) koje se urbaniziraju.

Osnovni principi proračuna velikih voda u prirodnim uvjetima2.

Kao što je poznato, proračun elemenata velikih voda ima svoja bitna obilježja zavisno od toga dali na danom vodotoku postoje sustavna hidrološka promatranja ili ne, ili su ona ograničenog obima i kvaliteta

U prvom slučaju, pri postojanju hidroloških podataka određene dužine i kakvoće, proračun velikih voda obično se svodi na izbor statističke sheme koja opisuje zakon raspodjele danog uzorka (vremenske serije promatranih veličina), određivanje parametara tog zakona raspodjele i proračun određenih karakteristika velikih voda (obično maksimalnog protoka ili volumena poplavnog vala) zadane vjerojatnosti pojave.

U drugom slučaju, koriste se metode koje se zasnivaju na teorijskoj predstavi o procesima formiranja otjecanja velikih voda. Kako su ovi procesi veoma složeni i zavise od mnogobrojnih faktora, to izbor računskih shema postaje sve složeniji. U principu postojeće metode i modeli mogu se podijeliti u dvije osnovne grupe:

metode koje se zasnivaju na korištenju teorijskih predstava o procesima formiranja • otjecanja velikih voda, dotoka oborinskih voda s padina sliva i njihovoj transformaciji u riječnoj mreži do promatranog profila, tj. modeli zasnovani na genetičkoj teoriji otjecanja;


metode koji se zasnivaju na definiranju empirijskih zakonitosti između elemenata • velikih voda i različitih faktora koji ih uvjetuju.

Kao što je poznato stroga rješenja dinamičke jednadžbe i jednadžbe kontinuiteta, koje proizlaze iz teorije izohrona, a na kojima su zasnovane metode druge grupe, u općem slučaju se ne mogu riješiti. Zbog toga se pri iznalaženju praktičnih rješenja polazi od niza pretpostavki, uz korištenje mnoštva uzajamno povezanih veličina i empirijskih parametara.

Na kraju, pri proračunu ekstremnih hidroloških karakteristika ne malu primjenu imaju i postupci koji koriste i privremena (kratkotrajna) hidrološka promatranja na danom vodotoku, koristeći pri tome u punoj mjeri principe prostorno - vremenske interpolacije i ekstrapolacije sa susjednih izučenih hidroloških slivova.

Kada su u pitanju urbanizirana područja ona su, skoro po pravilu, mala i hidrološki neizučena pa su osnovni ulazni elementi oborine osmotrene na najbližoj oborinskoj stanici (kišomjeru). Kako su vremena koncentracija sa takvih slivova relativno kratka neophodno je poznavanje intenziteta jakih kiša kraćih trajanja na tom prostoru.

Analiza kiša jakog intenziteta3.

S obzirom da su urbana područja relativno mala mjerodavna oborina koja izaziva pojavu maksimalnih protoka su reda veličine od nekoliko sati, a svakako manja od 24-sati. Međutim mjerodavnih oborinskih stanica za definiranje režima tih padavina na promatranom području obično nema. Za rješenje ovoga problema obično se usvajaju podaci sa najbližeg kišomjera (24-satne oborine), dok se pluviografske karakteristike kiša jakog intenziteta određuju posredno, korištenjem odgovarajućih podataka sa najbliže pluviografske stanice u širem području.

Za usvojenu pluviografsku stanicu određuju se kvantitativne karakteristike intenziteta jakih kiša i to:

maksimalnog srednjeg intenziteta

minimalnog intenziteta

gdje su:

- visina maksimalnih kiša trajanja t i vjerojatnosti p,- trajanje kišeZa poznatu dnevnu (24-satna) sumu oborina na odabranoj pluviografskoj stanici računaju

se redukcione krivulje kiša jakog intenziteta i to:maksimalnog intenziteta

3

Kao što je poznato stroga rješenja dinami ke jednadžbe i jednadžbe kontinuiteta, koje proizlaze iz teorije izohrona, a na kojima su zasnovane metode druge grupe, u op em slu aju se ne mogu riješiti. Zbog toga se pri iznalaženju prakti nih rješenja polazi od niza pretpostavki, uz korištenje mnoštva uzajamno povezanih veli ina i empirijskih parametara.

Na kraju, pri prora unu ekstremnih hidroloških karakteristika ne malu primjenu imaju i postupci koji koriste i privremena (kratkotrajna) hidrološka promatranja na danom vodotoku, koriste i pri tome u punoj mjeri principe prostorno - vremenske interpolacije i ekstrapolacije sa susjednih izu enih hidroloških slivova.

Kada su u pitanju urbanizirana podru ja ona su, skoro po pravilu, mala i hidrološki neizu ena pa su osnovni ulazni elementi oborine osmotrene na najbližoj oborinskoj stanici (kišomjeru). Kako su vremena koncentracija sa takvih slivova relativno kratka neophodno je poznavanje intenziteta jakih kiša kra ih trajanja na tom prostoru.

3. ANALIZA KIŠA JAKOG INTENZITETA S obzirom da su urbana podru ja relativno mala mjerodavna oborina koja izaziva pojavu

maksimalnih protoka su reda veli ine od nekoliko sati, a svakako manja od 24-sati. Me utim mjerodavnih oborinskih stanica za definiranje režima tih padavina na promatranom podru ju obi no nema. Za rješenje ovoga problema obi no se usvajaju podaci sa najbližeg kišomjera (24-satne oborine), dok se pluviografske karakteristike kiša jakog intenziteta odre uju posredno, korištenjem odgovaraju ih podataka sa najbliže pluviografske stanice u širem podru ju.

Za usvojenu pluviografsku stanicu odre uju se kvantitativne karakteristike intenziteta jakih kiša i to:


p

p

PI ,

,


ddP

I pp

,,

gdje su:

pP , - visina maksimalnih kiša trajanja i vjerojatnosti p, - trajanje kiše Za poznatu dnevnu (24-satna) sumu oborina na odabranoj pluviografskoj stanici ra unaju se

redukcione krivulje kiša jakog intenziteta i to: maksimalnog intenziteta

pdn

pp P

P

,

,)(

srednjeg intenziteta

3








p

p

PI ,

,


ddP

I pp

,,

gdje su:



pdn

pp P

P

,

,)(


3








p

p

PI ,

,


ddP

I pp

,,

gdje su:



pdn

pp P

P

,

,)(


3








p

p

PI ,

,


ddP

I pp

,,

gdje su:



pdn

pp P

P

,

,)(


3








p

p

PI ,

,


ddP

I pp

,,

gdje su:



pdn

pp P

P

,

,)(




gdje je:

- dnevna (24-satna) visina padavina na odabranoj pluviografskoj stanici vjerojatnosti p.Mjerodavne visine kiše i intenziteti jakih kiša na razmatranom urbanom području za različita

trajanja kiše τ dobivaju se na osnovi poznatih dnevnih suma padavina na usvojenoj najbližoj kišomjernoj stanici i definiranih regionalnih krivulja kiša jakog intenziteta na pluviografskoj stanici po formulama:

maksimalna visina kiše

maksimalnog srednjeg intenzitet

minimalni intenzitet

gde je:- dnevna (24-satna) visina padavina na mjerodavnoj (najbližoj urbanom području)

kišomernoj stanici vjerojatnosti p.

Primena genetičke formule za proračun površinskog otjecanja u 4. prirodnim uvjetima

Ova formula u većem ili manjem stupnju definira osnovne zakonitosti procesa formiranja maksimalnog otjecanja, i to:

Dotok vode na površinu sliva•Gubitak vode na filtraciju ili određivanje efektivnog sloja otjecanja• 4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:

pdnP , - dnevna (24-satna) visina padavina na odabranoj pluviografskoj stanici vjerojatnosti p. Mjerodavne visine kiše i intenziteti jakih kiša na razmatranom urbanom podru ju za razli ita

trajanja kiše dobivaju se na osnovi poznatih dnevnih suma padavina na usvojenoj najbližoj kišomjernoj stanici i definiranih regionalnih krivulja kiša jakog intenziteta na pluviografskoj stanici po formulama:


URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:

URpdnP , - dnevna (24-satna) visina padavina na mjerodavnoj (najbližoj urbanom podru ju)

kišomernoj stanici vjerojatnosti p. 4. PRIMENA GENETI KE FORMULE ZA PRORA UN POVRŠINSKOG OTJECANJA U PRIRODNIM UVJETIMA Ova formula u ve em ili manjem stupnju definira osnovne zakonitosti procesa formiranja

maksimalnog otjecanja, i to: Dotok vode na površinu sliva Gubitak vode na filtraciju ili odre ivanje efektivnog sloja otjecanja Slijevanje vode po padinama Transformaciju hidrograma pritoka sa padina u hidrogram otjecanja kao rezultat

transformacije vode kroz rije nu mrežu

4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:




URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:





4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:




URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:





4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:




URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:





4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:




URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:





4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:




URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:





4

pdn

ppp P

I

,

,)()(


pdn

ppp P

Id

d

,

,* )()(

gdje je:




URpdn

URp PP ,, )(


URpdn

URp PI ,, )(


URpdn

URp PI ,

*, )(

gde je:






Slijevanje vode po padinama•Transformaciju hidrograma pritoka sa padina u hidrogram otjecanja kao rezultat •

transformacije vode kroz riječnu mrežu

4. 1. Dotok vode na površinu sliva

Za opisivanje zakonitosti formiranja otjecanja na slivu najčešće se primjenjuju redukcijske krivulje jakih kiša. Kao što je poznato one predstavljaju zavisnost maksimalnog srednjeg intenziteta kiše

određene vjerojatnosti pojave od intervala vremena osrednjavanja t . Konstruiraju se na osnovu podataka promatranja na pluviografskim stanicama. Istraživanja su pokazala da su ove krivulje, čije su ordinate izražene u odnosu na dnevne padavine, daleko stabilnije u prostoru. Također u manjem stupnju zavise od dužine i reprezentativnosti uzorka. Na kraju, prijelaz sa relativnih koordinata na apsolutne daleko je jednostavniji jer je mreža meteoroloških stanica koje mjere samo dnevne padavine daleko gušća nego pluviometrijska mreža.

4. 2. Proračun efektivnih kiša

Za proračun efektivnih kiša obično se koristi jedan od slijedeća tri načina:Prvi način u određivanju efektivnih kiša zasniva se na razlici između ukupnih •

kiša i veličine infiltracijeDrugi način se zasniva na proizvodu ukupnih kiša na slivu i koeficijenta •

otjecanja a . Koeficijent otjecanja zavisi se od tipa zemljišta, karakteristike i stanja biljnog pokrivača. Određuje se na osnovu tabličnih (empirijskih) vrijednosti ili koristeći promatranja na analognim slivovima.

Treći način se bazira na praktičnoj primjeni redukcijskih krivulja kiša jakog •intenziteta.

Ako se pretpostavi da je za vrijeme pojave jakih kiša (pljuskova) isparavanje zanemarivo, tada se ukupne efektivne padavine , koje oteknu površinskim putem, mogu dobiti kao razlika bruto padavina P (ukupno pala kiša u slivu) i sumarne infiltracije G, tj:

Gdje su:i - intenzitet padavina,

f - intenzitet infiltracijeOdnos efektivnih i bruto padavina predstavlja tzv. koeficijent otjecanja a , tj:

5

4.1. Dotok vode na površinu sliva Za opisivanje zakonitosti formiranja otjecanja na slivu naj eš e se primjenjuju redukcijske

krivulje jakih kiša. Kao što je poznato one predstavljaju zavisnost maksimalnog srednjeg intenziteta kiše

%..max%.max,%,

max, )()(

)( pdnpdnp

p PPP

i

odre ene vjerojatnosti pojave od intervala vremena osrednjavanja . Konstruiraju se na

osnovu podataka promatranja na pluviografskim stanicama. Istraživanja su pokazala da su ove krivulje, ije su ordinate izražene u odnosu na dnevne padavine, daleko stabilnije u prostoru. Tako er u manjem stupnju zavise od dužine i reprezentativnosti uzorka. Na kraju, prijelaz sa relativnih koordinata na apsolutne daleko je jednostavniji jer je mreža meteoroloških stanica koje mjere samo dnevne padavine daleko guš a nego pluviometrijska mreža.

4.2. Prora un efektivnih kiša Za prora un efektivnih kiša obi no se koristi jedan od slijede a tri na ina:

Prvi na in u odre ivanju efektivnih kiša zasniva se na razlici izme u ukupnih kiša i veli ine infiltracije Drugi na in se zasniva na proizvodu ukupnih kiša na slivu i koeficijenta otjecanja

. Koeficijent otjecanja zavisi se od tipa zemljišta, karakteristike i stanja biljnog pokriva a. Odre uje se na osnovu tabli nih (empirijskih) vrijednosti ili koriste i promatranja na analognim slivovima. Tre i na in se bazira na prakti noj primjeni redukcijskih krivulja kiša jakog

intenziteta. Ako se pretpostavi da je za vrijeme pojave jakih kiša (pljuskova) isparavanje zanemarivo, tada

se ukupne efektivne padavine efP , koje oteknu površinskim putem, mogu dobiti kao razlika bruto padavina P (ukupno pala kiša u slivu) i sumarne infiltracije G, tj:

tt

ef fdtidtGPP00

Gdje su: i - intenzitet padavina, f - intenzitet infiltracije

Odnos efektivnih i bruto padavina predstavlja tzv. koeficijent otjecanja , tj:

PPef

Jedan od najjednostavnijih na ina za izu avanje gubitaka na infiltraciju tijekom pljuska je metoda - indeksa, koja u suštini predstavlja prosje an intenzitet infiltracije tijekom pljuska,

5



%..max%.max,%,

max, )()(

)( pdnpdnp

p PPP

i








tt

ef fdtidtGPP00



PPef


5



%..max%.max,%,

max, )()(

)( pdnpdnp

p PPP

i








tt

ef fdtidtGPP00



PPef


5



%..max%.max,%,

max, )()(

)( pdnpdnp

p PPP

i








tt

ef fdtidtGPP00



PPef


Jedan od najjednostavnijih načina za izučavanje gubitaka na infiltraciju tijekom pljuska je

metoda f - indeksa, koja u suštini predstavlja prosječan intenzitet infiltracije tijekom pljuska, pod

uvjetom da su ostali gubici zanemarivi (slika br.1). Metoda f -indeksa pretpostavlja da su gubici konstantni za vrijeme trajanja kiše:

Slika 1. Shematski prikaz određivanja f indeksa

Gdje je:

- trajanje kiše - period diskretizacije vremenaU slučaju da je:

navedena razlika se izjednačava sa nulom, pa umnožak postaje:

tj. sva voda koja je pala u periodu t∆ se “troši” na infiltraciju.

Vrijednost f -indeksa zavisi od strukture zemljišta, intenziteta i trajanja kiše, kao i od vlažnosti zemljišta.

Koeficijent otjecanja se može odrediti, također, pomoću redukcijskih krivulja kiša jakog intenziteta. U vezi sa ovim utvrđuje se računsko trajanje kiše tijekom kojeg intenzitet kiše

6

pod uvjetom da su ostali gubici zanemarivi (slika br.1). Metoda -indeksa pretpostavlja da su gubici konstantni za vrijeme trajanja kiše:

Sl. 1 Shematski prikaz odre ivanja indeksa

efPtik

0

)(

Gdje je:

k - trajanje kiše t - period diskretizacije vremena

U slu aju da je:

0)( i navedena razlika se izjedna ava sa nulom, pa umnožak postaje:

0)( ti tj. sva voda koja je pala u periodu t se "troši" na infiltraciju. Vrijednost -indeksa zavisi od strukture zemljišta, intenziteta i trajanja kiše, kao i od vlažnosti

zemljišta. Koeficijent otjecanja se može odrediti, tako er, pomo u redukcijskih krivulja kiša jakog

intenziteta. U vezi sa ovim utvr uje se ra unsko trajanje kiše tijekom kojeg intenzitet kiše i (mm/min) prelazi intenzitet filtracije fK (mm/min). To se postiže iz uvjeta izjedna avanja

minimalnog intenziteta kiše min,i na kraju intervala vremena e i intenziteta filtracije fK , kako je prikazano na slici br. 2.

(mm/min) prelazi intenzitet filtracije fK (mm/min). To se postiže iz uvjeta izjednačavanja minimalnog intenziteta kiše na kraju intervala vremena i intenziteta filtracije fK , kako je prikazano na slici br. 2.

6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:






6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:






6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:






t∆

6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:






6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:






6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:






6



efPtik

0

)(

Gdje je:


U slu aju da je:







Slika 2. Shematski prikaz određivanja koeficijenta otjecanja preko redukcijskih krivulja kiša jakog intenziteta

Suglasno teoriji iznijetoj u točki 3 ovoga rada postavljeni uvjet je zadovoljen ako je minimalni intenzitet kiše jednak:

Iz ovog izraza slijedi:

Gdje su:

7

Sl. 2 Shematski prikaz odre ivanja koeficijenta otjecanja preko redukcijskih krivulja kiša jakog

intenziteta Suglasno teoriji iznijetoj u to ki 3 ovoga rada postavljeni uvjet je zadovoljen ako je minimalni

intenzitet kiše jednak:

fdn KPi max,*

min, )( Iz ovog izraza slijedi:

dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:

)(* - ordinata redukcijske krivulje kiše minimalnog intenziteta za trajanje kiše e ,

dnPmax, - maksimalna dnevna suma padavina U tim uvjetima maksimalni sloj efektivne kiše za trajanje kiše e iznosi:

efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:

)( e - ordinata redukcijske krivulje kiše jakog intenziteta za trajanje kiše e ,

eP - visina kiše za trajanje kiše e , koje se može dobiti i po formuli:

eeeiP

Na taj se na in koeficijent otjecanja dobiva kao odnos:

ePh

- ordinata redukcijske krivulje kiše minimalnog intenziteta za trajanje kiše

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

,

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

- maksimalna dnevna suma padavina U tim uvjetima maksimalni sloj efektivne kiše za trajanje kiše

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

iznosi:

Gdje su:

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

- ordinata redukcijske krivulje kiše jakog intenziteta za trajanje kiše

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

,

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

- visina kiše za trajanje kiše et , koje se može dobiti i po formuli:

Na taj se način koeficijent otjecanja dobiva kao odnos:

Za određivanje koeficijenta površinskog otjecanja mogu se koristiti raznorazne empirijske zavisnosti (grafički ili tabelarno prikazane) koje se mogu naći u hidrološkoj literaturi, pa i u literaturi autora ovoga rada (Prohaska, 2003).

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

7




fdn KPi max,*


dn

fe P

K

max,

* )(

Gdje su:



efdnef KPKPhe

)(max, Gdje su:



eeeiP


ePh

4. 3. Proračun vremena doticaja i maksimalnog modula pritoka sa padina

Postojeće formule za proračun vremena dotjecanja po padinama

8

Za odre ivanje koeficijenta površinskog otjecanja mogu se koristiti raznorazne empirijske zavisnosti (grafi ki ili tabelarno prikazane) koje se mogu na i u hidrološkoj literaturi, pa i u literaturi autora ovoga rada (Prohaska, 2003).

4.3. Prora un vremena doticaja i maksimalnog modula pritoka sa padina Postoje e formule za prora un vremena dotjecanja po padinama pad i maksimalnog modula

pritoka sa padina )67.16(.pad

aq dobivene su uz slijede e pretpostavke:

Kretanje vode po padinama odvija se u vidu sloja vode, ravnomjerno raspore enim po površini padina, koja je konstantne hrapavosti, Sloj efektivne kiše razmatra se samo kao funkcija vremena Kretanje vode po padinama odvija se po se slijede im jednadžbama:

a. Dinami kom jednadžbom kojom se izražava formula brzine vode

21.

nnpad hmIv

b. Jednadžbom kontinuiteta (bilansa)

adtdh

dxdhvn 12

gdje je : v brzina te enja po padinama (m/s) h sloj vode koja se sliva sa padina (mm) m koeficijent koji karakterizira hrapavost padina padI pad padina 21 ,nn koeficijenti

a intenzitet efektivnih kiša (mm/min) Rješenje ovih jednadžbi daje formulu za prora un vremena dotjecanja sa padina u zavisnost od

maksimalnog modula pritoka sa padina )( 0q i karakteristika padina (srednja dužina padina l u m i pada padina .padI ).

U op em slu aju ovo vrijeme se može izraziti kao:

21

3

2

.

1

3

)67.16

( 0.

.nn

pad

n

nnpad

n

pad qmI

lamI

l

pad

Parametri koji ulaze u ovaj izraz se neznatno razlikuju zavisno od istraživanja razli itih autora.

Tako na primjer, naj eš e vrijednosti po teoriji maksimalnog intenziteta ovi parametri iznose:

2/1,2/1,4/1 321 nnn

i maksimalnog modula pritoka sa padina

8







21.

nnpad hmIv


adtdh

dxdhvn 12





21

3

2

.

1

3

)67.16

( 0.

.nn

pad

n

nnpad

n

pad qmI

lamI

l

pad



2/1,2/1,4/1 321 nnn

dobivene su uz slijedeće pretpostavke:Kretanje vode po padinama odvija se u vidu sloja vode, ravnomjerno raspoređenim •

po površini padina, koja je konstantne hrapavosti,Sloj efektivne kiše razmatra se samo kao funkcija vremena•Kretanje vode po padinama odvija se po se slijedećim jednadžbama:•

Dinamičkom jednadžbom kojom se izražava formula brzine a. vode

Jednadžbom kontinuiteta (bilansa)b.

gdje je :−v brzina tečenja po padinama (m/s)−h sloj vode koja se sliva sa padina (mm) −m koeficijent koji karakterizira hrapavost padina

−padI pad padina

−21 ,nn koeficijenti

8







21.

nnpad hmIv


adtdh

dxdhvn 12





21

3

2

.

1

3

)67.16

( 0.

.nn

pad

n

nnpad

n

pad qmI

lamI

l

pad



2/1,2/1,4/1 321 nnn

- intenzitet efektivnih kiša (mm/min)Rješenje ovih jednadžbi daje formulu za proračun vremena dotjecanja sa padina u zavisnost

od maksimalnog modula pritoka sa padina )( 0q i karakteristika padina (srednja dužina padina l

u m i pada padina .padI ).U općem slučaju ovo vrijeme se može izraziti kao:

Parametri koji ulaze u ovaj izraz se neznatno razlikuju zavisno od istraživanja različitih autora. Tako na primjer, najčešće vrijednosti po teoriji maksimalnog intenziteta ovi parametri iznose:

2/1,2/1,4/1 321 === nnn

Iz ove formule se može zaključiti da vrijeme dotjecanja po padinama zavisi od maksimalnog modula pritoka sa padina, koji se sa druge strane određuje vremenom dotjecanja s padina. Na ovaj način vrijeme dotjecanja se treba određivati, u početku proračuna, po neizvjesnom modulu pritoka sa padina.

8







21.

nnpad hmIv


adtdh

dxdhvn 12





21

3

2

.

1

3

)67.16

( 0.

.nn

pad

n

nnpad

n

pad qmI

lamI

l

pad



2/1,2/1,4/1 321 nnn

8







21.

nnpad hmIv


adtdh

dxdhvn 12





21

3

2

.

1

3

)67.16

( 0.

.nn

pad

n

nnpad

n

pad qmI

lamI

l

pad



2/1,2/1,4/1 321 nnn

8







21.

nnpad hmIv


adtdh

dxdhvn 12





21

3

2

.

1

3

)67.16

( 0.

.nn

pad

n

nnpad

n

pad qmI

lamI

l

pad



2/1,2/1,4/1 321 nnn


Da bi se ova metoda iterativnog postupka izbjegla, prethodni izraz za vrijeme doticaja po padini može se, uzimajući u obzir da je

napisati u obliku

ili u drugom obliku

gdje je:

−Θ k hidromorfometrijski parametar padina sliva

9

Iz ove formule se može zaklju iti da vrijeme dotjecanja po padinama zavisi od maksimalnog modula pritoka sa padina, koji se sa druge strane odre uje vremenom dotjecanja s padina. Na ovaj na in vrijeme dotjecanja se treba odre ivati, u po etku prora una, po neizvjesnom modulu pritoka sa padina.

Da bi se ova metoda iterativnog postupka izbjegla, prethodni izraz za vrijeme doticaja po padini može se, uzimaju i u obzir da je

min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:

k hidromorfometrijski parametar padina sliva koeficijent otjecanja P maksimalni dnevni sloj kiše ra unske sigurnosti

Kao što se vidi, hidromorfometrijski parametar padina sliva k zavisi od osnovnih karakteristika padina .,, padIml , koeficijenta otjecanja i maksimalnih dnevnih padavina - P . Na osnovu ovih karakteristika lako se može odrediti vrijeme .pad , uz prethodno konstruiranje zavisnosti )( padpad f .

Veli ina maksimalnog modula pritoka sa padina, u skladu sa odre enim vremenom dotjecanja sa padina .pad , odre uje se po izraza:

pdnpad Pq ..max.0 )(67.16 , 23 // kmsm

Na ovaj na in odre uju se vrijeme dotjecanja s padina i maksimalni modul pritoka sa padina. 4.4. Prora un protjecanja u rije nom slivu (sumarni dotok sa padina i kroz rije nu/kanalsku mrežu

Protok u koritu rijeke ili kanalskoj mreži formira se kao rezultat transformacije pritoka sa

padina sa razli itih dijelova sliva. Prijelaz od dotjecanja s padina na otjecanje u koritu mogu je na osnovu rješenja diferencijalne jednadžbe protjecanja u koritu ili na osnovu teorije izohrona. U prvom slu aju prora un je veoma glomazan, zatim zahtijeva zna ajnu shematizaciju korita, a rezultati nisu zna ajnije to niji od primjene sheme koja proizlazi iz teorije izohrona.

- koeficijent otjecanja−P maksimalni dnevni sloj kiše računske sigurnosti

Kao što se vidi, hidromorfometrijski parametar padina sliva kΘ zavisi od osnovnih

karakteristika padina .,, padIml , koeficijenta otjecanja a i maksimalnih dnevnih padavina - P. Na osnovu ovih karakteristika lako se može odrediti vrijeme

9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








, uz prethodno konstruiranje zavisnosti

9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








.Veličina maksimalnog modula pritoka sa padina, u skladu sa određenim vremenom

dotjecanja sa padina

9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








, određuje se po izraza:

Na ovaj način određuju se vrijeme dotjecanja s padina i maksimalni modul pritoka sa padina.

4. 4. Proračun protjecanja u riječnom slivu (sumarni dotok sa padina i kroz riječnu/kanalsku mrežu

Protok u koritu rijeke ili kanalskoj mreži formira se kao rezultat transformacije pritoka sa padina sa različitih dijelova sliva. Prijelaz od dotjecanja s padina na otjecanje u koritu moguć je na osnovu rješenja diferencijalne jednadžbe protjecanja u koritu ili na osnovu teorije izohrona. U prvom slučaju proračun je veoma glomazan, zatim zahtijeva značajnu shematizaciju korita, a rezultati nisu značajnije točniji od primjene sheme koja proizlazi iz teorije izohrona.

Iz teorije izohrona proizlazi da se maksimalna ordinata hidrograma otjecanja formira na račun maksimalnog srednjeg intenziteta kiše za vrijeme dotjecanja vode u slivu

10

Iz teorije izohrona proizlazi da se maksimalna ordinata hidrograma otjecanja formira na ra un maksimalnog srednjeg intenziteta kiše za vrijeme dotjecanja vode u slivu B :

Baq 67.16 23 sec// kmm

Za odre ivanje ovih vrijednosti neophodno je ukupno vrijeme dotjecanja u slivu, B , koje je u

op em slu aju zbroj vremena po padinama pad i po koritu k .,tj

.padkB Kontrolni prora uni koji su vršeni pokazuju da se na ovaj na in dobivaju smanjene vrijednosti

za B , a samim tim i pove ane vrijednosti za q . Uzimaju i u obzir ove nedostatke, kao i rezultate eksperimentalnih promatranja, ovo vrijeme se

može izbje i ako se ukupno vrijeme dotjecanja ra una po formuli:

.1.12.1 padkB

Na osnovu naprijed izvedenih zakonitosti maksimalni modul otjecanja sa sliva po teoriji

maksimalnog (grani nog) intenziteta otjecanja glasi:

)(67.16 BPq 23 sec// kmm a odgovaraju i protok vode sa sliva: Q=qF= FP B )(67.16 (m3/s) gdje su : koeficijent otjecanja P dnevna visina padavina odre ene vjerojatnosti pojave

)()( B srednja maksimalna ordinata intenziteta kiše za vrijeme .B

F – površina sliva (km2). Formula za prora un vremena dotjecanja po koritu rijeke k može napisati u obliku:

4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min

gdje je : L dužina vodotoka do ra unskog profila,km km koeficijent hrapavosti korita F površina sliva, km2

:

9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








9



min/,)( mmPa pad

napisati u obliku

min,)()( 2/12/14/1

2/1

padpadpad PmI

l

ili u drugom obliku

.2/14/1.

2/12/1

. )(( pad

padpadpad PmI

l

gdje je:








10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


Za određivanje ovih vrijednosti neophodno je ukupno vrijeme dotjecanja u slivu, Bt , koje je u općem slučaju zbroj vremena po padinama

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


i po koritu

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


.,tj

Kontrolni proračuni koji su vršeni pokazuju da se na ovaj način dobivaju smanjene vrijednosti za

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


, a samim tim i povećane vrijednosti za q .Uzimajući u obzir ove nedostatke, kao i rezultate eksperimentalnih promatranja, ovo

vrijeme se može izbjeći ako se ukupno vrijeme dotjecanja računa po formuli:

Na osnovu naprijed izvedenih zakonitosti maksimalni modul otjecanja sa sliva po teoriji maksimalnog (graničnog) intenziteta otjecanja glasi:

a odgovarajući protok vode sa sliva:

gdje su :

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


- koeficijent otjecanja−P dnevna visina padavina određene vjerojatnosti pojave

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


- srednja maksimalna ordinata intenziteta kiše za vrijeme

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


F – površina sliva (km2).

Formula za proračun vremena dotjecanja po koritu rijeke

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


može napisati u obliku:

gdje je :−L dužina vodotoka do računskog profila,km

−km koeficijent hrapavosti korita−F površina sliva, km2

−q maksimalni modul otjecanja (m3/s/km2)

Prethodni izraz se može napisati i u slijedećoj formi

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min



gdje je −Θ k hidromorfometrijski parametar korita.

Na lijevoj strani ovog izraza je vrijeme dotjecanja po koritu

11

q maksimalni modul otjecanja (m3/s/km2) Prethodni izraz se može napisati i u slijede oj formi

kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16

gdje je k hidromorfometrijski parametar korita. Na lijevoj strani ovog izraza je vrijeme dotjecanja po koritu k i ukupno vrijeme dotjecanja

B . Za prijelaz od vremena dotjecanja na slivu na vrijeme dotjecanja po koritu koristi se zavisnost

909.0

2.1

padB

k

Na osnovu vrijednosti redukcijskih krivulja kiša jakog intenziteta može se, za proizvoljne

vrijednosti , ustanoviti vrijednost )( , a samim tim i vrijednosti )(67.16

Pq . Nadalje, za

neke odabrane vrijednosti pad može se dobiti veli ina k , odnosno vrijednosti

4/1)(67.16 kk . Na osnovi odgovaraju ih vrijednosti Pq

i k , pri odabranim

vrijednostima pad konstruira se zavisnost

Pqfk

ili tabelarno prikazuje. Na osnovi

hidromorfološkog parametara korita k , izra unatog po morfološkim karakteristikama korita i

po veli ini pad , dobiva se vrijednost relativnog modula otjecanja Pq

, tj. pri poznatim

vrijednostima i P , i ra unska veli ina maksimalnog modula otjecanja .maxq . Umjesto gore opisanog grafo-analiti kog postupka u praksi se esto primjenjuje i iterativni

postupak za prora un maksimalnog protoka. Navedena metodologija može se primijeniti i za prora un maksimalnog protoka s padina kada

se na obodu nalazi odvodni kanal odre ene dužine. U tom slu aju brzina vode u kanalu, od koje zavisi vrijeme putovanja vode kroz kanal, može se unaprijed usvojiti ili pretpostaviti (npr: itdsmvk ,/5.1,0.1,5.0 ). Prora un protoka vode na izlaznom profilu je tada olakšan i u kona noj konstelaciji zavisi od usvojene ili pretpostavljene brzine vode u kanalu.

4.5. Definiranje oblika hidrograma velikih voda Za definiranje oblika hidrograma poplavnog vala sloj otjecanja odre uje se po izrazu:

Ph

i ukupno vrijeme dotjecanja

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

. Za prijelaz od vremena dotjecanja na slivu na vrijeme dotjecanja po koritu koristi se zavisnost


vrijednosti

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

, ustanoviti vrijednost

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

, a samim tim i vrijednosti

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

. Nadalje, za neke

odabrane vrijednosti

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

može se dobiti veličina

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

, odnosno vrijednosti

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

. Na osnovi odgovarajućih vrijednosti

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

i

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

, pri odabranim vrijednostima

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

konstruira se

zavisnost

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

ili tabelarno prikazuje. Na osnovi hidromorfološkog parametara korita

kΘ , izračunatog po morfološkim karakteristikama korita i po veličini

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

, dobiva se vrijednost

relativnog modula otjecanja

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

, tj. pri poznatim vrijednostima

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


i P , i računska veličina

maksimalnog modula otjecanja .maxq .Umjesto gore opisanog grafo-analitičkog postupka u praksi se često primjenjuje i iterativni

postupak za proračun maksimalnog protoka.Navedena metodologija može se primijeniti i za proračun maksimalnog protoka s padina

kada se na obodu nalazi odvodni kanal određene dužine. U tom slučaju brzina vode u kanalu, od koje zavisi vrijeme putovanja vode kroz kanal, može se unaprijed usvojiti ili pretpostaviti (npr:

itdsmvk ,/5.1,0.1,5.0= ). Proračun protoka vode na izlaznom profilu je tada olakšan i u konačnoj konstelaciji zavisi od usvojene ili pretpostavljene brzine vode u kanalu.

4. 5. Definiranje oblika hidrograma velikih voda

Za definiranje oblika hidrograma poplavnog vala sloj otjecanja određuje se po izrazu:

a volumen poplavnog vala po izrazu:

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

11


kkk

Bk PFImL

4/14/13/14/1

)(1000)(67.16



909.0

2.1

padB

k



Pq . Nadalje, za



i k , pri odabranim


Pqfk




, tj. pri poznatim





Ph

12


FhW 1000 Oblik ra unskog poplavnog vala konstruira se pomo u Goudrichev raspodjele, koriste i izraz:

i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T

tx - relativna apscisa hidrograma,

pT - uvjetno trajanje porasta hidrograma

qh

T pp

*278.0

a - parametar koji zavisi od koeficijenta forme hidrograma * - odnosno koeficijenta

nesimetri nosti hidrograma - sK , *fa

sKf*

WW

K ps

pW - volumen vala u fazi porasta hidrograma.

5. PRORA UN HIDROGRAMA OTJECANJA U URBANIM UVJETIMA Postupak za prora un hidrograma velikih voda u urbanim uvjetima zasniva se na izra unatim

osnovnim parametrima hidrograma u prirodnim uvjetima i to: Vršna ordinata hidrograma – Qmax (m3/s) Uvjetno vrijeme porasta hidrograma – Tp ( as) Sloj otjecanja – h (mm) Koeficijent forme hidrograma – *

Intenzivni razvoj urbanizacije i industrijalizacije na promatranom podru ju ima za posljedicu promjene u kvantitativnim karakteristikama hidrograma velikih voda. To se prije svega odnosi na smanjenje vremena koncentracije voda sa sliva, odnosno vremena zakašnjenja, zatim vremena porasta i baze hidrograma, kao i pove anje maksimalne (vršne) ordinate hidrograma.

Oblik računskog poplavnog vala konstruira se pomoću Goudrichev raspodjele, koristeći izraz:

gdje je:

p

ii T

tx = - relativna apscisa hidrograma,


a - parametar koji zavisi od koeficijenta forme hidrograma

12



i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T



qh

T pp

*278.0



sKf*

WW

K ps





- odnosno

koeficijenta nesimetričnosti hidrograma - sK ,


Proračun hidrograma otjecanja u urbanim uvjetima5. Postupak za proračun hidrograma velikih voda u urbanim uvjetima zasniva se na izračunatim

osnovnim parametrima hidrograma u prirodnim uvjetima i to:Vršna ordinata hidrograma – Q max (m

3/s)Uvjetno vrijeme porasta hidrograma – T p (čas)Sloj otjecanja – h (mm)Koeficijent forme hidrograma –

12



i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T



qh

T pp

*278.0



sKf*

WW

K ps





Intenzivni razvoj urbanizacije i industrijalizacije na promatranom području ima za posljedicu promjene u kvantitativnim karakteristikama hidrograma velikih voda. To se prije svega odnosi na smanjenje vremena koncentracije voda sa sliva, odnosno vremena zakašnjenja, zatim vremena porasta i baze hidrograma, kao i povećanje maksimalne (vršne) ordinate hidrograma.

U uvjetima urbanizacije, najvažniji je efekt smanjenja porasta hidrograma. Pod pretpostavkom da će neto kiša ostati nepromijenjena, odnosno da će sloj otjecanja h ostati isti, kao i koeficijent forme oblika hidrograma

12



i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T



qh

T pp

*278.0



sKf*

WW

K ps





iz jednadžbe:

12



i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T



qh

T pp

*278.0



sKf*

WW

K ps





12



i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T



qh

T pp

*278.0



sKf*

WW

K ps





12



i

i

xxa

i QQ

1

max 10 gdje je:

p

ii T



qh

T pp

*278.0



sKf*

WW

K ps






gdje je:

13

U uvjetima urbanizacije, najvažniji je efekt smanjenja porasta hidrograma. Pod pretpostavkom da e neto kiša ostati nepromijenjena, odnosno da e sloj otjecanja h ostati isti, kao i koeficijent forme oblika hidrograma * iz jednadžbe:

p

pp

UR

TFh

Q*

max,

gdje je:

URpQmax, - maksimalna ordinata hidrograma u urbanim uvjetima za vjerojatnost p,

slijedi da e vršna ordinata hidrograma u uvjetima urbanizacije, za istu vjerojatnost pojave p, biti ve a od iste ordinate hidrograma koja se dobiva za prirodne uvjete.

Efekt smanjenja vremena porasta hidrograma u uvjetima urbanizacije zavisi o stupnju pove anja vodonepropusnih površina, kao i od nivoa poboljšanja kanaliziranosti u slivu izgradnjom novih kanalskih sustava i drenaža. Za kvantitativnu ocjenu utjecaja urbanizacije i industrijalizacije na smanjenje vremena porasta hidrograma koristi se slijede i postupak (Packman, 1972). Po ovom postupku vrijeme porasta hidrograma u prirodnim uvjetima reducira se u funkciji stupnja pove anja vodonepropusnih površina (faktor L1) i kanaliziranosti naselja (faktor L2) u slivu, a u zavisnosti od postoje ih i budu ih geofizi kih pokazatelja propustljivosti promatranog sliva. Grafi ka interpretacija ovih zavisnosti prikazana je na slici br.3.

Sl. 3 Faktori redukcije u zavisnosti od postotka pove anja vodonepropusnih površina i kanaliziranosti

U konkretnom slu aju, uvjetno vrijeme porasta hidrograma u urbanim uvjetima Tp,u ra una se

kao umnožak uvjetnog vremena porasta hidrograma u prirodnim uvjetima Tp i dva faktora L1 i L2, tj.:

Tp.u = Tp L1 L2

Pri emu je: L1 = L(%U,CN) - faktor redukcije na ra un pove anja stupnja urbanizacije u slivu izražen u

postocima -%U,

- maksimalna ordinata hidrograma u urbanim uvjetima za vjerojatnost p,

slijedi da će vršna ordinata hidrograma u uvjetima urbanizacije, za istu vjerojatnost pojave p, biti veća od iste ordinate hidrograma koja se dobiva za prirodne uvjete.

Efekt smanjenja vremena porasta hidrograma u uvjetima urbanizacije zavisi o stupnju povećanja vodonepropusnih površina, kao i od nivoa poboljšanja kanaliziranosti u slivu izgradnjom novih kanalskih sustava i drenaža. Za kvantitativnu ocjenu utjecaja urbanizacije i industrijalizacije na smanjenje vremena porasta hidrograma koristi se slijedeći postupak (Packman, 1972). Po ovom postupku vrijeme porasta hidrograma u prirodnim uvjetima reducira se u funkciji stupnja povećanja vodonepropusnih površina (faktor L1) i kanaliziranosti naselja (faktor L2) u slivu, a u zavisnosti od postojećih i budućih geofizičkih pokazatelja propustljivosti promatranog sliva. Grafička interpretacija ovih zavisnosti prikazana je na slici br.3.

Slika 3. Faktori redukcije u zavisnosti od postotka povećanja vodonepropusnih površina i kanaliziranosti

U konkretnom slučaju, uvjetno vrijeme porasta hidrograma u urbanim uvjetima Tp,u računa se kao umnožak uvjetnog vremena porasta hidrograma u prirodnim uvjetima Tp i dva faktora L1 i L2, tj.:

Tp.u = Tp L1 L2

Pri čemu je:L1 = L(%U,CN) - faktor redukcije na račun povećanja stupnja urbanizacije u slivu izražen u

postocima -%U,L2 = L(%K,CN) - faktor redukcije na račun povećanja stupnja kanaliziranosti u slivu - %KCN – hidrološko- zemljišno-biljni kompleks (tablica T-XIV, Prohaska, 2003),%U – postotak povećanja urbanih površina u odnosu na ukupnu površinu sliva,%K – postotak povećanja kanaliziranosti naselja u odnosu na hipotetičko 100%-no stanje

kanaliziranosti u slivu.

13


p

pp

UR

TFh

Q*

max,

gdje je:







Tp.u = Tp L1 L2


postocima -%U,

13


p

pp

UR

TFh

Q*

max,

gdje je:







Tp.u = Tp L1 L2


postocima -%U,

Poznavanjem vrha poplavnog vala i uvjetnog vremena porasta hidrograma u pretpostavljenim uvjetima urbanizacije primjenom navedenog postupka Goudricheve raspodjele dolazi se do oblika hidrograma velikih voda, različitih vjerojatnosti pojave p, u uvjetima urbanizacije.

Napomena: Pretpostavka da u uvjetima urbanizacije neće doći do promjene efektivnog otjecanja nije realna, jer se sa povećanjem vodonepropusnih površina smanjuje infiltracija, a površinsko otjecanje raste. To može znatno utjecati na povećanje vršnog protoka kod hidrograma velikih voda u urbaniziranim uvjetima.

Praktična primJena postupka proračuna hidrograma oborinskih velikih 6. voda u urbanim uvjetima

Osnovni podaci o karakteristikama sliva i usvojeni parametri6.1.

U cilju ilustracije izloženog postupka proračuna hidrograma oborinskih velikih voda u uvjetima različitih stupnja urbanizacije odabran je jedan realan sliv bezimenog potoka u okolici grada Beograda. U ovom trenutku taj dio sliva pripada prigradskom području sa neintenzivnom urbanizacijom. Urbanističkim rješenjem tog prostora predviđa se izgradnja novog naselja s izgradnjom detaljne oborinske kanalizacije, novih prometnicama i uređenim parkovima.

Osnovne morfološke karakteristike sliva, sa usvojenim parametrima za proračun oborinskih velikih voda, su:

F=1.09 km• 2; L=1.74 km;•J=14%o; •J• sl=186%o; l• p= 104 m;m• pad. =0.15;m=9.0;•

10








.1.12.1 padkB






4/14/14/13/14/14/13/1 )(67.16)(10001000

Bkkkkk PFIm

LqFIm

L

, min


• = 0.56; Pretpostavka je da se definira stogodišnji hidrogram oborinskih voda, gdje je ulaz

stogodišnja oborina u iznosu: Pmax.dn,1%= 109 mm

Tablica 1: Koordinate redukcijske krivulje jakih kiša za predmetno područje

5 10 20 40 60 90 150 300 720 1440

0.143

0.232

0.374

0.518

0.572

0.651

0.744

0.870

0.994

1.074


Za proračun hidrograma velikih voda u uvjetima urbanizacije pretpostavljene su dvije varijante (kombinacije) promjene vodonepropusnih površina i kanaliziranosti naselja u slivu:

I varijantaPovećanje vodonepropusnih površina za 20%Povećanje kanaliziranosti za 50%.

II varijantaPovećanje vodonepropusnih površina za 50%Povećanje kanaliziranosti za 50%.

pri čemu su geofizičke karakteristike sliva ostale iste.Za ove uvjete određeni su faktori redukcije smanjenja vremena porasta hidrograma i to:I varijanta : L1 =0.84 i L2 = 0.67II varijanta: L1 = 0.67 i L2 = 0.67

Proračun stogodišnjeg hidrograma velikih voda u prirodnim uvjetima6.2.

Za proračun velikih voda sa sliva u prirodnim uvjetima korišten je slijedeći iterativni postupak

Proračun vremena dotjecanja s padinaa.

I iteracija

II iteracija

III iteracija

Nastavljajući ovaj proračun dobiva se

15

43 32 74 18 72 51 44 70 94 74 Za prora un hidrograma velikih voda u uvjetima urbanizacije pretpostavljene su dvije varijante

(kombinacije) promjene vodonepropusnih površina i kanaliziranosti naselja u slivu: I varijanta

Pove anje vodonepropusnih površina za 20% Pove anje kanaliziranosti za 50%.

II varijanta Pove anje vodonepropusnih površina za 50% Pove anje kanaliziranosti za 50%.

pri emu su geofizi ke karakteristike sliva ostale iste. Za ove uvjete odre eni su faktori redukcije smanjenja vremena porasta hidrograma i to: I varijanta : L1 =0.84 i L2 = 0.67 II varijanta: L1 = 0.67 i L2 = 0.67 6.2. Prora un stogodišnjeg hidrograma velikih voda u prirodnim uvjetima Za prora un velikih voda sa sliva u prirodnim uvjetima korišten je slijede i iterativni postupak

a. Prora un vremena dotjecanja s padina I iteracija

.min10pad min15}10/)10({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

II iteracija

.min15pad min16}15/)15({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

III iteracija

.min16pad min17}16/)16({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

Nastavljaju i ovaj prora un dobiva se .min17pad

b. Prora un maksimalnog protoka u prirodnim uvjetima I iteracija Qmax=5.0m3/s

= 17min

Proračun maksimalnog protoka u prirodnim uvjetimab.

I iteracija

Qmax=5.0m3/s

15







.min10pad min15}10/)10({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

II iteracija

.min15pad min16}15/)15({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

III iteracija

.min16pad min17}16/)16({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad



15







.min10pad min15}10/)10({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

II iteracija

.min15pad min16}15/)15({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

III iteracija

.min16pad min17}16/)16({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad



15







.min10pad min15}10/)10({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

II iteracija

.min15pad min16}15/)15({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad

III iteracija

.min16pad min17}16/)16({*)109*56.0(*186*15.0

1042/12/14/1

2/1

pad



II iteracija

Qmax=6.94m3/s

III iteracija

Qmax=7.35m3/s

Nastavljajući ovaj proračun dobija se

16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k

II iteracija Qmax=6.94m3/s

./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k

III iteracija Qmax=7.35m3/s

./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k

Nastavljaju i ovaj prora un dobija se smQ /42.7 3

max Sloj otjecanja odre en je po izrazu:

Ph = 42.0 mm a volumen poplavnog vala po izrazu:

FhW 1000 = 4568 m3

Uvjetno vrijeme trajanja porasta hidrograma iznosi:

qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0

s obzirom da koeficijent sK zavisi od površine sliva, i u uvjetima shematizacije poplavnog

vala u vidu trokuta, za dane slivne površine sK iznosi: )1(1 kKs . Za F=1.09 km2 vrijednost k iznosi 01.1k , 498.0sK , 41.9,6.2 a . Na osnovu ovih vrijednosti izra unat je ra unski poplavni val ije se numeri ke vrijednosti date u donjoj tablici, a grafi ki prikaz u nastavku na slici br. 5.

Sloj otjecanja određen je po izrazu:



16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0





vala u vidu trokuta, za dane slivne površine sK iznosi: )1(1 kKs += . Za F=1.09 km2 vrijednost

k iznosi

16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



, 498.0=sK ,

16

./94.609.1*37.6max,//37.6109*56.0*112

70.0*67.16

,70.0)112(min,1121754*2.1min,540.5*14*9

74.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./35.709.1*74.6max,//74.6109*56.0*104

69.0*67.16

,69.0)104(min,1041749*2.1min,4994.6*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

smQkmsmq

k


./40.709.1*79.6max,//79.6109*56.0*103

69.0*67.16

,688.0)103(min,1031754*2.1min,4935.7*14*974.1*1000

323

1.14/13/1

sQkmsmq

k




FhW 1000 = 4568 m3


qh

T pp

*278.0 = 79.6

0.42*6.2*278.0



. Na osnovu ovih vrijednosti izračunat je računski poplavni val čije se numeričke vrijednosti date u donjoj tablici, a grafički prikaz u nastavku na

slici br. 5.

Računski hidrogram velikih voda ( po metodi gran. int. oticaja)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2 3 4 5 6 7 8t (čas)

Q (m

3 /s)

Slika 5. Stogodišnji hidrogram velikih voda u prirodnim uvjetima

Proračun hidrograma velikih voda u uvjetima urbanizacije6.3.

Za usvojene pretpostavke urbanizacije i kanaliziranosti budućih površina u slivu osnovni parametri hidrograma velikih voda su:

I varijanta:-

17

Ra unski hidrogram velikih voda ( po metodi gran. int. oticaja)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2 3 4 5 6 7 8t ( as)

Q (m

3 /s)

Sl. 5 Stogodišnji hidrogram velikih voda u prirodnim uvjetima

6.3. Prora un hidrograma velikih voda u uvjetima urbanizacije Za usvojene pretpostavke urbanizacije i kanaliziranosti budu ih površina u slivu osnovni

parametri hidrograma velikih voda su: - I varijanta:

Tp.u = Tp L1 L2 = 4.47 *0.84*0.67 = 2.52 sata

)/(1.1352.2

109*0,42*6.2*278.0278.0 3*

max, smT

hQ

p

pURp

- II varijanta:

Tp.u = Tp L1 L2 = 4.47 *0.67*0.67 = 2.00 asa

)/(5.1600.2

109*0,42*6.2*278.0278.0 3*

max, smT

hQ

p

pURp

II varijanta:-

Za ove uvjete, korištenjem Goudricheve raspodjele, izračunati su oblici hidrograma velikih voda. Ordinate hidrograma stogodišnjih velikih voda u pretpostavljenim uvjetima urbanizacije za obje varijante prikazane su numerički u tablici br.1 i grafički na slici br. 6.

Tablica 2. Ordinate hidrograma velikih voda u prirodnim i pretpostavljenim uvjetima urbanizacije

PRIRODNO STANJE

xi yi

URBANIZIRANO STANJE

VARIJANTA I VARIJANTA II

t(h)Q

(m3/s) t(h) Q (m3/s) t(h) Q (m3/s) 0.50 0.00 0.55 0.00

2.60 0.00 0.60 0.00 1.51 0.00 1.20 0.002.80 0.06 0.64 0.008 1.61 0.10 1.28 0.133.00 0.24 0.68 0.032 1.71 0.42 1.36 0.533.20 0.67 0.73 0.095 1.84 1.24 1.46 1.573.40 1.49 0.77 0.202 1.94 2.65 1.54 3.333.60 2.74 0.82 0.370 2.07 4.85 1.64 6.113.80 4.26 0.86 0.576 2.17 7.55 1.72 9.504.00 5.74 0.91 0.777 2.29 10.18 1.82 12.824.20 6.87 0.95 0.930 2.39 12.18 1.90 15.344.40 7.39 1.00 1.000 2.52 13.10 2.00 16.504.60 7.27 1.05 0.984 2.65 12.89 2.10 16.244.80 6.60 1.09 0.893 2.75 11.70 2.18 14.735.00 5.58 1.14 0.755 2.87 9.89 2.28 12.465.20 4.44 1.18 0.601 2.97 7.87 2.36 9.925.40 3.34 1.23 0.452 3.10 5.92 2.46 7.465.60 2.40 1.27 0.325 3.20 4.26 2.54 5.365.80 1.64 1.32 0.222 3.33 2.91 2.64 3.666.00 1.08 1.36 0.146 3.43 1.91 2.72 2.416.20 0.69 1.41 0.093 3.55 1.22 2.82 1.536.40 0.42 1.45 0.056 3.65 0.73 2.90 0.926.60 0.25 1.50 0.034 3.78 0.44 3.00 0.566.80 0.15 1.55 0.020 3.91 0.26 3.10 0.337.00 0.08 1.59 0.011 4.01 0.14 3.18 0.187.20 0.05 1.64 0.007 4.13 0.09 3.28 0.127.40 0.03 1.68 0.005 4.23 0.06 3.36 0.087.60 0.01 1.73 0.001 4.36 0.01 3.46 0.027.80 0.01 1.77 0.00 4.46 0.01 3.54 0.018.00 0.00 1.82 0.00 4.59 0.00 3.64 0.00

Slika 6. Stogodišnji hidrogram poplavnog vala u prirodnim uvjetima i u uvjetima urbanizacije

17

Ra unski hidrogram velikih voda ( po metodi gran. int. oticaja)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2 3 4 5 6 7 8t ( as)

Q (m

3 /s)

Sl. 5 Stogodišnji hidrogram velikih voda u prirodnim uvjetima

6.3. Prora un hidrograma velikih voda u uvjetima urbanizacije Za usvojene pretpostavke urbanizacije i kanaliziranosti budu ih površina u slivu osnovni

parametri hidrograma velikih voda su: - I varijanta:

Tp.u = Tp L1 L2 = 4.47 *0.84*0.67 = 2.52 sata

)/(1.1352.2

109*0,42*6.2*278.0278.0 3*

max, smT

hQ

p

pURp

- II varijanta:

Tp.u = Tp L1 L2 = 4.47 *0.67*0.67 = 2.00 asa

)/(5.1600.2

109*0,42*6.2*278.0278.0 3*

max, smT

hQ

p

pURp


ZAKLJUČAK

Prikazani postupak proračuna oborinskih hidrograma velikih voda u uvjetima različitih stupnja urbanizacije i industrijalizacije predstavlja jednu od metoda koje se u hidrološkoj praksi koriste za rješavanje praktičnih problema iz ove oblasti. Ovaj postupak proračuna temelji se na korištenju određenih parametara na hidrološki izučenim slivovima sličnih geofizičkih i morfoloških karakteristika, u različitim stupnjevima urbanizacije. Neophodno je napomenuti da se izloženi postupak za urbane uvjete zasniva i na teorijskim postavkama preuzetim iz literature, koja se za konkretna područja moraju provjeriti. Zato je neophodno da se u sličnim područjima, gdje se u budućnosti očekuje intenzivnija urbanizacija i industrijalizacija, uspostave promatrački punktovi za kontinuirano praćenje promjena vodnog i pluviografskog režima, prije i poslije urbanizacije. Samo takvi podaci mogu potvrditi, i/ili osporiti, ispravnost teorijskih postavki preuzetih iz literature, a koji su ključni za definiranje vodnog režima u različitim stupnjevima urbanizacije i industrijalizacije.

LITERATURA

Aitken, A.P (1968): The application of storage routing methods to urben hydrology, J.Inst. Eng. Australia 40 (1-2), 5-11.

Anderson (1970): Effects of urban development on flood in northen Virginia. U.S. Geol. Survey, Water Supply Paper 2001-C, 22p.

Carter, R.W. (1971): Magnitude and frequency of floods in suburban areas, U.S. Geol. Survey Prof. Paper 424-B.

Espey, W:H. Jr.,Winslow, D.E. and Morgan, C.W. (1969): The effects of urbanization on peak discharge, Water Resources Symp. No.2, Univ. Texas, Austin.

Kiprich, Z.P (1940): Time of concentration of small agricultural watersheds, Civil Eng. (ASCE) 10(6), 362.

Leopold, L.B. (1968): Hydrology for urban and land planing – a guidebook on hydrologic effects on urban land used, U.S. Geol. Survey Circular 554.

Packman J. C. (1980): The Effects of Urbanization on Floof Magnitude and Frequenc,. Report No. 63, Institute for Hydrology, Wallingford, Oxon.

Petković T. (1983): Proračun maksimalnog proticaja na osnovu teorije graničnog intenziteta oticaja, Simpozijuo o inženjerskoj hidrologiji, Split.

Prohaska S. (1986): Definisanje hidrograma velikih voda u urbanim sredinama na hidrološki neizučenim profilima, Savetovanje jugoslovenskog društva za hidrologiju, Split.

Prohaska S.(1986): Effects of urbanization on mean and peak flows, Proceedings of the International Symposium on Comparision of Urban Drainage Models with Real Catchment Data. UDM 86, Dubrovnik.

Prohaska S. (2003): Hidrologija I deo, Hidrometeorologija, hidrometrija i vodni režim; Rudarsko-geološki fakultet, Institut za vodoprivredu “Jaroslav Černi” i RHMZ Srbije.

Prohaska S. (2006): Hidrologija II deo, Hidrološko prognoziranje, modelovanje i praktična primena; Institut za vodoprivredu “Jaroslav Černi”, Rudarsko-geološki fakultet i RHMZ Srbije.

Watkins, L.H. (1962): The Design of Urban Sewer Systems, DSIRRoad Research Tech. Paper No 55. HMSO, 96 pp.

AUTORI

Prof. Dr. Stevan Prohaska, dipl. građ. ing, Instutut za vodoprivredu “Jaroslav Černi”, Beograd, ul. Jaroslava Černog 80, Srbija, [email protected] Petković, dipl. građ. Ing, Republički hidrometeorološki Zavod Srbije, Beograd, Kneza Višeslava 66, SrbijaAleksandra Ilić, dipl. građ. Ing, Instutut za vodoprivredu “Jaroslav Černi”, Beograd, ul. Jaroslava Černog 80, Srbija


ANALIZA UTJECAJA OBORINSKIH VODA NA KANALIZACIJSKI SUSTAV ODVODNJE NA PODRUČJU GRADA RIJEKE

Jagoda Pilko, Josip Rukavina, Patricia Cuculić

SAŽETAK:U danom radu prikazan je razvoj, prisutni problemi kao i problematika daljnjeg rješenja

oborinske odvodnje u gradu Rijeci. Ukazano je na široki spektar različitih situacija koje smo spoznali upravljajući odvodnim sustavom. Iako se opisane situacije odnose na grad Rijeku, zbog sličnih uvjeta razvoja karakteristične su i za ostale priobalne gradove. Stoga se ta iskustva mogu primjeniti i na druga takva područja.

KLJUČNE RIJEČI: monitoring, oborinska odvodnja, rasteretne građevine, priobalje, Rijeka

ENGL: ANALYSIS OF STROMWATER IMPACT TO RIJEKA SEWER SYSTEM

ABSTRACTIn this paper we have presented the development, the present problems and also problems

regarding future solutions of storm water drainage in the town of Rijeka. We wanted to show a wide spectrum of different situation which we encountered managing the sewer system. Although all situations refer to the city of Rijeka, they are also typical for other costal towns. Therefore they can be applied to all costal areas.

KEY WORDS: monitoring, stormwater drainage, overflows, costal areas, Rijeka

UVOD1.

Početak organizirane izgradnje sustava kanalizacije u Rijeci ne može se precizno odrediti. Kanalizacija kao poseban predmet u spisima općinskog Građevinskog ureda nije vođena, što otežava utvrđivanje točnog podatka izgradnje kanalizacijske mreže.

Brojni izvori pitke vode i njihovi vodotoci koji su bili usmjereni u pravcu obale, nakon njihova pokrivanja bili su pogodni da se koriste kao prirodni kolektori za otpadnu i oborinsku vodu pri čemu određeni dokumenti ukazuju da su kanali za odvodnju oborinskih voda postojali još u XVIII. stoljeću.

Podaci koji govore o sustavnoj brizi i izgradnji kanalizacije (građenje objekata i cjevovoda za odvodnju voda) datiraju iz 1882. godine za područje općine Stari Grad i Zamet, a iz 1914. godine za područje Sušaka.

Do 1960. godine izgrađeno je 64 km kanalizacije, a kanalizacija je nicala kao niz manjih dijelova koji su neovisno funkcionirali jedan od drugoga sa direktnim ispustima u more. Kako se ovakvim načinom rješavanja kanalizacije nije vodilo računa o perspektivi i razvoju grada vrlo brzo su se dogodila „uska grla“ koja su prouzročila probleme.

„Idejnim projektom kanalizacije grada Rijeke“ (Voplin, 1961) koga je nositelj bio Čulinović, po prvi se puta sustavno sagledala koncepcija odvodnje kao jedinstvenog sustava uvažavajući do tada izgrađenu kanalizaciju. Pri tome je temeljni dokument za izradu ovog projekta tada bio važeći Generalni urbanistički plan grada Rijeke. Tim je projektom predviđen jedinstven kanalizacijski sustav centra Grada Rijeke na potezu od brodogradilišta „3.maj“ do Martinščice. Sustav je definiran kao mješoviti sa većim brojem rasteretnih preljevnih građevina, te sa omjerom razrijeđenja 1:1 koji se usmjerava prema lokaciji za pročišćavanje.

U okviru tog Idejnog projekta provedena su detaljnja snimanja postojećeg stanja kanalizacijske mreže, kao i detaljnja istraživanja oborinskih značajki šireg riječkog područja. Zbog kratkog raspoloživog niza podataka s ombrografa Rijeka, korišteni su podaci s ombrografa Kraljevica koji je bio aktivan u razdoblju od 1926. – 1940. godine. Obzirom na vrlo detaljnu razradu tog projekta u smislu analize slivnih površina i ostalih oborinskih značajki, dugoročno je to bio osnovni dokument temeljem kojeg su se vršile rekonstrukcije i gradila nova kanalizacija grada Rijeke.

Sredinom 70-tih godina prošlog stoljeća izrađeni su novi urbanistički planovi (GUP Rijeka, 1974), kao i izmjena GUP-a, Rijeka (1978), a koji su obuhvatili centar Rijeke i prigradska naselja. Sukladno tome izrađena je „Idejna studija kanalizacije područja GUP-a“ (Teh-projekt, 1979).

Godine 1994. izgrađen je uređaj za pročišćavanje otpadnih voda na lokaciji Delta kapaciteta 540.000 ES čime je započela i nova etapa razvoja odvodnog sustava grada Rijeke. Stoga se, promatrajući stvarni razvoj naselja u okolici Rijeke i svih ostalih važnih utjecajnih elemenata, ukazala potreba novelacije spomenute Studije iz 1979. godine te je izrađen projekt „Studija kanalizacijskog sustava riječkog područja“ (IGH, 1997), nositelj koje je bio D. Ravlić. Tom studijom predviđena je daljnja dogradnja sustava kanalizacije s postupnim prijelazom na razdjelni sustav, zadržavajući omjer razrijeđenja 1:1 u okviru izgrađenog mješovitog sustava.

Sva novija prostorno planska dokumentacija uvažavala je, u pogledu rješenja odvodnje, spomenutu Studiju iz 1997. godine sve do danas, pa tako i zadnji važeći planovi „Prostorni plan uređenja grada Rijeke“ (PP Rijeka, 2003) i „Generalni urbanistički plan Grada Rijeke“ (GUP Rijeka, 2007).

U skladu sa svim navedenim dokumentima kanalizacija grada Rijeke se postupno širila i danas je ona izgrađena u ukupnoj dužini od 285 km te uključuje 26 rasteretnih građevina (Slika 1).


Slika 1. Kanalizacijska mreža grada Rijeka

KARAKTERISTIKE DO SADA IZGRAĐENOG SUSTAVA ODVODNJE S 2. OSVRTOM NA OBORINSKI UTJECAJ

Generalni urbanistički plan grada Rijeke (GUP Rijeka, 2007) uz Prostorni plan (PP Rijeka, 2003) predstavlja ključni dokument za razvoj Rijeke u narednih 20 godina. Generalnim urbanističkim planom predviđen je niz projekata koji će promijeniti lice grada, kao što su izgradnja zone Delte s Porto Barošem, Sveučilišni kampus, sekundarno gradsko središte na Rujevici, razvoj zone Preluka i bivše Tvornice Torpedo. Neki od tih zahvata su započeti sa realizacijom i zahtjevaju kompleksno sagledavanje rješenja oborinske odvodnje.

Ukupne površine koje su obuhvaćene GUP-om iznose 4851 ha. Danas pokrivenost odvodnje iznosi cca 2030 ha. Sa cca 85% te površine oborinske vode prihvaćaju se putem izgrađenog mješovitog sustava odvodnje. Današnje funkcionalno stanje kanalizacijskog sustava nije u potpunosti poznato. Obzirom da se u kišnom periodu pojavljuju problemi na radu sustava, očito je da su se mnogim zahvatima na mreži i raznim utjecajima poremetila predviđena stanja rada definirana prvobitnim projektima. Na primjer „Idejni projekt kanalizacije grada Rijeke“ (Voplin, 1961) je, nakon detaljnog snimanja postojećeg sustava odvodnje i definiranja slivnih površina, na površini definiranoj tadašnjim GUP-om od 1420 ha predvidio potrebu izgradnje 30 rasteretnih građevina, Nakon toga, sve do danas, više se nisu tako detaljno analizirale slivne površine sa svim svojim utjecajnim elementima, pa danas imamo 26 rasteretnih građevina (Slika 2) od kojih je veliki broj nekontrolirano interventno građen radi lokalnog rješavanja oborinskih problema. To je znak da se sustav poremetio te trenutno nije moguće znati koliko samo taj segment utječe na njegovu funkcionalnost. Istraživanje rada ovih rasteretnih građevina, zbog potpuno nekontrolirane gradnje u pojedinim slučajevima, izrazito je teško. Često su te građevine građene na teško dostupnim mjestima, rasterećenja ne odvode vodu direktno u za to namijenjene recipijente, već se nizvodno

spajaju ponovno na sustav odvodnje te time tvore svojevrsne „nekontrolirane“ petlje. Na rasteretne kanale u pojedinim slučajevima neposredno su spojene i sanitarno potrošne otpadne vode.

Slika 2. Detalj rasteretne građevine na sustavu Grad

S obzirom da je dugoročna koncepcija bila izgradnja mješovitog sustava, sve donedavno smatralo se logičnim sve oborinske vode prihvaćati u sustav odvodnje bez da se provela ozbiljna analiza kako će te količine utjecati na poremećaj dotadašnje projektirane koncepcije odvodnje, kao i daljnji razvoj sustava. Sukladno tome su se i oborinske vode zaobilaznice grada Rijeke (Slika 3), čiji je sjeverni trak izgrađen 1989. godine, spojile neposredno na sustav odvodnje grada. Zbog dužine zaobilaznice koja je uvjetovana longitudinalnim smještajem Rijeke, radi se o velikim slivnim površinama, a samim time i količinama oborinske vode koja nije spojena na kanalizacijski sustav u jednoj već u više točaka. Time oborinske vode zaobilaznice narušavaju rad sustava na više lokacija na kojima se, pri intenzivnijim oborinskim epizodama, pojavljuju nekontrolirana izlijevanja.

Slika 3. Riječka zaobilaznica


U „Studiji kanalizacijskog sustava riječkog područja“ (IGH, 1997) po prvi put se na riječkom području definira daljnji razvoj kanalizacijskog sustava kao razdjelni. Kako se već tada grad Rijeka znatno proširio na rubna područja spomenutom studijom pa i svim daljnjim projektima širenja mreže na tim područjima je sagledavano samo rješenje sanitarno potrošnih otpadnih voda kao dio toga sustava. Oborinske vode tih područja nisu sagledavane. Obzirom da je Studija (IGH, 1997) rađena kao temeljni dokument razvoja sustava komunalnih otpadnih voda koje se pročišćavaju na tada već izgrađenom uređaju za pročišćavanje Delta, njen zadatak nije ni bio riješiti koncepciju oborinske odvodnje grada u cjelini. Izrada dokumenta koji bi sagledavali problem oborinske odvodnje grada trebala je uslijediti odmah nakon izrade Studije, a prije nego li su donešeni novi Prostorni plan (PP Rijeka, 2003) i Generalni urbanistički plan (GUP Rijeka, 2007).

No, kako takav dokument za sada nije realiziran, navedena prostorno-planska dokumentacija nije mogla kvalitetno sagledati što znači izgradnja novih građevinskih područja u smislu oborinskih otjecaja i njegovog rješavanja. Na primjer, prirodni geografski recipijenti (vrtače) ne uzimaju se u obzir za moguća lokalna rješenja oborinskih otjecaja, već se i ona uglavnom određuju kao građevinska područja te se time znatno povećava problem. Osim toga, urbanisti ne prepoznaju lokalno zbrinjavanje oborinskih voda „na licu mjesta“ čime bi se smanjila potreba skupih prihvatnih cjevovoda. U ovom slučaju premalo su iskorištene prednosti krškog terena. Osim rješenja upojnim bunarima, travnati krovovi, propusne parkirne površine, prirodne retencije i sl. već su poznata rješenja koja bi u urbanističkim projektima trebalo koristiti, a ne stvarati velike nepropusne površine koje kanaliziraju oborinsku vodu sa rubnih područja prema niskim zonama centra te tamo stvaraju još veći problem.

Po donošenju planova uglavnom se točkasto rješava intenzivna izgradnja, a sustavno rješenje upravljanja oborinskim vodama na postoji. Ovo ukazuje na problem koji se često događa zadnjih godina da se zbog nesagledavanja sustavne koncepcije dešavaju interventna lokalna rješenja oborinske odvodnje. Bitno je upozoriti da, iako lokalna rješenja kratkročno rješavaju probleme, kasnije ih se možda neće moći ukomponirati u sustavno rješenje oborinske odvodnje koje će morati uslijediti. Često se u praksi potvrđuje da su najskuplja rješenja ona koja nisu planski proizašla iz cjelokupno sagledane koncepcije.

Kada promatramo postojeći mješoviti sustav koji je dimenzioniran i većim dijelom izgrađen osnovnom još „Idejnog projekta kanalizacije grada Rijeke“ (Voplin, 1961) i Idejnom studijom kanalizacije područja GUP-a (Teh-projekt, 1979), možemo konstatirati da je već odavno preopterećen oborinskim vodama. Razloge tome možemo pronaći kako u promijeni ulaznih parametara kišnog intenziteta koji su u odnosu na analize iz 1961. godine danas pouzdanije određene, tako i intenzivnoj izgradnji gradskog područja čime su se znatno proširile utjecajne slivne zone u odnosu na zone analizirane pred 30-tak ili više godina.

Prema navodima projekta iz 1961. počinje korištenje podatka o mjerodavnom intezitetu za Rijeku od 160 l/s/ha. Ovaj ulazni parametar je na pojednostavljen način dugo godina korišten. Često se tome nije pridružio podatak da se radi o 2-godišnjem povratnom periodu 20 minutnog trajanja. Upravo zbog toga se u mnogim slučajevima i pogrešno koristio kao univerzalni broj za lokacije koje je trebalo drugačije promatrati. Slično je tretiran i kasnije proračunati podatak o 20-minutnom intenzitetu 2-godišnjeg povratnog perioda od 245 l/s/ha (IGH, 2007).Za sva daljnja projektiranja upravo je ovaj podatak (a ne kao što bi trebalo familija HTP ili ITP krivulja u ovisnosti o vremenu trajanja i povratnom periodu) uziman kao mjerodavan i prikladan za primjenu u praksi proračuna odvodnje, Na taj je način i sva nova rubna nadogradnja sustava grada Rijeke dimenzionirana na veći intenzitet, a bez da se sveobuhvatno sagledavao utjecaj istog na postojeći sustav. Uz to, prisutna je dodatna greška obzirom da je uzimanjem mjerodavnog intenziteta kao

neke konstante zanemarena geneza formiranja oborinskog otjecaja, pa su tako svi objekti na odvodnom sustavu za koje je vrijeme koncentracije kraće od 20 minuta poddimenzionirani, a dulje od 20 minuta predimenzionirani. Isto tako, obradama pri kojima je uzet 2-godišnji povratni period tretirani su samo relativno učestaliji oborinski događaji, a evakuacija oborinskih voda rijeđih pojava uopće se, pri planiranjima mreže odvodnje pojedinih naselja, nije do sada razmatrala.

Iz svega navedenog možemo zaključiti da je postojeći sustav preopterećen oborinskim vodama. Svako daljnje širenje mreže zahtjeva postupno odvajanje oborinskih voda iz sustava uz cjelokupno sagledavanje slivnih karakteristika i najnovijih analiza kišnih intenziteta (Građevinski fakultet Rijeka, 2008).

Uslijed povećanja količina oborinskih voda, smanjenja potrošnje vode pa time i smanjenja količina sanitarno-potrošne otpadne vode te nepotpune pokrivenosti grada Rijeke mrežom fekalne kanalizacije, omjer razređenja dotoka (kišni:sušni) na uređaj za pročišćavanje Delta (Slika 4) je sada čak 10:1. Projektirane količine osnovom kojih je izgrađen mehanički predtretman-uređaj Delta iznose 1500 l/s u sušnom periodu, 3000 l/s u kišnom periodu. Sadašnje stanje je takvo da na taj mehanički predtretman u sušnom periodu dotječe 300 l/s, a u kišnom 3000 l/s.

Ulazak Republike Hrvatske u Europsku Uniju zahtjevati će ubrzavanje izgradnje viših stupnjeva pročišćavanja otpadnih voda. Svako preveliko razrijeđenje otpadne vode znači poremećaj u biološkim procesima. U sadašnjoj fazi izgrađenosti mehaničkog predtretmana na postojećem uređaju za pročišćavanje otpadnih voda i podmorskom ispustu na Delti, taj problem se za sada manifestira samo kao problem veće potrošnje električne energije. Zbog toga je potrebno što prije na kanalizacijskom sustavu grada Rijeke započeti s postupnim rješavanjem odvajanja oborinskih voda, kao i sustavnim rješavanjem evakuacije oborinskih voda.

Slika 4. Uređaj za pročišćavanje otpadnih voda Delta


PODUZETE AKCIJE RADI SAGLEDAVANJA I POBOLJŠANJA 3. FUNKCIONALNOSTI POSTOJEĆEG SUSTAVA ODVODNJE

Svi do sada navedeni problemi potakli su djelatnike Vodovoda i kanalizacije Rijeka na niz akcija tijekom posljednjih 5 godina kojima se pokušava utjecati na poboljšanje rada sustava, između ostalog i kao preduvjet daljnjem povećanju stupnja pročišćavanja. Osim akcija snimanja stanja i monitoringa kao osnove za daljnje projektiranje i upravljanje, poduzete su i određene mjere u smislu spriječavanja daljnjeg narušavanja sustava:

Zabranjen je bilo koji daljnji prihvat novih količina oborinskih voda u postojeći 1. sustav. Zahtjeva se iznalaženje rješenja koja neće imati negativan utjecaj na izgrađeni sustav odvodnje, a ovisno o lokaciji sudjeluje se i u iznalaženju najboljih rješenja oborinskih otjecaja.

Gdje god se ukaže prilika lokalno se odvajaju oborinske vode iz sustava.2. Djelatnici ViK-a intezivno sudjeluju u raspravama prostorno-planske dokumentacije 3.

te se kroz uvjete i suglasnosti na sve projekte pokušava ukazati na problematiku, te potrebu iznalaženja što pravilnijih tehničkih rješenja i oborinske odvodnje.

Zbog sagledavanja stanja i funkcionalnosti postojećeg sustava pristupilo se 4. sustavnom detaljnom snimanju kanalizacijskog sustava vrlo sofisticiranom opremom.

Ugrađeno je 13 ombrografa na sustavu. Pri rasporedu se vodilo računa da isti 5. prostorno i visinski pokriju cjelokupno područje odvodnje i da budu smješteni na utjecajnim slivovima. Uz to, u suradnji sa Građevinskim fakultetom u Rijeci (2008) izrađena je i računalna aplikacija obrade podataka sa ombrografa čime se omogućava sistematizacija i obrada podataka o značajkama kratkotrajnih jakih oborina kao osnova za daljnje analize.

Postupno se uvode i mjerenja protoka na karakterističnim pozicijama sustava. 6. Dobiveni podaci analizirati će se zajedno sa kišnim događajima kako bi se točno detektirao utjecaj oborina na sustav, sve u svrhu daljnjeg sagledavanja funkcioniranja sustava, kao i rješavanja problema osiguranja primjerene odvodnje – kako komunalnih otpadnih voda, tako i oborinskih voda.

Unapređuje se sustav GIS dokumentiranja značajki kanalizacijskog sustava (prije 7. svega geometrije i stanja).

Nastavlja se razvoj telemetrijskog sustava kao osnove za operativno upravljanje 8. kanalizacijskim sustavom u realnom vremenu.

Sustavno je započeto čišćenje kolektora u niskoj zoni grada kako bi se povećala 9. učinkovitost rada rasteretnih građevina.

Prati se stručnu literaturu i najnovija svjetska saznanja o primjenama praktičnih 10. rješenja vezano uz oborinsku odvodnju, te ih se nastoji aplicirati u postojeća i buduća rješenja..

Djelatnici VIK-a svjesni su činjenice da su ovo samo početne akcije na rješavanju i širem sagledavanju problematike, ali vrlo značajne i prije svega neophodne ukoliko se žele postići optimalna rješenja i pravilno upravljati sustavima odvodnje.

ZAKLJUČAK4.

Provedena sagledavanja pokazala su da je kanalizacijski sustav grada Rijeke tijekom svoga razvoja doživio korjenite promjene. Prvotno mješoviti sustav odvodnje kojime je bio obuhvaćen znatno manji dio tadašnjeg urbanog gradskog prostora, širenjem gradskih prostora limitirao je mogućnost funkcionalnog rada u uvjetima prihvata novih količina voda. Posebice se to odnosi na situacije s pojavama intenzivnijih oborina koje stvaraju problem kako unutar dijelova mješovitog sustava, tako i na područjima rubnih urbanih dijelova gdje do sada nije niti bilo sustavno sagledavan problem prikupljanja i odvodnje oborinskih voda. Dodatni se problemi očekuju pri planiranoj nadgradnji postojećeg uređaja za pročišćavanje otpadnih voda na Delti II stupnjem (biološkim) pročišćavanja, kada će biti teško postići učinkovitost II faze s omjerom razrijeđenja (mokri : suhi dotok) 10:1 umjesto početno planiranih 2:1.

Stoga je nužno nastaviti i intenzivirati put sustavnog rješavanja problema oborinske odvodnje. Zbog vrlo zahtjevne i kompleksne problematike nije dovoljan samo entuzijazam djelatnika Vodovoda i kanalizacije, već je potrebno angažirati puno veći broj stručnjaka različitih profesija (urbanisti, hidrotehničari, hidrauličari, hidrolozi, tehnolozi, ekolozi i sl.) kako bi se planovi razvoja odvodnje maksimalno uskladili. Pri tom treba koristiti što jednostavnija rješenja kao najoptimalnija za što je potreban značajan timski stručni angažman.

Daljnja koncepcijska rješenja oborinske odvodnje moraju zajednički sagledavati i objedinjavati novu odvodnju grada i rasterećenja oborinskih voda s postojećeg kanalizacijskog sustava sagledavajući sve prethodno rečene probleme. Isto tako moraju uzeti u obzir i stanje postojećeg sustava u svakom pogledu (vodonepropusnost, strukturalna oštećenja, funkcionalnost, tehničke karakteristike i sl.). Također je nužno objediniti rješenje odvodnje svih prometnica bez obzira na nadležnost (nerazvrstane, županijske, državne). Time bi se u budućnosti trebala izbjeći primjena lokalnih neobjedinjenih rješenja oborinske odvodnje.

Bez cjelovitog koncepcijskog rješenja za cijelo područje grada Rijeke i šire, struka jednostavno ne može kvalitetno niti dati parcijalna rješenja koja se odnose isključivo na lokalni obuhvat plana bez šireg sagledavanja problematike. Slivna područja i utjecajne zone oborinskih otjecaja treba sagledavati po konfiguraciji i karakteristikama terena, a ne po granicama jedinica lokalnih samouprava. Struka od koje se očekuje mišljenje, smjernice i preporuke, bez takve podloge ne može niti komentirati ispravnost tih parcijalnih rješenja.

U tom smislu primjereno je rad zaključiti izrekom prekaljenog stručnjaka koji je izjavio „Nemojte pojednostavljivati na početku, pa poslije popravljati, jer je to vrlo skupo, stoga problem treba shvatiti i promatrati kao kompleksan, a jednostavno ga riješiti“.


LITERATURA5.

Građevinski fakultet Rijeka (2008): Osnovna analiza oborinskih značajki i izrada programske podrške za arhiviranje i pretraživanje oborinskih podataka s oborinskih postaja JKP „Vodovoda i kanalizacije“ Rijeka – I faza, Rijeka, nepublicirano.

GUP Rijeka (1974): Generalni urbanistički plan općine Rijeka, Općina Rijeka, Rijeka

GUP Rijeka (1978): Korekcija Generalnog urbanističkog plana općine Rijeka, Općina Rijeka, Rijeka.

GUP Rijeka (2007): Generalni urbanistički plan Grada Rijeke, Grad Rijeka, Rijeka.


PPU Rijeka (2003): Prostorni plana uređenja grada Rijeke, Grad Rijeka, Rijeka.

Teh-projekt (1979): Idejna studija kanalizacije područja GUP-a, Rijeka, nepublicirano.

Voplin (1961): „Idejni projekt kanalizacije grada Rijeke“, Rijeka, nepublicirano.

AUTORI

dipl.inž.građ Jagoda Pilko, KD Vodovod i kanalizacija Rijeka, PRJ Kanalizacija, Dolac 14, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]

dipl.inž.građ Josip Rukavina, KD Vodovod i kanalizacija Rijeka, PRJ Kanalizacija, Dolac 14, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]

Patricia Cuculić teh., KD Vodovod i kanalizacija Rijeka, PRJ Kanalizacija, Dolac 14, Rijeka, 51.000, Hrvatska


ODVODNJA OBORINSKIH VODA NA LOKALITETU PLANIRANOG SVEUČILIŠNOG KAMPUSA U RIJECI – PROBLEMATIKA I RJEŠENJE

Gianantonio Santin, Boris Uzelac, Marko Sokol, Ivana Sušanj

SAŽETAKKada se planirani Sveučilišni kampus u Rijeci izgradi, neizgrađene parkove i prirodne površine

zamjeniti će objekti. To će promjeniti uvjete otjecanja oborinskih voda (povećano površinsko otjecanje i smanjena infiltracija u tlo). Stoga je pri projektiranju odvodnje oborinskih voda bilo nužno pronaći način odvodnje i tih dodatnih količina oborina. Detaljan plan uređenja (DPU - rješenje kanalizacije) predlagao je sakupljanje voda posebnim sustavom kolektora te priključenje na sustav postojeće gradske kanalizacije. Takvo rješenje nije bilo moguće realizirati jer kapacitet postojeće kanalizacije nije dovoljan da primi i dodatne količine oborinskih voda. Osmišljeno je novo rješenje koje predlaže cjelovitu odvodnju oborinskih voda te njihovo prikupljanje i zadržavanje na samom lokalitetu Sveučilišnog kampusa - u planiranom jezeru/ retenciji. Cilj je da se voda maksimalno zadrži na području sliva (čime se povećava vrijeme koncentracije) i da se u krajnjoj nuždi višak oborinskih voda preusmjeri u sliv potoka Orehovica, iako je prirodni pad (orografski) usmjeren prema gradu (Riječki sliv). Dani rad detaljnije obrađuje to novo rješenje kao mogući primjer i za buduća planiranja odvodnje oborinskih voda urbanih područja.

KLJUČNE RIJEČI:- urbani sliv, oborinska odvodnja, oborinski kolektori, jezero – retencija, crpljenje vode

PRECIPITATION WATER DRAINAGE ON THE SITE OF THE PLANNED UNIVERSITY CAMPUS IN RIJEKA - ISSUES AND SOLUTION

ABSTRACTWhen the construction of the planned University campus of Rijeka is finished, yard parks and

natural lands will be replaced by facilities. This will change the terms of precipitation water runoff (increased surface runoff and reduced infiltration into the soil). Therefore it was necessary to find a new way to drain this additional rainfall. A detailed plan (DPU – sewerage solution) suggests collecting of the rainfall in system by special collectors and connection to the existing drainage system of the city. Such solution could not be realized because the capacity of existing sewerage system is not sufficient to accept additional quantity of rainfall. A new solution was designed which suggests complete drainage of precipitation water and retention at the site of the university campus - in a planned lake / retention. The purpose is to maintain maximum water in the catchment area (which results in increasing the time of concentration), and if necessary divert excess water into the the catchment area of the stream Orehovica, although the natural (0r0graphic) slope is directed towards the city (Rijeka catchment area). The presented work processes in more detail the new solution as a possible example for future planning of precipitation water drainage of urban areas.

KEYWORDS:urban catchment, precipitation drainage, precipitation collectors, lake - retention,

drawing water

UVOD1.

Odvodnja oborinskih voda novoizgrađenih naselja koja se nalaze na širem gradskom području vrlo često predstavlja problem zbog ograničenja koje nameće postojeća izgrađena infrastruktura, planirana s drugačijim uvjetima i režimima otjecanja. Tako je bilo i u slučaju planirane izgradnje Sveučilišnog kampusa u Rijeci, na predjelu Trsat na kome je ranije postojala vojarna s relativno malim udjelom izgrađenih površina u odnosu na ukupan prostor. Planirana izgradnja novoga Sveučilišnog kampusa bitno povećava udio vodonepropusnih površina, tako da je bilo nužno planirati i projektirati i primjerenu odvodnju oborinskih voda s toga područja. Projekt izgradnje sustava za odvodnju oborinskih voda kampusa obuhvaća izgradnju kanalizacijskog sustava područja kampusa te lokalno zadržavanje, akumuliranje i moguće ispuštanje u podzemlje svih oborinskih voda u skladu s hidrogeološkim značajkama terena, vodnogospodarskim uvjetima zaštite podzemnih voda i planom uređenja kampusa.

Da bi se realizirala ideja o izgradnji kampusa na tom području, izrađen je novi detaljni plan uređenja prostora (D.P.U)i u sklopu njega rješenje kanalizacije (odvojeni sustav kanalizacije – razdjelna kanalizacija) (Građevinsko – Arhitektonski fakultet u Splitu, 2005). Predloženim rješenjem (sastavni dio D.P.U.) oborinske vode sa područja kampusa se sakupljaju posebnim sustavom i priključe u sustav postojeće gradske kanalizacije. Zbog ograničenja kapaciteta postojeće gradske kanalizacije, predviđeno je da se prije upuštanja u kanalizaciju količine vode (2 god. p.p.) smanjuju lokalnim retenciranjem ili upuštanjem u podzemlje.

U međuvremenu su se promijenili uvjeti komunalnog društva vezani uz mogućnost priključka dijela oborinskih voda na gradsku kanalizaciju, odnosno utvrđeno je da se u sadašnjem trenutku na gradsku kanalizaciju ne mogu priključiti dodatne količine oborinskih voda, pa tako ni buduća oborinska kanalizacija kampusa Trsat. Zbog toga je bilo nužno odrediti novo rješenje odvodnje oborinskih voda toga područja u kojem će se zbrinjavanje oborinskih voda rješavati u cjelini lokalno ili na neki drugi način.

Ovakva situacija bitno je utjecala na problematiku rješavanja odvodnje oborinskih voda, jer su se svi raniji planovi i rješenja morali preispitati i revidirati kako bi odgovarali trenutnim i očekivanim daljnjim potrebama ovog prostora i regije u cjelini.

Na osnovi novog projektnog zadatka koji je definirao novo nastalo stanje i predložio opseg poslova na izradi idejnog rješenja odvodnje oborinskih voda sa Sveučilišnog kampusa, u sklopu osnovne djelatnosti Hrvatskih voda izrađena je projektna dokumentacija “ Kanalizacijski sustav oborinskih voda s područja sveučilišnog kampusa Trsat u Rijeci – idejno rješenje” (Hrvatske vode, 2007). Navedena projektna dokumentacija i u njoj analizirana te predložena rješenja su osnova ovog rada.


OCJENA PROBLEMA ODVODNJE OBORINSKIH VODA NA LOKALITETU 2. KAMUPSA

2.1 Stanje prije izgradnje Područje planiranog Sveučilišnog kampusa u Rijeci rasprostranilo se na prostoru prijašnje

vojarne na Trsatu. Velik dio sadašnjeg analiziranog prostora zauzimale su neizgrađene parkovne i prirodne površine na kojima su se oborinske vode neposredno infiltrirale neposredno u tlo. Planirano urbanističko - arhitektonsko rješenja Kampusa bitno je promijenilo uvjete otjecanja oborinskih voda kako u smislu povećanja izgrađenosti površina a time i povećanja njihovih količina, tako i u pogledu načina i površinskih putova dreniranja oborinskih voda. Naime, prirodne površinske depresije ka kojima se dosad drenirao dio oborinskih voda novim su urbanističko-arhitektonskim rješenjem prostora kampusa uglavnom su zaravnjene ili predviđene kao prostor za izgradnju pojedinih sadržaja kampusa, tako da je trebalo pronaći nove načine njihove evakuacije.

2.2. Predloženo rješenje iz D.P.U – a Kampusa Prema predloženom rješenju iz D.P.U kampusa veći dio otpadnih i oborinskih voda, prema

topografskim značajkama i raspoloživim kapacitetima postojećih kanala trebalo se priključiti na postojeću mješovitu kanalizaciju u Krautzekovoj, te manji dio na kanalizaciju u Dukićevoj i Strižićevoj ulici (kanalizacija grada Rijeke) ( Slika 1.).

Raspoloživi protočni kapaciteti navedenih odvodnih kanala su bile procjenjene na slijedećim veličinama :

kanal u zapadnom dijelu Krautzekove ulice : 600,0 l/s (uz rekonstrukciju )•kanal u istočnom dijelu Krautzekove ulice : 1240,0 l/s (uz rekonstrukciju )•kanal u Dukićevoj ulici : 200,0 l/s•

Slika 1. Izvod iz DPU-a Kampusa oborinske kanalizacije()

Na osnovu veličine površina po fazama izgradnje i vrstama površina (Tablica 1.), uz izračunate srednje koeficijente otjecanja sa vlastitih slivnih površina i usvojeno vrijeme koncentracije od 20,0 min dobivene su slijedeće maksimalne količine u funkciju faze izgradnje i različitih povratnih perioda (Tablica 1.).

Tablica 1. Faze izgradnje, podjela po vrstama površina i maksimalne količine u funkciji faze izgradnje i povratnog perioda

faze krovovi( Ha )

zelene površine

pješačke površine

prometnice i parkirališta

ukupno(Ha)

Q 1-god. PP(m 3/s)

Q2-god.PP

(m 3/s)

I. 3,39 2,58 1,62 1,81 9,40 1,08 1,31II. 3,31 0,75 0,82 2,14 7,03 2,12 2,56III. 3,64 4,72 3,06 1,59 13,01 3,34 4,04

ukupno 10,34 8,05 5,50 5,54 29,44

d=400

d=400

d=350

d=400

d=70

/105

d=500

d=50/75

d=300

d=400

d=60

0

d=50

0

d=40

0

d=350

d=40

0

d=40

0

d=45

0

d=400

d=400

d=70

0

d=40

0

d=400 d=70

0d=

60/9

0

d=500

(rekonstrukcija u d=700)

d=500

(rekonstrukcija u d=700)

d=35

0

d=350

d=40

0

d=350

d=400

d=50

0

d=400

d=400

d=400

d=400

d=350

d=350

d=350

d=400

d=400

d=350

d=350

d=70

0

ulica Tome Strižića

ulica Vjekoslava Dukića

Krautzekova ulica

LEGENDA:

Slika 1. Izvod iz DPU-a Kampusa oborinske kanalizacije()

Na osnovu veli ine površina po fazama izgradnje i vrstama površina (Tablica 1.), uz izra unate srednje koeficijente otjecanja sa vlastitih slivnih površina i usvojeno vrijeme koncentracije od 20,0 min dobivene su slijede e maksimalne koli ine u funkciju faze izgradnje i razli itih povratnih perioda (Tablica 1.). Tablica 1. Faze izgradnje, podjela po vrstama površina i maksimalne koli ine u funkciji

faze izgradnje i povratnog perioda faze krovovi

( Ha ) zelene

površine pješa ke površine

prometnice i parkirališta

ukupno(Ha)

Q 1- god. PP (m 3/s)

Q2-god.PP (m 3/s)

I. 3,39 2,58 1,62 1,81 9,40 1,08 1,31 II. 3,31 0,75 0,82 2,14 7,03 2,12 2,56 III. 3,64 4,72 3,06 1,59 13,01 3,34 4,04

ukupno 10,34 8,05 5,50 5,54 29,44 S obzirom da postoje a gradska kanalizacija nije mogla prikupiti daleko ve e oborinske vode od raspoloživih, bilo je predvi eno da se problem riješi izgradnjom retencijskih bazena i produženjem vremena koncentracije.


S obzirom da postojeća gradska kanalizacija nije mogla prikupiti daleko veće oborinske vode od raspoloživih, bilo je predviđeno da se problem riješi izgradnjom retencijskih bazena i produženjem vremena koncentracije.

Uz produženje vremena koncentracije za oko 22,00 minute (ukupno vrijeme koncentracije na t=42,00minute) dobivene su sljedeće količine:

I faza - Q = 9,4* 0,57 *123,9 = 0,66 m3/s II faza - Q = 16,4* 0,64 *123,9 = 1,30 m3/s III faza - Q = 29,4* 0,56 *123,9 = 2,04 m3/s

Povećanje vremena koncentracije je osiguralo da su se protoci toliko smanjili tako da su postojeći kolektori mogli prihvatiti navedene količine. Produženje vremena koncentracije je riješeno pomoću cijevne retencije tako da su profili kanala bili daleko veći od potrebnih protočnih zahtjeva. No, kako su se u međuvremenu uvjeti za priključak u gradsku kanalizaciju promijenili, odnosno utvrđeno je da se u gradsku kanalizaciju ne mogu priključiti oborinske vode kampusa, predloženo je novo rješenje i to na osnovu novog projektnog zadatka.

2.3. Osnovne smjernice za projektiranje (izvod iz projektnog zadatka)

Osnovni uvjeti:- kanalizacijski sustav područja je razdjelni- zaštita podzemnih voda se mora planirati u skladu sa važećim propisima, pravilnicima

te odlukama o zonama zaštite izvorišta vode. Prema važećoj odluci o sanitarnoj zaštiti izvorišta vode za piće, područje kampusa je dio izvorišta koji se nalazi u II zaštitnoj zoni.

- sustav za sakupljanje i odvodnju se treba dimenzionirati na 5. god. povratni period - ispusni sustav u podzemlje se mora dimenzionirati na 10. god. povratni period- za proračun mjerodavnih količina koristiti I.T.P krivulju iz D.P.U-a- veličine i karakteristike površina vidljive su u D.P.U kampusa

Ograničenja pri projektiranju:- oborinske vode s područja kampusa ne smiju ugrožavati izvore vode za piće- oborinske vode s područja kampusa ne smiju ugrožavati normalno korištenje prostora kampusa u skladu sa namjerom površina- osiguranje funkcioniranja sustava u svim incidentnim situacijama- sustavom odvodnje i ispuštanja ne smiju se ugrožavati vitalni dijelovi i objekti te

susjedna nizvodna područja kampusa, naročito treba zaštititi podzemne dijelove zgrada

PROJEKTNO RJEŠENJE ODVODNJE OBORINSKIH VODA NA LOKALITETU 3. KAMPUSA

Prema zahtjevima iz projektnog zadatka te uz analizu svih dosadašnjih rješenja, napravljen je prijedlog rješenja odvodnje Sveučilišnog kampusa za sve faze izgradnje (Slika 2), a koje je predstavljeno u nastavku.

Uvodno je za napomenuti da novi projektni zadatak uvjetuje da se vodne građevine moraju dimenzionirati na 5. i 10. god. P.P., što bitno povećava količinu mjerodavnih padalina i protoke predviđene D.P.U-a, te s time i potrebne dimenzije građevina. Povećanje količina je između 20 do

50% zavisno od povratnog perioda i vremena koncentracije.

Slika 2. Projektno rješenje odvodnje oborinskih voda na lokalitetu kampusa

Osnovna ideja novopredloženog rješenja sastoji se u slijedećem : Kako je, zbog ograničenog kapaciteta postojeće gradske mješovite kanalizacije zabranjen

priključak povećanih količina oborinskih voda sa područja Sveučilišnog kampusa u navedeni sustav, a rekonstrukcija gradske kanalizacije koja bi mogla odvodniti dodatne količine upitna, danim rješenjem predloženo je da se kompletna odvodnja oborinskih voda koja površinski gravitira prema gradu zadrži maksimalno na području sliva, te da se u krajnjoj nuždi preusmjeri u sliv potoka Orehovica.

Navedeni sliv je samo djelomično opterećen gradskom odvodnjom te može prihvatiti određene dodatne količine površinske vode.

Za napomenuti je da hidrogeološki sliv kampusa većim djelom gravitira prema potoku Orehovica i prema potoku Javor. Prisutno je ograničenje da se sliv nalazi u drugoj zaštitnoj zoni izvora Martinščice, te je stoga u navedenom slivu potrebno evakuirati samo čiste oborinske vode.

Na području kampusa nisu izvedeni detaljni hidrogeološki radovi, tako da na raspolaganju nisu stajale podloge o vrijednostima koeficijenata vodopropusnosti terena kao i osnovni smjerovi kretanja podzemnih voda. Stoga je, da bi se analizirala mogućnost upuštanja oborinskih voda

2

d=400

4

OK1 +OK2

OK2

OK1

OK1

OK8

OK7

OK6

OK5

OK5

OK3+OK4+OK5

OK3+OK4

OK3

OK4

3

5

6

77

Krautzekova ulica

LEGENDA:

LEGENDA: - PREDLOŽENO RJEŠENJE OBORINSKE KANALIZACIJE

potok Orehovica

Slika 2. Projektno rješenje odvodnje oborinskih voda na lokalitetu kampusa

Osnovna ideja novopredloženog rješenja sastoji se u slijede em : Kako je, zbog ograni enog kapaciteta postoje e gradske mješovite kanalizacije zabranjen priklju ak pove anih koli ina oborinskih voda sa podru ja Sveu ilišnog kampusa u navedeni sustav, a rekonstrukcija gradske kanalizacije koja bi mogla odvodniti dodatne koli ine upitna, danim rješenjem predloženo je da se kompletna odvodnja oborinskih voda koja površinski gravitira prema gradu zadrži maksimalno na podru ju sliva, te da se u krajnjoj nuždi preusmjeri u sliv potoka Orehovica. Navedeni sliv je samo djelomi no optere en gradskom odvodnjom te može prihvatiti odre ene dodatne koli ine površinske vode. Za napomenuti je da hidrogeološki sliv kampusa ve im djelom gravitira prema potoku Orehovica i prema potoku Javor. Prisutno je ograni enje da se sliv nalazi u drugoj zaštitnoj zoni izvora Martinš ice, te je stoga u navedenom slivu potrebno evakuirati samo iste oborinske vode. Na podru ju kampusa nisu izvedeni detaljni hidrogeološki radovi, tako da na raspolaganju nisu stajale podloge o vrijednostima koeficijenata vodopropusnosti terena kao i osnovni smjerovi kretanja podzemnih voda. Stoga je, da bi se analizirala mogu nost upuštanja oborinskih voda u podzemlje putem upojnih bunara, kanala ili infiltracijskih kanala, te da oborinske vode s podru ja kampusa ne bi ugrožavale korištenje prostora kampusa u skladu sa namjenom površina ili pojedinih objekata kampusa a posebno podzemnih dijelova zgrada i susjednih nizvodnih podru ja,


u podzemlje putem upojnih bunara, kanala ili infiltracijskih kanala, te da oborinske vode s područja kampusa ne bi ugrožavale korištenje prostora kampusa u skladu sa namjenom površina ili pojedinih objekata kampusa a posebno podzemnih dijelova zgrada i susjednih nizvodnih područja, ocijenjeno da je potrebno nadopuniti postojeći geotehnički izvještaj sa dodatnim hidrogeološkim istraživanjima.

Prikazanim rješenjem kod dimenzioniranja osnovnih vodnih građevina nije uzeta u obzir mogućnost infiltracije zbog nepoznavanja osnovnih parametara infiltracije u podzemlje (upojnost a naročito smjerovi kretanja podzemnih voda). Ako će daljnja hidrogeološka istraživanja pokazati mogućnost upijanja bez štetnih posljedica, navedena saznanja mogu bitno utjecati na smanjenje dimenzija predloženim početnim rješenjem planiranih osnovnih vodnih građevina –retencija. Naime, u danom rješenju retencije i ostale vodne građevine su dimenzionirane bez mogućnosti upoja.

Sliv kampusa (površina sliva: 24,60 Ha bez prometnica i parkirališta) orografski većim djelom gravitira prema gradu tako da je nemoguće vršiti cjelovitu gravitacijsku odvodnju prema slivu potoka Orehovica. Navedeni razlog je uvjetovao da je sliv kampusa danim rješenjem podijeljen u dva podsliva “A” i “B” (Tablica 2.).

Tablica 2. Površine sliva i podsliva i maksimalne količine

Povratni period 5 god.: I =1328,0 * t – 0,5379 (l/s/ha)

slivovi F(Ha) csr Q m3/s

tk=15minQ m3/s

tk=20minQ m3/s

tk=30minQ m3/s

tk=42minA 14,20 0,52 2,28 1,96 1,57 1,31B 10,40 0,46 1,48 1,27 1,02 0,85

Povratni period 10 god.: I =1219,8 * t –0,472 (l/s/ha)

slivovi F(Ha) csr Q m3/s

tk=15minQ m3/s

tk=20minQ m3/s

tk=30minQ m3/s

tk=42minA 14,20 0,52 2,51 2,19 1,80 1,54B 10,40 0,46 1,63 1,42 1,17 1,00

SLIV “A” - Odvodnja se ostvaruje kombinirano ( gravitacijski i crpljenjem) SLIV “B” - Odvodnja se ostvaruje gravitacijski

3.1. Odvodnja podsliva “A” Odvodnja vode ostvaruje se umjetnim dizanjem (crpljenjem) prikupljenih oborinskih

voda u sliv potoka Orehovica. Prihvaćena oborinska voda (sa krovova, zelenih površina i pješačkih zona) nakon djelomičnog lokalnog zadržavanja, pomoću kolektora oborinskih voda prelijevat će se u glavni retencijski bazen lociran na dnu sveučilišnog trga. Njegove su planirane dimenzije 32,0 × 48,0 × 3,5 m, odnosno brutto volumena od 5376 m3 sa osnovnom funkcijom transformacije (smanjenje) vrha dolaznog vodnog vala sa sliva “A”. Transformacija dolaznog vala 10 god. povratnog perioda je pokazala da najpovoljnija transformacija (smanjenje) daje temeljni ispust promjera D = 250 cm uz vremensku koncentraciju od tk = 20,00 minuta.

Karakteristični hidrološki pokazatelji: Qmax ulazni=2190 l/s tk = 20,0 min Q max izlazni = 195,0 l/s vrijeme potrebno za Q max –izl = 57,0 min

max visina vode u retenciji = 2,36 m

Izlazne količine iz retencije mogu se odvoditi pomoću crpnog bazena (koji se nalazi u sklopu retencije). Izlazne količine nakon transformacije iz retencije crpe se do zahvatno-crpnog okna. Projektom je procijenjeno da je u godinu dana, a prebacivanje oborinske vode iz podsliva “A” u sliv potoka Orehovica, potrebno potrošiti u prosjeku cca 25.000,00 kW sati električne energije.

Odvodnja s podsliva “B”1.2. Podsliv “B” koji se odvodnjava gravitacijski. Oborinske vode sa podsliva “B” (s krovova,

zelenih površina i pješačkih zona), nakon djelomičnog lokalnog zadržavanja, pomoću kolektora oborinskih voda gravitacijski će se prelijevati u zahvatno-crpno okno.

Odvodnja ukupnih količina oborinske vode1.3. Nakon prelijevanja vode u zahvatno-crpno okno, planirano je da se odvodnja oborinske

vode sa sliva “A “ i “B” nastavlja upuštanjem u jezero-retenciju koja se nalazi na vrhu područja ili neposredno (podzemno il nadzemno) u sliv vodotoka “potok Orehovica”. U slučaju da se ne izgradi jezero, oborinske vode mogu se neposredno upuštati (podzemno i nadzemno) u sliv potoka “Orehovica”.

Retencija - jezero1.4. Danim rješenjem planirano je i jezero–retencija, dužine cca 95 m, prosječne širine 34 m,

srednje visine vode od 3 m, odnosno s volumenom od oko 9.500 m3. Može se koristiti u razne svrhe – npr. kao rekreacijska površina, ili kao rezervoar vode za navodnjavanje zelenih površina.

Da bi se površina jezera maksimalno uklapala u padove postojećeg terena, predviđeno je da jezero bude smješteno na dvije visine (kaskadno) uz visinsku razliku od 1 m. Dolazni vodni valovi iz jednog djela jezera prelijevaju se u drugi dio preko preljeva dužine 14,0 m.

Mora se napomenuti da je u prvoj fazi izgradnje, za navodnjavanje zelenih površina procijenjeno da je potrebno imati na raspolaganju cca. 13.000 m3 vode dok je za konačnu fazu ta količina čak cca. 40.250 m3 vode. Potrebne godišnje količine za zalijevanje zelenih površina kampusa osigurane su vodom iz vlastitog sliva i kod minimalnih godišnjih padavina. Minimalni volumen jezera je ona količina vode koja je potrebna za izjednačavanje godišnjeg hoda padavina (mjesečni višak i manjak) i potrebe za zalijevanjem. Kako se zalijevanje zelenih površina obavlja približno od početka travnja do kraja rujna, potrebna količina vode koja se mora akumulirati u jezeru je razlika između potrebne količine za navodnjavanje i količine vode koja se uspije akumulirati od minimalnih padalina koje se slijevaju u navedenom periodu. Akumuliranje vode u jezeru usput povećava temperaturu vode tako da ona postaje pogodnija za zalijevanje .

Preljevne vode (višak) iz jezera mogu se gravitacijski podzemno ili nadzemno upuštati u sliv vodotoka “potok –Orehovica”. U slučaju da se ne izgradi jezero (zbog mogućih problema sa D.P.U-om), oborinske vode mogu se priključiti neposredno (podzemno i nadzemno) i u sliv potoka “Orehovica”

Prihvaćena i crpljena oborinska voda sa krovova, zelenih površina i pješačkih zona, nakon djelomičnog lokalnog zadržavanja u jezeru ili neposredno (bez zadržavanja u jezeru), prelijevati će se u retencijski bazen lociran uz jezero dimenzije, 32*16*3,5m, bruto volumena od 1792 m3

sa osnovnom funkcijom transformacije (smanjenja) vrha dolaznog vodnog vala tako da bi ga se moglo upuštati u postojeći propust ispod zaobilaznice “Orehovica-Draga”.

Kako postojeći cijevni propust na zaobilaznicu uz količine iz vlastitog sliva može dodatno odvodniti još 760 l/s, a transformirani vodni val iz retencije (uz temeljni ispust veličine D = 50,0 cm),


iznosi 750 l/s, predloženo je da se transformirane vode iz retencije priključe u navedeni propust ispod zaobilaznice Orehovica- Draga.

3.5. Glavni kolektori Na osnovu mogućih padova kanala (u funkciji padova glavnih pješačkih putova,

prometnica i ostalih površina), mjerodavnih količina i tipa cjevovoda , koristeći formulu Darcy-Weissbach (Margeta, J.,(1998).) procijenjen je potrebni profil kanala. Za napomenuti je da su procijenjeni profili samo okvirne veličine jer su padovi izabrani na osnovi rješenja po D.P.U-a i ne znajući kotu priključka pojedinačnih zgrada. Glavni projekti zgrada a naročito glavni projekti prometnica, pješačkih putova, trgova i ostalih površina će uvjetovati stvarne mjerodavne padove kanala, koeficijente otjecanja i vremena koncentracije za pojedinačne cjevovode. Na osnovu tih stvarnih elementa točnije će se procijeniti protočni profil pojedinačnog kanala, dubine iskopa i lokacije pojedinačnih okna (priključna i revizijska okna ).

Dimenzioniranje protočnih profila glavnih odvodnih kanala oborinskih voda izvedeno je na osnovu slijedećih ulaznih podataka :

- P.P -mjerodavni povratni period : 5. godina. - I -mjerodavni intenzitet I = f (tk, P.P-5 god ) - tk -vrijeme koncentracije za pojedinačni kanal- Ai - pripadajuće slivne površine (prema rješenju iz D.P.U-a) - C - koeficijenti otjecanja površina- Q max = maksimalna količina za pojedinačni kanal Qmax = C × I × A Radi ilustracije, dimenzije profila glavnih kolektora kreću se u rasponu od D=200mm do

d=800mm, a njihova ukupna duljina iznosi približno L=3300m .

ZAKLJUČAK

Prikazano projektno rješenje odvodnje oborinskih voda Sveučilišnog kampusa na Trsatu u Rijeci pokazalo je jedan drugačiji način odvodnje oborinskih voda u uvjetima nemogućnosti priključka na postojeću mrežu gradske kanalizacije. Tim je rješenjem oborinska voda, umjesto da je po uobičajenim klasičnim rješenjima urbane odvodnje najkraćim (najbržim) putem (pomoću kolektora) evakuirana do najbližeg recipijenta, maksimalno zadržana na području vlastitog sliva kako ne bi opterećivala nizvodne slivove. U kontekstu ocjene mogućnosti korištenja tako zadržanih oborinskih voda, danas je i prijedlog da se oborinska voda (uvjetno čista voda) akumulira u umjetno jezero i koristi za navodnjavanje zelenih površina na području kampusa ili kao protupožarna rezerva.

LITERATURA

Građevinsko – Arhitektonski fakultet u Splitu (2005): Detaljni plan uređenja područja Sveučilišnog kampusa i KBC Rijeka (nos.zad. Gabrić, D. ; odg. osoba Marović, P.), Split, nepublicirano.Hrvatske vode VGI Rijeka (2007): Kanalizacija oborinskih voda s područja Sveučulišnog kampusa “Trsat” – Rijeka (nos.zad. Santin, G.), Rijeka, nepublicirano.Margeta, J.,(1998): Kanalizacija naselja, Sveučilište u Splitu Građevinski fakultet, Split.

AUTORI

Gianantonio Santin, HRVATSKE VODE – Vodnogospodarski odjel za vodno područje primorsko istarskih slivova – Rijeka, Đure Šporera 3, Rijeka, 51000, Republika Hrvatska, [email protected],Boris Uzelac, GRAĐEVINAR d.o.o. Čabar – I.G. Kovačića 21, Čabar, 51306, Republika Hrvatska [email protected] Sokol, .P.V.-GRAĐENJE – Smiljanska 43, Gospić, 53000, Republika Hrvatska [email protected] Sušanj, Apsolventica GRAĐEVINSKOG FAKULTETA SVEUČILIŠTA U RIJECI, Viktora Cara Emina 5, Rijeka, 51000, Republika Hrvatska, [email protected]


ODVODNJA OBORINSKIH VODA URBANOG SLIVA ŠKURINJSKOG POTOKA - PROBLEMATIKA I RJEŠENJA

Nevenka Ožanić, Barbara Karleuša, Josip Rubinić

SAŽETAKPojava velikih voda na urbanim područjima najčešće je uzrokovana intenzivnim oborinama

na samim područjima. Razlog njihove pojave jednako je neizbježan kao i pojava ekstremnih oborina, a hidrološki uvjeti otjecanja i stupnjevi osiguranja zaštite sustava odvodnje se mijenjaju i razvijaju s razvojem izgrađenosti i komunalne opremljenosti urbanog područja.

U ovom su radu analizirane pojave velikih voda na urbanom području, kao i mogući pristupi njihovog rješavanja. Prikazan je najčešći uzrok pojave velikih voda, te je detaljnije razmatrana problematika velikih voda kao posljedica palih oborina na urbanim područjima. Opisani su osnovni principi planiranja sustava odvodnje za eliminiranje negativnih efekata poplavnih voda, kao i mogućnost primjene višekriterijskih analiza pri odabiru optimalnih rješenja. Naglasak je dan na hidrološku komponentu te problematike. U radu je dan primjer planiranja rješavanja problematike odvodnje urbanih oborinskih voda za područje sliva Škurinjskog potoka u Rijeci. Primjer u radu dobro ilustrira uzroke pojave poplava u urbanim područjima i moguća rješenja, a što je temeljna podloga za izbor primjerenih urbanističkih rješenja.

KLJUČNE RIJEČI: urbanizacija, velike vode, Škurinjski potok, urbana odvodnja, kratkotrajne intenzivne oborine

DRAINAGE OF PRECIPITATION WATERS FROM URBAN CATCHMENT AREA ŠKURINJSKI POTOK – PROBLEMS AND SOLUTIONS

ABSTRACTFloods in urban areas are most frequently caused by precipitation within the same areas.

The reasons are equally inevitable as extreme rainfalls, and hydrological runoff conditions and the level of protection of drainage systems change with development of municipal infrastructure of the urban area.

The paper analyzes the occurrence of floods in urban areas, as well as possible approaches to their solutions. The most frequent causes of high water occurrence are shown, with a detailed analysis ation of problems of high waters in urban catchment areas as the consequence of precipitation. The basic principles of planning of drainage systems, aiming to eliminate adverse effects of high waters were described, as well as the possibilities of application of multicriterial analyzes in selection of optimum solutions. The emphasis was given on the hydrological component of the mentioned problem. The problem of urban precipitation water drainage system planning was given on the example of Škurinjski potok catchment area in Rijeka. Examples in present paper point out causes of floods in urban areas and solutions, which is good foundation for proper choice of urbanistic solutions.

KEY WORDS: urbanization, flood water, Škurinjski potok, urban drainage, short term intensive precipitation

1. UVOD

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. Pri pojavi takvih valova, količine vode u vodotocima naglo se povećavaju do velikih protoka, a zatim opadaju do srednjih odnosno niskih voda. Jedan od uzroka pojave velikih voda mogu biti jake kiše, posljedica kojih ovisi o njihovoj jačini, rasprostiranju, trajanju i pravcu kretanja.

Same velike vode sastavna su komponenta vodnog režima svakog vodotoka ili drenažne zone, pa tako i urbanih sredina. Tu su pojave velikih voda, zbog promjena prirodnog hidrološkog ciklusa, ali i zbog njihovih posljedica, daleko naglašenije. Najčešće se javljaju kao posljedica palih intenzivnih oborina na neposrednom urbanom ili bliskom području, a što je i tema ovog rada. Uzroci pojava velikih voda mogu biti i drugi, vezani uz pojave na udaljenijim dijelovima šire rasprostranjenih slivova.

Prema Niemczynowiczu (1999) problemi velikih voda na urbanim područjima uzrokovani su ponajviše velikom koncentracijom stanovništva na relativno malom prostoru. Smanjena mogućnost infiltracije i podzemnog otjecanja, imala je za posljedicu promjenu režima površinskog otjecanja u vidu povećanja vršnih vodnih valova i volumena oteklih voda. Te oborinske vode, iako ne moraju imati katastrofalni karakter u smislu ugrožavanja ljudskih života, imaju za posljedicu učestalu pojavu izuzetno velikih šteta. Urbane oborinske vode utječu i na ubrzanje procesa transporta sedimenata i onečišćenja, čime raste i njihov utjecaj na okoliš. Uvažavanjem tih činjenica, tijekom sedamdesetih je dotad tradicionalni pristup u odvodnji oborinskih voda zamijenjen pristupom s fokusom na zadržavanju, retencioniranju i ponovnoj uporabi oborinskih voda. Kasnije, između 1980. i 1990., urbane oborinske vode tretirane su kao značajan izvor onečišćenja. Nakon toga, raznolikost novih metoda za tretiranje i uporabu oborinskih voda se povećala i dodatno razvila. Općenito je prihvaćeno da se urbane oborinske vode prioritetno rješavaju lokalno - kombinacijom različitih postupaka i tretmana vezanih uz usmjeravanje protjecanja tih voda kroz prirodne i izgrađene ekosustave radi smanjenja njihova onečišćenja, te poticanjem infiltracije u tlo i njihovog korištenja za moguće urbane namjene (Ožanić i Rubinić, 2002).

U radu je provedena diskusija pristupa problemu urbane odvodnje u kontekstu zaštite od pojava velikih voda na primjeru grada Rijeke. Analizirano je rješenje odvodnje Škurinjskog potoka, jednog od rijetkih prirodnih bujičnih tokova na području grada Rijeke. Radi se o malom krškom slivu (cca 3 km2 površine), koji ulazi u urbano tkivo samog središta grada. Donji dio toka je natkriven, s maksimalnim kapacitetom inicijalno procijenjenim na oko 2 m3s-1 (IGH - PC Rijeka, 1999) i prolazi užim gradskim područjem. Gornji dio toka je otvoren i dijelom reguliran. Upravo zbog ograničenog kapaciteta glavnog natkrivenog kolektora, te razvojem grada i urbanih sadržaja (povećanog udjela vodonepropusnih površina), došlo je do poremećaja prirodnih uvjeta otjecanja, odnosno povećanja vršnih protoka oborinskih voda. Ulogu kolektora za prikupljanje suvišnih površinskih voda preuzele su gradske prometnice. Time se problemi velikih voda i plavljenja prenose u najmanje poželjan prostor – samo urbano središte ovoga priobalnog grada. U radu se ukazuje na moguća rješenja odvodnje oborinskih voda na urbanim područjima. Da bi kompleksna konstruktivna rješenja bila ubuduće prihvaćenija od lokalne zajednice, pri planiranju je nužno koristiti i složenije postupke njihova vrednovanja kao što je postupak višekriterijske analize.


2. MJERE OBRANE OD POPLAVNIH OBORINSKIH VODA NA URBANIM PODRUČJIMA

Mjere obrane od poplave u urbanim područjima možemo podijeliti u dvije grupe i to: konstruktivne i nekonstruktivne. U prve prvenstveno spada gradnja novih odvodnih sustava i regulacijskih građevina (različitih tipova otvorenih ili zatvorenih kanala), rekonstrukcija i modifikacija postojećih kanala i cjevovoda prije svega u smjeru povećanja njihove propusnosti, te formiranje inundacijskih ili retencijskih područja, odnosno izgradnja akumulacije ili retencije te formiranje sustava s kontroliranim privremenim plavljenjem urbanih zona. Navedene konstruktivne mjere, posebno vezano uz sustave i objekte kanalske i cijevne odvodnje, prevladavaju u hrvatskoj praksi zaštite od poplava u urbanim područjima posebno u većim gradovima. Dosadašnji koncept upravljanja sustavima za odvodnju oborinskih voda najčešće se svodio na konstruktivne mjere vezane uz povećanje propusne moći postojećih zatvorenih kanalskih kolektora - nekada prirodnih vodotoka koji su uslijed urbanizacije regulirani ili zacjevljeni te gradnji novih regulacija ili podzemnih cjevovoda ka kojima se dreniraju sve veće površine, te koncentriraju sve veće vršne protoke. Izgradnja retencijsko-akumulacijskih objekata u višim dijelovima urbaniziranog sliva zasad je vrlo malo zastupljena – izuzetak čine izgrađene retencije na obroncima gorja Medvednice s kojima se od lokalnih oborinskih voda štiti glavni grad Zagreb, a koji je do sada u povijesti više puta bio plavljen upravo vodama potoka koji se u grad spuštaju s obronaka Medvednice (Žugaj i dr., 2007). No, zbog iskazane učinkovitosti takvih već izgrađenih retencijskih objekata, planiran je nastavak njihove izgradnje, pa i na područjima na kojima do sada nije bilo takvih objekata kao što je u radu analizirani primjer Škurinjskog potoka u Rijeci.

Nekonstruktivne mjere zasad se kod nas daleko manje koriste, i njihova je implementacija u praksi uglavnom tek u početku. Ipak od uobičajenih nekonstruktivnih mjera najčešće se koristi određivanje ograničenja daljnje urbanizacije i gradnje u osjetljivim područjima, određivanje obaveze infiltracije u podzemlje jednog dijela oborina na građevinskim parcelama, izrada planova obrane od poplava, kao i planova evakuacije za lokalna područja. Nadalje, u tijeku su aktivnosti na poboljšanju opće informiranosti javnosti te stvaranje javne svijesti o opasnosti od poplava, odnosno modeliranja i zoniranja poplava unutar najugroženijih područja.

Za većinu od ovih mjera nužna je i standardizacija ulaznih parametara vezanih uz analizu rješenja - traženi stupanj zaštite od pojava velikih voda u promatranom štićenom području. U Hrvatskoj praksi za sada se koriste vrlo različiti stupnjevi zaštite (povratni periodi) za rješavanje i projektiranje zaštite od poplava urbanih područja. Stoga je svakako u bliskoj budućnosti nužno s jedne strane izraditi odgovarajuće preporuke ili pravilnike, bazirane na dosada projektiranim ili primijenjenim rješenjima od poplava u urbanim područjima Hrvatske, a s druge strane u još većom mjeri potaknuti primjenu višekriterijskih analiza pri analizi mogućih rješenja odvodnje oborinskih voda. To se posebno odnosi na planiranje složenih odvodnih sustava koji u sebi sadrže objekte za retencioniranje i akumuliranje oborinskih vodnih valova, te njihovo korištenje.

3. UZROČNICI POJAVE POPLAVA U URBANIM PODRUČJIMA I MOGUĆA RJEŠENJA

Najgrublja bi podjela uzroka poplava bila da su poplave u urbanim zonama uvjetovane

trima čimbenicima – oborinama kao prirodnom pojavom, izgrađenim urbanim sadržajima koji su u odnosu na prirodno stanje izazvali koncentrirano slijevanje puno većih količina vode u kraće

vrijeme ka nižim dijelovima gradskih područja, kao i neznanjem - propustom kojega bi se moglo staviti na teret upravljačkim strukturama.

Kratkotrajne jake oborine su jedini objektivni razlog poplavljivanja na kojega se (barem u dogledno vrijeme) ne može utjecati. Stoga je nužno urbane odvodne sustave, kao i druge gradske sadržaje, prilagoditi tim oborinama i njima izazvanim otjecanjima na način da se minimaliziraju nepoželjne posljedice takvih pojava. No, vrlo često odvodni sustavi urbanih sredina nisu pripremljeni za prihvat velikih voda izazvanih intenzivnijim lokalnim oborinama.Dimenzioniranje zatvorenih kanalskih sustava oborinske odvodnje uglavnom se vrši na oborine relativno učestalijeg povratnog perioda (0,5 – 5 godina – ovisno o važnosti urbane zone i željenom standardu zaštite). O načinu površinske evakuacije dijela oborinskih voda – protoka većega povratnog perioda uglavnom se u praksi i ne razmišlja. Još je veći problem često zastupljen u pojednostavljenom pristupu proračunima urbane odvodnje oborinskih voda, gdje se značajke oborina generaliziraju uglavnom samo putem jednog podatka – intenziteta oborina, bez ulaženja u strukturu podatka, odnosno njegovu međuuvjetovanost s trajanjem i povratnim periodom oborine (Ožanić i Rubinić, 1998).

Zbog toga, u situacijama pojava iznimno intenzivnih oborina, prometnice preuzimaju ulogu nekontroliranih površinskih kolektora, te i na urbanim područjima može doći do poplava. U Hrvatskoj se to posebno odnosi na urbane sredine u priobalju, gdje prevladavaju krške strukture i gdje su u odnosu na unutrašnjost Hrvatske naglašeni kratkotrajni oborinski intenziteti.

Velike vode na urbanim područjima nisu samo hipotetične, odnosno hidrološkim proračunima prognozirane veličine, već stvarne pojave koje se povremeno javljaju. Takve pojave ekstremnih intenziteta oborina na urbanim područjima uzrokuju pojave velikih voda i na lokalitetima gdje se takve pojave inače ne javljaju, pa ni ne očekuju. Očito je da rješenja odvodnje urbanih područja ne smiju biti parcijalna, tj. izvedena na način da odvodnja jednog (uzvodnijeg) područja ugrožava nizvodnije. Rješenje je zadržavanje voda u slivu, te prolongiranje otjecanja kroz urbane odvodne sustave tijekom same oborinske nepogode. Stoga, i ne gledajući ostale prednosti izgradnje višenamjenskih objekata za zadržavanje/ akumuliranje oborinskih voda u okviru urbanih vodnih sustava, proizlazi da je izgradnja retencija, ili pak usmjeravanje oborinskih voda na prirodne ili manje izgrađene urbane prostore na kojima se one mogu kratkotrajno retencionirati, praktički jedino rješenje za osiguranje primjerene odvodnje. Naravno, pri iznalaženju tog rješenja nužno je provesti i objektivno vrednovanje mogućih varijanti.

4. PRIMJENA VIŠEKRITERIJALNE ANALIZE PRI ODABIRU RJEŠENJA SUSTAVA ZA ZAŠTITU OD VELIKIH VODA U URBANIM PODRUČJIMA

U praksi postoji velik broj prihvatljivih metodoloških postupaka hidroloških proračuna

odvodnje s urbanih površina, ali oni se u ovom radu neće razmatrati. Međutim, odabir kvalitetnog rješenja zaštite od velikih voda vrlo je složen, a ukoliko se radi o zaštiti od poplavnih voda u urbanim sredinama složenost još više raste. Korištenje novijih koncepcija rješavanja zaštite od poplava u urbanim područjima izgradnjom retencija u slivu često generira više varijanata rješenja problema (Ožanić i Rubinić, 2002). Postavlja se pitanje: Kako izabrati najpovoljnije rješenje odnosno varijantu?

Varijante je potrebno detaljno analizirati i razviti vrijednosni sustav na osnovi kojeg će varijante biti moguće ocijeniti/vrednovati. Vrijednosni sustav se sastoji od odabranih kriterija i mjera za vrednovanje rješenja (Beraković, 1991).


Donedavno je u praktičkim rješenjima tog zadatka osnovni kriterij vrednovanja rješenja bio ekonomskog karaktera, izabrati najjeftiniju varijantu ili pak koristiti cost-benefit metodu (metodu troškova–koristi).

U sustavnom pristupu gospodarenju vodama rješenja se vrednuju po slijedećim kriterijima:

kriterij zadovoljenja potreba vezanih uz vodu- ekonomski kriterij- socijalni kriterij- ekološki kriterij / kriterij utjecaja na okoliš.-

Ukoliko je sustav građen u svrhu zaštite od poplava tada je kriterij zadovoljenja potreba vezanih za vodu sigurnost zaštite područja koja se brane.

Ekonomski kriterij treba uzeti u obzir vrijednost investicije (gradnje sustava) i troškove održavanja sustava, te voditi računa o štetama koje nastaju, kao i onim štetama koje bi mogle nastati u budućnosti, pri pojavi velikih voda ukoliko se sustav ne izgradi, što se uzima kao korist od gradnje sustava. Kao korist se može uzeti u obzir i porast vrijednosti zemljišta koje će se nalaziti u branjenom području.

Socijalni kriterij obuhvaća pozitivan ili negativan utjecaj rješenja na stanovništvo samog područja na kojem se grade objekti kao i šire okolice ukoliko ima utjecaja na nju.

Ekološki kriterij treba obuhvatiti utjecaj rješenja na okoliš. S obzirom da se u ovom radu tretira problem zaštite od poplava u urbanim područjima koja su svojom izgrađenošću dijelom već izmijenila izgled u odnosu na prvobitno prirodno stanje, ekološke kriterije je nužno razmatrati i šire, u kontekstu vrednovanja mogućih rješenja kojima bi se u već izmijenjenim urbanim područjima osiguravao neki do tada nepostojeći eko-remedijacijski prostor.

S obzirom na velik broj kriterija, na osnovi kojih se trebaju vrednovati rješenja u području gospodarenja vodama pa tako i rješenja obrane od poplava u urbanim područjima, a koji su često izraženi u različitim mjernim jedinicama pokazalo se primjereno koristiti postupke višekriterijske optimizacije. Nažalost primjena višekriterijske optimizacije za izbor najbolje varijante rješenja u gospodarenju vodama u praksi nije jako zastupljena. Razlog tome je najčešće nedostatak podataka koji bi omogućili vrednovanje rješenja po svim navedenim kriterijima. Skupljanje i priprema tih podataka je zahtjevan posao za koji treba osigurati dodatna financijska sredstva kao i uložiti značajno vrijeme, a često je odluke potrebno donijeti u relativno kratkom vremenskom roku.

Stoga se za kvalitetan izbor rješenja korištenjem višekriterijske optimizacije treba osigurati dovoljna količina podataka (na osnovu mjerenja, istraživanja, anketiranja stanovništva i raznih drugih metoda) koja će omogućiti kvalitetno vrednovanje varijanata po svim odabranim kriterijima. Kada se provede kvalitetno vrednovanje varijanata tada se mogu primijeniti postupci višekriterijske optimizacije. Postoji niz postupaka višekriterijske optimizacije (koji se mogu koristiti za izbor jednog rješenja, sortiranje rješenja, rangiranje rješenja i sl.) na osnovi kojih su razvijeni računarski programi (software-i) koji ukoliko se koriste na kvalitetnim podlogama (kvalitetnim podacima) mogu korisniku pružiti podršku u procesu donošenja odluke (Karleuša, 2002). No, isto toliko je važno da se u lokalnim sredinama za koje se pripremaju hidrotehnička rješenja razviju mehanizmi donašanja odluka temeljeni na višekriterijskoj analizi tih rješenja, kao i primjeni postupaka višekriterijske optimizacije.

5. PROBLEMATIKA ODVODNJE OBORINSKIH VODA NA PRIMJERU SLIVA ŠKURINJSKOG POTOKA

5.1. Lokacija, geološka građa i pokrov

Škurinjski je potok jedan od rijetkih prirodno uvjetovanih bujičnih tokova na području grada Rijeke. Sliv otvorenog dijela toka Škurinjskog potoka (2,9 km2) nalazi se na rubnom, urbaniziranom gradskom području (Slika 1). Oko samih obala potoka formirane su manje prirodne zaravni (Slika 3b). Prirodni reljef je na jugozapadnom završetku udoline izmijenjen nasipavanjem (uzdignuti plato sa gospodarskim građevinama).

Geološku podlogu slivnog područja Škurinjskog potoka čine vapnenačke strukture, koje na površini imaju svoje izražene geomorfološke pojave – vrtače, te ponore i pukotine u samom prirodnom koritu potoka i uglavnom plitki pokrov tla. Područje Škurinja nalazi na dodiru tektonske jedinice Ilirska Bistrica-Rijeka-Vinodol-Omišalj i tektonske jedinice Podgrad-Kastav. Prema novijim tumačenjima navedeno područje nalazi se u sklopu navlake Rijeke, odnosno navlačne jedinice Rijeka-Krk. Osnovni smjer struktura je dinarski: SZ-JI. Sliv se nalazi u središtu Škurinjske sinklinale, koja je prema novijim tumačenjima tektonsko okno. U jezgri sinklinale nalaze se klasične naslage (paleogenski fliš), a na okolnim uzvišenjima karbonatne stijene: paleogenski (foraminiferski) i gornjokredni (rudistni) vapnenci (Građevinski fakultet, 2002).

Slika 1. Prikaz sliva i analiziranog područja Škurinjskog potoka sa ucrtanim projektiranim retencijskim pregradama (Google)

Otvorena dionica toka Škurinjskog potoka pruža se uzvodno od lokacije prilazne ceste benzinskoj postaji Škurinje (današnji rotor). Niži dijelovi te otvorene dionice su regulirani u više navrata (dužine oko 1200 m) (Slika 2). Gornji, uzvodni dio čini neregulirano prirodno korito koje je na pojedinim je dionicama vrlo izraženo (usječeno u tlo – Slika 3a). S druge strane, ima dionica i gdje je to korito zatrpano različitim otpadnim građevinskim materijalom.


a) b) Slika 2. a) Početak zatvorene i b) otvorena dionica korita Škurinjskog potoka

a) b) Slika 3. a) Izraženo korito i b) neizraženo korito Škurinjskog potoka izvan područja intenzivne

urbanizacije

5.2. Hidrološke značajke sliva Škurinjskog potoka

Bujica Škurinjskog potoka formirala se na strmim padinama čija je geološka podloga vapnenac sa karakterističnim vrtačama, ponorima i pukotinama. Sa bujičnog stanovišta ovo je vrlo važno jer su otjecajni koeficijenti površinskog otjecanja uglavnom mali i najveći dio oborine uglavnom prodire duboko u podzemlje. Zbog toga su veće protoke u koritu bujice vrlo rijetke, a njihova pojava je vezana uz uvjete pojave ekstremnih oborina na prethodno saturirano tlo.

a) b) Slika 2: a) Po etak zatvorene i b) otvorena dionica korita Škurinjskog potoka

a) b) Slika 3: a) Izraženo korito i b) neizraženo korito Škurinjskog potoka izvan podru ja

intenzivne urbanizacije a) b)

RADNA ZONA R-9

a)

b)

Slika 4. Područje sliva Škurinjskog potoka a) stanje prije urbanizacije b) planirana urbanizacija (većim dijelom i izgrađena) prema DPU dijela radne zone R-9 na Škurinjama (AGA, 2001)

To je vidljivo i u samom neuređenom koritu bujice koje je potpuno obraslo šikarom, sa debelim slojem lišća i humusa (Slika 3). Duboko usječeno i formirano korito potoka ukazuje na to da su nekada otjecajni koeficijenti bili znatno veći i pojava velikih voda učestalija. Mogući razlog tome je promjena drenažnih puteva oborinskih voda, pri čemu su prometnice preuzele ulogu površinskih oborinskih kolektora tako da dio oborinskih voda više nije niti dotjecao do prirodnoga korita Škurinjskog potoka, lociranog u središnjem dijelu Škurinjske depresije. Međutim, obzirom na položaj sliva i postojeći trend urbanizacije područja koji se ubrzano odvija upravo na tom središnjem dolinskom dijelu, sigurno će se otjecajni koeficijenti povećati, a oborinske vode povećati opterećenje drenažnih kolektora u spomenutom dijelu.

Širenjem gradskog područja i izgradnjom većih građevina javila se potreba za uređenjem bujice, pa je tako došlo do zatvaranja nizvodnog dijela, dok je uzvodni ostao neuređen. Zatvoreni dio korita dimenzioniran je na protoku od 2,14 m3s-1, što ne može zadovoljiti maksimalne protoke, pa može doći do plavljenja okolnog urbanog područja (IGH - PC Rijeka, 1999). Češćih poplavljivanja ipak nema zato što većina vode koja dolazi sa lijeve polovice sliva nastavlja put Osječkom ulicom i niti se ne ulijeva se u korito potoka. Voda putem odnosi velike količine materijala koji se zatim taloži u nižim gradskim predjelima. Sadašnje stanje otvorenog nereguliranog dijela korita uslijed

a) b) Slika 2: a) Po etak zatvorene i b) otvorena dionica korita Škurinjskog potoka

a) b) Slika 3: a) Izraženo korito i b) neizraženo korito Škurinjskog potoka izvan podru ja

intenzivne urbanizacije a) b)

RADNA ZONA R-9


zasipavanja i neodržavanja, praktički niti ne omogućava normalno tečenje koritom potoka.Unatoč okolnosti što se Škurinjski potok i njegov sliv nalaze na samom gradskom području,

raspoloživa dokumentacija u kojoj je obrađena hidrološka problematika toga područja vrlo je oskudna. Za potrebe reguliranja dijela korita Škurinjskog potoka, kao i rješenje odvodnje obližnjih prometnica u razdoblju od 1986.-2001. napravljeno je više elaborata sa proračunima i procjenama maksimalnih protoka na otvorenoj dionici potoka. Zaključeno je da zatvoreni dio Škurinjskog potoka nema mogućnosti prihvata većih - dodatnih količina voda. Zbog toga veće oborinske vode slobodno površinski otječu u smjerovima pružanja glavnih površinskih kolektora – u danom slučaju prometnica, a samo se dio oborinskih voda prihvaća postojećim koritom Škurinjskog potoka.

Stoga je u okviru spomenutog Idejnog rješenja Građevinskog fakulteta Rijeka (2002) provedeno preispitivanje hidroloških značajki analiziranog područja, kao i mogućih rješenja. Proračun maksimalnih protoka proveden je SCS metodom s aproksimirajućim trokutnim hidrogramom otjecanja. Proračun je proveden za 2-100 godišnji povratni period, pri čemu su korištene HTP i ITP krivulje oborinske postaje Rijeka definirane u spomenutom Idejnom rješenju, a naknadno detaljnije analizirane i prikazane u radu (Građevinski fakultet Rijeka, 2008). Pri ocjeni stanja korištene su i projekcije planiranog razvoja na temelju prostorno-planske dokumentacije (AGA, 2001; Arhitektonski fakultet u Zagrebu, 2001)(slika 4). Rezultati hidrološkog proračuna (maksimalne i specifične maksimalne protoke) analiziranih potencijalnih pregradnih profila za stanje prije izgradnje retencija, dani su u Tablici 2. U toj su tablici dani i rezultati proračuna za dio urbaniziranog sliva Škurinjskog potoka koji neposredno gravitira prometnici – Osječkoj ulici (podsliv IV, Slika 1), čije su vode također planirane za prihvat u sustavu retencija Škurinjskog potoka. Ukoliko se sve oborinske vode koje gravitiraju ili bi se mogle gravitacijski drenirati Škurinjskim potokom usmjere prema njemu, dobivaju se i još veće maksimalne protoke od u danoj tablici prikazanih – čak i do 15 m3s-1.

Tablica 2. Prikaz rezultata provedenih proračuna maksimalnih protoka za stanje bez izvedbe planiranih retencijskih objekata u slivu (Građevinski fakultet Rijeka, 2002)

Profil I - I II – II III – III IV

Površina sliva (km2) 1.386 1.636 2.194 0.69

CN 39 39 40 61Proračunate maksimalne protokeQmax2 (m

3s-1) 0.25 0.30 0.53 0.85Qmax5 (m

3s-1) 0.28 0.33 0.59 0.90Qmax10 (m

3s-1) 0.61 0.72 1.10 1.64Qmax20 (m

3s-1) 1.20 1.41 2.33 2.73Qmax50 (m

3s-1) 3.17 3.75 5.80 5.51Qmax100 (m

3s-1) 5.71 6.74 9.88 8.30Karakteristične specifične protokeq max5 (m

3s-1km-2) 0.20 0.20 0.24 1.30q max100 (m

3s-1km-2) 4.12 4.12 4.50 12.0

Rezultati provedenih proračuna pokazuju vrlo veliku heterogenost analiziranog slivnog

područja – dijelovi sliva s dominantnim prirodnim značajkama sliva odnosno njegova pokrova imaju višestruko manje specifične protoke od urbaniziranijih dijelova sliva, gdje one poprimaju i vrlo visoke vrijednost i do 12 m3s-1km-2. sasvim je sigurno da se tako velike vode koje se tako iznimno javljaju ne mogu evakuirati nikakvim kanalskim sustavima jer bi isti, na putu do mora, dezintegrirali i onako skučen gradski prostor. Stoga je valjalo rješenja tražiti u zadržavanju ekstremnih oborinskih voda na samome slivu, te njihovoj kontroliranoj i prolongiranoj odvodnji u odnosu na samu pojavu intenzivnih oborina.

6. RJEŠENJE ZAŠTITE OD VELIKIH VODA NA ŠKURINJSKOM POTOKU

Kako je već rečeno, Škurinjski potok jedan je od rijetkih prirodno uvjetovanih bujičnih tokova na području grada Rijeke. Sliv otvorenog dijela toka Škurinjskog potoka nalazi se na rubnom, urbaniziranom gradskom području. Tečenje površinskih voda samim prirodnim koritom javljalo se rijetko – uglavnom kao posljedica pojave ekstremnih oborina, kao i nakon pojave intenzivnih oborina na prethodno dobro zasićeno tlo. Međutim, prenamjena korištenja zemljišta, te izgrađeni i planirani urbani sadržaji i infrastrukturni objekti većim su dijelom već sada, a ubuduće će još i više, poremetiti prirodne uvjete otjecanja (Slika 4). Širenjem urbanih sadržaja u slivu, kao i natkrivanjem donjeg dijela toka korita onemogućeno je povećanje kapaciteta evakuacije oborinskih voda, koje su se sve učestalije počele javljati, i to na javnim površinama koje su za to najmanje pogodne – glavnoj prometnici koja prolazi kroz naselje. Da bi se planiranje daljnjeg razvoja urbanizacije dolinskog dijela područja Škurinjskog potoka uskladilo s primjerenim rješenjem sustava odvodnje urbanih oborinskih voda cjelokupnog sliva Škurinjskog potoka, napravljeno je spomenuto idejno rješenje odvodnje toga područja (Građevinski fakultet Rijeka, 2002). U njemu je razmatrano više varijanti položaja i veličina retencija, kao i mogućnosti prevođenja oborinskih voda s pojedinih dijelova sliva, kako bi se smanjile velike vode. Predložena je varijanta s trima planiranim retencijama na prikazanim profilima I-I, II-II i III-III – volumena 26600, 22800 i 30100 m3 (Slika 1).

U tim bi se retencijama zadržavale oborinske vode producirane na neizgrađenim slivnim površinama te dijelom infiltrale u podzemlje. U njih bi se usmjeravao i višak površinskih voda koje se ne mogu evakuirati postojećim sustavom kanalske mreže oborinske odvodnje. Planirano je da se zaplavni retencijski prostor koristi za rekreativne sadržaje, parkovne površine te da se zadrži postojeći voćnjak, a da se za potrebe osiguranja njegova navodnjavanja razradi mogućnost akumuliranja dijela oborinskih voda. Ocijenjeno je da bi se zadržavanjem dijela velikih voda u slivu osiguralo primjereno funkcioniranje nizvodne zatvorene dionice toka Škurinjskog potoka, osigurala odvodnja dijela sustava koji mu gravitira tijekom kritičnog trajanja velikih voda i u koji bi se kontrolirano upuštao i dio retencioniranih voda Škurinjskog potoka nakon prolaska vršnog vodnog vala.

Za analizirana je rješenja proveden proračun transformacije karakterističnih hidrograma vodnih valova njihovim prolaskom kroz sustav planiranih retencija (Slika 5). Dobiveno je da bi se vršna protoka na izlasku iz sustava retencija, tj. na ulasku u zatvoreni dio toka Škurinjskog potoka mogla svesti na 2,20 m3s-1, koliko je prema tadašnjim spoznajama procijenjen kapacitet nizvodnije dionice zatvorenog toka Škurinjskog potoka. Dio oborinskih voda s najizgrađenijeg dijela sliva bi se i dalje evakuirao postojećim oborinskim kolektorom. Time bi se smanjila mogućnost infiltracije onečišćenih oborinskih voda u podzemlje, s obzirom da analizirani dio sliva Škurinjskog potoka pripada II zoni sanitarne zaštite izvorišta Zvir u Rijeci.


Slika 5. Usporedni prikaz maksimalnog 100-godišnjeg vodnog vala za postojeće stanje i nakon izgradnje planiranih retencija

Izgradnja spomenutih retencija pokazala se kao najpovoljnija varijanta jer se izgradnjom retencije R1 potapaju se samo povremeno nisko vrijedne šumske površine, izgradnjom retencije R2 potvrđuje se postojeće stanje, a nije potrebno rekonstruirati nizvodnu dionicu vodotoka jer korito svojim dimenzijama zadovoljava mogućnost evakuacije proračunatih količina voda.

U okviru danog rješenja planirano je kao alternativno rješenje i mogućnost akumuliranja dijela retencioniranih oborinskih voda, te njihovo korištenje za navodnjavanje parkovnih površina. Ujedno bi se u dijelu nekadašnjeg prirodnog toka Škurinjskog potoka dobila stalnija vodna površina koja bi u urbanističkom smislu oplemenila taj prostor. Nažalost, zbog nepostojanja razrađenog sustava vrednovanja takvih rješenja u nas, kao i pomanjkanja javnoga interesa za takva rješenja, vrlo je neizvjesno u kojoj će se mjeri u praksi poštivati preporuke spomenutog rješenja.

ZAKLJUČAK Rješavanje načina odvodnje urbanih površina provodi se na osnovi hidroloških proračuna, a

čiji su rezultati neposredno uvjetovani poznavanjem oborinskog režima kratkotrajnih jakih oborina,

Slika 5:Usporedni prikaz maksimalnog 100-godišnjeg vodnog vala za postoje e stanje i nakon izgradnje planiranih retencija

Izgradnja spomenutih retencija pokazala se kao najpovoljnija varijanta jer se izgradnjom

retencije R1 potapaju se samo povremeno nisko vrijedne šumske površine, izgradnjom retencije R2 potvr uje se postoje e stanje, a nije potrebno rekonstruirati nizvodnu dionicu vodotoka jer korito svojim dimenzijama zadovoljava mogu nost evakuacije prora unatih koli ina voda.

U okviru danog rješenja planirano je kao alternativno rješenje i mogu nost akumuliranja dijela retencioniranih oborinskih voda, te njihovo korištenje za navodnjavanje parkovnih površina. Ujedno bi se u dijelu nekadašnjeg prirodnog toka Škurinjskog potoka dobila stalnija vodna površina koja bi u urbanisti kom smislu oplemenila taj prostor. Nažalost, zbog nepostojanja razra enog sustava vrednovanja takvih rješenja u nas, kao i pomanjkanja javnoga interesa za takva rješenja, vrlo je neizvjesno u kojoj e se mjeri u praksi poštivati preporuke spomenutog rješenja.

ZAKLJU AK Rješavanje na ina odvodnje urbanih površina provodi se na osnovi hidroloških prora una, a

iji su rezultati neposredno uvjetovani poznavanjem oborinskog režima kratkotrajnih jakih oborina, kao i zna ajki gravitiraju eg slivnog podru ja. Okolnost da je na nekom podru ju izgra en sustav kanalizacijske odvodnje oborinskih voda mada uz njega nije riješena odgovaraju a površinska evakuacija oborinskih voda rje ega reda pojave od onog na koji je dimenzioniran kanalski sustav, esto daje samo privid o potpunoj zaštiti toga podru ja od pojave urbanih poplavnih voda. Rad je ukazao na kompleksnost problema pojave velikih oborinskih voda u urbanim podru jima.

Naime, velike vode na urbanim podru jima javljaju se lokalno, kratko traju i zbog toga su odmah uo ljive štete razmjerno male. Me utim, ukupne štetne posljedice u napu enim urbanim prostorima mogu biti vrlo velike, ali je potrebu za odgovaraju om oborinskom

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14vrijeme (sati)

Q (m

3 /s)

izlaz iz R1+me usliv

izlaz iz R2 +me usliv

Retencija R1

Retencija R3

Retencija R2

dotok sa sliva

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14vrijeme (sati)

Q (m

3 /s)

dolazni VV

transformiraniVV

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14vrijeme (sati)

Q (m

3 /s)

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12 14vrijeme (sati)

Q (m

3 /s)

dolazni - netransformirani VV

-postoje e stanje-

kao i značajki gravitirajućeg slivnog područja. Okolnost da je na nekom području izgrađen sustav kanalizacijske odvodnje oborinskih voda mada uz njega nije riješena odgovarajuća površinska evakuacija oborinskih voda rjeđega reda pojave od onog na koji je dimenzioniran kanalski sustav, često daje samo privid o potpunoj zaštiti toga područja od pojave urbanih poplavnih voda. Rad je ukazao na kompleksnost problema pojave velikih oborinskih voda u urbanim područjima.

Naime, velike vode na urbanim područjima javljaju se lokalno, kratko traju i zbog toga su odmah uočljive štete razmjerno male. Međutim, ukupne štetne posljedice u napučenim urbanim prostorima mogu biti vrlo velike, ali je potrebu za odgovarajućom oborinskom odvodnjom jako teško zorno prikazati. Stoga je pri analizama i odabiru mogućih rješenja nužno izvršiti njihovo pravilno vrednovanje. S obzirom na karakter tih objekata i sustava, u takvom je postupku nezaobilazna primjena višekriterijalne analize, a po potrebi i postupaka višekriterijske optimizacije.

Na u radu prikazanom primjeru Škurinjskog potoka u Rijeci, može se uočiti da razvoj urbanizacije slivnog područja remeti prirodne uvjete otjecanja. Posljedica toga je da se na nizvodnim dijelovima gradskog područja učestalije javljaju plavljenja. Da bi se planiranje daljnjeg razvoja urbanizacije dolinskog dijela područja Škurinjskog potoka uskladilo s primjerenim rješenjem sustava odvodnje urbanih oborinskih voda cjelokupnog sliva Škurinjskog potoka, Idejnim je rješenjem (Građevinski fakultet Rijeka, 2002) na otvorenom dijelu toka Škurinjskog potoka planirana izgradnja sustava triju retencija. U tim bi se retencijama kratkotrajno zadržavale suvišne oborinske vode koje ne mogu prihvatiti nizvodniji kolektori oborinskih voda te reguliralo njihovo istjecanje uz njihovu djelomičnu infiltraciju u podzemlje. Na taj bi se način moglo primjereno prilagoditi rješenja odvodnje urbanih oborinskih voda ubrzanoj urbanizaciji toga područja, a primijenjeni model koristiti i na sličnim urbanim područjima.

LITERATURA Arhitektonsko-građevinski atelje AGA (2001): DPU dijela radne zone R-9 u Škurinjama, Rijeka.

Arhitektonski fakultet Zagreb (2001): Generalni urbanistički plan grada Rijeke 2000-2020, Rijeka.

Beraković, B. (1991): Vrednovanje složenih vodoprivrednih rješenja - doktorska disertacija, Građevinski fakultet u Zagrebu, Zagreb, str. 142.


Bonacci, O. (1977): Problemi obrane gradova od poplava unutrašnjim i brdskim vodama, Vodoprivreda, 48-49, str. 259-263.

Građevinski fakultet Rijeka (2002): Idejni projekt uređenja Škurinjskog potoka uzvodno od stacionaže 2+760.00), Rijeka, nepublicirano.

Građevinski fakultet Rijeka (2008): Osnovna analiza oborisnkih značajki i izrada programske podrške za arhiviranje i pretraživanje oborinskih podataka s oborinskih postaja JKP „Vodovoda i kanalizacije“ Rijeka – I faza, Rijeka, nepublicirano.


Vodoprivreda Rijeka (1986): Idejno rješenje uređenja Škurinjskog potoka – dionica planiranog pogona „Elektromehanike”, Rijeka, nepublicirano.

Karleuša, B. (2002): Primjena postupaka višekriterijske optimalizacije u gospodarenju vodama - magistarski rad, Građevinski fakultet u Zagrebu, Zagreb, str. 226.

Margeta, J. (1998): Kanalizacija naselja, Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu i u Osijeku, Split, str. 464.

Niemczynowicz, J. (1999): Urban hydrology and water management – present and future challenges, Urban water, 1, str. 1-14.

Ožanić, N., Rubinić, J. (2002): Problemi pojava velikih voda u urbanim sredinama, Okrugli stol - Urbana hidrologija (ur. Žugaj, R.), Hrvatsko hidrološko društvo, Split, str. 101-113.

Smith, M.B. (1992): Uporaba modelov z distribuiranimi parametri pri obrambi urbaniziranih površin pred poplavami, Acta hydrotechnica, 10 (9), str. 1-49.

Stephenson, D. (1987): The Importance of Dual Drainage, Proccedings of the Fourth International Conference on Urban Storm Drainage, Lousanne – Switzerland, str. 323-324.

WMO (1994): Guide to hydrological practices, 168, str. 733.

Žugaj, R., Plantić, K., Štefanek, Ž. (2007): Velike vode Medvednice, Zbornik radova 4. Hrvatske konferencije o vodama – Hrvatske vode i Europska unija – izazovi i mogućnosti (ur. Gereš, Dragutin), DHMZ, Opatija, str. 345-352.

AUTORI

prof.dr.sc. Nevenka Ožanić, Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C. Emina 5, 51000 Rijeka, Hrvatska, e-mail: [email protected]

doc.dr.sc. Barbara Karleuša, Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C. Emina 5, 51000 Rijeka, Hrvatska, e-mail: [email protected]

mr.sc. Josip Rubinić, Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci , V.C. Emina 5, 51000 Rijeka, Hrvatska e-mail: [email protected]


PREGLED I MJERENJA PROTOČNOSTI ZATVORENOG DIJELA TOKA ŠKURINJSKOG POTOKA

Enes Zaimović, Jagoda Pilko, Josip Rukavina

SAŽETAK

U radu je prikazano stanje nekada najvećeg prirodnog bujičnog sliva, a sada većim dijelom kanaliziranog i natkrivenog oborinskog kolektora „Škurinjski potok“ u Rijeci. Prikazano je kako je razvojem grada zatvoreni oborinski kanal u sve većoj mjeri postao kolektor i komunalnih otpadnih voda, ali i nedostupno mjesto premreženo brojnim instalacijama, usporima i lokalitetima na kojima se sakuplja nanos. Osim snimanja stanja, na nekoliko su lokacija uzduž toka kolektora Škurinjskog potoka provedena i hidometrijska mjerenja u cilju provjere njegove protočnosti. Kako su u Hrvatskoj u tijeku intenzivni radovi na unapređenju sustava odvodnje i pročišćavanja komunalnih otpadnih voda naselja duž jadranske obale i naselja, ovaj rad je još jednom potvrdio hitnu potrebu za uređenje postojećih oborinskih i komunalnih kolektora otpadnih voda.

KLJUČNE RIJEČI: optičko kodiranje stanja kanalizacije, mjerenje protoka, Škurinjski potok

ABSTRACT

The paper has shown the situation of once the largest natural torrent watershed, and now largely channeled and covered stormwater collector „Škurinjski stream“ in town of Rijeka. It has shown that by the development of the city, closed stormwater channel became a collector of municipal wastewater, but also unreachable place cut by many installations, back waters, and sites where the silt is collected. Apart from the optical state inspection, for several locations along the flow of collector Škurinjski potok we have conducted and gauging in order to check its flow. Today, in Croatia there is intensive work going on to improve drainage and treatment of municipal wastewater along the Adriatic coast and settlements so this paper has once again confirmed the urgent need for renovation of existing stormwater and municipal waste water collector.

KEYWORDS: Visual inspection coding system, flow measurement, Škurinjski potok

1. UVOD Škurinjski potok nekada u svom prirodnom stanju, a danas kolektor „Škurinjski potok“,

lociran je u sjeverozapadnom dijelu Rijeke. Na svom putu od Tibljaša i Škurinja proteže se u dužini cca 2800 m do mora. Ukupna visinska razlika dna kanala iznosi 130 m, a prosječni pad I=4,6%. Potok se formira u udolini na značajnom slivnom području i započinje svoj regulirani, otvoreni tok, uzvodno od novoizgrađenog rotora. Protok u uzvodnom dijelu je uzrokovan isključivo oborinama, a nizvodno i stalnim fekalnim i tehnološkim vodama kućanstva i industrije, te dodatno i oborinama s krovnih i asfaltiranih površina nastavka sliva. Radi se o jednom od najvažnijih kolektora oborinskih voda koji utječe u zapadni dio središta Rijeke, a koji zbog preopterećenosti i hidrauličkih ograničenja svoga korita nije u mogućnosti prihvatiti sve količine voda koje mu gravitiraju, već se pri pojavama intenzivnijih oborina javljaju nekontrolirana površinska tečenja

prometnim površinama. Posljedice su poteškoće u prometu, plavljenja donjih dijelova sliva, pa čak i donos većih količina nanosa na gradske javne površine.

U cilju ocjene stanja kolektora, ekipa Hidrotehničkog laboratorija, IGH Zagreb je 2007. g. izvršila vizualni pregled dostupnih dionica „Škurinjskog kolektora“, registrirala oštećenja strukture i provela hidrološka mjerenja tijekom nekoliko kišnih događaja na odabranim dionicama toka. Detaljan prikaz rezultata provedenih radova prikazani su u elaboratu Snimka postojećeg stanja kolektora „Škurinjski potok“, knjiga I i II, a u nastavku je dan njihov kratak pregled. Za napomenuti je da je prvotno planirani cjelovit pregled „robot“ kamerom onemogućen kaskadama i manjkom dostupnih okana, te je stoga proveden klasičan vizuelni pregled dostupnih lokacija i dionica toka. Način evidentiranja rezultata provedenog pregleda prilagođen je zahtjevima HRN EN 13508-2:2006 Uvjeti za sustave odvodnje izvan zgrada -- 2. dio: Sustav kodiranja optičkog nadzora.

2. REZULTATI VIZUALNOG PREGLEDA PO DIONICAMA

Zatvoreni dio toka Škurinjskog kolektora pruža se vrlo urbaniziranim područjem užeg gradskog područja grada Rijeke. Na slici 1. vidljiva je situacija donjeg dijela Škurinjskog potoka.


Slika 1. Situacija donjeg – kanaliziranog dijela toka Škurinjskog potoka

Škurinjski potok je kanaliziran u vidu zatvorene dionice već u samom početku njegova gornjeg dijela toka, ispod trgovačkoc centra „Merkator“ (slika 2).

U nastavku do rotora je djelomično otvorenog tipa, a zatim kanaliziran potkovičastim AB profilom ispod škurinjske petlje (slika 4). U samome rotoru je smještena i retencija za prihvat oborinskih voda s prometnice (slika 5), a iz koje se vode prelijevaju u nastavak zatvorenog toka škurinjskog potoka. (slika 6)

Škurinjski potok je kanaliziran u vidu zatvorene dionice ve u samom po etku njegova gornjeg dijela toka, ispod trgova koc centra „Merkator“ (slika 2).

Slika 2.Otvoreni dio Škurinjskog

potoka,nizvodno od Merkatora potoka

Slika 3. Otvoreni dio Škurinjskog pogled nizvodno prema novo izgra enom rotoru-

škurinjskoj petlji

U nastavku do rotora je djelomi no otvorenog tipa, a zatim kanaliziran potkovi astim AB profilom ispod škurinjske petlje (slika 4). U samome rotoru je smještena i retencija za prihvat oborinskih voda s prometnice (slika 5), a iz koje se vode prelijevaju u nastavak zatvorenog toka škurinjskog potoka. (slika 6)

Slika 4. AB potkovi asti popre ni profil kolektora Slika 5. Novoizgra ena retencija oborinskih voda unutar rotora

Slika 2.Otvoreni dio Škurinjskog potoka,nizvodno od Merkatora potoka

Slika 3. Otvoreni dio Škurinjskog pogled nizvodno prema novo izgrađenom rotoru-

škurinjskoj petlji

Slika 4. AB potkovičasti poprečni profil kolektora

Slika 5. Novoizgrađena retencija oborinskih voda unutar rotora

Škurinjski potok je kanaliziran u vidu zatvorene dionice ve u samom po etku njegova gornjeg dijela toka, ispod trgova koc centra „Merkator“ (slika 2).

Slika 2.Otvoreni dio Škurinjskog

potoka,nizvodno od Merkatora potoka

Slika 3. Otvoreni dio Škurinjskog pogled nizvodno prema novo izgra enom rotoru-

škurinjskoj petlji

U nastavku do rotora je djelomi no otvorenog tipa, a zatim kanaliziran potkovi astim AB profilom ispod škurinjske petlje (slika 4). U samome rotoru je smještena i retencija za prihvat oborinskih voda s prometnice (slika 5), a iz koje se vode prelijevaju u nastavak zatvorenog toka škurinjskog potoka. (slika 6)

Slika 4. AB potkovi asti popre ni profil kolektora Slika 5. Novoizgra ena retencija oborinskih voda unutar rotora


Na cijeloj dužini ispod petlje nema revizijskih okana. Dubina kolektora se kreće od 2 do 13m. Nedostupan je održavanju i pregledu osim specijaliziranim ekipama (Slika 7) uz maksimalno sigurnosno osiguranje.

Uzvodno od „Čistoće“ (južni potporni zid škurinjske petlje) je promjena poprečnog profila sa potkovičastog na AB pravokutni, izdužen po visini i sa svodom (Slika 8). Radi velikog uzdužnog pada izvedene su kaskade sa oknima za prigušenje energije kod velikih protoka. Nizvodno od škurinjske petlje do ulice Potok je niz okana sa kaskadama, a pri velikim dotocima dolazi do izlijevanja i to naročito uzvodno od „Mljekare“. Razlog tome su i razne prepreke u kolekturu (Slika 9).

Dionica kolektora od „Čistoće“ do ulice Potok je nasipana radi izgradnje industrijskih i trgovačkih pogona te je pristup kolektoru radi raznolikih improviziranih rješenja djelomično nemoguć pa je i stanje kolektora samo djelomično poznato. Kolektor u ulici Potok mijenja poprečni profil u betonski pravokutni sa AB i ciglenim svodom (slika 11), nije dubok i dostupan je vizualnom pregledu gotovo na cijeloj dionici do mora. Pregled robot kamerom nije moguć radi iznenadnog povečanog protoka u kolektoru i vrlo erodiranog dna.

Dno kolektora vrlo oštećeno (slika 12), mjestimično dubine preko 1m, betonski zidovi i svod sa puno strukturalnih oštećenja. Puno naknadno izvedenih poprečnih prodora radi cijevnih i drugih konstruktivnih elemenata (slika 13). Prisutni su i priključci fekalnih otpadnih voda (slika 14), kao i drugih kanala oborinskih voda (slika 15).

Slika 6. Ulaz u zatvoreni dio „Škurinjski kolektor“

Slika 7. Spuštanje video kamere sa osvjetljenjem u jedno od nepristupačnih dukokih okana, RO4 te

registriranje oštećenja okna

Slika 8. AB pravokutni poprečni profil, izdužen po visini i sa svodom

Slika 9. RO18 probijeno za priključak, armatura prepreka toku vode

Slika 10. Kolektor djelomično u stijenskoj masi

Slika 11.Poprečni profil betonski pravokutni sa AB i ciglenim svodom

Slika 12. Izrazito erodirano dno Slika 13. Prodori drugih komunalnih instalacija kroz kolektor


Na križanju ulice Potok i Završnikove izveden je bočni preljev (Slika 19) preko kojeg se višak oborinskih voda prelijeva u kolektor Završnikove ulice. Poprečni profil je AB pravokutan sa ciglenim svodom. Svi kanalizacijski priključci okolnih zgrada su spojeni na kolektor.

Kolektor ispod križanja Završnikove i Ulice V.cara Emina izrazito odstupa od inženjerskog pristupa rješavanja odvodnje. Prodor AB grede koja nosi gornju kanalizaciju, AC cijev druge gornje kanalizacije, bočni priključak AC cijevi DN 1000mm okomito na kolektor, suženje samog kolektora i njegova dotrajalost te tehnička improvizacija priključaka i prodora nisu rješenja koja zadovoljavaju protočne i sigurnosne zahtjeve (slike 17-19).

Nastavak, dionica kolektora u Cambierijevoj ulici, poprečni profil AB pravokutan sa puno prodora ostalih struktura, suženja i erozije dna, fekalnih priključaka, poprečnih oborinskih kanala, oštećenja stropa - vidljiva armatura (slike 20 - 27).

Slika 14. Jači bočni priključak fekalnih voda

Slika 15. Bočni priključak oborinskog kanala

Slika16. Kišni preljev Slika 17. Dotrajala stropna konstrukcija

Slika 18. Prodor AC cijevi kroz kolektor

Slika 19. AC DN 500mm

Slika 20. Oštećenje AB ploče Slika 21. Prodori instalacija kroz kolektor, prepreke tečenju


Kolektor ispod križanja Cambierijeva i Krešimirova, ispred Željezničkog kolodvora mijenja poprečni profil u zidani kameni, sa svodom i ravnim dnom te u nastavku zidani u opeci sa svodom i ravnim dnom sve do mora (Slika 27). Ispod križanja nekoliko je bočnih velikih priključaka, mješovite kanalizacije, prodor AB grede sa poprečnom kanalizacijom, priključni stari zidani kanali, preljev.

Iz danih je prikaza vidljiv donji dio toka Škurinjskog potoka, odnosno zatvorena dionica njegova kolektora u vrlo neprimjerenom stanju koje ne omogućava normalno funkcioniranje odvodnje oborinskih voda. U kolektoru se nalazi niz prepreka koje izazivaju zagušenja kao npr. veliki broj kaskada, promjene poprečnih profila nastale u fazama izgradnje kroz povijest, umetnute poprečne prepreke naknadnom izgradnjom infrastrukture kao vodovodne cijevi, plinovodi, kanalizacije te razni konstruktivni elementi prometnica. Sve navedeno evidentno smanjuje protočnu moć kolektora pri većim oborinama.

Nizvodni dio kolektora (od RO45 do iza RO53) povezan je s mnogobrojnim bočnim priključnim kanalima značajnog poprečno profila što predstavljaju određenu retenciju, ali i dotok vode sumnjive kvalitete, a sve ide u more bez pročišćavanja.

Slika 22. Prodor instalacija u bočnom priključnom kanalu i velike količine

nanosa

Slika 23. Prodor plinskih instalacija kroz kolektor koji je znatno ispunjen krupnim

nanosom

Slika 24. Krupno kamenje nastalo erozijom dna uzvodno

Slika 25. Jedno sporedno okno kroz koje prolazi kanalizacija, ali i visokonaponski i

telekomunikacijski kablovi

Slika 26. Prodor vodovodnih cijevi Slika 27. Izlaz kolektora u more


3. HIDROMETRIJSKA MJERENJA NA KOLEKTORU

Preliminarnim istražnim radovima od studenog 2005. ustanovljene su osnovne karakteristike kolektora kao približne dimenzije, položaj i dostupnost na pojedinim dionicama te neki od većih bočnih priključaka fekalnih voda itd. No, te informacije, kao ni rezultati prethodno opisanog vizuelnog pregleda iz 2007.g. nisu bile dovoljne za ocjenu kapaciteta pojedinih dionica toka zatvorenog kolektora Škurinjskog potoka.

Zbog toga je na temelju dostupnih informacija predložen i usvojen program hidrometrijskih mjerenja, a koji se sastojao se od slijedećega:

- ugradnja jednog ombrografa na škurinjskom slivu za praćenje intenziteta oborina u realnom vremenu te prikupljanje i obrada podataka

- ugradnja instrumenata za praćenje razine toka u kolektoru u realnom vremenu te prikupljanje i obrada podataka

- baždarenje odabranih protočnih (mjernih) profila te izrada protočne (Q/h) krivulje- obradu i analizu svih prikupljenih podataka te izrada izvješća

Lokacije mjernih profila su odabrane po kriteriju hidrauličkih uvjeta, geometrijskim karakteristikama provodnika, jačim bočnim fekalnim dotocima i dostupnosti u svim vremenskim prilikama.

Predviđene su četiri lokacije:I RO15, unutar tvrtke „Elektrolux“, a obuhvaća sve vode do RO15 uz jači dotok bočnog

priključka fekalnih i oborinskih voda na RO12 koji je dubok i nedostupanII malo uzvodnije od RO30, a obuhvaća sve vode do RO30 uz jači dotok bočnog

priključka fekalnih i oborinskih voda na RO25 koji je dubok i nedostupan te mljekareIII malo nizvodnije od RO31, a obuhvaća sve vode do RO31 uz jači dotok bočnog

priključka fekalnih i oborinskih voda na RO31 IV RO39, neposredno iza kišnog preljeva prema Glavnom kolodvoruV RO53, pred Glavnim kolodvorom, a obuhvaća sve vode koje se preliju na kišnom

preljevu RO39 te veće bočne priključke kojih ima više

Takvim rasporedom mjernih profila moguće je registrirati dinamiku kolebanja razina vode ovisno o dnevnoj fekalnoj potrošnji u sušnom periodu, kao i dotoku ukupnih voda sa boka i kolektora u kišnom periodu.

Postavljeni instrument za registraciju intenziteta oborina, ombrograf, omogućava prikupljane podataka oborine sa rezolucijom od 0,25 mm visine oborine te spremanje u loggeru sa vlastitim napajanjem.

Razinu vode registriraju mjerni instrumenti, limnigrafi, koji su ugrađeni na opisanim lokacijama, a kontinuirano mjere razinu vode u ciklusima od jedne minute te memoriraju podatke u loggeru sa vlastitim napajanjem.

Baždarenje protočnog profila vršeno je prema ISO 748, metoda brzina-površina sa ručnim elektromagnetnim brzinomjerom za mjerenje brzine u točki toka. Obradom izmjerenih podataka brzine, razine vode i geometrije toka dobiju se protočne krivulje izražene odgovarajućim matematičkim izrazima, Q=f(h).

Tijekom razdoblja 08.05. do 30.07.2006. provedeno je ukupno 619200 vodomjerenja na spomenutih 5 profila. Na prikazanim grafičkim prikazima (Slike 28 – 32) prikazane su protočne krivulje i poprečni profili, kao i veza između oborina, nivoa i protoka po pojedinim lokacijama. Za potrebe ovoga rada izdvojena su dvije karakteristične lokacije na samom glavnom kolektoru

Škurinjskog potoka (najuzvodnija RO 15 kod Elektroluxa i najnizvodnija RO 53 kod kolodvora), kao i kišni preljev (RO 39).

RO 15, Elektrolux

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200

Protok Q(m3/s)

Dub

ina

vode

H(m

)

mjereno Q/H ekstrapolacija

Q=2,671*H^1,917

Slika 28. Protočna krivulja i profil kolektora Škurinjskog potoka na lokaciji RO 15 - Elektrolux

Škurinjski potok, Elektrolux RO1508. do 15.05.2006.

0

0,025

0,05

0,075

0,1

0,125

0,15

0,175

0,2

0,225

0,25

08.0

5.20

06.

09.0

5.20

06.

10.0

5.20

06.

11.0

5.20

06.

12.0

5.20

06.

13.0

5.20

06.

14.0

5.20

06.

DATUM

Dub

ina

vode

(m);

Prot

ok (m

3/s)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Visi

na k

iše

(mm

)

kišomjer Delta VIK sonda RO15 protok

Ukupna kiša=29,5mm

kiša 9.05.=17,75mm

kiša 10.05.=2,75mm

kiša 14.05.=9,0mm

Slika 29. Hod registriranih oborina, te kolebanja razine vode i protoka u kolektoru Škurinjskog potoka na lokaciji RO 15 - Elektrolux


Škurinjski potok, Kišni preljev RO3908. do 15.05.2006.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

08.0

5.20

06.

09.0

5.20

06.

10.0

5.20

06.

11.0

5.20

06.

12.0

5.20

06.

13.0

5.20

06.

14.0

5.20

06.

DATUM

Dub

ina

vode

(m)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Visi

na k

iše

(mm

)

sonda RO39 Kišomjer Delta VIK

Slika 30. Hod registriranih oborina, te kolebanja razine vode na kišnom preljevu Škurinjskog potoka na lokaciji RO 39

RO 53, Kolodvor

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Protok Q(m3/s)

Dub

ina

vode

H(m

)

mjereno Q/H ekstrapolacija

Q=5,5*H^1,522 (m3/s)

Slika 31. Protočna krivulja i profil kolektora Škurinjskog potoka na lokaciji RO 53 - Kolodvor

Škurinjski potok, Kolodvor RO5308. do 15.05.2006.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

08.0

5.20

06.

09.0

5.20

06.

10.0

5.20

06.

11.0

5.20

06.

12.0

5.20

06.

13.0

5.20

06.

14.0

5.20

06.

DATUM

Dub

ina

vode

(m);

Prot

ok (m

3/s)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Visi

na k

iše

(mm

)

sonda RO53 protok kišomjer Delta VIK

kiša

plima

plima plima

plima

plima

kiša

protok za vrijeme plimnog vala nije točan

Slika 32. Hod registriranih oborina, te kolebanja razine vode i protoka u kolektoru Škurinjskog potoka na lokaciji RO 53 - Kolodvor

Provedenim mjerenjima u razdoblju od oko tri mjeseca (08.05. do 30.07.2006.) definirana je dinamika i osnovne hidrauličke karakteristike kolektora Škurinjski potok. Ustanovljeni su dnevni dotoci fekalnih voda te redoviti dotoci fekalnih voda iz rezervoara nekih tvrtki, ustanovljena je funkcija kišnog preljeva i dotoci sa drugih lokacija u vrijeme oborina. Nažalost nisu uhvaćene oborine koje po pričanju očevidaca izbacuju poklopce na dionici od RO19 do RO24. Maksimalni kapacitet kolektora nije ustanovljen jer se nisu pojavile veće oborine. Variranjem položaja kišomjera uočena je osjetljivost sliva na smjer i površinu utjecaja oborina.

4. Zaključak

Provedenom snimkom postojećeg stanja kolektora Škurinjski potok došlo se je do osnovnih geodetskih podataka o trasi te spoznaji o obliku provodnika, dotrajalosti, oštećenjima i funkcionalnosti sa nizom evidentiranih detalja. Foto zapisi i video snimka vrlo dobro opisuju stanje kolektora koje je na nekoliko dionica zabrinjavajuće i traži hitnu i detaljnu građevinsku intervenciju.

Utvrđeno je da kolektor treba dovesti u funkciju zatvorenog potoka za potrebe odvodnje kišnih dotoka, bez komunalnih otpadnih voda. Prekomjerne količine nereguliranog oborinskog dotoka su značajno erodirale dno kolektora na nekoliko mjesta te unijele velike količine kamena što mu smanjuje protočnost i ugrožava konstruktivnu sigurnost. Udubljenja erodiranog dna su sakupljači fekalija koji produciraju neugodne i opasne mirise, a ujedno su potencijalna opasnost za urušavanje zidova provodnika.

Poseban su problem prisutni prodori drugih infrastrukturnih instalacija npr. vodovod plin ili plitke kanalizacije kroz kolektor što predstavlja veliku prepreku i opasnost. Svi naknadno


priključeni kanali fekalnih i oborinskih voda, osim velikih kanala koji su sastavni dio sustava odvodnje oborinskih voda, su izvedeni katastrofalno loše, neprofesionalno. Relativno dobri zidovi i svod kolektora su na mjestima priključaka razvaljeni. Brojni sukcesivno dograđivani priključci ne samo oborinskih, nego i komunalnih otpadnih voda pridonijeli su lokalnim prigušenjima kapaciteta kolektora tako da je utvrđeno da se na Škurinjski potok ne mogu priključiti nikakvi dodatni priključci oborinskih voda, već je nužno provesti i njegovo rasterećenje.

Provedena vodomjerenja dala su osnovne hidrauličke pokazatelje analiziranih dionica toka na kojima su vršena vodomjerenja, kao i njihovu osjetljivost na pojavu oborina u slivu.

Pregled kolektora Škurinjski potok te novostečene spoznaje o stanju i funkcionalnosti, navode na potrebu nastavaka radova istraživanja i evidentiranja postojećeg stanja ostalih većih kolektora u centralom dijelu Rijeke, koji su stari, dotrajali, tijekom vremena različito tretirani i samim time opasni. Osobito je važan nastavak praćenja oborina po slivovima, mjerenje nivoa na preljevima i kolektorima radi praćenja distribucije dotoka kako sušnog tako i kišnog te izmjera protoka na važnijim čvorištima što bi u konačnosti vodilo k mogućnosti kontrole kvalitete i aktivnog upravljanja otpadnim i oborinskim vodama.

Literatura

IGH (2007): Snimka postojećeg stanja kolektora „Škurinjski potok“, knjiga I i II, Institut građevinarstva Hrvatske, Zagreb.

HRN EN 13508-2 (2006): Uvjeti za sustave odvodnje izvan zgrada -- 2. dio: Sustav kodiranja optičkog nadzora Zagreb.

HRN EN ISO 748 (2005): Mjerenje protoka tekućina u otvorenim kanalima -- Velocity-area metodom Zagreb.

AUTORI:Enes Zainović,dipl.ing.građ., IGH d.d. PC Zagreb, J. Rakuše 1, Zagreb, 10.000, Hrvatska, [email protected] Jagoda Pilko, dipl.ing.građ., KD Vodovod i kanalizacija Rijeka, PJ Kanalizacija, Dolac 14, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected] Rukavina,dipl.ing.građ., KD Vodovod i kanalizacija Rijeka, PJ Kanalizacija, Dolac 14, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]


SUSTAV ODVODNJE OBORINSKIH VODA RIJEČKE ZAOBILAZNICE - UTICAJ NA GRADSKI SUSTAV ODVODNJE

Davorka Breulj, Raoul Valčić

SAŽETAK

U radu je prikazana problematika rješavanja odvodnje oborinskih voda s prometnica na primjeru odvodnje riječke zaobilaznice, a koja dijelom prolazi i kroz vrlo osjetljive dijelove zaštitnih zona krških izvorišta u gradu Rijeci. Prva faza zaobilaznice grada Rijeke - sjeverni kolnik, izgrađen je prije 20-tak godina u dužini od cca 9.5 km, od čvora Diračje do čvora Orehovica. Sustav odvodnje oborinskih voda zaobilaznice je putem nekoliko manjih podsustava priključen na gradski mješoviti sustav odvodnje. Tijekom proteklih godina grad se intenzivno širio, te su na gradski mješoviti odvodni sustav izvršena mnogobrojna dodatna priključenja novih urbanih zona, a što je na pojedinim dijelovima odvodnog gradskog sustava dovelo do prekapacitiranja dotoka.

Prilikom pripreme za izgradnju druge faze zaobilaznice – južnog kolnika, trebalo je sagledati utjecaj dodatnih količina oborinskih voda obilaznice na gradski mješoviti odvodni sustav, te sukladno tome na pojedinim lokacijama predvidjeti odgovarajuće mjere zaštite.

Također je prikazan koncept rješenja odvodnje oborinskih voda s tog novog južnog kraka čija je izrada u tijeku, potrebne rekonstrukcije na ranije izgrađenom sjevernom kraku, kao i primjer rješavanja problema odvodnje u uvjetima ograničenja prihvata oborinskih voda izgradnjom retencije.

KLJUČNE RIJEČI: oborinske vode, odvodnja prometnica, retencije

RAINWATER DRAINAGE SYSTEM OF THE RIJEKA BYPASS – IMPACT ON THE CITY SEWERAGE SYSTEM

ABSTRACT

The paper shows the problems of drainage of rainwater from the roads on the example of drainage of the Rijeka bypass, which runs partly through the very sensitive parts of the protection zone of karst springs in the city of Rijeka. The first phase of the bypass of the Rijeka - north roadway, was built 20 years ago, a distance of approximately 9.5 km, from the road junction Diračje to the junction Orehovica.The bypass drainage system for rainwater is connected through a number of smaller subsystems to the city mixed sewer system. In recent years the city grew intensely and there were numerous additional connections to the city combined sewer system from new urban zones, which in some parts of the city sewer system led to increased flow. Preparing to build the second phase of thet bypass - the southern road it was necessary to take into account the impact of additional amounts of stormwater on the city mixed sewer system, and in some locations to predict the appropriate protective measures.

Also shown, is the concept of drainage solution for stormwater from the new southern roadway whose development is in progress, the necessary reconstruction of the previously built northern roadway and an example of solving the problems of drainage in terms of restrictions on acceptance of stormwater building retention tank.

KEYWORDS: stormwater, roads drainage, retention

UVOD1.

Zaobilaznica grada Rijeke, od čvora Diračje (na zapadnom dijelu) do čvora Orehovica (na istočnom dijelu) ima dužinu od cca 9.5 km (Slika 1). Svojom trasom prolazi i zonama sanitarne zaštite izvorišta pitke vode grada Rijeke (zonom djelomičnog ograničenja, III i II zaštitnom zonom, pa čak i neposredno iznad izvora Zvir i njegove I zaštitne zone), a što je uvjetuje i posebne mjere tretmana oborinskih voda. Radi zahtjevne konfiguracije terena, na predmetnoj dionici se nalaze 4 tunela (Škurinje I, Škurinje II, Katarina i Trsat), vijadukt Mihačeva Draga i najveći objekt - most Rječina, prilikom čije su izgradnje, zbog blizine izvorišta Zvir, također propisane posebne mjere zaštite od oborinskih voda u fazi izgradnje.

Prije dvadesetak godina izgrađen je sjeverni kolnik zaobilaznice sa pripadajućim navedenim objektima, a krajem 2008. godine započeta je gradnja paralelnog južnog kolnika, koja je trenutno u fazi intenzivnih radova, te se završetak radova očekuje tijekom 2009. godine. Osim izgradnje otvorene trase između pojedinih navedenih objekata, predmet radova koji su trenutno u fazi realizacije je i izgradnja tunela i mostova u sklopu južnog kolnika, za koje su prilikom izgradnje sjevernog kolnika izvršeni manji pripremni radovi.

Iako je prvobitna projektna dokumentacija koja je izrađena u vremenu od 1986. do 1988. godine obuhvatila i sjeverni i južni kolnik, te je za istu dobivena građevinska dozvola, zbog novonastalih uvjeta na terenu i zbog izmijenjene građevinske regulative i propisa, bilo je potrebno za potrebe izgradnje južnog kolnika izraditi nove projekte. Sukladno tome bilo je npr. potrebno projekte tunela uskladiti prema novim propisima, predviđena je izgradnja zaštite od buke, te su predviđeni i razni drugi zahvati kojih nije bilo u prvobitnom projektu.

U sklopu projekata sustava odvodnje je također bilo potrebno ugraditi određene promjene i dopune, a sve radi usklađenja sa novim stanjem na terenu i primjene današnjih propisa vezanih uz odvodnju oborinskih voda s prometnica (HRN preuzeta iz standarda U.C4.020). U nastavku teksta dat je kratak pregled sustava odvodnje od početka gradnje do danas.


Slika 1. Situacija riječke zaobilaznice – danas

OSNOVNE ZNAČAJKE POSTOJEĆEG SUSTAVA ODVODNJE SJEVERNOG 2. KOLNIKA ZAOBILAZNICE

Postojeći sjeverni kolnik zaobilaznice Rijeke, prema prvobitnom projektu (Rijekaprojekt, 1986.), ima izgrađeni sustav oborinske odvodnje sa slijedećim osnovnim značajkama :

Postojeći sustav odvodnje obuhvaća nepropusne kolektore odvodnje sa oknima i slivnicima, separatore oborinskih voda i odvodne kolektore do lokacija priključenja. Glavni kolektor zaobilaznice položen je trasom uglavnom u dijelu razdjelnog pojasa sjevernog i južnog kolnika, te je istovremeno u funkciji odvodnje kako sjevernog, tako i južnog kolnika.

Sustav je projektiran i izgrađen na način da su glavni kolektori, separatori i odvodni kolektori separatora dimenzionirani na konačnu izgrađenost zaobilaznice, dakle uključujući i sjeverni i južni kolnik.

Sustav je projektiran tijekom 1986. do 1988. godine, prema tada važećoj regulativi i propisima, sa korištenjem u to vrijeme korištenog podatka o mjerodavnom intenzitetu oborina od 160 l/s/ha. Prema današnjim propisima (HRN preuzeta iz standarda U.C4.020), za projektiranje prometnice takvog ranga, potrebno je koristiti veći – 5-godišnji povratni period. Radi usporedbe sukladno rezultatima provedene novelacije ITP krivulje (Građevinski fakultet Rijeka, 2002), za analizirane dionice rezultirajući 15-minutni intenzitet 5-godišnjeg povratnog perioda iznosi 310 l/s/ha . Prema tim novim propisima, potrebno je kod izračuna sustava odvodnje koristiti i dodatni dotok od 100 l/s, a koji se kod dimenzioniranja koristi kao dodatna količina u slučaju incidentne situacije – havarije cisterne.

U sklopu sustava odvodnje, a sukladno konfiguraciji i elementima trase prometnice, izgrađeno je nekoliko manjih podsustava odvodnje (Rječina, Kozala, 1.maj, Mihačeva Draga, Škurinje, Podmurvice, Krnjevo, Diračje), koji završavaju sa separatorima koji su svi priključeni na postojeći gradski sustav mješovite odvodnje. Izuzetak je sustava Diračje kod kojega se oborinske vode nakon separatora infiltriraju u podzemlje sustavom infiltracijskih bunara.

Kako je u međuvremenu došlo do intenzivne izgradnje gradskog područja sa obje strane zaobilaznice, te je sukladno tome došlo do novih priključenja na postojeći gradski mješoviti sustav, to je na pojedinim dionicama postojećeg sustava uzrokovalo prekapacitiranje dotoka oborinskih voda (koja dotiču sa gradskih površina i sa zaobilaznice). Postojeći mješoviti sustav grada na pojedinim lokacijama više nije u mogućnosti prihvaćati postojeće dotoke, te kod oborina dolazi do hidrauličkih preopterećenja, plavljenja, izbacivanja poklopaca okana odvodnih kanala i ostalih nepovoljnih situacija. Takve nepovoljne situacije izražene su naročito na odvodnim kolektorima iza separatora podsustava Krnjevo, Podmurvice i Rječina.

Uočeni problemi postojećih odvodnih sustava su slijedeći:Za potrebe izgradnje južnog kolnika trebalo je izraditi novu projektnu dokumentaciju koja

će uvažiti postojeće stanje na terenu i novu regulativu. Jedan od problema koje je trebalo sagledati bilo je i stanje postojećih odvodnih sustava koji prikupljenu oborinsku vodu sa zaobilaznice odvode prema recipijentu, te dati odgovarajući prijedlog rješenja.

Na priključnim kolektorima koji se nakon separatora pojedinog podsustava zaobilaznice spajaju prema gradskom sustavu ili drugim recipijentima, pojavljuju se određene nepovoljne situacije koje su uzete u obzir prilikom izrade nove projektne dokumentacije

Podsustav RječinaU sklopu podsustava Rječina postoje dva separatora (na lokaciji zapadnog izlaza iz tunela

Trsat). Na odvodnom sustavu (kolektor u ulici Rački) dolazi do izbacivanja poklopaca okana na


kanalizacijskom, a kao razlog je utvrđeno preklapanje dotoka oborinskih voda zaobilaznice, ulice Rački i priključenja rasterećenja mješovite kanalizacije područja Trsat, kao i začepljenje preljeva prema Rječini, što sve skupa stvara uspor u gornjem dijelu dionice kolektora Rački. Potrebni su zahvati na sanaciji postojećeg stanja.

Podsustav KozalaU sklopu ovog podsustava koji je preko separatora priključen na potok Hlibac (odvodni

kanal oborinskih voda i dijela mješovitih voda područja Kozala) nisu uočeni nepovoljni utjecaji na funkcioniranje cjelokupnog odvodnog sustava.

Podsustav 1.majPrikupljene vode podsustava se nakon separatora odvodnim kolektorom spajaju na

Škurinjski potok. Zapaženo je da nema nepovoljnih uticaja i ne očekuju se problemi u funkcioniranju gradskog sustava uslijed prihvaćanja dodatnih voda južnog kolnika.

Podsustav Mihačeva DragaPodsustav se sa dva manja separatora priključuje na gradski mješoviti kolektor ulice Mihačeva

Draga. Na odvodnom sustavu, tijekom godina rada, nisu uočene poteškoće u funkcioniranju, te se one ne očekuju prilikom spoja dodatnih količina južnog kolnika.

Podsustav ŠkurinjePodsustav Škurinje se nakon separatora koji se nalazi unutar samog čvorišta spaja putem

odvodnog kolektora izravno na Škurinjski potok. Nema uočenih utjecaja na gradski sustav odvodnje.

Podsustav PodmurvicePodsustav na završetku ima dva separatora koji se priključuju na gradski mješoviti sustav

u ul.A.Barca, koji dalje nastavlja prema kolektoru u Vukovarskoj ulici. Na tom podsustavu su evidentirani problemi izbacivanja poklopaca. Povećanjem dotoke sa južnog kolnika će navedeni problemi biti izraženiji. Zapaženo je da su potrebni zahvati na sanaciji postojećeg stanja prije priključenja na gradski odvodni sustav.

Podsustav KrnjevoPodsustav se nakon obrade oborinskih voda na dva separatora priključuje na mješoviti

kolektor u Novoj cesti, sa rasterećenjem u odvodni kanal B.Vidasa, koji dalje nastavlja do Kantride. Na dionici priključenja separatora prema kanalu B.Vidasa dolazi do izbacivanja poklopaca tijekom većih oborina. Kako postojeći sustav gradske mješovite kanalizacije i sada već ima problema kod povećanih dotoka, to se uslijed priključenja južnog kolnika može očekivati još nepovoljnije stanje. Potrebni su zahvati na sanaciji postojećeg stanja, a prije priključka na gradski odvodni sustav.

Podsustav DiračjePodsustav na završetku ima dva separatora, koji su priključeni na armirano betonski strmi

kanal koji prolazi ispod željezniče pruge Rijeka-Pivka, te završava sa ispustom u dva upojna kanala. Na početku upojnih kanala projektom je predviđeno, u slučaju preljevanja viška voda, otjecanje istih prirodnom jarugom do Kantride. Separatori, dakle, nisu spojeni na gradski sustav odvodnje, te na tom podsustavu do sada nije bilo slučajeva preljevanja.

Vidljivo je da su svi navedeni podsustavi, osim Diračja, spojeni na gradski kanalizacijske sustave odvodnje (uglavnom mješovitog tipa) ili potoke. Sustav Škurinje i 1.maj spojeni su na Škurinjski potok, a sustav Kozala na potok Hlibac.

Potrebni zahvati se očekuju na slijedećim odvodnim sustavima Podsustav Rječina – ustanovljeno je postojanje problema na gradskom odvodnom kolektoru

u ulici Rački, a zahvati radi sanacije stanja obuhvaćaju djelomičnu sanaciju samog kolektora Rački i odgovarajuće razdjeljivanje mješovite kanalizacije područja Trsat prije dotoka na kolektor Rački.

Podsustav Podmurvice – prije priključka na gradski sustav odvodnje potrebna je izgradnja građevina za prihvat najvećeg vodnog vala - retencije.

Podsustav Krnjevo – predviđena je manja sanacija postojećeg kolektora u Novoj cesti, te građevina za prihvat vodnog vala - retencije.

PLANIRANI ZAHVATI NA SUSTAVU ODVODNJE U SKLOPU IZGRADNJE 3. JUŽNOG KOLNIKA

Vidljivo je da postojeći sustav odvodnje oborinskih voda sjevernog kolnika zaobilaznice ima određenih nepovoljnih uticaja na gradski odvodni sustav. Sagledavajući prethodno navedeno, kao i na osnovu izvršenih analiza postojećeg i budućeg stanja, potrebni zahvati koji su bili predviđeni projektnom dokumentacijom iz 2007. godine (Rijekaprojekt-vodogradnja, 2007.), a za potrebe planirane izgradnje južnog kolnika, mogu se podijeliti u slijedeće osnovne cjeline :

Novi zahvati na sustavu odvodnje zaobilaznice, neovisno od prethodno izgrađenog sustava podrazumijevaju radove na sustavu odvodnje koji nisu bili izgrađeni tijekom gradnje sustava odvodnje sjevernog kolnika. To obuhvaća slijedeće grupe radova :

Odvodnja novih tunela, vijadukata i mostova, te zone deniveliranih kolnika u sklopu južnog kolnika, u ukupnoj dužini od cca 3.5 km.

Izgradnja sustava odvodnje u sklopu novo planiranog čvora Rujevica, a što obuhvaća ca 2.0 km kolektora i izgradnju separatora Rujevica.

Izgradnja slivnika i građevina za prihvat oborinskih voda u sklopu južnog kolnika, s prespajanjima na postojeći glavni kolektor koji je izgrađen u sklopu izvedbe sjevernog kolnika. Navedeni zahvat obuhvaća intervenciju na ca 5.0 km trase.

Zahvati u sklopu prethodno izgrađenog sustava odvodnje zaobilaznice obuhvaćaju sanaciju/rekonstrukciju postojećeg sustava odvodnje otvorene trase koji je izgrađen tijekom gradnje sjevernog kolnika. Zahvati se odnose na određene dionice otvorene trase između objekata (tunela i vijadukata), u ukupnoj dužini od ca 3.5 km. Ovi zahvati bili su prvenstveno potrebni radi usklađenja dimenzioniranja sustava prema važećoj ITP krivulji (u prethodnom projektu iz 1986. korišten je intenzitet od 160 l/s/ha) i ostaloj zakonskoj regulativi.

Novi zahvati na odvodnim sustavima obuhvaćaju potrebne zahvate koji trebaju osigurati normalno funkcioniranje otjecanja prikupljenih oborinskih voda na odvodnim sustavima od postojećih separatora zaobilaznice do mjesta priključka na gradski sustav. Grupa radova obuhvaća :

Zahvate koji su neophodni kako bi se spriječili nepovoljni utjecaji na odvodnim kolektorima od separatora prema prijemnicima, za što je predviđena izgradnja retencijskih bazena. Gradnjom bazena, iza separatora, a prije priključenja na gradske sustave, prihvatio bi se najveći vodni val


kod velikih intenziteta oborina, te bi se oborinska voda ispuštala kontrolirano prema gradskoj kanalizaciji, sa manjom mjerodavnom količinom, a u dužem vremenu.

Zahvate koji nisu bili realizirani tijekom gradnje sjevernog kolnika, a obuhvaćaju neizgrađene odvodne kolektore na podsustavima Podmurvice i Krnjevo.

Zahvati na sanaciji postojećih kolektora – podrazumijeva rekonstrukciju sustava odvodnje u ulici Rački.

Prethodno opisani zahvati čine 3 grupe radova koji su bili potrebni da bi se zajednički sustav odvodnje postojećeg sjevernog kolnika i južnog kolnika koji je u izgradnji dogradili na način da se sustav odvodnje može odgovarajuće priključiti na prijemnik, odnosno :

novi potrebni zahvati u sustavu odvodnje zaobilaznice,•sanacija postojećeg sustava odvodnje zaobilaznice,•novi zahvati na odvodnim sustavima do recipijenta. •

RETENCIJSKE GRAĐEVINE U SKLOPU DOGRADNJE ODVODNOG SUSTAVA 4. ZAOBILAZNICE

Kao što je prethodno istaknuto, poteškoće na prihvatnim sustavima odvodnje sjevernog kolnika zaobilaznice uočeni su već na sustavima Rječina, Podmurvice i Krnjevo. Obzirom na predviđeno priključenje dodatnih količina sa južnog kolnika koji je u izgradnji, nepovoljne situacije mogu biti samo izraženije zbog okolnosti da postojeći gradski odvodni sustavi ne mogu primiti više dodatne količine voda. Na sustavu Rječina je u međuvremenu izvršena rekonstrukcija gradskog odvodnog sustava u ulici Rački, dok se na sustavima Podmurvice i Krnjevo predviđa nakon pojedinog separatora izgradnja retencijskih građevina. Naime, ocijenjeno je da bi rekonstrukcija postojećih odvodnih sustava grada predstavljala veoma velike zahvate, te je to bio razlog planirane izgradnje četiri retencije za prihvat oborinskih voda sa zaobilaznice (tablica 1), te nakon transformacije vodnog vala oborinskih voda u samim retencijama njihovo pražnjenje postojećim odvodnim sustavom.

Tablica 1. Osnovne projektne vrijednosti planiranih retencija pojedinih podsustava

Značajka Podmurvice I Podmurvice II Krnjevo II Krnjevo III

Gravitirajuća površina (ha) 1.80 6.3 9.9 9.2

Ukupni planirani vršni dotok sjeverni+južni kolnik (l/s) 200 870 735 630

Ukupni volumen oborinskih voda (m3) 180 780 660 570

Maksimalno regulirano istjecanje iz retencija (l/s) 50 220 185 160

Usvojena veličine retencije (m3) 115 500 420 360

Maks.visina vode u retenciji (m) 1.50 2.90 3.10 2.30

U nastavku je dan primjer dimenzioniranja i tehničke karakteristike jedne od planiranih retencija – retencije Krnjevo II (Rijekaprojekt-vodogradnja, broj 05-570/V-RK2, 2007.g.)

Dimenzioniranje pojedine retencije izvršeno je na slijedeći način:Max.dotok za sjeverni i južni kolnik 735 l/sUsvojen hijetogram oborine ukupnog trajanja za varijante 30 min (1.var.) 1:30 min (2.v.)Vršni intenzitet 310 l/s/haAnalizirano vrijeme dotjecanja u retenciju 2tk = 2 x 15 = 30 minutaVolumen oborinskih voda (trokutasti hidrogram) 30x60x0.736/2 = 662 m3

Usvojeno maks. dozvoljeno otjecanje prema gradu (25% max.Q) 185 l/s

Tehničke karakteristike retencije (Slika 3 i 4) su slijedeće :Retencija se postavlja iza pojedinog separatora, a ispred priključka na gradski mješoviti

sustav, čime se sprječava dotok zauljenih voda i pijeska u retenciju.Retencija se postavlja na trasu odvodnog kolektora, podužnog oblika, na pogodnom mjestu

gdje postoji odgovarajuća kaskada na kolektoru.Mjerodavna kiša usvojena je za intenzitet 5 godina i 15 minuta trajanja.Odvodna količina iz retencije je usvojena sa cca 25 % proračunatog dotoka.Retencija ima pregradni zid koji osigurava potreban volumen, a na dnu zida je ostavljen

prigušni otvor – izlaz iz retencije.U slučaju pojave dotoka većeg od računskog, preko pregradnog zida se omogućuje

prelijevanje viška voda.

Slika 2 . Shematski podužni prikaz retencije


Slika 3. Retencija u izgradnji (siječanj 2009.)

Slika 4. Retencija u izgradnji (siječanj 2009.)

Analiza pražnjenja retencije preko prigušenog otvora

Izlazni protok iz retencije računa se prema izrazu Q = η A (2gH)0.5, gdje je «A» površina otvora, a «η» koeficijent otjecanja. Prema gornjem izrazu data je vrijednost postotka protoke prema ispunjenosti retencije, za pretpostavljenu visinu vode u retenciji od 4.0 m (Slika 5).

Q(%)Visina Postotak Postotakvode ispunjenosti protoke 100(m) (%)(%)4.0 100 100 753.0 75 862.5 63 79 502.0 50 701.0 25 50 250.5 13 350.4 10 310.2 5 220.1 2.5 15 01 2 34 H (m)

Slika 5. Međuodnos razine vode u retenciji i izlazne protoke

Iako otjecanje iz retencije nije linearno, za provedbu daljnjeg tijeka proračun volumena retencije usvajamo aproksimaciju - pojednostavljenu vrijednost otjecanja u visini od 75% max. otjecanja (185 x 0.75 = 139 l/s), odnosno 16.7 m3 za interval od 2 minute.

Volumen retencije

U slučaju dimenzioniranja retencije Krnjevo II na riječkoj obilaznici usvojene su značajke :Oborina počinje u minuti 0 i traje do minute 30Vršni intenzitet oborine javlja se u 15-toj minuti i iznosi 310 l/s/ha Maksimalno otjecanje prema gradu 25 % max. dotoka Vrijeme punjenja retencije 30 minutaVrijeme pražnjenja 80 minuta

Sam proračun dan je u donjoj tablici (tablica 2). Iz nje je utvrđeno da je, prema danim pretpostavkama :

Ukupni dotok na retenciju V = 662 m3

Max. dotok Q = 736 l/sOtjecanje prema gradu Q = 185 l/s (17.6 m3 u 2 minute)

Slika 4 : Retencija u izgradnji (sije anj 2009.)

Analiza pražnjenja retencije preko prigušenog otvora Izlazni protok iz retencije ra una se prema izrazu Q = A (2gH)0.5, gdje je «A»

površina otvora, a «» koeficijent otjecanja. Prema gornjem izrazu data je vrijednost postotka protoke prema ispunjenosti retencije, za pretpostavljenu visinu vode u retenciji od 4.0 m (Slika 5).

Q(%) Visina Postotak Postotak vode ispunjenosti protoke 100 (m) (%)(%) 4.0 100 100 75 3.0 75 86 2.5 63 79 50 2.0 50 70 1.0 25 50 25 0.5 13 35 0.4 10 31 0.2 5 22 0.1 2.5 15 01 2 34 H (m)

Slika 5 : Me uodnos razine vode u retenciji i izlazne protoke Iako otjecanje iz retencije nije linearno, za provedbu daljnjeg tijeka prora un volumena

retencije usvajamo aproksimaciju - pojednostavljenu vrijednost otjecanja u visini od 75% max. otjecanja (185 x 0.75 = 139 l/s), odnosno 16.7 m3 za interval od 2 minute.

Volumen retencije U slu aju dimenzioniranja retencije Krnjevo II na rije koj obilaznici usvojene su

zna ajke : Oborina po inje u minuti 0 i traje do minute 30 Vršni intenzitet oborine javlja se u 15-toj minuti i iznosi 310 l/s/ha Maksimalno otjecanje prema gradu 25 % max. dotoka Vrijeme punjenja retencije 30 minuta Vrijeme pražnjenja 80 minuta Sam prora un dan je u donjoj tablici (tablica 2). Iz nje je utvr eno da je, prema danim

pretpostavkama :

Ukupni dotok na retenciju V = 662 m3 Max. dotok Q = 736 l/s Otjecanje prema gradu Q = 185 l/s (17.6 m3 u 2 minute)


Tablica 2. Prikaz proračuna volumenskog prostora retencije oborinskih voda

Period (min)

Dotok u retenciju (m3)

U k u p n i dotok (m3)

Isticanje iz retencije (m3)

U k u p n o isticanje (m3)

B i l a n c a zapremine

1 2 3 4 5 6 = 3-50-2 5.9 5.9 16.7 16.7 -2-4 17.6 23.5 16.7 33.4 -4-6 29.4 52.9 16.7 50.1 2.86-8 41.2 94.1 16.7 66.8 27.38-10 53.0 147.1 16.7 83.5 63.610-12 65.0 212.1 16.7 100.2 111.912-14 76.5 288.6 16.7 116.9 171.714-16 85.4 374.0 16.7 132.9 241.116-18 76.5 450.5 16.7 149.6 300.918-20 65.0 515.5 16.7 166.3 349.220-22 53.0 568.5 16.7 183.0 385.522-24 41.2 609.7 16.7 188.7 410.024-26 29.4 639.1 16.7 216.4 422.726-28 17.6 656.7 16.7 233.1 423.628-30 5.9 662 16.7 249.8 412.830-32 = 662 16.7 266.5 396.132-34 16.7 283.2 379.434-36 16.7 299.9 362.7......76-78 16.7 650.6 12.078-80 16.7 667.3 0

Isto tako, za retenciju Krnjevo II izvršena je i simulacija dotoka od složene kiše - pojave oborina vršnog intenziteta 310 l/s/ha, vrijeme trajanja doticanja 30 min, te još jedna oborina 50% vrijednosti prve, sa početkom u 60-toj minuti, (Slika 6)

te imamo slijedeće rezultate :

Prvi pljusak analizirane oborine počinje u minuti 0 i traje do minute 30. Drugi pljusak analizirane oborine počinje u minuti 60 i traje do minute 90.Vršni intenzitet prvog pljuska analizirane oborine je 310 l/s/haVršni intenzitet drugog pljuska analizirane oborine je 50% vrijednosti prvog pljuska.Ukupni dotok na retenciju V = 662 + 331 = 993 m3.Max. dotok Q = 736 l/s (odgovara maksimumu prvog pljuska).Otjecanje prema gradu 25 % max. dotoka = 185 l/s.Vrijeme punjenja retencije 30 minuta za oborinu 1 i 30 min.za oborinu 2.Vrijeme pražnjenja 118 minuta ukupno. Potrebni volumen retencije i dalje je 423 m3, odnosno 65% ukupnog dotoka.

Slika 6. Hijetogram analizirane složene oborine

Prikaz samog proračuna dan je također tablično (Tablica 2). Rezultat proračuna je da je ukupni maksimalni dotok u retenciju V = 662+331 = 993 m3,planirana retencija uspjela prihvatiti bez potrebnog povećanja retencijskog prostora, i da njen volumen osigurava njeno funkcioniranje u uobičajenim situacijama pojava jakih oborina

Za napomenuti je da je osnovni projektantski problem prilikom projektiranja planiranih retencija bilo utvrđivanje oblika karakterističnih oborina koje bi bile mjerodavne za dimenzioniranje funkcioniranja, a time i dimenzioniranje volumena retencijskih prostora. Stoga je nužno osiguranje podloga kako o i pojavama maksimalnih intenziteta kratkotrajni jakih oborina (HTP ili ITP krivulje), tako i o oblicima pojava intenzivnih oborina, odnosno hijetogramima karakterističnih pljusaka za projektiranje .

Slika 6. Hijetogram analizirane složene oborine

LITERATURA: GF Rijeka (2002): Idejni projekt ure enja Škurinjskog potoka uzvodno od stacionaže 2+760. Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, Rijeka, nepublicirano. Rijekaprojekt (1986): Zaobilaznica Rijeke, Dionica Donja Orehovica – Dira je, glavni gra evinski projekt, broj projekta 86-368, Rijeka, nepublicirano. Rijekaprojekt-vodogradnja (2005): Južni kolnik zaobilaznice Rijeke – sustav unutarnje oborinske odvodnje, idejno rješenje, broj projekta 05-570/V/IR, Rijeka, nepublicirano. Rijekaprojekt-vodogradnja (2007): Zaobilaznica Rijeke, Dionica Orehovica – Dira je, glavni gra evinski projekt odvodnje, broj projekta 05-570/V, Rijeka, nepublicirano.

310 l/s/ha

155 l/s/ha

0 15 30 45 60 75 90 t (min)


Tablica 3. Prikaz provedenog proračuna volumenskog prostora retencije oborinskih voda za slučaj pojave dvaju uzastopnih jakih intenziteta oborina

Period(min)

Dotok u retenciju

(m3)

Ukupni dotok (m3)

Isticanje iz retencije

(m3)

Ukupno isticanje (m3)

Bilansa zapremine

0-2 5.9 5.9 16.7 16.7 -2-4 17.6 23.5 16.7 33.4 -4-6 29.4 52.9 16.7 50.1 2.86-8 41.2 94.1 16.7 66.8 27.38-10 53.0 147.1 16.7 83.5 63.610-12 65.0 212.1 16.7 100.2 111.912-14 76.5 288.6 16.7 116.9 171.714-16 85.4 374.0 16.7 132.9 241.116-18 76.5 450.5 16.7 149.6 300.918-20 65.0 515.5 16.7 166.3 349.220-22 53.0 568.5 16.7 183.0 385.522-24 41.2 609.7 16.7 199.7 410.024-26 29.4 639.1 16.7 216.4 422.726-28 17.6 656.7 16.7 233.1 423.628-30 5.9 662 16.7 249.8 412.830-32 = 662 16.7 266.5 396.132-34 16.7 283.2 379.434-36 16.7 299.9 362.736-38 16.7 316.6 346.038-40 16.7 333.3 329.340-42 16.7 350.0 312.642-44 16.7 366.7 295.944-46 16.7 383.4 279.246-48 16.7 400.1 262.548-50 16.7 416.8 245.850-52 16.7 433.5 229.152-54 16.7 450.2 212.454-56 16.7 466.9 195.756-58 16.7 483.6 179.058-60 16.7 500.3 162.360-62 3.0 3.0 16.7 500.3+16.7 148.662-64 8.8 11.8 16.7 500.3+33.4 140.764-66 14.7 26.5 16.7 500.3+50.1 138.766-68 20.6 47.1 16.7 500.3+66.8 142.668-70 26.5 73.6 16.7 500.3+83.5 152.470-72 32.5 106.1 16.7 500.3+100.2 168.272-74 38.2 144.3 16.7 500.3+116.9 189.774-76 42.7 187.0 16.7 500.3+132.9 216.476-78 38.2 225.2 16.7 500.3+149.6 237.978-80 32.5 257.7 16.7 500.3+166.3 253.780-82 26.5 284.2 16.7 500.3+183.0 263.582-84 20.6 304.8 16.7 500.3+199.7 267.484-86 14.7 319.5 16.7 500.3+216.4 265.486-88 8.8 328.3 16.7 500.3+233.1 257.588-90 3.0 331 16.7 500.3+249.8 243.590-92 = 331 662+331=993 16.7 500.3+266.5 226.892-94 16.7 500.3+283.2 210.194-96 16.7 500.3+299.9 193.496-98 16.7 500.3+316.6 176.798-100 16.7 500.3+333.3 160.0100-102 16.7 500.3+350.0 143.3102-104 16.7 500.3+366.7 126.6104-106 16.7 500.3+383.4 109.9106-108 16.7 500.3+400.1 93.2108-110 16.7 500.3+416.8 76.5110-112 16.7 500.3+433.5 59.8112-114 16.7 500.3+450.2 43.1114-116 16.7 500.3+466.9 26.4116-118 16.7 500+483=983 9.7

ZAKLJUČAK5.

Postojeći sustav odvodnje sjevernog kolnika zaobilaznice, izgrađen prije 20-tak godina, preko nekoliko manjih podsustava spaja se na gradski mješoviti odvodni sustav. Na nekoliko lokacija takvih priključenja već sada postoje problemi prekapacitiranosti dotoka na gradski sustav, koji će se dodatno povećati priključenjem oborinskih voda južnog kolnika koji je u izgradnji.

U sklopu dva manja podsliva (Krnjevo i Podmurvice) predviđena je izgradnja retencijskih građevina koje se lociraju nakon separatora odvodnje zaobilaznice, a prije priključenja na gradski odvodni sustav, sa usvojenom protokom prema gradskom odvodnom sustavu u vrijednosti 25% maksimalnog dotoka na retenciju. U radu je prikazan pojednostavljeni način njihova proračuna, koji je pokazao da je njihovom izgradnjom moguće značajno reducirati vršne protoke. koje bi inače dodatno opterećivale sustav mješovite odvodnje grada Rijeke. U radu je utvrđena i potreba definiranja značajki jakih oborina koje bi mogle poslužiti za optimalno dimenzioniranje retencijskih građevina za prihvat oborinskih voda.

LITERATURA:

GF Rijeka (2002): Idejni projekt uređenja Škurinjskog potoka uzvodno od stacionaže 2+760. Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, Rijeka, nepublicirano.

Rijekaprojekt (1986): Zaobilaznica Rijeke, Dionica Donja Orehovica – Diračje, glavni građevinski projekt, broj projekta 86-368, Rijeka, nepublicirano.

Rijekaprojekt-vodogradnja (2005): Južni kolnik zaobilaznice Rijeke – sustav unutarnje oborinske odvodnje, idejno rješenje, broj projekta 05-570/V/IR, Rijeka, nepublicirano.

Rijekaprojekt-vodogradnja (2007): Zaobilaznica Rijeke, Dionica Orehovica – Diračje, glavni građevinski projekt odvodnje, broj projekta 05-570/V, Rijeka, nepublicirano.

AUTORI:

Davorka Breulj dipl.ing.građ, Rijekaprojekt-vodogradnja d.o.o. Rijeka, [email protected] Valčić dipl.ing.građ., Rijekaprojekt-vodogradnja d.o.o. Rijeka, [email protected]


PRIHVAT DIJELA OBORINSKIH VODA SLIVA ŠKURINJE U RETENCIJU ROTOR

Davorka Breulj, Raoul Valčić

SAŽETAK

U radu je opisano rješenje retencije oborinskih voda koje je izvedeno na specifičnoj lokaciji - unutar kružnoga toka gradske prometnice. Naime, prilikom izgradnje prometnice sa rotorom u Osječkoj ulici u Rijeci, bilo je potrebno predvidjeti prihvat oborinskih voda prometnice i dijela sliva naselja Škurinje, te ujedno izvršiti uklapanje u planirano rješenje prihvata oborinskih voda sliva Škurinjskog potoka. Projektno rješenje predvidjelo je izgradnju hidrotehničke građevine unutar samog rotora, koja ujedno djeluje kao upojna građevina i retencija viška voda. Sustav je u cijelosti izgrađen tijekom 2007. godine., i pokazao je primjerenu učinkovitost.

KLJUČNE RIJEČI: oborinske vode, prometnice, retencija

RECEPTION OF PART OF RAINWATER FROM THE ŠKURINJE BASIN IN THE ROTOR RETENTION

ABSTRACT

In this work we have described the solution of stormater retention, which was done in a specific location - within a traffic roundabout. Namely, during designing of the road road with the traffic roundabout in Osječka street in Rijeka, it was necessary to predict the acceptance of stormwater from the road and from a part of the Škurinje area and also integrate the project into the planned solution of rainwater from the catchment area of the Škurinje stream. The project- envisaged solution is the construction of hydraulic structures within the roundabout, which also acts as relief well and retention for excess water. The system was completed in 2007. and has demonstrated exemplary performance.

KEYWORDS: stormwater, roads, retention

UVOD1.

Prema planovima izgradnje cestovne mreže grada Rijeke, bila je predviđena djelomična rekonstrukcija Osječke ulice, a u cilju smanjenja prometnih gužvi na dionici od naselja Škurinje prema centru grada. Osim toga, bilo je potrebno osigurati i lakšu protočnost prometa prema trgovačkim centrima koji se nalaze uz Osječku ulicu. Sukladno tome, projektno rješenje rekonstrukcije Osječke ulice predvidjelo je i izgradnju kružnog raskrižja (rotora) Parkovi, na mikrolokaciji naziva Škurinjsko Plase (Slika 1).

Projektna dokumentacija predmetnog zahvata izrađena je tijekom 2006. godine, a obuhvatila je i problematiku prikupljanja i dispozicije oborinskih voda (Rijekaprojekt-vodogradnja, 2006).

PROBLEMATIKA OBORINSKIH VODA2.

Rješenjem prometnog i građevinskog projekta planirane rekonstrukcije dijela Osječke ulice sa izgradnjom rotora, bilo je potrebno istovremeno sagledati i rješenje prihvata oborinskih voda na lokaciji. Osim prihvata oborinskih voda prometnice i neposrednog sliva, kao dodatni zadatak trebalo je sagledati i uređenje Škurinjskog potoka čija je trasa prolazila unutar samog planiranog kružnog raskrižja. Isto tako, na predmetnom području je planirana i izgradnja sustava retencijskih građevina za prihvat vodnog vala samog Škurinjskog potoka.

Škurinjski potok je jedan od rijetkih prirodnih bujičnih tokova na području grada Rijeke. Ukupna dužina je ca 4.4 km, a planirano kružno raskrižje parkovi nalazi se na približnoj stacionaži 2.7 km. Gornji dio potoka (od stacionaže 4.4 do 2.7 km) je uglavnom otvoren i dijelom kanaliziran, dok donji dio potoka do utoka u more (od stacionaže 2.7 do 0.0) uglavnom prolazi uređenim gradskim područjem, te je izgrađen kao natkriveni kanal različitog presjeka.

Tijekom 2002. godine je Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci izradio Idejni projekt uređenja Škurinjskog potoka uzvodno od stacionaže 2+760 (GF Rijeka, 2002), te je osim potrebnih uređenja trase, kao tehničko rješenje za prihvat i spljoštenje vodnih valova gornjeg dijela sliva potoka, predviđena izgradnja retencijskih građevina, upravo na lokaciji Škurinjsko Plase.

Navedeno tehničko rješenje retencija Škurinjskog potoka, kao i planirano kružno raskrižje (Slika 2) uklopljeni su u Detaljni plan uređenja dijela radne zone R-9 na Škurinjama - područje Škurinjsko Plase (DPU R-9, 2005).

Sagledavajući navedeno, projekt sustava odvodnje oborinskih voda na predmetnoj lokaciji trebao je uvažiti slijedeće :

Prihvat, pročišćavanje i dispoziciju oborinskih voda prometnih površina 1. (kružno raskrižje i gravitirajući dio Osječke ulice i ostalih lokalnih prometnica).

Tehničko rješenje uređenja Škurinjskog potoka čija trasa prolazi kroz samo 2. kružno raskrižje.

Tehničko rješenje uklapanja u planirane retencijske građevine prema 3. spomenutom Idejnom projektu (GF Rijeka, 2002).

Sve skupa pokušalo se objediniti unutar prostora kružnog raskrižja, na način opisan u nastavku teksta.


Slika 1. Situacija analiziranog područja ( DPU R-9, 2005)

TEHNIČKO RJEŠENJE SUSTAVA ODVODNJE U SKLOPU KRUŽNOG 3. RASKRIŽJA

Prilikom izrade građevinskog i prometnog projekta rekonstrukcije dijela Osječke ulice sa izgradnjom kružnog raskrižja, tijekom 2006. godine, istovremeno je izrađen i projekt sustava odvodnje oborinskih voda („Rijekaprojekt-vodogradnja“, 2006.g.).Osnovne značajke prihvaćenog projektnog rješenja odvodnje (slike 3 i 4) su slijedeće :

Prihvat sanitarnih otpadnih voda lokalnog sliva predviđen je rekonstrukcijom postojećeg 1. stanja i izgradnjom zasebne mreže kolektora koji se priključuju na nizvodni dio Osječke ulice.

Prihvat oborinskih voda sa prometnica (Osječka ulica i lokalne prometnice prema 2. trgovačkim centrima) i kružnog raskrižja vrši se mrežom oborinskih kolektora, s time da se iste priključuju na separator oborinskih voda, a manji dio na postojeći kolektor u nizvodnom dijelu Osječke ulice.

Separator oborinskih voda smješten je unutar samog kružnog raskrižja, a ispust pročišćenih 3. voda iz separatora vrši se u retenciju koja je smještena u samom kružnom raskrižju (rotoru).

Postojeća trasa Škurinjskog potoka koja se nalazi unutar područja kružnog raskrižja uređuje 4. se u zatvoreni pravokutni armirano betonski kanal, te se vrši prelaganje postojeće trase u dužini od cca 80 m, kako bi se trasa premjestila bliže rubu kružnog raskrižja.

Unutar samog kružnog raskrižja formira se retencija nepravilnog kružnog oblika, ukupnog 5. korisnog volumena cca 2.850 m3, najveće dubine vode od 5.0 m. Ispod kote dna retencije, u dubini od 2.0 m, izvodi se ispuna krupnim kamenim materijalom, a u sredini retencije polažu se vertikalne drenažne cijevi (6 komada, promjera 600 mm) do kamene podloge ispod glinovitog sloja. U dnu

retencije položen je i temeljni ispust sa priključkom na Škurinjski potok.Prihvat i dispozicija oborinskih voda ima slijedeći tijek :6. Prikupljena oborinska voda dolazi do separatora, te se nakon prolaza kroz isti ispušta u a.

dno retencije.Dispozicija se vrši u podzemlje, kroz kamenom obloženo dno retencije, te kroz drenažne b.

vertikalne ispuste.U slučaju podizanja nivoa vode u retenciji, putem temeljnog ispusta promjera 300 mm se c.

vrši izravno otjecanje u Škurinjski potok.U slučaju ispunjenja retencije do najveće visine od 5.0 m, omogućeno je prelijevanje u d.

Škurinjski potok, preko dionice potoka koji je izgrađen kao otvoreni pravokutni kanal.Komunikacija viška voda između retencije i potoka je, prema tome, omogućena na koti e.

visoke vode, a svoju punu funkciju će ostvariti prilikom izgradnje ostalih predviđenih retencijskih građevina sa uzvodne strane kružnog raskrižja.

Slika 2. Tlocrt retencije


Slika 3. Presjek kroz retenciju - shema

Osnovni tehnički elementi projektirane retencije, izvedene 2007.g. (slike 5 i 6) su slijedeći :

površina gravitirajućeg sliva7.1 ha (uključujući prometnice i okolni teren)•mjerodavni povratni period 5-god•vrijeme koncentracije 15 min•odgovarajući intenzitet oborina 310 l/s/ha•najveći trenutni dotok sa sliva 1.1 m• 3/sodabrani separator tip B4 bez preljeva (Švicarski standardi)•volumen prihvaćenih oborin. voda•

s prometnice za analizirani slučaj 990 m3

korisna visina vode u retenciji 5.0 m•koristan volumen retencije 2.850 m• 3

promjer retencije u vrhu 40 m•pokos stranica retencije 1:1•temeljni ispust retencije 300 mm•protok kroz temeljni ispust 230-520 l/s (ovisno o visini vode)•dno retencije kameni nabačaj u visini 2.0 m•ispust retencije u teren vertikalne drenažne cijevi (6 x 600 mm)•

Slika 5. Izvedeno stanje

ZAKLJUČCI4. Iz danog prikaza izrađenog projektnog rješenja vidljivo je da je i u skučenim urbanim

sredinama nužno tražiti rješenja za prihvat i dispoziciju oborinskih voda. U analiziranom primjeru odvodnje oborinskih voda Osječke ulice u Rijeci rješenje je pronađeno u smještaju separatora oborinskih voda, kao i same retencije, unutar kružnog raskrižja - rotora spomenute prometnice. Formirana je „suha“ retencija volumena 2.850 m3, a koja ujedno služi i za infiltraciju prikupljenih i na separatoru dijelom očišćenih oborinskih voda u podzemlje. Retencija je izgrađena 2007.g. i pokazala je primjereno funkcioniranje.

Za ocijeniti je da će zbog problema dispozicije oborinskih voda s novoizgrađenih prometnica, ali i drugih urbanih površina, zbog skučenih gradskih prostora za izgradnju kolektora oborinskih voda, sve većoj mjeri biti nužno koristiti rješenja slična prikazanom u ovome radu.


LITERATURA

Rijekaprojekt-vodogradnja (2006): Projekt odvodnje fekalnih i oborinskih otpadnih voda - Kružno raskrižje Parkovi, broj projekta 05-593/V/1-1, Rijeka.

DPU R-9 (2005): Izmjene i dopune detaljnog plana uređenja dijela radne zone R-9 u Škurinjama – trgovačko područje Škurinjsko Plase, ART DESIGN Rijeka, nepublicirano.

GF Rijeka (2002): Idejni projekt uređenja Škurinjskog potoka uzvodno od stacionaže 2+760. Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, Rijeka.

AUTORI:

Davorka Breulj, dipl.ing.građ, Rijekaprojekt-vodogradnja d.o.o., Moše Albaharija 10 a, 51.000 Rijeka, Hrvatska, [email protected] Valčić, dipl.ing.građ., Rijekaprojekt-vodogradnja d.o.o. Moše Albaharija 10 a, 51.000 Rijeka, Hrvatska, [email protected]


JEDNOSTAVNI MODELI TERETA ONEČIŠĆENJA I OTJECANJA PRVOG PLJUSKA

Sergije Babić

SAŽETAK :

Tretman oborinskih voda u uranim priobalnim područjima je veoma važna aktivnost u zaštiti morskog akvatorija i krškog podzemlja. Oborinske vode vrše ispiranje onečišćenja s površine sliva i pronose ga do recipijenta. Učinkovit sustav zaštite od onečišćenja podrazumijeva poznavanje procesa formiranja tereta onečišćenja i njegovog pronošenja. Teret onečišćenja predstavljen je količinom onečišćenja nataloženom na površini sliva u prethodnom sušnom periodu kada na njega utječu meteorološki i drugi uvjeti. Efekt prvog pljuska prikazan je kroz polutogram otjecanja odnosno vremenski prikaz promjene količine onečišćenja u površinskom tečenju na nekoj točki sliva. Suvremena saznanja o prvom pljusku pokazuju njegovu ovisnost o procesima koji su se odvijali na površini sliva u prethodnom sušnom periodu. U radu je prikazan jednostavan model formiranja tereta onečišćenja na koji prema različitim fizikalnim osobinama onečišćenja utječu dinamički procesi meteoroloških pojava predstavljenih kroz brzinu vjetra i vlažnost zraka. Parametar meteoroloških pojava u sušnom periodu karakterističan je za pojedino slivno područje ili regiju i može prikazati određeni sezonski ili godišnji regionalni faktor utjecaja na teret onečišćenja. Otjecanje oborinskih voda sa sliva i efekt prvog pljuska promatrani su kroz infiltraciju te podzemno i površinsko tečenje kao bitne karakteristike krškog priobalnog područja. Prikazan je jednostavan model formiranja otjecanja s polutogramom onečišćenja kojim se u ovisnosti o teretu onečišćenja, karakteristikama tla i hodogramu oborine prati pronošenje onečišćenja kroz sva tri vida otjecanja oborina sa sliva. Modeli opisuju teret onečišćenja u cikličkom ponavljanju sušnih i oborinskih perioda.

KLJUČNE RIJEČI : teret onečišćenja, prvi pljusak, vjetar, vlažnost zraka, sušni period, otjecanje

SIMPLE MODELS OF POLLUTION LOAD AND FIRST FLUSH RUNOFF

ABSTRACT :

Rainfall treatment is a very important activity in the coastal area, especially for the protection of the karst underground and sea water. Rainwater washes out pollution from the basin transporting it to recipients. Effective protection system implies the knowledge of pollution sedimentation and rainwash processes. The pollution load is described as the quantity of pollution sediment precipitated on the catchment surface in the previous dry period when it is under the influence of meteorological and other conditions. First flush effect is represented by a pollutogram of the runoff i.e. a time profile of the changes in the quantity of pollution in surface flow on a specific point of watershed surface. Up to date knowledge of the first flush indicates significant influence of processes taking place on the catchment surface in the previous dry period. The paper gives a simple model of formation of the pollution load based on physical characteristics of pollutant created by influence of meteorological conditions represented by wind speed and air humidity.

Meteorological parameter in dry period is typical for a specific area, and may also represent a certain specific seasonal or annual factor of influence. Rainfall runoff from catchment surface is observed through infiltration, surface an subsurface flow as typical flows in karst terrain. Simple model of pollutogram based on pollution load, terrain characteristics and hietogram illustrates pollution movement in infiltration, surface an underface flow. Both models together describe pollution load in cyclic repeated dry and wet periods.

KEYWORDS : pollution load, first flush, wind, wetness, dry period, runoff

UVOD1.

Posljedica raznorodnih aktivnosti na površini sliva ili u njegovoj blizini je emitiranje raznih oblika onečićenja koja se u vidu plinova zadržavaju u atmosferi ili u vidu kapljevina i krutina gravitacijski dolaze na površinu sliva. Svaki sliv pored općih sveprisutnih izvora onečišćenja ima i svoje specifične izvore s različitim vidovima raspršivanja i nakupljanja. Urbane sredine koje karakterizira gusta naseljenost, industrijska i trgovačka područja te poljoprivredne površine generiraju značajne količine onečišćenja na slivnoj površini (Margeta, 2007). Specifična konfiguracija terena u priobalnim naseljima uglavnom za posljedicu ima veći stupanj izgrađenosti odnosno veći udio nepropusnih površina, a strmost terena dovodi do pojave relativno brzog površinskog tečenja s kratkim vremenima koncentracije. Posljedica su hidrogrami s izraženim vršnim opterećenjima (Margeta,1998). Oborine su stohastička pojava koja u mediteranskoj klimi (maritimni režim) imaju svoje specifičnosti s izraženim sušnim (ljeto) i kišnim (zima) peridom te pojavom intenzivnih pljuskova (Bonaci, 1994). Pojavom oborina dolazi do procjeđivanja i površinskog tečenja čime se vrši ispiranje onečišćenja s površine sliva. Onečišćenja raspršena u atmosferi prikupljena oborinama dodatno opterećuju površinske oborinske vode. Sveukupno gledano možemo govoriti o površinskom i atmosferskom ispiranju onečišćenja. Oborine atmosferskim ispiranjem te procjedne i površinske oborinske vode površinskim ispiranjem pri tome su medij kojim se vrši pronošenje onečišćenja.

Pojednostavljeno ciklus kretanja onečišćenja možemo prikazati kroz procese taloženja, ispiranja i izdvajanja iz oborinskih voda kako je prikazano na slici 1.

Slika 1. Ciklus kretanja onečišćenja na slivnom području

flow as typical flow in karst terrain. Simple model of pollutogram based on pollution load, terrain characteristics and hietogram illustrate pollution movement in infiltration, surface an underface flow. Both of models together describe pollution load in cyclic repeated dry and wet periods. KEYWORDS : pollution load, first flush, wind, wetness, dry period, storm runoff

1. UVOD

Posljedica raznorodnih aktivnosti na površini sliva ili u njegovoj blizini je emitiranje raznih oblika one i enja koja se u vidu plinova zadržavaju u atmosferi ili u vidu kapljevina i krutina gravitacijski dolaze na površinu sliva. Svaki sliv pored op ih sveprisutnih izvora one iš enja ima i svoje specifi ne izvore s razli itim vidovima raspršivanja i nakupljanja. Urbane sredine koje karakterizira gusta naseljenost, industrijska i trgova ka podru ja te poljoprivredne površine generiraju zna ajne koli ine one iš enja na slivnoj površini (Margeta, 2007). Specifi na konfiguracija terena u priobalnim naseljima uglavnom za posljedicu ima ve i stupanj izgra enosti odnosno ve i udio nepropusnih površina, a strmost terena dovodi do pojave relativno brzog površinskog te enja s kratkim vremenima koncentracije. Posljedica su hidrogrami s izraženim vršnim optere enjima (Margeta,1998). Oborine su stohasti ka pojava koja u mediteranskoj klimi (maritimni režim) imaju svoje specifi nosti s izraženim sušnim (ljeto) i kišnim (zima) peridom te pojavom intenzivnih pljuskova (Bonaci, 1994). Pojavom oborina dolazi do procje ivanja i površinskog te enja ime se vrši ispiranje one iš enja s površine sliva. One iš enja raspršena u atmosferi prikupljena oborinama dodatno optere uju površinske oborinske vode. Sveukupno gledano možemo govoriti o površinskom i atmosferskom ispiranju one iš enja. Oborine atmosferskim ispiranjem te procjedne i površinske oborinske vode površinskim ispiranjem pri tome su medij kojim se vrši pronošenje one iš enja. Pojednostavljeno ciklus kretanja one iš enja možemo prikazati kroz procese taloženja, ispiranja i izdvajanja iz oborinskih voda kako je prikazano na slici 1.

Slika 1. Ciklus kretanja one iš enja na slivnom podru ju

Gravitacijskim te enjem one iš enja bivaju prikupljena u privremenim ili trajnim recipijentima u kojima se prirodnim ili umjetnim procesima vrši izdvajanje one iš enja a voda opetovano nastavlja kretanje u hidrološkom ciklusu. Veoma bitan element u krškom podru ju je mogu nost ispuštanja oborinskih voda u podzemlje. Pri tome je neophodno uvažiti i injenicu da kvaliteta oborinskih voda u naselju vrlo rijetko omogu ava neposredno ispuštanje u podzemlje. ak i u slu ajevima kada ne ugrožavamo izvorišta pitke vode karakter protoka kroz krško podru je u priobalnim naseljima je takav da nizak stupanj prirodnog pro iš avanja obi no ne osigurava dovoljnu zaštitu


Gravitacijskim tečenjem onečišćenja bivaju prikupljena u privremenim ili trajnim recipijentima u kojima se prirodnim ili umjetnim procesima vrši izdvajanje onečišćenja a voda opetovano nastavlja kretanje u hidrološkom ciklusu. Veoma bitan element u krškom području je mogućnost ispuštanja oborinskih voda u podzemlje. Pri tome je neophodno uvažiti i činjenicu da kvaliteta oborinskih voda u naselju vrlo rijetko omogućava neposredno ispuštanje u podzemlje. Čak i u slučajevima kada ne ugrožavamo izvorišta pitke vode karakter protoka kroz krško područje u priobalnim naseljima je takav da nizak stupanj prirodnog pročišćavanja obično ne osigurava dovoljnu zaštitu recipijenta. Pored toga mogućnost zadržavanja onečišćenja u podzemlju nije neograničena i vremenom dolazi do zasićenja, pa i kumulativnog ispiranja u podzemlju ranije nakupljenih onečišćenja. Na riječkom području drastičan primjer je Urinj gdje uslijed nekontroliranog istjecanja ugljikovodika i njihove infiltracije i ispiranja dolazi i niz godina nakon toga do pojave istjecanja tih spojeva u priobalnom području, bog čega se niz godina provode intenzivne sanacijske mjere (Pekaš i drugi, 1995), a koje i danas traju. Da bi proveli adekvatnu zaštitu krškog podzemlja i recipijenta potrebno je poznavati procese koji se odvijaju na slivnom području naselja kako bi aktivnosti tretmana onečišćenih oborinskih voda usmjerili na procese u kojima se može provesti učinkovito izdvajanje onečišćenja. U nastavku će biti ukratko obrazloženi procesi u navedenom hidrološkom ciklusu (slika 1.) s pregledom suvremenih saznanja i prikazani jednostavni modeli kojima se može simulirati kretanje onečišćenja na slivu

TALOŽENJE2.

U naseljima su koncentrirane raznorodne aktivnosti pa su tako brojni i izvori onečišćenja (slika 2.). Po načinu emitiranja onečišćenja razlikujemo raspršene i točkaste izvore onečišćenja, a svaki od njih već prema karakteru aktivnosti emitira po kemijskom sastavu ili fizikalnim osobinama različite vrste onečišćenja. Količinu ukupno emitiranog onečišćenja možemo odrediti poznavajući emisije pojedinih izvora onečišćenja. U upotrebi se nalazi niz empirijski tabeliranih podataka o emisijama onečišćenja (Margeta, 2007). Pri tome treba kritički usvajati iskustva iz drugih sredina te opitima potvrditi ili korigirati pretpostavljene vrijednosti (Premužić, 2008).

Slika 2. Tipični izvori onečišćenja

recipijenta. Pored toga mogu nost zadržavanja one iš enja u podzemlju nije neograni ena i vremenom dolazi do zasi enja, pa i kumulativnog ispiranja u podzemlju ranije nakupljenih one iš enja. Na rije kom podru ju drasti an primjer je Urinj gdje uslijed nekontroliranog istjecanja ugljikovodika i njihove infiltracije i ispiranja dolazi i niz godina nakon toga do pojave istjecanja tih spojeva u priobalnom podru ju, bog ega se niz godina provode intenzivne sanacijske mjere (Pekaš i drugi, 1995), a koje i danas traju. Da bi proveli adekvatnu zaštitu krškog podzemlja i recipijenta potrebno je poznavati procese koji se odvijaju na slivnom podru ju naselja kako bi aktivnosti tretmana one iš enih oborinskih voda usmjerili na procese u kojima se može provesti u inkovito izdvajanje one iš enja. U nastavku e biti ukratko obrazloženi procesi u navedenom hidrološkom ciklusu (slika 1.) s pregledom suvremenih saznanja i prikazani jednostavni modeli kojima se može simulirati kretanje one iš enja na slivu 2. TALOŽENJE U naseljima su koncentrirane raznorodne aktivnosti pa su tako brojni i izvori one iš enja (slika 2.). Po na inu emitiranja one iš enja razlikujemo raspršene i to kaste izvore one iš enja, a svaki od njih ve prema karakteru aktivnosti emitira po kemijskom sastavu ili fizikalnim osobinama razli ite vrste one iš enja. Koli inu ukupno emitiranog one iš enja možemo odrediti poznavaju i emisije pojedinih izvora one iš enja. U upotrebi se nalazi niz empirijski tabeliranih podataka o emisijama one iš enja (Margeta, 2007). Pri tome treba kriti ki usvajati iskustva iz drugih sredina te opitima potvrditi ili korigirati pretpostavljene vrijednosti (Premuži , 2008).

Slika 2. Tipi ni izvori one iš enja Veli ina i izgra enost slivnog podru ja, udio pojedinih namjena u ukupnoj površini sliva, komunalna opremljenost i aktivnosti na površini sliva utje u na koli inu ili lokaciju nakupljanja one iš enja. Nejednolika ure enost i razvijenost mreže gradskih cesta uz njihove razli ite tehni ke elemente (zavojitost, usponi, širina planuma,....), opremljenost kao i sezonske uvjete održavanja, uvjetovati e i razli itu distribuciju emitiranog one iš enja kako u vremenu tako i prostorno. Namjena površina i aktivnosti kontroliranog unošenja one iš enja (dohranjivanje) mogu biti izvor specifi nih vrsta one iš enja ali ak i eliminirani kao potencijalni izvori nataloženog površinskog one iš enja (navodnjavanje). Komunalna opremljenost naselja, stupanj održavanja i navike iš enja površina nadalje uzrokuju

Veličina i izgrađenost slivnog područja, udio pojedinih namjena u ukupnoj površini sliva, komunalna opremljenost i aktivnosti na površini sliva utječu na količinu ili lokaciju nakupljanja onečišćenja. Nejednolika uređenost i razvijenost mreže gradskih cesta uz njihove različite tehničke elemente (zavojitost, usponi, širina planuma,....), opremljenost kao i sezonske uvjete održavanja, uvjetovati će i različitu distribuciju emitiranog onečišćenja kako u vremenu tako i prostorno. Namjena površina i aktivnosti kontroliranog unošenja onečišćenja (dohranjivanje) mogu biti izvor specifičnih vrsta onečišćenja ali čak i eliminirani kao potencijalni izvori nataloženog površinskog onečišćenja (navodnjavanje). Komunalna opremljenost naselja, stupanj održavanja i navike čišćenja površina nadalje uzrokuju dislokaciju ili čak umanjenje količine onečišćenja. Meteorološki uvjeti (vjetar, vlaga) utječu na gravitaciono taloženje (prema različitim fizikalnim ili kemijskim osobinama pojedine vrste onečišćenja) i ditribuciju onečišćenja po površini sliva. Na slici 3. pojednostavljeno je prikazan proces taloženja kroz navedene utjecaje sliva i meteorološke uvjete. Količinu onečišćenja na površini sliva nazivamo teretom onečišćenja, a izražavamo je nakupljenom masom onečišćenja u jedinici vremena.

Slika 3. Proces taloženja onečišćenja

Uobičajeno se teret onečišćenja iskazuje kao srednja godišnja vrijednost za različite izvore onečišćenja, a za proračun tereta onečišćenja koriste se različite metode (Margeta, 2007). Pojedine metode usvajaju neke od navedenih uvjeta kroz sezonske ili godišnje koeficijente dobivene kao rezultat provedenih mjerenja i analiza podataka. Sve metode proračuna su u osnovi vrlo slične, a ovisno o procjeni značaja pojedinih utjecajnih faktora primjenive su u sredinama s sličnim uvjetima taloženja onečišćenja. Metoda „Split“ (Margeta, 2007) razvijena je u uvjetima priobalnog krškog područja te omogućava uvođenje u proračun specifičnosti krškog sliva i uvažava sezonski karakter tereta onečišćenja. Srednji godišnji ili sezonski teret onečišćenja ne daje nam sliku o očekivanom teretu po pojedinom kišnom događaju. Primjenjivost pojedine metode ispituje se uzorkovanjem površinskih oborinskih voda gdje se nastoji pronaći korelacijske veze između količine onečišćenja i različitih uvjeta tokom procesa taloženja (Han Younghan i drugi, 2006). Tako je utvrđena ovisnost koncentracije onečišćenja o prometnom opterećenju, ali i slaba korelacijska veza između duljine sušnog perioda i ukupne mase onečišćenja što znači da su meteorološki uvjeti koji su prevladavali na slivu u sušnom periodu utjecali na teret onečišćenja. Procesi taloženja i uvjeti sliva su slabo ispitani i u literaturi nalazimo oskudne podatke o sličnim iskustvima iako se

dislokaciju ili ak umanjenje koli ine one iš enja. Meteorološki uvjeti (vjetar, vlaga) utje u na gravitaciono taloženje (prema razli itim fizikalnim ili kemijskim osobinama pojedine vrste one iš enja) i ditribuciju one iš enja po površini sliva. Na slici 3. pojednostavljeno je prikazan proces taloženja kroz navedene utjecaje sliva i meteorološke uvjete. Koli inu one iš enja na površini sliva nazivamo teretom one iš enja, a izražavamo je nakupljenom masom one iš enja u jedinici vremena.

METEOROLOŠKI UVJETI

VjetrovitostVlažnost

OtpuhivanjeSušni period

SLIVNO PODRUČJEVeličina sliva

Namjena površina Završna obrada površina

Komunalna opremljenost Održavanje - čišćenje

EMISIJA ONEČIŠĆENJAPrometno opterećenje

Poljoprivredne i zelene površineIndustrijski pogoni i trgovački centri

Erozija i trošenje komunalne opremeStambena područja

TERET ONE IŠ ENJA

Slika 3. Proces taloženja one iš enja

Uobi ajeno se teret one iš enja iskazuje kao srednja godišnja vrijednost za razli ite izvore one iš enja, a za prora un tereta one iš enja koriste se razli ite metode (Margeta, 2007). Pojedine metode usvajaju neke od navedenih uvjeta kroz sezonske ili godišnje koeficijente dobivene kao rezultat provedenih mjerenja i analiza podataka. Sve metode prora una su u osnovi vrlo sli ne, a ovisno o procjeni zna aja pojedinih utjecajnih faktora primjenive su u sredinama s sli nim uvjetima taloženja one iš enja. Metoda „Split“ (Margeta, 2007) razvijena je u uvjetima priobalnog krškog podru ja te omogu ava uvo enje u prora un specifi nosti krškog sliva i uvažava sezonski karakter tereta one iš enja. Srednji godišnji ili sezonski teret one iš enja ne daje nam sliku o o ekivanom teretu po pojedinom kišnom doga aju. Primjenjivost pojedine metode ispituje se uzorkovanjem površinskih oborinskih voda gdje se nastoji prona i korelacijske veze izme u koli ine one iš enja i razli itih uvjeta tokom procesa taloženja (Han Younghan i drugi, 2006). Tako je utvr ena ovisnost koncentracije one iš enja o prometnom optere enju, ali i slaba korelacijska veza izme u duljine sušnog perioda i ukupne mase one iš enja što zna i da su meteorološki uvjeti koji su prevladavali na slivu u sušnom periodu utjecali na teret one iš enja. Procesi taloženja i uvjeti sliva su slabo ispitani i u literaturi nalazimo oskudne podatke o sli nim iskustvima iako se ukazuje na potrebu poznavanja procesa taloženja (Kayhanian i drugi, 2007) i razli itih utjecaja kojima se teret one iš enja ne može predstavljati kao linearan (Han Younghan i drugi, 2006) ve kao u vremenu dinami an proces. Naime ispitivanja kakvo e oborinskih voda uglavnom se provode uzorkovanjem samo površinskih oborinskih voda i to na mjestu ispuštanja iz sustava (Meštrovi i drugi, 2008). Nepoznavanjem procesa taloženja koji prethode ispiranju i uzorkovanju teško je rekonstruirati zna aj pojedinih utjecajnih faktora. 2.1. Meteorološki uvjeti


ukazuje na potrebu poznavanja procesa taloženja (Kayhanian i drugi, 2007) i različitih utjecaja kojima se teret onečišćenja ne može predstavljati kao linearan (Han Younghan i drugi, 2006) već kao u vremenu dinamičan proces. Naime ispitivanja kakvoće oborinskih voda uglavnom se provode uzorkovanjem samo površinskih oborinskih voda i to na mjestu ispuštanja iz sustava (Meštrović i drugi, 2008). Nepoznavanjem procesa taloženja koji prethode ispiranju i uzorkovanju teško je rekonstruirati značaj pojedinih utjecajnih faktora.

Meteorološki uvjeti2.1.

Emitirano i nataloženo onečišćenje ne znači automatski i njegovo zadržavanje na površini sliva. Meteorološki uvjeti tokom suhog perioda (kao i čišćenje površina) utjecati će na količinu i mjesto taloženja onečišćenja. Realno je predvidjeti da će vjetar kao karakteristična priobalna meteorološka pojava imati utjecaj na količinu na površini zadržanog onečišćenja. Tako su i kod nas provedena istraživanja o utjecaju vjetra na rasprostiranje onečišćenja u atmosferi gdje su zapažene osobitosti priobalnih područja s izrazitim brojem vjetrovitih dana, te je tako prikazana i ovisnost ove pojave o godišnjem dobu, količini i intenzitetu oborina te o stupnju onečišćenja atmosfere (Šojat i drugi, 1992). Ovaj proces tijekom taloženja možemo nazvati otpuhivanjem a odnosi se na čestice onečišćenja podložne pronošenju. Upravo na slivovima priobalnih naselja možemo uočiti značajku ove pojave gdje se uslijed vjetra (najčešće je najdominatnija bura) čestice pronose na niža područja sliva ili u susjedne slivove. Čestice onečišćenja su različitog kemijskog sastava te tako više ili manje podložne utjecaju vlažnosti zraka. Općenito možemo pretpostaviti da se povećanjem vlažnosti zraka povećava i prionjivost čestica za podlogu te da je utjecaj otpuhivanja tada manji. Na slici 4. prikazan je vremenski tijek meteoroloških uvjeta na slivu kroz dijagram vjerovitosti, vlažnosti zraka i hodogram oborine. Pretpostavimo da je emisija onečišćenja poznata i konstantna tokom vremena. U sušnom periodu u idealnim uvjetima (bez vjetra) onečišćenja se talože na površini sliva i zbirno daju teret onečišćenja za nastupajući kišni period. Pojavom vjetra dolazi do pojave otpuhivanja čestica sa površine sliva pri čemu postoji „prag tišine“ vt odnosno granična brzina vjetra dovoljna za početak ovog procesa. Količina otpuhanog onečišćenja raste s porastom brzine vjetra. Na taj način možemo razlikovati periode tišine Ti i periode otpuhivanja Vi. Kako smo pretpostavili da vlažnost zraka utječe na podložnost čestica otpuhivanju možemo reći da postoji „prag prionjivosti“ fp tako da razlikujemo suhi Si i vlažni Pi period.

Slika 4. Proces taloženja pri promjenjivim meteorološkim uvjetima

Emitirano i nataloženo one iš enje ne zna i automatski i njegovo zadržavanje na površini sliva. Meteorološki uvjeti tokom suhog perioda (kao i iš enje površina) utjecati e na koli inu i mjesto taloženja one iš enja. Realno je predvidjeti da e vjetar kao karakteristi na priobalna meteorološka pojava imati utjecaj na koli inu na površini zadržanog one iš enja. Tako su i kod nas provedena istraživanja o utjecaju vjetra na rasprostiranje one iš enja u atmosferi gdje su zapažene osobitosti priobalnih podru ja s izrazitim brojem vjetrovitih dana, te je tako prikazana i ovisnost ove pojave o godišnjem dobu, koli ini i intenzitetu oborina te o stupnju one iš enja atmosfere (Šojat i drugi, 1992). Ovaj proces tijekom taloženja možemo nazvati otpuhivanjem a odnosi se na estice one iš enja podložne pronošenju. Upravo na slivovima priobalnih naselja možemo uo iti zna ajku ove pojave gdje se uslijed vjetra (naj eš e je najdominatnija bura) estice pronose na niža podru ja sliva ili u susjedne slivove.

estice one iš enja su razli itog kemijskog sastava te tako više ili manje podložne utjecaju vlažnosti zraka. Op enito možemo pretpostaviti da se pove anjem vlažnosti zraka pove ava i prionjivost estica za podlogu te da je utjecaj otpuhivanja tada manji. Na slici 4. prikazan je vremenski tijek meteoroloških uvjeta na slivu kroz dijagram vjerovitosti, vlažnosti zraka i hodogram oborine. Pretpostavimo da je emisija one iš enja poznata i konstantna tokom vremena. U sušnom periodu u idealnim uvjetima (bez vjetra) one iš enja se talože na površini sliva i zbirno daju teret one iš enja za nastupaju i kišni period. Pojavom vjetra dolazi do pojave otpuhivanja estica sa površine sliva pri emu postoji „prag tišine“ vt odnosno grani na brzina vjetra dovoljna za po etak ovog procesa. Koli ina otpuhanog one iš enja raste s porastom brzine vjetra. Na taj na in možemo razlikovati periode tišine Ti i periode otpuhivanja Vi. Kako smo pretpostavili da vlažnost zraka utje e na podložnost estica otpuhivanju možemo re i da postoji „prag prionjivosti“ fp tako da razlikujemo suhi Si i vlažni Pi period.

Slika 4. Proces taloženja pri promjenjivim meteorološkim uvjetima

Superponiranjem ovih meteoroloških stanja može se prikazati vremenski slijed perioda otpuhivanja i perioda taloženja. Teret one iš enja To e tada biti rezultat prikazanih procesa na kraju sušnog perioda odnosno ulazno optere enje nastupaju eg površinskog otjecanja. Pri tome treba uvažavati fizikalne i kemijske osobine nataloženog one iš enja prema kojima e svaka vrsta one iš enja imati specifi ne vrijednosti „pragova“ vt i fp. 2.2. Model tereta one iš enja

Superponiranjem ovih meteoroloških stanja može se prikazati vremenski slijed perioda otpuhivanja i perioda taloženja. Teret onečišćenja To će tada biti rezultat prikazanih procesa na kraju sušnog perioda odnosno ulazno opterećenje nastupajućeg površinskog otjecanja. Pri tome treba uvažavati fizikalne i kemijske osobine nataloženog onečišćenja prema kojima će svaka vrsta onečišćenja imati specifične vrijednosti „pragova“ vt i fp.

Model tereta onečišćenja2.2.

Na površini sliva onečišćenja nalazimo u vidu krutina, kapljevina i sitnozrnih čestica. Ovdje se neće detaljnije ulaziti u kemijsku analizu onečišćenja koja je istraživana brojnim opitima, uglavnom poznata i ovisna o izvoru onečišćenja. Pretpostavimo da su nam poznati izvori onečišćenja koji na površinu sliva konstantno emitiraju količine onečišćenja:

krutine : a) ta [g/dan]kapljevine : b) bt [g/dan]sitnozrne čestice c) tc [g/dan]

Meteorološki uvjeti poznati su nam preko prosječnih dnevnih očitanja brzine vjetra i vlažnosti zraka kao nizovi podataka vdi i fdi. Teret onečišćenja koji se u idealnim uvjetima (bez vjetra) taloži na slivu u nekom sušnom periodu tada iznosi : (1) , gdje je D broj dana sušnog perioda.

Utjecaj vjetra na pronošenje onečišćenja možemo odrediti poznavajući „prag tišine“ vt ali i gornju granicu brzine vjetra VT pri kojoj nastupa otpuhivanje svih nataloženih čestica. Na taj način možemo iskazati ovisnost brzine vjetra i količine pronesenog onečišćenja koeficijentom otpuhivanja Kv :

(2) , gdje je vi trenutna brzina vjetra

Pri tome za sve vrijednosti vi < vt vrijedi Kv = 0, a za vi > VT vrijedi Kv = 1. Na sličan način je i koeficijent prionjivost Kp definiran poznavanjem „praga prionjivosti“ fp i gornje granice vlažnosti zraka FP koja spriječava otpuhivanje čestica onečišćenja :

(3), gdje je pi trenutna vlažnost zraka

Pri tome za sve vrijednosti pi < pt vrijedi Kp = 1, a za pi > PT vrijedi Kp = 0. Najjednostavniji način uvođenja meteoroloških utjecaja bi tada bio određivanjem srednje brzine vjetra i srednje vlažnosti zraka u sušnom periodu :

(4) i (5)

Na površini sliva one iš enja nalazimo u vidu krutina, kapljevina i sitnozrnih estica. Ovdje se ne e detaljnije ulaziti u kemijsku analizu one iš enja koja je istraživana brojnim opitima, uglavnom poznata i ovisna o izvoru one iš enja. Pretpostavimo da su nam poznati izvori one iš enja koji na površinu sliva konstantno emitiraju koli ine one iš enja:

a) krutine : ta [g/dan] b) kapljevine : bt [g/dan] c) sitnozrne estice tc [g/dan]

Meteorološki uvjeti poznati su nam preko prosje nih dnevnih o itanja brzine vjetra i vlažnosti zraka kao nizovi podataka vdi i fdi. Teret one iš enja koji se u idealnim uvjetima (bez vjetra) taloži na slivu u nekom sušnom periodu tada iznosi :

DtctbtaTOu * (1) , gdje je D broj dana sušnog perioda.

Utjecaj vjetra na pronošenje one iš enja možemo odrediti poznavaju i „prag tišine“ vt ali i gornju granicu brzine vjetra VT pri kojoj nastupa otpuhivanje svih nataloženih estica. Na taj na in možemo iskazati ovisnost brzine vjetra i koli ine pronesenog one iš enja koeficijentom otpuhivanja Kv :

vtVT

vtvKv i


Pri tome za sve vrijednosti vi < vt vrijedi Kv = 0, a za vi > VT vrijedi Kv = 1. Na sli an na in je i koeficijent prionjivost Kp definiran poznavanjem „praga prionjivosti“ fp i gornje granice vlažnosti zraka FP koja sprije ava otpuhivanje estica one iš enja :

fpFP

fppKp i

1 (3), gdje je pi trenutna vlažnost zraka

Pri tome za sve vrijednosti pi < pt vrijedi Kp = 1, a za pi > PT vrijedi Kp = 0. Najjednostavniji na in uvo enja meteoroloških utjecaja bi tada bio odre ivanjem srednje brzine vjetra i srednje vlažnosti zraka u sušnom periodu :

D

vv i (4) i

Dp

p i (5)

Parcijalni koeficijenti otpuhivanja po vrsti one iš enja tada iznose :

vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),

a parcijalni koeficijenti prionjivosti :

fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).

Ukupan teret one iš enja površini sliva po isteku sušnog perioda tada iznosi :






vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).



Parcijalni koeficijenti otpuhivanja po vrsti onečišćenja tada iznose :

(6) , (7) i

(8),


(9) , (10) i

(11).

Ukupan teret onečišćenja površini sliva po isteku sušnog perioda tada iznosi :

(12),

odnosno po parcijalnim vrstama onečišćenja :

(13).

Prikazani način proračuna provodiv je u slučaju kada nemamo dostupne detaljnije podatke o kretanju brzine vjetra i vlažnosti zraka, ali je upitne primjenjivosti u realnim uvjetima gdje ne postoji tako uprosječen odnos brzine vjetra i vlažnosti zraka za što je tipičan primjer u priobalnom području pojava juga koju karakterizira visoka vlažnost zraka i bure koju karakterizira niska razina vlažnosti zraka. Primjenjivija metoda svodi se na diskretizaciju sušnog perioda u intervale koji su identični intervalima provedenih mjerenja brzine vjetra i vlažnosti zraka. Tada je teret onečišćenja na kraju sušnog perioda :

(14), gdje je ti – dnevni teret onečišćenja.

Jednadžba (14) može se prikazati i po parcijalnim kategorijama onečišćenja ili unijeti dodatne elemente kao naprimjer efekte čišćenja površina sliva. Poznavajući promjenjivost emisije onečišćenja (satna, dnevna ili sezonska) može se detaljnije pratiti nataložene količine onečišćenja i odrediti teret onečišćenja po pojedinom kišnom događaju.






vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).







vtVT

vtvKv i



fpFP

fppKp i



D

vv i (4) i

Dp

p i (5)


vtaVTa

vtavKva

(6) , vtbVTb

vtbvKvb

(7) i vtcVTc

vtcvKvc

(8),


fpaFPa

fpapKpa

(9) , fpbFPb

fpbpKpb

(10) i fpcFPc

fpcpKpc

(11).


KpKvTOKpKvTOTOTO uuu *1*** (12), odnosno po parcijalnim vrstama one iš enja :

KpcKvcDtcKpcKvbDtbKpaKvaDtaTO *1***1***1** (13). Prikazani na in prora una provodiv je u slu aju kada nemamo dostupne detaljnije podatke o kretanju brzine vjetra i vlažnosti zraka, ali je upitne primjenjivosti u realnim uvjetima gdje ne postoji tako uprosje en odnos brzine vjetra i vlažnosti zraka za što je tipi an primjer u priobalnom podru ju pojava juga koju karakterizira visoka vlažnost zraka i bure koju karakterizira niska razina vlažnosti zraka. Primjenjivija metoda svodi se na diskretizaciju sušnog perioda u intervale koji su identi ni intervalima provedenih mjerenja brzine vjetra i vlažnosti zraka. Tada je teret one iš enja na kraju sušnog perioda :

D

i

iii ptPT

ptpvtVTvtv

tTO1

*1* (14), gdje je ti – dnevni teret one iš enja.

Jednadžba (14) može se prikazati i po parcijalnim kategorijama one iš enja ili unijeti dodatne elemente kao naprimjer efekte iš enja površina sliva. Poznavaju i promjenjivost emisije one iš enja (satna, dnevna ili sezonska) može se detaljnije pratiti nataložene koli ine one iš enja i odrediti teret one iš enja po pojedinom kišnom doga aju. Ako pretpostavimo da je emisija one iš enja konstantna tokom sušnog perioda tada izraz :

D

i

ii

ptPTptp

vtVTvtv

1*1 (15).

predstavlja kombinirani utjecaj vjetra i vlage u odre enom periodu, a imaju i u vidu regionalnu i sezonsku raznolikost po navedenim pojavama možemo govoriti o regionalnom sezonskom ili godišnjem faktoru umanjenja tereta one iš enja usljed utjecaja vjetra i vlage. 3. ISPIRANJE I PRVI PLJUSAK U trenutku pojave oborina na površini sliva nalazi se ranije opisani teret one iš enja, a na slivu se po inju odvijati procesi prikazani na slici 5. Upijanje je proces koji prethodi pojavi površinskog te enja a kod dovoljno poroznog tla traje i za vrijeme površinskog te enja. Mogu nost upijanja ovisi o propusnosti tla, po etnoj vlažnosti te intenzitetu oborina. U neizgra enim krškim podru jima ova pojava može biti zna ajna i za posljedicu ima pronos zna ajnih koli ina one iš enja u krško podzemlje (Margeta, 2007). Ispiranje one iš enja sa slivne površine je kao i taloženje specifi an dinami ki proces koji karakterizira period prvog pljuska opisan još po etkom prošlog stolje a (Han i drugi, 2006). Proces po inje pojavom površinskog te enja i traje do trenutka te enja uvjetno iste oborinske vode neovisno o koli ini oborina. One iš ena voda razlikuje se prema koli ini one iš enja u jedinici volumena a može se opisati polutogramom one iš enja kojim se izražava vremenski slijed koncentracije one iš enja. Uvjetno istim oborinskim vodama mogu se nazvati dotoke s zanemarivo malim ili „dozvoljenim“ koli inama one iš enja. Pri odre ivanju ovog praga treba biti pažljiv jer proces ispiranja traje svo vrijeme površinskog te enja. Jedan razlog su estice koje se zbog svoje mase ili veli ine (<45 m) teže pronose površinskim te enjem



D

i

iii ptPT

ptpvtVTvtv

tTO1



D

i

ii

ptPTptp

vtVTvtv

1*1 (15).




D

i

iii ptPT

ptpvtVTvtv

tTO1



D

i

ii

ptPTptp

vtVTvtv

1*1 (15).


Ako pretpostavimo da je emisija onečišćenja konstantna tokom sušnog perioda tada izraz:

(15).

predstavlja kombinirani utjecaj vjetra i vlage u određenom periodu, a imajući u vidu regionalnu i sezonsku raznolikost po navedenim pojavama možemo govoriti o regionalnom sezonskom ili godišnjem faktoru umanjenja tereta onečišćenja usljed utjecaja vjetra i vlage.

ISPIRANJE I PRVI PLJUSAK3.

U trenutku pojave oborina na površini sliva nalazi se ranije opisani teret onečišćenja, a na slivu se počinju odvijati procesi prikazani na slici 5. Upijanje je proces koji prethodi pojavi površinskog tečenja a kod dovoljno poroznog tla traje i za vrijeme površinskog tečenja. Mogućnost upijanja ovisi o propusnosti tla, početnoj vlažnosti te intenzitetu oborina. U neizgrađenim krškim područjima ova pojava može biti značajna i za posljedicu ima pronos značajnih količina onečišćenja u krško podzemlje (Margeta, 2007). Ispiranje onečišćenja sa slivne površine je kao i taloženje specifičan dinamički proces koji karakterizira period prvog pljuska opisan još početkom prošlog stoljeća (Han i drugi, 2006). Proces počinje pojavom površinskog tečenja i traje do trenutka tečenja uvjetno čiste oborinske vode neovisno o količini oborina. Onečišćena voda razlikuje se prema količini onečišćenja u jedinici volumena a može se opisati polutogramom onečišćenja kojim se izražava vremenski slijed koncentracije onečišćenja. Uvjetno čistim oborinskim vodama mogu se nazvati dotoke s zanemarivo malim ili „dozvoljenim“ količinama onečišćenja. Pri određivanju ovog praga treba biti pažljiv jer proces ispiranja traje svo vrijeme površinskog tečenja. Jedan razlog su čestice koje se zbog svoje mase ili veličine (<45 μm) teže pronose površinskim tečenjem (Furumai, 2001; Aryal, 2006), a nije zanemariv ni utjecaj lokalnih depresije na površini sliva iz kojih se tečenje onečišćenja aktivira tek po dugotrajnijim oborinama (Margeta, 2007).

Slika 5. Ciklus ispiranja površine sliva



D

i

iii ptPT

ptpvtVTvtv

tTO1



D

i

ii

ptPTptp

vtVTvtv

1*1 (15).


(Furumai, 2001; Aryal, 2006), a nije zanemariv ni utjecaj lokalnih depresije na površini sliva iz kojih se te enje one iš enja aktivira tek po dugotrajnijim oborinama (Margeta, 2007).

Slika 5. Ciklus ispiranja površine sliva Kako je ispiranje proces vezan za stohasti nu pojavu oborina koli ina one iš enja koja je oborinskom vodom pronesena u recipijent samo je uvjetno predvidiva. U krškim podru jima gdje je zbog velike upojnosti neizgra enog tla realno o ekivati zna ajne koli ine one iš enja u podzemnim tokovima ova pojava ima svoje posebnosti. Kao i proces taloženja tako je i proces ispiranja uvjetovan brojnim imbenicima (slika 6.) kojima se pojavom oborina odnosno površinskog te enja nataložena one iš enja po slivnom podru ju pronose do recipijenta. Uvažavaju i pojedina saznanja o karakteru oborinskih voda od 70-ih godina prošlog stolje a provo ena su brojna istraživanja i opiti u urbanim i ruralnim sredinama prvenstveno u SAD-u ali i u drugim razvijenijim podru jima gdje su uo ene opasnosti od nekontroliranog ispuštanja oborinskih voda u prirodne recipijente. Opiti se provode i kod nas a uglavnom se odnose na analize kvalitete oborinskih voda prikupljenih neposredno pred ispuštanjem u recipijent (Meštrovi i drugi, 2008). Provedene su analize i usporedbe rezultata brojnih opita s ciljem uspostavljanja korelacijske veze izme u pojedinih utjecajnih faktora (Han i drugi, 2006). Pored ranije navedenih saznanja o taloženju one iš enja uo eno je da ukupna koli ina oborina i te enjem prikupljena masa one iš enja nisu u korelacijskoj vezi, te da postoje jake korelacijske veze me u parcijalnim koncentracijama one iš enja tijekom prvog pljuska. Pored toga donekle su korigirana saznaja o „brzini“ ispiranja pojedinih vrsta one iš enja tako da je uo eno da se u prosjeku 40% organskog one iš enja nalazi u prvih 20% volumena oborinskih voda. Ovdje je bitno razlikovati metodologiju prikaza rezultata opita ovisno o izražavanju promjene one iš enja kao koncentracije u oborinskoj vodi ili masenog udjela u ukupnoj koli ini prikupljenog one iš enja. M. Kayhanian i dr. (2007), objavili su rezultate opsežnih analiza dugogodišnjih uzorkovanja one iš ene oborinske vode u Kaliforniji kojima je potvr eno da se uop eno gledano karakteristike oborinskih voda podudaraju se s rezultatima ispitivanja u ostalim podru jima SAD-a (uglavnom su analizirana ruralna podru ja uz ceste).


Kako je ispiranje proces vezan za stohastičnu pojavu oborina količina onečišćenja koja je oborinskom vodom pronesena u recipijent samo je uvjetno predvidiva. U krškim područjima gdje je zbog velike upojnosti neizgrađenog tla realno očekivati značajne količine onečišćenja u podzemnim tokovima ova pojava ima svoje posebnosti. Kao i proces taloženja tako je i proces ispiranja uvjetovan brojnim čimbenicima (slika 6.) kojima se pojavom oborina odnosno površinskog tečenja nataložena onečišćenja po slivnom području pronose do recipijenta. Uvažavajući pojedina saznanja o karakteru oborinskih voda od 70-ih godina prošlog stoljeća provođena su brojna istraživanja i opiti u urbanim i ruralnim sredinama prvenstveno u SAD-u ali i u drugim razvijenijim područjima gdje su uočene opasnosti od nekontroliranog ispuštanja oborinskih voda u prirodne recipijente. Opiti se provode i kod nas a uglavnom se odnose na analize kvalitete oborinskih voda prikupljenih neposredno pred ispuštanjem u recipijent (Meštrović i drugi, 2008). Provedene su analize i usporedbe rezultata brojnih opita s ciljem uspostavljanja korelacijske veze između pojedinih utjecajnih faktora (Han i drugi, 2006). Pored ranije navedenih saznanja o taloženju onečišćenja uočeno je da ukupna količina oborina i tečenjem prikupljena masa onečišćenja nisu u korelacijskoj vezi, te da postoje jake korelacijske veze među parcijalnim koncentracijama onečišćenja tijekom prvog pljuska. Pored toga donekle su korigirana saznaja o „brzini“ ispiranja pojedinih vrsta onečišćenja tako da je uočeno da se u prosjeku 40% organskog onečišćenja nalazi u prvih 20% volumena oborinskih voda. Ovdje je bitno razlikovati metodologiju prikaza rezultata opita ovisno o izražavanju promjene onečišćenja kao koncentracije u oborinskoj vodi ili masenog udjela u ukupnoj količini prikupljenog onečišćenja. M. Kayhanian i dr. (2007), objavili su rezultate opsežnih analiza dugogodišnjih uzorkovanja onečišćene oborinske vode u Kaliforniji kojima je potvrđeno da se uopćeno gledano karakteristike oborinskih voda podudaraju se s rezultatima ispitivanja u ostalim područjima SAD-a (uglavnom su analizirana ruralna područja uz ceste).

Slika 6. Proces ispiranja onečišćenja

Predložen je sustav „surrogate water quality parameters„ odnosno sustav osnovnih indikatora koji mogu nadomjestiti široku paletu promatranih parametara kvalitete oborinskih voda. Potvrđen je utjecaj prosječnog dnevnog prometa (PDP), sušnog perioda, količine oborina (sezonska i trenutna), veličine i osobine sliva na koncentracije onečišćenja uz regionalne

ONEČIŠĆENJETeret onečišćenja

Količina i vrsta

SLIVNO PODRUČJEVeličina sliva

Propusnost površine slivaNagib sliva

Uvjeti odvodnjeDepresije

OBORINEKoličina oborina

Intenzitet oborinaSušni period

Kiša, snijeg, rosa, mraz, ....

ONEČIŠĆENA VODApolutogram

Slika 6. Proces ispiranja one iš enja

Predložen je sustav „surrogate water quality parameters„ odnosno sustav osnovnih indikatora koji mogu nadomjestiti široku paletu promatranih parametara kvalitete oborinskih voda. Potvr en je utjecaj prosje nog dnevnog prometa (PDP), sušnog perioda, koli ine oborina (sezonska i trenutna), veli ine i osobine sliva na koncentracije one iš enja uz regionalne karakteristike i uvjete korištenja okolnog zemljišta kao vanjskih utjecaja te je uo en nedostatak podataka o karakteristikama sliva pri uzorkovanju oborinskih voda. Nadalje je uo en nedostatak podataka za definiranje tereta one iš enja. Paralelno s brojnim opitima razvijeno je i više metoda prora una kako tereta one iš enja tako i procesa ispiranja odnosno formiranja odgovaraju ih polutograma. Korištenjem ra unala i pomagala umjetne inteligencije suvremeni matemati ki modeli koriste generi ke algoritme za formiranja tijeka prvog pljuska (Massoudieh,2008) odnosno procesa ispiranja. Modeli se ispituju i kalibriraju prema mjerenim podacima o kakvo i oborisnke vode te su više ili manje primjenjivi za razli ite regionalne karakteristike. Osnovni parametar za model ispiranja je pripadaju i teret one iš enja uz poštivanje nelinearnosti utjecaja intenziteta oborina i te enja po slivu na ispiranje one iš enja (slika 6). Rijetki su modeli kao AGricultural Nonpoint Source Polution Model (AGNPS) koji obuhva aju i proces taloženja tijekom suhog perioda (Yuan i drugi, 2001). Pri tome se pretpostavlja linearnost prirasta one iš enja uz nepoznavanje mehanizma taloženja. Jedan od nama važnijih zaklju aka navedenih analiza je konstatacija da su mjerenja varijabilnosti polutograma (koncenracije one iš enja) skupa i neprakti na (Massoudieh i drugi, 2008) ako se uz ista ne vežu i mjerenja vrijednosti pretpostavljenih utjecajnih faktora. Navedene rezultate analiza porebno je uzeti s rezervom jer su mjerenja varijabilnosti one iš enja ve im djelom vršena na oborinskim vodama s prometnica u ruralnim podru jima odnosno na zatvorenim sustavima odvodnje tako da ne daju cjelovitu analizu primjenjivu za urbana podru ja. 3.1 OTJECANJE OBORINSKIH VODA U KRŠU Proces ispiranja one iš enja (slika 5.) se prema suvremenim saznanjima može uspješno predvidjeti poznavanjem tereta one iš enja, uvjeta sliva i karaktera oborina. Kako je ranije opisano ovi procesi nisu linearni, a promjenjivi su i u vremenu pa ih tako treba i promatrati. Na slici 6. prikazan je pojednostavljeni bilans oborinskh voda gdje su zanemarene koli ine voda koje ne utje u na ispiranje one iš enja (evapotransporacija, zadržavanje na biljkama,...).

karakteristike i uvjete korištenja okolnog zemljišta kao vanjskih utjecaja te je uočen nedostatak podataka o karakteristikama sliva pri uzorkovanju oborinskih voda. Nadalje je uočen nedostatak podataka za definiranje tereta onečišćenja. Paralelno s brojnim opitima razvijeno je i više metoda proračuna kako tereta onečišćenja tako i procesa ispiranja odnosno formiranja odgovarajućih polutograma. Korištenjem računala i pomagala umjetne inteligencije suvremeni matematički modeli koriste generičke algoritme za formiranja tijeka prvog pljuska (Massoudieh,2008) odnosno procesa ispiranja. Modeli se ispituju i kalibriraju prema mjerenim podacima o kakvoći oborisnke vode te su više ili manje primjenjivi za različite regionalne karakteristike. Osnovni parametar za model ispiranja je pripadajući teret onečišćenja uz poštivanje nelinearnosti utjecaja intenziteta oborina i tečenja po slivu na ispiranje onečišćenja (slika 6). Rijetki su modeli kao AGricultural Nonpoint Source Polution Model (AGNPS) koji obuhvaćaju i proces taloženja tijekom suhog perioda (Yuan i drugi, 2001). Pri tome se pretpostavlja linearnost prirasta onečišćenja uz nepoznavanje mehanizma taloženja. Jedan od nama važnijih zaključaka navedenih analiza je konstatacija da su mjerenja varijabilnosti polutograma (koncenracije onečišćenja) skupa i nepraktična (Massoudieh i drugi, 2008) ako se uz ista ne vežu i mjerenja vrijednosti pretpostavljenih utjecajnih faktora. Navedene rezultate analiza porebno je uzeti s rezervom jer su mjerenja varijabilnosti onečišćenja većim djelom vršena na oborinskim vodama s prometnica u ruralnim područjima odnosno na zatvorenim sustavima odvodnje tako da ne daju cjelovitu analizu primjenjivu za urbana područja.

OTJECANJE OBORINSKIH VODA U KRŠU1.1

Proces ispiranja onečišćenja (slika 5.) se prema suvremenim saznanjima može uspješno predvidjeti poznavanjem tereta onečišćenja, uvjeta sliva i karaktera oborina. Kako je ranije opisano ovi procesi nisu linearni, a promjenjivi su i u vremenu pa ih tako treba i promatrati. Na slici 6. prikazan je pojednostavljeni bilans oborinskh voda gdje su zanemarene količine voda koje ne utječu na ispiranje onečišćenja (evapotransporacija, zadržavanje na biljkama,...). Pojavom oborina na površini sliva nastaju otjecanja oborinskih voda. U poroznom tlu podzemno tečenje je kontinuirano. Oborinske vode se infiltriraju u tlo do trenutka kada je tlo potpuno saturirano vodom. Proces upijanja/infiltracije traje i za vrijeme pojave površinskog tečenja kada je dotok oborina veći od propusnosti tla. U depresijama na površini sliva zadržava se određeni volumen oborina.

Slika 6. Pojednostavljeni prikaz vodnog bilansa na slivu po pojavi oborine

Pojavom oborina na površini sliva nastaju otjecanja oborinskih voda. U poroznom tlu podzemno te enje je kontinuirano. Oborinske vode se infiltriraju u tlo do trenutka kada je tlo potpuno saturirano vodom. Proces upijanja/infiltracije traje i za vrijeme pojave površinskog te enja kada je dotok oborina ve i od propusnosti tla. U depresijama na površini sliva zadržava se odre eni volumen oborina.

Slika 6. Pojednostavljeni prikaz vodnog bilansa na slivu po pojavi oborine Prema navednim pretpostavkama možemo formirati jednostavan model otjecanja za koji u trenutku t vrijedi :

qpvqdqiqpzqo (16), gdje je

qo – oborinski dotok u trenutku t, prema hijetogramu oborina qpz – podzemno te enje u trenutku t, prema propusnosti tla qi – infiltrirani dotok u trenutku t, prema upojnosti i trenutnoj zasi enosti tla qd – dotok u površinske depresije u trenutku t qpv – površinsko te enje u trenutku t Podzemno te enje qpz odre eno je koeficijentom propusnosti kp u uvjetima potpunog zasi enja tla kada je koli ina podzemnog te enja qpzmax. Pretpostavimo da za qo < qpzmax kompletan oborinski dotok biva usmjeren na podzemno te enje odnosno qpz=qo. Infiltracija qi je odre ena koeficjentom infiltracije ki, a ograni ena je kapacitetom zasi enosti tla Qa. Tlo je prije po etka oborina zasi eno vodom u koli ini Qz (po etna zasi enost). Dotok qi mogu je pod uvjetima da je qpz > 0 te da je u trenutku t vrijedi Qz < Qa. Punjenje površinskih depresija odvija se pod sli nim uvjetima kao i infiltracija do trenutka kada se dostigne njihov kapacitet Qd. Površinsko te enje qpv nastaje pod uvjetom da su dotoci qpz, qi i qd u cjelosti podmireni iz dotoka oborine. Za svaki vremenski interval tada nam vrijedi i jednadžba vodnog bilansa (slika 6.) :

QpvQdQiQpzQo (17).


Prema navednim pretpostavkama možemo formirati jednostavan model otjecanja za koji u trenutku t vrijedi :

(16), gdje je

qo – oborinski dotok u trenutku t, prema hijetogramu oborina qpz – podzemno tečenje u trenutku t, prema propusnosti tla qi – infiltrirani dotok u trenutku t, prema upojnosti i trenutnoj zasićenosti tla qd – dotok u površinske depresije u trenutku t qpv – površinsko tečenje u trenutku t

Podzemno tečenje qpz određeno je koeficijentom propusnosti kp u uvjetima potpunog zasićenja tla kada je količina podzemnog tečenja qpzmax. Pretpostavimo da za qo < qpzmax kompletan oborinski dotok biva usmjeren na podzemno tečenje odnosno qpz=qo. Infiltracija qi je određena koeficjentom infiltracije ki, a ograničena je kapacitetom zasićenosti tla Qa. Tlo je prije početka oborina zasićeno vodom u količini Qz (početna zasićenost). Dotok qi moguć je pod uvjetima da je qpz > 0 te da je u trenutku t vrijedi Qz < Qa. Punjenje površinskih depresija odvija se pod sličnim uvjetima kao i infiltracija do trenutka kada se dostigne njihov kapacitet Qd. Površinsko tečenje qpv nastaje pod uvjetom da su dotoci qpz, qi i qd u cjelosti podmireni iz dotoka oborine. Za svaki vremenski interval tada nam vrijedi i jednadžba vodnog bilansa (slika 6.) :

(17).

Realni procesi na slivu su složeniji i opterećeni raznolikošću površinskog pokrova, a što je naročito izraženo u urbanim sredinama. Rasčlanjivanjem uvjeta prema osobitostima slivne površine i superponiranjem parcijanih dotoka možemo očekivati realnije rezultate. Prikazani model tečenja ne uključuje klasičan koeficijent otjecanja sa sliva koji je vezan na količinu oborina i nije realan pokazatelj otjecanja naročito u početnim intervalima oborine.

Model ispiranja sliva, polutogram3.1.

Oborina kao medij za pronošenje onečišćenja sa sliva će prihvatiti određenu količinu onečišćenja te je pronijeti u podzemlje ili pronositi tečenjem po površini sliva. Ranije su opisana neka suvremena saznanja o ispiranju onečišćenja, pojavi prvog pljuska i formiranju polutograma onečišćenja. Polutogam je u naravi vremenski slijed količine onečišćenja prikupljene otjecanjem sa sliva. Trenutna količine onečišćenja može biti izražena kao maseni udio onečišćenja u masi protoke (%) ili samo kao masena vrijednost (kg) što može dovesti do različitih zaključaka. Detaljnijim razlaganjem onečišćenja mogu se prikazati i polutogrami prema vrsti i porijeklu onečišćenja a kako su utvrđene dobre korelacijske veze u ispiranju onečišćenja (Han i drugi, 2006) možemo ih pojednostavljeno promatrati i jedinstvenim polutogramom onečišćenja. U praksi se polutogram odnosi na onečišćenja sadržana u prikupljenim površinskim oborinskim vodama ali se u naravi on odnosi i na sve druge vrste otjecanja sa sliva. Pojavom otjecanja sa sliva voda pronosi ili otapa nataložena onečišćenja u količini koja ovisi o teretu onečišćenja i količini otjecanja. Proces ispiranja je intenzivan na početku otjecanja kada je na površini sliva ukupan teret onečišćenja i traje do trenutka uvjetno ispranog sliva neovisno o hidrogramu otjecanja.





QpvQdQiQpzQo (17).





QpvQdQiQpzQo (17).

Za jednostavan model ispiranja sliva mogu se usvojiti slijedeće pretpostavke : oborinske vode ispiru samo dio nataloženog onečišćenja koja se u trenutku t nalazi na -

površini sliva. Odredimo je koeficijentom pronošenja Kp i pretpostavimo da je stalan. postoji prag zasićenja odnosno maksimalna količina prijema onečišćenja po jedinici -

volumena vode. Odredimo je koeficijentom zasićenja Kz. Navedene pretpostavke radi pojednostavljenja odnose se na sve ranije opisane oblike otjecanja i oblike onečišćenja. U trenutku t kada se na slivu nalazi teret onečišćenja Tt i otjecanje qot vrijedi :

(18) gdje je :

pp – količina onečišćenja prihvaćena otjecanjem u trenutku t ppz, pi, pd, ppv – parcijalne vrijednosti prihvaćenog onečišćenja prema vrsti otjecanja Tt – preostala količina onečišćenja na slivu u trenutku t Kp – pretpostavljeni koeficijent pronošenja Pri tome je potrebno poštivati uvjet prezasićenosti (ukupno ili parcijalno) :

(19)

i u slučaju Kp * T / qot > Kz korigirati količinu prihvaćenog onečišćenja :

(20)

Za parcijalne vrijednosti prihvaćenog onečišćenja u trenutku t potrebno je da stvarno i postoje parcijalna otjecanja sa sliva (slika 6.). Inkrementiranjem vremenskih intervala može se provesti proračun i formirati polutograme uz poznavanje ranije opisanih veličina kada vrijedi :

(21)

Pri tome je potrebno poštivati gore navedene uvjete prezasićenosti i stanja otjecanja sa sliva.

ZAKLJUČAK

Sagledavajući postojeće stanje zaštite ekosustava u akvatoriju priobalnih gradova na krškom području i suvremena saznanja o teretu onečišćenja i procesima ispiranja površine sliva u radu je prikazan jednostavan model određivanja tereta onečišćenja i polutograma otjecanja. Onečišćenje i ispiranje su dinamički procesi te ih za realniji prikaz stanja na slivu treba promatrati u funkciji vremena i pripadajućih uvjeta na slivu. Prikazani modeli i pored brojnih pojednostavljenja daju realniji pregled stanja na površini sliva u opetovanim hidrološkim ciklusima. Pojava koncentracije onečišćenja u prvim dotocima ukazuje na mogućnost različitog tretmana onečišćenih i uvjetno čistih oborinskih voda uz definiranje prihvatljivih granica njihovog odjeljivanja. Čak i površan uvid u prikazane procese govori da je za realnije modeliranje procesa potrebno provesti brojna uzorkovanja i ispitivanja te usvojiti stručna saznanja o brojnim raznorodnim procesima koji utječu na kretanje onečišćenja u hidrološkom ciklusu. Također je vidljivo da je zbog regionalne

Realni procesi na slivu su složeniji i optere eni raznolikoš u površinskog pokrova, a što je naro ito izraženo u urbanim sredinama. Ras lanjivanjem uvjeta prema osobitostima slivne površine i superponiranjem parcijanih dotoka možemo o ekivati realnije rezultate. Prikazani model te enja ne uklju uje klasi an koeficijent otjecanja sa sliva koji je vezan na koli inu oborina i nije realan pokazatelj otjecanja naro ito u po etnim intervalima oborine. 3.1. Model ispiranja sliva, polutogram Oborina kao medij za pronošenje one iš enja sa sliva e prihvatiti odre enu koli inu one iš enja te je pronijeti u podzemlje ili pronositi te enjem po površini sliva. Ranije su opisana neka suvremena saznanja o ispiranju one iš enja, pojavi prvog pljuska i formiranju polutograma one iš enja. Polutogam je u naravi vremenski slijed koli ine one iš enja prikupljene otjecanjem sa sliva. Trenutna koli ine one iš enja može biti izražena kao maseni udio one iš enja u masi protoke (%) ili samo kao masena vrijednost (kg) što može dovesti do razli itih zaklju aka. Detaljnijim razlaganjem one iš enja mogu se prikazati i polutogrami prema vrsti i porijeklu one iš enja a kako su utvr ene dobre korelacijske veze u ispiranju one iš enja (Han i drugi, 2006) možemo ih pojednostavljeno promatrati i jedinstvenim polutogramom one iš enja. U praksi se polutogram odnosi na one iš enja sadržana u prikupljenim površinskim oborinskim vodama ali se u naravi on odnosi i na sve druge vrste otjecanja sa sliva. Pojavom otjecanja sa sliva voda pronosi ili otapa nataložena one iš enja u koli ini koja ovisi o teretu one iš enja i koli ini otjecanja. Proces ispiranja je intenzivan na po etku otjecanja kada je na površini sliva ukupan teret one iš enja i traje do trenutka uvjetno ispranog sliva neovisno o hidrogramu otjecanja. Za jednostavan model ispiranja sliva mogu se usvojiti slijede e pretpostavke :

- oborinske vode ispiru samo dio nataloženog one iš enja koja se u trenutku t nalazi na površini sliva. Odredimo je koeficijentom pronošenja Kp i pretpostavimo da je stalan.

- postoji prag zasi enja odnosno maksimalna koli ina prijema one iš enja po jedinici volumena vode. Odredimo je koeficijentom zasi enja Kz.

Navedene pretpostavke radi pojednostavljenja odnose se na sve ranije opisane oblike otjecanja i oblike one iš enja. U trenutku t kada se na slivu nalazi teret one iš enja Tt i otjecanje qot vrijedi :

tpvdipzp TKpppppp * (18) gdje je :

pp – koli ina one iš enja prihva ena otjecanjem u trenutku t ppz, pi, pd, ppv – parcijalne vrijednosti prihva enog one iš enja prema vrsti otjecanja Tt – preostala koli ina one iš enja na slivu u trenutku t Kp – pretpostavljeni koeficijent pronošenja Pri tome je potrebno poštivati uvjet prezasi enosti (ukupno ili parcijalno) :

KzqoTKp t /* (19) i u slu aju Kp * T / qot > Kz korigirati koli inu prihva enog one iš enja :

tpvdipzp qoKzppppp * (20)

Za parcijalne vrijednosti prihva enog one iš enja u trenutku t potrebno je da stvarno i postoje parcijalna otjecanja sa sliva (slika 6.). Inkrementiranjem vremenskih intervala može se provesti prora un i formirati polutograme uz poznavanje ranije opisanih veli ina kada vrijedi :



















KpTtqop p *** (21)

Pri tome je potrebno poštivati gore navedene uvjete prezasi enosti i stanja otjecanja sa sliva. ZAKLJU AK Sagledavaju i postoje e stanje zaštite ekosustava u akvatoriju priobalnih gradova na krškom podru ju i suvremena saznanja o teretu one iš enja i procesima ispiranja površine sliva u radu je prikazan jednostavan model odre ivanja tereta one iš enja i polutograma otjecanja. One iš enje i ispiranje su dinami ki procesi te ih za realniji prikaz stanja na slivu treba promatrati u funkciji vremena i pripadaju ih uvjeta na slivu. Prikazani modeli i pored brojnih pojednostavljenja daju realniji pregled stanja na površini sliva u opetovanim hidrološkim ciklusima. Pojava koncentracije one iš enja u prvim dotocima ukazuje na mogu nost razli itog tretmana one iš enih i uvjetno istih oborinskih voda uz definiranje prihvatljivih granica njihovog odjeljivanja. ak i površan uvid u prikazane procese govori da je za realnije modeliranje procesa potrebno provesti brojna uzorkovanja i ispitivanja te usvojiti stru na saznanja o brojnim raznorodnim procesima koji utje u na kretanje one iš enja u hidrološkom ciklusu. Tako er je vidljivo da je zbog regionalne raznolikosti uvjeta potrebno uop avanje pojedinih parametara svesti na uža, po osobinama bliska podru ja. Prikazani model je konceptualan, i za o ekivati je da e po njegovoj implementaciji na temelju provedbe planiranih mjerenja na pilot podru jima, do i i do njegova daljnjeg razvoja i modifikacije. No, u danom obliku predstavlja polaznu osnovu za planiranje realizacije takvih terenskih aktivnosti. LITERATURA Aryal R.K., Furumai H., Balmer H., Nakajima F., Boller M. (2006): Characteristics of particle-associated PAHs in a firstflush of a highway runoff. Water science and technology (2006/53(2)), 245-251 Bonacci, O. (1994): Oborine – glavna ulazna veli ina u hidrološki ciklus. GEING p.o., Split, 341. Furumai H., Balmer H., Boller M.(2001): Dynamic behavior of suspended pollutants and particle size distribution in highway runoff. Water science and technology (2002/46(11-12)), 413-318 Han, Y.H., Lau, S.L., Kayhanian, M., Stenstrom, M.K. (2006) : Correlation analysis among highway pollutants and characteristics. Water science & tehnology, (2006/53 No 2), 235-243, ©IWA Publishing Journals 2006, http://www.iwaponline.com/wst/05302/wst053020235.htm, (25.07.2008.) Kayhanian, M., Suverkropp, C., Ruby, A., Tsay K. (2007): Characterization and prediction of highway runoff constituent event mean cincentration. Journal of Enviromental Management, (2007/85 issue 2), 279-295, http://www.sciencedirect.com/......., (27.07.2008.) Margeta, J. (2007): Oborinske i otpadne vode: teret one iš enja ,mjere zaštite. Gra evinsko-arhitektonski fakultet Sveu ilišta u Splitu, Split, 290. Margeta, J. (1998): Kanalizacija naselja , Gra evinski fakultet Sveu ilišta u Splitu; Gra evinski fakultet Sveu ilišta Josipa Jurja Sreossmayera u Osijeku; Institut gra evinarstva hrvatske d.d., Split ; Osijek, 460. Massoudieh, A., Abrishamci, A., Kayhanian, M. (2008): Mathematical modeling of first flush in highway storm runoff using generic algorithm. Science of Total Environment, (2008/398), 107-121


raznolikosti uvjeta potrebno uopćavanje pojedinih parametara svesti na uža, po osobinama bliska područja. Prikazani model je konceptualan, i za očekivati je da će po njegovoj implementaciji na temelju provedbe planiranih mjerenja na pilot područjima, doći i do njegova daljnjeg razvoja i modifikacije. No, u danom obliku predstavlja polaznu osnovu za planiranje realizacije takvih terenskih aktivnosti.

LITERATURA Aryal R.K., Furumai H., Balmer H., Nakajima F., Boller M. (2006): Characteristics of particle-associated PAHs in a firstflush of a highway runoff. Water science and technology (2006/53(2)), 245-251 Bonacci, O. (1994): Oborine – glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus. GEING p.o., Split, 341. Furumai H., Balmer H., Boller M.(2001): Dynamic behavior of suspended pollutants and particle size distribution in highway runoff. Water science and technology (2002/46(11-12)), 413-318 Han, Y.H., Lau, S.L., Kayhanian, M., Stenstrom, M.K. (2006) : Correlation analysis among highway pollutants and characteristics. Water science & tehnology, (2006/53 No 2), 235-243, ©IWA Publishing Journals 2006, http://www.iwaponline.com/wst/05302/wst053020235.htm, (25.07.2008.) Kayhanian, M., Suverkropp, C., Ruby, A., Tsay K. (2007): Characterization and prediction of highway runoff constituent event mean cincentration. Journal of Enviromental Management, (2007/85 issue 2), 279-295, http://www.sciencedirect.com/......., (27.07.2008.) Margeta, J. (2007): Oborinske i otpadne vode: teret onečišćenja ,mjere zaštite. Građevinsko-arhitektonski fakultet Sveučilišta u Splitu, Split, 290.Margeta, J. (1998): Kanalizacija naselja , Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu; Građevinski fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Sreossmayera u Osijeku; Institut građevinarstva hrvatske d.d., Split ; Osijek, 460. Massoudieh, A., Abrishamci, A., Kayhanian, M. (2008): Mathematical modeling of first flush in highway storm runoff using generic algorithm. Science of Total Environment, (2008/398), 107-121 Meštrović, A., Roudnicky, E. (2008): Ispitivanje kakvoće oborinskih i otpadnih voda. Hrvatska vodoprivreda, (2008/181), 29-34. Pekaš, Ž., Lipovac, R., Munda, B., Uccellini, R. (1995): Sanacija uljnih zagađenja u priobalnom pojasu. Zbornik radova 1.Hrvatskog geološkog kongresa (ur. Vlahović, I., Velić, I., Šparica, M.), Institut za geološka istraživanja, Zagreb 443-446.Premužić, B., (2008): Procjena tereta onečišćenja oborinskih voda s cestovnih prometnica. Hrvatske vode, (2008/65), 271-276. Šojat, V., Borovečki, D. (1992): Prikaz kemijskog sastava oborina u 1992. godini na meteorološkim postajama Zavižan, Rijeka i Ogulin. Izvanredne meteorološke i hidrološke prilike 1991. U Republici Hrvatskoj, (1992), 41-46. Yuan Y., Bingner R.L., Rebich R.A. (2001): Evaluation of AnnAGNPS on Mississippi Delta MSEA watershed. American society of agricultural engineers (revue,2001/44/no5),1183-1190

AUTOR:Sergije Babić, dipl. ing., Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, Viktora Cara Emina 5, Rijeka, 51000, Hrvatska , [email protected]


PROBLEMATIKA OBORINSKIH VODA U KONTEKSTU ZAŠTITE VODNIH RESURSA U KRŠU –

PRIMJER IZVORIŠTA U SLIVU RJEČINE

Danijela Lenac, Josip Rubinić, Elvisa Elkasović

SAŽETAK

U radu je analizirana problematika oborinskih voda u kontekstu zaštite vodnih resursa u kršu – zahvata podzemnih voda za potrebe vodoopskrbe. Pri analizi uzet je primjer izvorišta voda u slivu Rječine – Izvora Rječine, Zvira i Martinšćice kojima upravlja Vodovod i kanalizacija Rijeka. Radi se o izvorima za koje su već odavno propisane mjere zaštite unutar njihovih definiranih zona sanitarne zaštite, a koje dijelom obuhvaćaju i aspekt odvodnje urbanih oborinskih voda – prije svega vezano uz odvodnju prometnica. Provedene su i analize odabranih parametara kakvoće koje su na analiziranom slivnom području pokazale dvojake tendencije – popravljanje stanja u domeni sadržaja ukupnih ulja i masti te mineralnih ulja u izvorskim vodama, kao i pogoršanje stanja u pogledu koncentracija BPK-5 i sadržaja koliformnih bakterija. U radu je ukazano na potrebu poduzimanja dodatnih napora i aktivnosti na zaštiti voda unutar zona sanitarne zaštite izvorišta vode za piće, koje bi trebale sadržavati i primjeren tretman problema odvodnje oborinskih voda, kao i potrebu da se unaprijedi monitoring praćenja stanja hidroloških prilika i kakvoće voda kako bi se time osigurale primjerenije podloge i za dodatne upravljačke mjere.

KLJUČNE RIJEČI: vodni resursi, oborinske vode, krš, sliv Rječine, onečišćenja

RAINWATER ISSUES IN THE CONTEXT OF THE KARST WATER RESOURCES PROTECTION – CASE STUDY OF THE SPRINGS IN THE

RJEČINA RIVER WATERSHED AREA

ABSTRACT

Paper analyses rainwater issues in the context of the karst water resources protection – groundwater sources for water supply. Analysis is made on the example of springs in the Rječina river catchment area – Rječina, Zvir and Martinšćica managed by “Vodovod i kanalizacija” Rijeka water supply and sewerage company. It is question of springs with a long time ago regulated protection measures within their protection zones. Those protection measures partly include aspect of urban stormwater drainage – above all related to road drainage. Analyses presented in the paper are made for chosen water quality parameters and the results show dual trends – improvement in domain of oil and grease and mineral oils content and deterioration in case of BOD-5 and coliform bacteria. The paper emphasizes the need of taking additional measures and activities to protect waters within protection zones of springs used for water supply. Those measures and activities should include appropriate treatment of rainwater drainage problem, as well as need to improve monitoring of hydrological conditions and water quality for the purpose

of providing appropriate support for additional management measures.

KEY WORDS: water resources, stormwaters, karst, Rječina river watershed, pollution

1. UVOD

Urbana područja nužno trebaju vodne resurse za zadovoljavanje svojih potreba za vodom. Kako je poželjno da ti resursi budu što bliže mjestu same potrošnje vode, tj. urbanom području, vrlo često se razvoj urbanih područja širi i na područja prihranjivanja tih resursa. Na taj se način javlja i povratni antropogeni utjecaj na te vodne resurse, a koji je uglavnom ogleda u promjeni intenziteta i količina prihranjivanja, kao i izmijenjenoj kakvoći voda. Taj je međuodnos između vodnih resursa i s korištenjem voda povezanih sustava, ali i antropogenih utjecaja vrlo slikovito sintetiziran na Slici 1.

Slika 1. Shematska predodžba urbanog vodnog ciklusa (Butler i Parkinson, 1997- prema Butleru i Maksimoviću, 2001)

Urbane oborinske vode nisu samo komponenta drenažnih odvodnih sustava površinske hidrografske mreže, već na pojedinim lokacijama aktivno sudjeluju i u hidrološkom ciklusu prihranjivanja vodnih resursa namijenjenih vodoopskrbi. Stoga unos onečišćenja oborinskim vodama, pogotovo ako se radi o njihovim koncentriranim dotocima u krško podzemlje, može predstavljati značajan izvor njihove degradacije. Pri zaštiti vodnih resursa obično se najveća pažnja posvećuje uređenju odvodnje komunalnih i industrijskih otpadnih voda u zonama sanitarne zaštite izvorišta vode za piće, dok se problem oborinskih voda uglavnom svodi samo na problem odvodnje i tretmana oborinskih voda s novoprojektiranih i izvedenih prometnica većega značenja – prije svega autocesta. To dovodi do recentne situacije da, unatoč sve većega razvoja kanalizacijske mreže komunalne odvodnje i sukladno tome sve manje na kanalizacijske sustave nepriključenih stanovnika, kao i unatoč sve više izgrađenih prometnica s uređenom odvodnjom oborinskih voda, postoje trendovi pogoršanja kakvoće vode na izvorištima namijenjenih javnoj vodoopskrbi. Takav je slučaj i u analiziranom primjeru grada Rijeke i njegovih vodnih resursa u slivu Rječine. Velike koncentracije stanovništva i privrednih aktivnosti na relativno malim urbanim područjima, uz veliku koncentraciju prikupljenih otpadnih tvari unutar komunalnih i industrijskih

hydrological conditions and water quality for the purpose of providing appropriate support for additional management measures. KEY WORDS: water resources, stormwaters, karst, Rje ina river watershed, pollution 1. UVOD Urbana podru ja nužno trebaju vodne resurse za zadovoljavanje svojih potreba za vodom. Kako je poželjno da ti resursi budu što bliže mjestu same potrošnje vode, tj. urbanom podru ju, vrlo esto se razvoj urbanih podru ja širi i na podru ja prihranjivanja tih resursa. Na taj se na in javlja i povratni antropogeni utjecaj na te vodne resurse, a koji je uglavnom ogleda u promjeni intenziteta i koli ina prihranjivanja, kao i izmijenjenoj kakvo i voda. Taj je me uodnos izme u vodnih resursa i s korištenjem voda povezanih sustava, ali i antropogenih utjecaja vrlo slikovito sintetiziran na Slici 1.

Slika 1. Shematska predodžba urbanog vodnog ciklusa (Butler i Parkinson, 1997- prema Butleru i Maksimovi u, 2001)

Urbane oborinske vode nisu samo komponenta drenažnih odvodnih sustava površinske hidrografske mreže, ve na pojedinim lokacijama aktivno sudjeluju i u hidrološkom ciklusu prihranjivanja vodnih resursa namijenjenih vodoopskrbi. Stoga unos one iš enja oborinskim vodama, pogotovo ako se radi o njihovim koncentriranim dotocima u krško podzemlje, može predstavljati zna ajan izvor njihove degradacije. Pri zaštiti vodnih resursa obi no se najve a pažnja posve uje ure enju odvodnje komunalnih i industrijskih otpadnih voda u zonama sanitarne zaštite izvorišta vode za pi e, dok se problem oborinskih voda uglavnom svodi samo na problem odvodnje i tretmana oborinskih voda s novoprojektiranih i izvedenih prometnica ve ega zna enja – prije svega autocesta. To dovodi do recentne situacije da, unato sve ve ega razvoja kanalizacijske mreže komunalne odvodnje i sukladno tome sve manje na kanalizacijske sustave nepriklju enih stanovnika, kao i unato sve više izgra enih prometnica s ure enom odvodnjom oborinskih voda, postoje trendovi pogoršanja kakvo e vode na izvorištima namijenjenih javnoj vodoopskrbi. Takav je slu aj i u analiziranom primjeru grada Rijeke i njegovih vodnih resursa u slivu Rje ine. Velike koncentracije stanovništva i privrednih aktivnosti na relativno malim urbanim podru jima, uz veliku koncentraciju prikupljenih otpadnih tvari unutar komunalnih i industrijskih sustava odvodnje otpadnih voda, produciraju i pove ano atmosfersko one iš enje , kao i prikupljanje otpadnih tvari na samim urbanim površinama. Nailaskom


sustava odvodnje otpadnih voda, produciraju i povećano atmosfersko onečišćenje , kao i prikupljanje otpadnih tvari na samim urbanim površinama. Nailaskom oborinskih epizoda ti se sadržaji dinamiziraju u okviru hidrološkog ciklusa pronosa voda i tvari. Pri tome, zbog sve većeg udjela vodonepropusnih površina, dolazi i do promjene režima površinskog i podzemnog otjecanja te povećanja površinskih vršnih dotoka, ubrzanja procesa transporta sedimenata i onečišćenja, kao i smanjenja neposredne podzemne infiltracije u prirodnim uvjetima relativno čišćih oborina na račun koncentriranog upuštanja sa sustavima odvodnje prikupljenih oborinskih voda. Prema Urumoviću i Mayeru (2002), podzemne vode urbaniziranih područja razlikuju se od voda iz općeg regionalnog okruženja, pri čemu je napajanje podzemnih voda urbaniziranog područja jednako ili veće od napajanja ruralnih područja. Glavni izvor toga dodatnog napajanja nastaje zbog propusne vodoopskrbne mreže i kanalizacije te odvodnje oborinskih voda s uređenih površina i njihove dodatna infiltracija, a sve skupa praćeno i s manjim količinama vode koja se troši na evapotranspiraciju. Prema navodima u prethodno spomenutom radu, rezultati istraživanja koja su na području Pertha u Australiji proveli Appleyard (1995) te Appleyard i drugi (1999) pokazali su da na urbaniziranim područjima grada napajanje podzemnog vodonosnika iznosi oko 37% od srednjih godišnjih oborina (860 mm), a što je pak cca dvostruko više od napajanja na neurbaniziranim dijelovima Pertha gdje je utvrđeno da ono iznosi svega 15-20%. Urumović i Mayer (2002) nadalje prenose i zaključak Lernera i drugih (1996) o urbaniziranim područjima Velike Britanije prema kojima su kanalizacijski izvori bili glavni izvor zagađenja u pretkanalizacijskom razdoblju devetnaestog stoljeća, zatim je industrija identificirana kao najgori krivac i najveći izvor urbanog zagađenja u dvadesetom stoljeću, a sada je pozornost ponovno usmjerena prema kanalizaciji. Pri tome se pod pojmom kanalizacija sigurno podrazumijevaju i sustavi odvodnje oborinskih voda koje se često i ne može dijeliti od sustava odvodnje komunalnih otpadnih voda iz razloga što je i nadalje većina izgrađenih urbanih kanalizacijskih sustava mješovitog tipa. Takvi sustavi tijekom kišnih epizoda vrlo često, zbog njihova prekapacitiranja širenjem sekundarne kanalizacijske mreže, uz probleme vezane uz potrebu njihova rasterećenja, dolaze i pod tlačni režim tečenja, te se time dodatno povećava i količina onečišćenih voda koje iz takvih kanalizacijskih sustava nekontrolirano infiltriraju u podzemni vodonosnik. Isto tako, i oborinske vode iz novoizgrađenih razdjelnih sustava odvodnje vrlo često završavaju u kanalizacijskim kolektorima mješovitog tipa odvodnje, te na taj način dodatno povećavaju negativne utjecaje koje oni imaju na podzemne vodonosnike unutar urbanih područja. U tom se kontekstu može prihvatiti konstatacija Urumovića i Mayera (2002) da je zajedničko u svemu okolnost da se urbanizacijom reduciraju izvori čiste vode, a povećava napajanje urbanih podzemnih voda degradirane kakvoće. Kvantificiranih podataka koji bi, slično prethodnome, mogli ilustrirati stanje međuodnosa urbanih sustava odvodnje i prihranjivanja vodnih resursa na našim regionalnim prostorima, nema. Razloga tome je što se takva istraživanja do sada nisu vršila u danim lokalitetima, a i krške vodonosnike karakterizira vrlo visok stupanj nehomogenosti koji otežava monitoring i modeliranje takvih procesa. Stoga je u ovom radu utjecaj urbanih odvodnih sustava na kakvoću voda krških izvorišta ilustriran prikazom značajki odabranih pokazatelja kakvoće vode analiziranih izvorišta vodoopskrbe na području sliva Rječine. U radu nije raščlanjen doprinos tome onečišćenju od oborinskih voda pale na urbano područje i infiltrirane u krški vodonosnik, i komunalnih i drugih otpadnih voda koje na utjecajnom slivnom prostoru nisu na odgovarajući način zbrinute pa se i njihovom infiltracijom mijenjanju značajke kakvoće vodonosnika.

2. OSNOVNE ZNAČAJKE VODNIH RESURSA U SLIVU RJEČINE

Područje sliva Rječine predstavlja glavni resurs za vodoopskrbne potrebe grada Rijeke i šireg okolnog područja, a gdje se nalaze i najvažnija izvorišta, odnosno vodozahvati kao što su: Izvor Rječine, Zvir, Zvir II te Martinšćica (Slika 2). To je slivno područje, kao i režim istjecanja podzemnih voda, vrlo složeno. Uglavnom je sastavljeno od dobro vodopropusnih karbonatnih stijena, dok vodonepropusni kompleksi mjestimice imaju funkciju barijere i usmjeravanja tokova podzemnih voda. Sastoji se od nekoliko zona prikupljanja i istjecanja površinskih (neposredni sliv Rječine i njenih bujičnih ogranaka) i podzemnih voda koje daju glavninu njene bilance. Podzemne vode koje se javljaju u slivu Rječine dio su šireg drenažnog područja, tzv. sliva izvora (istočnog dijela) grada Rijeke. Hidrogeološki sliv iznosi oko 395 km2 (IGI, 2004), a to je područje složeno iz tri razine istjecanja podzemnih voda.

Slika 2. Situacija položaja vodnih resursa i hidroloških postaja u slivu Rječine (1-Izvor Rječine, 2- izvori u istočnom dijelu Rijeke, 3 – izvorište Martinšćica. 4 – Grobničko polje)

Glavnina podzemnih voda prikuplja se na dijelu sliva Rječine sjeverno i sjeveroistočno od Izvora i toka Rječine, kao i Grobničkog polja. To planinsko zaleđe po ukupnim količinama oborina (i do 4000 mm) spada u najvodnija područja u Hrvatskoj. To je područje praktički izvan bilo kakvih značajnijih naselja i drugih urbanih sadržaja, koji bi mogli imati neposredni antropogeni utjecaj na kakvoću voda. Pri uobičajeno vodnijim hidrološkim prilikama, odnosno srednjim i višim razinama podzemnih voda, iz tog se prostora podzemne vode dreniraju prema Izvoru Rječine, jakom krškom vrelu s kotom istjecanja od 325 m n.m. Tu istjecanje podzemnih voda usporava kontakt s vodonepropusnim flišnim barijerama. U naglašeno vodnim razdobljima podzemne vode se s tog prostora dreniraju i prema 30-tak metara nižim brojnim povremenim izvorima na rubu Grobničkog polja. I dok izvor Rječine ima relativno dugotrajniji karakter istjecanja s presušivanjima koja traju u prosjeku oko dva mjeseca, povremeni izvori na rubu Grobničkog polja imaju karakter izuzetno kratkotrajnih pojava – uglavnom svega od nekoliko pa do više desetaka dana u godini. U situacijama potpunog presušivanja Izvora Rječine, jedini dren podzemnih voda predstavlja najniža razina njihova istjecanja – izvori u istočnom dijelu Rijeke gdje je dominantan izvor Zvir, kao i oko 3 km istočnije locirano područja Martinšćice. Radi se o izvorištima u samom priobalju koja istječu na razinama blisko razini mora, ali i o izvorima čije je područje prihranjivanja dijelom vezano i uz urbana područja grada Rijeke i Grobničkog polja. Zbog postojanja viseće, dijelom

Podru je sliva Rje ine predstavlja glavni resurs za vodoopskrbne potrebe grada Rijeke i šireg okolnog podru ja, a gdje se nalaze i najvažnija izvorišta, odnosno vodozahvati kao što su: Izvor Rje ine, Zvir, Zvir II te Martinš ica (Slika 2). To je slivno podru je, kao i režim istjecanja podzemnih voda, vrlo složeno. Uglavnom je sastavljeno od dobro vodopropusnih karbonatnih stijena, dok vodonepropusni kompleksi mjestimice imaju funkciju barijere i usmjeravanja tokova podzemnih voda. Sastoji se od nekoliko zona prikupljanja i istjecanja površinskih (neposredni sliv Rje ine i njenih buji nih ogranaka) i podzemnih voda koje daju glavninu njene bilance. Podzemne vode koje se javljaju u slivu Rje ine dio su šireg drenažnog podru ja, tzv. sliva izvora (isto nog dijela) grada Rijeke. Hidrogeološki sliv iznosi oko 395 km2 (IGI, 2004), a to je podru je složeno iz tri razine istjecanja podzemnih voda.

Slika 2. Situacija položaja vodnih resursa i hidroloških postaja u slivu Rje ine (1-Izvor

Rje ine, 2- izvori u isto nom dijelu Rijeke, 3 – izvorište Martinš ica. 4 – Grobni ko polje)

Glavnina podzemnih voda prikuplja se na dijelu sliva Rje ine sjeverno i sjeveroisto no od Izvora i toka Rje ine, kao i Grobni kog polja. To planinsko zale e po ukupnim koli inama oborina (i do 4000 mm) spada u najvodnija podru ja u Hrvatskoj. To je podru je prakti ki izvan bilo kakvih zna ajnijih naselja i drugih urbanih sadržaja, koji bi mogli imati neposredni antropogeni utjecaj na kakvo u voda. Pri uobi ajeno vodnijim hidrološkim prilikama, odnosno srednjim i višim razinama podzemnih voda, iz tog se prostora podzemne vode dreniraju prema Izvoru Rje ine, jakom krškom vrelu s kotom istjecanja od 325 m n.m. Tu istjecanje podzemnih voda usporava kontakt s vodonepropusnim flišnim barijerama. U naglašeno vodnim razdobljima podzemne vode se s tog prostora dreniraju i prema 30-tak metara nižim brojnim povremenim izvorima na rubu Grobni kog polja. I dok izvor Rje ine ima relativno dugotrajniji karakter istjecanja s presušivanjima koja traju u prosjeku oko dva mjeseca, povremeni izvori na rubu Grobni kog polja imaju karakter izuzetno kratkotrajnih pojava – uglavnom svega od nekoliko pa do više desetaka dana u godini. U situacijama potpunog presušivanja Izvora Rje ine, jedini dren podzemnih voda predstavlja najniža razina njihova istjecanja – izvori u isto nom dijelu Rijeke gdje je dominantan izvor Zvir, kao i oko 3 km isto nije locirano podru ja Martinš ice. Radi se o izvorištima u samom priobalju koja istje u na razinama blisko razini mora, ali i o izvorima ije je podru je prihranjivanja dijelom vezano i uz urbana podru ja grada Rijeke i Grobni kog

polja. Zbog postojanja vise e, dijelom vodonepropusne barijere, podzemne vode se dreniraju prema izvorima u isto nom dijelu Rijeke zbog dubljih podinskih struktura te se onda izdižu u zoni izviranja. U gradu Rijeci, neposredno uz korito Rje ine, nalazi se izvor Zvir, a stotinjak metara nizvodno od Zvira je vodozahvat Zvir II. Njegovim zdencima, izvedenim u podzemnoj


vodonepropusne barijere, podzemne vode se dreniraju prema izvorima u istočnom dijelu Rijeke zbog dubljih podinskih struktura te se onda izdižu u zoni izviranja. U gradu Rijeci, neposredno uz korito Rječine, nalazi se izvor Zvir, a stotinjak metara nizvodno od Zvira je vodozahvat Zvir II. Njegovim zdencima, izvedenim u podzemnoj galeriji, moguće je koristiti podzemne vode više manjih izvora istočnog dijela Rijeke, uzvodno od njihovih mjesta primarnog istjecanja. U izvorišnoj zoni u uvali Martinšćica, koja također dobivaju vodu iz zajedničkog slivnog područja Rječine i Grobničkog polja, izvedeno je više zdenaca koji se koriste za zahvat voda za vodoopskrbu. Dio najniže zone istjecanja je pod neposrednim utjecajem mora, pa prilikom precrpljivanja pojedinih zdenaca u Martinšćici dolazi i do njihova zaslanjivanja (Rubinić i Sarić, 2002). Prema provedenim hidrološkim analizama za potrebe izrade Vodnogospodarske osnove Hrvatske (HV VGO Rijeka, 2002), temeljenim na podacima s hidroloških postaja u slivu za referentno 30-godišnje razdoblje 1961.-1990., srednja godišnja protoka Izvora Rječine iznosi 7,38 m3s-1,a izvora Zvir 5,2 m3s-1. Prosječan godišnji bilančni doprinos izvorišta na području Grobničkog polja koje drenira Sušica je 0,72 m3s-1. Ukupni bilančni doprinos spomenutih izvora i neposrednog sliva Rječine iznosi 13,79 m3s-1. Dio podzemnih voda zajedničkog slivnog područja Rječine ne drenira se prema toku Rječine, već neposredno istječe u obližnjoj uvali Martinšćica, gdje je locirana istoimena vodokazna postaja. Prema podacima s te postaje iz razdoblja 1975.-2001., ukupna preljevna protoka s tog izvorišta iznosi 1,24 m3s-1. U tablici 1 dan je prikaz karakterističnih izdašnosti i koncesijski odobrenih količina voda izvorišta u slivu Rječine, a iz kojih se može vidjeti važnost pojedinih izvora i njihov udio u zadovoljavanju vodoopskrbnih potreba šireg riječkog područja.

Tablica 1 – Karakteristične izdašnosti i koncesijski odobrene količine zahvata voda izvorišta u slivu Rječine

Izvor Rječine Zvir Zvir II MartinšćicaSr. protoka (m3s-1)(1961.-1990.) 7,38 5,20 1,24

Min. protoka (m3s-1) 0 0,400 (2003.) 0,300Max. protoka (m3s-1) 100 20,0 10,0Koncesijski max. (m3s-1) 1,800 2,000 0,450 0,410God. koncesija (m3god-1) 20.500.000 31.000.000 7.100.000 6.500.000Sr. crpljenje (m3s-1)(1998.-2006.) 0,588 0,212 0,073 (2003.) 0,052

Zbog povoljnog visinskog položaja Izvora Rječine u odnosu na grad Rijeku, kao najvećeg potrošača vode vodoopskrbnog sustava riječkog Vodovoda, režim njegova korištenja je takav da se, dok je to obzirom na izdašnost moguće, koriste gravitacijski dostupne vode izvora Rječine, a tek sa smanjenjem izdašnosti izvora Rječine u vodoopskrbni se sustav uključuje izvorište Zvir. Izvor Zvir istječe iz potopljenog sustava špiljskih kanala formiranih duž izrazitih tektonskih pukotina u osnovnoj stijenskoj masi vapnenaca gornje krede, neposredno uz desnu obalu Rječine. Izvor je stalan, a u njegovu prihranjivanju dijelom sudjeluje i dio sliva koji je izložen antropogenim utjecajima (Slika 3) – prije svega naselja s područja Grobničkog polja te rubnih dijelova i zaleđa Rijeke. Tek za ekstremno sušnih godina kakva je npr. bila 2003.g., u vodoopskrbni sustav uključuje se i Zvir II. Radi se o vodozahvatu izvedenim s pristupnom galerijom od 400 m u brdu ispod naselja Kozala, unutar koje je izvedeno šest kopanih zdenaca smještenih na rasjednim i jače karstificiranim mjestima [8], koji se koristi kao rezervno crpilište - dopuna izvora Zvir, a koji se izuzetno rijetko

koristi. S obzirom na svoj položaj u odnosu na područje prihranjivanja, taj je vodozahvat izložen najvećim antropogenim utjecajima, pa čak i neposrednom zagađenju mazutom iz toplane na Kozali, zbog čega unatoč provedenim opsežnim radovima i nakon dvadesetak godina još uvijek nije moguće korištenje voda iz jednog od njegovih zdenaca. Izvorište Martinšćica djeluje kao relativno nezavisan sustav koji je, iako ima karakter izvorišta pitke vode, u najvećoj mjeri tijekom posljednjih godina zadovoljavao potrebe za tehnološkim vodama industrije INA-e. Na Slici 3 prikazana je struktura mjesečnog korištenja voda sa spomenutih izvora tijekom razdoblja 1998.-2006. godine, iz koje je vidljiv sezonski karakter porasta crpljenih količina vode na izvoru Zvir i Martinšćica tijekom mjeseci kada se smanji izdašnost Izvora Rječine.

Slika 3. Prosječne mjesečne zahvaćenih količina voda u slivu Rječine (1998.-2006.) 3. TRETMAN OBORINSKIH VODA U ODLUCI O ZONAMA SANITARNE ZAŠTITE IZVORIŠTA VODE ZA PIĆE

Zaštita prirodnih vodnih resursa od nepoželjnih utjecaja urbanih sadržaja provodi se i donošenjem te primjenom odluka o zonama sanitarne zaštite izvorišta vode za piće. Grad Rijeka i županijske strukture, odnosno nekadašnja Općina Rijeka, odavno je prepoznala važnost zaštite vodnih resursa u tako ranjivim strukturama kakvi su krški vodonosnici. Tako je, prema Liniću i drugima (2001) još 1979.g. izrađena stručna podloga (IGI, 1979), kao prva takva stručna podloga na priobalnom krškom području kojom se tretira problem zaštite krških izvorišta pitke vode. Na osnovu nje je 1983.g. donesena i polovična (samo za I i II zaštitnu zonu), a par godina kasnije i cjelovita (za sve četiri zone) Odluka o uspostavljanju i održavanju zona sanitarne zaštite i o mjerama zaštite područja izvorišta pitke vode (SN 5/1989).

Novelacija predmetne odluke provedena je, na županijskoj razini, 1994.g. (SN 6/94), a kojom su uvedene i neke bitne novine. Tako su izvorišta vodoopskrbe podijeljena na tri kategorije. U prvom redu izdvojeni su izvori od strateškog značenja za sadašnju i buduću opskrbu vodom, čija se slivna područja za sada nalaze izvan značajnijih antropogenih utjecaja (kakav je upravo Izvor Rječine). Za njihovu su zaštitu predviđeni vodoopskrbni rezervati gdje se praktički cijeli sliv štiti na vrlo visokoj razini, primjereno II zoni zaštite. Kao druga grupa izdvojeni su i izvori I. reda koji obuhvaćaju sve sadašnje i potencijalne izvore vode za piće za koje su i dalje bile

izvora tijekom razdoblja 1998.-2006. godine, iz koje je vidljiv sezonski karakter porasta crpljenih koli ina vode na izvoru Zvir i Martinš ica tijekom mjeseci kada se smanji izdašnost Izvora Rje ine.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108

MJESECI

CR

PLJE

NJA

(m3/

s)

RJEČINA ZVIR MARTINŠĆICA

Slika 3. Prosje ne mjese ne zahva enih koli ina voda u slivu Rje ine (1998.-2006.) 3. TRETMAN OBORINSKIH VODA U ODLUCI O ZONAMA SANITARNE ZAŠTITE IZVORIŠTA VODE ZA PI E

Zaštita prirodnih vodnih resursa od nepoželjnih utjecaja urbanih sadržaja provodi se i donošenjem te primjenom odluka o zonama sanitarne zaštite izvorišta vode za pi e. Grad Rijeka i županijske strukture, odnosno nekadašnja Op ina Rijeka, odavno je prepoznala važnost zaštite vodnih resursa u tako ranjivim strukturama kakvi su krški vodonosnici. Tako je, prema Lini u i drugima (2001) još 1979.g. izra ena stru na podloga (IGI, 1979), kao prva takva stru na podloga na priobalnom krškom podru ju kojom se tretira problem zaštite krških izvorišta pitke vode. Na osnovu nje je 1983.g. donesena i polovi na (samo za I i II zaštitnu zonu), a par godina kasnije i cjelovita (za sve etiri zone) Odluka o uspostavljanju i održavanju zona sanitarne zaštite i o mjerama zaštite podru ja izvorišta pitke vode (SN 5/1989).

Novelacija predmetne odluke provedena je, na županijskoj razini, 1994.g. (SN 6/94), a kojom su uvedene i neke bitne novine. Tako su izvorišta vodoopskrbe podijeljena na tri kategorije. U prvom redu izdvojeni su izvori od strateškog zna enja za sadašnju i budu u opskrbu vodom, ija se slivna podru ja za sada nalaze izvan zna ajnijih antropogenih utjecaja (kakav je upravo Izvor Rje ine). Za njihovu su zaštitu predvi eni vodoopskrbni rezervati gdje se prakti ki cijeli sliv štiti na vrlo visokoj razini, primjereno II zoni zaštite. Kao druga grupa izdvojeni su i izvori I. reda koji obuhva aju sve sadašnje i potencijalne izvore vode za pi e za koje su i dalje bile predvi ene sve etiri zone zaštite. U tu grupu spadaju u ovom radu spomenuti izvori Zvir, Zvir II te Martinš ica. I naposljetku kao tre a grupa izdvojeni su tzv. izvori drugog reda koji obuhva aju izvore namijenjene za neke druge potrebe (tehnološke vode i sli no), a samo u iznimnim situacijama i za vodu za pi e. U tu su kategoriju svrstani svi izvori koji su ve u postoje em stanju bili ja e izloženi one iš enjima zbog njihovih problemati nih, urbanim sadržajima optere enih slivnih podru ja. Za takve su izvore predvi ene zone djelomi nih ograni enja.


predviđene sve četiri zone zaštite. U tu grupu spadaju u ovom radu spomenuti izvori Zvir, Zvir II te Martinšćica. I naposljetku kao treća grupa izdvojeni su tzv. izvori drugog reda koji obuhvaćaju izvore namijenjene za neke druge potrebe (tehnološke vode i slično), a samo u iznimnim situacijama i za vodu za piće. U tu su kategoriju svrstani svi izvori koji su već u postojećem stanju bili jače izloženi onečišćenjima zbog njihovih problematičnih, urbanim sadržajima opterećenih slivnih područja. Za takve su izvore predviđene zone djelomičnih ograničenja.

Slika 4. Zone sanitarne zaštite izvorišta pitke vode Vodovoda Rijeka (GI, 1994) italic

Slika 4 – Zone sanitarne zaštite izvorišta pitke vode Vodovoda Rijeka (GI, 1994) italic Kasnije doneseni Pravilnik o utvr ivanju zona sanitarne zaštite izvorišta (NN 55/02) ne

prepoznaje spomenute izvore drugog reda i mjere njihove zaštite, ali i nadalje respektira statuse vodoopskrbnih rezervata. Prema tom Pravilniku oborinske vode su samo dijelom prepoznate kao mogu i izvor one iš enja izvorišta pitke vode, i to uglavnom vezano uz otjecanje oborinskih voda s prometnica. U tom smislu u pravilniku se navodi da se pri zaštiti krških vodonosnika u IV. zoni (zona ograni ene zaštite) zabranjuje gra enje prometnica bez

Kasnije doneseni Pravilnik o utvrđivanju zona sanitarne zaštite izvorišta (NN 55/02) ne prepoznaje spomenute izvore drugog reda i mjere njihove zaštite, ali i nadalje respektira statuse vodoopskrbnih rezervata. Prema tom Pravilniku oborinske vode su samo dijelom prepoznate kao mogući izvor onečišćenja izvorišta pitke vode, i to uglavnom vezano uz otjecanje oborinskih voda s prometnica. U tom smislu u pravilniku se navodi da se pri zaštiti krških vodonosnika u IV. zoni (zona ograničene zaštite) zabranjuje građenje prometnica bez sustava kontrolirane odvodnje i pročišćavanja oborinskih voda, u II. zoni (zona strogog ograničenja) zabranjuje se građenje autocesta i magistralnih cesta (državnih i županijskih cesta), a u I. zoni (zona strogog režima zaštite) zabranjuju se sve aktivnosti osim onih koje su vezane za eksploataciju, pročišćavanje i transport vode u vodoopskrbni sustav. Spomenutim se Pravilnikom uvodi i podjela unutar I. zone, te uvodi I.B zona gdje se čak dozvoljava građenje nužnih prometnica, uz obaveznu kontroliranu odvodnju oborinskih voda i tehnička rješenja osiguranja prometa. Dakle, ono što je zabranjeno u II. zoni (građenje autocesta i magistralnih cesta), tolerira se u I.B zoni gdje bi u načelu trebali vladati znatno stroži uvjeti (Napomena: tu ipak postoji jedna bitna razlika u tome da je vlasnik zemljišta u I. B zoni komunalno poduzeće ili lokalna zajednica, a u II. zoni obično je vlasnik privatna osoba).

Unatoč donesenih odluka i mjera koje iz njih proizlaze, činjenica je da najveći dio javnih i prometnih površina na utjecajnom prostoru prihranjivanja krških izvora nema kvalitetno riješenu kontroliranu odvodnju i primjereno pročišćavanje oborinskih voda prije njihova upuštanja u podzemlje. To je slučaj čak i na dijelu izvedenih rješenja odvodnje suvremenih prometnica gdje je upitna njihova učinkovitost obzirom na okolnost da se prije svega tretman oborinskih voda nakon njihova koncentriranog prikupljanja svodi na njihovo kratko zadržavanje u separatorima ulja i masti te pjeskolovima. Zbog toga širenjem urbanih površina u sve većoj mjeri i na prostore odakle se vrši prihranjivanje krških izvorišta, u sve većoj mjeri raste i njihova ugroženost. Tome doprinose i rješenja mješovitog tipa odvodnje pojedinih naselja gdje se rasterećenja ponegdje vrše i u zonama utjecaja na krške izvore, a u pojedinim slučajevima i rješenja s razdjelnom odvodnjom oborinskih voda koja oborinske vode nekontrolirano dovode na prostore s kojih je moguća njihova brza infiltracija u krške vodonosnike.

4. REZULTATI ANALIZA MEĐUODNOSA HIDROLOŠKIH PRILIKA I POJAVA ONEČIŠĆENJA NA IZVORIMA U SLIVU RJEČINE

Početna ideja predmetnog rada bila je analizirati trendove kretanja odabranih parametara kakvoće vode na krškim izvorima u slivu Rječine koji indiciraju na onečišćenja potekla od njihova mogućeg unosa oborinskim vodama, kao i povezati ih i s hidrološkim prilikama. Namjeravano je uzeti u obradu rezultate praćenja tijekom posljednjih desetak godina na Izvoru Rječine, Zviru i na izvorištu Martinšćica kod kojega je kao reprezent kakvoće odabran zdenac br. 2. S obzirom na, u odnosu na dinamiku promjene hidroloških prilika, vrlo mali broj uzoraka kakvoće voda (uzorkovanja su provođena u prosjeku 2-4 puta mjesečno, ponekad, kao i za neke parametre, kao npr. za ukupna ulja i masti te mineralna ulja čak i rjeđe od jednom mjesečno, prvotno namjeravana analiza je reducirana i provedena na način da su provedene usporedbe karakterističnih pokazatelja na razini prosječnih mjesečnih vrijednosti. Korišteni su podaci monitoringa internog laboratorija ViK Rijeka, Nastavnog zavoda za javno zdravstvo i Hrvatskih voda. Detaljnija obrada više različitih parametara kakvoće provedena je u radu Elkasović (2008), a u nastavku su dani rezultati usporedbe sadržaja ukupnih ulja i masti (Slika 5), kao i mineralnih ulja (Slika 6) za navedene lokalitete.

Iz spomenutih je prikaza vidljivo da se, unatoč različitim udjelima urbanih dijelova sliva u


njihovim područjima prihranjivanja, promatrane vrijednosti prosječnih koncentracija ukupnih ulja i masti kao i mineralnih ulja kreću za sva tri izvora u vrlo bliskim vrijednostima. Tako je prosječna koncentracija ukupnih ulja i masti tijekom analiziranog razdoblja na izvoru Rječine 0,064 mg/l, Zviru 0,061 mg/l a na Martinšćici 0,060 mg/l – dakle iznenađujuće s obzirom da su ti rezultati praktički obrnuto proporcionalni udjelu urbanih površina u njihovim slivovima. Prosječna koncentracija mineralnih ulja tijekom analiziranog razdoblja pokazuje sličnu iznenađujuću zakonitost - najveća je na Izvoru Rječine (0,009 mg/l) i Martinščice (0,008 mg/l) dok su nešto manja u vodama Zvira (0.006 mg/l). Kod sva tri izvora trend koncentracija ukupnih ulja i masti pokazuje znakove opadanja njihovih vrijednosti, a koji je najizraženiji na izvoru Rječine. Kod sadržaja mineralnih ulja, za vode izvora Rječine i Zvira iskazan je također trend opadanja njihovih vrijednosti, dok je za vode na izvoru Martinšćice iskazan blagi trend porasta. Kako se koncentracije ukupnih ulja i masti, a posebno mineralnih ulja, mogu dijelom izravno povezati sa oborinskom odvodnjom s prometnica i javnih površina, može se zaključiti da su poduzete mjere zaštite u zonama sanitarne zaštite spomenutih izvorišta dale pozitivne rezultate. Ipak, s obzirom na različite udjele takvih urbanih površina i s druge strane na bliske rezultate za sva tri analizirana izvorišta, u većoj bi se mjeri takvi trendovi mogli povezati i s poboljšanjem stanja atmosferskog zagađenja, a moguće dijelom i s poboljšanjem tehničkih karakteristika vozila koja su u prometu.

Slika 5. Međuodnos sadržaja ukupnih ulja i masti na analiziranim izvorima u slivu Rječine (1998.-2007.)

mg/l) dok su nešto manja u vodama Zvira (0.006 mg/l). Kod sva tri izvora trend koncentracija ukupnih ulja i masti pokazuje znakove opadanja njihovih vrijednosti, a koji je najizraženiji na izvoru Rje ine. Kod sadržaja mineralnih ulja, za vode izvora Rje ine i Zvira iskazan je tako er trend opadanja njihovih vrijednosti, dok je za vode na izvoru Martinš ice iskazan blagi trend porasta. Kako se koncentracije ukupnih ulja i masti, a posebno mineralnih ulja, mogu dijelom izravno povezati sa oborinskom odvodnjom s prometnica i javnih površina, može se zaklju iti da su poduzete mjere zaštite u zonama sanitarne zaštite spomenutih izvorišta dale pozitivne rezultate. Ipak, s obzirom na razli ite udjele takvih urbanih površina i s druge strane na bliske rezultate za sva tri analizirana izvorišta, u ve oj bi se mjeri takvi trendovi mogli povezati i s poboljšanjem stanja atmosferskog zaga enja, a mogu e dijelom i s poboljšanjem tehni kih karakteristika vozila koja su u prometu.

y Zvir = -0.0003x + 0.078

y Izvor Rje . = -0.0003x + 0.0808

y Mart. = -0.0001x + 0.0686

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120

Redni broj mjeseci

Ukup

na u

lja i

mas

ti (m

g/L)

Martinšćica Zvir Izvor Rječine

Slika 5 – Me uodnos sadržaja ukupnih ulja i masti na analiziranim izvorima u slivu Rje ine

(1998.-2007.)

Slika 6. Međuodnos sadržaja mineralnih ulja na analiziranim izvorima u slivu Rječine (1998.-2007.)

Sasvim suprotnu sliku dobivamo ukoliko se usporede rezultati praćenja BPK-5 i broja koliformnih bakterija u vodama spomenutih izvorima (Slike 7 i 8). Tu se vide i razlike u pogledu veličina vrijednosti na analiziranim izvorima, kao i naglašen trend povećanja tih vrijednosti tijekom analiziranog razdoblja, a što ukazuje na povećani antropogeni utjecaj na kakvoću voda promatranih izvora. Prosječna vrijednost BPK-5 najmanja je kod Izvora Rječine 1,07 mg/l, a nešto veća kod Zvira (1,14 ) i Martinšćice (1,15 mg/l). Iz slike 7 vidljivo je i da su prisutni trendovi povećanja njihovih vrijednosti.

Slika 7. Međuodnos sadržaja BPK-5 na analiziranim izvorima u slivu Rječine (1999.-2007.)

y Mart. = 0.0000075x + 0.00745y Zvir = -0.000044x + 0.009105y Izvor Rje .= -0.000022x + 0.009962

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

0.045

0.050

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120

Redni broj mjeseci

Min

eral

na u

lja (m

g/L)

Martinšćica Zvir Izvor Rječine

Slika 6 – Me uodnos sadržaja mineralnih ulja na analiziranim izvorima u slivu Rje ine

(1998.-2007.)

Sasvim suprotnu sliku dobivamo ukoliko se usporede rezultati pra enja BPK-5 i broja koliformnih bakterija u vodama spomenutih izvorima (Slike 7 i 8). Tu se vide i razlike u pogledu veli ina vrijednosti na analiziranim izvorima, kao i naglašen trend pove anja tih vrijednosti tijekom analiziranog razdoblja, a što ukazuje na pove ani antropogeni utjecaj na kakvo u voda promatranih izvora. Prosje na vrijednost BPK-5 najmanja je kod Izvora Rje ine 1,07 mg/l, a nešto ve a kod Zvira (1,14 ) i Martinš ice (1,15 mg/l). Iz slike 7 vidljivo je i da su prisutni trendovi pove anja njihovih vrijednosti.

y Izvor Rje ine = 0.004x + 0.8583y Martinš ica = 0.0035x + 0.9595y Zvir = 0.0020x + 1.0569

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 12 24 36 48 60 72 84 96Redni broj mjeseci

BPK

5 (m

g/L)

Martinš ica Zvir Izvor Rje ine

Slika 7 – Me uodnos sadržaja BPK-5 na analiziranim izvorima u slivu Rje ine (1999.-2007.)

y Martinš ica = 0.07x + 94.451

y Zvir = 0.1002 x + 42.464

y Izvor Rje ine = 0.0561x + 17.2

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0


BP

K 5

(mg/

L)


Slika 8 – Me uodnos sadržaja koliformnih bakterija na analiziranim izvorima u slivu Rje ine

(1999.-2007.)

Iz Slike 8 vidljivo je da se u pogledu karakteristi nih koncentracija koliformnih bakterija analizirani izvori zna ajno razlikuju. U prosjeku tijekom cjelokupnog analiziranog razdoblja najmanji sadržaj kolimorfnih bakterija imaju vode izvora Rje ine (20 B/100 ml), zatim vode Zvira (47 B/100 ml), a daleko najkriti niju situaciju imaju vode Martinš ica s prosjekom od 93 B/100 ml. Takav je me uodnos i razumljiv s obzirom na pripadaju i stupanj zastupljenosti


Slika 8. Međuodnos sadržaja koliformnih bakterija na analiziranim izvorima u slivu Rječine (1999.-2007.)

Iz Slike 8 vidljivo je da se u pogledu karakterističnih koncentracija koliformnih bakterija analizirani izvori značajno razlikuju. U prosjeku tijekom cjelokupnog analiziranog razdoblja najmanji sadržaj kolimorfnih bakterija imaju vode izvora Rječine (20 B/100 ml), zatim vode Zvira (47 B/100 ml), a daleko najkritičniju situaciju imaju vode Martinšćica s prosjekom od 93 B/100 ml. Takav je međuodnos i razumljiv s obzirom na pripadajući stupanj zastupljenosti urbanih površina u područjima prihranjivanja analiziranih izvora. Osim toga, broj koliformnih bakterija povećava se i s hidrološkim prilikama – na Izvoru Rječine najveći se udari javljaju nakon dugotrajnih razdoblja potpunog presušivanja izvora, a slično je i kod Zvira i Martinšćice gdje se najveća onečišćenja javljaju početkom javljanja intenzivnijih jesenskih oborina.

Vjerojatno je da dio prisutnih onečišćenja u podzemnim vodama analiziranih krških izvora potječe i kao posljedica površinskog spiranja onečišćenja s urbanih površina. Koliki je taj udio u odnosu na unos drugih onečišćenja, prije svega uslijed infiltracije komunalnih otpadnih voda, s postojećom razinom informacija vezano uz provedena uzorkovanja kakvoće, odnosno njihovu učestalost, nije moguće utvrditi. No, okolnost da se pogoršanja kakvoće podzemnih voda koje istječu na krškim izvorima u pravilu događaju neposredno nakon pojave većih oborina, ukazuje na utjecaj urbanih oborinskih voda na dinamiku pronosa onečišćenja u okviru hidrološkog ciklusa analiziranih krških izvora.

Očito je da će se problemu monitoringa u narednom razdoblju posvetiti još veća pozornost. Naime, uz tradicionalni vid zaštite pasivnim mjerama, koja su vezana uz prostorna ograničenja pojedinih aktivnosti unutar pojedinih zona sanitarne zaštite izvorišta pitke vode, kao i provedbu sanacijskih mjera vezano uz neprimjerene sadržaje i rješenja unutar pojedinih zona, u sve je većoj mjeri naglašen i pristup s aktivnom zaštitom vodnih resursa koja uključuje aktivno praćenje stanja dinamike istjecanja podzemnih voda kao i praćenje odabranih parametara kakvoće voda na samim izvorištima i u slivu. Nesumnjivo je da razvoj tog vida zaštite traži i usklađivanje monitoringa s mogućnošću provedbe operativnih upravljačkih mjera. Pri tome je podjednako važno uspostaviti

i sustav praćenja hidroloških prilika i kakvoće vode na krškim izvorima vodoopskrbe.

5. ZAKLJUČCI

U radu je prikazan primjer međuodnosa zaštite kakvoće voda krških izvorišta, antropogenih utjecaja na urbanom području kao i mjera zaštite koje se propisuju i provode unutar definiranih zona sanitarne zaštite izvorišta vode za piće. Pri analizi je uzet primjer izvorišta vodoopskrbe u slivu Rječine kojima upravlja Vodovod i kanalizacija Rijeka - Izvor Rječine, Zvir i jedan od zdenaca (B 2) na izvorištu Martinšćica. Utvrđeno je da se zbog nedovoljne diskretizacije uzorkovanja kakvoće voda tijekom odvijanja hidrološkog ciklusa napajanja krških izvora ne može na primjeren način opisati i dinamika unosa i pronosa onečišćenja kroz krško podzemlje. No, i iz analiziranih raspoloživih podataka odabranih parametara kakvoće voda dobiveni su generalni trendovi. Podaci o koncentracijama ukupnih ulja i masti, kao i mineralnih ulja, ukazuju na relativno bliske vrijednosti za sva tri analizirana izvorišta, s trendom njihova smanjenja. S druge strane prisutna je diferencijacija sadržaja BPK-5 i ukupnih koliformnih bakterija kod analiziranih izvora i to na neki način proporcionalno udjelima urbanih područja unutar njihovih slivnih površina, a utvrđen je i značajan trend povećanja tih vrijednosti, odnosno pogoršanja kakvoće voda u pripadajućim slivovima. To ukazuje na problem potrebe poduzimanja dodatnih napora i aktivnosti na zaštiti voda unutar zona sanitarne zaštite izvorišta vode za piće, kao i potrebu unaprjeđenja monitoringa stanja hidroloških prilika i kakvoće voda kako bi se detaljnije izučili i ti međuodnosi te na taj način planirale potrebne upravljačke mjere.

y Martinš ica = 0.07x + 94.451

y Zvir = 0.1002 x + 42.464

y Izvor Rje ine = 0.0561x + 17.2

0

100

200

300

400

500

600


Ukup

ni k

olifo

rmi (

broj

/100

ml)


Slika 8 – Me uodnos sadržaja koliformnih bakterija na analiziranim izvorima u slivu Rje ine (1999.-2007.)


LITERATURA

Butler, D. , Maksimović, Č. (2001): Interactions with envinronment. U: Frontiers in Urban Water Management – Deadlock or Hope (ur. Maksimović, Č. i Tejada-Guibert, J.A.), IWA Publishing, London, 84-142.

Elkasović, E. (2008): Analiza međuodnosa kakvoće vode i hidroloških prilika izvorišta vodoopskrbe u slivu Rječine – Diplomski rad. Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci. Rijeka, 90 str.

HV VGO Rijeka (2002): Vodnogospodarska osnova Hrvatske, Hidrološka obrada za vodno područje primorsko-istarskih slivova, knjiga 1 (vod. zad. Rubinić, J.), Hrvatske vode VGO primorsko istarskih slivova, Rijeka, nepubl.

IGI (1979): Zaštitne zone izvorišta na području općine Rijeka – Hidrogeološki radovi I faza istraživanja (nos.zad. Biondić, B.), Institut za geološka istraživanja, Zagreb, 1979.

IGI (1994): Zaštitne zone izvorišta pitke vode grada Rijeke – Novelacija projekta (nos.zad. Biondić, B.), Institut za geološka istraživanja, Zagreb, 1979.

IGI (2004): Granični vodonosnici Hrvatske i Slovenije između Kvarnerskog i Tršćanskog zaljeva – Izviješće II faze istraživanja (vod. zad. Biondić, B. i Biondić, R.), Institut za geološka istraživanja, Zagreb, nepublicirano.

Linić, A., Hinić, V., Hrvojić, E. (2001): Zaštita izvora vode za piće na riječkom području. U: Zborniku radova Kako zaštititi vode Hrvatske s gledišta vodoopskrbe i odvodnje (Ur. Linić, A.), Hrvatska grupacija vodovoda i kanalizacija, Zagreb, 199-207. Rubinić,J., Sarić, M. (2002): Hidrologija vodnih resursa u slivu Rječine. U: Zborniku radova Prošlost, sadašnjost i budućnost vodoopskrbe i odvodnje – Iskustva i izazovi (Ur. Linić, A.), Hrvatska grupacija vodovoda i kanalizacija, Zagreb, 199-207.

Urumović, K., Majer, D. (2002): Urbana hidrogeologija. U: Zbrorniku radova okruglog stola Urbana hidrologija, Hrvatsko hidrološko društvo (Ur. Žugaj, R.), 45-59.

AUTORI:

mr.sc. Danijela Lenac,dipl.ing.bioteh., Vodovod i kanalizacija Rijeka, Vodovodna bb, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected] mr.sc. Josip Rubinić,dipl.ing.građ., Građevinski fakultet Sveučilišta u Rijeci, V.C.Emina 5, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected] Elkasović,ing.građ., stud. Građevinskog fakulteta Sveučilišta u Rijeci, V.C.Emina 5, Rijeka, 51.000, Hrvatska, [email protected]


NOVI ASPEKTI U RJEŠAVANJU OBORINSKE ODVODNJE NA PRIMJERU CESTE 233 I 231 (GORNJI ZAMET U RIJECI)

Nives Klobučar, Nina Stanišić, Tatjana Travica

SAŽETAK

Urbanizacija prigradskih naselja donosi stanovnicima bolju infrastrukturnu opremljenost i bolju povezanost s centrom. Posljedica toga su sve veće vodonepropusne površine čiju odvodnju treba odgovarajuće riješiti. Kako nije dozvoljeno priključivanje oborinskih voda na gradsku kanalizaciju, a ne postoji relevantna dokumentacija za postupanje s oborinskim vodama na riječkom području, ostaje kao jedina mogućnost lokalna dispozicija na pogodne lokacije. U ovom članku se daje prikaz varijantnog rješenja upoja prikupljenih oborinskih voda formiranog od armiranobetonskih predgotovljenih elemenata i od polietilenskih (PE) tipskih šupljih blokova uz analizu cijene izvedbe za oba rješenja. Prednost ovakvih rješenja u odnosu na klasične upojne građevine je manji volumen građevne jame, retencija koja sprečava plavljenje te mogućnost podzemne izvedbe čime se oslobađaju dragocjene urbane površine za druge svrhe. Prednost predgotovljenih elemenata je mogućnost nadogradnje prema potrebi, npr. usljed priključenja novih kanala.

KLJUČNE RIJEČI: oborinska odvodnja, upoj, predgotovljeni elementi

NEW SOLUTIONS OF STORMWATER DRAINAGE FOR DISTRICT ROAD 233 AND 231 (GORNJI ZAMET IN RIJEKA)

ABSTRACT

Urbanization of suburban areas commonly leads to improvement of local infrastructure, including better connections to the city centre. As a consequence, the total amount of waterproof terrain increases significantly. Such development requires the appropriate stormwater drainage solutions. In the region of Rijeka, presently, there is no legal act or any other reliable document regulating stormwater collection systems. To make the situation even worse, it is forbidden to connect the stormwater drainage to the city sewage system. Therefore, local management using infiltration must be applied in order to drain the stormwater to appropriate places.This article presents two alternatives of infiltration systems: one which is made of prefabricated concrete elements and the other made of polyethylene blocks, with the analysis of prices of both solutions. The advantage of such solutions, compoared to conventional structures are smaller construction pit, retention that prevents flooding, and possibility of underground construction, which saves the valuable urban area for other purposes. The advantage of prefabricated elements is the possibility of extension of the facility, e.g. when necessary due to connecting of new sewers.

KEY WORDS: stormwater drainage, infiltration, prefabricated elements

UVOD

Problem sakupljanja, posebno ispuštanja oborinskih voda u urbanim sredinama u posljednje vrijeme nameće se kao jedan od važnijih problema u komunalnoj infrastrukturi.

Potaknuto inzistiranjem na razdjelnom sustavu odvodnje, prikupljanje oborinskih voda traži nova rješenja. Naime, novije ekološke smjernice upućuju da se oborinska voda, ukoliko je moguće, ispušta čim bliže mjestu gdje je i sakupljena čime se radi na očuvanju mikroklimatskih uvjeta i redovnom prihranjivanju vodnog podzemlja. Osim toga, recipijenti kao rijeka, jezero, more često nisu dovoljno blizu ili su visinski nepovoljno smješteni te je dovođenje kolektora do njih skupo.

Mnoge zemlje imaju propisane postupke za upuštanje oborinske vode: Australija ima WSUD (Water Sensitive Urban Design) (www.wsud.au.com), država New York NPDES (National pollutant Discharge Elimination System), Washington je izdao Stormwater Management MANUAL for Eastern Washington, (www.ecy.wa.gov/programs /wg /stormwater), Njemačka ima svoj ATV, Ujedinjeno kraljevstvo SUDS and Drainage Guides, itd. Naravno, propisanim postupcima prethode detaljna istraživanja i analize klime, hidrologije i geologije. Takvim dokumentima se detaljno opisuju ne samo moguća projektantska rješenja, te se propisuju postupci za održavanje, unapređivanje i zaštitu sustava oborinske odvodnje, nego se daju upute za građanstvo, organiziraju se tečajevi i radionice, a nastavno se opisuju uvjeti za licenciranje za projektiranje i izvođenje i dr.

U ovom članku su opisana moguća rješenja ispuštanja sakupljene oborinske vode na primjeru dijela buduće prometnice obrađene u idejnim projektima ceste 231 i 233 (IGH d.d. PC Rijeka, 2008).

Cesta 231 je u dokumentima prostornog uređenja predviđena kao primarna gradska prometnica, a cesta 233 kao sekundarna gradska prometnica, obje karaktera županijske ceste. Trasa ceste 231 od Dražičke ulice do ceste 233 dio je županijske ceste „Čandekova ulica–Belići–Jušići“, odnosno nastavak je Nove ceste koja prolazi iznad zametskog groblja i ulazi u gusto naseljeno područje Gornjeg Zameta do Ul. Josipa Mohorića. III dionica ceste 233 nastavak je II dionice i spoj s Ul. J. Mohorića. Prometnice povezuju grad Kastav s mrežom državnih brzih cesta, naselje Srdoči i okolicu Rijeke, omogućuju adekvatan pristup novoj autobazi na Srdočima, te omogućuju lokalnu distribuciju prometa (slika 1).

Zona zahvata se nalazi u zoni djelomičnog ograničenja gdje se prema Odluci o sanitarnoj zaštiti izvora vode za piće na riječkom području (Službene novine PGŽ br. 6/94, 12/94, 12/95, 24/96, 4/01.) mjere zaštite provode se na sljedeći način:

izgraditi sustav javne nepropusne kanalizacije za odvodnju sanitarno - potrošnih i 1. tehnoloških otpadnih voda sa odvodom izvan zone ili upuštanjem preko upojnog bunara nakon biološkog ili drugog odgovarajućeg postupka pročišćavanja, za industrijske, zanatske i slične pogone, gdje nema tehničkog ni ekonomskog opravdanja za priključenje na javnu kanalizaciju, primijeniti samostalne uređaje za biološki ili drugi odgovarajući postupak pročišćavanja sa upuštanjem pročišćene vode putem upojnih bunara u podzemlje,

oborinske vode2. s autocesta, većih parkirnih, radnih i manipulativnih površina zagađenih naftnim derivatima moraju se prihvatiti nepropusnom kanalizacijom i pročistiti na separatorima i uputiti u podzemlje putem upojnih bunara; za manje parkirne, radne i manipulativne površine, zagađene naftnim derivatima dozvoljava se odvođenje oborinskih voda direktno na okolni teren raspršenim sustavom odvodnje.


Slika 1. Prikaz položaja upojnih građevina i oborinske odvodnje ceste 233 i 231

str. 3

Kastav

Srdo i

Rijeka

UPOJNA GRA EVINA S RETENCIJOM

U1A=0,64 haQ=586,51 l/sdim AB (d×š×v)=(5,5×19×2,95) m×2dim PE (d×š×v)=10,8×14,4×1,68 m

U2A=0,15 haQ=50,7 l/sdim AB (d×š×v)=5,5×6,5×2,95 mdim PE (d×š×v)=6×3×1,68 m

U3A=0,71 haQ=339,4 l/sdim AB (d×š×v)=5,5×18×2,95 mdim PE (d×š×v)=6×15×1,26 m

U2UPOJNA GRA EVINA

S RETENCIJOM

U3UPOJNA GRA EVINA

S RETENCIJOM

U1UPOJNA GRA EVINA

S RETENCIJOM

Slika 1.- Prikaz položaja upojnih gra evina i oborinske odvodnje ceste 233 i 231

UPU-om područja „Gornji Zamet“, koji više nije na snazi, bilo je predviđeno sakupljanje sanitarno potrošnih i oborinskih voda u mješoviti kanalizacijski sustav. Stoga je referentna prostorno-planska dokumentacija PUP Grada Rijeke (Službene novine PGŽ, 2003) i GUP Grada Rijeke (Službene novine PGŽ, 2007). U skladu s novijim tendencijama u odvodnji koje teže razdjelnom kanalizacijskom sustavu, potrebno je odvojiti sustav za sakupljanje sanitarno potrošnih od oborinskih voda.

Kolektore sanitarno potrošnih voda predviđeno je spojiti na najbližu postojeću ili buduću gradsku kanalizaciju. Međutim, s obzirom da u blizini ne postoji nikakav oborinski kolektor, problem oborinske vode je trebalo riješiti drugačije.

Cestovnim rješenjem za cestu 233 predviđeno je polaganje rubnjaka s izradom nogostupa te ogradnim zidovima visine pola metra što je za raspršeni sustav (prema Odluci o sanitarnoj zaštiti) nepovoljno. Osim toga, cijelo je područje gusto urbanizirano i u relativno velikom nagibu terena poprečno na cestu, te je vrlo vjerojatno da bi se voda ispuštena u neposrednoj blizini ceste pojavila na nekoj od nižih kota unutar neke privatne čestice što nije prihvatljivo.

Najbliži recipijent je more udaljeno zračnom linijom cca 1,5 km, vodotoka ili prirodnih retencija nema u blizini. Otvorenu novoizgrađenu retenciju ne bi bilo poželjno izgraditi ni u prostrono-planskom ni u higijenskom smislu. Zbog navedenih razloga, kao rješenje odvodnje oborinskih voda, odabrane su podzemne upojne građevine (upojni bunari) smještene na najnižim kotama okolnog terena.

Prikazana su dva rješenja upojnih građevina:izvedbom predgotovljenih armiranobetonskih elemenata- ugradnjom polietilenskih (PE) predgotovljenih blokova.-

OBORINSKA ODVODNJA CESTE 233 I 2311.

2.1. POSTOJEĆE STANJE ODVODNJE

Odvodnja otpadnih voda područja Gornji Zamet nije obuhvaćena sustavom javne odvodnje. Sanitarno potrošne otpadne vode upuštaju se u teren preko septičkih taložnica ili direktno u „veternice“. Oborinske vode s krovova se sakupljaju u spremnike („šterne“) ili se slobodno izlijevaju po terenu, a oborinske vode s prometnica slobodno teku i izlijevaju se u teren raspršenim sustavom odvodnje. Takav način odvodnje donosi povremene poplave u pojedina dvorišta, te su stanovnici iz tog razloga podizali ogradne zidove, a ulaze u dvorišta nastojali zaštititi visokim pragovima ili dodatnim usmjerivačima i štitnicima.

Postojeća kanalizacija koja se nalazi u Dražičkoj ulici i Primorskoj ulici mješovitog je karaktera, a kao takva je predviđena i UPU-om.

Međutim, usljed promjene u koncepciji odvodnje, na analiziranom području odvodnja se predviđa kao razdjelna i nije dozvoljeno upuštanje oborinskih voda u postojeće gradske kolektore.

2.2. HIDROGEOLOGIJA TERENA

Teren je mjestimično prekriven pokrivačem-crvenicom i nabačajem različite debljine. U podlozi se nalaze karbonatne naslage-vapnenci i breče.

Karbonatne naslage, vapnenci u skladu s litološkim sastavom i pukotinsko-kavernoznom


poroznošću u cjelini se mogu smatrati stijenama srednje do velike vodopropusnosti. Padaline se direktno infiltriraju u podzemlje. Kretanje vode odvija se kroz defekte stijene tj. sisteme pukotina i prslina i međuslojne plohe. Raspucanost i okršenost mjenjaju se od mjesta do mjesta i to je osnovni uzrok heterogenosti i anizotropnosti vodopropusnosti karbonatnih naslaga. Prema dosadašnjem saznanju, izražena okršenost stijenske mase seže nekoliko desetaka metara ispod površine autohtonog terena . Glinoviti pokrivač u ponikvama je slabo propusan, moguća su samo kratkotrajna zadržavanja površinske vode na debljim naslagama crvenice. Međutim, s obzirom na dubinu i položaj glina nema značajniju hidrogeološku ulogu (IGH d.d. PC Rijeka, 2008).

Za pozicije upojnih građevina odabrane su tri vrtače koje su se prema geotehničkom izvještaju, a ujedno i položajno i visinski, pokazale kao najpovoljnije za dispoziciju oborinske vode. Prije ugradnje upojnih građevina potrebno je skidanje pokrovnog sloja humusa i crvenice.

2.3. KONCEPCIJA RJEŠENJA

Kao podloge u projektiranju korišteni su geodetski snimci terena, nacrti novoprojektiranih prometnica 233 i 231 i skenirane postojeće karte M 1:1000 zadanog područja.

Geodetske podloge koje su korištene u projektiranju prometnice dobivene su na osnovu snimljenog terena. Model terena izrađen je temeljem dobivenih snimki u programskom paketu Quick-surf. Prometnica je projektirana u programskom paketu PLATEIA kao nadogradnja na Autocad R-2000, a sustav odvodnje i hidraulički proračun izrađeni su pomoću programa Canalis 6.1.

Do danas nije izrađena relevantna projektna dokumentacija koja kompleksnije obrađuje problem oborinskih voda riječkog područja. Ovo se pokazuje kao veliki problem zbog naglašene urbanizacije koja donosi sve više nepropusnih površina za koje treba osmisliti odvodnju velikih količina oborinske vode. Ponekad čak nije moguće riješiti problem unutar zadanog područja obuhvata kao što se dogodilo pri projektiranju II dionice ceste 233 gdje nije bilo moguće naći rješenje za dispoziciju oborinskih voda iako se radi poznatnoj količini od QII = 411,06 l/s. Tek pri projektiranju istočnog nastavka ceste 233 (ovdje navedene III dionice) bilo je moguće dolaznu količinu QII zajedno s ostalim oborinskim vodama s pripadajućih slivnih površina odvesti do upojne građevine U1.

U projektima odvodnje ceste 233 i 231 rješavana je odvodnja isključivo površine same prometnice s pripadajućim nogostupom i gravitirajućim površinama spojnih cesta. Ogradni zidovi prometnice koji su definirani prostorno-planskom dokumentacijom onemogućuju dotjecanje dodatnih površinskih voda s terena, a povišeni kolni prilazi okućnicama u velikoj mjeri smanjuju dotjecanje oborinske vode s krovova i okućnica.

Pozicije upojnih građevina predviđene su na najnižoj točki vrtača koje su pozicijski najbliže najnižim točkama prometnice. Prikazat će se dva rješenja upojne građevine.

2.3.1. Armiranobetonska upojna građevina

Upojna građevina izvodi se od tipskih predgotovljenih perforiranih armiranobetonskih profila koji se slažu prema proračunski potrebnom volumenu. Profili su formirani u obliku slova „L“ dimenzija 0,75 × 2,95 m, duljine 1,0 m, debljine stijenki 25 cm. Profili se slažu jedan do drugog na pripremljenu podlogu od tucanika. Prilikom postavljanja potrebno je podupiranje koje se odstrani nakon polaganja pokrovne ploča koja ih međusobno prostorno učvršćuje i ujedno služi kao nosivi element. Pokrovna ploča je dimenzija 5,5 m, širine 1,5 m što omogućuje preklapanje do polovice L elementa. Iznad ploče je moguće izvesti rekreacijsko igralište ili zelenu površinu. Predviđeno

opterećenje je do 250 kPa, a može se previdjeti i veće uz odgovarajuće promjene u debljini ploče i armaturi. Svaki od L elemenata je težine cca 23 kN, ploča je 41 kN, tako da se može dopremiti i ugraditi s autodizalicom. U svrhu revizije i održavanja projektirani su otvori u ploči s revizijskim poklopcima. Okno prije upojne građevine bi trebalo izvesti s taložnicom koja bi zadržavala mulj i krupnije otpatke čime bi se spriječilo onečišćenje i zapunjavanje upojne građevine (IGH d.d. PC Rijeka, 2008).

Slika 2. Upojna građevina od a-b predgotovljenih elemenata (IGH d.d. PC Rijeka, 2008)

Nakon ugradnje a-b elemenata, isti se zatrpaju s čistim kamenim materijalom u granulaciji od 15-50 cm. Cijela građevna jama je omotana u geotekstil 300g/m2 čime se sprečava prodor sitnijih zemljanih čestica koje bi mogle zapuniti prostor između kamene ispune i usporiti poniranje vode.

2.3.2. Upojna građevina od PE predgotovljenih blokova

Upojni volumen ostvaruje se pomoću gotovih PE šupljih blokova vanjskih dimenzija 1,2×0,6×0,42 m, težine 150N. Slažu se prema potrebi u širinu i visinu do 4 sloja. Blokovi se omotaju geotekstilom, a sa svih strana zatrpaju slojem pijeska koji služi kao zaštita geotekstila. Iznad toga se izradom odgovarajućih slojeva može formirati parkiralište, zelena površina i sl. Na bočnim stranicama blokovi imaju već pripremljene otvore za priključne cijevi (www.eko-voda.hr).

str. 6

rekreacijsko igralište ili zelenu površinu. Predvi eno optere enje je do 250 kPa, a može se previdjeti i ve e uz odgovaraju e promjene u debljini plo e i armaturi. Svaki od L elemenata je težine cca 23 kN, plo a je 41 kN, tako da se može dopremiti i ugraditi s autodizalicom. U svrhu revizije i održavanja projektirani su otvori u plo i s revizijskim poklopcima. Okno prije upojne gra evine bi trebalo izvesti s taložnicom koja bi zadržavala mulj i krupnije otpatke ime bi se sprije ilo one iš enje i zapunjavanje upojne gra evine (IGH d.d. PC Rijeka, 2008). Slika 2.- Upojna gra evina od a-b predgotovljenih elemenata (IGH d.d. PC Rijeka, 2008)

Nakon ugradnje a-b elemenata, isti se zatrpaju s istim kamenim materijalom u

granulaciji od 15-50 cm. Cijela gra evna jama je omotana u geotekstil 300g/m2 ime se spre ava prodor sitnijih zemljanih estica koje bi mogle zapuniti prostor izme u kamene ispune i usporiti poniranje vode. 2.3.2. Upojna gra evina od PE predgotovljenih blokova

Upojni volumen ostvaruje se pomo u gotovih PE šupljih blokova vanjskih dimenzija

1,2×0,6×0,42 m, težine 150N. Slažu se prema potrebi u širinu i visinu do 4 sloja. Blokovi se omotaju geotekstilom, a sa svih strana zatrpaju slojem pijeska koji služi kao zaštita geotekstila. Iznad toga se izradom odgovaraju ih slojeva može formirati parkiralište,

kota poklopca

500

6029

5

25

5:1

830

kota terena

550

70

50 25 5015 15

kota nivelete

2024

835

15

PRESJEK A-A

PERFORIRANE CIJEVI

1

23

5

6

8

7

9

4

LJ.Ž. poklopac60×60

140140

2

1

3

4

5

6

7

8

9

150

150

100

100

100

L= n

x 1

.0 m

680

550

25 500 25

A

TLOCRT

LJ.Ž. poklopac60×60

predgotovljeni a-b zidoviretencije l=1,0 m

predgotovljena a-b plo a

retencije 1.5×5.5 m

šljunak (zemlja) d=20 cmmaterijal iz iskopazaštita- pijesak 0-4 mm; d=15 cmgeotekstilkamen isti >15 cmotvori za procje ivanje 20×20 cmpredgotovljeni a-b zidovi retencije; l=1,0 mpodložni beton; d=15 cmpredgotovljene a-b plo e retencije; l=1,0 m

predgotovljena a-b plo a

retencije 1.5×5.5 mA


Slika 3. Način rada PE upojnih blokova (www.eko-voda.hr)

Blokovi imaju vrlo veliki netto volumen za prihvat vode, čak 95%, a ugrađuju se uz prethodni taložnik i odzraku. Za reviziju ugrađenih blokova nije predviđeno okno već inspekcija pomoću kamere. Sustav s PE upojnim blokovima udružuje zahtjeve za ekološkim, smislenim postupanjem s oborinskom vodom uz mogućnost nadogradnje.

Slika 4. Detalj upojnog PE bloka (www.eko-voda.hr)

str. 7

zelena površina i sl. Na bo nim stranicama blokovi imaju ve pripremljene otvore za priklju ne cijevi (www.eko-voda.hr).

Slika 3.- Na in rada PE upojnih blokova (www.eko-voda.hr)

Blokovi imaju vrlo veliki netto volumen za prihvat vode, ak 95%, a ugra uju se uz prethodni taložnik i odzraku. Za reviziju ugra enih blokova nije predvi eno okno ve inspekcija pomo u kamere. Sustav s PE upojnim blokovima udružuje zahtjeve za ekološkim, smislenim postupanjem s oborinskom vodom uz mogu nost nadogradnje.

Slika 4.- Detalj upojnog PE bloka (www.eko-voda.hr) 2.4. DIMENZIONIRANJE UPOJNE GRA EVINE

Dimenzioniranje upojnih gra evina prikazat e se na primjeru U2 uz grafi ke priloge.

Na sli an na in su prora unate i upojne gra evine U1 i U3.

str. 7

zelena površina i sl. Na bo nim stranicama blokovi imaju ve pripremljene otvore za priklju ne cijevi (www.eko-voda.hr).

Slika 3.- Na in rada PE upojnih blokova (www.eko-voda.hr)

Blokovi imaju vrlo veliki netto volumen za prihvat vode, ak 95%, a ugra uju se uz prethodni taložnik i odzraku. Za reviziju ugra enih blokova nije predvi eno okno ve inspekcija pomo u kamere. Sustav s PE upojnim blokovima udružuje zahtjeve za ekološkim, smislenim postupanjem s oborinskom vodom uz mogu nost nadogradnje.

Slika 4.- Detalj upojnog PE bloka (www.eko-voda.hr) 2.4. DIMENZIONIRANJE UPOJNE GRA EVINE

Dimenzioniranje upojnih gra evina prikazat e se na primjeru U2 uz grafi ke priloge.

Na sli an na in su prora unate i upojne gra evine U1 i U3.

2.4. DIMENZIONIRANJE UPOJNE GRAĐEVINE

Dimenzioniranje upojnih građevina prikazat će se na primjeru U2 uz grafičke priloge. Na sličan način su proračunate i upojne građevine U1 i U3.

Upojna građevina je dimenzionirana na ukupnu količinu oborinske vode pripadajućih slivnih površina. Ukupna količina oborinske vode računa se racionalnom metodom (Margeta, 1998):

Quk=Auk • i • C (1)

Auk - ukupna slivna površina ceste s koje se odvodi oborinska voda

),( Ptfi = ) - intenzitet oborina u ovisnosti ulaznom vremenu t i povratnom periodu P, prema ITP krivuljama za Rijeku (Građevinski fakultet Rijeka, 2008).

21 ttt += - vrijeme koncentracije

1t – vrijeme do ulaska u kanalizaciju, min51 =t

2t – vrijeme tečenja, računa se za konkretan slučajP - povratno razdoblje, odabrano 2=P god

C - koeficijent otjecanja, za asfalt 9,0=C

Tablica 1.- Pregledni ispis hidrauličkih veličina za dovodni kolektor OK4

Naziv dionice

Ukupna korigirana površina

[ha]

Koef. otjecanjaC

Vrijeme ulaza

t1[min]

Mjerodavno vrijeme

protoka t [min]

Vrijeme koncentracije t

[min]

Intenzitet oborina i [l/s/ha]

Ukupni oborinski protok – ITP

Quk l/s

oborinski kolektor OK4 – u U2

D23 0.07 0.90 5.00 1.03 6.03 388.08 28.17DI1 0.09 0.90 5.00 1.33 6.33 384.04 32.71D24 0.09 0.90 5.00 1.38 6.38 383.40 35.78D25 0.10 0.90 5.00 1.44 6.44 382.67 39.54D26 0.11 0.90 5.00 1.48 6.48 382.12 42.35D27 0.12 0.90 5.00 1.54 6.54 381.33 46.43D28 0.13 0.90 5.00 1.62 6.62 380.25 50.70

Proračun se izvodi za trajanje kiše od 20 minuta prema (1):

V20=Quk •T= 60 840 lit

Quk= 50,7 l/s T= 20 min = 1200 sec

Na osnovu rezultata mjerenja na lokacijama sa sličnim značajkama raspucalosti, upojnost raspucale vapnenačke stijenske mase je između 0,1 i 1,0 l/s/m2 što treba konkretno treba dokazati bušenjem na terenu. Ovdje se za potrebe proračuna uzima srednja vrijednost od 0,5 l/s/m2.

Proračun potrebnog volumena za a-b upojnu građevinuUpojna jama je predviđena trapeznog poprečnog presjeka, dužine L = 4,6 m


P=(6,8+2•2,5)•4,6=54,28m2

Qup= 54,28•0,5=27,14l/sVup20=27,14•20•60=32568l

Vret = V20 - Vup20= 60840-32568= 28,27 m3

VU2=28,27•1,2=33,93m3

P – površina jameQup – upojni protokVup20 – upojni volumen za 20 minutaVret – volumen retencije upojne građevineVU2 – potrebni volumen upojne građevine sa sigurnosnim faktorom 20%

Slobodni volumen U2 – retencija unutar konstrukcije:

V(U2-ret)1 = 5,0 •2,5•1,85=23,12m3

Ostatak volumena upojne jame je ispunjen čistim kamenim materijalom što ostavlja 40% slobodnog prostora za retenciju:

V(U2-ret)2 = (7,12 •4,6) •0,4=13,1 m3

Ukupan volumen retencije iznosi:

VU2-ret = V(U2-ret)1 - V(U2-ret)2 = 23,12 + 13,10= 36,22 m3

VU2 < VU2-ret

čime je dokazano da će volumen upojne građevine zadovoljiti.

Potrebna tlocrtna površina za a-b upojnu građevinu:

Puk= 5,5 •6,5=35,75m2

Proračun potrebnog volumena za upojnu građevinu s ugrađenim PE upojnim blokovima

Na temelju tvorničke veličine PE upojnog bloka određujemo potrebnu količinu blokova potrebnih da prihvate oborinske vode:

Vnetto = 285 lit = 0,285 m3

VU2 = 33,93 m3

N = = = 120 kom

Vnetto – volumen PE upojnog blokaVU2 – potrebni volumen upojne građevineN – potreban broj PE upojnih blokova

Upojni blokovi će se složiti u 4 reda po 30 kom u svakom redu. Potrebna tlocrtna površina za upojnu građevinu od PE upojnih blokova:

P1= 1,2 •0,6=0,72m2

Puk= 30 •0,72=21,6m2

P1 – površina PE upojnog blokaPuk – ukupna površina PE upojne građevine

PROCJENA TROŠKOVA IZVOĐENJA RADOVA2.

Procjena troškova izvođenja (bez pripremnih radova) za upojnu građevinu za

Quk= 50,7 l/s:

- a-b upojna građevina 90 600,00 kuna - upojna građevina s PE upojnim blokovima 92 500,00 kuna

Za ovaj slučaj je razlika u troškovima relativno mala, dok je vrijeme potrebno za ugradnju PE blokova tri do pet puta kraće.

ZAKLJUČAK3.

Urbanizacija većih područja donosi sa sobom pojačane probleme u odvodnji oborinskih voda. Ovaj je problem osobito naglašen ukoliko za to ne postoji odgovarajuća zakonska i prostorno-planska dokumentacija. U takvim slučajevima nastoje se pronaći rješenja koja najbolje odgovaraju lokalnim uvjetima. U slučaju zadanih dionica cesta 233 i 231, promatrane su dvije varijante rješenja upojne građevine: sklop armirano betonskih predgotovljenih elemenata i novije rješenje od plastičnih materijala – ovdje od polietilenskih upojnih blokova. Smještajem

VU2

Vnetto

33,930,285


takvih građevina ispod terena mogu se dobiti slobodne površine za parkirališta, zelene površine ili sportska igrališta. Prednost oba prikazana rješenja je u njihovoj predgotovljivosti, te mogućnosti nadogradnje ukoliko se za to pokaže potreba. Iako je potrebno za svaki pojedini slučaj napraviti detaljni troškovnik s dokaznicom mjera, može se procijeniti da su troškovi izvedbe radova za manje upojne građevine (cca do 100 blokova) otprilike isti, a da su za veće upoje troškovi izvedbe manji ukoliko se upoj izvodi s PE blokovima. Radovi izvedbe s PE blokovima traju tri do pet puta kraće. Ukoliko se radi o problematičnom pristupu, upoj s a-b elementima je upitan za izvedbu jer je za to potrebna autodizalica veće nosivosti. Ukoliko se radi o jako zagađenoj oborinskoj vodi, za PE blokove je potreban grubi predtretman, jer je kasnije čišćenje nemoguće bez iskopa. Nasuprot tome, a-b elementi su jednostavni za reviziju i održavanje, jer je prostor retencije prazan, a pristup je jednostavan putem otvora za reviziju.

Ispravnim rješavanjem oborinske odvodnje sprečavaju se opasnosti od plavljenja, a poštuju se ekološki principi očuvanja mikroklimatskih uvjeta, pročišćavanja zagađenih oborinskih voda i prihranjivanja zaliha podzemne vode. Stoga je potrebno svaki slučaj zasebno analizirati, tražeći optimalno rješenje koje će zadovoljiti sve tražene uvjete.

LITERATURA4.

IGH d.d. PC Rijeka, (2008): Idejni projekt dionice ceste 231 od Dražičke ulice do ceste 233, zaj.ozn.proj. IP 54000114-1, Rijeka, nepublicirano.IGH d.d. PC Rijeka, (2008): Idejni projekt III dionice ceste 233, zaj.ozn.proj. IP 54000114-2, Rijeka, nepublicirano.Građevisnki fakultet Rijeka (2008): Osnovna analiza oborinskih značajki i izrada programske podrške za arhiviranje i pretraživanje oborinskih podataka s oborinskih postaja JKP „Vodovod i kanalizacija“ Rijeka – I faza, Rijeka, nepublicirano.Margeta, J. (1998): Kanalizacija naselja, GF Sveučilišta u Splitu, GF Sveučilišta J.J.S. u Osijeku, IGH d.d., Split, 460 str.Službene novine PGŽ (2003): PPU Grada Rijeke, broj 31/03, RijekaSlužbene novine PGŽ (2007): GUP Grada Rijeke, broj 07/07, Rijekawww.wsud.au.com (prosinac, 2008)www.ecy.wa.gov/programs/wg/stormwater (prosinac, 2008)www.eko-voda.hr (prosinac, 2008)

AUTORI:

Nives Klobučar, dipl.ing. građ., Institut građevinarstva Hrvatske PC Rijeka, Slavka Tomašića 5, 51000 Rijeka, Hrvatska, [email protected] Nina Stanišić, dipl.ing. građ., Institut građevinarstva Hrvatske PC Rijeka, Slavka Tomašića 5, 51000 Rijeka, Hrvatska, [email protected] Travica, dipl.ing. građ., Institut građevinarstva Hrvatske PC Rijeka, Slavka Tomašića 5, 51000 Rijeka, Hrvatska, [email protected]


KOMPAKTNO RJEŠENJE PROCRPNE STANICE U SKUČENIM UVJETIMA PRIMORSKIH NASELJA

Nenad Ravlić

SAŽETAKU radu se analizira jedno kompaktno tehničko rješenje kanalizacijske procrpne stanice,

razvijeno za primjenu u uvjetima strogih prostornih ograničenja u primorskim naseljima, gdje raspoloživi prostor ne omogućava razvijanje gradilišta niti smještaj građevine izvan precizno definiranih i relativno skučenih gabarita. Oblikovne i hidrauličke karakteristike konačno usvojenog i izvedenog rješenja za jedan konkretni slučaj predstavljaju se u kontekstu kojeg karakterizira (a) postojanje mješovitog kanalizacijskog sustava, (b) blizina i utjecaj mora, (c) strogi sanitarno-estetski zahtjevi karakteristični za pješačke zone u centru primorskih naselja te (d) kriterij minimalnog zadržavanja otpadnih voda, odnosno što bržeg transporta obalnim kolektorom prema uređaju za pročišćavanje. U fazi razvoja optimalnog rješenja korišteni su složeni modelistički alati (3-D hidrodinamički model) kojim su analizirani potencijalno mogući efekti vrtloženja u usisnom bazenu, koji mogu uzrokovati smetnje u radu instaliranih propelernih kanalizacijskih crpki.

KLJUČNE RIJEČI:Kanalizacijska procrpna stanica, optimizacija usisnog bazena, matematičko modeliranje

COMPACT SEWAGE LIFTING STATION DESIGN IN SPATIALLY CONSTRAINED COASTAL URBAN AREAS

ABSTRACTThe paper deals with one compact technical solution for sewage lifting stations, developed

for spatially constrained applications in coastal settlements, where the available spatial and other limitations exert important influence on both the site organization and design features of the structure in concern. Shape and hydraulic characteristics of the accepted (and eventually executed) solution are presented herein in the context which is characterised with (a) the existence of combined sewerage system, (b) impact of the nearby seawater body, (c) severe sanitary-aesthetics requirements typical for pedestrian areas in coastal downtown areas and (d) requirement to apply the minimum wastewater residence time criterion, i.e. to ensure the fastest possible transport of wastewater via the coastal interceptor towards relatively distant treatment works. In order to assess the importance of potential vortexes in the pumping well (that may disturb the propeller pumps in operation), sophisticated modelling tools (3-D hydrodynamics models) are used during the prototype model development phase.

KEY WORDS:Sewage lifting station, pumping well shaping and optimization, mathematical modelling

UVOD1.

U velikom broju slučajeva, a naročito kad je riječ o uobičajenim centraliziranim shemama kanalizacijske odvodnje povijesnih jezgri primorskih naselja, uglavnom su prisutna rješenja mješovitih sustava odvodnje oborinskih i komunalnih otpadnih voda. Na takvim lokalitetima kolektori redovito gravitiraju luci u centru naselja, pa se javlja problem smještaja cjevovoda i objekata zamjetnih dimenzija na skučenim urbanim prostorima. Čest je slučaj da mješoviti sustavi odvodnje u takvim situacijama podrazumijevaju primjenu procrpnh stanica (procrpnica), koje u sprezi s rasteretnim građevinama (Slika 1) predstavljaju racionalnu alternativu neprihvatljivo velikim dubinama ukapanja glomaznih obalnih kolektora.

Slika 1. Primjer situacijske dispozicije grupe rasteretnih građevina i procrpnice u mješovitoj kanalizaciji jednog primorskog naselja

Predviđanjem rasteretno-procrpnih čvorova postižu se dva glavna cilja: (a) sprovođenje željenog (ograničenog) dijela mješovitih dotoka prema uređaju za čišćenje, odnosno (b) rasterećivanje preostalog - ekološki prihvatljivog viška mješovitih dotoka s pomoću kratkih preljevnih ispusta u obalno more.

U hidrauličkom smislu, osnovna svrha procrpne stanice (procrpnice) sastoji se u odgovarajućem podizanju tlačne linije za vrijednost koja omogućava daljnji gravitacijski transport otpadne vode u nizvodnom smjeru. U praktičnom smislu, najčešće se radi o ugradbi propelernih crpki s relativno malom visinom dizanja, velikim kapacitetom protoka i vrlo kratkim tlačnim cjevovodom koji završava u otvorenom kanalu sa spojem na nizvodni dio kanalizacijskog sustava.

U visoko urbaniziranim sredinama, pri rješavanju prethodno navedenih zadaća nailazi se na veliki broj hidrauličkih poteškoća (npr. uzgonski utjecaj mora, infiltracija morske vode u sustav, nagla koncentracija oborinskih dotoka iz visokih zona i sl.), dok su u tehničkom i izvedbenom smislu nerijetko najizraženija prostorna ograničenja (kako u visinskom, tako i u situacijskom smislu), s obzirom da trase obalnih kolektora i dispozicija postojećih građevina te ostale urbane infrastrukture ostavljaju tek ograničen prostor za formiranje funkcionalno vrlo bitnih rasteretno-procrpnih građevina. Prostorna ograničenja su podjednako važna kako u fazi gradnje (kada


se mora osigurati nesmetano odvijanje pješačkog i kolnog prometa u uvjetima nepostojanja alternativnih pravaca), tako i za vrijeme eksploatacije sustava, kada sanitarna pitanja, buka, mirisi, estetika i održavanje objekta izbijaju u prvi plan.

PRIMJER PROBLEMATIČNOG RJEŠENJA PROCRPNE STANICE2.

Općenito, svrha procrpnih stanica nije samo u dodavanju energije potrebne za nastavak tečenja u željenom smjeru, već iste trebaju osigurati što kraće zadržavanje otpadne vode - s ciljem sprječavanja taloženja i umanjivanja problema s neugodnim mirisima. U tom smislu redovito se instalira veći broj crpki, čija dinamika i režim rada trebaju osigurati fleksibilno prilagođavanje promjenama u dnevnim i satnim hidrogramima sušnih i oborinskih dotoka.

S hidrauličkog stajališta, pojedina projektna rješenja za procrpnice nastoje različitim tehničkim rješenjima (npr. preljevni sustav, skretanje tokova, postavljanje vertikalnih i horizontalnih šikana prije samog crpnog zdenca) smanjiti kinetičku energije ulaznog mlaza, sve s ciljem osiguranja mirnog i bezvrtložnog režima tečenja u zoni usisa crpki u crpnom zdencu. Oblikovne karakteristike jednog od mogućih rješenja (IPZ, 1999) prikazane su na Slici 2.

Slika 2. Primjer oblikovnih mogućnosti za kanalizacijsku procrpnu stanicu

Kritička analiza ovakvih i sličnih prijedloga redovito otkriva nekoliko oblikovnih i hidrauličkih nedostataka koji predstavljaju latentni uzrok problema u eksploataciji. Među njima mogu se istaći slijedeći: (a) približno kvadratni tlocrtni oblik crpnog zdenca otvara prostor za dvodimenzionalno tečenje s horizontalnim kompenzacijama i tzv. „mrtvim zonama” u crpnom zdencu, odnosno pojavu zona manje ili veće prostrujanosti medija kojeg se prethodno s pomoću umirivača dotoka-perforacija nastojalo uniformno distribuirati po čitavoj širini crpnog zdenca; (b) usisna zona ispod crpki je zaklonjena građevinskim preprekama i teško dostupna za održavanje; (c) sustav umirivanja ulaznog dotoka (s perforacijama) je primjereniji čistom mediju, a manje otpadnoj vodi koja može opstruirati njegovu funkciju i dovesti do stvaranja uspora u dovodnom kolektoru; (d) s povećanjem volumena usisnog zdenca raste i potreba za ugradbom dodatnog tereta u temeljima radi savladavanja povećanog uzgona u uvjetima visoke podzemne vode u blizini mora; (e) potisna komora propelernih crpki ima pravokutni oblik, što ne osigurava njezinu jednoliku prostrujanost, kako u horizontalnoj tako i u vertikalnoj ravnini; (f ) s povećanjem volumena crpnog zdenca u pravilu raste i vrijeme zadržavanja otpadne vode u unutrašnjosti procrpne stanice, što u praksi redovito rezultira u neugodnim mirisima, posebno ljeti; (g) gabariti crpne stanice nepotrebno zauzimaju prostor, što je u skučenim uvjetima visoko urbaniziranih povijesnih primorskih naselja često od posebnog značenja.

Brojnost i raznolikost potencijalnih problema koji se mogu očekivati kod prethodno predstavljenog rješenja navode na zaključak da je vjerojatno jednostavnije u cijelosti redefinirati koncept rješenja nego ulaziti u pojedinačne modifikacije koje mogu rezultirati u vrlo ograničenim pozitivnim efektima.

ALTERNATIVNO RJEŠENJE PROCRPNE STANICE3.

U kontekstu prepoznatih hidrauličkih i eksploatacijskih problema kod prethodno predstavljenog i kritički evaluiranog rješenja, alternativni koncept bi mogao po svim osnovama biti upravo dijametralno suprotan. Preciznije:

oblikovanjem crpnog zdenca treba postići jednoliko i što je moguće • jednodimenzionalnije tečenje u crpnom zdencu – bez bitnih razlika u prirodi tečenja u odnosu na uzvodni i nizvodni dio kolektorskog sustava

usisnoj zoni ispod crpki treba biti omogućen lakši pristup radi održavanja•sustav umirivanja ulaznog dotoka treba biti robustan i u najvećoj mjeri oslonjen •

na umirivanje prirodnim faktorima, sa što manje kompliciranih fizičkih prepreka i/ ili kontrakcija koje nisu primjerene tipu medija s kojim se manipulira u sustavu

polje strujanja u zoni usisa crpki ne smije biti pod direktnim hidrodinamičkim • utjecajem dotoka iz dovodnog kolektora, a u cilju izbjegavanja ometanja rada crpki

potisna komora propelerne crpke mora biti potpuno i jednoliko prostrujana, • bez mogućnosti stvaranja povratnih struja ili bilo kakvih zona smanjene prostrujanosti

volumen crpne stanice ispod razine podzemne vode (ili mora) treba biti • minimalan radi što manjeg uzgona na podzemnu građevinu

korisni volumen crpnog zdenca mora također biti odgovarajuće malen radi što • kraćeg zadržavanja otpadne vode u crpnom zdencu i što manje emisije neugodnih


mirisa

Može se zaključiti da navedene koncepcijske osnove vode u pravom smislu riječi k alternativnom rješenju (koje će se detaljnije predstaviti u nastavku), pri čemu se do njega može doći samo s pomoću kombinacije modelističkih alata (tj. matematičkih hidrodinamičkih modela) i praktičnog iskustva operatera koji rješenje vidi i ocjenjuje prvenstveno sa stajališta efikasnosti rada i jednostavnosti održavanja.

Najveći broj ranije navedenih alternativnih koncepcijskih kriterija zadovoljava tzv. „open trench-type well” verzija procrpne stanice, koja se u uvjetima u kojima ne postoje prostorna ograničenja uobičajeno izvodi u pravocrtnoj verziji sa serijski instaliranim propelernim crpkama u crpnom zdencu odgovarajuće dužine (Slika 3).

Slika 3. Shematski prikaz tzv. „open trench-type well“ rješenja kanalizacijske procrpne stanice

Vrlo često, a posebno u urbaniziranim primorskim naseljima nema prostornih mogućnosti za razvijanje gabarita građevine u potrebnim pravocrtnim dužinama, pa su neizbježne tlocrtne modifikacije u skladu s prilikama na terenu. Jedno od takvih rješenja (MMH, 2005), koje će u nastavku biti detaljnije hidraulički analizirano, prikazano je na Slici 4.

Slika 4. Modificirano „open trench-type well“ rješenje kanalizacijske procrpne stanice

HIDRAULIČKA ANALIZA ALTERNATIVNOG RJEŠENJA PROCRPNE STANICE4.

Već i površna hidraulička analiza tlocrtno modificiranog „open trench-type well“ rješenja prikazanog na slici 4. otkriva slijedeće:

Kinetička energija ulaznog mlaza smanjuje se s pomoću prirodnog hidrauličkog • “buffera”, tj. otpadne vode koja se nalazi u samom crpnom zdencu. Pritom se kod manje intenzivnih dotoka glavnina kinetičke energije disipira u površinskom sloju, odnosno u bočno i dubinski proširenoj zoni slapišta na ulazu u crpni zdenac.

Pri manjim dotocima u sušnom razdoblju, u prijelaznoj zoni slapišta uzvodno od • crpki treba očekivati normalni do maksimalno kritični režim strujanja, koji treba postupno prijeći u ustaljeni jednoliki režim na putu prema crpkama koje su smještene nizvodno i zaštićene usisinim cilindrima.

Pri većim dotocima u oborinskom razdoblju, u prijelaznoj zoni slapišta uzvodno • od crpki treba očekivati potopljeno nejednoliko silovito strujanje, pri čemu će se energija ulaznog potopljenog mlaza disipirati po većoj dubini volumena vode no što je to slučaj u sušnom razdoblju

Kako bi se fizički preduprijedilo horizontalno vrtloženje otpadne vode u početnom • dijelu crpnog zdenca, isti je oblikovan kao pravocrtni pravokutni kanal u kojem su smještene 3 crpke. Crpke se instaliraju u usisnim cilindrima kružnog presjeka, oko kojih se očekuje opstrujavanje bez vrtloženja. Usis otpadne vode odvija se u pridnenoj zoni crpnog zdenca u kojoj vladaju osjetno mirniji hidrodinamički uvjeti od onih na višim horizontima.

Nemogućnost smještaja većeg broja crpki u pravcu dovela je do potrebe nagle • promjene smjera kanala (za 180o) radi smještaja preostalih crpki. Na ovaj način se dobiva drugi, zaklonjeniji dio kanala crpnog zdenca u kojem se očekuje osjetno mirniji režim strujanja no što je to slučaj u uzvodnom dijelu (koji vrši ulogu energetskog disipatora), što predstavlja povoljnost koju je moguće iskoristiti kod crpljenja pri manjim oborinskim dotocima kad su aktivne tri „zaklonjene“ crpke. S obzirom da je tlocrtna modifikacija rezultirala u nagloj promjeni smjera


tečenja (što općenito može generirati nepoželjno vrtloženje u crpnom zdencu), s tim povezane hidrodinamičke efekte treba provjeriti na matematičkom modelu.

Nepromijenjena širina kanala crpnog zdenca u nizvodnoj (zaklonjenoj) zoni ima • za cilj bočno prigušiti eventualno generiranu rotaciju, a u kombinaciji s usmjerivačima toka (smještenim u pridnenoj zoni crpnog zdenca) i antirotacijskom pregradom na kraju kanala (pored najnizvodnijeg usisnog cilindra crpke) trebaju se postići bez-rotacijski uvjeti tečenja u pridnenoj zoni usisa koji neće ometati normalni rad crpki.

Niveleta dna crpnog zdenca/kanala je u konstantnom uzdužnom padu od prema • nizvodnom kraju, a poprečni padovi su izvedeni prema sredini kanala, simetrično u odnosu na njegovu centralnu os. Na taj način se olakšava održavanje crpnog zdenca, tj. čišćenje dna zdenca mlazom vode i usmjeravanje mulja prema oknu s muljnom crpkom na nizvodnom kraju crpnog zdenca (posebno okno).

Budući će se crpke u eksploataciji (u kojoj prevladavaju sušna razdoblja) aktivirati • naizmjenično zbog ravnomjernog trošenja, mali volumen crpnog zdenca će utjecati na češću frekvenciju naizmjeničnog aktiviranja crpki koje će svojim usisom sukcesivno “povlačiti” privremeno istaloženi mulj s različitih dijelova zdenca, čime će se problem taloženja i potrebe za održavanjem umanjiti. Opravdano je pretpostaviti da će mali volumen zdenca/kanala koji je dobro “pokriven” crpkama rezultirati u minimalnim pogonskim problemima s taloženjem koji se ne bi mogli izbjeći kod većih tlocrtnih površina crpnog zdenca.

S obzirom na tlocrtni oblik crpnog zdenca, za očekivati je veće brzine tečenja po • obodu zdenca (centrifugalna sila) i u kontrakcijama između cilindara i zidova bazena, no to ne bi trebao biti nikakav ozbiljniji problem za crpke koje se nalaze zaštićene u vertikalnim cilindrima smještenim u osi kanala. Budući je usis crpki odgovarajuće izdignut od dna zdenca, u zoni ispod usisnog cilindra ugrađuju se posebno oblikovani trokutasti vertikalni pločasti anti-rotacijski elementi, orijentirani u smjeru željenog pravca tečenja vode u zoni usisa crpki. Ispod posljednje crpke u nizu ugrađuje se tzv. “hidro konus”, tj. stožasti element koji osigurava jednoliko radijalno prostrujavanje oko usisa crpke.

Nakon zahvata vode crpkama, otpadna voda se tlači kroz zatvoreni tlačni dio • vertikalnog cilindra, odakle se sa slobodnim vodnim licem preko fazonskog T-komada prelijeva u obodni sabirni kanal te otječe dalje u nizvodnom smjeru.

MODELSKA HIDRODINAMIČKA ANALIZA ALTERNATIVNOG RJEŠENJA5.

Detaljnu hidrodinamičku analizu rješenja procrpnice u ”open trench-type well” verziji može se uspješno izvršiti s pomoću 3-D matematičkog modela (DHI, 1990). Jedna takva provjera izvršena je za potrebe projektiranja procrpne stanice ”Mulo Krke” u Šibeniku (Slika 5) i to sa slijedećim parametrima: prostorni korak ∆x=∆y=0.20 m (20 cm), ∆z=0.33 m (33 cm), vremenski korak ∆t=0.011 s, broj čvorova Nx=75, Ny=25, Nz=12, broj vremenskih koraka simulacije 50000 ∆t, rubni uvjet na otvoru modela (DN 1200) = forsiranje stacionarnog protoka (fluxa) u 5 koraka - od početnih 228 l/s do 1368 l/s , simulacija crpljenja iz zdenca - negativni izvori (ponori) u točkama crpljenja u vrijednosti Q=228 l/s, v=0.8 m/s, Manningov koeficijent hrapavosti n=0.014, pod-model turbulencije ”k-ε”.

Slika 5. Konfiguracija modela ”open trench-type well”procrpnice “Mulo Krke” u Šibeniku

Rezultati 3-D modeliranja mjerodavnog scenarija crpljenja pri paralelnom radu svih 6 crpki prikazani su na slikama 6 i 7. Uspostavljena stacionarna polja strujanja pri maksimalnom hidrauličkom opterećenju (1368 l/s) prikazana su na slici 6 za tri horizontalna presjeka modela (površina, polovica dubine crpnog zdenca, razina u ravnini usisa crpki), dok su odgovarajuća stacionarna polja strujanja u vertikalnim presjecima (uzdužni presjek kroz os crpki 1-2-3, uzdužni presjek kroz os crpki 4-5-6) prikazana na slici 7.

taloženja i potrebe za održavanjem umanjiti. Opravdano je pretpostaviti da e mali volumen zdenca/kanala koji je dobro "pokriven" crpkama rezultirati u minimalnim pogonskim problemima s taloženjem koji se ne bi mogli izbje i kod ve ih tlocrtnih površina crpnog zdenca.

S obzirom na tlocrtni oblik crpnog zdenca, za o ekivati je ve e brzine te enja po obodu zdenca (centrifugalna sila) i u kontrakcijama izme u cilindara i zidova bazena, no to ne bi trebao biti nikakav ozbiljniji problem za crpke koje se nalaze zašti ene u vertikalnim cilindrima smještenim u osi kanala. Budu i je usis crpki odgovaraju e izdignut od dna zdenca, u zoni ispod usisnog cilindra ugra uju se posebno oblikovani trokutasti vertikalni plo asti anti-rotacijski elementi, orijentirani u smjeru željenog pravca te enja vode u zoni usisa crpki. Ispod posljednje crpke u nizu ugra uje se tzv. "hidro konus", tj. stožasti element koji osigurava jednoliko radijalno prostrujavanje oko usisa crpke.

Nakon zahvata vode crpkama, otpadna voda se tla i kroz zatvoreni tla ni dio vertikalnog cilindra, odakle se sa slobodnim vodnim licem preko fazonskog T-komada prelijeva u obodni sabirni kanal te otje e dalje u nizvodnom smjeru.

5. MODELSKA HIDRODINAMI KA ANALIZA ALTERNATIVNOG

RJEŠENJA Detaljnu hidrodinami ku analizu rješenja procrpnice u ”open trench-type well” verziji može se uspješno izvršiti s pomo u 3-D matemati kog modela (DHI, 1990). Jedna takva provjera izvršena je za potrebe projektiranja procrpne stanice ”Mulo Krke” u Šibeniku (Slika 5) i to sa slijede im parametrima: prostorni korak x=y=0.20 m (20 cm), z=0.33 m (33 cm), vremenski korak t=0.011 s, broj vorova Nx=75, Ny=25, Nz=12, broj vremenskih koraka simulacije 50000 t, rubni uvjet na otvoru modela (DN 1200) = forsiranje stacionarnog protoka (fluxa) u 5 koraka - od po etnih 228 l/s do 1368 l/s , simulacija crpljenja iz zdenca - negativni izvori (ponori) u to kama crpljenja u vrijednosti Q=228 l/s, v=0.8 m/s, Manningov koeficijent hrapavosti n=0.014, pod-model turbulencije ”k-”.

Slika 5. Konfiguracija modela ”open trench-type well”procrpnice “Mulo Krke” u Šibeniku Rezultati 3-D modeliranja mjerodavnog scenarija crpljenja pri paralelnom radu svih 6 crpki prikazani su na slikama 6 i 7. Uspostavljena stacionarna polja strujanja pri maksimalnom hidrauli kom optere enju (1368 l/s) prikazana su na slici 6 za tri horizontalna presjeka modela (površina, polovica dubine crpnog zdenca, razina u ravnini usisa crpki), dok su odgovaraju a stacionarna polja strujanja u vertikalnim presjecima (uzdužni presjek kroz os crpki 1-2-3, uzdužni presjek kroz os crpki 4-5-6) prikazana na slici 7.


(a)

(b)

(c)

Slika 6. Stacionarna polja strujanja u horizontalnim presjecima modela pri oborinskom dotoku od 1368 l/s ((a) površina, (b) polovica dubine crpnog zdenca, (c) razina usisa crpki)

(a)

(b)

Slika 7. Stacionarna polja strujanja u vertikalnim presjecima modela pri oborinskom dotoku od 1368 l/s ((a)vertikalna ravnina kroz os crpki 1-2-3, (b) kroz os crpki 4-5-6))

Prikazani rezultati matematičkog modeliranja upućuju na slijedeće zaključke:

geometrija crpnog zdenca sama po sebi zadovoljavajuće prigušuje horizontalno • vrtloženje, a što je osobito važno – vrtloženje se ne registrira na razini usisa crpki (slika 6c)

postoji mogućnost odvajanja graničnog sloja (nakon naglog skretanja pravca kanala) • i to u međusloju u kojem se odvija najintenzivniji prodor ulaznog mlaza u

m/s0.5

m/s0.5

m/s0.5

m/s0.5

m/s0.5


unutrašnjost crpnog zdenca (slika 6b). Rezultirajuća mogućnost stvaranja vrtloga na tom horizontu u zaklonjenom dijelu zdenca nije, međutim, od praktične opasnosti za crpke, budući su one potpuno zaštićene usisnim cilindrima. Cilindrična forma zaštite crpki rezultira u dobrom opstrujavanju vode (slika 6a,b), bez separacije graničnog sloja, čak i pri najvećim hidrauličkim opterećenjima.

Hidrodinamika pridnenih slojeva u zdencu (slika 6c) je pod direktnim utjecajem • usisa crpki, pri čemu rad bilo koje od crpki ne ostavlja “na suhom” prvu nizvodnu crpku. Prostor u neposrednoj okolini usisnog dijela cilindra je zadovoljavajuće opskrbljen vodom iz oba smjera - horizontalnog (sl. 6c) i vertikalnog (sl. 7a). Komponenta horizontalnog usisavanja dominantna je kod crpki 1, 2, i 3, dok je kod crpki 4, 5 i 6 povećan intenzitet vertikalnih komponenti brzina (sl. 7b), što govori o dobroj izbalansiranosti horizontalnih i vertikalnih pravaca snabdijevanja usisa.

Antirotacijska pregrada na nizvodnom kraju crpnog zdenca sprječava vrtloženje • u dijelu zdenca koji bi zbog najmanjih brzina tečenja i zatvorene forme zdenca inače iskazivao najveću sklonost stvaranju zatvorenih vrtložnih struktura.

Iako se vertikalni vrtlog u zoni neposredno uzvodno od crpke br. 1 registrira tek • pri maksimalnom hidrauličkom opterećenju, čini se da je konkavni dio slapišta bolje oblikovati s radijusom zakrivljenosti u području oko 1 r (r = radijus zakrivljenosti konveksnog dijela slapišta).

ZAKLJUČAK6.

Rezultati i analize predstavljeni u ovom radu potvrđuju staro inženjersko pravilo da jednostavnost i robusnost dizajna objekata mješovitih kanalizacijskih sustava (s velikim varijacijama u dotocima) obično prate i vrlo dobri hidraulički efekti – a s njima su redovito povezani i minimumi pratećih sanitarno-pogonskih problema.

Prikazani primjer preoblikovanja početno zamišljene (i potencijalno problematične) kanalizacijske procrpne stanice tipičan je za inženjersku filozofiju koja nastoji iskoristiti prirodne faktore za smanjenje kinetičke energije jakih i naglih oborinskih dotoka, a ujedno i najmanje opstruirati tečenje u završnim dijelovima mješovitih kanalizacijskih sustava, u kojima se u sušnim razdobljima treba maksimalno moguće skratiti vrijeme boravka otpadne vode u zatvorenom sustavu.

Ovakav konceptualni pristup rješavanju problema ne bi bio moguć bez primjene 3-D hidrodinamičkog modeliranja, koje pruža dovoljno čvrstu osnovu za savladavanje početnog straha od uvođenja neuobičajenih (a prvenstveno prostorno uvjetovanih) geometrijskih preinaka tzv. standardnih rješenja.

LITERATURA

DHI (1990): System 3 – A 3-D Hydrodynamic Model, Danish Hydraulic Institute, Horsholm.IPZ (1999): Glavni projekt crpne stanice Mulo Krke Šibenik, Inženjerski projektni zavod d.d., Zagreb, nepublicirano.MMH (2005): Glavni projekt crpne stanice Mulo Krke Šibenik, Montmontaža-hidroinženjering d.o.o., Split

AUTOR:Dr. Sc. Nenad Ravlić, dipl.ing.građ., IGH d.d. PC Rijeka, Slavka Tomašića 5, 51.000 Rijeka, Hrvatska, [email protected]


TEHNIČKA RJEŠENJA I GREŠKE U IZVEDBI SUSTAVA ODVODNJE OBORINSKIH VODA

Bojan Đurin

SAŽETAKRazdjelni sustavi kanalizacije u novije se vrijeme sve više projektiraju i izvode. Ipak ostaje

činjenica o velikom broju mješovitih sustava, koji pri velikim oborinama ne mogu prihvatiti sve količine, pa su u naseljima sve češće poplave podruma i drugih niskoležećih prostora, te podzemnih garaža i tramvajskih pruga. U radu će se obraditi moguća rješenja odvodnje oborinske vode s krovova, prometnica i parkirališta. Prikazati će se mjere zaštite koje se najčešće primjenjuju, skupe i neprimjerene. Naime, najčešća rješenja se baziraju na primjeni crpnih stanica, koje najčešće u kritično vrijeme ne funkcioniraju, bilo zbog prekida dovoda električne energije ili je primjenjeni agregat ostao bez goriva. Veoma važno za primjereno funkcioniranje sustava odvodnje je održavanje slivnika, jaraka (kanala), taložnika i otvorenih vodotoka koji se ulijevaju u sustav odvodnje, kao i imati uvijek spremnu interventnu ekipu.

KLJUČNE RIJEČI: Kanalizacija, oborine, krovovi, prometnice, tehnička rješenja, mjere zaštite..

TECHNICAL SOLUTIONS AND DEFECTS IN PERFORMANCE OF PRECIPITATION DRAINAGE SYSTEMS

SUMMARYToday, separate sewerage systems are being more and more designed and constructed. In

spite of this, a large number of mixed sewerage systems still exists. Since they are incapable of taking large quantities of precipitation water, subsurface and surface structures, underground garages and tramway lines in towns are very often flooded. The paper deals with possible solutions of draining downfalls from roofs, roads and parking areas. Most commonly applied protection measures, though expensive and inadequate, are described. Pumping stations are most frequently used but they very often do not function critical situations, either due to a lack of electric power or fuel for power supply machines. Very important for good functioning of sewerage system is adequate maintenance of water inlets, trenches (canals), sedimentation tanks and open watercourses, drained into sewerage system. Intervention teams, always ready, are also very important.

KEY WORDS: Sewerage, precipitation, roofs, roads, technical solutions, protection measures.

1. UVOD

U novije vrijeme postoji snažna tendencija projektiranja i izvođenja razdjelnih sustava kanalizacije. Budući da je većina izgrađenih kanalizacijskih sustava mješovita, često se događa da oni ne mogu prihvatiti sve količine oborina. Zbog toga dolazi do poplava podruma i drugih niskoležećih prostora, te podzemnih garaža i tramvajskih pruga.

Rad prikazuje moguća rješenja odvodnje oborinske vode s krovova, prometnica i parkirališta. Opisani su i nedostaci navedenih rješenja odvodnje oborinske vode. Prikazati će se mjere zaštite kakve se najčešće primjenjuju, skupe i neprimjerene. Osim toga, ukazano je i na problem neodržavanja slivnika, jaraka (kanala), taložnika i otvorenih vodotoka koji se ulijevaju u sustav odvodnje.

2. ODVODNJA OBORINSKIH VODA S KROVNIH POVRŠINA

2.1. Tehnička rješenja odvodnje oborinskih voda s krovnih površina

Odvodnja oborinske vode s kosih krovova objekta u većini slučajeva rješava se vanjskim kišnim vertikalama, koje se nastavljaju na krovne oluke i uvode oborinsku vodu u vanjska kontrolna okna. Drugi način odvodnje je kod ravnih krovova ili složenih krovova, gdje se oborinska voda odvodi unutrašnjim kišnim vertikalama, koje se na razini glavnog sabirnog voda uključuju u zajednički temeljni kanal pri mješovitim kanalizacijskim sustavima, odnosno na odvojeni cjevovod kod razdjelnih kanalizacijskih sustava. Na krovu moraju biti predviđeni sigurnosni preljevi, koji u slučaju iznimnih oborina odvode vodu s krova.

Navedeni klasični (uobičajeni) sistemi odvodnje slobodnim padom su projektirani tako da se u cijevima miješa voda i zrak. Zato je cijela odvodna instalacija, od krova do vanjske kanalizacije u cesti, dimenzionirana tako da su cijevi samo dijelom ispunjene vodom. Stupanj ispunjenosti instalacija za odvodnju oborinske vode iz objekata iznosi najviše do 70%.

Kod nas se uvodi novi pristup odvodnji, koji ima pozitivne učinke na projektiranje i izvedbu odvodnje oborina s krova, a time i najznačajniji učinak u ekonomskom smislu, a to je podtlačni sustav odvodnje oborinskih voda.

Podtlačni sustav odvodnje oborinskih voda je dimenzioniran tako da su sve vertikalne i horizontalne cijevi u cijelosti ispunjene oborinskom vodom. Na početku pojave oborina, sustav djeluje kao klasična odvodnja slobodnim padom. Voda kroz uljevni element (slika 1.) postepeno

puni horizontalni dio cjevovoda prije pada u vertikalni dio. Kada količina vode ispuni presjek cijevi, zbog razlike hidrostatskog tlaka (visinska razlika uljevnog elementa i točke predaje vode

u klasični sistem) i pada tlaka uslijed otpora u cjevovodu, pri vrhu vertikale stvara se podtlak, taj se podtlak preko ispunjenog vodoravnog dijela prenosi do uljevnog elementa, koji tada usisava vodu s krova. Povećana količina oborina uzrokuje veću težinu vodenog stupca u vertikali i veću

brzinu tečenja, stvara se veći podtlak, pa se sustav sam regulira (Geberit, 2005).


Slika 1. Primjer ugradnje uljevnog elementa u topli krov (Geberit, 2005)

2.2. Nedostaci tehničkih rješenja odvodnje oborinskih voda s krovnih površina

Opisani klasični sustavi odvodnje u većini slučajeva izvode se nepotpuno i nekvalitetno, kao što je, npr., izveden sustav odvodnje s kosog krova objekta, prikazan na slici 2. Navedeno rješenje, osim što nije estetsko, uzrokuje plavljenje prilaznog dijela pred objektom, budući da se prikupljena oborinska voda slobodno razlijeva po pločniku i zelenoj površini.

Slika 2. Nepotpuna i nekvalitetna izvedba klasičnog sustava odvodnje oborinskih voda s kosih krovova

Često se događa da kod odvodnje oborinske vode u mješoviti sustav kanalizacije nastaju poplave podruma i drugih niskoležečih prostora, te podzemnih garaža i tramvajskih pruga. Navedeno se događa zbog premalog kapaciteta cijevi, pri čemu dolazi do tečenja pod tlakom, što izaziva pojavu usporene vode u kanalizacijskoj mreži, a posljedica je plavljenje navedenih lokacija. Kao mjera zaštite od plavljenja, primjenjuju se crpne stanice za crpljenje vode. Često se događa da

3

Slika 1. Primjer ugradnje uljevnog elementa u topli krov (Geberit, 2005) 2.2. Nedostaci tehni kih rješenja odvodnje oborinskih voda s krovnih površina Opisani klasi ni sustavi odvodnje u ve ini slu ajeva izvode se nepotpuno i nekvalitetno,

kao što je, npr., izveden sustav odvodnje s kosog krova objekta, prikazan na slici 2. Navedeno rješenje, osim što nije estetsko, uzrokuje plavljenje prilaznog dijela pred objektom, budu i da se prikupljena oborinska voda slobodno razlijeva po plo niku i zelenoj površini.

Slika 2. Nepotpuna i nekvalitetna izvedba klasi nog sustava odvodnje oborinskih voda s kosih krovova

esto se doga a da kod odvodnje oborinske vode u mješoviti sustav kanalizacije nastaju

poplave podruma i drugih niskoleže ih prostora, te podzemnih garaža i tramvajskih pruga. Navedeno se doga a zbog premalog kapaciteta cijevi, pri emu dolazi do te enja pod tlakom, što izaziva pojavu usporene vode u kanalizacijskoj mreži, a posljedica je plavljenje navedenih lokacija. Kao mjera zaštite od plavljenja, primjenjuju se crpne stanice za crpljenje vode. esto se doga a da te crpne stanice u kriti no vrijeme ne funkcioniraju, bilo zbog prekida dovoda

3

Slika 1. Primjer ugradnje uljevnog elementa u topli krov (Geberit, 2005) 2.2. Nedostaci tehni kih rješenja odvodnje oborinskih voda s krovnih površina Opisani klasi ni sustavi odvodnje u ve ini slu ajeva izvode se nepotpuno i nekvalitetno,

kao što je, npr., izveden sustav odvodnje s kosog krova objekta, prikazan na slici 2. Navedeno rješenje, osim što nije estetsko, uzrokuje plavljenje prilaznog dijela pred objektom, budu i da se prikupljena oborinska voda slobodno razlijeva po plo niku i zelenoj površini.

Slika 2. Nepotpuna i nekvalitetna izvedba klasi nog sustava odvodnje oborinskih voda s kosih krovova

esto se doga a da kod odvodnje oborinske vode u mješoviti sustav kanalizacije nastaju

poplave podruma i drugih niskoleže ih prostora, te podzemnih garaža i tramvajskih pruga. Navedeno se doga a zbog premalog kapaciteta cijevi, pri emu dolazi do te enja pod tlakom, što izaziva pojavu usporene vode u kanalizacijskoj mreži, a posljedica je plavljenje navedenih lokacija. Kao mjera zaštite od plavljenja, primjenjuju se crpne stanice za crpljenje vode. esto se doga a da te crpne stanice u kriti no vrijeme ne funkcioniraju, bilo zbog prekida dovoda

te crpne stanice u kritično vrijeme ne funkcioniraju, bilo zbog prekida dovoda električne energije ili nestanka goriva, što iziskuje dolazak interventne ekipe, a samim time i dodatne troškove.

Generalno gledajući, podtlačni sustav odvodnje oborinskih voda ima znatne prednosti u odnosu na klasični sustav odvodnje. Na slici 3. shematski je prikazana usporedba klasičnog i podtlačnog sustava odvodnje na primjeru ravnog krova, površine 25 m × 36 m (900 m2).

Slika 3. Usporedba klasičnog i podtlačnog sustava odvodnje na primjeru ravnog krova (Geberit, 2005)

Sa slike su vidljive prednosti podtlačnog sustava odvodnje u odnosu na klasični sustav, a to su: veliki kapacitet protoka, manje dimenzije cijevi, manji broj cijevi, vertikala i vodolovnih grla, nema potrebe za temeljnim razvodom, nema zemljanih radova (iskopa) i brojnih revizijskih okana, horizontalni cjevovodi su položeni bez pada, brza montaža (Geberit, 2005).

3. ODVODNJA OBORINSKIH VODA S PROMETNICA I PARKIRALIŠTA

3.1. Tehnička rješenja odvodnje oborinskih voda s prometnica

Voda, koja se prikupi s površine kolnika i iz cestovnog tijela, mora se brzo i najkraćim putem provesti do prijemnika. Po mjestu ugradnje može se učiniti podjela na uređaje za nadzemnu i podzemnu odvodnju, te na građevine za prikupljanje vode - jarke (kanale) ili uređene vodotoke. Podzemna odvodnja služi za prihvaćanje nevezane vode (pokretne temeljne, drenažne i slojevne vode).

Površinska odvodnja samog kolnika postiže se njegovim nagibom (gravitacijski). Voda s kolnika prihvaća se jarcima i rigolima, kojima se odvodi do najbližih propusta i ispušta u prikladne prijemnike izvan područja prometnice. Jarci primaju vodu s kolnika i s kosine usjeka. Jarci se dijele na trapezne, segmentne (žljebaste) (slika 4.), trokutaste itd. Radi djelotvorne odvodnje jarci moraju imati neki minimalni nagib, koji ovisi o vrsti tla, kao i o tome dali je jarak obložen ili nije.

prometni trakrubni trak bankina ≈ 150 x ≈ 150 - 250

yR R

≥ 2,5 % ≥ 4 %

≥ 4 %procjednica ≥ 10 (20) > 20 (30)

1:m

napomena: y ≤ α/2x = 2Rsin (α/2)y = R[1-cos (α/2)]

Slika 4. Segmentni (žljebasti) jarak (kanal) (Božičević i Legac, 2001)

4

elektri ne energije ili nestanka goriva, što iziskuje dolazak interventne ekipe, a samim time i dodatne troškove.

Generalno gledaju i, podtla ni sustav odvodnje oborinskih voda ima znatne prednosti u odnosu na klasi ni sustav odvodnje. Na slici 3. shematski je prikazana usporedba klasi nog i podtla nog sustava odvodnje na primjeru ravnog krova, površine 25 m × 36 m (900 m2).

Slika 3. Usporedba klasi nog i podtla nog sustava odvodnje na primjeru ravnog krova (Geberit, 2005)

Sa slike su vidljive prednosti podtla nog sustava odvodnje u odnosu na klasi ni sustav, a

to su: veliki kapacitet protoka, manje dimenzije cijevi, manji broj cijevi, vertikala i vodolovnih grla, nema potrebe za temeljnim razvodom, nema zemljanih radova (iskopa) i brojnih revizijskih okana, horizontalni cjevovodi su položeni bez pada, brza montaža (Geberit, 2005).

3. ODVODNJA OBORINSKIH VODA S PROMETNICA I

PARKIRALIŠTA 3.1. Tehni ka rješenja odvodnje oborinskih voda s prometnica Voda, koja se prikupi s površine kolnika i iz cestovnog tijela, mora se brzo i najkra im

putem provesti do prijemnika. Po mjestu ugradnje može se u initi podjela na ure aje za nadzemnu i podzemnu odvodnju, te na gra evine za prikupljanje vode - jarke (kanale) ili ure ene vodotoke. Podzemna odvodnja služi za prihva anje nevezane vode (pokretne temeljne, drenažne i slojevne vode).

Površinska odvodnja samog kolnika postiže se njegovim nagibom (gravitacijski). Voda s kolnika prihva a se jarcima i rigolima, kojima se odvodi do najbližih propusta i ispušta u prikladne prijemnike izvan podru ja prometnice. Jarci primaju vodu s kolnika i s kosine usjeka. Jarci se dijele na trapezne, segmentne (žljebaste) (slika 4.), trokutaste itd. Radi djelotvorne odvodnje jarci moraju imati neki minimalni nagib, koji ovisi o vrsti tla, kao i o tome dali je jarak obložen ili nije.


Rigoli služe za neposredno prihvaćanje vode s kolnika. Izvode se montažno ili monolitno. Rigoli se dijele na trokutaste (slika 5.) i segmentne (žljebaste) (slika 6.). Mogu biti izrađeni od betona, taraca, konkrelita itd.

q %

min 4 %tampon

rubni trak 50-75

1:1-1:0,5 1:1-1:

0,5

≥ 40

min 50n:1

5 %15-20 %

drenažna cijev Ø 10-15 cm

min

8020

betonski rigolMB-20 (C 15/20)

10

q %

min 4 %tampon

min 5 %

3-8 %20

rubni trak bankina 100-150

min

20

min

80

≥ 40

1:1-

1:1,5

1 :0, 75

1:2

drenažna cijev Ø 10-15 cm

kameni tarac

nabijena glina

Slika 5. Trokutasti rigol (Božičević i Slika 6. Segmentni (žljebasti) rigol Legac, 2001) (Božičević i Legac, 2001)

Propusti su uređaji za provođenje skupljenih količina vode kroz tijelo ceste. Radi smanjenja troškova izvedbe najčešće se predviđaju propusti, okomiti na trasu ceste, kao najkraći. Za manje količine vode (iz jaraka, kanalizacije, rigola) obično se izvode cijevni propusti kružnog presjeka, duljine do 5 m. Minimalni dopušteni promjer takvih propusta je 1 m radi mogućnosti čišćenja i kontrole (slika 7.). Za propuste kao građevinsko-tehničke građevine, duljine od 5 do 10 m, dimenzioniranje propusnosti provodi se na temelju hidroloških podataka i maksimalne protoke.

1:m 1:m

i = 0,3 %

taracbetonski temelj

betonska podloga d ≥ 20 cm

UZDUŽNI PRESJEK POPREČNI PRESJEK

Slika 7. Manji propust (Božičević i Legac, 2001)

Uobičajena rješenja odvodnje oborinskih voda na prometnicama uličnoga tipa izvode se pomoću slivnika s rešetkom (slika 8.), kanalicama ili nekim drugim prikladnim postupkom.

q

sr

otvori ≈ 3 cm

Slika 8. Slivnik s rešetkom (Božičević i Legac, 2001)

Za slučaj nedovoljnog uzdužnog pada trase, odnosno nagiba asfalta uz rubnjak (sr < 0,5 %), te uz lokalne neravnine i uleknuća, ne može se očekivati kvalitetan dotok do rešetki slivnika. Učinkovitiji dotok može se riješiti umjetnim postrmljenjem rubnog dijela asfalta prema slivnicima, što međutim ide na uštrb kvalitete i sigurnosti vožnje po rubnom prometnom traku.

Kvalitetnija rješenja izvode se s prihvatima oborinske vode u rubnjaku (slika 9.), dok se potreban uzdužni nagib za nesmetanu odvodnju postiže mijenjanjem dubine betonskog kanala. Geometrija vozne površine nije narušena, tj. nema potrebe za vitoperenjem kolnika radi osiguranja uzdužnog nagiba za odvodnju (Božičević i Legac, 2001).

≥ 2,5 %

sk,min

1 150

18 10 1220

10va

rira

10va

rira

68

10

42153C 40/50 (MB 50)

PRESJEK POGLED

Slika 9. Element za bočni prihvat oborinske vode na gradskim prometnicama (Božičević i Legac, 2001)


3.2. Nedostaci tehničkih rješenja odvodnje oborinskih voda s prometnica

U većini slučajeva, površinska odvodnja prometnica nije kvalitetna i učinkovita. Zbog nekvalitetno izvedenog nagiba kolnika, oborinska voda zadržava se na kolniku (slika 10.) i ne sprovodi se do prijemnika, što predstavlja opasnost za promet (pojava aquaplaninga (slika 11.)), a i za samu kolničku konstrukciju.

Slika 10. Zadržavanje oborinske vode Slika 11. Pojava aquaplaninga (Večernji list, na kolniku (2008)

Jarci (kanali) (slika 12.), propusti (slika 13.), taložnici i otvoreni vodotoci, koji se ulijevaju u sustav odvodnje, često nisu održavani; štoviše, prometnice znaju biti izgrađene i bez jaraka za prikupljanje oborinske vode s kolnika (slika 14.), a rigoli se ne čiste, što i u jednom i u drugom slučaju ometa tok i odvođenje prikupljenje oborinske vode u prijemnik.

Slika 12. Neodržavani jarci (kanali)

Slika 13. Neodržavani manji propust Slika 14. Neizgrađeni jarci (kanali) za odvodnju oborinskih voda s kolnika

Slivnici često znaju biti zarasli korovom i začepljeni lišćem i sitnim otpadom koji se nakuplja po prometnicama (slika 15.). Osim toga, često su i loše montirani, tako da ugrožavaju promet (slika 16.), a zbog svega navedenog nisu dovoljno djelotvorni u odvodnji oborinske vode.


Slika 15. Začepljeni slivnici na prometnicama Slika 16. Loše montirani slivnici

Elementi za bočni prihvat oborinske vode na gradskim prometnicama također često bivaju zarasli korovom i začepljeni lišćem, pijeskom i sličnim česticama koje se nalaze na površini kolnika (slika 17.), a koje posredstvom oborinske vode bivaju donešene do otvora u elementu.

Slika 17. Začepljeni elementi za bočni prihvat oborinske vode na gradskim prometnicama

3.3. Tehnička rješenja odvodnje oborinskih voda s parkirališta

Oborinske vode s parkirališta prikupljaju se linijskim hvatačima (sakupljačima) oborinskih voda (slika 18.) ili linijskim slivnicima (slika 19.). Također se koriste i slivnici s rešetkom (slika 8.) (Margeta, 1990). Navedeni objekti postavljaju se unutar površine s koje se odvodi oborinska voda (parkirališta, trgovi).

8-10

40

20

30 -

40

20 - 30

3 - 5

Slika 18. Linijski hvatači (sakupljači) oborinskih voda Slika 19. Linijski slivnici (ACO (Margeta, 1990) grupa, 2008)

3.4. Nedostaci tehničkih rješenja odvodnje oborinskih voda s parkirališta

Kao i kod odvodnje oborinskih voda s prometnica, slični problemi se javljaju i kod odvodnje na parkiralištima. Slivnici također znaju biti začepljeni lišćem i sitnim otpadom koji se nakuplja po prometnicama. Budući da su parkirne površine zauzete tokom većeg dijela dana (a i noći), službe za održavanje nemaju pristup tim površinama, zbog čega izostaje potrebno čišćenje i održavanje slivnika, a samim time i efikasna odvodnja tih površina

ZAKLJUČAK

Oborinske vode u urbanim vodnim područjima često stvaraju neželjene učinke, posebno kada se ne odvode na zadovoljavajući način. U radu su prikazana rješenja odvodnje oborinskih voda s krovnih ploha, prometnica i parkirališta. Prikazane su skupe i neprimjerene mjere zaštite, koje se najčešće primjenjuju. Ukazano je i na nedostatke navedenih rješenja, kao i na problem neodržavanja elemenata sustava za odvodnju oborinskih voda.

Prikazana rješenja odvodnje oborinskih voda s krovova, prometnica i parkirališta su učinkovita i efikasna onoliko koliko je učinkovit i efikasan svaki element sustava za odvodnju oborinskih voda. I najkvalitetnije rješenje i najbolja izvedba sustava za odvodnju gubi na učinku zbog lošeg održavanja. Često se zbog uštede zanemaruje završni (a ujedno i najvažniji) korak, a to je odvodnja prikupljene oborinske vode u kanalizacijski sustav, a nakon toga u prirodni, odnosno u umjetni recipijent. Sve navedeno rezultira lokalnim onečišćenjima podzemne vode.


LITERATURA

ACO grupa (2008): Pregled proizvodnog programa, ACO građevinski elementi d.o.o., Zagreb.

Božičević, J., Legac I. (2001): Cestovne prometnice, Fakultet prometnih znanosti Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, 157-158, 160-166.

Geberit (2005): Geberit 2005 - Tehnički katalog, Geberit - sanitarna tehnika d.o.o., Ruše, Slovenija.

Margeta, J. (1990): Kanalizacija, Građevinski institut, Fakultet građevinskih znanosti Sveučilišta u Splitu, Split, 137-138.

Večernji list (2008): http://www.vecernji.hr/home/auto/3193631/index.do, 12.11.2008.

AUTORI

Bojan Đurin, Geotehnički fakultet Varaždin, Hallerova aleja 7, 42000 Varaždin, Republika Hrvatska [email protected]

Poslovna predstavljanja


HOBAS CIJEVNA PRELJEVNA KOMORA

Eduard Hesky

HOBAS je u suradnji sa Visokom tehničkom školom u Pragu razvio cijevnu preljevnu komoru koja, zajedno sa ili bez cijevne retencije, regulira hidrauličko opterećenje cjevovoda uz djelomično separiranje netopljivih čestica.

KONSTRUKCIJSKO RJEŠENJE1.

Osnova HOBAS cijevne preljevne komore je centrifugirana poliesterska cijev proizvedena centrifugalnim lijevanjem tri osnovne komponente: staklenih vlakana koja djeluju kao armatura, poliesterske smole kao veziva, te pijeska kao punila, u 6 metara duge čelične kalupe, prema OENORM B5161. Na hrvatskom tržištu su dobavljive HOBAS cijevi promjera do 2.500 mm (HOBAS proizvodi i veće profile ali su tada potrebni specijalni transporti), pojedinačne dužine do 6 m čiji je obujam približno 4,6 m3/m (27,5 m3/cijev). Krutost cijevi je 5.000 – 20.000 N/m2 (iznimno mogu biti i veće krutosti) što ih čini pogodnima za ugradnju ispod prometnica (slika 1) s vrlo malim nadslojem (oko 1 m nadsloja i za najveće profile) ili vrlo duboko (preko 10 m nadsloja).

Slika 1. ulazna strana, DN 1000 Slika 2. izlazna strana cijevnog preljeva

Noćna ugradnja cijevne preljevne komore ispod ceste sa vrlo gustim prometom,Děčín, Češka Republika

Na slici 2 prikazana je shema cijevnog preljeva s poprečnim presjecima (slika 3). Cijevni preljev se sastoji od dolazne cijevi većeg profila (1), preljevne cijevi (2) za odvod “čiste“ vode sa linijskim izrezom u smjeru tečenja u kineti (3) koji služi za prelijevanje iz donje cijevi u gornju, ispusta “prljave” otpadne vode (4) i pregradnog zida (5) u tjemenu dolazne cijevi, ispred preljevne cijevi. Cijeli sklop je monolitan.

Slika 2. Shematski prikaz cijevnog preljeva

Slika 3. Poprečni presjeci shematskog prikaza

PRINCIP RADA2.

Mješovita kanalizacija se slijeva u dolaznu cijev (1 - slika 1) koja može biti većeg promjera od kanalizacijske i služiti kao retencija. Pregrada (5 – slika 1) između dolazne cijevi i preljeva usporava gornji tok i stvara strujanje koje potiskuje netopljive i krute čestice prema stjenkama cijevi i donjem, znatno bržem, toku koji ih povlači prema ispustu „prljave“ vode (4 – slika 1.) i dalje

u gornju, ispusta “prljave” otpadne vode (4) i pregradnog zida (5) u tjemenu dolazne cijevi, ispred preljevne cijevi. Cijeli sklop je monolitan.


Slika 3. Popre ni presjeci shematskog prikaza

2. PRINCIP RADA Mješovita kanalizacija se slijeva u dolaznu cijev (1 - slika 1) koja može biti ve eg promjera od kanalizacijske i služiti kao retencija. Pregrada (5 – slika 1) izme u dolazne cijevi i preljeva usporava gornji tok i stvara strujanje koje potiskuje netopljive i krute estice prema stjenkama cijevi i donjem, znatno bržem, toku koji ih povla i prema ispustu „prljave“ vode (4 – slika 1.) i dalje prema ure aju. Na slici 4 prikazano je strujanje vode unutar cijevnog preljeva.

Slika 4. Shematski prikaz strujanja „ iste“ (plave) i „prljave“ (crne) otpadne vode

u gornju, ispusta “prljave” otpadne vode (4) i pregradnog zida (5) u tjemenu dolazne cijevi, ispred preljevne cijevi. Cijeli sklop je monolitan.


Slika 3. Popre ni presjeci shematskog prikaza

2. PRINCIP RADA Mješovita kanalizacija se slijeva u dolaznu cijev (1 - slika 1) koja može biti ve eg promjera od kanalizacijske i služiti kao retencija. Pregrada (5 – slika 1) izme u dolazne cijevi i preljeva usporava gornji tok i stvara strujanje koje potiskuje netopljive i krute estice prema stjenkama cijevi i donjem, znatno bržem, toku koji ih povla i prema ispustu „prljave“ vode (4 – slika 1.) i dalje prema ure aju. Na slici 4 prikazano je strujanje vode unutar cijevnog preljeva.

Slika 4. Shematski prikaz strujanja „ iste“ (plave) i „prljave“ (crne) otpadne vode


prema uređaju. Na slici 4 prikazano je strujanje vode unutar cijevnog preljeva.

Slika 4. Shematski prikaz strujanja „čiste“ (plave) i „prljave“ (crne) otpadne vode

Uslijed ovakvog strujanja, najčišće vode su upravo u sredini cijevi, gdje je i preljev koji relativno „čiste“ otpadne vode vodi prema recipijentu. Dodatni bonus pregrade je da zadržava plivajuće nečistoće u gornjem prostoru retencije ispred preljevne cijevi i ispušta ih naknadno prema tretmanu.

UČINKOVITOST3.

Prilikom razvoja proizvoda korišteni su matematički i fizički modeli (slika 5) kojima je variran niz parametara (duljina, pozicija, oblik preljeva) sa ciljem dobivanja dobrih hidrauličko-ekoloških rezultata kod različitih opterećenja (količina i veličina nečistoća, duljina trajanja vršnog opterećenja).

Slika 5. Matematički i fizički modeli cijevnog preljeva

Kasnije su uzimani uzorci na izvedenim objektima koji su potvrdili teoriju: na preljevu je koncentracija netopljivih i krutih nečistoća 30% od ulazne. Ovi rezultati su podjednako dobri u početnom radu (početak kiše) i u kasnijem ustaljenom tečenju. Dosad upotrjebljeni HOBAS cijevni preljevi imaju statičku kontrolu rada, međutim, tehnologija dozvoljava da se ugrade elementi koji bi omogućili dinamičku kontrolu rada i u nekim izmijenjenim uvjetima u budućnosti dali optimalnu učinkovitost.

PRIMJENA4.

Ovakva rješenja mogu se primijeniti u mješovitim i kombiniranim sustavima odvodnje. Naravno, ispred svega se postavlja pitanje sanitarne regulative i traženih standarda prijemnika, jer vode na preljevu nisu u potpunosti čiste.

Pozicija im može biti neposredno ispred samog uređaja za pročišćavanje ili na mjestu incidentnog preljeva, budući da preljev ima dovoljno veliku propusnost. Kod kombiniranih sustava gdje je tendencija da se mješoviti sustav zamjeni razdjelnim, ovo rješenje može biti privremeno i može ga se seliti sa jedne pozicije na drugu ovisno o napretku izmjene, odnosno izgradnje sustava i izmijenjenoj hidraulici.

MODIFIKACIJE5.

Ukoliko se vremenom izmjeni hidraulika i pojave se zahtjevi za većom zapreminom retencionog dijela cijevnog preljeva, jednostavno i jeftino dodavanje cijevi može riješiti veliki problem.

Revizijska okna, pregrade, kinete za sušni protok, rešetke za grubo mehaničko pročišćavanje, zasuni koji bi omogućavali dinamičku kontrolu rada i svi ostali elementi mogu biti tvornički ili naknadno ugrađeni prema potrebi.

Slika 6. Primjer pregrade koja se za potrebe inspekcije i čišćenja jednostavno može spustiti da pregrađuje kinetu cijevnog preljeva i usmjerava fekalije u ispust desno (iza stepenica

revizijskog otvora je pločasti zasun dodatnog ispusta)


UGRADNJA6.

Za ugradnju cijevnih preljeva (slike 7 i 8) vrijede iste preporuke i prednosti kao i za ugradnju HOBAS cijevi:

nije potrebna betonska podloga, već se cijevna preljevna komora polaže na •stabiliziranu šljunčanu podlogu veće granulacije. Zbog izuzetno dobre uzdužne krutosti cijevi, nagibi nivelete mogu biti minimalni;

dubina ugradnje je ovisna o krutosti cijevi od kojih je cijevni preljev izrađen. Mogu •biti ugrađene vrlo plitko ispod ceste pa se zadržava gravitacijsko tečenje uz prihvatljive dubine ugradnje kolektora;

duljina i obujam retencijskog dijela preljeva nisu limitirani;•HOBAS cijevni preljevi mogu se ugrađivati u svim vremenskim uvjetima neovisno •

o temperaturi i oborinama, za razliku od materijala koji zahtijevaju određenu temperaturu i ugradnju po suhom vremenu.

masa cijevnog preljeva je najčešće dovoljno mala da je spuštanje u plići rov moguće •pomoću bagera kojem treba omogućiti pristup blizu jami (što kraći krak). U suprotnom, ako je iskopan rov, dostatna je jednodnevna usluga autodizalice;

Slike 7. i 8. Ugradnja cijevnog preljeva pomoću bagera, vrijeme ugradnje 4 sata,Moravský Krumlov, Češka Republika

moguća je ugradnja i uz prisutnost podzemnih voda. Gustoća HOBAS cijevi je veća •od gustoće vode pa nisu potrebni opteživači za polaganje cijevi. U uvjetima podzemnih voda praktički je nemoguće idealno pripremiti posteljicu, pa je uzdužna krutost cijevi nužno potrebna za sigurno otjecanje. Posebnu pozornost treba obratiti na silu uzgona koja se može pojaviti u slučaju kada je komora prazna a teren je natopljen vodom (česti slučaj u priobalju). Ukoliko se ne koriste betoski opteživači tada težinu nadsloja treba računati u odnosu na 2/3 tlocrtne površine retencije.

moguća je izrada priključaka za sve vrste cijevi na tržištu;•izuzetno brza ugradnja, nekoliko sati;•niski troškovi gradnje;•mogu se skladištiti i ugrađivati izložene utjecaju sunca, UV su postojane; •prilikom ugradnje retencije prisutni su HOBAS-ovi stručnjaci za ugradnju.•

EKSPLOATACIJA7.

pouzdanost u radu je vrlo visoka jer je sam preljev izveden monolitno u tvornici •sa visokom preciznošću, čime se izbjegavaju greške na gradilištu. Konstrukcija je ujedno vrlo jednostavna što otklanja mogućnost kvarova i smanjuje troškove održavanja.

vijek trajanja retencije je isti kao i za cijevi od kojih je izrađena i iznosi minimalno •50 godina (HOBAS centrifugirane poliesterske cijevi su već više od 50 godina u upotrebi). Centrifugalnim lijevanjem, odnosno vrtnjom kalupa dozirani se materijal centrifugalnim tlakom od 30 do 50 bara zbija uz stjenku kalupa. Na taj se način dobiva optimalna gustoća materijala, odnosno kompaktna struktura cijevi u kojoj nema ni zračnih ni plinskih mjehurića, a sve tri komponente su u potpunosti homogeno zbijene jedna uz drugu. Ovo je najveća prednost centrifugalnog postupka proizvodnje.

HOBAS proizvodi mogu se koristiti u uvjetima vrlo agresivnih medija. Poliesterske •cijevi i spojnice imaju izuzetno visoku kemijsku otpornost na kisele i lužnate medije od pH1 do pH13. HOBAS izrađuje cijevi i brtvene materijale od različitih sirovina, ovisno o vrsti, koncentraciji kemikalije i temperaturi medija. Stoga je preporučljivo u nestandardnim uvjetima konzultirati proizvođača.

čišćenje je lagano jer su opremljene revizijama kroz koje se lako može ući u •uglavnom prohodne cijevne linije. Unutrašnji sloj minimalne debljine 1 mm od čiste smole osigurava postojanost od trošenja i višekratnog čišćenja pod visokim tlakom.

svi elementi HOBAS retencija i njihovi međusobni spojevi apsolutno su trajno •nepropusni i pouzdani.

AUTOR:Eduard Hesky,dipl.ing.stroj., HOBAS Rohre GmbH, Predstavnišvo u RH, Kralja Zvonimirova 122, Zargeb, 10000, Hrvatska, [email protected]

Suvremene metode odvodnje oborinskih voda urbanih sredina na obalnim područjima356

KAZALO AUTORA

Arias Carlos A. 130Atanasova Nataša 70, 84Babič Renato 84Babić Branislav 118Babić Sergije 84, 286Blažević Dragan 108Davorka Breulj 264, 278Brix Hans 130Brombach Hansjörg 10Cerar Uroš 84Cuculić Patricia 214Deshons P. 64Despotović Jovan 118Đukić Aleksandar 118Đurin Bojan 338Elkasović Elvisa 300Falconer Ronnie 46Gajić-Čapka Marjana 166Gergorić Davor 108Griessler Bulc Tjaša 84Hesky Eduard 350Ilić Aleksandra 194Istenič Darja 130Jovanović Zoran 118Karleuša Barbara 234Klobučar Nives 314Knez Martin 84Kogovšek Janja 84Boris Kompare 70, 84Kordek Stjepan 156Laplace Dominique 64Lenac Danijela 300

Londong Jörg 36Lukarić Siniša 176Nègre C. 64Ožanić Nevenka 234Panjan Jože 84Pereira Joana 130Petković Tioslav 194Petrič Metka 84Pintar Marina 84Pilko Jagoda 214, 248Pinto Heloisa 130Plavšić Jasna 118Prohaska Stevan 194Ravlić Nenad 326Rodič Primož 84Rubinić Josip 176,234, 300Rukavina Josip 176, 214, 248Santin Gianantonio 224Sokol Marko 224Stanišić Nina 314Stanić Miloš 118Sušanj Ivana 224Štajduhar Rajka 108Travica Tatjana 314Uzelac Boris 224Uzelac Tatjana 142Valčić Raoul 264, 278Volf Goran 70Vollertsen Jes 130Zaimović Enes 248Zmaić Bojan 96

WAVIN d.o.o. Hrvatska

Wavin grupa je vodeći proizvođač cijevnih sustava iz plastike za visokogradnju, javnu i komunalnu infrastrukturu na području Europe koji posjeduje proizvodne pogone u gotovo svakoj zemlji Europe.

Po cijelom svijetu Wavin nudi opsežne načine izrade i rješenja sustava za raspolagnja zemaljskom, otpadnom i oborinskom, te vrućom i hladnom vodom.

Wavinov proizvodni program se kontinuriano razvija i nameće tržištu nove standarde i riješenja pa tako i u sustavima upravljanja oborinskih voda. Wavin ide u korak s trendovima i nudi inteligentno rješenje pod nazivom Q-bic ili Azzura.WAVIN Q-bic su ćelije za prikupljanje oborinskih voda koje se mogu jednostavno kombinirati, a filtrirajuće jedinice se mogu pregledati i očistiti s bilo koje toče i bez dodatnih troškova.

IZVORIŠTE SOLUCIJA IZVORIŠTE SOLUCIJA

WAVIN d.o.o. Hrvatska Wavin grupa je vode i proizvo a cijevnih sustava iz plastike za visokogradnju, javnu i komunalnu infrastrukturu na podru ju Europe koji posjeduje proizvodne pogone u gotovo svakoj zemlji Europe. Po cijelom svijetu Wavin nudi opsežne na ine izrade i rješenja sustava za raspolagnja zemaljskom, otpadnom i oborinskom, te vru om i hladnom vodom. Wavinov proizvodni program se kontinuriano razvija i name e tržištu nove standarde i riješenja pa tako i u sustavima upravljanja oborinskih voda. Wavin ide u korak s trendovima i nudi inteligentno rješenje pod nazivom Q-bic ili Azzura. WAVIN Q-bic su elije za prikupljanje oborinskih voda koje se mogu jednostavno kombinirati, a filtriraju e jedinice se mogu pregledati i o istiti s bilo koje to e i bez dodatnih troškova.

JEDINI SUSTAV KOJI OMOGU UJE JEDNOSTAVNU I LAKU KONTROLU NAKON UGRADNJE …… WAVIN Q-bic

WAVIN d.o.o. Hrvatska Kelekova 63b 10 360 Sesvete Tel. 01/ 2040 453 Fax. 01/ 2040 451; [email protected]

JEDINI SUSTAV KOJI OMOGUĆUJE JEDNOSTAVNU I LAKU KONTROLU NAKON UGRADNJE …… WAVIN Q-bic

IZVORIŠTE SOLUCIJA

WAVIN d.o.o. Hrvatska Wavin grupa je vode i proizvo a cijevnih sustava iz plastike za visokogradnju, javnu i komunalnu infrastrukturu na podru ju Europe koji posjeduje proizvodne pogone u gotovo svakoj zemlji Europe. Po cijelom svijetu Wavin nudi opsežne na ine izrade i rješenja sustava za raspolagnja zemaljskom, otpadnom i oborinskom, te vru om i hladnom vodom. Wavinov proizvodni program se kontinuriano razvija i name e tržištu nove standarde i riješenja pa tako i u sustavima upravljanja oborinskih voda. Wavin ide u korak s trendovima i nudi inteligentno rješenje pod nazivom Q-bic ili Azzura. WAVIN Q-bic su elije za prikupljanje oborinskih voda koje se mogu jednostavno kombinirati, a filtriraju e jedinice se mogu pregledati i o istiti s bilo koje to e i bez dodatnih troškova.

JEDINI SUSTAV KOJI OMOGU UJE JEDNOSTAVNU I LAKU KONTROLU NAKON UGRADNJE …… WAVIN Q-bic

WAVIN d.o.o. Hrvatska Kelekova 63b 10 360 Sesvete Tel. 01/ 2040 453 Fax. 01/ 2040 451; [email protected]

WAVIN d.o.o. HrvatskaKelekova 63b10 360 SesveteTel. 01/ 2040 453Fax. 01/ 2040 451; [email protected]

nuovaConTec

WE�ENSURE�ENVIRONMENTAL QUALITY AGRA TRGOVINA d.o.o.Pavloviæka�210�250�Gornji�Stupnik

tel:��+385�1�6588�064fax:��+385�1�6588�017e-mail:�[email protected]

Dolac 14, HR - 51000 Rijeka

telefon: 051 353 222

www.kdvik-rijeka.hr

BBBUUUDDD

OP

PHIDRAU

Preš

Kontejne

KOMKomun

SUS

RO

AUTOM

RRREEECCCIIIKKKDDDUUU NNNOOOSSSTTT REMA ZA K

TEHNOL

PRESKONULI KI I PUŽN

še - balirke od

eri – plasti ni, po

MUNALNA TEHnalni kontejneri r

STAVI ZA R

OLOKONTOD 14m3 D

Š R E D E R I

MATSKA PREŠA

KKKLLLAAAŽŽŽAAA TT EEEKKKOOOLLLOOOGGGKOMUNALNLOGIJU

NTEJNERI NI OD 5m3 DO

Poduze

PRO

d 10 do 50 t

ocin ani, podzem

HNOLOGIJA raznih namjena

ECIKLAŽU

TEJNERI O 32m3

DROBILICE STAKLA

A BALIRKA AP

TTT

GGGIIIJJJEEE NU

O 32m3

S

Po

e e za pr

OIZVODE T

TETe

o

S1

Nh1

mni !

A

B 50

TTTEEEHHHNNNOOOLLL

Separatori protok1,6-80 l/s

Mastolovi

OPREMoklopci, kanali

separatori, z

rojektiranj

HRVATTEHNIX NA

EHNIX d.o.o. Brel. 040/650-100, F

SEPARATORodvajači taloga u

i masti

Separatori protoka00-200 l/s

Namjena za kuhinjotele i restorane,5-20 l/s

LLOOOGGGIIIJJJAAA ZZZVVVOOODDDAAA

ka

Bio

Biork

10

BIOJpremaKapac

A ZA ODVOice, pumpe, re

zapornice i ost

je i servis

SKI PROIZAKON UPO

ra e Radi a b.b.;Fax.040/650-108

I ulja

BIure a

aerobnotp

a

nje,

ZZZAAAŠŠŠTTTIIITTTEEE

orotori manjih kapaciteta do 800 ES

rotori srednjih kapaciteta 00-10000ES

JAME-izrađene a HRN EN 1256citet od 5-50 ES

ODNJU ešetke, sifonsktala oprema

siranje st

ZVOD ! OTREBE RE

; Donji Kraljeve8, www.tehnix.hr

IOROTORI aji za biološko-no pro iš avanje padnih voda

66 S

ki

trojeva i o

ECIKLIRAM

GGGNNNAAAF

MOB

KONPUM

ZA

ec r

MO

E

KON

Kon

opreme z

MO

TTTEEEHHHNNNOOOGGGOOOSSSPPPOOODDD

AFFFTTTNNNIIIMMM DDDBILNE NAOD 1000 DO

NTEJNERSMPE KMP-

PRODAJU NA

SSSPPPRRREEEMMMKKKOOONNNTTTEEE

OBILNA ESPREM

EKO KONT

NTEJNERS

ntejneri raz

za zaštitu

OOLLLOOOGGGIIIJJJAAADDDAAARRREEENNNJJJAAADDDEEERRRIIIVVVAAATTTIAFTNE PUM

25 000 litara

SKE MOBI-5 DO 2x2

AFTNIH DERIVA

MMMIIIŠŠŠTTTAAA III EEEJJJNNNEEERRRIII EKOLOŠKAMIŠTA

TEJNERI

SKA NASE

znih namje

okoliša

A AAA

TIIIMMMAAA MPE

a

ILNE

20m3

ATA

A

LJA

ena

GRAD RIJEKA

HRVATSKE VODE

Documents

Zbornik Radova Rijeka2009 ODVODNJA