8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
1/21
UNIVERZITET U ZENICI
Mašinski fakultet u Zenici
Odsjek za inženjersku ekologiju
Inženjering zaštite voda
Lejla MeĎić
ODREĐIVANJE VODOSTAJA I PROTOKA
Seminarski rad
Mentor:
Doc. dr. Nusret Imamović
Zenica, 2015.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
2/21
2
SADRŢAJ
1. UVOD ................................................................................................................................. 3
2. MJERENJE HIDROLOŠKIH VELIČINA ......................................................................... 4
2.1. RAZINA VODE .......................................................................................................... 4
2.1.1. Vodomjerna letva ................................................................................................. 5
2.1.2. Limnigraf .............................................................................................................. 6
2.2. PROTOK ..................................................................................................................... 7
2.2.1. Zapreminska metoda ............................................................................................ 8
2.2.2. Metoda površina – brzina ..................................................................................... 9
2.2.3. Mjerni objekti ..................................................................................................... 10
3. PROTOK U OTVORENIM KANALIMA ....................................................................... 12
4. PROTOK U CIJEVIMA POD PRITISKOM .................................................................. 14
5. KRIVA PROTICAJA ....................................................................................................... 16
6. EKOLOŠKI ZNAČAJ ODREĐIVANJA VODOSTAJA I PROTOKA .......................... 17
7. ZAKLJUČAK ................................................................................................................... 20
8. LITERATURA ................................................................................................................. 21
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
3/21
3
1. UVOD
Svakodnevni porast broja stanovnika na Zemlji i gospodarski razvoj ima za posljedicu sve
veće potrebe za vodom i veću potrošnju vode. Voda je u 21. vijeku postala najznačajniji
strateški prirodni resurs, jer budućnost čovječanstva zavisi od vode. [1]
Upotrebom vode za različite namjene dolazi do promjene njezinih fizikalnih, hemijskih i
bioloških svojstava tako nastaju otpadne vode, koje je potrebno prikupiti te na prikladan
način prečistiti i odvesti u prijemnik bez štetnih posljedica za okoliš.
Brzi na predak vodoprivrede doveo je do ofrmljavanja inženjerske hidrologije, prvenstveno
zbog potrebe za kvantitativnim informacijama o vodnim resursima i vodenim sistemima u
svrhu planiranja, projektovanja, održavanja i korištenja vodoprivrednih objekata i sistema.
Karakteritike vodnog režima zavise od velikog broja faktora, koji su skoro isključivo rezultat
prirodnih procesa u prirodi, ali mogu biti i rezultat ljudske aktivnosti, čiji se krajnji efekti ne
mogu sa sigurnošću predvidjeti [2].
Ispuštanje otpadnih voda u prirodne i umjetne vodne sisteme potpada pod zakonske propise
pri čemu se takoĎer vodi računa o lokalnim uvjetima koji treba da obuhvate [1] .
hidrološke podatke o prijemniku,
podatke o namjeni i intenzitetu korištenja nizvodno od ispusta,
analitičke podatke o sastavu vode prijemnika iznad mjesta ispusta.
Protok i vodostaj predstavljaju dvije od nekoliko hidroloških veličina kojima se bavi
hidrologija, a ujedno i podatke koji su potrebni za definisanje lokalnih uslova pri ispuštanju
otpadnih voda u vodotoke.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
4/21
4
2. MJERENJE HIDROLOŠKIH VELIČINA
Iako je proticaj najvažnija veličina kada su u pitanju vodotoci, njegovo direktno mjerenje nije
moguće u većini slučajeva. Na izvorima i na veoma malim vodotocima, proticaj se može
mjeriti volumetrijski, a na većim potocima i rijekama, to je nemoguće, tako da se obavljajumjerenja dubina ili nivoa vode (vodostaj) te se na osnovu njih odreĎuje proticaj [4].
2.1. RAZINA VODE
Pokazatelj nivoa vode je vodostaj, koji zapravo predstavlja vertikalno odstojanje od neke
fiksne ravni do nivoa vode. Fiksna ravan je ustvari zamišljena horizontalna ravan sa poznatom
geodetskom kotom (kota nula). Vodostaj se obično označava sa (h) i izražava u cm. Kada se
(h) pretvori u metre i sabere sa nulom vodomjera, dobije se nadmorska visina nivoa vode H u(m n.m.).
H= ˝kota nule˝+ h (m n.m.)
Slika 1. Grafička ilustracija definicije vodostaja (H) i dubine vode (d)
Dakle, vodostaj je relativna (uslovna) veličina. On ne mora da znači ni kotu, ni dubinu (možeda bude čak i negativno ako je „nula“ postavljena iznad minimalnog nivoa). Ta cifra kojaznači vodostaj, sama po sebi ne mora da znači ništa odreĎeno, ali da je potpuno odreĎen i
jasan uvid za one koji raspolažu podacima o poprečnom presjeku vodotoka i o promjenamavodostaja. U periodu mjerenja kota nule vodomjera ne smije se mijenjati.
Hidrometeorološka služba obavlja svakodnevna mjerenja nivoa vode na utvrĎenim mjernimstanicama i o tome se zadaje zvanični javni izvještaj [2].
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
5/21
5
2.1.1.
Vodomjerna letva
Vodomjerna letva je najjednostavniji ureĎaj za mjerenje nivoa vode. Način ugraĎivanja letve
zavisi od uslova na terenu. Početak letve treba u principu postaviti ispod najnižeg opaženog
nivoa vode [3]. Na slici 2. je prikazan dio vodomjerne letve.
Slika 2. Izgled dijela prvog metra vodomjerne letve
Na slici 3. dat je prikaz ugraĎivanja letve ukoliko je obala kosa, gdje se po jedan, dva ili više
komada od po jednog metra letve pričvrščuju na vertikalno pobijene štapove. To je tzv.
stepenasti vodomjer [2].
Slika 3. Izgled stepenastog vodomjera
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
6/21
6
Tačnost očitavanja se kreće 1-4 cm, a ovisi o više faktora [4]:
o savjesti motrioca,
o stanju (vidljivosti) brojčane skale,
o mirnoći vodne površine prilikom očitavanja.
2.1.2. Limnigraf
Mjerenje vodostaja pomoću vodomjerne letve je jednostavno i jeftino ali bi se moralo vršitičesto da bi se zabilježilo opadanje ili porast vodostaja u periodima kada se on izrazito mijenja.Limnigrafi otklanjaju ovu manjkavost. Kod srednjih i malih vodotoka se koriste ureĎaji zakontinualno i automatsko registrovanje vodostaja- limnigrafi. Postoje tri tipa limnigrafa: sa
plovkom, pneumatski i sa senzorom [2].
Limnigraf sa plovkom. Sastoji se od sistema: plovak-uže-koturača-kontrateg. Vertikalno pomijeranje plovka se prenosi na papirnu traku koja se može kasnije obraditi elektronskimčitačima. Papirna traka se namotava na doboš. Klasični limnigrafi se izraĎuju sa vertikalnim ihorizontalnim dobošem. Ako je opremljen standardnim satnim mehanizmom, brzina okretanjadoboša je 2 mm/h, odnosno jedan pun okretaj za 8 dana, poslije čega se mijenja papir saupisanim (ucrtanim) nivogramom1. Limnigraf sa plovkom zahtijeva objekat za smještanjeinstrumenta i bunar, ko ji je putem jedne cijevi spojen sa vodotokom, što je ilustrovano na slici5. Bunar služi da zaštiti plovak instrumenta. Uz limnigraf se obično ugraĎuje i vodomjernaletva. Pisaljka na registratoru se tako postavlja da odgovara trenutnom vodostaju na letvi [2].
Slika 5. Prikaz ugrađivanja limnigrafa sa plovkom
Pneumatski limnigraf. Princip rada pneumatskog limnigrafa (slika 6.) je da su promjene
hidrostatskog pritiska mjerenog na fiksnoj dubini direktno proporcionalne promjenama
1 Nivogram je grafički prikaz promjene vodostaja u vremenu.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
7/21
7
vodostaja. Iz boce sa komprimiranim zrakom, preko reduktora pritiska, zrak se potiskuje u
cijev koja je potopljena u vodu. U zavisnosti od dubine vode iznad ulaza cijevi, u cijevi se
proizvodi pritisak čija je veličina jednaka hidrostatičkom pritisku p = h, gdje je specifičnatežina vode. Preko metalnog manometra, ovaj pritisak se pretvara u silu koja djeluje na
polugu vage sa klizajućim tegom. Teg se pokreće pomoću servo motora2, i ovo pokretanje se prenosi na pisač koji ostavlja trag (nivogram) na papirnoj traci. Traka je vezana sa satnimmehanizmom. Iako su ovi limnigrafi znatno skuplji od limnigrafa sa plovkom, troškoviugradnje su manji tako da mogu biti ekonomičniji od klasičnog registrujućeg ureĎaja [2].
Slika 6. Objašnjenje principa rada pneumatskog limnigrafa
Limnigraf sa senzorom. Nivo vode se mjeri kao hidrostatički pritisak sa poluprovodnikom-senzorom (pijezo-sonda), koji se transformiše u električni signal sa integrisanim pojačalom.Senzor je smješten u cilindar od nehrĎajućeg čelika. Senzor je sastavni dio ureĎaja kojikontinualno bilježi (na papiru) promjene vodostaja [2].
Mjerenje nivoa vode se takoĎer može vršiti pomoću tzv. kapacitivne sonde, ultrazvučnogdavača, pokretne igle sa servo-ureĎajem i drugim metodama gdje se kao rezultat mjerenja dobije neka električna veličina [2].
2.2. PROTOK
Protok vode, općenito, predstavlja količinu vode koja protiče kroz poprečni presjek vodotoka
u jedinici vremena. Metode za mjerenje protoka mogu se općenito podijeliti na neposredne i
posredne. Neposredne metode se zasnivaju na volumenskim metodama zasnovanim na
mjerenjima putem mjernih ureĎaja što je u principu primjenjivo za male vodotoke i izvore,
kao što je volumetrijska ili zapreminska metoda. Posredne metode mjerenja protoka se
2 Servo motor je pomoćni motor s elektronskim, pneumatskim ili hidrauličkim pogonom koji se automatski
uključuje u procese upravljanja.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
8/21
8
zasnivaju na definisanju na temelju mjerenja nekog drugog elementa vodotoka, a tu se
ubrajaju slijedeće: metoda površina- brzina, korištenje mjernih objekata (kanala), metoda
mješavina, elektromagnetna metoda i približne hidrauličke metode. [5]
Metoda mjerenja protoka se najčešće odabire ovisno o okolnostima u kojima se mjeri protok io zahtjevanoj tačnosti.
2.2.1. Zapreminska metoda
Metoda se odlikuje visokom tačnošću mjerenja i koristi se za mjerenje proticaja malih tokova
ili izvora. Suština metode je u mjerenju vremena (t) da protok (Q) koji protiče kroz neki
sistem napuni posudu tačno poznatih dimenzija odnosno zapremine (V). Protok je pri tome
definisan jednačinom [4]:
Q = ... (1)
Da bi se moglo izvršiti mjerenje proticaja zapreminskom metodom, potrebno je da se ukupan
dotok vode koncentriše u cijev ili žlijeb i usmjeri prema mjernoj posudi. U praksi postoje
različiti tipovi prethodno kalibrisanih mjernih posuda, od kojih su dva tipa često korištenih
posuda Milneova i tzv. Danaida. Milneova posuda djeluje kao automatski registrator, koji se
sastoji od dvije posude jednake zapremine i oblika. U trenutku kada je jedna od posuda
napunjena, ona se prevrće zbog položaja svog težišta i prazni te počinje punjenje druge
posude. Danaida je posuda sa jednim ili više otvora na dnu, kroz koje ističe voda. Svaki otvor
je normiran i oblikovan kao sapnica. Voda se u posudu ulijeva preko posebnog sistema za
smirenje valova u posudi. Ako u Danaidu dotiče konstantan protok, nivo će se u posudi
stabilizirati na odreĎenoj visini kada je postignuta jednakost dotoka i isticanja kroz otvore.
Budući da je isticanje moguće regulisati zatvaranjem odreĎenog broja sapnica, protok se
odreĎuje iz jednačine isticanja [2]:
Q = nf √ ... (2)
gdje su:
– koeficijent isticanja,
n – broj otvora kroz koje ističe voda,
f – površina otvora sapnice,
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
9/21
9
h – visina vode u posudi,
g – ubrzanje sile teže.
2.2.2.
Metoda površina – brzina
Osnovni zadatak kod mjerenja protoka metodom površina-brzina nalazi se u pravilnom izboru
položaja tačaka na vertikali u kojima se vrši mjerenje brzina te u izboru broja i položaja
mjerenih vertikala u hidrometrijskom profilu. Broj tačaka na vertikali u kojima se mjeri
brzina, fukncija je prije svega dubine i vertikale, ali i karakteristika tečenja. U praksi treba
poštovati princip da razmak meĎu tačkama mjerenja ne bude manji od dva promjera elise
hidrometrijskog krila (slika 7.). Iskustvo je pokazalo da zbog relativno visoke pravilnosti
raspodjele brzine duž vertikale otvorenog vodotoka, nije potrebno mjeriti brzine više od 5 -6tačaka. Samo u slučajevima velikih dubina (većih od 7 m) odstupa se od ovog pravila [2].
Slika 7. Hidrometrijsko krilo
Bitni element hidrometrijskog krila je okretni dio (elisa), koji kada se krilo unese u vodu,
ok reće pod utjecajem vodene struje. Upotreba hidrometrijskog krila zasniva se na pretpostavci
da izmeĎu brzine vodene struje i brzine okretanja ovog okretnog dijela krila postoji odreĎena
konstantna ovisnost. Razlikuju se Prajsovo i propelerno hidrometrijsko krilo, s tim da je
propelerno u upotrebi na našim prostorima [4].
U idealnoj tekućini jednačina idealne elise imala bi oblik:
, gdje je
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
10/21
10
v- brzina vodene struje (m/s),
n- broj okretaja elise (s),
K- vrijednost geometrijskog koraka elise, kod elise sa površinama izvedenim u obliku vijka, a
kod elise sa drugačije izvedenim površinama, jedan odgovarajući srednji korak.
MeĎutim, kako se za okretanje elise troši izvjesna energija koja se dobiva na račun kinetičke
energije vode, elisa će u odnosu na vodenu struju ponešto zaostajati, odnosno imati manji broj
okretaja u odnosu na jednačinu za idealnu tekućinu. Sila kojom vodena struja djeluje na elisu
proporcionalna je produktu v i (v-Kn). Ako se sa A označi faktor proporcionalnosti koji ovisi
od veličine i oblika elisei specifične težine tekućine, onda se okretni moment kojim tekućina
djeluje na elisu može izraziti na slijedeći način [4]:
.
Faktori koji utiču na tačnost pri mjerenju hidrometrijskim krilom su [4]:
a) Načini pričvršćavanja elise
Prilikom upotrebe hidrometrijskog krila, ono se uvijek mora pričvrstiti na neki držač čiji oblik
i dimenzije zavise od uvjeta u kojima se obavljaju mjerenja. Potrebno je poznavati utjecaj
sistema za pričvršćenje na rad hidrometrijskog krila, odnosno na vrijednost njegovih
konstanti.
b)
Koso strujanje u odnosu na osovinu krila.
2.2.3. Mjerni objekti
Mjerni objekti su takvi ureĎaji za mjerenje protoka vode kod kojih postoji funkcionalna veza
izmeĎu protoka vode i jedne ili dvije hidrauličke visine. Mjerni objekti se mogu podijeliti natri grupe [2]:
preljeve,
mjerne kanale,
kontrolne (ureĎene) profile.
Kriterijumi za izbor tipa mjernog objekta su [2]:
-
raspon proticaja koji se mjeri,
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
11/21
11
-
pronos nanosa,
- željena tačnost,
- gubitak hidrauličke visine zbog prisustva mjernog objekta (denivelacija),
- koštanje objekta.
Preljevi su relativno jednostavni i tačni za mjerenje protoka. Mogu biti pravougaoni sa i bez
bočne kontrakcije, trougaoni i trapezni (slika 8.). Preljevi se široko koriste za mjerenje
protoka vode u hidrauličkim laboratorijama.
Slika 8. Različiti tipovi preljeva kao mjerni objekti
Mjerni kanali predstavljaju vrlo pogodne mjerne objekte. Najčešće se koriste kanali sa
suženjem, Venturi kanal i Paršalov kanal. Stvar je suštinski ista kao i za prelive, mora se
poznavnati veza izmeĎu proticaja i mjerenje dubine pa se mjerenjem dubine zna i proticaj.
Veza izmeĎu proticaja i dubine poznata je za tipizirane mjerne objekte [2].
Kontrolni (ureĎeni) profili predstavljaju hidrotehnički objekat (prag, pregrada), koji je tako
oblikovan da omogućava precizno definisanje veze izmeĎu protoka i vodostaja, u rasponu od
najmanjeg do najvećeg očekivanog proticaja. On se u osnovi sastoji u izgradnji jedne
pregrade u riječnom koritu sa kućištem za limnigraf [2].
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
12/21
12
3. PROTOK U OTVORENIM KANALIMA
Protok vode u otvorenim kanalima je protok u bilo kojem kanalu u kojem tečnost (voda) teče
slobodnom površinom. Primjeri istih su rijeke i kanali za navodnjavanje. OdreĎeni zatvoreni
kanali kao što su kanalizacije, kada teku djelimično pune i kada nisu pod pritiskom, takoĎer semogu klasifikovati kao otvoreni kanali. Tri su metode za automatsko mjerenje protoka u
otvorenim kanalima i to [6]:
- Mjerni objekti,
-
Brzina - površina,
- Kontrolni profili.
Otpadne vode zbog svoje prirode (nečistoće,talog) mogu uzrokovati znatne smetnje kod
klasičnih postupaka mjerenja protoka. Zbog toga se najčešče koristi konkretno Parshallov
kanal, koji omogućava pouzdana mjerenja u najtežim uslovima i jedan je od najpouzdanijih
načina mjerenja protoka otpadnih voda. Mjerenje protoka otpadnih voda redovno je na
mjestima sa teškim uslovima rada. Otpadne vode zbog svoje prirode otežavaju postupke
mjerenja zbog sedimenata, mehaničkog onečišćenja itd. Mjerenje protoka na otvorenim
kanalima ima prednost zbog toga što se eventualna onečišćenja mogu jednostavno ukloniti, a
montaža i održavanje mjernog sistema znatno su jednostavniji nego kod mjerenja na
zatvorenim cjevovodima.
Parshallov kanal je najčešći način mjerenja protoka na otvorenim kanalima. Na slici 9. dat je
shematski prikaz Parshallovog kanala, a na slici 10. je dat prikaz ugraĎenog Parshallovog
kanala u starnosti.
Parshallovi kanali se široko koriste za mjerenje protoka u otvorenim kanalima, posebno za
tokove koji sadrže suspendovane materije, kao što je npr. tok otpadne vode. Parshallov kanal
se sastoji od konvergirajućeg dijela, grla i divergirajućeg dijela. On ima propisane varijacije
padine na dnu kanala. Jednačine Parshallovog kanala su dostupne za protok izračunate prema
mjernog glavi, za Parshallove kanale konstruisane prema propisanim dimenzijama, kako je
prikazano na slici. Veličina Parshallovog kanala je dizajnirana na osnovu širine njegovor grla.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
13/21
13
Slika 9. Shematski prikaz Parshallov-og kanala
Slika 10. Parshallov kanal
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
14/21
14
4. PROTOK U CIJEVIMA POD PRITISKOM
Postoji mnoštvo različitih metoda za mjerenje pražnjenja i brzine u cijevima, ili zatvorenim
cjevovodima. Mnoge od tih metoda omogućavaju veoma tačna mjerenja, a neke daju grube
procjene. Općenito je lakše postići datu mjernu tačnost u cijevima, nego u otvorenimkanalima.
Za mjerenje brzine toka u zatvorenim cjevovodima, može se koristiti Pitototva cijev. Pitototva
statička cijev, prikazana na slici 11., pripada mjeračima protoka diferencijalnog pritiska,
zajedno sa Dallovom i Venturijevom cijevi. Pitotva cijev mjeri brzinu protoka u odreĎenoj
tački. Mjeri se statički pritisak fluida i pritisak fluida. Fluid ulaskom u cijev koja vodi do
manometra, gubi na brzini, odnosno stagnira uz porast pritiska fluida. [8].
Venturijevi mjerači, mlaznice i otvori se takoĎer koriste za mjerenje protoka. Princip rada
Venturijevih mjerača je u tome da se pritisak pretvara u brzinu kada površina poprečnog
presjeka protoka opada. Mlaznice rade na istom principu kao i Venturi mjerači. Otvori su
ureĎaji koji imaju tanku ploču sa otvorom, manjim od prečnika cijevi kako bi se napravila
razlika pritisaka. Otvori su obično kružni, ali mogu biti i drugih oblika ( kvadrati, trougaoni i
sl.).
Slika 11. Pitotova cijev
Za mjerenje protoka vode u kanalizacionim sistemima najčešće se koriste ultrazvučni dopler
mjerači protoka. Ti ureĎaji su, pored niza dobrih osobina, osjetljivi na male brzine, talog i
nanos koji su česti u kanalizaciji. Pored ultrazvučnih senzora, za mjerenje protoka je moguće
koristiti i elektromagnetne senzore koji u segmentu prljavih, upotrebljenih voda imaju
odreĎene prednosti u odnosu na ultrazvučne senzore [8].
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
15/21
15
Ultrazvučni dopler mjerači protoka su zbog načina funkcionisanja najprimjenjiviji u tokovima
srednje ili veće brzine i u mutnim vodama. Problem predstavljaju talog i nanos, koji se često
javljaju u kanalizaciji, kao i veći plutajući objekti, razni otpaci i sl. TakoĎer, na tačnost
mjerenja utiče i često neravnomjerno i asimetrično strujanje po širini presjeka. U tim
situacijama se dobijaju pogrešni rezultati bez obzira na specificiranu osnovnu klasu tačnosti
instrumenata. Ultrazvučni mjerači protoka se zasnivaju na mjerenju utjecaja brzine toka fluida
na brzinu rasprostiranja ultrazvuka ili na njegovu frekfenciju. Mjerenja zasnovana na primjeni
brzine zvuka su na principu ugradnje dvije mjerne sonde u cjevovod (slika 11.), postavljene
jedna nasuprot druge. Razmak meĎu sondama predstavlja put kojim se kreće ultrazvuk. Sonde
šalju ultrazvučne signale u oba smjera, naizmjenično. Signal protiv smjera strujanja je
negativan, a onaj u smjeru strujanja pozitivan. Prvi se strujanjem usporava, a drugi ubrzava.
Javlja se razlika u brzini ultrazvuka koja je proporcionalna brzini strujanja. Razlika brzina
ultrazvuka direktno je proporcionalna brzini strujanja i time volumnom protoku.
Slika 11. Princip mjerenja protoka pomoću ultrazvuka
Pored ultrazvučnih senzora, sve više se koriste i elektromagnetni senzori za mjerenje brzine.
Elektromagnetni ureĎaji se češće koriste u čistoj vodi, ali se razvojem savremenih rješenja u
konstrukciji, njihov opseg rada proširio i na segment prljavih, upotrebljenih voda, gdje imaju
odreĎene prednosti u odnosu na ultrazvučne senzore.
Mjerenje se zasniva na zakonu indukcije. Cjevovod kroz koji protiče mjerna tekućina
presjecaju poprečno linije magnetnog polja. Mjerna tekućina mora biti električni vodljiva, a
zbog boljeg razumijevanja, zamislimo da je i podijeljena na niz tankih diskova (slika 12.), čija
je ravnina okomita na osu cjevovoda. Na taj način protok tekućine kroz cjevovod možemo posmatrati kao poprečno kretanje niza elektrovodljivih diskova, koji pri svom kretanju sijeku
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
16/21
16
silnice magnetnog polja, prema zakonu indukcije, u vodiču koji se kreće kroz magnetno polje
inducirat će se električna struja. Inducirani napon proporcionalan je brzini kretanja tekućine, a
samim tim i zapreminskoj količini protoka. Turbulentnost strujanja mjernog fluida ne utječe
značajnije na tačnost mjerenja. To je za praksu veoma važno, jer nam omogućava da mjernu
cijev ugradimo bilo gdje u cjevovod, bez obzira na različite armature i konfiguraciju
cjevovoda. Greška mjerenja iznosi 0,2 do 0,5 %. Elektromagnetski mjerač protoka se može
ugraditi i na sifon koji se izvodi na postojećoj kanalizacijskoj cijevi tako da se dobiva cijev
čiji je profil stalno ispunjen jer elektromagnetski mjerni instrument ne može precizno mjeriti
brzinu (protok) u profilu koji nije čitav ispunjen vodom [4].
Shema rada elektromagnetnog mjerača protoka
Zajedničko za sve ureĎaje je mjerenje brzine i dubine, kao i računski model preslikavanja te
dvije mjerene veličine u protok. U kanalizaciji su radni uslovi teški te je neophodno analizirati
kada i kako primijeniti koji način mjerenja, kako će se obavljati kalibisanje i održavanje
ureĎaja, kao i kako utvrditi vjerodostojnost dobijenih rezultata.
5. KRIVA PROTICAJA
Uspostavljanje pouzdane veze izmeĎu osmotrenih vodostaja i odgovarajućih proticaja je odsuštinskog značaja za hidrološke analize. Zavisnost izmeĎu vodostaja i proticaja za neku
hidrološku stanicu, naziva se kriva proticaja. Ona se formira na osnovu rezultata mjerenja
brzina i proračuna proticaja u poprečnom profilu stanice pri trenutnom vodostaju. Kako bi se
pokrio cijeli dijapazon mogućih proticaja i vodostaja, hidrometrijska mjerenja treba sprovoditi
pri različitim vodostajima [3].
Kada se parovi vrijednosti osmotrenih vodostaja i sračunatih proticaja nanesu na dijagram Q-
H (slika 11.), oni će se grupisati oko neke krive linije, ali će se neizbježno pojaviti rasipanjetačaka usljed grešaka u mjerenjima i nepreciznosti u proračunu proticaja. Provlačenje krive
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
17/21
17
linije kroz tačke, može se obaviti matematički uz pomoć regresione analize, mada se u praksi
često radi i ručno jer ovaj postupak zahtjeva iskustvo. Kriva koja se provuče kroz tačke može
se onda definisati na slijedeće načine [3]:
a)
Grafički, na dijagramu Q-H;
b) Tabelarno, sa parovima odgovarajućih vrijednosti vodostaja i proticaja;
c) Analitički, u obliku Q=Q(H);
Najčešći analitički oblici krive proticaja su stepene funkcije oblika Q = ili Q=.
Slika 11. Kriva proticaja za vodomjernu stanicu Borač na Boračkoj rijeci
6. EKOLOŠKI ZNAČAJ ODREĐIVANJA VODOSTAJA I PROTOKA
Za ispuštanje otpadne vode u vodotoke sa pretežno niskim vodostajem, ispust se produžava
po dnu vodotoka, ispod nivoa najniže vode i pruža sve do matice. Za ispuštanje otpadne vode
u vodotoke sa pretežno visokim vodostajem, dio kanala na ispustu treba postaviti tako da se
ne poremeti normalni tok kanalskog sadržaja, zbog hidrauličkog pritiska vodostaja. Uslovi za
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
18/21
18
kombinovane vodotoke su da kolektor ima dva ispusta na različitim visinama i postavljanje
difuzora sa odreĎenim brojem otvora.
Kvalitet otpadnih voda mora zadovoljiti dva kriterijuma:
1.
Lista propisanih dozvoljenih vrijednosti parametara,
2. Kvalitet vode prijemnog vodotoka tj. izračunate koncentracije u vodotoku za sve
parametre koji se ispuštaju sa otpadnom vodom poslije potpunog miješanja pri
mjerodavnom protoku vodotoka moraju biti niže od vrijednosti propisanu za klasu
vodotoka Uredbe o klasifikaciji voda i kategorizaciji vodotoka.
Koncentracija parametra (g/) nakon potpunog miješanja otpadnih voda u vodotoku prema
protoku prijemnika i otpadne vode se dobije iz slijedećeg obrasca:
=
– koncentracija parametra nakon potpunog miješanja otpadnih voda u vodotoku,
– koncentracija parametra u vodotoku uzvodno od mjesta ispuštanja,
– dozvoljena koncentracija parametra u efluentu koji se ispušta u vodotok,
– mjerodavni protok u vodotoku ( srednji mjesečni protok malih voda 95% ),
– protok otpadne vode.
Prema važećem Zakonu o vodama, član 62. :
(1) Ekološki prihvatiljiv protok predstavlja minimalni protok koji osigurava očuvanje
prirodne ravnoteže i ekosistema vezanih za vodu.
(2) Ekološki prihvatljiv protok utvrĎuje se na osnovu provedenih istražnih radova i u skladu
sa metodologijom za njegovo odreĎivanje utvrĎenih propisom iz stava 4. ovog člana.
(3) Do donošenja propisa iz stava 4. ovog člana ekološki prihvatljiv protok utvrĎuje se na
osnovu hidroloških osobina vodnog tijela za karakteristične sezone kao minimalni srednji
mjesečni protok 95% od vjerovatnoće pojave.
(4) Federalni ministar, uz saglasnost sa federalnim ministrom nadležnim za okoliš, donosi propis o načinu odreĎivanja ekološki prihvatljivog protoka. Ovaj propis naročito sadrži
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
19/21
19
metodologiju i potrebna istraživanja, uzimajući u obzir specifičnosti lokalnog ekosistema i
sezonske varijacije protoka i procedure odreĎivanja ovog protoka.
(5) Troškove potrebnih istraživanja snosi investitor, odnosno korisnik.
Uzorkovanje i mjerenje protoka se vrši prema „Pravilniku o načinu obračunavanja, postupku i
rokovima za obračunavanje i plaćanje i kontroli izmirivanja obaveza na osnovu opće vodne
naknade i posebnih vodnih naknada“ , objavljenog u Službenim novinama Fedracije BiH, broj
92, 2007. godine, kao i meĎunarodnog standarda BAS ISO 5667 i ISO 748.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
20/21
20
7. ZAKLJUČAK
Iako je proticaj najvažnija veličina kada su u pitanju vodotoci, njegovo direktno mjerenje nije
moguće u većini slučajeva. Na izvorima i na veoma malim vodotocima, proticaj se može
mjeriti volumetrijski, a na većim potocima i rijekama, to je nemoguće, tako da se obavljajumjerenja dubina ili nivoa vode (vodostaj) te se na osnovu njih odreĎuje proticaj.
Uspostavljanje pouzdane veze izmeĎu osmotrenih vodostaja i odgovarajućih proticaja je od
suštinskog značaja za hidrološke analize. Zavisnost izmeĎu vodostaja i proticaja za neku
hidrološku stanicu, naziva se kriva proticaja. Ona se formira na osnovu rezultata mjerenja
brzina i proračuna proticaja u poprečnom profilu stanice pri trenutnom vodostaju. Kako bi se
pokrio cijeli dijapazon mogućih proticaja i vodostaja, hidrometrijska mjerenja treba sprovoditi
pri različitim vodostajima.
Koliko stvarno opterećenje zagaĎenjem može "podnijeti" neki vodotok, može se znati samo
ako se poznaju iznosi protoka vode na tom vodotoku. I konačno, na kraju, ali ne i manje
važno, odbrana od poplava, regulacija vodotoka, izgradnja nasipa i kanala, izgradnja
hidrotehničkih graĎevina, mostova, brana, propusta ili preljeva, nezamisliva je bez
poznavanja podataka o protocima ili brzinama strujanja vode na rijekama.
8/18/2019 Određivanje Vodostaja i Protoka
21/21
21
8. LITERATURA
[1] Goletić Š., Imamović N., Nurudin A.: Obrada otpadnih voda, Univerzitet u Zenci, Zenica,
2014.
[2] Hrelja H.: Inženjerska hidrologija, Univerzitet u Sarajevu, Sarajevo, 2007.
[3] Petrović J.: Uvod u hidrologiju- skripta, GraĎevinski fakultet u Beogradu
[4] Eksperimentalna hidraulika, Mjerna tehnika: https://www.grad.unizg.hr/predmet/ekshid
(pristupljeno: oktobar 2015)
[5] Hidrometrija: http://www.gfmo.ba/Hidrologija%20predavanja%204.pdf. (pristupljeno:
oktobar, 2015.)
[6] Open Channel Flowmeters: www.isco.com (pristupljeno: oktobar, 2015)
[7] Gertrudys B. Adkins: Flow Measurement Devices, Devision of Water Rights, 2006.
[8] Flow Measurement in Pipes:
http://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control
_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdf (pristupljeno: oktobar, 2015)
http://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control
_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdf (pristupljeno: novembar, 2015)
[9] Prodanović D., Branisavljević N., Rukavina J., Đačić A.: Ispitivanje pouzdanosti merila
protoka predviĎenih za rad u kanalizacionim sistemima, 2012.:
http://hikom.grf.bg.ac.rs/web_stranice/SDHI/SDHI16/CD/pdf/4_A_6_Prodanovic-
IspitivanjePouzdanostiMerilaProtokaZaKanalizaciju.pdf (pristupljeno: oktobar, 2015)
[10] Pravilnik o kvalitetu otpadnih voda i načinu njihovog ispuštanja u javnu kanalizaciju u
prirodni recipijent: www.vodacom.co.me (pristupljeno: novembar, 2015)
https://www.grad.unizg.hr/predmet/ekshidhttp://www.gfmo.ba/Hidrologija%20predavanja%204.pdfhttp://www.isco.com/http://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://hikom.grf.bg.ac.rs/web_stranice/SDHI/SDHI16/CD/pdf/4_A_6_Prodanovic-IspitivanjePouzdanostiMerilaProtokaZaKanalizaciju.pdfhttp://hikom.grf.bg.ac.rs/web_stranice/SDHI/SDHI16/CD/pdf/4_A_6_Prodanovic-IspitivanjePouzdanostiMerilaProtokaZaKanalizaciju.pdfhttp://www.vodacom.co.me/http://www.vodacom.co.me/http://hikom.grf.bg.ac.rs/web_stranice/SDHI/SDHI16/CD/pdf/4_A_6_Prodanovic-IspitivanjePouzdanostiMerilaProtokaZaKanalizaciju.pdfhttp://hikom.grf.bg.ac.rs/web_stranice/SDHI/SDHI16/CD/pdf/4_A_6_Prodanovic-IspitivanjePouzdanostiMerilaProtokaZaKanalizaciju.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://ocw.usu.edu/Biological_and_Irrigation_Engineering/Irrigation___Conveyance_Control_Systems/6300__L13_FlowMeasurementinPipes.pdfhttp://www.isco.com/http://www.gfmo.ba/Hidrologija%20predavanja%204.pdfhttps://www.grad.unizg.hr/predmet/ekshidTop Related