OBORINSKE VODE U KANALIZACIJSKOM SUSTAVU ODVODNJE

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEOTEHNIČKI FAKULTET

VARAŽDIN

Hrvoje Krsnik

OBORINSKE VODE U KANALIZACIJSKOM

SUSTAVU ODVODNJE

DIPLOMSKI RAD

Varaždin, 2011.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEOTEHNIČKI FAKULTET

VARAŽDIN

DIPLOMSKI RAD

OBORINSKE VODE U KANALIZACIJSKOM

SUSTAVU ODVODNJE

KANDIDAT :

HRVOJE KRSNIK

MENTOR :

Prof.dr.sc.VLADIMIR PATRČEVIĆ, dipl.ing.građ.

Varaždin, 2011.

SADRŽAJ

1. UVOD .................................................................................................................................................. 1

2. MONITORING OTJECANJA ................................................................................................................ 3

2.1. OSNOVE MONITORINGA ........................................................................................................... 3

2.1.1. ANALITIČKO ODREðIVANJE PROTOKE ............................................................................ 4

2.1.2. NIVOGRAM I HIDROGRAM ................................................................................................ 12

3. HIDROLOŠKA ANALIZA ................................................................................................................... 16

3.1. OBORINE................................................................................................................................... 16

3.1.1. OBRADA IZMJERENIH PODATAKA O OBORINAMA ........................................................ 17

3.1.2. KOEFICIJENT OTJECANJA ............................................................................................... 22

3.2. KUĆANSKE OTPADNE VODE .................................................................................................. 23

4. KIŠNI PRELJEVI – PRELJEV BR. 6 .................................................................................................. 26

4.1. PROCJENA PRELJEVNIH KOLIČINA ....................................................................................... 32

5. ITP – KRIVULJE ................................................................................................................................ 35

6. ZAKLJUČAK ...................................................................................................................................... 45

7. PRILOG ............................................................................................................................................. 48

8. LITERATURA .................................................................................................................................... 53

Diplomski rad Oborinske vode u kanalizacijskom sustavu odvodnje

1

1. UVOD

Malo je gradova koji su nastali u posljednjem stoljeću i čiji je razvoj tekao strogo

planski. Većina ih se, kroz stoljeća dograđuje i, različitim intenzitetom, razvija. Urbana

odvodnja je bitna sastavnica gradskog razvoja. Izgradnju sustava kanalizacijske odvodnje

inicira: ili dostignuta razina općeg društvenog razvoja - viši standard, ili veći problemi

(učestale zaraze, epidemije, urušavanja i sl.) – nužda. Povećanjem broja priključaka,

većom potrošnjom vode i proširenjem mreže osnovnog kanalizacijskog sustava dolazi do

situacija preopterećenja kod odvodnje. Tada obično sazrijeva i spoznaja da se ne zna kako

sustav točno funkcionira. Za planiranje daljnjeg razvoja kanalizacije tako postaje

presudno važno kvalitetno sagledati postojeće stanje i okvire budućeg razvoja.

Današnjica razvoja kanalizacijskih sustava zasniva se na modeliranju njihovog

funkcioniranja. U uporabi su kompleksni matematički modeli koji obuhvaćaju

hidrološko-hidrauličke, topografsko-geodetske, fizičke, planske i druge parametre

analiziranog sustava. Samo modeliranje zahtijeva poznavanje složenog matematičkog

modela koji se koristi, ali i vještinu pravilne pripreme i unosa podataka o sustavu.

Kvantiteta i kvaliteta ulaznih podataka su od presudnog značaja za vrijednost konačno

kreiranog modela kanalizacijskog sustava.

KANALIZACIJSKI SUSTAV GRADA OSIJEKA I

PROBLEMATIKA

Kanalizacijski sustav grada Osijeka, mješovitog tipa, prikuplja sve vrste otpadnih

voda zajedničkim kanalima i kolektorima, a zbog položaja uz rijeku Dravu ima više

rasteretnih ispusta tipa preljeva. Kanalizacijski sustav grda Osijeka karakterizira glavni

kolektor, položen u smjeru zapad-istok, uz rijeku Dravu. Kod ekstremnih uvjeta, zbog

oborina, za rasterećenje glavnog kolektora izgrađeno je osam tzv. kišnih preljeva. Ovaj

kolektor osmišljen na prijelazu u dvadeseto stoljeće, uz stalno naknadno dograđivanje

kanalizaciske mreže i dan danas prihvaća veći dio otpadnih voda grada.

Diplomski rad

Oborinske vode u kanalizacijskom sustavu odvodnje

2

Oborine kod mješovitog tipa predstavljaju najveći problem zbog periodičnog utjecaja

za razliku od kućanskih otpadnih voda koje imaju stalan utjecaj. Odnos oborinskih i

drugih voda u kanalima je između 1:20 i 1:60, pa u tom smislu imaju veliku važnost kod

dimenzioniranja.

Prema pogonskim osobinama to je kombinirani (gravitacijsko – potisni) sustav –

kod ovog sustva je pretežni dio gravitacijski, budući da je izgradnja kompletno potisnog

sustava gotovo uvjek gospodarski neopravdana.

Mješoviti sustav je najjeftiniji s obzirom na izgradnju kanalizacijskih kolektora jer

se umjesto dvije ili više kanalizacijskih mreža gradi samo jedna jedinstvena. Međutim, u

slučaju prepumpavanja i pročišćavanja, dimenzije i pogonski troškovi su višestruko

veći,pa u mješovitom sustavu ekonomično rješenje predstavljaja gradnja kišnih

rasterećenja. Pomoću ovih objekata se razrijeđene otpadne vode u vrijeme jakih kiša

disponiraju izravno ili pomoću kišnih bazena u prijamnik.

U tehničko – tehnološkome smislu najveći problem kod mješovitog tipa predstavlja

veliko osciliranje otjecanja u kolektorima (sušno/kišno razdoblje). Posljedica toga je

taloženje u kolektorima u vrijeme sušnog razdoblja, a u vrijeme jakih pljuskova postoji

opasnost od poplavljivanja nižih područja gradskih aglomeracija (podruma, garaža i sl.)

zbog kanalizacijske mreže koja ne može prihvatiti svu palu oborinu.Kao rješenje grade se

posebni poprečni profili koji mogu zadovoljiti oba režima otjecanja.Promjenljivost

protoka izaziva velike probleme kod rada crpnih stanica gdje imamo velike instalirane

kapacitete koji se koriste u kratkim razdobljima, kao i kod uređaja za pročišćavanje gdje

je vrlo teško naći racionalno i djelotvorno rješenje.

U sanitarnom pogledu, mješoviti sustav odvodnje je nepovoljan zbog preljevnih

voda koje u sebi sadrže i dio fekalnih voda koje u tom slučaju izravno otječu u prijamnik.

Ovaj sustav se danas uglavnom ne preporučuje, prvenstveno zbog sanitarnih zahtjeva,

odnosno velikih poteškoća (ekonomskih i tehnoloških) kod pročišćavanja i dispozicije

voda. Uvijek je lakše pročišćavati kućanske otpadne vode zasebno od oborinskih voda.


3

2. MONITORING OTJECANJA

2.1. OSNOVE MONITORINGA

KRIVULJA PROTOKA

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka Q i vodostaja h, dakle:

Q = f(h)

Smatra se jednom od najvažnijih funkcionalnih veza u hidrotehnici uopće, a u

hidrologiji posebno.

lako je bit odnosa vodostaja i protoka slučajna, uvijek se za praktične potrebe teži

definiranju jednoznačnog odnosa. Ova složenost i nejednoznačnost odnosa vodostaja i

protoka uvjetovana je neustaljenošću tečenja vode, promjenom hrapavosti kanala, itd.

Definiranje ovoga odnosa je potrebno iz razloga što je mjerenje vodostaja

svakodnevan posao koji se obavlja na niz vodomjernih stanica, dok se protok na nekom

profilu mjeri tek nekoliko (cca 5 do 10) puta godišnje. Prema tome, da bi se dobio

dijagram Q =f(h) trebalo bi ili svakodnevno mjeriti protok ili uspostaviti odnos između

izmjerenih protoka. Q i korespodentnih vodostaja h, dakle, vezu Q=f(h) i preko te

zavisnosti za izmjereni h odrediti Q (u danu kada nije mjeren Q). Ovaj drugi način

dobivanja dnevnih vrijednosti za Q se u praksi naširoko koristi, jer je njegova prednost

očigledna.

Osnovni je preduvjet uspostave konsumpcijskog odnosa da se raspolaže serijom

mjerenja protoka što veće točnosti. Pri tome je neizbježno rasipanje točaka (mjernih

Diplomski rad


4

podataka) uzrokovano greškama u mjerenju i nejednoznačnošću odnosa vodostaja i

protoka, naročito kod malih i velikih voda. Rasipanje točaka nastaje zbog promjene

lokalnih karakteristika korita, neustaljenosti tečenja, promjenjivoj hrapavosti korita...

Ovisnost vodostaja i protoka se može prikazati na tri načina:

- grafički – krivuljom protoka

- tabelarno

- analitički – matematičkim izrazom

Definiranju analitičkog izraza teži se zbog mogućnosti lakše praktične primjene,

dok grafički prikaz pruža zornost analitičkog odnosa.

2.1.1. ANALITIČKO ODREðIVANJE PROTOKE

Jedan od zadataka ovog rada je određivanje analititčkog izraza za Q=f(h) da bi se

kasnije mogao konstruirati hidrogram, odnosno da bi se mogla analitički odrediti

vrijednost protoke u trenutcima kad na postoje izmjerene vrijednosti, a poznat je vodostaj

u tom trenutku.

Vrijednosti u tablici 1 su reprezentativne vrijednosti vodostaja i protoka za promatrani

profil odabrane iz uzorka od nekoliko stotina mjerenja tijekom nekoliko mjeseci. Odabir

je izvršen na taj način da raspored točaka u koordinatnom sustavu što bolje aproksimira

oblik parabole.


5

Tablica 1. Prikazuje reprezentativne vrijednosti vodostaja i protoka za promatrani profil 3

Kao anlitički izraz krivulje protoka odabrana je eksponencijalna funkcija oblika:

γ⋅= HAQ

gdje su:

H – nivo vode

A,γ – parametri funkcije

Logaritmiranjem funkcije dobijemo:

HlogAQlog ⋅γ+=

ako uzmemo da je:

Diplomski rad


6

Qlogy =

Hlogx =

dobijemo funkciju pravca:

xAy ⋅γ+=

Tablica 2. Reprezentativne vrijednosti vodostaja i protoka potrebne za odreñivanje parametara funkcije

n nivo vode

[cm]

protoka

[l/s]

nivo

vode

[m]

protoka

[m3/s]

x=logH y=logQ x � y x2

1 28,06 69,88 0,28 0,070 -0,552 -1,156 0,638 0,305

2 28,59 71,94 0,29 0,072 -0,544 -1,143 0,622 0,296

3 29,30 73,04 0,29 0,073 -0,533 -1,136 0,606 0,284

4 29,99 76,39 0,30 0,076 -0,523 -1,117 0,584 0,274

5 30,17 78,91 0,30 0,079 -0,520 -1,103 0,574 0,271

6 30,48 83,07 0,30 0,083 -0,516 -1,081 0,558 0,266

7 31,10 89,43 0,31 0,089 -0,507 -1,049 0,532 0,257

8 33,25 96,41 0,33 0,096 -0,478 -1,016 0,486 0,229

9 33,45 99,65 0,33 0,100 -0,476 -1,002 0,476 0,226

10 33,60 103,78 0,34 0,104 -0,474 -0,984 0,466 0,224

11 33,88 106,26 0,34 0,106 -0,470 -0,974 0,458 0,221

12 34,13 107,78 0,34 0,108 -0,467 -0,967 0,452 0,218

13 34,86 109,94 0,35 0,110 -0,458 -0,959 0,439 0,209

14 36,11 112,89 0,36 0,113 -0,442 -0,947 0,419 0,196

15 36,34 114,78 0,36 0,115 -0,440 -0,940 0,413 0,193

16 35,93 116,04 0,36 0,116 -0,445 -0,935 0,416 0,198

17 36,83 120,15 0,37 0,120 -0,434 -0,920 0,399 0,188

18 37,57 127,47 0,38 0,127 -0,425 -0,895 0,380 0,181

19 42,80 134,32 0,43 0,134 -0,369 -0,872 0,321 0,136

20 44,75 138,70 0,45 0,139 -0,349 -0,858 0,300 0,122

21 47,73 159,62 0,48 0,160 -0,321 -0,797 0,256 0,103

22 57,44 172,33 0,57 0,172 -0,241 -0,764 0,184 0,058

23 58,13 180,21 0,58 0,180 -0,236 -0,744 0,175 0,055

24 57,93 185,11 0,58 0,185 -0,237 -0,733 0,174 0,056

25 58,55 192,30 0,59 0,192 -0,233 -0,716 0,166 0,054

26 58,87 202,10 0,59 0,202 -0,230 -0,694 0,160 0,053

27 64,98 206,69 0,65 0,207 -0,187 -0,685 0,128 0,035

28 66,75 208,76 0,67 0,209 -0,176 -0,680 0,119 0,031

Σ -11,281 -25,866 10,901 4,939

Parametri A i γ se računaju Gaussovom metodom minimalizacije (prema

Srebrenoviću) uvrštavanjem vrijednosti iz tablice 2:

281,11xi −=∑ 866,25yi −=∑

901,10yx ii =∑ 939,4x2

i =∑ 28n =


7

u izraze:

∑∑ =⋅γ+⋅ ii yxAlogn

ii

2

ii yxxxAlog ∑∑∑ =⋅γ+⋅

iz čega dobijamo dvije jednadžbe s dvije nepoznanice:

866,25281,11Alog28 −=γ⋅−⋅ (1)

901,10939,4Alog281,11 =⋅γ+⋅− (2)

Iz izraza (1) slijedi:

Alog28866,25281,11 ⋅+=γ⋅

Alog482,2293,2 ⋅+=γ (3)

izraz (3) uvrstimo u izraz (2):

( ) 901,10Alog482,2293,2939,4Alog281,11 =+⋅+⋅−

901,10Alog259,12325,11Alog281,11 =⋅++⋅−

424,0Alog978,0 −=⋅

4335,0Alog −= ? 36852,010A 4335,0 == −

u izraz (3) uvrstimo 4335,0Alog −= :

( ) 2171,14335,0482,2293,2Alog482,2293,2 =−⋅+=⋅+=γ

Na taj način smo dobili analitički izraz krivulje protoka za naš slučaj koji glasi:

2171,1H36852,0Q ⋅=

Na slici 1 je prikazan parabolični oblik konsumpcijskog odnosa i vidljivo je očito

rasipanje izmjerenih vrijednosti pogotovo u području malih i velikih voda.

Diplomski rad


8

Na slici 2 prikazan je polinomski oblik konsumpcijskog odnosa. Pri tome je

konstatirano da je polinomski oblik pogodniji jer posjeduje bolju kvalitetu podudaranja

pojedinih proračunatih veličina na izmjerene veličine. [1]


9

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

PROTOKA (l/s)

VO

DO

STAJ (c

m)

Slika 1 – Krivulje protoka za promatrani profil 3

Diplomski rad


10

0,1

1,0

0 ,01 0,1 0 1,0 0

P ROTOKA (m 3/s)

VO

DO

STA

J (m

)

m

n

Slika 2 - prikazan je polinomski tip definiranog konsumpcijskog odnosa u koordinatnom sustavu s log - log podjelom

(profil 3)


11

Na slici 2 - prikazan je polinomski tip definiranog konsumpcijskog odnosa u

koordinatnom sustavu s log - log podjelom, koji je predočen pravcem. Ovakav je prikaz

koristan iz dva razloga.

Prvi razlog proizlazi iz činjenice da je kod grafičkog prikaza ovisnosti vodostaja i

protoka vrlo delikatno pitanje produljenja (ekstrapolacije) krivulje protoka izvan područja

izmjerenih podataka, a to su pretežno područja velikih i/ili malih voda za koja najčešće ne

raspolažemo s izmjerenim podacima. Međutim, u pravilu su nam konsumpcijski odnosi

potrebni i u tim područjima.

Ako se nakon nanošenja mjernih podataka u logaritamskom koordinatnom sustavu

konsumpcijska krivulja može konstruirati interpolacijom pravca, onda je pitanje

ekstrapolacije (na gore za visoke vodostaje i na dolje za niske vodostaje) vrlo

jednostavno. No, s veličinom područja ekstrapolacije ne valja pretjerivati. Generalno,

ekstrapolaciju ne bi trebalo provoditi za više od 20 % u odnosu na najveći, odnosno

najmanji izmjereni protok.

Drugi je razlog analogne naravi prvome, ali proistekao zbog potrebe definiranja

analitičkog konsumpcijskog odnosa. U ovome slučaju broj i širina područja izmjerenih

podataka kojima se ulazi u proračun parametara A i γ, uz primijenjenu metodu, bitno

determiniraju njihove vrijednosti. Prema tome, ako raspoređenost mjernih podataka po

amplitudi vodostaja nije povoljna, tj. ako nedostaju mjerenja protoka kod (naročito)

visokih i/ili niskih vodostaja, dolazi u pitanje točnost definiranja navedenih parametara

konsumpcijskog odnosa, a što je za kasniji proračun maksimalnih i/ili minimalnih protoka

neobično važno. Zato je poželjno da se u pomanjkanju stvarno izmjerenih podataka za

navedene slučajeve vodostaja provede njihov proračun na bazi ekstrapolacije hidrauličkih

elemenata profila. Naravno, kako točnost ekstrapolacije nije velika, to se njena primjena

preporuča samo kada područje za koje treba ekstrapolirati krivulju protoka nije veliko, tj.

kada ekstrapolirane protočne veličine ne prelaze 20 % vrijednosti najvećeg i/ili najmanjeg

Diplomski rad


12

izmjerenog protoka. U tom slučaju nanošenje ekstrapoliranih vrijednosti protoka na

koordinatni sustav u logaritamskoj podjeli može pružiti mogućnost ako ne fine, a ono

svakako grube kontrole.

2.1.2. NIVOGRAM I HIDROGRAM

Nivogram je grafički prikaz promjene vodostaja h, u vremenu t, dakle h=f(t).

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka Q, u vremenu t, dakle Q=f(t).

Pri tome je grafički prikaz promjena ovih veličina moguć u različitim vremenskim

jedinicama (danu, dekadi, mjesecu, sezoni ili godini), ovisno o svrsi za koju se provodi

obrada.

U našem slučaju su izmjerene vrijednosti prikazane za mjesec srpanj 2000. Mjerenja

protoke i nivoa vode su vršena svaki puni sat tijekom 31-og dana. Zbog specifičnosti

mjernog mjesta (kanalizacijski kolektor), odnosno zbog otpadne vode koja u sebi sadrži

komade krupnog otpada i raznih nečistoća, dolazilo je do prekida u mjerenju protoka.

Zato je bilo potrebno uspostaviti analitički odnos između vodostaja i protoka da bi

mjerenja koja nedostaju mogli odrediti analitičkim putem.

Analitički izraz za određivanje protoka, ovisno o vodostaju Q = f(h):

Q = 0,36852 · h1,2171

Nakon konstruiranja hidrograma pristupa se određivanju količine otpadnih voda

koja je protekla kroz promatranu točku kanalizacijske mreže u mjesecu srpnju, a površina

ispod hidrograma predstavlja taj volumen.


13

Konkretno, tijek proračuna je slijedeći :

1. srednja vrijednost protoka: smQ /1033,0 3=

2. vrijeme (s) 31 dan: t = 2 678 400 s

3. iz toga proračunamo volumen prema izrazu:

33,27678926784001033,0 mtQV =⋅=⋅=

Vrijednost volumena V je zapravo otjecanje, odnosno količina otpadnih voda koja

je izašla iz promatranog sliva.

Na slikama 3 i 4 su prikazani nivogram i hidrogram za promatrani mjesec.

Diplomski rad


14

NIVOGRAM

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

01/J

UL/

0002

/JU

L/00

03/J

UL/

0004

/JU

L/00

05/J

UL/

0006

/JU

L/00

07/J

UL/

0008

/JU

L/00

09/J

UL/

0010

/JU

L/00

11/J

UL/

0012

/JU

L/00

13/J

UL/

0014

/JU

L/00

15/J

UL/

0016

/JU

L/00

17/J

UL/

0018

/JU

L/00

19/J

UL/

0020

/JU

L/00

21/J

UL/

0022

/JU

L/00

23/J

UL/

0024

/JU

L/00

25/J

UL/

0026

/JU

L/00

27/J

UL/

0028

/JU

L/00

29/J

UL/

0030

/JU

L/00

31/J

UL/

00

VRIJEME

NIV

O V

OD

E (m

)

Slika 3 - Nivogram


15

HIDROGRAM

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

01/J

UL/

0002

/JU

L/00

03/J

UL/

0004

/JU

L/00

05/J

UL/

0006

/JU

L/00

07/J

UL/

0008

/JU

L/00

09/J

UL/

0010

/JU

L/00

11/J

UL/

0012

/JU

L/00

13/J

UL/

0014

/JU

L/00

15/J

UL/

0016

/JU

L/00

17/J

UL/

0018

/JU

L/00

19/J

UL/

0020

/JU

L/00

21/J

UL/

0022

/JU

L/00

23/J

UL/

0024

/JU

L/00

25/J

UL/

0026

/JU

L/00

27/J

UL/

0028

/JU

L/00

29/J

UL/

0030

/JU

L/00

31/J

UL/

00

VRIJEME

PRO

TO

KA

(m

3/s)

Slika 4 – Hidrogram

Diplomski rad


16

3. HIDROLOŠKA ANALIZA

3.1. OBORINE

Oborine, padavine ili padaline su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare

koji se na površini Zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju.

Mogu se formirati neposredno na Zemljinoj površini (rosa, mraz, inje, poledica), te

se stoga nazivaju horizontalnim oborinama, ili u oblacima, iz kojih padaju na Zemlju

(kiša, snijeg, sugradica, grad, tuča), radi čega se nazivaju vertikalnim oborinama.

Pod ukupnim oborinama za određeno razdoblje (dan, mjesec, sezonu ili godinu)

podrazumijeva se visina kiše (u mm vodnog stupca) i visina snijega izražena kao

ekvivalent vode (također u mm). Kiša učestvuje u procesu otjecanja neposredno po

prispijeću na tlo, dok snijeg predstavlja vodenu zalihu koja postepeno ulazi u hidrološki

sustav kada temperatura prelazi 0°C. Radi toga, u principu, kiša predstavlja mjerodavni

tip oborina.

Oborine se mjere na određenim lokacijama. Ako se uz oborine mjere i ostali

meteorološki parametri, riječ je o meteorološkim stanicama, a ukoliko se mjere samo

padaline, riječ je o kišomjernim stanicama. Rezultati mjerenja i njihove statističke obrade,

striktno uzevši, vrijede samo za lokaciju stanice. S obzirom da padavine karakterizira

prostorna neravnomjernost, propisuje se minimalna gustoća mreže kišomjernih stanica.


17

3.1.1. OBRADA IZMJERENIH PODATAKA O OBORINAMA

Primarna obrada se sastoji u definiranju:

1. Mjesečnih visina oborina jedne kišomjerne stanice

2. Mjesečnih visina oborina palih na sliv

Prva grupa obrade izmjerenih oborinskih veličina odnosi se na jednu točku prostora

(kišomjernu stanicu), a druga grupa na integralnu obradu podataka izmjerenih u više

pojedinačnih točaka (kišomjernih stanica) na slivu.

1. Mjesečne visine oborina pojedinačnih kišomjernih stanica određuju se na bazi

motrenja.

Tako su u tablici 3 prikazane mjesečne oborine za kišomjerne stanice (ombrografi)

na području grada Osijeka koje se nalaze na slijedećim lokacijama:

Mob1 – Risnjačka ulica (kčbr. 12) – pokriva zapadno područje grada i nalazi se na

centralnom području gradske četvrti Retfala

Mob2 – Poljski put bb (Vodovod) – pokriva centralno područje grada i nalazi se na

području gradske četvrti Gornji grad.

Mob3 – Drinska ulica (Građevinski fakultet) – pokriva istočno i jugoistočno

područje grada i nalazi se u centralnom području gradske četvrti Novi grad.

Diplomski rad


18

Tablica 3 – Visina mjesečnih oborina za srpanj 2000

VISINA MJESE ČNIH OBORINA ZA SRPANJ 2000. g

Kišomjerna stanica (ombrograf) H [mm]

Mob1 57,7

Mob2 60,5

Mob3 63,5

Prosječne mjesečne visine oborina određuju se na bazi višegodišnjih motrenja i

definirane su kao aritmetička sredina odnosnih mjesečnih visina oborina u promatranom

višegodišnjem razdoblju, dok prosječne godišnje visine oborina čine godišnji zbroj

prosječnih mjesečnih visina oborina.

U tablici 4 (Prilog 1) su prikazane srednje mjesečne oborine i srednje godišnje

oborine klimatološke stanice Osijek za razdoblje od 1969-1998.


19

Slika 5. Plan grada , lokacije kišomjernih stanica (ombrografa ) sa lokacijama protokomjera ( u ovoj analizi samo protokomjer 3 lokacije )

Diplomski rad


20

Za slivno područje i raspored kišomjernih stanica sa slike 5 , treba izračunati

prosječnu visinu oborina palih na sliv centra grada Osijeka i gradske četvrti Retfala,

metodom Thiessena, koristeći vrijednosti visine palih oborina dane u tablici 3.

Za određivanje prosječnih visina oborina metodom Thiessena potrebno je poznavati,

uz visinu oborina pojedine kišne stanice, i površinu koju pokriva svaka kišna stanica.

Na priloženom planu grada (Slika 5), svakom mjernom mjestu pripada određena

površina, a ona je određena sa karte i na temelju mjerila.

A1 = 2,49 km2

A2 = 4,59 km2

A3 = 0,48 km2

Ukupna slivna površina je:

ΣA = 7 544 954 m2 = 7,54 km2

Tablica 5 – Parametri sliva

PARAMETRI SLIVA

oznaka kišomjerne

stanice

i

visina oborina za

07/2000

Hm,i [mm]

pripadajuća površina

sliva

A i [km2]

Mob1 57,7 2,49

Mob2 60,5 4,59

Mob3 63,5 0,48

Σ 7,54


21

Izraz za računanje srednje visine oborina palih na sliv je slijedeći:

A

AH

H

n

1iii,k

sl,k

∑=

⋅=

što znači:

76,59

56,7

48,05,6359,45,6049,27,57

A

AH

H

n

1iii,m

sl,m =⋅+⋅+⋅=⋅

=∑=

mm

Tablica 6 – Visine oborina

i Hm,i [mm]

Mob1 57,7

Mob2 60,5

Mob3 63,5

Srednja visina oborina palih na sliv 59,76

Da bi dobili volumnu vrijednost oborina palih na sliv potrebno je srednju visinu

pomnožiti sa ukupnom površinom slivnog područja:

V = Hsr x ΣA = 0,05976 x 7 544 954 = 450 886 m3

Diplomski rad


22

3.1.2. KOEFICIJENT OTJECANJA

Koeficijent otjecanja, c, je odnos efektivnih oborina, He [mm], i bruto oborina, Hb

[mm]:

b

e

H

Hc =

Odnosno, on se može iskazati kao odnos volumena otjecanja i volumena oborine

pale na neku površinu:

p

o

V

Vc =

Za promatrani sliv:

- UKUPNO otjecanje : Vu = 276 789 m3

- količina oborina palih na sliv :Vp = 450 886 m3

- otjecanje od oborina Vo= 160 539 m3

što znači da je koeficijent otjecanja, c

36,0450886

160539===p

o

V

Vc

Mjesečni Koeficijet otjecanja nam pokazuje koliki dio od oborina palih na sliv

oteče, te koliki dio otpada na gubitke.


23

U ovom slučaju koeficijent otjecanja za mjesec SRPANJ iznosi c=0,36 što znači da

36 % oborina palih na sliv oteče sa sliva.

3.2. KUĆANSKE OTPADNE VODE

Prilikom određivanja količina kućanskih otpadnih voda koriste se:

- specifična potrošnja vode, qsp [l stanovnik-1 d-1]

- broj stanovnika, Nk

Prema tome, količina ovih voda prvenstveno ovisi o stupnju sanitarno-tehničke

opremljenosti stanova, izgrađenosti naselja, kvaliteti i cijeni vode, postojanju kanalizacije

i klimatskim prilikama

Dio vode se troši za namjene koje ne podliježu odvodnji (npr. polijevanje vrtova i

parkova, gubici na vodovodnoj mreži). Ove namjene iznose u prosjeku 10-15 % ukupne

dnevne potrošnje vode, što ovisi o karakteru naselja i održavanju vodoopskrbnih objekata.

Za slučaj užeg središta grada Osijeka i gradske četvrti Retfala uzeti su slijedeće

vrijednosti:

- specifična potrošnja vodeqsp = 125 [l stanovnik-1 d-1]

- procjenjeni broj stanovnikaNk = 30 000 [stanovnika]

Vk= qsp Nk t =125 x 30000 x 31 = 116 250 [m3]

Diplomski rad


24

Taj iznos oduzeti od volumena otjecanja koji smo dobili proračunom hidrograma.

Time dobivamo količinu vode koja je otekla kanalizacijom samo od oborine. (276 789 –

116 250 = 160 539)

Uz predpostavku da kućanske vode iznose 80 [%] vodoopskrbnih količina, možemo

pisati:

maxk q80,0Q ⋅= ,

gdje je qmax [l/s] najveća satna potrošnja za kućanske potrebe:

24max

ksph NqKq

⋅⋅=

gdje su:

Nkbroj stanovnika

Khkoeficijent neravnomjernosti najveće satne potrošnje

Tablica 7 – vrijednosti koeficijenta neravnomjerenosti najveće dnevne i najveće satne potrošnje vode

Veličina naselja (potrošača) Koeficijenti neravnomjernosti

Kd Kh

Ljetovališta i toplice 1,6 do 1,7 2,5

Sela i manja naselja 1,5 do 1,6 2,0

Gradovi ispod 25 000 stanovnika 1,4 do 1,5 1,6

Gradovi od 25 000 do 50 000 stanovnika 1,3 do 1,4 1,4

Gradovi od 50 000 do 100 000 stanovnika 1,3 1,3

Gradovi preko 100 000 stanovnika 1,2 1,2

Iz navedenih odnosa slijedi da je protok kućanskih otpadnih voda za područje

promatranog sliva, Qk:


25

61,48360024

300001254,180,0

360024

80,0=

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅⋅

= ksphk

NqKQ [l/s]

Za mjesec srpanj 2000. količina kućanskih otpadnih voda iznosi:

130197267840061,48001,0001,0 =⋅⋅=⋅⋅= tQV kk[m3]

Diplomski rad


26

4. KIŠNI PRELJEVI – PRELJEV BR. 6

Mreža sustava kanalizacijske odvodnje grada Osijeka je, kao i urbana površina,

protegnuta uz korito rijeke Drave. Radi se o mješovitom sustavu odvodnje koji, zbog tako

izdužene dispozicije uz glavni recipijent, ima više rasteretnih ispusta tipa preljeva.

Prvobitno je predviđeno da preljevi prorade samo kod velikih količina otjecanja sustavom

uslijed znatnih oborina (kišni preljevi). Vremenom, uslijed društvenog razvoja i sve većeg

broja priključaka na sustav, došlo je do preopterećenja mreže jer je premašen tempo

njenog dograđivanja. Tako se danas može primijetiti da se preljevi aktiviraju već i kod

manjih oborina. Kako se koji od osam postojećih kišnih preljeva uklapa u današnje opće

stanje sustava (koje je posljedica prvoizgrađene mreže, dotrajalosti, dograđivanja, izmjene

strukture i broja priključaka i drugog) i u pojedine slučajeve funkcioniranja mreže, danas,

pouzdano ne može nitko reći.

Lokacije postojećih “kišnih” preljeva u osječkoj kanalizacijskoj mreži daju se

numerirane od 1 do 8, a rastući slijed prati preljeve, duž desne obale rijeke Drave,

uzvodno. Preljevi po lokacijama su slijedeći:

1. kod Lađarske ulice;

2. na kraju Banove ulice (nekad: kod Ulice M. P. Miškina);

3. kod Zmaj – Jovine ulice;

4. sjeverna strana Ulice J. Huttlera (nekad: kod Miljanovićeve ulice);

5. u Ulici cara Hadrijana (nekad: kod Općeg trgovačkog poduzeća);

6. na križanju Ulice S. Radića, Europske avenije i Kapucinske ulice (nekad: kod

raskršća Radićeva – Bulevar JNA);

7. kod Trga A. Starčevića u smjeru Ribarske ulice (nekad: Trg Slobode – Ribarska);

8. na križanju Ulice J. J. Strossmayera i Ulice sv. Roka (nekad: kod raskršća

Strossmayerova – A. Butorac);


27

(U zagradama su date lokacije prema nekadašnjim nazivima ulica.)

Na slijedećoj slici 6 dat je situacijski prikaz gradske površine sa označenim i

numeriranim lokacijama kišnih preljeva u kanalizacijskom sustavu Osijeka.

Diplomski rad


28

Slika 6 - Situacijski prikaz gradske površine sa označenim i numeriranim lokacijama kišnih preljeva u kanalizacijskom sustavu Osijeka.


29

Lokacija, navedena pod brojem 6, križanje Ulice S. Radića, Europske avenije i

Kapucinske ulice, privukla je pozornost zbog stalno prisutnih količina izlijevanja na

ispustu u tok Drave. Na osnovu utvrđenog stanja prilikom obilaska upravo je ova lokacija

odabrana za početni monitoring “kišnih” preljeva.

Monitoring je trajao preko tri mjeseca (od 04. 07. do 10. 10. 2000.) te je prikupljen

značajan fond podataka. Kako monitoring nije obuhvatio jednogodišnji ciklus rada

kanalizacijskog kolektora, a zasigurno niti nekakvo ekstremno stanje u sustavu odvodnje,

podaci predstavljaju (dočaravaju) neko, može se reći, uobičajeno radno stanje.

Najzgodniji je grafički prikaz prikupljenih podataka u koordinatnom sustavu gdje je na

apscisi vrijeme, a na ordinati dubina UMR. Slika 7 je jedan takav primjer sa ograničenim

vremenskim intervalom. Moguća je prilagodba vremenskog prikaza u povoljniju

dimenziju.

Diplomski rad


30

Slika 7 – Izmjerene vrijednosti vodostaja

15 minutne oborine (mm) - mob3

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

01.0

7.20

00 0

0:00

:00

02.07.2000

00:

00:0

0

03.07.200

0 00:00

:00

04.0

7.20

00

00:

00:0

0

05.07.2000

00:00:00

06.07.200

0 0

0:00:00

07.0

7.20

00

00:

00:0

0

08.07.200

0 00:00:00

09.0

7.20

00 0

0:00

:00

10.07.200

0 00:

00:0

0

11.07.200

0 00:00:00

12.0

7.20

00

00:

00:0

0

13.07.2000

00:00:00

14.07.200

0 0

0:00:00

15.0

7.20

00

00:

00:0

0

16.07.20

00 0

0:00:00

17.0

7.20

00 0

0:00:00

18.0

7.20

00

00:

00:0

0

19.07.200

0 00:00:00

20.0

7.20

00

00:

00:0

0

21.07.2000

00:00:00

22.07.200

0 00:00:00

23.0

7.20

00

00:

00:0

0

24.07

.2000

00:00:00

25.0

7.20

00 0

0:00:00

26.0

7.20

00

00:

00:0

0

27.07.200

0 00:00:00

28.0

7.20

00 0

0:00

:00

29.07.2000

00:

00:0

0

30.07.200

0 00:00:00

31.0

7.20

00

00:

00:0

0

dnevne oborine (mm)

Slika 8 – Hijetogram kiše za 7. mjesec 2000.g (15 min oborina ) Mob 3 (Prilog 2),

za usporedbu reakcije vodostaja na oborine na preljevu br. 6


31

Na Slici 7 uočljive su vrijednosti najvećeg i najmanjeg zabilježenog podatka. To su:

UMRmax= 79,2 cm ,

UMRmin=31,7 cm .

Na primjeru tih podataka demonstrirat će se prevođenje izvorno prikupljenih podataka

u podatke o visini preljevnog mlaza. Samo treba od izvornih podataka oduzeti vrijednost

RMP = 27,0 cm (razliku visine membrane osjetnika i ruba preljevnog zida).

VPMmax = UMRmax – RMP = 79,2 – 27,0 = 57,2 cm ,

VPMmin = UMRmin – RMP = 31,7 – 27,0 = 4,7 cm .

To je način dobijanja reprezentativne veličine rada osmatranog preljeva.

Diplomski rad


32

4.1. PROCJENA PRELJEVNIH KOLIČINA

Preljevnu lokaciju označenu brojem 6 karakterizira bočni položaj (paralelno s

kanalom, na desnoj stijenci, gledano u smijeru glavnog tečenja), pozicija nasuprot

okomitog priključka sporednog kolektora, dužina prostora slobodnog prelijevanja L =

1,50 m, površina slobodnog profila preljeva P = 1,45 m2, oblik profila preljeva (sa strane

gornje vode ima jajoliku liniju kanalskog profila, kod donje vode izgrađen je kao kosa

linija, a u kruni je širok s = 0,30 m; uslijed dugotrajnog postojanja i rada vjerojatno se

nizvodna linija profila oblikovala prema osobinama najučestalijeg tečenja), i odvodni

cjevovod preljeva započinje sifonskim oblikovanjem.

S obzirom na navedene osobine predmetnog preljeva teško ga je precizno svrstati u

određenu proračunsku kategoriju. Zbog direktnog pritjecanja sporednim kolektorom ne

spada ni u tip bočnog preljeva ni u direktne preljeve. Prema karakteristikama oblika tijela

preljeva niti je oštrobridni tankostijeni, niti je preljev tzv. praktičnog profila, niti je

pravolinijski, niti je zaobljeni. A to znači da mu je teško, samo pomoću literature,

preciznije definirati koeficijent prelijevanja.

Bez preciznog koeficijenta prelijevanja može se govoriti samo o procjeni preljevnih

količina. U ovakvim okolnostima, dovoljno je razmatranjem obuhvatiti samo ekstremne

vrijednosti prelijevanja.

Prema rezultatima monitoringa predmetni preljev je, u periodu opažanja, bio

konstantno aktivan. Tako, iz najniže zabilježene vrijednosti proizlazi i najniža

reprezentativna veličina prelijevanja (preljevna visina). Ona iznosi 0,47 m. Najviša,

mjerenjem proizašla, preljevna visina iznosi 0,57 m.

Preljevna količina izračunava se prema općem izrazu:

Q = m ⋅ L ⋅ √2g ⋅ H 3/2 ,

gdje je:


33

Q - preljevna količina (m3/s),

m - koeficijent prelijevanja,

L - dužina preljeva (m),

g - ubrzanje sile teže (m2/s),

H - preljevna visina (m).

Za male preljevne visine realnost se može idealizirati tipom širokokrunskog preljeva

koji je definiran pomoću odnosa: 2 < s/H < 10. Za razmatranje velikih visina prelijevanja

primjeren je tip praktičnog profila (prirodnog) krivolinijskog obrisa za koji vrijedi odnos:

0,67 < s/H < 2. Kod malih visina prelijevanja manja je vjerojatnost hidrauličke

potopljenosti preljeva nego kod većih preljevnih visina, što se također odražava na

veličinu protoka preko preljeva (putem smanjenja preljevnog koeficijenta).

Za procjenu protoka, mogu se usvojiti koeficijenti prelijevanja na slijedeći način:

a)Uz pretpostavku slobodnog prelijevanja (nepotopljenosti) i oštrog ulaznog brida

preljeva sa širokom krunom, prema istraživanjima V. V. Smislova vrijedi

formula:

m = 0,30 + 0,08 / (1 + p1 / H ) ,

pa je za predmetni preljev i male preljevne količine:

m = 0,30 + 0,08 / (1 + 0,80 / 0,047 ) = 0,30047

Prema nekim drugim istraživanjima taj koeficijent je veći, a povećava se i u

uvjetima oblikovanja ulaznog brida. Ulazni brid je dugogodišnjim tečenjem prirodno

oblikovan pa je primjereno usvojiti vrijednost mmin = 0,30 , kao neku donju graničnu

vrijednost.

b)Izučavanja oblikovanja preljevnog profila prema obliku slobodnog preljevnog

mlaza rezultirala su konstrukcijama krivolinijskih profila. Eksperimentalna

istraživanja na takvim preljevima ukazuju na vrijednosti koeficijenta

preljevanja od cca m = 0,48 ÷ 0,57. U uvjetima hidrauličke potopljenosti oni

su nešto umanjeni ovisno o utjecaju donje vode.

Diplomski rad


34

Ako se pretpostavi da se erodiranjem i stvrdnjavanjem nanosa kanalizacijske vode

stvorio pravilan krivolinijski oblik profila preljeva te se zanemari mogućnost da je

prelijevanje potopljeno, kao gornja granična vrijednost, može se usvojiti koeficijent

prelijevanja u iznosu mmax = 0,55.

Procijenjene ekstremne vrijednosti protoka preljevom, na osnovu izvedenog

monitoringa i predstavljenih pretpostavki, su slijedeće:

Qmin = mmin ⋅ L ⋅ √2g ⋅ Hmin3/2

Qmin = 0,30 ⋅ 1,50 ⋅ √19,62 ⋅ 0,0473/2 = 0,02031 m3/s =20,31 l/s ,

Qmax = mmax ⋅ L ⋅ √2g ⋅ Hmax3/2

Qmax = 0,55 ⋅ 1,50 ⋅ √19,62 ⋅ 0,5223/2 = 1,37819 m3/s =1378,19 l/s

Ove vrijednosti su orijentacijskog karaktera, a za pouzdanije određivanje nužna su

detaljnija istraživanja konkretnog preljeva.


35

5. ITP – KRIVULJE

Dimenzioniranje objekata odvodnje oborinskih voda sa prirodnih (travnjaci, livade,

zemljišta) ili urbanih (asfalti, beton, krovišta) površina, predpostavlja poznavanje

oborinskih karakteristika odgovarajućeg slivnog područja. Za manje slivne površine kao

što su kolnici prometnica, parkirališta, manipulativni otvoreni tvornički prostori, posebno

je važno poznavanje mjerodavnih, kratkotrajnih oborina jakog intenziteta, trajanja 10 min

do 60 min u funkciji vjerojatnosti pojave takve kiše. Za kanalizacijske sustave većih

gradova kao što je grad Osijek, potrebno je poznavanje intenzivnih oborina duljih

vremena trajanja od 60 min. Dakle za inženjersku praksu od interesa su kiše jakog

intenziteta, koje obično izazivaju poplave i zasićenja kanalskih kolektora odvodnje

oborinskih voda.

Hidrološkim metodama na temelju takvih poznatih, mjerodavnih oborina iz

dugogodišnjih razdoblja opažanja, određuju se odgovarajuće mjerodavne protoke na koje

treba dimenzionirati objekte odvodnje. Takvo poznavanje jakih oborina moguće je preko

krivulja vjerojatnosti, odnosno tzv. ITP krivulja (intenzitet kiše-trajanje kiše-vjerojatnost

pojave kiše).

Za proračun i dobivanje ITP krivulja najispravniji je način korištenjem izmjerenih

oborina putem automatskog kišomjera (ombrografa). Analizom i obradom ombrografskih

zapisa oborine sa klasičnih ombrografskih traka treba definirati oborine jakog intenziteta

prema slijedećem hidrološkom kriteriju:

Diplomski rad


36

Tablica 8 - (donji prag intenzivnih oborina koji definira kišu jakog intenziteta)

Redni broj Trajanje kiše Donji prag kiše

T (minuta) P (mm) I (mm/min) I (l/s/ha)

1 10 5,4 0,540 90

2 20 7,2 0,360 60

3 30 8,4 0,280 47

3 40 9,0 0,225 37

4 50 9,6 0,192 32

5 60 10,5 0,175 29

6 120 12,0 0,100 17

7 240 15,0 0,062 10

Obzirom da se raspolagalo kontinuiranim 33-godišnjim povijesnim nizom podataka

(1959-1991), ombrografski izmjerenih kratkotrajnih oborina na meteorološkostanici GMS

Osijek to je bilo moguće dobiti vrlo kvalitetnu bazu za definiranje potrebnih krivulja

vjerojatnosti.

Obrada ombrografskih traka (ombrograma) sa meteorološke stanice GMS Osijek

provedena je prema hidrološkim kriterijima jake kiše navedenim u tablici 8.

Proračun vjerojatnosti pojave jakih kiša trajanja od 10 do 240 minuta kao i proračun

ITP krivulja vjerojatnosti, provedena je na osnovu sačinjenog uzorka intenziteta oborina

prikazanog u tablici 9 (Prilog 3) za 33 godina kontinuiranih mjerenja ombrografom.

Uzorak je sastavljen prema odgovarajućim vrijednostima maksimalnih godišnjih

oborina navedenih trajanja prikazan u tablici 9. Daljnjim proračunom obavljena je


37

prilagodba nekoliko matematičko statističkih funkcija raspodjele na sačinjeni uzorak

maksimalnih godišnjih intenziteta oborina.

Proračun parametara upotrebljenih funkcija vjerojatnosti (Gauss, Galton, Gambell,

Frechet, Pearson III, Log-Pearson III) proveden je na računalu. Statističkim testovima

odabrana je Log-Pearson III funkcija kao najkvalitetnije prilagođena empirijskoj

raspodjeli. Time je ista funkcija odabrana za definiranje i prikaz ITP krivulja. [2]

Za proračun maksimalnih intenziteta oborina različitih vjerojatnosti pojavljivanja

potrebno je bilo logaritmirati sve intenzitete 33-godišnjeg niza (Tablica 9).

Zatim su za svaku skupinu intenziteta trajanja proračunane srednje

vrijednosti,standardne devijacije, koeficijent varijacije i koeficijent asimetrije (Tablica 10)

po formulama:

- aritmetička sredina

- standardna devijacija

- koeficijent varijacije

- koeficijent asimetrije ( gdje je 3m - moment trećeg reda)

- moment trećeg reda

Tablica 10 - Prikazuje srednje vrijednosti,standardne devijacije, koeficijent varijacije i koeficijent asimetrije

Diplomski rad


38

-0,005 -0,171 -0,277 -0,369 -0,445 -0,506 -0,740 -0,973

0,15 0,17 0,18 0,18 0,19 0,19 0,18 0,17

-27,76 -0,99 -0,65 -0,50 -0,43 -0,38 -0,24 -0,17

1,0 1,0 0,6 0,4 0,5 0,6 0,8 0,7

10 min 20 min 30 min 40 min 50 min 60 min

intenz.

(mm/min)

120 min 240 min

intenz.

(mm/min)

intenz.

(mm/min)

intenz.

(mm/min)

intenz.

(mm/min)

koef.varijacije (Cv)

koef.asimetrije (Cs)

intenz.

(mm/min)

intenz.

(mm/min)

intenz.

(mm/min)

aritm.sred. (ī)

stand. devijacija (Ϭ )

Dobivene su vrijednosti logaritama maksimalnih intenziteta po izrazu:

i)1(max ∗+Φ∗= vci

Rezultati vjerojatnosti pojavljivanja maksimalnih oborina za intenzitete oborina u

dimenziji (mm/min) prikazani su u tablici 11.

Tablica 11.Vjerojatnost pojave intenziteta (mm/min) jakih oborina (GMS Osijek)

Rezultati vjerojatnosti pojavljivanja maksimalnih oborina za intenzitete oborina u

dimenziji (mm) i (l/s/ha) dobiveni su iz tablice 11 i prikazani u Tablici 12 i 13.

Tablica 12.Vjerojatnost pojave jakih oborina u mm (GMS Osijek)


39

Tablica 13.Vjerojatnost pojave intenziteta (l/s/ha) jakih oborina (GMS Osijek)

Prikazani su takođe odgovarajući grafički prikazi dobivenih ITP krivulja u funkciji

vjerojatnosti i povratnog perioda primjenljivi za dimenzioniranje mjerodavnog otjecanja

na slivnim prostorima kanalizacije grada Osijeka. [3]

Diplomski rad


40


41

Slika 9 - ITP krivulje (mm/min) trajanja kiše 10 – 60 minuta

0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,11,21,31,41,51,61,71,81,92,02,12,22,32,42,52,62,72,82,93,0

inten

zitet

obo

rine (

mm

/min)

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60trajanje oborine (minuta)

1 god 2 god 3 god 5 god 10 god 2 0 god 100 god 50 god

ITP krivulje (mm/min) OSIJEK (1959 - 1991)

LOG-PEAR SON III

Diplomski rad


42

Slika 10 - ITP krivulje (l/s/ha) trajanja kiše 10 – 60 minuta

020406080

100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500520

inten

zitet

obor

ine (

l/s/ha

)

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

trajanje oborine (minuta)

1 god 2 god 3 god 5 god 10 god 20 god 100 god 50 god

ITP krivulje (l/s/ha)O SIJEK (1 9 5 9 - 1 9 9 1 )

LOG-PEAR SON III

.


43

Slika 11 - ITP krivulje (mm/min) trajanja kiše 60 – 240 minuta

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

inten

zitet

obor

ine (m

m/m

in)

60 120 180 240trajanje oborine (minuta)

1 god 2 god 3 god 5 god


ITP krivulje (mm/min) OSIJEK (1959 - 1991)

LOG-PEAR SON III

Diplomski rad


44

Slika 12 - ITP krivulje (l/s/ha) trajanja kiše 60 – 240 minuta

LOG-PEAR SON III

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

inten

zitet

obor

ine (l/

s/ha)

60 120 180 240

trajanje oborine (minuta)



ITP krivulje (l/s/ha)O SIJEK (1 9 5 9 - 1 9 9 1 )


45

6. ZAKLJUČAK

Cilj proračuna i analiza izvedenih u ovom radu bio je pokazati utjecaj oborinskih

voda na funkcioniranje kanalizacijskog sustava grada Osijeka.To je mješoviti

sustav odvodnje kod kojeg se istim kolektorima odvode i otpadne i oborinske vode

zbog čega dolazi do povećanog opterećenja za vrijeme kiša. Zbog sve veće

urbanizacije grada kanalizacija je sve više opterećena oborinama.

Oborine su najznačajnija komponenta hidrološkog ciklusa. Zbog činjenice da se

oborine mjere u točki, a hidrološki procesi se odvijaju u prostoru (slivu) od velike

je važnosti određivanje oborine pale na površinu. Oborine se i najčešće mjere, jer

je njihovo mjerenje vrlo jednostavno a pouzdanost izmjerenih podataka ovisi o

vrsti i tipu instrumenta koji se koristi, odabranim mjernim lokacijama, gustoći i

rasporedu mjernih stanica te o načinu i učestalosti mjerenja. Tu značajnu ulogu

ima upotreba elektronskih kišomjera i računala koji omogućuju vrlo raznolik

prikaz i analizu izmjerenih podataka.

Otjecanje je najznačajnija komponenta vodne bilance. Ono je posljedica svih

procesa koji se odvijaju na slivu. Na osnovu podataka izmjerenih na mjernom

mjestu definira se odnos protoka-vodostaj, odnosno protočna krivulja iz koje se

matematičkim proračunom dobiva analitički izraz koji služi za određivanje protoka

ovisno o vodostaju kad nema podataka za protok. Na osnovu tih podataka se

konstruiraju hidrogram i nivogram.

Iz dobivenih hidrograma i nivograma je najzornije vidljivo koliki je utjecaj

oborina na protok, odnosno razinu vode. Naime, očiti su skokovi u hidrogramu u

danima kada je padala kiša, tj. protok skoči sa prosječnih 0,11 m3/s (u danima kad

nema kiše) na maksimalnih 0,27 m3/s (u danima kad ima kiše) što znači da se

protok poveća za 2,5 puta. Iz nivograma slijedi sličan zaključak, tj. razina vode se

sa 0,33 m (kad nema kiše) poveća do 0,76 m (kad ima kiše) što znači da se razina

vode također poveća za 2,5 puta.

Diplomski rad


46

Rezultat analiza ovih parametara je koeficijent otjecanja c koji, kao odnos vode

koja je otekla sa sliva i oborina palih na sliv, daje vrijednost otjecanja u postocima.

Konkretno, za mjesec srpanj 2000. je koeficijent otjecanja c=0,36, odnosno 36 %

što znači da 36 % oborina oteče dok su ostalo gubici.

Za preljeve već smo spomenuli da se može primjetiti da se oni aktiviraju kod manjih

oborina, a to se vidi usporedbom grafičkog prikaza sa slike 7 i 8 za mjesec srpanj na

preljevu br. 6. Slika 7 prikazuje vrijednosti vodostaja na preljevu iz kojeg možemo

primjetiti režim rada preljeva kad nije bilo oborina i „pikove“ koji su reakcija na oborine

prikazane na slici 8. U okolnostima kojim se vršio monitoring, bez preciznog koeficijenta

preljevanja, dovoljno je bilo obuhvatiti samo ekstremne vrijednosti prelijevanja stoga su

vrijednosti dobivene proračunom samo orijentacijskog karaktera, a za pouzdanije

određivanje potrebna su detaljnija istraživanja konkretnog preljeva. Kako se koji od

ostalih sedam postojećih kišnih preljeva uklapa u današnje opće stanje sustava (koje je

posljedica prvoizgrađene mreže, dotrajalosti, dograđivanja, izmjene strukture i broja

priključaka i drugog) i u pojedine slučajeve funkcioniranja mreže, danas, pouzdano ne

može nitko reći.

Za kanalizacijske sustave većih gradova kao što je grad Osijek, potrebno je poznavanje

intenzivnih oborina duljih vremena trajanja od 60 min. Dakle od interesa su kiše jakog

intenziteta, koje obično izazivaju poplave i zasićenja kanalskih kolektora odvodnje

oborinskih voda. Hidrološkim metodama na temelju takvih poznatih, mjerodavnih

oborina iz dugogodišnjih razdoblja opažanja, određuju se odgovarajuće mjerodavne

protoke na koje treba dimenzionirati objekte odvodnje. Takvo poznavanje jakih oborina

moguće je preko krivulja vjerojatnosti, odnosno tzv. ITP krivulja (intenzitet kiše-trajanje

kiše-vjerojatnost pojave kiše). Za proračun i dobivanje ITP krivulja najispravniji je način

korištenjem izmjerenih oborina putem automatskog kišomjera (ombrografa).

Treba napomenuti još jedan bitan element kod ovih analiza, a to je upotreba

računala koja uvelike olakšavaju obradu podataka vezanih uz mjerenja hidroloških


47

veličina, a samim time se dolazi do kvalitetnijih i reprezentativnijih rezultata.

Naime, svojstvo računala da obradi velike količine podataka u malom vremenu u

hidrologiji posebno dolazi do izražaja jer se raspolaganjem sa velikom bazom

mjernih podataka povećava točnost proračuna i dobivaju se kvalitetnije podloge za

daljnje analize. To se odnosi i na mjerne uređaje, koji su povezani sa računalom, te

se izmjerene veličine digitalno bilježe u elektronskom obliku što olakšava daljnju

obradu.

Diplomski rad


48

7. PRILOG

Prilog 1

Tablica 4 – srednje mjesečne i godišnje oborine za grad Osijek 1969 – 1998

klimatološka stanica OSIJEK

godina I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII godišnje

1969 45,9 120,5 32,1 40,6 42,1 143,0 57,4 72,4 19,5 5,5 38,3 150,4 767,7

1970 83,2 84,9 56,0 59,6 65,8 69,3 55,8 83,5 37,8 49,0 30,4 44,9 720,2

1971 74,2 11,1 47,8 36,8 56,0 59,3 29,1 53,4 48,2 24,6 54,2 24,7 519,4

1972 20,1 40,7 7,5 85,5 42,8 48,4 273,5 136,6 25,9 95,0 106,6 2,1 884,7

1973 26,0 51,6 14,7 99,9 13,9 95,6 118,7 7,9 25,5 52,5 61,7 40,7 608,7

1974 31,7 20,4 21,4 27,7 74,0 157,5 61,7 58,2 36,6 157,2 52,6 51,8 750,8

1975 13,9 4,9 31,7 43,3 102,0 69,0 89,0 113,3 8,6 51,9 46,8 8,6 583,0

1976 46,1 10,5 43,4 45,6 41,4 101,0 26,0 93,3 92,0 58,9 41,3 68,9 668,4

1977 41,0 80,9 33,9 22,5 45,6 91,3 57,4 42,6 42,5 30,3 107,4 64,3 659,7

1978 20,1 57,0 57,0 37,2 62,6 93,0 41,4 51,3 48,5 9,3 10,0 43,2 530,6

1979 75,5 57,1 31,6 35,4 11,4 49,0 91,7 58,7 20,7 56,2 47,5 53,5 588,3

1980 31,7 47,3 36,7 92,5 100,0 76,0 58,0 65,7 15,7 51,3 116,1 53,4 744,4

1981 58,2 33,7 96,2 28,2 22,3 180,2 28,3 49,6 64,7 90,9 47,1 117,7 817,1

1982 14,6 15,6 46,2 71,0 30,6 59,4 79,5 97,4 23,1 26,1 32,7 83,6 579,8

1983 28,1 39,8 27,2 19,6 62,3 67,2 42,5 32,4 100,0 20,3 10,6 16,9 466,9

1984 99,9 33,9 36,5 54,7 89,9 73,7 37,4 36,2 50,3 51,1 40,5 19,7 623,8

1985 45,8 51,9 49,7 56,3 32,6 119,5 29,7 88,2 8,8 9,6 105,0 21,6 618,7

1986 67,2 79,3 43,3 38,3 42,1 57,8 40,7 60,6 6,9 60,4 16,1 23,6 536,3

1987 97,2 6,2 54,3 59,9 170,6 77,6 33,4 27,4 18,3 23,7 112,8 37,6 719,0

1988 35,4 41,6 116,4 39,7 43,6 96,3 29,4 14,6 58,4 30,7 28,7 30,0 564,8

1989 6,4 9,2 48,3 46,1 106,0 83,0 63,7 95,9 35,7 48,6 42,2 18,0 603,1

1990 11,8 39,4 25,8 38,4 26,2 101,4 38,7 42,0 72,3 33,7 52,7 58,5 540,9

1991 28,6 30,0 37,3 78,8 102,1 26,4 119,2 89,2 40,8

1992 23,5 13,0 59,0 39,7 112,4 42,3 18,9 36,4 155,3 105,1 50,2

1993 22,7 8,9 61,6 42,6 47,7 69,5 55,2 56,7 58,8 43,1 95,5 92,5 654,8

1994 45,4 31,7 34,8 52,4 34,6 88,2 19,0 83,6 120,3 57,5 16,1 45,1 628,7

1995 70,9 52,7 44,5 52,2 96,4 105,5 26,7 85,6 123,2 5,8 53,6 104,4 821,5

1996 31,0 50,5 41,6 81,9 78,0 29,6 94,9 77,1 157,1 61,4 99,0 66,7 868,8

1997 43,5 42,6 22,8 58,7 37,7 85,8 91,2 40,9 52,9 100,0 42,0 92,4 710,5

1998 90,7 0,7 21,2 53,6 48,6 26,4 83,7 99,4 64,4 96,5 68,7 29,6 683,5


49

Prilog 2


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

01.0

7.20

00 0

0:00

:00

02.07.2000

00:

00:0

0

03.07.200

0 00:00

:00

04.0

7.20

00

00:0

0:00

05.07.2000

00:00:00

06.07.200

0 0

0:00:00

07.0

7.20

00

00:0

0:00

08.07.200

0 00

:00:00

09.0

7.20

00 0

0:00

:00

10.07.200

0 00

:00:

00

11.07.200

0 00:00:00

12.0

7.20

00

00:0

0:00

13.07.2000

00:00:00

14.07.200

0 0

0:00:00

15.0

7.20

00

00:0

0:00

16.07.20

00 0

0:00:00

17.0

7.20

00 0

0:00:00

18.0

7.20

00

00:0

0:00

19.07.200

0 00:00:00

20.0

7.20

00

00:0

0:00

21.07.2000

00:00:00

22.07.200

0 00:00:00

23.0

7.20

00

00:0

0:00

24.07

.2000

00:00:00

25.0

7.20

00 0

0:00:00

26.0

7.20

00

00:0

0:00

27.07.200

0 00:00:00

28.0

7.20

00 0

0:00

:00

29.07.2000

00:

00:0

0

30.07.200

0 00:00:00

31.0

7.20

00

00:0

0:00

dnevne oborine (mm)

Slika 13 – Hijetogram kiše za 7. mjesec 2000.g (15 min oborina ) Mob 1

Diplomski rad


50


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

01.0

7.20

00 0

0:00

:00

02.07.2000

00:

00:0

0

03.07.200

0 00:00

:00

04.0

7.20

00

00:0

0:00

05.07.2000

00:00:00

06.07.200

0 0

0:00:00

07.0

7.20

00

00:0

0:00

08.07.200

0 00

:00:00

09.0

7.20

00 0

0:00

:00

10.07.200

0 00

:00:

00

11.07.200

0 00:00:00

12.0

7.20

00

00:0

0:00

13.07.2000

00:00:00

14.07.200

0 0

0:00:00

15.0

7.20

00

00:0

0:00

16.07.20

00 0

0:00:00

17.0

7.20

00 0

0:00:00

18.0

7.20

00

00:0

0:00

19.07.200

0 00:00:00

20.0

7.20

00

00:0

0:00

21.07.2000

00:00:00

22.07.200

0 00:00:00

23.0

7.20

00

00:0

0:00

24.07

.2000

00:00:00

25.0

7.20

00 0

0:00:00

26.0

7.20

00

00:0

0:00

27.07.200

0 00:00:00

28.0

7.20

00 0

0:00

:00

29.07.2000

00:

00:0

0

30.07.200

0 00:00:00

31.0

7.20

00

00:0

0:00

dnevne oborine (mm)



51


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

01.0

7.20

00 0

0:00

:00

02.07.2000

00:

00:0

0

03.07.200

0 00:00

:00

04.0

7.20

00

00:0

0:00

05.07.2000

00:00:00

06.07.200

0 0

0:00:00

07.0

7.20

00

00:0

0:00

08.07.200

0 00

:00:00

09.0

7.20

00 0

0:00

:00

10.07.200

0 00

:00:

00

11.07.200

0 00:00:00

12.0

7.20

00

00:0

0:00

13.07.2000

00:00:00

14.07.200

0 0

0:00:00

15.0

7.20

00

00:0

0:00

16.07.20

00 0

0:00:00

17.0

7.20

00 0

0:00:00

18.0

7.20

00

00:0

0:00

19.07.200

0 00:00:00

20.0

7.20

00

00:0

0:00

21.07.2000

00:00:00

22.07.200

0 00:00:00

23.0

7.20

00

00:0

0:00

24.07

.2000

00:00:00

25.0

7.20

00 0

0:00:00

26.0

7.20

00

00:0

0:00

27.07.200

0 00:00:00

28.0

7.20

00 0

0:00

:00

29.07.2000

00:

00:0

0

30.07.200

0 00:00:00

31.0

7.20

00

00:0

0:00

dnevne oborine (mm)


Diplomski rad


52

Prilog 3

Tablica 9 -Uzorak maksimalnih godišnjih intenziteta oborina (GMS Osijek)

10 min 20 min 30 min 40 min 50 min 60 min 120 min 240 min

godina oborina intenz. oborina in tenz. oborina intenz. oborina intenz. oborina intenz. oborina intenz. oborina intenz. oborina intenz.

(mm) (mm/min) (mm) (mm/min) (mm) (mm/min) (mm) (mm/min) (mm) (mm/min) (mm) (mm/min) (mm) (mm/min) (mm) (mm/min)

1959 9,0 0,90 11,3 0,57 15,2 0 ,51 16,9 0,42 17,3 0,35 17,5 0,29 19,6 0,16 26,5 0,111960 10,9 1,09 12,7 0,64 13,0 0 ,43 13,3 0,33 13,4 0,27 13,8 0,23 16,6 0,14 20,9 0,091961 16,6 1,66 21,1 1,06 23,0 0 ,77 23,3 0,58 23,3 0,47 23,4 0,39 25,3 0,21 26,1 0,111962 6,5 0,65 10,2 0,51 11,6 0 ,39 12,5 0,31 12,7 0,25 12,8 0,21 12,9 0,11 16,8 0,071963 11,2 1,12 11,3 0,57 11,6 0 ,39 11,8 0,30 11,9 0,24 12,0 0,20 16,7 0,14 27,2 0,111964 9,8 0,98 16,2 0,81 16,2 0 ,54 17,3 0,43 18,1 0,36 18,1 0,30 20,1 0,17 21,2 0,091965 11,6 1,16 18,2 0,91 20,3 0 ,68 21,5 0,54 25,1 0,50 28,8 0,48 29,2 0,24 29,2 0,121966 9,1 0,91 13,7 0,69 18,2 0 ,61 21,7 0,54 24,1 0,48 26,8 0,45 31,8 0,27 31,9 0,131967 7,9 0,79 9,9 0,50 14,6 0 ,49 16,6 0,42 18,7 0,37 19,4 0,32 23,2 0,19 35,1 0,151968 31,4 3,14 47,7 2,39 52,7 1 ,76 54,5 1,36 63,6 1,27 69,3 1,16 86,7 0,72 89,0 0,371969 9,6 0,96 12,5 0,63 21,5 0 ,72 23,4 0,59 24,5 0,49 26,4 0,44 29,9 0,25 30,1 0,131970 14,8 1,48 22,4 1,12 28,0 0 ,93 31,1 0,78 31,5 0,63 31,5 0,53 31,5 0,26 31,5 0,131971 6,7 0,67 9,1 0,46 10,2 0 ,34 10,7 0,27 12,0 0,24 13,1 0,22 20,4 0,17 22,4 0,091972 9,8 0,98 14,3 0,72 18,6 0 ,62 21,9 0,55 22,2 0,44 22,3 0,37 26,6 0,22 39,3 0,161973 12,6 1,26 21,1 1,06 25,4 0 ,85 29,2 0,73 32,1 0,64 34,9 0,58 41,6 0,35 45,7 0,191974 10,5 1,05 10,7 0,54 10,7 0 ,36 10,7 0,27 10,7 0,21 11,0 0,18 12,8 0,11 23,5 0,101975 15,5 1,55 22,7 1,14 24,7 0 ,82 24,8 0,62 24,9 0,50 24,9 0,42 25,3 0,21 25,6 0,111976 11,4 1,14 13,5 0,68 14,5 0 ,48 15,2 0,38 15,4 0,31 15,5 0,26 19,0 0,16 23,4 0,101977 4,8 0,48 7,7 0,39 9,4 0 ,31 9,7 0,24 9 ,8 0,20 10,0 0,17 10,0 0,08 11,8 0,051978 8,1 0,81 10,9 0,55 11,5 0 ,38 13,9 0,35 14,3 0,29 14,7 0,25 16,7 0,14 17,6 0,071979 8,6 0,86 8,6 0,43 8,6 0 ,29 9,1 0,23 9 ,8 0,20 10,3 0,17 18,6 0,16 26,2 0,111980 8,1 0,81 9,2 0,46 9,2 0 ,31 9,2 0,23 9 ,2 0,18 9 ,2 0,15 11,9 0,10 14,2 0,061981 6,8 0,68 8,1 0,41 8,4 0 ,28 8,8 0,22 9 ,1 0,18 11,3 0,19 14,1 0,12 14,9 0,061982 14,7 1,47 21,9 1,10 24,5 0 ,82 25,2 0,63 28,3 0,57 29,7 0,50 30,8 0,26 30,9 0,131983 8,9 0,89 13,6 0,68 17,2 0 ,57 19,3 0,48 19,9 0,40 21,1 0,35 23,3 0,19 23,5 0,101984 8,3 0,83 9,8 0,49 11,1 0 ,37 11,8 0,30 12,3 0,25 13,0 0,22 16,6 0,14 22,2 0,09

1985 8,0 0,80 10,9 0,55 13,4 0 ,45 14,8 0,37 15,3 0,31 15,5 0,26 16,7 0,14 19,9 0,081986 8,5 0,85 13,6 0,68 15,0 0 ,50 15,1 0,38 15,5 0,31 16,5 0,28 19,8 0,17 21,0 0,091987 15,1 1,51 19,7 0,99 27,1 0 ,90 29,1 0,73 30,3 0,61 30,5 0,51 34,3 0,29 44,6 0,191988 9,5 0,95 16,7 0,84 21,7 0 ,72 25,5 0,64 25,9 0,52 26,1 0,44 26,5 0,22 30,4 0,131989 9,6 0,96 17,6 0,88 22,6 0 ,75 24,9 0,62 25,9 0,52 26,5 0,44 28,4 0,24 28,4 0,121990 6,6 0,66 9,4 0,47 10,6 0 ,35 12,0 0,30 12,0 0,24 12,0 0,20 14,5 0,12 14,6 0,061991 8,1 0,81 9,4 0,47 13,0 0 ,43 15,7 0,39 18,3 0,37 19,2 0,32 23,6 0,20 29,0 0,12


53

8. LITERATURA

1. Prof.dr. Vladimir Patrčević – Predavanja iz hidrogeologije (GFV e-learning)

2. Prof.dr. Vladimir Patrčević – Hidrološka studija slivnog područja kanalizacijskog

sustava grada Osijeka (Građevinksi fakultet Osijek)

3. Prof.dr. Vladimir Patrčević – Predavanja iz primijenjene hidrogeologije (GFV e-

learning)

OBORINSKE VODE U KANALIZACIJSKOM SUSTAVU ODVODNJE

Documents

Transcript of OBORINSKE VODE U KANALIZACIJSKOM SUSTAVU ODVODNJE