TESTIRANJE PRIMJENE MIKE BASIN MODELAZA INTEGRALNO UPRAVLJANJE VODAMA

NA RIJEČNOM BAZENU DOBRE

TESTIRANJE PRIMJENE MIKE BASIN MODELAZA INTEGRALNO UPRAVLJANJE VODAMA

NA RIJEČNOM BAZENU DOBRE

Naručitelj projekta:

Hrvatske vode

Izvršitelj projekta:

Proning DHI

Ciljevi projekta:Ciljevi projekta:

• Temeljni cilj bio je izraditi hidrološki model riječnog Temeljni cilj bio je izraditi hidrološki model riječnog sliva , koji bi, kao dio sustava za potporu odlučivanju sliva , koji bi, kao dio sustava za potporu odlučivanju (“Decision Support System”), bio osnovni alat za (“Decision Support System”), bio osnovni alat za procjenu sadašnjeg i budućeg stanja vodnih resursa i procjenu sadašnjeg i budućeg stanja vodnih resursa i načina njihova korištenjanačina njihova korištenja

• To je obuhvaćalo izradu modela količina i kakvoće To je obuhvaćalo izradu modela količina i kakvoće površinskih i podzemnih voda namijenjenog, kako površinskih i podzemnih voda namijenjenog, kako vodnogospodarstvenicima, tako i svim drugim vodnogospodarstvenicima, tako i svim drugim korisnicima voda na slivukorisnicima voda na slivu

Koncept integralnog upravljanja vodamaKoncept integralnog upravljanja vodama

Upravljanje vodama podrazumijeva brigu za raspored i stanje količina i Upravljanje vodama podrazumijeva brigu za raspored i stanje količina i kakvoće voda i izgrađenost vodnog sustava. Vodni sustav čine tri kakvoće voda i izgrađenost vodnog sustava. Vodni sustav čine tri sastavnice:sastavnice:

• Prirodna komponentaPrirodna komponenta - dio globalne prirode koji sudjeluje u kruženju - dio globalne prirode koji sudjeluje u kruženju vode i obuhvaća vodu u atmosferi, površinske vodne cjeline i podzemne vode i obuhvaća vodu u atmosferi, površinske vodne cjeline i podzemne vode.vode.

• Izgrađena komponentaIzgrađena komponenta - obuhvaća vodne građevine kojima čovjek želi - obuhvaća vodne građevine kojima čovjek želi kontrolirati prostornu, vremensku i kakovosnu raspodjelu voda kontrolirati prostornu, vremensku i kakovosnu raspodjelu voda

• Upravljačka komponenta - Upravljačka komponenta - se odnosi na planiranje i provođenje radova i se odnosi na planiranje i provođenje radova i mjera usredotočenih na uređenje, korištenje i zaštitu voda s ciljem da se mjera usredotočenih na uređenje, korištenje i zaštitu voda s ciljem da se maksimaliziraju njihovi poželjni i minimaliziraju njihovi nepoželjni učinci. maksimaliziraju njihovi poželjni i minimaliziraju njihovi nepoželjni učinci.

Integralno upravljanje vodnim resursima podrazumijeva objektivno i ravnopravno usuglašavanje interesa i otklanjanje suprotnosti između tri komplementarne grupe ciljeva:

• gospodarskih učinaka korištenja voda • društvene pravde i jednakosti • ekološke održivosti

Okvirna direktiva o vodama Europske unije (ODV Okvirna direktiva o vodama Europske unije (ODV EU) je prvi obvezujući pravni dokument u koji su EU) je prvi obvezujući pravni dokument u koji su izrijekom ugrađeni elementi integralnog izrijekom ugrađeni elementi integralnog upravljanja vodama. upravljanja vodama.

• Sukladno ODV EU, osnovna jedinica za upravljanje vodama Sukladno ODV EU, osnovna jedinica za upravljanje vodama je vodno područje, definirano kao površina kopna i mora koja je vodno područje, definirano kao površina kopna i mora koja se sastoji od jednog ili više riječnih slivova zajedno s njihovim se sastoji od jednog ili više riječnih slivova zajedno s njihovim pripadajućim podzemnim i priobalnim vodama. Naglasak je na pripadajućim podzemnim i priobalnim vodama. Naglasak je na obuhvatu cjeline riječnih slivova, nezavisno o obuhvatu cjeline riječnih slivova, nezavisno o administrativnim granicama. Države obveznice dužne su administrativnim granicama. Države obveznice dužne su utvrditi vodna područja unutar svojih nacionalnih granica i za utvrditi vodna područja unutar svojih nacionalnih granica i za njih izraditi cjelovite planove upravljanja. Za međunarodne njih izraditi cjelovite planove upravljanja. Za međunarodne slivove, obvezna je suradnja s ostalim državama s kojima se slivove, obvezna je suradnja s ostalim državama s kojima se dijeli zajednički riječni bazen.dijeli zajednički riječni bazen.

• Sa stanovišta vodnih resursa, riječni sliv je osnovna prostorna Sa stanovišta vodnih resursa, riječni sliv je osnovna prostorna cjelina unutar koje se ostvaruje integralno upravljanje vodama. cjelina unutar koje se ostvaruje integralno upravljanje vodama. Odgovorni za razvoj i funkcioniranje vodnog sustava moraju Odgovorni za razvoj i funkcioniranje vodnog sustava moraju vodnu problematiku sagledati i planirati na razini cjeline sliva, vodnu problematiku sagledati i planirati na razini cjeline sliva, na način koji će osigurati optimalno korištenje voda i na način koji će osigurati optimalno korištenje voda i optimalnu zaštitu vodnoga okoliša. optimalnu zaštitu vodnoga okoliša.

Uloga modela u upravljanju vodama može se sažeti na Uloga modela u upravljanju vodama može se sažeti na slijedeći način:slijedeći način:

• Modeli omogućuju da se na najpotpuniji način Modeli omogućuju da se na najpotpuniji način iskoriste sve osnovne i izvedene informacije o iskoriste sve osnovne i izvedene informacije o vodnom sustavu.vodnom sustavu.

• Modeli omogućuju da se ustanovi reakcija (odgovor) Modeli omogućuju da se ustanovi reakcija (odgovor) na moguće promjene unutar sustava ili u njegovoj na moguće promjene unutar sustava ili u njegovoj okolini (prirodi i društvu), planirane ili slučajne.okolini (prirodi i društvu), planirane ili slučajne.

• Modeli, na temelju jasno definiranih ciljeva i kriterija Modeli, na temelju jasno definiranih ciljeva i kriterija u upravljanju vodama, omogućuju vrednovanje u upravljanju vodama, omogućuju vrednovanje pojedinih upravljačkih odluka (strukturnih i pojedinih upravljačkih odluka (strukturnih i nestrukturnih) i upravljačke strategije u cjelini.nestrukturnih) i upravljačke strategije u cjelini.

MIKE BASIN – SUSTAV ZA MODELIRANJE MIKE BASIN – SUSTAV ZA MODELIRANJE RIJEČNOG SLIVARIJEČNOG SLIVA

• MIKE BASIN je GIS orijentirani sustav koji služi za MIKE BASIN je GIS orijentirani sustav koji služi za matematičku reprezentaciju riječnog sliva (bazena). matematičku reprezentaciju riječnog sliva (bazena). To uključuje konfiguraciju glavnog toka (rijeku) i To uključuje konfiguraciju glavnog toka (rijeku) i njenih pritoka, hidrologiju bazena u prostoru i njenih pritoka, hidrologiju bazena u prostoru i vremenu, postojeće, kao i potencijalne sheme vremenu, postojeće, kao i potencijalne sheme korištenja vodnih resursa i različite korisničke korištenja vodnih resursa i različite korisničke zahtjeve za vodom. U model je uključena i podzemna zahtjeve za vodom. U model je uključena i podzemna komponenta vodnih rezervi, kao i modeliranje komponenta vodnih rezervi, kao i modeliranje kvalitete vode.kvalitete vode.

Struktura MIKE BASIN modelaStruktura MIKE BASIN modela

Izbor pilot područjaIzbor pilot područja

Položaj i prilike na slivu rijeke Dobre čine taj sliv reprezentativnim za Položaj i prilike na slivu rijeke Dobre čine taj sliv reprezentativnim za testiranje primjene MIKE BASIN modela za integralno upravljanje testiranje primjene MIKE BASIN modela za integralno upravljanje vodama u hrvatskim uvjetima. U okviru ovoga projekta odabran je kao vodama u hrvatskim uvjetima. U okviru ovoga projekta odabran je kao pilot područje, zbog niza prirodnih i socio-ekonomskih obilježja, pilot područje, zbog niza prirodnih i socio-ekonomskih obilježja, specifičnih za upravljanje vodama u Hrvatskoj:specifičnih za upravljanje vodama u Hrvatskoj:

• uključuje krške i nekrške predjele,uključuje krške i nekrške predjele,• uključuje različite oblike korištenja zemljišta (šume, poljoprivredne uključuje različite oblike korištenja zemljišta (šume, poljoprivredne

površine, naseljene površine, važne prometnice, …)površine, naseljene površine, važne prometnice, …)• uključuje različite oblike korištenja voda (zahvaćanje vode za javnu uključuje različite oblike korištenja voda (zahvaćanje vode za javnu

vodoopskrbu, proizvodnja električne energije, ribnjačarstvo, sport i vodoopskrbu, proizvodnja električne energije, ribnjačarstvo, sport i rekreacija na vodi, …),rekreacija na vodi, …),

• uključuje različite izvore onečišćenja voda (naselja bez riješene odvodnje uključuje različite izvore onečišćenja voda (naselja bez riješene odvodnje otpadnih voda, ribnjaci, poljoprivreda, stočarstvo, …),otpadnih voda, ribnjaci, poljoprivreda, stočarstvo, …),

• uključuje više zaštićenih područja,uključuje više zaštićenih područja,

Vodnogospodarski sustav na slivnom području Dobra – Zagorska Mrežnica Vodnogospodarski sustav na slivnom području Dobra – Zagorska Mrežnica prvenstveno je određen izgradnjom hidroelektrane Gojak, kojim je znatno prvenstveno je određen izgradnjom hidroelektrane Gojak, kojim je znatno izmijenjen prirodni vodni režim. U današnjem stanju koritom Gornje Dobre izmijenjen prirodni vodni režim. U današnjem stanju koritom Gornje Dobre (nizvodno od Bukovnika) i Zagorske Mrežnice (nizvodno od Sabljaka) otječu (nizvodno od Bukovnika) i Zagorske Mrežnice (nizvodno od Sabljaka) otječu preljevne vode koje nije moguće energetski iskoristiti na HE Gojak.preljevne vode koje nije moguće energetski iskoristiti na HE Gojak.

Razvojne mogućnosti i planoviRazvojne mogućnosti i planovi

• Hidroenergetski razvoj područja – povećanje retencijskog Hidroenergetski razvoj područja – povećanje retencijskog volumena formiranjem novih akumulacija, prvenstveno na volumena formiranjem novih akumulacija, prvenstveno na području sliva Zagorske Mrežnice, kao i mogućnost gradnje području sliva Zagorske Mrežnice, kao i mogućnost gradnje novih HE na području Donje Dobre. novih HE na području Donje Dobre.

• Potencijali povećanja vodoopskrbe područja i posebno Potencijali povećanja vodoopskrbe područja i posebno otvaranja punionica vode su vrlo veliki, zbog toga što se otvaranja punionica vode su vrlo veliki, zbog toga što se procjenjuje da su ukupne mogućnosti korištenja vode za procjenjuje da su ukupne mogućnosti korištenja vode za vodoopskrbu oko 2 m3/s, dok se trenutno koristi oko 300 l/s. vodoopskrbu oko 2 m3/s, dok se trenutno koristi oko 300 l/s. Kvaliteta vode je dobra zbog sliva u planinskom području Kvaliteta vode je dobra zbog sliva u planinskom području Velike i Male Kapele.Velike i Male Kapele.

• Razvoj riječnog turizma, sportsko – rekreativnog i Razvoj riječnog turizma, sportsko – rekreativnog i medicinskog, zbog izuzetne atraktivnosti kraja i otvorenih medicinskog, zbog izuzetne atraktivnosti kraja i otvorenih vodotoka s brojnim krškim manifestacijama.vodotoka s brojnim krškim manifestacijama.

Matematički model sliva Dobra-Matematički model sliva Dobra-Zagorska MrežnicaZagorska Mrežnica

• U okviru ovog pilot projekta prikupili smo značajan broj U okviru ovog pilot projekta prikupili smo značajan broj podataka koji se odnose na područje sliva Dobre i Zagorske podataka koji se odnose na područje sliva Dobre i Zagorske Mrežnice. Podaci su iz različitih izvora, a najvećim dijelom se Mrežnice. Podaci su iz različitih izvora, a najvećim dijelom se nalaze u Hrvatskim vodama, Državnom hidrometeorološkom nalaze u Hrvatskim vodama, Državnom hidrometeorološkom zavodu, Geološkom institutu i Rudarsko-geološko-naftnom zavodu, Geološkom institutu i Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu.fakultetu.

Podloge korištene u ovom projektu možemo podijeliti na:Podloge korištene u ovom projektu možemo podijeliti na:• geografske i GIS podloge koje opisuju topologiju sustava,geografske i GIS podloge koje opisuju topologiju sustava,• vremenske serije izmjerenih ili izračunatih vrijednosti koje vremenske serije izmjerenih ili izračunatih vrijednosti koje

opisuju kretanje i raspodjelu vodene komponente u vremenu i opisuju kretanje i raspodjelu vodene komponente u vremenu i prostoru,prostoru,

• prethodni radove slične tematike na ovom području.prethodni radove slične tematike na ovom području.

Određivanje slivnih površina iz digitalnog modela terena

Razlika između topografskog i hidrogeološkog sliva u kršu

Korištene su vremenske serije izmjerene na meterološkim i hidrološkim stanicama koje se nalaze na obrađivanom području i u okolici.

Radi se o 34 hidrološke stanice (od kojih neke više ne rade, a na nekoma se mjeri samo vodostaj – mjerne letve) i 31 meterološka mjerna stanica različitih razina kvalitete mjerenja (glavne, klimatološke, kišomjerne i totalizatori).

Podaci su pretvoreni u vremenske serije podatake pogodne za korištenje u matematičkim simulacijama (bilo koje vrste), statističku obradu, prezentacije, pohranu i daljnju distribuciju.

Vrlo važni su i podaci koji opisuju rad HE Gojak, te ostali postojeći podaci koji opisuju zahvate vode za vodoopskrbu i poljoprivredu.

Prikaz vremenskih serija u MIKE BASIN-u

Podaci koji opisuju kvalitetu vodePodaci koji opisuju kvalitetu vode• Na slivnom području Dobre i Zagorske Mrežnice postoje tri Na slivnom području Dobre i Zagorske Mrežnice postoje tri

mjerne stanice na kojima se mjeri kvaliteta vode. To su stanice mjerne stanice na kojima se mjeri kvaliteta vode. To su stanice Luke, Lešće i Gornje Pokupje. Raspolaže se podacima za Luke, Lešće i Gornje Pokupje. Raspolaže se podacima za razdoblje između 1973. i 1999. godine. Postoji 36 parametara razdoblje između 1973. i 1999. godine. Postoji 36 parametara koje se mjere i obrađuju, iako treba naglasiti da svi nisu uvijek koje se mjere i obrađuju, iako treba naglasiti da svi nisu uvijek i na svim mjestima mjereni.i na svim mjestima mjereni.

Kvaliteta vode – mjernaKvaliteta vode – mjernastanica Lukestanica Luke

0

10

20

30

40

50

60

4.6

.19

73

4.6

.19

75

4.6

.19

77

4.6

.19

79

4.6

.19

81

4.6

.19

83

4.6

.19

85

4.6

.19

87

4.6

.19

89

4.6

.19

91

4.6

.19

93

4.6

.19

95

4.6

.19

97

4.6

.19

99

Protok

Temperatura

Otopljeni kisik

BPK - 5

KPK iz KMnO4

Amonijak

Nitrati

Fosfati

Dva su osnovna pristupa u stvaranju MIKE BASIN Dva su osnovna pristupa u stvaranju MIKE BASIN hidrološkog modela količina vode:hidrološkog modela količina vode:

• prvi je relativno jednostavan i brz, a sastoji se u korištenju izmjerenih prvi je relativno jednostavan i brz, a sastoji se u korištenju izmjerenih vrijednosti protoka, preko kojih određujemo dostupne količine vode u vrijednosti protoka, preko kojih određujemo dostupne količine vode u sustavu i s druge strane opisivanje korisničkih zahtjeva za vodom, koji sustavu i s druge strane opisivanje korisničkih zahtjeva za vodom, koji uključuju vodoopskrbu, poljoprivredu, industriju i hidroelektrane s uključuju vodoopskrbu, poljoprivredu, industriju i hidroelektrane s pripadajućim akumulacijama. Na ovaj način kreiran je model cijelog pripadajućim akumulacijama. Na ovaj način kreiran je model cijelog područjapodručja

• drugi, složeniji put, u kojem je prvi korak predstavlja uspostavljanje drugi, složeniji put, u kojem je prvi korak predstavlja uspostavljanje matematičkog modela transformacije oborine u otjecanje. Cilj ovog prvog matematičkog modela transformacije oborine u otjecanje. Cilj ovog prvog koraka bio je dobivanje kalibriranog modela oborine – otjecanje, koji će koraka bio je dobivanje kalibriranog modela oborine – otjecanje, koji će nam opisati proces transformacije oborine u pojedine komponente nam opisati proces transformacije oborine u pojedine komponente otjecanja i vremena njihovog zadržavanja u određenoj sredini. U ovom otjecanja i vremena njihovog zadržavanja u određenoj sredini. U ovom slučaju koristili smo NAM model, konceptualni matematički hidrološki slučaju koristili smo NAM model, konceptualni matematički hidrološki model koji je detaljnije opisan u 3. poglavlju. Na ovaj način kreiran je model koji je detaljnije opisan u 3. poglavlju. Na ovaj način kreiran je model Gornje Dobre.model Gornje Dobre.

Rezultati RR simulacije za stanicu Turkovići, gore – Usporedba izmjerene (crno) i simulirane (crveno) protoke, dolje – Usporedba izmjerenog (crno) i simuliranog (crveno) volumena

Osnovne komponente modela vodnih resursa

Na prethodnoj slici su prikazani pojednostavljeni površinski Na prethodnoj slici su prikazani pojednostavljeni površinski vodotoci (čvorovi i dionice), akumulacije (Sabljaci i vodotoci (čvorovi i dionice), akumulacije (Sabljaci i Bukovnik), topografske slivne površine dobivene iz digitalnog Bukovnik), topografske slivne površine dobivene iz digitalnog modela terena i upotpunjene podacima o trasiranju, modela terena i upotpunjene podacima o trasiranju, hidroelektrana Gojak i lokacije gdje lokalni vodovodi crpe hidroelektrana Gojak i lokacije gdje lokalni vodovodi crpe vodu.vodu.

Nakon modela transformacije oborine u otjecanje dolazimo do Nakon modela transformacije oborine u otjecanje dolazimo do modela vodnih resursa (Water Resources – WR model) kojim modela vodnih resursa (Water Resources – WR model) kojim opisujemo dostupne količine vode i načine i prioritete u opisujemo dostupne količine vode i načine i prioritete u njenom korištenju, što bi u konačnici trebalo i predstavljati cilj njenom korištenju, što bi u konačnici trebalo i predstavljati cilj našeg projekta. S jedne strane imamo količine i kvalitetu vode našeg projekta. S jedne strane imamo količine i kvalitetu vode u sustavu (na slivnom području), dok s druge strane imamo u sustavu (na slivnom području), dok s druge strane imamo potrebe za vodom iskazane kao vremenske serije korištenja potrebe za vodom iskazane kao vremenske serije korištenja vode od strane korisnika koji se nalaze na promatranom vode od strane korisnika koji se nalaze na promatranom području (hidroelektrana, vodoopskrbna poduzeća, ribnjake i području (hidroelektrana, vodoopskrbna poduzeća, ribnjake i sl., kao i individualne korisnike). Model vodnih resursa kreira sl., kao i individualne korisnike). Model vodnih resursa kreira se za sadašnju situaciju, a razmatraju se i potencijalni modeli se za sadašnju situaciju, a razmatraju se i potencijalni modeli potreba za vodom u različitim razvojnim scenarijimapotreba za vodom u različitim razvojnim scenarijima..

Kroz rad na ovom projektu došli smo do zaključka da je Kroz rad na ovom projektu došli smo do zaključka da je korištenje hidroinformatičkih alata kao potpora odlučivanju i korištenje hidroinformatičkih alata kao potpora odlučivanju i planiranju razvoja vodnog sustava na određenom području planiranju razvoja vodnog sustava na određenom području korisno i potrebno.korisno i potrebno.

Suvremene tehnologije u prvom redu omogućuju pohranu Suvremene tehnologije u prvom redu omogućuju pohranu potrebnih podataka na fleksibilan i sistematičan način, koji potrebnih podataka na fleksibilan i sistematičan način, koji dozvoljava pristup podacima prema trenutnoj potrebi i njihovu dozvoljava pristup podacima prema trenutnoj potrebi i njihovu obradu različitim statističkim metodama. Također, postoji obradu različitim statističkim metodama. Također, postoji mogućnosti dinamičke obrade podataka i praćenja veće mogućnosti dinamičke obrade podataka i praćenja veće količine parametara u skladu s potrebama.količine parametara u skladu s potrebama.

Veliki doprinos gospodarenju vodnim resursima u budućnosti će Veliki doprinos gospodarenju vodnim resursima u budućnosti će svakako predstavljati i matematički modeli, koji s svakako predstavljati i matematički modeli, koji s prihvatljivom pouzdanošću mogu opisati trenutne i buduće prihvatljivom pouzdanošću mogu opisati trenutne i buduće procese koji se odvijaju i odvijat će se u promatranom sustavu, procese koji se odvijaju i odvijat će se u promatranom sustavu, dajući time potporu u procesima odlučivanja o smjeru budućeg dajući time potporu u procesima odlučivanja o smjeru budućeg razvoja određenog područja. razvoja određenog područja.

Zahvaljujem na pozornosti!Zahvaljujem na pozornosti!