USPOREDBA PRORAČUNA OTJECANJA

SADRŽAJ:

1. UVOD...................................................................................................................4

1.1. Općenito........................................................................................................4

1.2. Tehnički izvještaj..........................................................................................5

2. PREGLED PODLOGA.........................................................................................6

2.1. Zemljopisni položaj......................................................................................6

2.2. Reljefna obilježja..........................................................................................6

2.3. Geološka obilježja........................................................................................8

2.4. Pedološki podaci...........................................................................................8

2.5. Klimatski parametri......................................................................................9

2.5.1. Temperatura zraka.................................................................................9

2.5.2. Oborine..................................................................................................9

3. ODABIR MJERODAVNIH RAČUNSKIH PARAMETARA...........................12

3.1. Mjerodavni povratni period........................................................................12

3.2. Trajanje mjerodavne oborine......................................................................12

3.3. Visina mjerodavne oborine.........................................................................12

3.4. Mjerodavni koeficijent otjecanja................................................................12

4. IDEJNO RJEŠENJE KANALA POVRŠINSKE ODVODNJE..........................16

4.1. Trasa kanala................................................................................................16

4.2. Određivanje razmaka kanala IV reda.........................................................16

5. PRORAČUN OTJECANJA................................................................................18

5.1. Hidrološki proračun....................................................................................18

5.1.1. Proračun otjecanja po metodi A. N. Kostjakov...................................18

5.1.2. Proračun otjecanja po metodi D. Turazzo............................................20

5.1.3. Proračun otjecanja po metodi S. Belle.................................................21

5.1.4. Proračun otjecanja po metodi D Srebrenovića.....................................22

5.1.5. Proračun otjecanja korištenjem HEC-HMS modela............................24

5.2. Hidraulički proračun...................................................................................46

5.2.1. Određivanje dubine melioracijskog kanala IV reda.............................46

5.2.2. Proračun maksimalnog protoka i normalne dubine vode u kanalima..46

6. USPOREDBA REZULTATA.............................................................................50

6.1. Usporedba protoka po kontrolnim profilima..............................................50

6.2. Usporedba dubine vode na kanalima..........................................................53

7. ZAKLJUČAK.....................................................................................................57

8. LITERATURA:...................................................................................................58

9. PRILOZI..............................................................................................................59

1

POPIS SLIKA:

Slika 1. Reljefna karta Istarske županije [6]..........................................................................7Slika 2. Geološko-litološka karta Istarske županije [6].........................................................7Slika 3. Pedološka karta Istarske županije. [6]......................................................................7Slika 4. Prostorna raspodjela srednje mjesečne temperature u srpnju u IŽ [6]......................7Slika 5. Reljefni prikaz promatranog poljoprivrednog područja...........................................8Slika 6. Familije HTP krivulja (visina-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin.

................................................................................................................................10Slika 7. Familije ITP krivulja (intenzitet-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu

Pazin.......................................................................................................................11Slika 8. Ortofoto poljoprivredne površine...........................................................................14Slika 9. Situacija kanala površinske odvodnje na 3d modelu terena...................................17Slika 10. Shema modela otjecanja u HEC-HMS-u..............................................................28Slika 11. Hidrogram otjecanja za profil 1_1........................................................................30Slika 12. Hidrogram otjecanja za profil 2_2........................................................................31Slika 13. Hidrogram otjecanja za profil 3_3........................................................................32Slika 14. Hidrogram otjecanja za profil 4_4........................................................................33Slika 15. Hidrogram otjecanja za profil 5_5........................................................................34Slika 16. Hidrogram otjecanja za profil 6_6........................................................................35Slika 17. Hidrogram otjecanja za profil 7_7........................................................................36Slika 18. Hidrogram otjecanja za profil 8_8........................................................................37Slika 19. Hidrogram otjecanja za profil 9_9........................................................................38Slika 20. Hidrogram otjecanja za profil 10_10....................................................................39Slika 21. Hidrogram otjecanja za profil 11_11....................................................................40Slika 22. Hidrogram otjecanja za profil 12_12....................................................................41Slika 23. Hidrogram otjecanja za profil 13_13....................................................................42Slika 24. Hidrogram otjecanja za profil 14_14....................................................................43Slika 25. Hidrogram otjecanja za profil 15_15....................................................................44Slika 26. Hidrogram otjecanja za profil 16_16....................................................................45Slika 27. Usporedba vršnih protoka po metodama na kontrolnim profilima.......................51Slika 28. Usporedba dubina vode po metodama u kanalu MK-III_1..................................54Slika 29. Usporedba dubina vode po metodama na kanalu MK-III_2.................................55Slika 30. Usporedba dubina vode po metodama na kanalu MK-III_2.................................56

2

POPIS TABLICA:

Tablica 1. Srednje godišnje oborine za područje Pule [9]....................................................9Tablica 2. HTP podaci (visina-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin..........10Tablica 3. ITP podaci (intenzitet-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin......11Tablica 4. Odabranih koeficijenti otjecanja i brojevi krivulja CN......................................14Tablica 5. Koeficijenti otjecanja u ovisnosti o tipu tla i obradi površine [9].....................15Tablica 6. Maksimalni razmaci kanala IV reda..................................................................17Tablica 7. Pretpostavljena brzina tečenja u kanalu.............................................................19Tablica 8. Proračun otjecanja prema metodi A. N. Kostjakov............................................19Tablica 9. Proračun specifičnih dotoka prema metodi D. Turazzo.....................................20Tablica 10. Proračun specifičnih dotoka prema metodi S. Belle.........................................21Tablica 11. Koeficijenti ovisni o povratnom periodu..........................................................22Tablica 12. Proračun specifičnih dotoka prema metodi D. Srebrenovića............................23Tablica 13. Komponente HMS modela................................................................................24Tablica 14. Pregled metoda kod proračuna u HEC-HMS-u [14].........................................25Tablica 15. Izračunate vrijednosti vremena zakašnjenja......................................................27Tablica 16. Rezultati proračuna otjecanja u HEC-HMS-u...................................................29Tablica 17. Proračun maksimalnog protoka po formuli Kostjakov i normalne dubine vode

u kanalima.........................................................................................................47Tablica 18. Proračun maksimalnog protoka po formuli Turazzo i normalne dubine vode u

kanalima............................................................................................................48Tablica 19. Proračun maksimalnog protoka po formuli Belle i normalne dubine vode u

kanalima............................................................................................................48Tablica 20. Proračun maksimalnog protoka po formuli Srebrenović i normalne dubine vode

u kanalima.........................................................................................................49Tablica 21. Proračun maksimalnog protoka računalnim programom HEC-HMS i normalne

dubine vode u kanalima.....................................................................................49Tablica 22. Usporedba vršnih protoka po metodama na kontrolnim profilima...................50Tablica 23. Odnos protoka po metodama na kontrolnim profilima u odnosu na protok po

Kostjakovu........................................................................................................52Tablica 24. Povećanje protoka po metodama na kontrolnim profilima u odnosu na metodu

Kostjakov..........................................................................................................52Tablica 25. Usporedba normalnih dubina vode po metodama na kontrolnim profilima.....53

3

1. UVOD

1.1. Općenito

Hidrotehničkim melioracijama obuhvaćeno je građenje, rekonstrukcija, održavanje i sanacija vodnih građevina za odvodnju površinskih i podzemnih voda te navodnjavanje prije svega poljoprivrednih, ali i ostalih zemljišta. Glavni zadatak provedbe hidrotehničkih melioracija je stvaranje i održavanje vodnog režima u tlu prema potrebama optimalnog razvoja biljnih kultura radi ostvarenja njihovih visokih i stabilnih prinosa (t/ha). Na osnovu analize terenskih podataka i određivanja vodne bilance melioracijskog područja te potreba optimalnog razvoja biljnih kultura daju se mjerodavni pokazatelji za donošenje odluke o provedbi hidrotehničkih melioracija odnosno izradi projektnih rješenja i izgradnji hidromelioracijskih građevina i sustava za:

- odvodnju površinskih voda,- odvodnju podzemnih voda i - navodnjavanje poljoprivrednih i ostalih zemljišta.

Glavni preduvjet za izgradnju hidromelioracijskih građevina i sustava je prethodna izgradnja, ali i redovito održavanje vodnih građevina za zaštitu od poplavnih voda, i to rijeka i bujičnih vodotoka – uključujući i zaštitu od erozijskih procesa u vodotocima kao i na slivnim područjima. U državama s izgrađenim i redovito održavanim građevinama za zaštitu od poplava i hidromelioracijskim sustavima za odvodnju i navodnjavanje ostvaren je visok stupanj razvoja poljoprivrede kao sastavnog dijela uspješnog cjelokupnog gospodarskog i društvenog razvitka tih država.

Hidromelioracijski sustavi za odvodnju čine skup vodnih građevina i uređaja za odvodnju suvišnih voda na poljoprivrednom i drugom zemljištu s ciljem stvaranja uvjeta za racionalnije korištenje zemljišta te obavljanja gospodarskih i drugih djelatnosti na slivnom odnosno melioracijskom području. Potreban stupanj izgrađenosti i redovito održavanje vodnih građevina i sustava za zaštitu od štetnog djelovanja voda (obrana od poplava) glavni je preduvjet za ostvarenje hidromelioracijskih sustava površinske odvodnje.Osnovne melioracijske građevine za odvodnju površinskih voda jesu:

a) glavni vodotoci slivnih područja u koje se slijevaju sve vode iz određenog melioracijskog sustava – to su melioracijski kanali prvoga reda (MK I. reda);

b) glavni odvodni kanali za prihvat svih voda iz melioracijskog sustava ili dijela toga sustava, a koji se dovode putem detaljne kanalske mreže i odvode u melioracijske kanale I. reda – to su melioracijski kanali drugoga reda (MK II. reda);

c) crpne stanice za odvodnju suvišnih voda s površina gdje nema mogućnosti gravitacijske odvodnje površinskih voda.

Detaljne melioracijske građevine za odvodnju jesu:a) sabirni ili grupni kanali za prihvaćanje voda iz parcelnih ili detaljnih kanala i

njihovu odvodnju u glavne odvodne odnosno melioracijske kanale drugoga reda – to su melioracijski kanali III. reda (MK III.reda);

b) parcelni ili detaljni kanali za neposredno prikupljanje voda s poljoprivrednih, ali i ostalih površina i njihovo odvođenje u melioracijske građevine trećega reda – to su melioracijski kanali četvrtoga reda (MK IV. reda);

c) ostale građevine na melioracijskim kanalima: betonski pločasti propusti, betonski propusti, cijevni propusti, čepovi, sifoni, betonske i kamene stepenice, brzotoci, obloge za zaštitu od erozije i ustave.

4

1.2. Tehnički izvještaj

Prema postavljenom zadatku izrađeno je idejno rješenje površinskog odvodnjavanja poljoprivrednog područja, a u cilju usporedbe proračuna otjecanja na kanalima površinske odvodnje što je ujedno i tema ovog diplomskog rada. U ovom radu prvo je izvršena analiza terenskih podataka, na temelju čega su odabrani mjerodavni računski parametri, idejno rješenje trase kanala površinske odvodnje i proveden proračun otjecanja.

Predmetna poljoprivredna površina nalazi se na prostoru Općine Medulin u Istarskoj županiji, a omeđena je s jugozapadne strane županijskom cestom Pula – Medulin, sa sjeverozapadne strane novoizgrađenim produžetkom Istarskog ipsilona od čvora Pula do Pomera, sa sjeveroistočne strane selom Ševe i jugoistočne strane s naseljem Medulin. Promatrano poljoprivredno područje je površine 248,04 ha.

Kao glavna geodetska podloga korišten ja digitalni model reljefa u mjerilu 1:5000 (DMR5) s visinskim točkama svakih 100 metara.

U pogledu reljefa promatrano poljoprivredno područje karakterizirano je većim ravnim dijelom nagiba od 1,5% do 3,0% i s dva brežuljka, jednog na sjeverozapadnoj strani nagiba cca 6,5% i drugog na istočnoj strani nagiba cca 5,0%. Najviša kota terena na promatranom području nalazi se na sjeverozapadnoj strani i iznosi je 65,00 m.n.m., a najniža kota nalazi se na južnoj strani promatranog područja i iznosi 29,00 m.n.m.

Odvodnja promatranog područja riješena je s dva sabirna kanala i jednog glavnog odvodnog kanala za prihvat svih voda iz melioracijskog sustava. Širine dna kanala IV reda su 0,6 m s nagibom pokosa kanala 1:1,5. Melioracijski kanal III-1 izveden je tako da prihvaća vodu iz gravitirajućih kanala IV reda koji se nalazi na sjevernom dijelu parcele, te se uz jugozapadnu stranu parcele uz županijsku cestu Pula – Medulin spušta do MK-II. Melioracijski kanal III-1 ima širinu dna od 1,20 metra i nagib pokosa stranice 1:1,5 s padom dna kanala 1,0‰ i ukupne dužine od 1.466,0 m. Melioracijski kanal III-2 izveden je tako da prihvaća vodu iz gravitirajućih kanala IV reda koji se nalazi na južnom dijelu parcele, te se u smjeru SI – JZ spušta do MK-II. Melioracijski kanal III-2 ima širinu dna od 1,20 metra i nagib pokosa stranice 1:1,5 s padom dna kanala 1,0 ‰ i ukupne dužine od 728,8 m. Glavni odvodni kanala za prihvat svih voda iz melioracijskog sustava MK-II ima širinu dna od 1,50 metra i nagib pokosa stranice 1:1,5. Kako je pad terena veći od pada dna kanala III reda na kanalima se predviđa izvedba kaskada koje su visina od 0,8 – 1,2 m. Predviđa se da će održavanje kanala biti srednje dobro pa u skladu s tim odabran je Manning-ov koeficijent hrapavosti (n = 0,029). Promatrano područje opasano nasipom za zaštitu od vanjskih voda.

Za proračun specifičnog dotoka korištene su metode: A. N. Kostjakova, D. Turazza, S. Bella, D. Srebrenovića i računalnonim programom HEC-HMS. Rezultati proračuna otjecanja prikazani su tablično i grafički.

5

2. PREGLED PODLOGA

2.1. Zemljopisni položaj

Predmetna poljoprivredna površina nalazi se na prostoru Općine Medulin u Istarskoj županiji. Poljoprivredna površina omeđena je s jugozapadne strane županijskom cestom Pula – Medulin, s sjeverozapadne strane novoizgrađenim produžetkom Istarskog ipsilona od čvora Pula do Pomera, sa sjeveroistočne strane selom Ševe i jugoistočne strane s naseljem Medulin. Prilog 1 prikazuje zemljopisni položaj poljoprivredne površine u Općini Medulin.

2.2. Reljefna obilježja

Reljefno, Općina Medulin spada u najveće i najniže priobalno područje tzv. Porečko-pulske ploče (ili ravnjaka zapadne i južne Istre), koju obilježava izmjena većih ravnih kompleksa i brežuljaka čija učestalost postaje sve veća pomicanjem u unutrašnjost. To se područje još naziva i Crvena Istra (ravnjak, karakteriziran tlom „crvenicom“, krški porozan pa nema površinskih vodotoka). Slika 1 prikazuje reljefnu kartu Istarske županije.

Promatrano područje sastoji se od terena jednolikog pada (1,5% do 3,0%) i s dva brežuljka, jednog na sjeverozapadnoj strani nagiba cca 6,5% i drugog na istočnoj strani nagiba cca 5%. Najviša kota terena od 65,00 m.n.m. nalazi se na sjeverozapadnoj strani na promatranog područja, a najniža od 29,00 m.n.m. nalazi se na južnoj strani.

6

Slika 1. Reljefna karta Istarske županije[6] Slika 2. Geološko-litološka karta Istarske županije[6]

Slika 3. Pedološka karta Istarske županije.[6] Slika 4. Prostorna raspodjela srednje mjesečne temperature u srpnju u IŽ[6]

7

Slika 5. Reljefni prikaz promatranog poljoprivrednog područja.

2.3. Geološka obilježja

Prema geološko-litološkim obilježjima u osnovi tradicionalne krajobrazne podjele područje Općine Medulin spada u Crvenu Istru (Slika 2), koja obuhvaća najveće područje obalne vapnenačke zaravni pokrivene zemljom crvenicom. Litološki, uglavnom se radi o karbonatnim stijenama starosti od jure do eocena [7].

2.4. Pedološki podaci

Za predmetno područje u svrhu proračuna površinskog otjecanja nisu obavljena detaljna istraživanja nego su korišteni dostupni pedološki i hidropedološki podaci. Prema priloženoj pedološkoj karti Istre (Slika 3), koja je izrez iz osnovne pedološke karte Hrvatske,uočava se da je na promatranom poljoprivrednom području tlo crvenica. Crvenica je kambično tlo mediteranskog podneblja. Crvenica je tlo koje dolazi na prostorima veće stjenovitosti, a manje kamenitosti i prvenstveno je rezultat kemijskog trošenja čistih mezozojskih vapnenaca i dolomita. Crvenica je glinasto tlo, zato je kapacitet držanja vode dosta visok. Crvenice su nekarbonatne slabo kisele do neutralne reakcije, na oranicama s vrlo niskim sadržajem humusa [9].

8

2.5. Klimatski parametri

Kod projektiranja sustava odvodnje klimatski parametri važan su element, a kod projektiranja hidromelioracijske odvodnje količina oborina je od presudnog značaja. Klimatološki, Medulin ima sredozemnu klimu što karakterizira: topla i suha ljeta, blage i ugodne zime, velik broj sunčanih dana (do 2.800 sati na godinu).

2.5.1. Temperatura zraka

Na području Općine Medulin relativno su male godišnje temperaturne varijacije zraka (mjesečni srednjaci od 6°C do 24°C, s minimumom u siječnju i maksimumom u srpnju i kolovozu). Tlo se u pravilu ne ledi, odnosno temperatura tla u pravilu se ne spušta ispod 0°C[7]. Na Slika 4 je prikazana prostorna raspodjela srednje mjesečne temperature u srpnju na područiju Istarske županije.

2.5.2. Oborine

Određivanje mjerodavnih protoka za dimenzioniranje nekog odvodnog sustava je jedan od ključnih zadataka koji treba riješiti u fazi planiranja. Svugdje gdje je to moguće protoke treba odrediti direktnom metodom tj. mjerenjem na vodotoku koji je predmet razmatranja. Ako to nije moguće pribjegava se indirektnoj metodi tj. određivanju protoka na osnovu mjerenih oborina, odnosno njihovim pretvaranjem u otjecanje.

Podaci o oborinama dati su preko srednjih mjesečnih, odnosno srednje godišnje oborine za šire područje Pule u periodu od 29 godina (1951. – 1980.), također dati su podaci o oborinama preko odnosa HTP (visina-trajanje-ponavljanje) i ITP (intenzitet-trajanje-ponavljanje) dobiveni statističkom obradom prikupljenih podataka na osnovu višegodišnjih mjerenja oborina na meteorološkoj stanici Pazin, kroz period od 22 godina (1963. – 1985.), a dobiveni su iz Državnog hidrometeorološkog zavoda. Podaci su prikazani tablično i grafički.

Tablica 1. Srednje godišnje oborine za područje Pule [9].

sij velj ožu tra svi lip srp kol ruj lis stu proH

(mm/god)H

(mm)78,2 64,4 64,5 70,1 55,8 53,0 48,1 75,3 85,3 79,5

111,8

84,5871,0

9

Tablica 2. HTP podaci (visina-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin.

vrijeme(min)

H (mm) za povratni period (god.) 1,11 1,25 2 5 10 20 50 100 10 15,4 15,9 17,8 23,0 27,5 32,8 41,8 50,5

20 19,3 20,2 23,2 29,7 35,1 41,2 51,0 59,9

30 22,0 23,3 27,1 34,5 40,5 47,1 57,3 66,3

40 24,2 25,7 30,2 38,3 44,8 51,8 62,2 71,2

60 27,6 29,6 35,2 44,5 51,7 59,3 69,9 78,7

120 32,2 35,3 42,5 52,6 59,8 68,1 78,5 86,8

360 40,6 44,6 53,0 63,9 70,9 78,3 89,4 97,5

720 47,1 51,7 61,0 72,2 79,0 85,6 97,1 104,9

1440 54,6 59,9 70,1 81,6 88,0 93,5 105,5 112,9

Slika 6. Familije HTP krivulja (visina-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin.

10

Tablica 3. ITP podaci (intenzitet-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin.

vrijemeI (mm/min) za povratni period (god.)

1,11 1,25 2 5 10 20 50 100 10 1,54 1,59 1,78 2,30 2,75 3,28 4,18 5,05

20 0,97 1,01 1,16 1,49 1,76 2,06 2,55 3,00

30 0,73 0,78 0,90 1,15 1,35 1,57 1,91 2,21

40 0,61 0,64 0,76 0,96 1,12 1,30 1,56 1,78

60 0,46 0,49 0,59 0,74 0,86 0,99 1,17 1,31

120 0,27 0,29 0,35 0,44 0,50 0,57 0,65 0,72

360 0,11 0,12 0,15 0,18 0,20 0,22 0,25 0,27

720 0,07 0,07 0,08 0,10 0,11 0,12 0,13 0,15

1440 0,04 0,04 0,05 0,06 0,06 0,06 0,07 0,08

Slika 7. Familije ITPkrivulja (intenzitet-trajanje-ponavljanje) za meteorološku stanicu Pazin.

11

3. ODABIR MJERODAVNIH RAČUNSKIH PARAMETARA

3.1. Mjerodavni povratni period

Izbor mjerodavnog povratnog perioda za mjerodavne oborine zapravo je ekonomski problem, za čije rješenje treba provesti račun optimizacije između povećanih troškova građenja zbog visoke sigurnosti objekta i ekonomske koristi koju ta visoka sigurnost pruža tom području. Naime, kod odabira više mjerodavne oborine veća je sigurnost od eventualne štete uz istovremeno povećanje troškova gradnje, pa se često postavlja uvjet da se faktor sigurnosti optimizira.

Kod sustava za odvodnjavanje i navodnjavanje, gdje se štete mogu dogoditi samo na poljoprivrednoj proizvodnji, iskustvo govori da osiguranje na mjerodavnu pojavu (oborinu), koja se javlja jedanput u pet ili deset godina, sasvim zadovoljava [4].

Organizacija FAO pri UN-uobjavila je smjernice za planiranje i projektiranje odvodnje s poljoprivrednog zemljišta u kojima se navodi da za dimenzioniranje hidrotehničkih građevina za odvodnjavanje poljoprivrednih površina uzima povratni period od 2 do 10 godina. Često se uzima povratni period od 2 do 5 godina, a povratni period od 10 godina uzima se za usjeve s visokim troškovima sadnje [9].

Za daljnje proračune odabiremo desetogodišnji povratni period (PP=10god).

3.2. Trajanje mjerodavne oborine

Prema udžbeniku poljoprivrednog fakulteta pod nazivom “Reguliranje suvišnih voda“[8] navedeno je da se trajanje mjerodavne oborine odabire u rasponu od 24- 48sati. Za daljnje proračune odabiremo 24-satnu oborinu (tk=24 sata).

3.3. Visina mjerodavne oborine

Temeljem HTP odnosa (visina-trajanje-ponavljanje) za meteorološku postaju Pazin, te korištenjem usvojenog trajanja oborine (tk=24 sata) i usvojenog povratnog perioda (PP=10god), dobiva se mjerodavna visina oborine (h=88mm).

3.4. Mjerodavni koeficijent otjecanja

Koeficijent otjecanja predstavlja odnos efektivne oborine i ukupne oborine pale na slivno područje, a ovisi o karakteristikama slivnog područja (hidrogeološkim, klimatskim, topografskim,evapotranspiraciji, tipu tla-vrsti površine). Na promatranom području uočava se više različitih vegetacijskih pokrova (Slika 8) i različiti padovi terena (Prilog 2). Na temelju analize padova terena i vegetacijskog pokrova određeni su mjerodavni koeficijenti otjecanja. Iz prethodno prikazanih podloga možemo zaključiti da je promatrano poljoprivredno područje karakterizirano tlom „crvenicom“, koje je na vodopropusnim vapnenačkim i dolomitnim stijenama.

12

Prosječni padovi slivnih površina

Područje P1

I 1= ΔHΔL

=65-40400

= 0,0625 [ 1 ]

Područje P2

I 2= ΔHΔL

=48-37458

= 0,024 [1 ]

Područje P3

I 3= ΔHΔL

=51-41360

= 0,028 [ 1 ]

Područje P4

I 4 = ΔHΔL

=39-33300

= 0,020 [1 ]

Područje P5

I 5= ΔHΔL

=49-40385

= 0,023 [1 ]

Područje P6

I 6= ΔHΔL

=40-35320

= 0,0156 [1 ]

Područje P7

I 7= ΔHΔL

=53-32425

= 0,0494 [ 1 ]

Područje P8

I 8= ΔHΔL

=35-30335

= 0,0149 [ 1 ]

Na osnovu gore navedenih i izračunatih karakteristika slivnog područja odabrani su koeficijenti otjecanja σ (prema Tablica 5). Brojevi krivulja CN određeni su iz međuovisnosti koeficijenta otjecanja σ i broja krivulje CN prema izrazima (1) i (2). Usvojeni koeficijenti otjecanja σ i brojevi krivulje CN prikazani su tablično ().

P e = 25,4 ∙(0,03937 ∙ P−200

CN+2)

2

(0,03937 ∙ P+ 800CN

−8)[ mm ] (1 )

σ= Pe

P[ 1 ] (2 )

13

gdje su: Pekumulativna efektivna (neto) oborina [mm], P kumulativna (bruto) oborina [mm], σ koeficijent površinskog otjecanja [1], te CN broj krivulje otjecanja.

Tablica 4. Odabranih koeficijenti otjecanja i brojevi krivulja CN.

Oznaka slivne

površine

Prosječan pad slivne površine

Korištenje zemljišta

Odabrani koeficijent otjecanja

Odabrani broj

krivulje CN

[1] [1] P1 0,0625 pašnjak 0,28 67 P2 0,0240 oranice 0,38 73 P3 0,0280 oranice 0,39 74 P4 0,0200 oranice 0,37 73 P5 0,0230 oranice 0,37 73 P6 0,0156 oranice 0,36 72 P7a 0,0494 pašnjak 0,27 66 P7b 0,0494 pašnjak 0,27 66 P7c 0,0494 pašnjak 0,27 66

P8 0,0149 oranice 0,36 72

14

Slika 8. Ortofoto poljoprivredne površine.

Tablica 5. Koeficijenti otjecanja u ovisnosti otipu tla i obradi površine [9].

15

4. IDEJNO RJEŠENJE KANALA POVRŠINSKE ODVODNJE

4.1. Trasa kanala

Pri određivanju trase kanala treba voditi računa o zadovoljenju efikasne površinske odvodnje, koja u velikoj mjeri ovisi o reljefnim obilježjima područja. Posebnu pažnju treba posvetiti trasiranju kanala tako da sva oborinska voda bude odvedena do najniže točke promatranog područja. Prilog 2 prikazuje smjer nagiba i pripadnu veličinu nagiba terena. Također pri trasiranju kanala treba voditi računa o što manjoj količini iskopa, te o obliku poljoprivredne parcele. Poželjno je da parcele budu što više pravokutnog oblika, tj. da kanali budu paralelni.

4.2. Određivanje razmaka kanala IV reda

Za određivanje razmaka melioracijskih kanala IV reda primijenit će se izraz A. N. Kostjakov-a. Navedena jednadžba u praksi se primjenjuje za razmake melioracijskih kanala IV reda od 200 do 350 m što zadovoljava i agrotehničke zahtjeve u procesu pripreme zemljišta i uzgoja biljnih kultura. Međusobni razmaci kanala IV reda najviše ovise o hidropedološkim svojstvima tla, uz osposobljavanje što veće obradive površine.Razmak melioracijskih kanala IV reda prema izrazu A. N. Kostjakov-a:

l=0,5 ∙ c ∙ t0

2 ∙ [ (σ ∙i )0,75+4 K i ]2

σ ∙ i[ m ] (3)

c=α √I [ 1 ](4)

α=87γ

[1 ] (5 )

t0 = 1,333 ∙σ∙ i

(σ ∙ i )0,75+4 K1

∙ t k [ sati ] (6 )

i= ht k

[ mm/h ](7)

gdje su l razmak sabirnih kanala [ m ], c koeficijent koji ovisi o načinu obrade i prosječnom padu terena [1], α koeficijent obrade terena (karakterizira terenske uvjete otjecanja) [1], I prosječni pad terena slivne površine [ m /m ], γ koeficijent površinske hrapavosti terena[1] (γ = 2,0 za obrađene površine, brazde u smjeru pada; γ = 3,5 za oranice bez brazda; γ=4,0za pašnjake), t 0mjerodavno vrijeme otjecanja suvišne vode s parcele [ sati ], σ koeficijent površinskog otjecanja [1], i intenzitet mjerodavne oborine [ mm/ sat ], h visina oborine [ mm ], t ktrajanje mjerodavne oborine [ sati ], K1koeficijent infiltracije (propusnosti) tla [ mm/ sat ].

16

Proračun maksimalnih razmaka kanala IV reda proveden je prema gore navedenim jednadžbama i prikazan je tablično u nastavku.Tablica 6. Maksimalni razmaci kanala IV reda.

Područje tk γ α I c σ i K1 to li

[sati] [1] [1] [1] [1] [1][mm/

h][mm/h] [sati] [m]

P1 24 4,0 21,75 0,0625 5,44 0,28 3,66 0,23 16,91 2.851,6

P2 24 3,5 24,86 0,0240 3,85 0,38 3,66 0,15 23,66 2.740,8

P3 24 3,5 24,86 0,0280 4,16 0,39 3,66 0,15 23,96 3.038,3

P4 24 3,5 24,86 0,0200 3,52 0,37 3,66 0,15 23,35 2.436,1

P5 24 3,5 24,86 0,0230 3,77 0,37 3,66 0,15 23,35 2.612,5

P6 24 3,5 24,86 0,0156 3,10 0,36 3,66 0,15 23,04 2.093,4

P7 24 3,5 24,86 0,0494 5,52 0,36 3,66 0,15 23,04 3.725,2

P8 24 4,0 21,75 0,0149 2,65 0,27 3,66 0,23 16,54 1.342,6

Dobiveni rezultati za područja s najmanjim prosječnim padovima su veći od maksimalno dopuštenih, a kako su sva ostala područja većeg prosječnog pada, usvaja se mjerodavni razmak kanala IV reda na 350 m. Trasa kanala i veličine parcela vidljive su na(Slika 9), (Prilog 2), (Prilog 3)

Slika 9. Situacija kanala površinske odvodnje na 3d modelu terena.

17

5. PRORAČUN OTJECANJA

5.1. Hidrološki proračun

Kod dimenzioniranja kanalske mreže površinske odvodnje, posebno značenje pripada određivanju najvećeg specifičnog dotoka odnosno hidromodula površinskog otjecanja. Hidromodul odvodnje predstavlja jediničnu količinu suvišne vode koju treba odvesti (evakuirati) s površine od jednog, odnosno tzv. „posljednjeg“ hektara svake proizvodne jedinice. Najčešća oznaka za hidromodul odvodnje je q (l/s/ha, mm/dan) [8].

Mjerodavni hidromodul površinskog otjecanja određuje se empirijskim jednadžbama raznih autora. Na melioracijskim područjima Hrvatske u većoj ili manjoj mjeri primjenjuju se formule: A. N. Kostjakov, D. Turazze, S. Belle i D. Srebrenovića za određivanje mjerodavnog hidromodula površinske odvodnje i to na melioracijskim površinama slivnih područja različitih terenskih obilježja. Hidrološki proračun biti će proveden prema gore navedenim metodama i računalnim programom HEC-HMS.

5.1.1. Proračun otjecanja po metodi A. N. Kostjakov

U melioracijskoj praksi Hrvatske pri odvodnji suvišnih voda s proizvodnih poljoprivrednih površina putem hidromelioracijskih sustava površinske odvodnje, ili konkretno, pri određivanju razmaka otvorenih kanala III i IV reda na slivnim područjima Dunava, Save i Drave, koji su karakteristični po manjim padovima terena (<2,0%o), za određivanje mjerodavnih hidromodula, potvrdila se je opravdanom primjena izraza A.N. Kostjakova [8].

qmj = 2,8 ∙σ∙ ht k

∙( KA )[ l/s/ha ] (8)

gdje su:q – hidromodul površinske odvodnje[l/s/ha]σ– koeficijent površinskog otjecanja [1]h– visina mjerodavne oborine [ mm ]K – koeficijent hidrograma mjerodavnog otjecanja [1]A – koeficijent koji ovisi o terenskim uvjetima otjecanja

A = t k+t c

i−i

t k

(9)

t k– trajanje mjerodavne oborine [ h ]t c

i−i=t 0+ ti−iIV +ti−i

III (10)

t 0– vrijeme tečenja vode po poljoprivrednoj parceli

t0 = 1,333 ∙σ∙ i

(σ ∙ i )0,75+4 K1

∙ t k [ sati ] (6 )

t i−iIII – vrijeme tečenja vode u melioraciskom kanalu III reda

t i−iIV – vrijeme tečenja vode u melioraciskom kanalu III reda

t i−ikanala =

li−ikanala

v i−ikanala (11)

19

gdje su li−ikanaladužina kanala[m], a v i−i

kanalapretpostavljena brzina tečenja u kanalu[m/s].

Tablica 7. Pretpostavljena brzina tečenja u kanalu

Proračun specifičnih dotoka i maksimalnih protoka na kontrolnim profilima proveden je prema gore navedenim jednadžbama (8), (9), (10), (11) i prikazan je tablično (Tablica 8).

Tablica 8. Proračun otjecanja prema metodi A. N. Kostjakov.

PROFIL

Δσh

(mm)tk

(sati)to

(sati)LMK,IV

(m)LMK,III

(m)

t MK,IV(sati)

t MK,II

I(sati)

tc (sati

)K A

q (l/s/ha)

1_1 0,28 88 24,00 16,93 1084,0

1,51 18,44

2,0 1,77 3,25

2_2 0,39 88 24,00 20,54 605,0

0,84 21,38

2,0 1,89 4,24

3_3 0,34 88 24,00 18,93 1084,0

1,51 20,43

2,0 1,85 3,75

4_4 0,38 88 24,00 20,24 955,7

1,33 21,57

2,0 1,90 4,11

5_5 0,35 88 24,00 19,47 1084,0387,9

1,51 0,2721,24

2,0 1,89 3,87

6_6 0,37 88 24,00 19,94 786,0

1,09 21,03

2,0 1,88 4,05

7_7 0,36 88 24,00 19,60 1084,0877,7

1,51 0,6121,72

2,0 1,90 3,87

8_8 0,36 88 24,00 19,61 1084,01466,0

1,51 1,0222,13

2,0 1,92 3,84

9_9 0,27 88 24,00 16,56 1143,0

1,59 18,15

2,0 1,76 3,16

10_10 0,37 88 24,00 19,94 782,0

1,09 21,02

2,0 1,88 4,05

11_11 0,34 88 24,00 18,88 1143,0

1,59 20,47

2,0 1,85 3,73

12_12 0,36 88 24,00 19,63 747,2

1,04 20,67

2,0 1,86 3,97

13_13 0,34 88 24,00 18,91 1143,0372,5

1,59 0,2620,76

2,0 1,87 3,72

14_14 0,33 88 24,00 18,72 1143,0728,8

1,59 0,5120,81

2,0 1,87 3,65

15_15 0,27 88 24,00 16,56 369,4

0,51 17,07

2,0 1,71 3,24

16_16 0,35 88 24,00 19,16 1143,01466,0

1,59 1,0221,77

2,0 1,91 3,72

20

MK-IV 0,2 m/sMK-III 0,4 m/sMK- II 0,8 m/s

5.1.2. Proračun otjecanja po metodi D. Turazzo

Za proračun odvodnih melioracijskih mreža danas se često primjenjuje tzv. kinematska metoda, kojoj je temelje postavio 1979. godine DomenicoTurazzo. Po toj se metodi kanalska mreža smatra kao niz puteva koje voda prevaljuje od trenutka kada padne na površinu tla sve dok ne napusti završni presjek hidromelioraciske mreže. Budući da joj je osnovna koncepcija translatorno gibanje vode, često se naziva kinematskom metodom[2].Na melioracijskim površinama područja Jadranskog sliva (Mirna, Raša, Cetina, Neretva) pri određivanju mjerodavnih hidromodula, potvrdila se opravdanom primjena izraz D. Turazza [8].

q = 0,1157 ∙σ ∙ K ∙ h

t k+t c

[ l/s/ha ](12)

gdje su q hidromodul površinske odvodnje [l/s/ha], σ koeficijent površinskog otjecanja [1], h visina mjerodavne oborine [ mm ], K koeficijent hidrograma površinskog otjecanja [1], A koeficijent koji ovisi o terenskim uvjetima otjecanja, t ktrajanje mjerodavne oborine [ dani ] ,t cvrijeme koncentracije odnosno otjecanja vode iz najudaljenije točke slivne površine kanala (i kanalske mreže) [sati].

Vrijeme koncentracije tc određuje se prema izrazu:

t c = 0,24 ∙√F ∙L(13)

gdje su F površina sliva [km2 ], L dužina toka [ km ], I prosječan pad terena [1].

Proračun specifičnih dotoka i maksimalnih protoka na kontrolnim profilima proveden je prema gore navedenim jednadžbama (12), (13) i prikazan je tablično (Tablica 9).

Tablica 9. Proračun specifičnih dotoka prema metodi D. Turazzo.

PROFIL

Δσh

(mm)tk

(dani)

LMK,IV

(km)

LMK,III

(km)

L (km)

F i-i(km2)

tc i-i (dana)

Kq i-i

(l/s/ha)

1_1 0,28 88 1,00 1,084 1,43 0,220 0,135 2,0 5,032_2 0,39 88 1,00 0,605 0,96 0,245 0,116 2,0 7,123_3 0,34 88 1,00 1,084 1,43 0,464 0,196 2,0 5,764_4 0,38 88 1,00 0,956 1,31 0,314 0,154 2,0 6,715_5 0,35 88 1,00 1,084 0,39 1,82 0,778 0,286 2,0 5,626_6 0,37 88 1,00 0,786 1,14 0,304 0,141 2,0 6,607_7 0,36 88 1,00 1,084 0,88 2,31 1,082 0,380 2,0 5,308_8 0,36 88 1,00 1,084 1,47 2,90 1,229 0,453 2,0 5,039_9 0,27 88 1,00 1,143 1,49 0,155 0,115 2,0 4,93

10_10 0,37 88 1,00 0,782 1,13 0,309 0,142 2,0 6,6011_11 0,34 88 1,00 1,143 1,49 0,464 0,200 2,0 5,7112_12 0,36 88 1,00 0,747 1,10 0,256 0,127 2,0 6,5013_13 0,34 88 1,00 1,143 0,37 1,87 0,798 0,293 2,0 5,3214_14 0,33 88 1,00 1,143 0,73 2,22 0,876 0,335 2,0 5,0615_15 0,27 88 1,00 0,369 0,72 0,068 0,053 2,0 5,2216_16 0,35 88 1,00 1,143 1,47 2,96 2,173 0,609 2,0 4,37

21

5.1.3. Proračun otjecanja po metodi S. Belle

Za određivanje hidromodula površinske odvodnje u manjoj mjeri je u Hrvatskoj korištena i jednadžba S. Belle. Po navedenoj formuli svojevremeno se je određivao mjerodavni hidromodul površinske odvodnje na melioracijskim površinama slivnih područja Drave, Dunava i Save [8].

q = α∙ H ∙ (20+2∙ J +1000F ) [ l/s/ km2 ](14)

gdje su; q hidromodul površinske odvodnje [l/s/ha], α koeficijent propusnosti tla u granicama 0,40 – 0,80, α=0,58 [ 1 ], H visina mjerodavne godišnje oborine [ m ], J prosječan pad slivne površine[ cm /km ], F površina slivnog područja [km2 ].

Proračun specifičnih dotoka i maksimalnih protoka na kontrolnim profilima proveden je prema gore navedenoj formuli (14) i prikazan je tablično u nastavku.

Tablica 10. Proračun specifičnih dotoka prema metodi S. Belle.

Oznaka slivne

površine

Prosječan pad

slivne površine

Ii-i (cm/km)

PovšinaFi-i

(km2)

Specifični dotokq i-i

(l/s/km2)

P1 6250 0,2195 8626,36P2 2400 0,3138 4044,85P3 2800 0,2449 4901,91P4 2000 0,3037 3694,24P5 2300 0,3086 3970,94P6 1560 0,2562 3558,08P7a 4940 0,1551 8258,41P7b 4940 0,1563 8233,40P7c 4940 0,068 12430,40P8 1490 0,1471 4949,80

22

5.1.4. Proračun otjecanja po metodi D Srebrenovića

Kod dimenzioniranja kanalske mreže površinske odvodnje, u najvećoj mjeri kod nas se primjenjuje jednadžba D. Srebrenovića za određivanje mjerodavnog hidromodula površinske odvodnje i to na melioracijskim površinama slivnih područja različitih terenskih obilježja. Jednadžba se primjenjuje za različite povratne periode pri rješavanju hidromelioracijskih i regulacijskih problema kod odvodnje suvišnih voda.

q p=2,78 ∙ { A ∙ H ∙[ ( VA ∙ H )

B

+τ ]C

−V

τ} [ l /s /ha ](15)

gdje su; q specifični maksimalni dotok [l/s/ha], p povratni period [god], H srednja godišnja oborina sliva [m], V sposobnost akumulacije tla s vodom [mm] (V = 55 mm), τ vrijeme koncentracije [h], A, B, C koeficijenti ovisni o povratnom periodu.

Tablica 11. Koeficijenti ovisni o povratnom periodu.

POVRATNI PERIOD(god.)

A B C

5 28,37 3,165 0,316

10 39,35 3,682 0,272

20 49,16 4,065 0,246

25 52,42 4,156 0,240

50 61,66 4,419 0,226

100 72,85 4,630 0,216

Ukupno vrijeme koncentracije τ

Ukupno vrijeme koncentracije sastoji se od vremena tečenja po površini τ1 i vremena tečenja po kanalu τ2.Vrijeme tečenja po površini približno je jednako:

τ1 = 43

∙ T [ sati ] (16)

gdje je T dozvoljeno vrijeme potapanja površine, odnosno evakuacije vode nakon prestanka jake kiše [sati]. Potrebno vrijeme odvodnje suvišnih voda s proizvodnih poljoprivrednih površina za većinu uzgajanih kultura kreće u rasponu vrijednosti od 0,5 do 1,5 dana, odnosno 12 do 36 sati [8].

τ1 = 43

∙ T=43

∙12=16 [ sati ](17)

Vrijeme tečenja po kanalima τ2 određuje se po formuli:

τ 2= 2,6∙ (FS )

13 [ sati ](18)

23

gdje su F površina sliva [km2], S prosječni pad terena [‰].

τ=τ1+τ2= 16+ 2,6∙ (FS )

13 [ sati ](19)

Prema gore navedenom jednadžbama (15), (16), (18) i (19) dobivamo specifičan dotok za povratne period 10 godina:

q10=2,78 ∙{39,35∙ 0,871 ∙[( 5539,35 ∙0,871 )

3,682

+16+2,6 ∙ 3√ FI ]

0,272

−55

16+2,6 ∙3√ F

I}[ l /s /ha ] (20)

Maksimalni protok iznosi:Qmax n=0,1 ∙qn ∙F [ m3/ s ](21)

Proračun specifičnih dotoka i maksimalnih protoka na kontrolnim profilima proveden je prema gore navedenoj formuli (20), (21) i prikazan je tablično (Tablica 12).

Tablica 12. Proračun specifičnih dotoka prema metodi D. Srebrenovića.

Oznaka slivne

površine

Prosječan pad slivne površine

Ii-i (‰)

PovšinaFi-i

(km2)

Specifični dotokq i-i

(l/s/ha)

P1 62,5 0,2195 4,16

P2 24,0 0,3138 4,14

P3 28,0 0,2449 4,15

P4 20,0 0,3037 4,14

P5 23,0 0,3086 4,14

P6 15,6 0,2562 4,14

P7a 49,4 0,1551 4,16

P7b 49,4 0,1563 4,16

P7c 49,4 0,068 4,17

P8 14,9 0,1471 4,15

24

5.1.5. Proračun otjecanja korištenjem HEC-HMS modela

Računalni program HEC-HMS dizajniran je u Hidrološkom inžinjerskom centru (The Hydrologic Engineering Center „HEC“), koji djeluje u okviru Instituta za vodne resurse pri američkoj vojsci. Hydrologic Engineering Center (HEC) razvija računalne programe u tehničkim područjima hidrologije površinskih i podzemnih voda, hidraulike rijeka i pronosu nanosa, hidrološke statistike i analize rizika, analize sustava retencija, te upravljanju i kontroli vodnih sustava u realnom vremenu.

Sustav hidrološkog modeliranja (HEC-HMS) je dizajniran da simulira proces oborina i otjecanja riječnim sustavima. Osmišljen je da bude primjenjiv u širokom rasponu zemljopisnih područja za rješavanje širokog opsega mogućih problema. Komponente HMS modela su: Basin Model Component (komponenete modela sliva), Meterologic Model Component (komponente meteorološkog modela), Control Specifications Component (komponente kontrolnih specifikacija), Input Data Components (komponente ulaznih podataka) [12].

Komponente modela sliva predstavljaju fizičke karakteristike sliva u kojem korisnik stvara model sliva dodavanjem i spajanjem hidroloških elemenata (Tablica 13). Hidrološki elementi koriste matematičke modele za opis fizikalnih procesa na slivu, koji su prikazani tablično (Tablica 14).

Tablica 13. Komponente HMS modela.

HIDROLOŠKI ELEMENTI OPISSubbasin (podsliv) Predstavlja fizički sliv i otjecanje s njega. Kada dodamo

kišu, protok na podslivu se proračunava (nakon što oduzmemo kišne gubitke) transformacijom kiše uotjecanje.

Reach (dionica vodotoka) Predstavlja protok vode, koja je otekla sa sliva, u vodotoku.

Junction (čvor) Sjedinjuje protok hidroloških elemenata koji su smješteni uzvodno od čvora.

Source (izvor) Predstavlja izvor na slivu (nema dotoka). Protok na izvoru definiran je od strane korisnika.

Sink (ponor) Predstavlja ponor sliva. Dotok u ponor može doći sa jednog ili više hidrološka elementa. Ne postoji izlazni protok.

Reservoir (rezervoar) Služi za modeliranje retencijskih sposobnosti sliva, odnosno za “zadržavanje i prigušenje” hidrograma.

Diversion (odvojak) Služi za modeliranje onih dijelova vodotoka koji se odvajaju od glavnog kanala vodotoka.

25

Tablica 14. Pregled metoda kod proračuna u HEC-HMS-u[14].

HIDROLOŠKIELEMENT

MODEL KIŠA- OTJECANJE

METODA(BASIN MODEL – parameters)

Subbasin (podsliv) Efektivna oborina, tj. Volumen otjecanja (Loss)

Deficit andconstat rate (DC), Exponential, Green andAmpt, Gridded DC, Gridded SCS CN, Gridded SMA, Initalandconstantrate, SCS curvenumber (CN), Smith Parlange, Soilmoistureaccounting (SMA)

Direktno otjecanje (Transform)

Clark’s UH KinematicWaveModClarkSCS UH Snyder’s UH User-specified S-graphUser-specifiedunithydrograph (UH)

Bazno otjecanje (Baseflow)

BoundedrecessionConstantmonthlyLinearreservoirNonlinearBoussinesqRecession

Reach(dionica vodotoka)

Transformacija vodnog vala kroz vodotok (Routing)

KinematicWaveLagModified Puls Muskingum, Muskingum-Cunge

Za proračun otjecanja predmetne poljoprivredne površine u računalnom programu HEC-HMS-u odabrali smo sljedeće metode proračuna:

1. Efektivne oborine (Lossmethod) - SCS CN metoda (SCS CurveNumber)

Naziv metode SCS potječe od državne ustanove iz SAD “Soil Conservation Service” (danas naziva NRCS – “National Resources Conservation Service”), CN engl. skraćenica za broj krivulje otjecanja (“Curve Number”). CN broj krivulje otjecanja koji se određuje iz tablica. Vrijednost broja krivulje CN se određuje na temelju četiri faktora: vegetacijskoga pokrova, načina površinske obrade zemljišta, tipa tla i prethodnih uvjeta vlažnosti tla.

Prema SCS metodi za hidrološku praksu se koriste sljedeće četiri grupe tla: Tip A: najslabiji uvjeti otjecanja (vrlo visok stupanj infiltracije) -dobro propusne

naslage Tip B:nešto bolji uvjeti otjecanja nego kod tipa A (visok stupanj infiltracije) –

djelomično nepropusne naslage Tip C:dobri uvjeti otjecanja (srednji stupanj infiltracije) -djelomično propusne

naslage Tip D: najbolji uvjeti otjecanja (nizak stupanj infiltracije) –nepropusne naslage

26

Prema SCS metodi prethodna se vlažnost zemljišta određuje na temelju tri uvjeta: Ispodprosječnih I, Prosječnih II Natprosječnih III.

2. Model direktnog otjecanja (Transformmethod) - Metoda SCS jediničnog hidrograma(SCS Unithydrograph).

Jedinični hidrogram je hidrogram izravnog otjecanja koji je rezultat jedinične količine efektivnih oborina, raspoređenih ravnomjerno po slivnome području tijekom određenog vremenskog razdoblja. Da bi se jedinični hidrogram, kao funkcija preslikavanja, definirao, potrebno je raspolagati s mjerenim podacima ulaza (kiša) i izlaza (hidrogram otjecanja). Nakon jednom definirane funkcije preslikavanja (JH) za promatrani sliv, moguće je tada za svaku sljedeću kišu dobiti hidrogram otjecanja. Ukoliko se ne rapolaže mjerenim podacima o kiši i otjecanju koriste se sintetički jedinični hidrogrami. Sintetički jedinični hidrogram temelji se na činjenici da se pomoću raznih karakteristika sliva izračunavaju razni parametri. Najvažniji parametri koji definiraju sintetičke jedinične hidrograme: vrijeme najvećeg protoka, vremenska baza, površina sliva.

U SCS metodi jediničnog hidrograma određen je empirijski odnos između vremena zakašnjenja (zaostajanja) i vremena koncentracije. Parametar koji unosimo u HEC-HMS je: vrijeme zakašnjenja sliva t lag kojeg određujemo preko vremena koncentracije sliva tc. Vrijeme koncentracije tc [h] je vrijeme koje je potrebno da čestica vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta opažanja protoka u vodotoku [14]. Za izračun vremena koncentracije primijenjena je jednadžba D. Srebrenovića:

t c- vrijeme koncentracije;t c = t1+t 2 [ sati ] (22)

t 1- vrijeme površinskog sabiranja

t 1= 20 ∙ β

{[ H ∙ (1+1,5 logP ) ]0,57∙ S0,43}

[ sati ](23)

t 2- vrijeme tečenja duž vodotoka:

t 2= 2,6∙ (FS )

13 [ sati ](24)

t lag (Lag Time) – vrijeme zakašnjenja od težišta efektivne kiše do vrha hidrograma:t lag = 0,6∙ t c [ sati ] (25)

gdje su: β koeficijent ovisan o propusnosti, pošumljenosti i sl., u rasponu od 1 do 3, ovisi o geološkim karakteristikama terena i o obraslosti zemljišta, F površina sliva [km2 ], P povratni period [god], H prosječna godišnja oborina sliva [m], S pad sliva [m/km].

Proračun parametara za sve slivne površine proveden je prema gore navedenim jednadžbama i prikazan je tablično (Tablica 15).

27

Tablica 15. Izračunate vrijednosti vremena zakašnjenja.

Oznaka slivne

površine

Fi-i(km2)

Si-i (‰)

β Hs(m)

t1(sati)

t2(sati)

tc(sati)

tlag(min)

P1 0,220 62,50 2,5 0,871 5,42 0,40 5,82 209

P2 0,314 24,00 2,0 0,871 6,55 0,61 7,16 258

P3 0,245 28,00 2,0 0,871 6,13 0,54 6,66 240

P4 0,304 20,00 2,0 0,871 7,08 0,64 7,72 278

P5 0,309 23,00 2,0 0,871 6,67 0,62 7,28 262

P6 0,256 15,60 2,0 0,871 7,88 0,66 8,54 307

P7a 0,155 49,40 2,5 0,871 6,00 0,38 6,38 230

P7b 0,156 49,40 2,5 0,871 6,00 0,38 6,38 230

P7c 0,068 49,40 2,5 0,871 6,00 0,29 6,29 226

P8 0,147 14,90 2,0 0,871 8,03 0,56 8,59 309

3. Transformacija vodnog vala u vodotocima(Routing method) - Metoda kinematskog vala (Cinematic wave).

Metoda kinematičkog vala u ovom proračunu otjecanja primjenjuje se kod modela tečenja u kanalu. Metoda kinematičkog vala može se primjenitii kod modela tečenja po površini sliva. Slivno područje se promatra kao otvoreno i jako široko korito čiji dotok je jednak višku kiše (efektivnoj kiši). Primjena kod modela direktog otjecanja daje dobre pokazatelje kod malih (<2,5 km2) i urbanih slivova gdje imamo mogućnost izmjeriti podatke o karakteristikama sliva ili ih obraditi sa podloga.

Proračun otjecanja u računalnom programu HEC-HMS proveden je prema gore navedenim metodama i rezultati otjecanja prikazani su u nastavku tablično i grafički za svaki kontrolni profil.

28

Slika 10. Shema modela otjecanja u HEC-HMS-u.

29

Tablica 16. Rezultati proračuna otjecanja u HEC-HMS-u.

30

Slika 11. Hidrogram otjecanja za profil 1_1

31


32


33


34


35


36


37


38


39


40


41


42


43


44


45


46

5.2. Hidraulički proračun

5.2.1. Određivanje dubine melioracijskog kanala IV reda

d IV=f +h+x+hv ,max [ m ]

f = 0,80 m dozvoljena dubina podzemne vodeh = 0,30 m dozvoljena visina vodnog lica iznad osi drenax = 0,15 m sigurnosna visinahv,max max. dubina vode u melioracijskom kanalu IV reda

d IV=0,80+0,30+0,15+hv , max=1,25+hv ,max [m ]

5.2.2. Proračun maksimalnog protoka i normalne dubine vode u kanalima

Proračun se provedi korištenjem Manningove empirijske formule uz pretpostavku stacionarnog tečenja u kanalima trapeznog poprečnog presjeka. Proračun se provodi iterativno prema dole navedenim jednadžbama (26) – (33): Proračun kreće da se pretpostavi dubina vode, pa se računa ukupni protok koji mora odgovarati vrijednostima dobivenim hidrološkim proračunom. Ukoliko nismo u prvom koraku dobili vrijednost protoka iz hidrološkog proračuna, postupak se ponavlja sa novom pretpostavljenom dubinom sve dok se ne postigne točnost proračuna prema izrazu (34).

b - širina dna kanala[m]m - nagib pokosa kanala

A –površina protjecajnog presjekaA=(b+m∙h)∙h [m2] (26)

O - omočeni obodO=2h √1+ m2+b[m] (27)

R - hidraulički radijus

R=AO

[m] (28)

v - brzina vode u kanalima

v=1n

∙ R2 /3 ∙ I 1 /2 [m/s] (29)

n - koeficijent hrapavostin = 0,029 [m1/3s-1] (30)

Io- pad kanala

I 0=H 1−H0

H 0 [1] (31)

Q* - pretpostavljeni protok

47

Q*=v∙A[m3/s] (32)

h0n- normalna dubina

h0n = h0

p ∙(QQ* )o,5

[m2] (33)

Točnost proračuna:|Q - Q*| ≤ 0,001 (34)

Proračuni su prikazani tablično u nastavku.

Tablica 17. Proračun maksimalnog protoka po formuli Kostjakov i normalne dubine vode u kanalima.

MK StacionažaQ

(m3/s)

Q* (m3/s)

n(m-1/3s)

b(m)

m(m/m)

I(m/m)

A(m2)

O(m)

R(m)

v(m/s)

hp(m)

h(m)

MK-IV_1 0+000,0 0,071 0,071 0,029 0,60 1,5 0,001 0,23 1,45 0,16 0,32 0,24 0,24

MK-IV_2 0+000,0 0,129 0,129 0,029 0,60 1,5 0,001 0,35 1,76 0,20 0,37 0,32 0,32

MK-IV_3 0+000,0 0,104 0,104 0,029 0,60 1,5 0,001 0,30 1,64 0,18 0,35 0,29 0,29

MK-IV_4 0+000,0 0,123 0,123 0,029 0,60 1,5 0,001 0,34 1,73 0,19 0,37 0,31 0,31

MK-IV_5 0+000,0 0,125 0,125 0,029 0,60 1,5 0,001 0,34 1,74 0,20 0,37 0,32 0,32

MK-IV_6 0+000,0 0,102 0,102 0,029 0,60 1,5 0,001 0,29 1,63 0,18 0,35 0,29 0,28

MK-IV_7 0+000,0 0,049 0,049 0,029 0,60 1,5 0,001 0,17 1,30 0,13 0,28 0,19 0,19

MK-IV_8 0+000,0 0,022 0,022 0,029 0,60 1,5 0,001 0,10 1,05 0,09 0,22 0,13 0,12

MK-III_1a 1+466,0 0,174 0,174 0,029 1,20 1,5 0,001 0,46 2,22 0,21 0,38 0,28 0,28

MK-III_1a 1+078,2 0,301 0,300 0,029 1,20 1,5 0,001 0,67 2,57 0,26 0,45 0,38 0,38

MK-III_1b 0+588,3 0,419 0,418 0,029 1,20 1,5 0,001 0,85 2,84 0,30 0,49 0,45 0,45

MK-III_1c 0+000,0 0,472 0,472 0,029 1,20 1,5 0,001 0,93 2,95 0,32 0,51 0,48 0,48

MK-III_2a 0+728,8 0,173 0,173 0,029 1,20 1,5 0,001 0,46 2,21 0,21 0,38 0,28 0,28

MK-III_2b 0+372,5 0,297 0,297 0,029 1,20 1,5 0,001 0,67 2,56 0,26 0,44 0,38 0,38

MK-III_2b 0+000,0 0,319 0,319 0,029 1,20 1,5 0,001 0,70 2,62 0,27 0,45 0,39 0,39

MK-II 0+000,0 0,808 0,808 0,029 2,00 1,5 0,001 1,43 3,86 0,37 0,56 0,52 0,52

48

Tablica 18. Proračun maksimalnog protoka po formuli Turazzo i normalne dubine vode u kanalima.

MK StacionažaQ

(m3/s)

Q* (m3/s)

n(m-1/3s)

b(m)

m(m/m)

I(m/m)

A(m2)

O(m)

R(m)

v(m/s)

hp(m)

h(m)

MK-IV_1 0+000,0 0,110 0,110 0,029 0,60 1,5 0,001 0,31 1,67 0,19 0,36 0,30 0,30

MK-IV_2 0+000,0 0,174 0,174 0,029 0,60 1,5 0,001 0,43 1,95 0,22 0,40 0,37 0,37

MK-IV_3 0+000,0 0,174 0,173 0,029 0,60 1,5 0,001 0,43 1,94 0,22 0,40 0,37 0,37

MK-IV_4 0+000,0 0,201 0,200 0,029 0,60 1,5 0,001 0,48 2,05 0,24 0,42 0,40 0,40

MK-IV_5 0+000,0 0,204 0,203 0,029 0,60 1,5 0,001 0,49 2,06 0,24 0,42 0,40 0,40

MK-IV_6 0+000,0 0,167 0,167 0,029 0,60 1,5 0,001 0,42 1,92 0,22 0,40 0,37 0,37

MK-IV_7 0+000,0 0,076 0,077 0,029 0,60 1,5 0,001 0,24 1,49 0,16 0,32 0,25 0,25

MK-IV_8 0+000,0 0,036 0,036 0,029 0,60 1,5 0,001 0,14 1,19 0,12 0,26 0,16 0,16

MK-III_1a 1+466,0 0,267 0,267 0,029 1,20 1,5 0,001 0,62 2,49 0,25 0,43 0,36 0,36

MK-III_1a 1+078,2 0,437 0,438 0,029 1,20 1,5 0,001 0,88 2,88 0,31 0,50 0,47 0,46

MK-III_1b 0+588,3 0,574 0,574 0,029 1,20 1,5 0,001 1,07 3,13 0,34 0,53 0,54 0,54

MK-III_1c 0+000,0 0,619 0,618 0,029 1,20 1,5 0,001 1,13 3,21 0,35 0,55 0,56 0,56

MK-III_2a 0+728,8 0,265 0,265 0,029 1,20 1,5 0,001 0,62 2,48 0,25 0,43 0,36 0,36

MK-III_2b 0+372,5 0,424 0,423 0,029 1,20 1,5 0,001 0,86 2,85 0,30 0,49 0,46 0,46

MK-III_2b 0+000,0 0,443 0,443 0,029 1,20 1,5 0,001 0,89 2,89 0,31 0,50 0,47 0,47

MK-II 0+000,0 0,950 0,950 0,029 2,00 1,5 0,001 1,61 4,04 0,40 0,59 0,57 0,56

Tablica 19. Proračun maksimalnog protoka po formuli Belle i normalne dubine vode u kanalima.

MKStacionaž

aQ

(m3/s)Q*

(m3/s)n

(m-1/3s)b

(m)m

(m/m)

I(m/m

)

A(m2)

O(m)

R(m)

v(m/s

)

hp(m)

h(m)

MK-IV_1 0+000,0 1,893 1,894 0,029 0,60 1,5 0,001 2,58 4,66 0,55 0,73 1,13 1,13

MK-IV_2 0+000,0 1,269 1,270 0,029 0,60 1,5 0,001 1,91 4,01 0,48 0,66 0,95 0,95

MK-IV_3 0+000,0 1,200 1,204 0,029 0,60 1,5 0,001 1,84 3,93 0,47 0,66 0,92 0,92

MK-IV_4 0+000,0 1,122 1,123 0,029 0,60 1,5 0,001 1,74 3,83 0,45 0,64 0,90 0,90

MK-IV_5 0+000,0 1,225 1,225 0,029 0,60 1,5 0,001 1,86 3,96 0,47 0,66 0,93 0,93

MK-IV_6 0+000,0 0,912 0,910 0,029 0,60 1,5 0,001 1,49 3,54 0,42 0,61 0,82 0,82

MK-IV_7 0+000,0 1,281 1,282 0,029 0,60 1,5 0,001 1,92 4,03 0,48 0,67 0,95 0,95

MK-IV_8 0+000,0 0,845 0,845 0,029 0,60 1,5 0,001 1,41 3,44 0,41 0,60 0,79 0,79

MK-III_1a 1+466,0 3,094 3,094 0,029 1,20 1,5 0,001 3,73 5,62 0,66 0,83 1,23 1,23

MK-III_1a 1+078,2 4,363 4,362 0,029 1,20 1,5 0,001 4,82 6,38 0,76 0,90 1,44 1,44

MK-III_1b 0+588,3 5,485 5,486 0,029 1,20 1,5 0,001 5,72 6,95 0,82 0,96 1,59 1,59

MK-III_1c 0+000,0 6,213 6,213 0,029 1,20 1,5 0,001 6,28 7,28 0,86 0,99 1,69 1,69

MK-III_2a 0+728,8 2,506 2,507 0,029 1,20 1,5 0,001 3,19 5,21 0,61 0,79 1,11 1,11

MK-III_2b 0+372,5 4,061 4,062 0,029 1,20 1,5 0,001 4,57 6,22 0,74 0,89 1,39 1,39

MK-III_2b 0+000,0 4,705 4,704 0,029 1,20 1,5 0,001 5,10 6,56 0,78 0,92 1,49 1,49

MK-II 0+000,0 11,76311,76

30,029 2,00 1,5 0,001 10,16 9,28 1,09 1,16 2,02 2,02

49

Tablica 20. Proračun maksimalnog protoka po formuli Srebrenović i normalne dubine vode u kanalima.

MK StacionažaQ

(m3/s)

Q* (m3/s)

n(m-1/3s)

b(m)

m(m/m)

I(m/m)

A(m2)

O(m)

R(m)

v(m/s)

hp(m)

h(m)

MK-IV_1 0+000,0 0,091 0,092 0,029 0,60 1,5 0,001 0,27 1,57 0,17 0,34 0,27 0,27

MK-IV_2 0+000,0 0,130 0,130 0,029 0,60 1,5 0,001 0,35 1,76 0,20 0,37 0,32 0,32

MK-IV_3 0+000,0 0,102 0,102 0,029 0,60 1,5 0,001 0,29 1,63 0,18 0,35 0,29 0,28

MK-IV_4 0+000,0 0,126 0,126 0,029 0,60 1,5 0,001 0,34 1,75 0,20 0,37 0,32 0,32

MK-IV_5 0+000,0 0,128 0,128 0,029 0,60 1,5 0,001 0,35 1,75 0,20 0,37 0,32 0,32

MK-IV_6 0+000,0 0,106 0,106 0,029 0,60 1,5 0,001 0,30 1,65 0,18 0,35 0,29 0,29

MK-IV_7 0+000,0 0,065 0,065 0,029 0,60 1,5 0,001 0,21 1,41 0,15 0,31 0,23 0,22

MK-IV_8 0+000,0 0,028 0,029 0,029 0,60 1,5 0,001 0,12 1,12 0,10 0,24 0,14 0,14

MK-III_1a 1+466,0 0,193 0,193 0,029 1,20 1,5 0,001 0,49 2,27 0,22 0,39 0,30 0,30

MK-III_1a 1+078,2 0,323 0,322 0,029 1,20 1,5 0,001 0,71 2,62 0,27 0,46 0,40 0,40

MK-III_1b 0+588,3 0,449 0,448 0,029 1,20 1,5 0,001 0,90 2,90 0,31 0,50 0,47 0,47

MK-III_1c 0+000,0 0,510 0,510 0,029 1,20 1,5 0,001 0,99 3,02 0,33 0,52 0,50 0,50

MK-III_2a 0+728,8 0,192 0,193 0,029 1,20 1,5 0,001 0,49 2,27 0,22 0,39 0,30 0,30

MK-III_2b 0+372,5 0,331 0,332 0,029 1,20 1,5 0,001 0,72 2,65 0,27 0,46 0,40 0,40

MK-III_2b 0+000,0 0,364 0,363 0,029 1,20 1,5 0,001 0,77 2,72 0,28 0,47 0,42 0,42

MK-II 0+000,0 0,902 0,902 0,029 2,00 1,5 0,001 1,55 3,98 0,39 0,58 0,55 0,55

Tablica 21. Proračun maksimalnog protoka računalnim programom HEC-HMS i normalne dubine vode u kanalima.

MK StacionažaQ

(m3/s)

Q* (m3/s)

n(m-1/3s)

b(m)

m(m/m)

I(m/m)

A(m2)

O(m)

R(m)

v(m/s)

hp(m)

h(m)

MK-IV_1 0+000,0 0,103 0,104 0,029 0,60 1,5 0,001 0,30 1,64 0,18 0,35 0,29 0,29

MK-IV_2 0+000,0 0,179 0,179 0,029 0,60 1,5 0,001 0,44 1,97 0,23 0,40 0,38 0,38

MK-IV_3 0+000,0 0,147 0,147 0,029 0,60 1,5 0,001 0,38 1,84 0,21 0,38 0,34 0,34

MK-IV_4 0+000,0 0,170 0,171 0,029 0,60 1,5 0,001 0,43 1,94 0,22 0,40 0,37 0,37

MK-IV_5 0+000,0 0,175 0,176 0,029 0,60 1,5 0,001 0,44 1,96 0,22 0,40 0,38 0,38

MK-IV_6 0+000,0 0,136 0,136 0,029 0,60 1,5 0,001 0,36 1,79 0,20 0,38 0,33 0,33

MK-IV_7 0+000,0 0,069 0,068 0,029 0,60 1,5 0,001 0,22 1,43 0,15 0,31 0,23 0,23

MK-IV_8 0+000,0 0,030 0,030 0,029 0,60 1,5 0,001 0,12 1,13 0,11 0,25 0,15 0,15

MK-III_1a 1+466,0 0,250 0,245 0,029 1,20 1,5 0,001 0,58 2,43 0,24 0,42 0,34 0,34

MK-III_1a 1+078,2 0,427 0,429 0,029 1,20 1,5 0,001 0,87 2,86 0,30 0,49 0,46 0,46

MK-III_1b 0+588,3 0,595 0,599 0,029 1,20 1,5 0,001 1,11 3,18 0,35 0,54 0,55 0,55

MK-III_1c 0+000,0 0,673 0,673 0,029 1,20 1,5 0,001 1,21 3,30 0,37 0,56 0,58 0,58

MK-III_2a 0+728,8 0,243 0,243 0,029 1,20 1,5 0,001 0,58 2,42 0,24 0,42 0,34 0,34

MK-III_2b 0+372,5 0,379 0,378 0,029 1,20 1,5 0,001 0,79 2,75 0,29 0,48 0,43 0,43

MK-III_2b 0+000,0 0,446 0,447 0,029 1,20 1,5 0,001 0,90 2,89 0,31 0,50 0,47 0,47

MK-II 0+000,0 1,148 1,150 0,029 2,00 1,5 0,001 1,84 4,26 0,43 0,62 0,63 0,63

50

6. USPOREDBA REZULTATA

6.1. Usporedba protoka po kontrolnim profilima

Nakon provedenih proračuna otjecanja po metodama: A. N. Kostjakova, D.Turazza, S. Bella, D. Srebrenovića i računalnim programom HEC-HMS dobiveni su vršni protoci na kontrolnim profilima koji će biti prikazani tablično i grafički u nastavku. Također u nastavku tablično će biti prikazani odnosi protoka po metodama na kontrolnim profilima u odnosu na metodu koja daje najmanje protoke na kontrolnim profilima. Iz Tablica 22 vidljivo je da su najmanji protoci dobiveni po metodi Kostjakov.

Tablica 22. Usporedba vršnih protoka po metodama na kontrolnim profilima.

Protok, Qi-i (m3/s)PROFI

LKostjakov Turazzo Bella Srebrenović Hec-Hms

1_1 0,071 0,110 1,893 0,091 0,103

2_2 0,104 0,174 1,200 0,102 0,147

3_3 0,174 0,267 3,094 0,193 0,250

4_4 0,129 0,210 1,269 0,130 0,179

5_5 0,301 0,437 4,363 0,323 0,427

6_6 0,123 0,201 1,122 0,126 0,170

7_7 0,419 0,574 5,485 0,449 0,595

8_8 0,472 0,619 6,213 0,510 0,673

9_9 0,049 0,076 1,281 0,065 0,069

10_10 0,125 0,204 1,225 0,128 0,175

11_11 0,173 0,265 2,506 0,192 0,243

12_12 0,102 0,167 0,912 0,106 0,136

13_13 0,297 0,424 4,061 0,331 0,379

14_14 0,319 0,443 4,705 0,364 0,446

15_15 0,022 0,036 0,845 0,028 0,030

16_16 0,808 0,950 11,763 0,902 1,148

52

1_1 2_2 3_3 4_4 5_5 6_6 7_7 8_8 9_9 10_10 11_11 12_12 13_13 14_14 15_15 16_160.0

0.5

1.0

1.5

Kostjakov Srebrenović Turazzo Hec-HmsKontrolni profili

Pro

tok

(m3/

s)USPOREDBA VRŠNIH PROTOKA PO METODAMA NA KONTROLNIM PROFILIMA

Slika 27. Usporedba vršnih protoka po metodama na kontrolnim profilima.

53

Tablica 23. Odnos protoka po metodama na kontrolnim profilima u odnosu na protok po Kostjakovu

Odnosprotoka Q/Q (1)

PROFIL Kostjakov Turazzo Bele Srebrenović hec-hms

1_1 1,00 1,55 26,53 1,28 1,44

2_2 1,00 1,68 11,57 0,98 1,42

3_3 1,00 1,54 17,77 1,11 1,44

4_4 1,00 1,63 9,84 1,01 1,39

5_5 1,00 1,45 14,50 1,07 1,42

6_6 1,00 1,63 9,12 1,02 1,38

7_7 1,00 1,37 13,10 1,07 1,42

8_8 1,00 1,31 13,17 1,08 1,43

9_9 1,00 1,56 26,16 1,32 1,41

10_10 1,00 1,63 9,80 1,02 1,40

11_11 1,00 1,53 14,49 1,11 1,41

12_12 1,00 1,64 8,96 1,04 1,34

13_13 1,00 1,43 13,69 1,12 1,28

14_14 1,00 1,39 14,73 1,14 1,40

15_15 1,00 1,61 38,37 1,29 1,36

16_16 1,00 1,18 14,56 1,12 1,42

Tablica 24. Povećanje protoka po metodama na kontrolnim profilima u odnosu na metodu Kostjakov

Protok, Q (l/s)

PROFIL Kostjakov Turazzo Bele Srebrenović hec-hms

1_1 71 +39 +1822 +20 +32

2_2 104 +71 +1097 -2 +43

3_3 174 +93 +2920 +19 +76

4_4 129 +82 +1140 +1 +50

5_5 301 +137 +4062 +22 +126

6_6 123 +78 +999 +3 +47

7_7 419 +155 +5066 +30 +176

8_8 472 +147 +5742 +38 +201

9_9 49 +27 +1232 +16 +20

10_10 125 +79 +1100 +3 +50

11_11 173 +92 +2333 +20 +70

12_12 102 +65 +810 +4 +34

13_13 297 +128 +3765 +34 +82

14_14 319 +124 +4385 +44 +127

15_15 22 +13 +823 +6 +8

16_16 808 +142 +10955 +94 +340

6.2. Usporedba dubine vode na kanalima.

54

Na temelju izračunatih vršnih protoka izvršen je proračun normalnih dubina vode u kanalima, te su izračunate dubine prikazane tablično i grafički u nastavku.

Tablica 25. Usporedba normalnih dubina vode po metodama na kontrolnim profilima.

Dubina vode, hi-i (m)

PROFIL Kostjakov Turazzo Bella Srebrenović Hec-Hms

1_1 0,237 0,297 1,126 0,270 0,287

2_2 0,322 0,374 0,946 0,323 0,379

3_3 0,288 0,374 0,923 0,285 0,344

4_4 0,314 0,401 0,896 0,318 0,370

5_5 0,317 0,404 0,931 0,320 0,375

6_6 0,285 0,366 0,816 0,291 0,330

7_7 0,194 0,246 0,949 0,225 0,233

8_8 0,125 0,163 0,789 0,144 0,148

9_9 0,282 0,357 1,227 0,298 0,344

10_10 0,380 0,465 1,437 0,395 0,459

11_11 0,454 0,536 1,594 0,471 0,546

12_12 0,484 0,557 1,685 0,504 0,582

13_13 0,281 0,355 1,112 0,298 0,339

14_14 0,378 0,457 1,391 0,401 0,431

15_15 0,393 0,468 1,487 0,421 0,470

16_16 0,517 0,565 2,020 0,549 0,626

55

0 200 400 600 800 1000 1200 14000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Kostjakov Turazzo Srebrenović Hec-Hms

stacionaža (m)

dubi

na v

ode

(m

)USPOREDBA DUBINA VODE NA MK-III_1

Slika 28. Usporedba dubina vode po metodama u kanalu MK-III_1.

56

0 100 200 300 400 500 600 7000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Kostjakov Turazzo Srebrenović Hec-Hmsstacionaža (m)

dubi

na v

ode

(m

)USPOREDBA DUBINA VODE PO METODAMA NA MK-III_2

Slika 29. Usporedba dubina vode po metodama na kanalu MK-III_2.

57

00.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Kostjakov Turazzo Srebrenović Hec-Hmsstacionaža (m)

dubi

na v

ode

(m)

USPOREDBA DUBINA VODE PO METODAMA NA MK-II

Slika 30. Usporedba dubina vode po metodama na kanalu MK-III_2.

58

7. ZAKLJUČAK

Proračun otjecanja na kanalima površinske odvodnje za poljoprivredno područje kraj Medulina površine 248 ha proveden je prema pet odabranih metoda:A. N. Kostjakova, D. Turazza, S. Bella, D. Srebrenovića i računalnim programom HEC-HMS (metoda jediničnog hidrograma) koje se temelje na empirijskim izrazima. Empirijski izrazi imaju nedostatak da su dobiveni na osnovu mjerenja fizičkih osobina sliva i mreže odvodnih kanala nekog područja. Iz toga slijedi da će proračun biti točniji, ukoliko se fizičke osobine sliva i mreže odvodnih kanala sličnije osobinama područja na kome je ta jednadžba izvedena.

Na grafičkim prikazima (Slika 28 i Slika 29) vidljivo je da su linije dubina vode u kanalima paralelne kod metoda A. N. Kostjakova, D. Turazza i D. Srebrenovića. Kod proračuna otjecanja u računalnim programom Hec-Hms linija dubina vode u kanalima nije paralelna s navedenim metodama, već se povećava duž kanala, a što je posljedica različitog pristupa računanja vremena koncentracije.

Analizom podataka (Tablica 23 i Tablica 24) može se zaključiti da kod proračuna otjecanja metodama A. N. Kostjakova, D. Turazza i D. Srebrenovića odstupanja u protocima između metoda postaju manja što je slivna površina veća, dok kod proračuna protoka u računalnom programu Hec-Hms-u povećanje slivne površine nema takav utjecaj.

Usporedbom rezultata proračuna otjecanja zaključuje se sljedeće:1. Proračun otjecanja metodama A. N. Kostjakova, D. Turazza, D. Srebrenovića i

računalnim programom Hec-Hms (metoda jediničnog hidrograma) daju približno slične rezultate otjecanja. Na tabličnom i grafičkom prikazu lako je uočljivo da su vršni protoci na kontrolnim profilima najmanji za izračun po metodi A. N. Kostjakova.

2. Protoci po metodi D. Srebrenovića veći su u odnosu na metodu Kostjakova od 1% do 32%, odnosno od 1 l/s do 94 l/s.

3. Proračun protoka po metodi D. Turazza i proračun u računalnom programu Hec-Hms daju približno iste rezultate, uz razliku što su protoci po metodi Turzzo veći u prvom dijelu kanala III reda cca prvih 600m.

4. Metoda D. Turazza daje veće protoke u odnosu na metodu Kostjakov od 18% do 68%, odnosno veće od 13 l/s do 55 l/s.

5. Protoci proračunati u računalnom programu Hec-Hms veći su na dionici kanala III reda od 600 m pa nadalje, a dobivanju se protoci 28% do 44% veći u odnosu na metodu Kostjakov, odnosno veće od 8 l/s do 340 l/s.

6. Metoda S. Belle daje daleko najveće rezultate protoka na kontrolnim profilima od 9 do 38 puta veće u odnosu na metodu Kostjakov, odnosno od 810 ls/ do 10.955 l/s. To je posljedica prije svega osjetljivosti jednadžbe na veće nagibe terena, pa zaključujemo da jednadžba S. Belle nije pogodna za primjenu kod većih nagiba terena.

59

8. LITERATURA:

1. Društvo za odvodnjavanje i navodnjavanje Hrvatske, Zagreb: Priručnik za hidrotehničke melioracije I kolo, odvodnjavanje, knjiga 3. – osnovna mreža, Zagreb 1985. god.

2. Društvo za odvodnjavanje i navodnjavanje Hrvatske, Zagreb: Priručnik za hidrotehničke melioracije I kolo, odvodnjavanje, knjiga 4. – detaljna mreža, Zagreb 1985. god.

3. Društvo za osvodnjavanje i navodnjavanje Hrvatske, Zagreb: Priručnik za hidrotehničke melioracije I kolo, odvodnjavanje, knjiga 5. – građenje, Zagreb 1989. god.

4. Zorko Kos: Hidrotehničke melioracije tla – odvodnjavanje, Školska knjiga Zagreb 1989. god.

5. Prof. dr. sc. Josip Marušić, dipl. ing. građ. – SEPARAT broj 2, površinska odvodnja, 2005 god.

6. Institut za primjenjenu ekologiju – Program zaštite okoliša Istarske županije (s Izvješćem o stanju okoliša) 2006. god.

7. Sveučilište u Zagrebu Ekonomski fakultet – Strateški plan razvoja Općine Medulin, Zagreb, ožujak, 2008. god.

8. Dragutin Petošići, Franjo Tomić – Reguliranje suvišnih voda, Zagreb, 2011 g.9. Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet – Nacionalni projekt navodnjavanja

i gospodarenja poljoprivrednim zemljištem i vodama u Republici Hrvatskoj, Zagreb 2005 god.

10. Foodand Agriculture Organizationofthe United Nations – Guidelines and computer programs for the planning and design of land drainage systems. Rome, 2007 g.

11. Water/Wastewater Distance LearningWebsite12. US Army Corps of Engineers Institute for Water Resources Hydrologic

Engineering Center –Hydrologic Modeling System HEC-HMS User s Manual 2010.g.

13. www.worldclimate.com, 2012.g.14. www.grad.unizg.hr/nastava/hidrotehnika/gf/hidrologija_2/hidrologija_2.htm,

2012 god.

60

http://www.grad.unizg.hr/nastava/hidrotehnika/gf/hidrologija_2/hidrologija_2.htm

9. PRILOZI

Prilog 1. Pregledna situacijaPrilog 2. Situacija kanalske mreže površinske odvodnjePrilog 3. Situacija kanalske mreže površinske odvodnje na DTMPrilog 4. Uzdužni profil kanala MK-III_1Prilog 5. Uzdužni profil kanala MK-III_2, MK-IIPrilog 6. Karakteristični poprečni presjeci MK-IVPrilog 7. Karakteristični poprečni presjeci MK-III, MK-II

61

USPOREDBA PRORAČUNA OTJECANJA

Documents

Transcript of USPOREDBA PRORAČUNA OTJECANJA