HIDROLOGIJA I HIDROLOGIJA I – – PREDAVANJA PREDAVANJA GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEU GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEU Č Č ILI ILI Š Š TA U RIJECI TA U RIJECI Prof. Prof. dr. dr. sc sc . . Nevenka Nevenka O O ž ž ani ani ć ć , , dipl.in dipl.in ž ž . . gra gra đ đ . .
HIDROLOGIJA Fizicke Osobine Sliva HIDROLOGIJA I – PREDAVANJA
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
HIDROLOGIJA I HIDROLOGIJA I –– PREDAVANJAPREDAVANJA
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUGRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČČILIILIŠŠTA U RIJECITA U RIJECI
-Fizičke osobine sliva kao oborinskog područja s kojega dio oborina (koji otječe) dotječe određenom profilu vodnog toka, sadržane su u njegovoj:
-Veličini-Obliku-Padu-Visinskim odnosima u slivu-Gustoći riječne mreže-Geološkim činiocima-Osobinama tla-Vegetaciji-Utjecaju ljudskog rada
FIZIFIZIČČKE OSOBINE SLIVAKE OSOBINE SLIVA- Topografska vododjelnica (spaja točke s najvećom nadmorskom visinom između dva sliva)- Hidrološka vododjelnica (definira granicu površina dva sliva sa kojih se vode slijevaju jednim ili drugim slivom). Ovisi o geološkoj građi sliva, pa se često naziva i hidrogeološkavododjelnica
- VELIČINA SLIVA – određuje se planimetriranjem (km2, ha..) sa topografskih karata ili koristeći elektroničkim alatima (GIS i sl.)- OBLIK SLIVA – o njemu ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog otjecanja, te dimenzije, oblik i uzdužni profil vodotoka.
OPĆI-PRAVOKUTNI- koncentracija spora- velike vode dugotraju- otjecanjedugotrajno
Tipovi slivova prema obliku
-PAD SLIVA I VISINSKI ODNOSI U SLIVU
-Pad sliva nije u hidrološkom smislu posve definiran, već se često izjednačuje s padovima glavnog vodotoka i njegovih pritoka (odnos između hipsometrijske krivulje i krivulje površina).-Tako imamo bruto pad vodotoka i srednji pad vodotoka
-Najčešći pokazatelj odnosa u slivu – srednja (nadmorska) visina
-Najlakše se određuje planimetriranjem površina koje omeđuju susjedne izohipse, primjenjujući izraz:
∑=
=
=ni
i
iisl A
hAh
1
n - broj površina Ai
ih - srednja nadmorska visina površine Ai (mn.m.)
A – ukupna površina
gdje je:
- Oblik i karakteristike sliva su veoma važni elementi kod proračuna protoka i ostalih elemenata neophodnih pri regulaciji vodotoka.
a) Hipsometrijska krivuljab) Krivulja površina
-GUSTOĆA RIJEČNE MREŽE
-Definirana je izrazom: ∑=
=
=ku
uu
uu L
AD
1
1
gdje je:
u – red vodotoka
k – najviši red vodotokau promatranom slivu
Au – površina sliva vodotoka reda u
Lu – duljina vodotokareda u
-GEOLOŠKI ČINIOCI-Utječu na režim otjecanja (površinsko, podpovršinsko i podzemno)
Vrste strujanja iz vodotoka u podzemlje i obrnuto:-Normalno strujanje (prihranjivanje vodotoka iz podzemlja kod niskih vodostaja-Influentno strujanje (vodotok prihranjuje podzemlje neovisno o vodostaju)-Efluentno strujanje (vodotok se prihranjuje iz podzemlja neovisno o vodostaju)
-OSOBINE TLA-Sadržaj vode u tlu vezan je sa njegovom strukturom
- Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline, prašine i pijeska, te raspoloživog prostora između tih čestica
-Voda s površine popunjava prostor između zemljišnih čestica pod djelovanjem adhezije, površinske napetosti i/ili sile gravitacije, radi čega se voda klasificira kao: adhezijska voda (vlaga), kapilarna voda, temeljna ili gravitacijska voda (podzemna voda).
-VEGETACIJA
-Utjecaj biljnog pokrova nekog sliva od bitnog je značaja na režim otjecanja. - zadržavanje vode na lišću i granju- sprečavanje erozije zemljišta- kod listopadnog drveća ovisi o godišnjem dobu- utječe i na topljenje snijega (sporije se topi i duže zadržava pod zaštitom šume)
- UTJECAJ LJUDSKOG RADA
- aktivnosti u poljoprivredi, šumarstvu i urbanizmu- izvedba hidrotehničkih radova i objekata (isušivanje poplava, izgradnja nasipa za obranu od poplava, regulacija vodotoka, izgradnja akumulacija i retencija u različite svrhe…
PROCESI U SLIVUPROCESI U SLIVUPROCESE U SLIVU čine vremenski promjenjivi parametri zemaljske faze hidrološkog ciklusa: evapotranspiracija, upijanje, površinski procesi, podpovršinski procesi i procesi u riječnom koritu
-EVAPOTRANSPIRACIJA
-Evaporacija + transpiracija = gubici vode u hidrološkom ciklusu kada se voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu
- UPIJANJE
- Infiltracija – prolazak vode s površine u unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode- Procjeđivanje (filtracija) – strujanje vode kroz zasićenu sredinu- Na intenzitet infiltracije (mm/h) utječe veći broj povezanih čimbenika: jačina oborina, fizičke osobine tla (poroznost, granulacija, sadržaj vlage..) stanje površine tla (gustoća i vrsta biljnog pokrova), kemijski sastav zemljišnih čestica, temperatura tla i dr.
- POVRŠINSKI PROCESI
- Intercepcija – zadržavanje dijela oborina na lišću i granama vegetacije
- Zadržavanje vode u udolinama – voda ne otječe površinski već se infiltrira i/ili evaporira
- Nagomilavanje i topljenje snijega – oko 300 mm svježeg snijega odgovara visini kiše od 25 mm
- Površinsko otjecanje – ako je intenzitet oborina malen, manji od upijanja ili evapotranspiracije tlo će upiti svu oborinu ili će ona ispariti, a ako je veća dolazi doPOVRŠINSKOG OTJECANJA
- to je nejednoliko (prostorno promjenjivo) i neustaljeno (vremenski promjenjivo) tečenje
- VRIJEME KONCENTRACIJE SLIVA – vrijeme koje je potrebno da elementarni efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta opažanja.
- vrijeme tečenja po površini sliva – tsl (h)- vrijeme tečenja u vodotocima višeg i nižeg reda – tv (h)
tc = tsl + tv (h)
- Izokrone – linije koje povezuju točke u prostoru između kojih je jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode- položaj im se mijenja zbog promjenjivih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltacije
- PODPOVRŠINSKI PROCESI
- Kretanje zemljišne vlage
- Podpovršinsko otjecanje – otjecanje vode kroz rastresit (porozan) i nezasićen sloj tla
- brzo potpovršinsko (direktno otjecanje)- sporo potpovršinsko (bazno otjecanje
- Perkolacija – poniranje vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj površini podzemne vode
- Strujanje podzemne vode – kretanje vode kroz zasićeno porozno tlo
- PROCESI U RIJEČNOM KORITU
- Evaporacija- Tečenje vode (protok)- Pronos nanosa- promjena oblika (deformacija) korita
- OTJECANJE
- Otjecanje je efektivni dio oborina koje otječu- Hidrogram – grafički prikaz promjene protoka Q u vremenu t
- Oblik hidrograma
- razdoblje porasta- razdoblje vršnog dijela - razdoblje opadanja
- Vršni protok se javlja u pravilu u trenutku kada u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli sliv. U principu (ne uvijek), taj trenutak definira vrijeme koncentracije tc
-Hidrogram se može razdvojiti na komponente - direktnog otjecanja- baznog otjecanja
- Jedinični hidrogram – hidrogram direktnog otjecanja nastao od 1 mm efektivne oborine Hef koja je ravnomjerno pala na cijelu slivnu površinu, konstantnom jačinom i tijekom zadanog vremenskog intervala T (5 min do 24 sata)
Za jedan sliv se moZa jedan sliv se možže konstruirati jedinie konstruirati jediniččni ni hidrogramhidrogram bilo kojeg bilo kojeg trajanja T.trajanja T.
T-satni jedinični hidrogram i njegov uzrok - hijetogram jediničneoborine trajanja T
Metode sintetiMetode sintetiččkih kih hidrogramahidrograma
Pojednostavljenje postupka konstrukcije sintetiPojednostavljenje postupka konstrukcije sintetiččkog kog hidrogramahidrograma dala je dala je ameriameriččka institucija ka institucija ««TheThe SoilSoil ConservationConservation ServiceService--aa»» svojom preporukom svojom preporukom o upotrebi sintetio upotrebi sintetiččkog kog hidrogramahidrograma u vidu trokuta koji je u vidu trokuta koji je defiinirandefiiniran::maksimalnim protokom maksimalnim protokom QQmax,pmax,p = = UUmaxmax PPe,pe,p
vremenom porasta vremenom porasta
i vremenom opadanja i vremenom opadanja TTrr = K = K TTpp
gdje su: gdje su: ttpp -- vrijeme "zakavrijeme "zakaššnjenja" slivanjenja" slivaTTkk -- mjerodavno trajanje kimjerodavno trajanje kiššeeK K -- faktor sliva, koji je funkcijafaktor sliva, koji je funkcijapovrpovrššine slivaine slivaUUmaxmax -- maksimalna maksimalna ordinataordinatajedinijediniččnog nog hidrogramahidrogramaPPee,P,P -- efektne (neto) kiefektne (neto) kišše,e,
za mjerodavno trajanje za mjerodavno trajanje TTkk..
2T
tT kpp +=
Aproksimacija stvarnoga hidrograma trokutom
-Oborinski činioci koji utječu na oblik hidrograma – jačina i trajanje oborina
-Meteorološki činioci koji utječu na oblik hidrograma – pravac i brzina kretanja oborina
-Topografski činioci koji utječu na oblik hidrograma –veličina, pad i oblik sliva, gustoća riječne mreže i reljef
- Geološki činioci (posredstvom jačine upijanja, sadržaja vlage u tlu i razine podzemne vode)- Biološki činilac (vegetacija)- Antropogeni činilac
- KOEFICIJENT OTJECANJA (C)
- Odnos efektivnih oborina Hef (mm) i bruto oborina Hb (mm) ili odnos volumena otjecanja i volumena oborine pale na neku površinu
- Deficit otjecanja – razlika pale oborine i efektivnog otjecanja
n
nnsr AAA
ACACACC
++++++
=......
21
2211- Srednji koeficijent otjecanja:
gdje su:C1, C2, ..., Cn – koeficijenti otjecanja različitih tipova ili vrsta površinaA1, A2, ..., An – pripadajući dijelovi određena tipa/vrste površine
UTJECAJ AKUMULACIJE I/ILI RETENCIJE NA OBLIK HIDROGRAMA
Osnovna svrha akumulacije i/ili retencije je spljoštenje vodnog vala (vrha hidrogranma)
Out from R1+inter-catchment area
Out from R2 +inter-catchment area
Accumulation R1
Accumulation R3
Accumulation R2
Discharge from catchment area
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12 14
time (hours)
Q (m
3 /s)
incamingW.V.
transformedW.V.
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12 14time (hours)
Q (m
3 /s)
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12 14time (hours)
Q (m
3 /s)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14tim e (hours )
Q (m
3 /s)
incam ing - untrans form ed W.V.-present s ituation-
Usporedni prikaz maksimalnog 100-godišnjeg vodnog vala za postojeće stanje i nakon izgradnje planiranih retencija