0350-0519 , 46 (2014 ) 267-272 , p. 1-216
......
SADRZAJ
VODOPRIVREDA
GOD.46
NAUCNI RADOVI
Miodrag JOY ANOVIC, Dusan PRODANOYIC, Jasna PLA YSIC,
Niko1a
ROSIC,
Predrag
SRNA,
Milos
pri
izradi
karata
RADOV ANOVIC:
Problemi
.. .. 3
ugrozenosti od pop lava .. .. .. . .. .. . .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .
a
(I
Stevan PROHASKA, Dragan DUKIC, Vladislava BARTOS
DIY AC, Nedeljko TODOROVIC, Nikola BOZOVIC:
Karakteristike jakih kisa koje su prouzrokovale cestu
pojavu poplava na teritoriji Srbije u periodu aptilseptembar 2014. godine ................................................... 15
10
ljl
Stevan PROHASKA, Dragan DUKIC, Vladislava BARTOS
DIY AC, Nedeljko TODOROVIC, Nikola BOZO VIC,
Oliver ANDELKOVIC: Statisticka znacajnost mesecnih
i
maksimalnih
dvomesecnih ,
tromesecnih
i
sestomesecnih suma padavina iz perioda april-septembar
2014. godine ...................................................................... 27
Milan STOJKOVIC, Jasna PLA VSIC, Stevan PROHASKA:
Dugorocne promene godisnjih i sezonskih proticaja:
primer reke Save ............................................................... 39
'li
il..f.. i
·tveze
za od
avog
mnih
enije
onim
~anja
=etno
lskog
wpis
kvog
noCi,
in om
'i,nost
tcnih
vilno
~.
Jo§
"!esto
nanji
je to
cnog
tdije.
1lasti
r;lati,
!O na
;oda,
ma i
akav
Ratko RISTIC, Boris RADIC, Velisa MILJANOVIC , Milanko
UUJIC,
Ivan
MALUSEVIC:
Destrukcija
rekonstrukcija prostora u ski-centrima Srbije: slucaj
Stara planina .............................................................. 49
Emina HADZIC i Nusret DRESKOVIC: Analiza uticaja
temperaturnih i padavinskih oscilacija na tijecne protoke
u Sarajevskoj kotlini .....
. ................ 65
Arma SERDAREVIC: Razvoj i ptimjena MER tehnologije u
procesu preciscavanja otpadnih voda ............................... 77
Goran
SEKULIC i Branislav DORDEVIC: Istrazivanje
neravnomemosti vodnih rezima kao bitan preduslov za
realizaciju malih hidroelektrana, na prim em Crne Gore .... 89
Rastko PETROVIC, Igor JEMCOV, Dusan POLOMCIC: Ocena
zastitne funkcije povlatnih slojeva izvori sta Jasik
(opstina Batocina) primenom GLA metode ..................... 101
Dragan KALUDEROVIC: Mogucnosti vestackog prihranjivanja
izdani fonniranim u neogenim basenima u Srbiji
bunatima dvojne namene ................................................. 11 1
Andrijana TODOROVIC i Jasna PLAVSIC: Mogucnost primene
modela HEC-HMS za kontinualne hidroloske simulacije 117
Branislav BABIC, Dusan PRODANOYIC, Milos STANIC:
Procena ukupnih potreba za vodom pri smanjenju
~ti~a
........
1~
Vladislava BARTOS DIY AC , Vanja VUKELIC, Stevan
PROHASKA, Brankica MAJKIC-DURSUN: Raspolozivi vodni resursi AP Vojvodine ...................................... 141
Dulija
BORELl - ZDRA VKOVIC: Analiza prob1ematike
simulacije
hidraulickog
uticaja
vodotoka
kod
hidrodinamickih proracuna ...... .......... ................... .. ... 155
Nenad JACIMOVIC , Dusan KOSTIC , Slobodan GRASIC, Nenad
NENADIC: Analiza uticaja izgradnje sistema HE na lbru
.. .......... 163
na kvalitet vode .............. .. .. .. .. .. .. .. .. .
Svet1ana NIKOLIC , Lji1jana MOJOVIC, Vesna VUJACIC,
Dragana MILOV ANOVIC: Uzorci zagadenja i kvalitet
vode reke lbar u opstini Raska ........................................ 179
Niko1a
ROSIC , Ljubodrag SA VIC, Dejana DORDEV!C:
Resavanje jednaCina
kretanja
fluida
metodom
zasnovanom na pracenju fluidnih delica (SPH metoda) . 187
Boris1ava BLAGOJEVIC, V1adislava MIHAILOVIC , Jasna
PLA VSIC: Statisticka analiza velikih voda na profilima
hidroloskih stanica: potreba za promenom ptistupa ......... 199
In memoriam - Husno Hrelja .. .. .... ....... ....... .. .. .. .. .. .. ..
.. ........... 211
In memoriam - Sne:lana Dakovic ........ ......... ..
213
In memoriam - Stevan Bmk ..
215
Godina 2014.
BR. 267-272
(2014/1-6)
626/627
Iss:-.r 0350-0519
COBlSS.SR-ID 132119
IZDAVAC:
SRPSKO DRUSTVO ZA ODVODNJAVANJE I i\'A YOD'\JA VA1'1JE
Ovaj broj su finansijski poddali : Ener goprojekt
Hidroinienjering, Institut za vodoprivredu " Jarosla,· Cerni ",
Univerzitet u Beogradu - Gradevinski fakultet i Rudarskogeoloski fakultet, Zavod za vodoprivredu, Bijeljina, G rade,inski
fakultet, Sarajevo
Rezimei i deo tekstova koji su objavljeni u nasem casopi su mogu
se citati i pretrazivati na sajtu Narodne biblioteke Srbije i na sajru
YU Build-a (adresa http://www.YU-Build.rs)
REDAKCIJSKI KOLEGIJUM
(sa oblastima koje pokrivaju):
Dordevic dr Branislav - Integralni sistemi i Hidroenerget ika.
predsednik Redakcijskog kolegijuma
Bonacci dr Ognjen- Ekohidrologija, Vodoprivreda, Hrvatska
Bratic dr Rade - Vodoprivreda, Bosna i Hercegovin a
Dasic dr Tina- Vodoprivredni sistemi, Hidroenergetika
Hovanji dr Lajos - Komunalni hidrotehnicki sistemi
Ljubisavljevic dr Dejan - Komunalna hidrotehnika
Jovanovic dr Miodrag- Regulacija reka
Knezevic Bozo- Vodni resursi, Bosna i Hercegovina
Martino vic-Vitanovic dr Vesna - Fauna voda
Milanovic dr Petar - Hidrogeologija
Milasinovic dr Zoran - Hidraulika objekata
Muskatirovic dr Dragutin- Plovidbena infrastruktura
Petrovic dr Petar - Brane i gradevine
Prodanovic dr Dusan - Hidraulika
Popovska dr Cvetanka- Hidrologija, modeliranje. Makedonija
Potkonjak dr Svetlana- Ekonomika vodoprivrede
Radic dr Zoran - Hidrologija
Radinovic dr Dura - Meteorologija
Rajakovic dr Ljubinka - Kvalitet vode
Ristic dr Ratko- Erozija i bujice
Sa vic dr Dragan- Hidroinformatika, United J(j ngdom
Savic dr Ljubodrag - Hidrotehnicki obj ekt i
Sekulic dr Goran- Vodopri vreda. Crn a Gora
Stanic dr Milos - Hidromeli orac ioni sis temi
IZDA V ACKI SA VET
Bajcetic dr Marko
Bozic mr Mile
Dimitrijevic Veljko
Dimkic dr Milan
Janjic Darko
Milenkovic dr Slobodan
Miloradov dr Milorad
Nikolic Aleksandar
Pantelic Petar
Pejic dr Borivoj
Pjescic Miodrag
Puzovic Goran
StiSovic mr Bratislav
Slika na naslovnoj strani korica:
Obrenovac, maj 2014. (Redakcija se zahvaljuje Vojsci Srbije na fotografiji)
0
C.-\ OPISC I POZIV NA SARADNJU
C-:>O
j, · \ 'odoprivreda · nastavlj a tradicij u vodeceg naucnog glasil a u obl asti voda na prostoru bivse SFRJ . Casopis u
. o ntinui tetu izlazi od 1969 . godine, a UNESCO ga tretira kao vodeci regionalni casopis u obl asti voda. Casopis
j ,·Ijuj e neobj avlji vane originalne naucne rado ve iz svih oblasti voda, prethodna saopstenj a, kao i naucne radove
1:- re) ednog i sinteznog karaktera.
L ~ IJ a d u sa savremenom izdavackom praksom, da bi clanei bili bez tehnickih gre5aka, molimo autore da rado ve
dosta,·Ijaj u u elektronskom obliku, u celosti pripremlj ene na kompjuteru . Koristiti proeesor Word , fo nt Times New
Roman I 0 pt i UniChar kodni raspored tas tature. Margine podesiti tako da sirina teksta bude 17 em, a visina 2 1,5 em.
Rad se priprema u dve kolone istih sirina (8 em) sa razmakom od 1 em. Naslov rada pisati, po mogucstvu, naj vise u dva
reda. Rad se pise u trecem lieu (impersonalno) . Obavezno se primenjuj e SI (medunarodni sistem mernih jediniea) , a
deci malna mesta se odvaj aju zapetom, u skladu sa Zakonom o sistemu mera i mernih j edi niea. Nakon reeenzij e i
defi nitivne tehnicke obrade clanak se dostavlja autorima na konacnu autorsku verifikaeiji .
tom obliku ce clanak biti
sta mpan, a kasnij e, naredne god ine, istaknut na saj tu casopisa , kako bi preko Interneta i sistema pretrazivaca
ko riscenjem kljucnih reci bio trajno dostupan svetskoj naucnoj javnosti. Zbog toga se autori mole da pazljivo odaberu
kljuc ne reci nakon Rezimea, kako bi njihov clanak bio sto dostupniji u proeesu pretrazi vanj a na Internetu .
u
Obim rada sa spi skom literature i izvodima (rezimeima), ne veci od 8-10 strana, a veci obim uz prethodni dogovor sa
G lavnirri uredni kom. Obavezno priloziti naslov i rezime na engleskom j ez iku, sa klj ucnim recima na engleskom.
Redake Ua zadr:lava pravo da pri red igovanju teksta za stamp u izostavi opstepoznate i nebitne delove, uz dozvolu autora.
U spi sku koriscene literature i dokumentacij e navesti po redosledu kako se pominj e u tekstu : red ni broj u uglastoj
zagradi , prezime i pocetno slovo imena autora (kao i saradnika), naslov rada, mesto i godina izdavanja; za koriscene
casopise i broj stranica (od-do).
Ruko pis treba da sadr:li kratak izvod - rezime (S ummary) na j ednom od j ezika (engleskom, fra neuskom, ruskom ili
nemackom) unoseCi najbitnije naucne rezultate na 1/2 do 1 strani ee, skupa sa naslovom.
Crtezi moraju da budu jasni, pozelj no u erno-beloj tehni ei, prikladnih razmera da se mogu uklopiti u format j edne
kolone (sirina 8 em) ili straniee (sirina 17 em). Crte:l mora biti ko mpletan sa svim oznakama i legendom, i elektronskom
obliku . Fotografije treba da budu ko ntrasne, skenirane i ubacene u tekst. Crte:li se numeri su skupa sa fo tografij ama (ako
ih ima). Redakcij a zadrzava pravo pomeranj a slika u okviru teksta, kada j e to potrebno zbog slaganja teksta. T abele
nose posebne redne broj eve. U slike i tabele za naucne radove i saopstenj a unose se pored srpskog i tekst na j eziku na
koji je preveden rezime.
Auto r daje predlog za kategorizacij u rada: Originalni naucni rad ; Prethodno saopstenj e; sintez ni (revij alni , pregledni)
rad ; neobjavlj en rad sa naucnog skupa. Kategorizaeiju proverava reeezent, a konacnu odluku do nosi Redakeioni
kolegijum.
Sve radove slati na E-mail adresu: [email protected] .rs, ili na adresu : Tina Dasic (za casopi s "Vodoprivreda "),
Gradevinski fakultet, Bul. kralj a Aleksandra 73 , Beograd.
REDAKCIJA
G/avni i odgovorni urednik:
Dr Branislav Dordevic
CIP - Karanonnau11ja y rry6JIHKau11j11
HaponHa 6H6JJHOTeKa Cp611je, I:ieorpa;:J
Zamenik glavnog i odgovornog urednika:
Dr Tina Dasic
626/627
/zdavac:
VODOPRIVREDA I glavni uredn ik Brani slav Dordevic.
- God. 1, br. 1 (1969)- . - Beograd (Kneza Milosa 7-9)
: Srpsko drustvo za odvodnjava nj e i navod njavanje, 1969
- (Beograd : Publi sh).- 29 em
Srpsko drustvo za odvodnjavanje i navodnj ava nje
Slampa:
PUBLISH
Ul. Gospodar Jova nova br. 63, 11000 Beograd
Oslobodeno republi ckog poreza na promet resenjem
Mini starstva za nauk u, tehnologiju i razvoj Republike
Srbije, W 4 13-00-1966/200 1-01 , od 7.11.2001. godine.
Dvomesecno
ISSN 0350-05 19 = Vodoprivreda
COBISS.SR -ID 132 1
Pos
zahte\'
prora ·u
pra,·iJa
VODO!
UDK: 627.51
Originalni naučni rad
PROBLEMI PRI IZRADI KARATA UGROŽENOSTI OD POPLAVA
Miodrag JOVANOVIĆ, Dušan PRODANOVIĆ, Jasna PLAVŠIĆ, Nikola ROSIĆ
Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet
Predrag SRNA, Miloš RADOVANOVIĆ
Ehting d.o.o. Beograd
REZIME
U ovom radu se razmatra problematika izrade karata
ugroženosti od poplava, sa osvrtom na metodološka
načela i konkretne probleme primene tih načela u praksi.
Kao ilustrativan primer korišćena je izrada karata
ugroženosti od poplava na području opštine Čačak.
Izneta su iskustva u vezi sa rešavanjem niza problema
koji su se javili u toku realizacije ovog projekta.
Ključne reči: poplave, karte ugroženosti od poplava
bez digitalnih podloga i podrške geografskih informacionih
sistema (GIS). Pri tome, ovaj inženjerski zadatak zahteva
detaljne ulazne podatke koji nisu uvek na raspolaganju, tako
da je metode proračuna nužno prilagoditi raspoloživim
podacima.
Prema FRMD [1], pri izradi karata plavljenja potrebno je da
se razmotre najmanje tri scenarija.
1)
Poplave male verovatnoće pojave (ekstremno velike
vode, povratnih perioda >>100 godina), uključujući
poplave usled proloma brana i nasipa, kao i poplave
koje su posledica nefunkcionalnosti evakuacionih
objekta, usled greške u njihovom dimenzionisanju, ili
usled kvara ili oštećenja u toku eksploatacije. Tu
spadaju i poplave izazvane zagušenjem mostovskih
otvora, propusta i drugih kontrolnih objekata, kao i
poplave koje su posledica koincidencije velikih voda
na reci i njenim pritokama.
2)
Poplave srednje verovatnoće pojave (velike vode
povratnih perioda oko 100 godina).
3)
Poplave velike verovatnoće pojave (povratnih perioda
10-50 godina) koje mogu biti od interesa za lokalne
zajednice, pa se preporučuje njihovo obuhvatanje
kartama plavljenja na isti način kao kada su u pitanju
poplave sa malom ili srednjom verovatnoćom pojave.
1. UVOD
Problematici zaštite od poplava mnoge zemlje već decenijama poklanjaju veliku pažnju, ali se tek u novije vreme
sistematizovana iskustva pretaču u preporuke i definišu
metodologije opšteg karaktera [3], [4], [7]. Evropska
Direktiva o upravljanju rizikom od poplava Evropskog
parlamenta i Saveta (FRMD - Flood Risk Management
Directive 2007/60/EC [1]), doneta je sa ciljem da se
unapredi zaštita od budućih poplava i definišu mere
upravljanja rizikom od poplava. Zakonom o vodama iz
2010. godine [1] definisana je obaveza kartiranja plavnih
zona i rizika od poplava u Srbiji i navedene su odgovarajuće nadležnosti. Kako kod nas još uvek nisu uspostavljeni
tehnički standardi u ovoj oblasti, studija ugroženosti od
poplava na području opštine Čačak [1] je bila pionirski
pokušaj da se na konkretnom primeru ispune zahtevi
FRMD i Zakona o vodama u pogledu sadržaja, obrade i
načina prezentacije karata plavnih područja i rizika od
poplava. U nastavku se navode problemi koji su se javili u
toku izrade ove studije i opisuje način njihovog rešavanja.
Postupak izrade karata ugroženosti od poplava je veoma
zahtevan, jer obuhvata složene hidrološke i hidrauličke
proračune i analize, kao i primenu određenih kartografskih
pravila. U današnje vreme izrada ovih karata je nezamisliva
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Za svaki od navedenih scenarija, na karti plavljenja treba
prikazati [7]: (1) granice plavnog područja, (2) raspored
dubina plavljenja (kota nivoa vode) i (3) raspored brzine
toka (ukoliko je neophodno).
Karte plavljenja se rade za postojeće uslove, pretpostavljajući da je uticaj klimatskih promena već sadržan u ažuriranim hidrološkim ulaznim podacima.
3
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
2. PRIMENA GIS ALATA U PRIPREMI
TOPOGRAFSKIH PODLOGA
Topografske podloge, koje pokrivaju površinu od oko 630
km2 sliva Zapadne Morave na teritoriji opštine Čačak
(slika 1), sastojale su se od: digitalizovanih i georeferenciranih karata u razmeri 1:25000, digitalnog ortofoto plana
u razmeri 1:5000 i digitalnog modela terena iz 2004. godine
u UTM34N/ ETRS89 koordinatnom sistemu sa lokalnim
ortometrijskim visinama.
Miodrag Jovanović i saradnici
Za efikasan rad sa raznorodnim podlogama, kako po vrsti
(analogne papirne karte, vektorske i raster digitalne karte),
tako i po rezoluciji i projekciji, neophodno je koristiti GIS
(Geografski Informacioni Sistem) programske alate. Na
žalost, kao što kod nas nije standardizovan format planske
dokumentacije, tako nije standardizovan ni način ni format
njene digitalne razmene [1].
Slika 1. Hidrografska mreža na području opštine Čačak [11]
Digitalni model terena (DMT) koji poseduje grad Čačak
imao je nedovoljnu rezoluciju (50×50 m) i nije sadržavao
linijske objekte poput nasipa, rečnih korita, puteva i pruga,
koji su za kartiranje plavnih zona od suštinskog značaja.
Zbog toga je DMT grada kombinovan sa DMT celog sliva
(slika 2). Na tako dobijenom DMT su naknadno ugrađene
informacije o glavnim nasipima, kanalima kao i rečnim koritima. Takođe su dodate i informacije prikupljene
geodetskim snimanjem na terenu. Ovo je iziskivalo veliki
dodatni rad da bi se na kraju formirao DTM dovoljno
4
kvaliteten za kartiranje plavnih područja. Kao provera
korigovanog DMT, poslužila je hidrografska mreža
dobijena pomoću GIS alata koji automatski analizira tečenje
vode po terenu (slika 3). Otklanjanjem grešaka kao što su na
primer “prekidi” u linijama vodotoka, formiran je konačni
DTM koji verno reprodukuje topografske uslove u prirodi i
može da posluži za izradu podloga neophodnih za
hidrološke analize -- za automatsko određivanje granica
slivnih površina i njihove veličine, prosečnog nagiba sliva,
uzdužnog nagiba rečnih korita i dr.
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Miodrag Jovanović i saradnici
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
Slika 2. DMT opštine i slivnog područja pritoka reke Zapadne Morave (koja nije prikazana na slici) [11]
Slika 3. Provera DMT automatskim generisanjem
hidrografske mreže i njenim poređenjem sa stvarnom
mrežom vodotoka [11].
Analizom DMTa, pomoću GIS operacija presecanja terena,
mogu se dobiti karakteristični poprečni i uzdužni profili
rečnih korita i priobalja, neophodni za hidrauličke
proračune. Međutim, to je zahtevalo da tačnost (rezolucija)
DMT bude znatno veća od one kod raspoloživog DMT.
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Slika 4. Deo DMT izrađenog pomoću alata Google® i
AutoCAD®.
Pojavila se dilema da li ulagati veliki dodatni napor na
sređivanju postojećeg DMT kako bi on odgovorio
potrebama hidrauličkog proračuna, ili da se karakteristični
računski profili odrede „ručno“, što je lakši i brži način
(opravdan ako se isljučivo radi o proračunu linijskih 1D
tokova).
5
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
U datom slučaju primenjen je ovaj drugi pristup, iako
zahteva više napora da se prikažu rezultati proračuna -granice plavnih zona sa rasporedom dubine plavljenja.
Baveći se problematikom digitalnih topografskih podloga,
razmatrane su i druge informatičke mogućnosti. Tako se
pokazalo da Internet aplikacija GoogleEarth(PRO)® može
poslužiti kao interesantan izvor podataka za formiranje
DMT. Koristeći alate koji su dostupni u Autodesk
programskom paketu Civil3D®, ili kroz Autodeskov
AutoCAD MAP 3D 2014® (sa dodatnim modulom
PlexEarth®), moguće je lako preuzeti tačke sa visinskim
kotama terena i formirati DMT (slika 4), ili preuzeti gotove
poprečne preseke po zadatoj putanji. Takođe, ovi paketi
imaju i mogućnost preuzimanje ortofoto podloga.
Pomenuti informatički alati omogućavaju brzu i relativno
jednostavnu pripremu podloga za hidrološke analize širih
područja u razmerama 1:25.000 do 1:50.000, sa visinskom
tačnošću do jedan metar.
3. HIDROLOGIJA VELIKIH VODA
Zadatak hidrološke analize velikih voda je da obezbedi
merodavne veličine za projektovanje objekata i sistema
zaštite ili ocenu verovatnoće pojave kritičnih događaja. S
obzirom da se na ovim rezultatima analize velikih voda
zasnivaju mere zaštite od poplava, jasan je interes da
analiza velikih voda bude što kvalitetnija.
Način analize i proračuna velikih voda zavisi na prvom
mestu od raspoloživih podataka [14]. Na izučenim slivovima (tj. kada se raspolaže osmotrenim podacima o protocima na rečnom profilu od interesa) osnovno sredstvo za
analizu velikih voda je njihova statistička analiza. Na
neizučenim ili nedovoljno izučenim slivovima je neophodno da se oticaj velikih voda računa na osnovu podataka
o padavinama tj. na osnovu računskih kiša.
Statistička analiza velikih voda je alat za povezivanje
veličine velikih voda sa verovatnoćom njihove pojave. U
praksi se najčešće sprovodi na nizovima maksimalnih
godišnjih protoka, mada se smatra da nešto složenija tzv.
metoda pikova koja uzima u obzir sve velike vode iznad
nekog praga daje pouzdanije procene velikih voda [15],
[16]. Takođe se smatra da se pouzdaniji rezultati mogu
dobiti regionalnom statističkom analizom jer se na taj način
pojedine lokacije ne posmatraju izolovano već u
regionalnom kontekstu.
Verovatnoća pojave velikih voda najčešće se izražava kao
godišnja verovatnoća prevazilaženja p(x) tj. verovatnoća da
6
Miodrag Jovanović i saradnici
godišnji maksimum prevaziđe vrednost x. Povratni period
(u godinama) T(x) je recipročna vrednost ove verovatnoće i
predstavlja očekivani broj godina za koji će se protok x
prevazići bar jednom. Rizik prevazilaženja tokom veka
objekta R(x) je verovatnoća da se vrednost x prevaziđe bar
jednom tokom projektnog veka objekta.
Osnovni problem u statističkoj analizi velikih voda su kratki
istorijski nizovi i period obrade, od kojih zavise vrednosti
merodavnih velikih voda. Drugi značajan problem je
neizvesnost u oceni merodavnih velikih voda male
verovatnoće pojave pri ekstrapolaciji raspodele velikih voda
izvan raspona osmotrenih vrednosti.
Analiza velikih voda na osnovu računskih kiša je standardni
postupak na neizučenim slivovima. Osnovna pretpostavka
ovog pristupa je da je povratni period velikih voda isti kao
povratni period računske kiše. Zbog nelinearne i
nejednoznačne veze između padavina i oticaja, uvek postoji
sumnja u opravdanost ove pretpostavke. Iskustvo pokazuje
da se ova pretpostavka može prihvatiti samo za male
povratne periode (npr. do 10 godina) [17].
Računske kiše su hipotetičke kišne epizode koje treba da
odražavaju karakteristike realnih kišnih epizoda na datoj
lokaciji, uključujući ukupnu visinu kiše, raspored intenziteta
kiše u vremenu i prostorni raspored. Ukupna visina kiše
zavisi od trajanja kiše i verovatnoće pojave, što se prikazuje
zavisnostima visina – trajanje – povratni period kiše (HTP)
ili intenzitet – trajanje – povratni period (ITP). Vremenska
raspodela kiše je takođe veoma važna jer vremenski
neravnomerna kiša uvek daje veći oticaj od ravnomerne,
naročito na manjim slivovima. Ako nisu na raspolaganju
oblici računskih kiša dobijeni statistički iz podataka
osmatranja, preporučuje se primena metode alternativnih
blokova kojom se neravnomerna kiša dobija iz krivih HTP i
indirektno u sebi sadrži računske visine kiša različitih
trajanja.
Jedan od standardnih problema u praksi je taj da su kiše
kratkog trajanja (tj. krive HTP i ITP) dostupne na malom
broju lokacija pluviografskih stanica. S druge strane,
dnevne kiše sa padavinskih stanica su lakše dostupne.
Uobičajena je praksa da se krive HTP ili ITP transponuju sa
poznatih lokacija na nepoznate u bezdimenzionalnom
obliku u odnosu na visinu dnevnih kiša (kada se ponekad
nazivaju redukcionim krivama). Računske dnevne kiše
zadatih verovatnoća pojave na padavinskim stanicama
koriste da bi se došlo do prosečne visine dnevne kiše na
slivu iste verovatnoće pojave.
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Miodrag Jovanović i saradnici
Raspoloživi podaci o padavinama u široj okolini opštine
Čačak sastojali su se od nizova godišnjih maksimuma
dnevnih kiša na više padavinskih stanica i računskih kiša
verovatnoće prevazilaženja 5%, 2% i 1% trajanja 60, 120,
180, 360, 720 i 1440 minuta na glavnoj meteorološkoj
stanici Požega. Na raspolaganju su takođe bili karakteristični proticaji velikih voda na Zapadnoj Moravi.
Proračun oticaja velikih voda se obično sprovodi u dva
koraka: (1) proračun efektivne kiše i (2) proračun hidrograma direktnog oticaja. Efektivna kiša se najčešće računa
metodom SCS uz usvajanje broja krive CN. Ova metoda se
obično koristi uz standardnu pretpostavku da početni gubici
iznose 20% kapaciteta zemljišta za upijanje, dok se za
velike vode kritičnija situacija može očekivati za manje
početne gubitke od ovih. Savetuje se oprez pri korišćenju
formula za korekciju broja CN za uslove velike prethodne
vlažnosti jer mogu dati nerealne vrednosti oticaja. Takođe
ne treba zaboraviti da je metoda SCS namenjena radu sa
dnevnim kišama, a ne kišama kratkog trajanja. U drugom
koraku obično se koriste sintetički jedinični hidrogrami čiji
se pojedini parametri određuju iz empirijskih izraza;
primenljivost ovih izraza na datu lokaciju uvek treba
proveriti.
U slučaju studije za opštinu Čačak, razmatrano je ukupno
24 sliva do izabranih profila za proračun velikih voda, koji
su najčešće predstavljali preseke vodotoka sa
saobraćajnicama, dok je jedan manji deo izabran u okviru
dekompozicije velikih slivova na manje. Svi slivovi su
hidrološki neizučeni osim 4 sliva na čijim se izlazima nalaze
stanice RHMZ. Ovi izučeni slivovi su poslužili za
verifikaciju metodologije proračuna na neizučenim
slivovima. U okviru toga se došlo do zaključka da je u
primenjenoj SCS metodi za proračun računskih velikih
voda potrebno korigovati brojeve krivih CN koji su procenjeni na osnovu namene površina na slivu iz CORINE
Land Use podloga za oko 10%, kao i da treba usvojiti
manje početne gubitke u proračunu efektivne kiše i to u
zavisnosti od povratnog perioda računske kiše.
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Rezultate proračuna oticaja velikih voda uvek treba verifikovati u poređenju sa rezultatima regionalnih analiza kao
što su regionalne krive specifičnog oticaja u zavisnosti od
površine sliva za homogene regione ili anvelope maksimalnih protoka (slika 5).
10
q (m3 /s/km2)
U ovom postupku postoji više problema koji doprinose
neizvesnostima u oceni velikih voda: (1) pitanje
reprezentativnosti zavisnosti HTP koje se transponuju sa
druge lokacije, (2) izjednačavanje dnevnih i 24-časovnih
kiša iako po svojoj prirodi 24-časovne kiše moraju biti veće
od dnevnih, i (3) osrednjavanje redukcionih krivih (tj.
bezdimenzionalne krive kiša kraćeg trajanja u odnosu na
računske dnevne kiše) za različite verovatnoće pojave, čime
se još više zanemaruje nelinearnost veze padavine-oticaj.
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
1
Т = 100 год
рег. крива ВОС 2009
0.1
1
10
100
1000
2
A (km )
Slika 5. Stogodišnje velike vode na neizučenim slivovima
na teritoriji opštine Čačak u proeđenju sa regionalnom
krivom formiranom na osnovu rezultata Vodoprovredne
osnove Srbije (VOS) iz 2009. godine [18].
4.
HIDRAULIČKI PRORAČUNI
Proračuni plavnih zona standardno se obavljaju pomoću
modela linijskog (1D) tečenja. U posebnim slučajevima,
kada ne postoji jasno definisan pravac strujanja (tipičan
primer je plavljenje ravničarskog područja usled proloma
nasipa) ostavlja se mogućnost korišćenja i modela
ravanskog (2D) tečenja. Hidraulički proračuni se baziraju
na pretpostavkama koje se obrazlažu u nastavku.
(1) Tečenje je linijsko i ustaljeno, sa protocima koji
odgovaraju vrhovima sintetičkih talasa dobijenim
hidrološkom analizom. To znači da sračunato plavno
područje nije zasnovano na dinamici poplavnih talasa, već
odgovara nekom hipotetičkom stanju jednovremene pojave
izabranog protoka u svim računskim profilima datog
vodotoka. Ova pretpostavka nije fizički realna jer se
zanemaruje vremenski faktor, ali olakšava proračun i
obezbeđuje da sračunato plavno područje bude na strani
sigurnosti.
7
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
(2) Presudan uticaj na veličinu sračunatog plavnog područja
imaju granični uslovi. Smatra se da najnepovoljniji scenario
za kartiranje plavnih zona podrazumeva istovremenu
pojavu velikih voda iste verovatnoće pojave na svim
pritokama matične reke i na njoj samoj. Na primer, u
konkretnom slučaju je razmatran scenario istovremene
pojave 100-godišnje velike vode na svim bujučnim
pritokama Zapadne Morave, u kombinaciji sa kotom nivoa
100-godišnje velike vode Morave na ušćima ovih pritoka.
Iako se koincidencija velikih voda na pritokama može
opravdati relativno malim slivnim područjem, ovako
drastično nepovoljan scenario je samo hipotetički slučaj
koji garantuje da će rezultati hidrauličke analize biti daleko
na strani sigurnosti.
(3) Potencijalno plavno područje zavisi i od sigurnosti
postojećih nasipa. Ako su nasipi dimenzionisani na 100godišnju veliku vodu (što je kod nas najčešći slučaj), može
se pretpostaviti da su oni u punoj funkciji i da sprečavaju
izlivanje svih velikih voda povratnih perioda do 100
godina1. Problem „zaostalog rizika“ koji se odnosi na
mogućnost proloma nasipa se može zasebno razmatrati,
hidrauličkim proračunom neustaljenog 1D ili 2D tečenja (u
zavisnosti od konkretnih uslova), pri čemu se mesto
potencijalnog proboja nasipa utvrđuje obilaskom terena, ili
se usvaja po kriterijumu najnepovoljnijih posledica po
branjeno područje.
Hidraulički proračuni u okviru studije plavnog područja
opštine Čačak [11] obavljeni su pomoću softverskog paketa
HEC-RAS [10] koji se standardno koristi u našoj praksi. U
proračunu je pretpostavljeno linijsko, ustaljeno, nejednoliko
tečenje. Od ukupno 32 pritoke Zapadne Morave,
obuhvaćeno je 14 pritoka, izabranih po kriterijumu obima
dosadašnjih izlivanja i veličine šteta. Proračunima, kojima
su obuhvaćene velike vode povratnih perioda 20, 50 i 100
godina, prethodila su geodetska snimanja glavnih (minor)
korita razmatranih vodotoka, dok su podaci vezani za
geometriju inundacija dobijeni korišćenjem skeniranih i
digitalizovanih karata u razmeri 1:25000. Treba napomenuti
da je povezivanje programa HEC-RAS sa GIS okruženjem
omogućeno kroz aplikaciju HEC-GeoRAS, koja
obezbeđuje efikasnu razmenu ulaznih podataka i rezultata
(plavnih zona) sa softverskim paketom ArcGIS.
Hidraulički proračuni koji se obavljaju za potrebe izrade
karata plavnih područja suočeni su sa brojnim teškoćama bar kada su u pitanju bujični vodotoci. Jedan od osnovnih
Miodrag Jovanović i saradnici
problema je nemogućnost pouzdane kalibracije računskog
modela. Na „neizučenim slivovima“ po pravilu ne postoje
snimljene linije nivoa, a retko se mogu naći i tragovi velikih
voda iz prošlosti, koji bi poslužili za bilo kakvu proveru
proračuna. Zato su vrednosti parametara modela – u slučaju
linijskog modela reč je o Maningovom koeficijentu otpora –
usvajane na osnovu iskustva, obilaska terena i preporuka iz
literature [6]. (U ovakvim slučajevima se preporučuje
analiza osetljivosti rezultata na vrednosti ulaznih
parametara, da bi se procenila veličina moguće greške u
sračunatim dubinama i brzinama.)
Drugi značajan problem je vezan za ograničenje linijskog
računskog modela da reprodukuje strujnu sliku u izrazito
ravničarskim predelima. U konkretnom slučaju, gornji tok
bujičnih pritoka Zapadne Morave karakteriše uska dolina sa
dominantnim pravcem strujanja, dok je donji tok u
unundacijama Morave, gde strujanje izlivenih voda ima
prostoran ili ravanski karakter. Za modeliranje tečenja u
gornjem toku prikladan je linijski (1D) model, a u donjem
toku, ravanski (2D) model. Ako se vodotok u celini
modelira kao linijski tok, postavlja se pitanje kako odrediti
granice poprečnih profila u ravnici (slika 6), odnosno kako
na tom području razdvojiti računske domene blisko
lociranih vodotoka. Ovaj problem je rešen tako što su na
osnovu ortofoto dokumentaicije i satelitskih snimaka
(Google Earth®), kao i obilaskom terena, utvrđene trase
lokalnih puteva sa dovoljno visokom niveletom da se mogu
smatrati granicama plavnih kaseta (slika 6). Na taj način su
poprečni profili linijskog modela ograničeni položajem i
nadvišenjem lokalnih puteva u odnosu na okolni teren. (U
uslovima kada je priobalju Zapadne Morave evidentno
ravansko tečenje, ovo je bilo iznuđeno i jedino moguće
rešenje imajući u vidu raspoloživo vreme i finansijska
sredstva predviđena za realizaciju ovog projekta.)
Sledeći problem je povezan sa prethodnim, a odnosi se na
izraženu neravnomernost uzdužnog nagiba rečnih korita
(slika 7). U hidrauličkom smislu, taj problem se manifestuje
u vidu mešovitog (burnog i mirnog) režima tečenja, sa
čestom pojavom hidrauličkog skoka. Iako softverski paket
HEC-RAS ima mogućnost automatskog obuhvatanja oba
režima tečenja, kvalitet rezultata u znatnoj meri zavisi od
znanja i iskustva korisnika. U datom slučaju se pokazalo da
je za procenu realnosti dobijenih rezultata bila neophodna
ne samo pažljiva analiza sračunatih linija nivoa, već i
njihova provera na terenu.
1
Pitanje je kako u hidrauličkom proračunu tretirati ekstremno retke velike vode (na primer 1000-godišnju veliku vodu), kada nivo prevazilazi
kote krune nasipa. Jedna od mogućnosti je da se u tom slučaju nasipi u potpunosti izostave, smatrajući da su na velikoj dužini uništeni
prelivanjem.
8
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Miodrag Jovanović i saradnici
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
Slika 6. Određivanje granica poprečnih profila u proračunu linijskog (1D) tečenja [11].
Slika 7. Uzdužni profili pritoka Zapadne Morave na području opštine Čačak [11].
Slika 8. Modeliranje mostovskih suženja kao kontrolnih preseka za evakuaciju velikih voda [11].
usvojena granica
računska granica
Slika 9. Računska i usvojena granica plavnog područja [11].
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
9
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
Sledeći problem hidrauličkog modeliranja je obuhvatanje
lokalnih kontrolnih preseka, kao što su mostovska suženja,
propusti i druge prepreke za nesmentanu evakuaciju velikih
voda (slika 8). Ovi lokaliteti se mogu efikasno modeliti
pomoču programa HEC-RAS pod uslovom da su poznate
geometrijske karakteristike objekata i dobro određene
vrednosti koeficijenata lokalnih gubitaka. U praksi se mora
računati s tim da ovi podaci nedostaju i da je potrebno
uložiti vreme i novac da se objekti snime na terenu i u
model unesu verodostojni ulazni podaci, od čega bitno
zavisi kvalitet rezultata proračuna.
I na kraju, treba razmotriti i kako će se konačno usvojiti
granice plavne oblasti. Naime, iskustvo pokazuje da se
Miodrag Jovanović i saradnici
unutar sračunate plavne zone obično pojavi više „ostrva“ –
delova terena (često sa stambenim i drugim objektima)
okruženi izlivenom vodom (slika 9). U konkretnom slučaju
ovi delovi su uključeni u plavno područje i prikazani na
odgovarajućim kartama ugroženosti.
5.
KARTE UGROŽENOSTI OD POPLAVA
Ove karte prikazuju stanje poplavljenosti po
katastarskim opštinama da bi ih koristio što veći krug
korisnika. Na kartama su prikazane plavne površine za
sva tri razmatrana povratna perioda, pri čemu su kao
podloga korišćene skenirane karte u razmeri 1:25000 i
ortofoto plan (slike 10 i 11).
Slika 10. Atlas ugroženosti od 100-godišnje velike vode na području opštine Čačak [11].
10
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Miodrag Jovanović i saradnici
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
Slika 11. List iz atlasa ugroženosti opštine Čačak od poplava povratnog perioda 100 godina (gore) i uvećani detalj jedne karte
ugroženosti sa istog područja (dole) [11].
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
11
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
Miodrag Jovanović i saradnici
Pri izradi ovih karti usvojena su određena kartografska
pravila shodno evropskim preporukama [1], [7], kao i
odredbama Zakona o vodama [2]. Plavne zone su prikane u
nijansama plave boje koje odražavaju raspored sračunatih
dubina plavljenja, a providnost plavne zone je podešena
tako da se unutar nje lako mogu identifikovati ugroženi
objekti („receptori rizika“). Treba napomenuti i to da rad u
GIS okruženju omogućava i izradu različitih karata
ugroženosti, čiji se sadržaj i nivo detaljnosti mogu
prilagoditi neposrednim korisnicima (opštinske službe,
urbanistički zavodi, sektor za vanredne situacije, osiguravajuća društva i dr.).
6.
Hidraulički proračuni imaju svoja ograničenja koja
utiču na pouzdanost rezultata: neadekvatnost modela
(1D ili 2D), ne/ustaljen i mešovit režim tečenja,
objekti (mostovi, propusti i dr.), prolom nasipa
(„zaostali rizik“).
7.
Za sada kod nas ne postoji opšte prihvaćena
metodologija za izradu karata ugroženosti od poplava.
Ako se zasnivaju na proračunu linijskog ustaljenog
tečenja, ove karte prikazuju hipotetičko stanje
poplavljenosti pri istovremenoj pojavi maksimalnog
protoka u svim računskim profilima.
6. ZAKLJUČCI
8.
Računski određene plavne zone neophodno je
proveriti na terenu i po potrebi, korigovati tako da
budu na strani sigurnosti.
9.
Kartiranje ugroženosti usled potencijalnog proloma
nasipa podrazumeva određivanje mesta proloma,
prikupljanje i obradu većeg fonda ulaznih podataka i
složenije proračune (2D model, ili kombinacija 1D/
2D modela).
1.
2.
Kartiranje plavnih zona i rizika od poplava je
zakonska obaveza, usklađena sa Evropskom
direktivom o poplavama. Kao jedna od
„neinvesticionih mera“ zaštite od poplava, predstavlja
osnovu za efikasno i održivo upravljanje poplavama,
u duhu načela „živeti sa poplavama“. Međutim, u
ovom trenutku kod nas ne postoje tehnički standardi
za izradu karata ugroženosti od poplava.
Pomoću GIS alata je moguće popraviti postojeće
digitalne podloge, ili digitalizovati postojeće karte, ili
uklopiti dodatno snimljene delove terena u DMT, ali
je potreban veliki dodatni rad. Za izradu karata
plavljenja u većini slučajeva neophodna je veritkalna
tačnost DMT od oko 10 cm.
3.
Merodavne velike vode se menjaju kroz vreme jer
zavise od perioda obrade, pa je neophodno ažuriranje
hidroloških analiza sa što dužim nizovima osmotrenih
protoka i kiša.
4.
Proračun merodavnih velikih voda na neizučenim
slivovima zavisi od velikog broja usvojenih faktora.
Izdavanje preporuka i standarda za proračun bi
pomoglo projektantima, investitorima i nadležnim
državnim
institucijama da se smanji faktor
subjektivnosti i proizvoljnosti u ovim analizama.
5.
12
Izrada karata ugroženosti od poplava je zahtevan
poduhvat, suočen sa brojnim teškoćama. U
hidrauličkom proračunu prisutne su brojne
neizvesnosti (topografija rečnog korita, rapavost,
granični uslovi, lokalni gubici i dr). Klasična
kalibracija računskog modela u velikom broju
slučajeva nije moguća.
10. Neopodno je u što kraćem roku formulisati tipski
projektni zadatak za izradu karata ugroženosti od
poplava, kao i doneti odgovarajuća tehnička uputstva
za inženjere koji ove projektne zadatke treba da
realizuju u praksi.
LITERATURA
[1] Direktiva 2007/60/EC Evropskog parlamenta i Saveta
o proceni i upravljanju rizikom od poplava (Directive
2007/60/EC of the European Parliament and of the
Council of 23 October 2007 on the assessment and
management of flood risks,
( http://ec.europa.eu/environment/njater/flood_risk/ )
[2] Zakon o vodama, Službeni glasnik Republike Srbije,
br. 30/10 od 7.5.2010.
[3] Jovanović, M., „Integrated Flood Management“,
predavanja na međunarodnom poslediplomskom kursu
učenja na daljinu „Educate!“, 2008-2012.
[4] Jovanović, M., Todorović, A., Rodić, M., Kartiranje
rizika od poplava, Vodoprivreda, Vol. 41, br. 1-3,
2009.
[5] Jovanović, M., „Odbrana od poplava“, predavanja u
elektronskom obliku, Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet, Beograd, 2010.
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
Miodrag Jovanović i saradnici
Problemi pri izradi karata ugroženosti od poplava
D. Blagojević), Univerzitet u Beogradu, Građevinski
fakultet, ISBN 86-7518-070-5, 2006.
[6] Jovanović, M. „Regulacija reka - rečna hidraulika i
morfologija“, Univerzitet u Beogradu – Građevinski
fakultet, Beograd, 2008.
[13] Wilson, J. P. i Gallant, J. C., Terrain Analysis,
[7] LAWA, German Working Group on Water Issues of
Principles and Applications. John Wiley & Sons,
ISBN 0-471-32188-5, 2000.
the Federal States and the Federal Government,
„Recommendations for the Establishment of Flood
Hazard and Flood Risk Maps“, Dresden, 2010.
[14] Jovanović, S., Hidrologija, poglavlje 2, Tehničar 6,
Građevinska knjiga, 1990.
[8] Rosić, N., Jovanović, M., Stohastički pristup u od-
[15] Plavšić, J., Neizvesnosti u analizi velikih voda me-
ređivanju šteta od poplava, Vodoprivreda, Vol. 40, br.
4-6, 2008.
todom parcijalnih serija, Vodoprivreda, 38 (1-3), str.
41-50, 2006.
[9] Studija mapiranja plavnih zona u Srbiji, SoFPAS, Prva
[16] Plavšić, J. i Milutinović, R., O računskim nivoima
faza, EPTISA, jun 2012.
vode za zaštitu od poplava na Dunavu kod Novog
Sada, Vodoprivreda, 42(1-3), str. 69-78, 2010.
[10] US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering
Center, HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic
Reference Manual, V. 4.1.0, 2010.
[17] Petrović, J., Analiza pouzdanosti procene velikih voda
na malim slivovima, Vodoprivreda, 29(1-2), str. 97103, 1997.
[11] Studija i Plan zaštite od poplava teritorije lokalne
samouprave grada Čačka, Univerzitet u Beogradu –
Građevinski fakultet i EHTING, 2012.
[18] Vodoprivredna osnova Republike Srbije, Ministarstvo
za poljoprivredu, šumarstvo i vodopivredu, Institut za
vodoprivredu „Jaroslav Černi“, Beograd, 1996.
[12] Burrough, P. A i McDonel, R. A., Principi geografskih
informacionih sistema (prevod sa engleskog B. Bajat i
PROBLEMS IN CREATING FLOOD HAZARD MAPS
by
Miodrag JOVANOVIĆ, Dušan PRODANOVIĆ, Jasna PLAVŠIĆ, Nikola ROSIĆ
University of Belgrade – Faculty of Civil Engineering, Serbia
Predrag SRNA, Miloš RADOVANOVIĆ
Ehting d.o.o., Belgrade, Serbia
Summary
This paper deals with problems of creating flood hazard
maps, considering methodology and problems of its
implementation in practice.
A case study, pertaining to production of flood hazard maps
for municipality Čačak in Serbia is used as an illustrative
example of how to solve various problems facing such
projects.
Key words: floods, flood hazard maps
Redigovano 17.11.2014.
VODOPRIVREDA 0350-0519, 46 (2014) 267-272 p. 3-13
13
Download

0350-0519, 46 (2014) 267-272, p. 1-216