OBORINA - Građevinski fakultet - Sveučilište u Zagrebu
OBORINA - Građevinski fakultet - Sveučilište u Zagrebu
OBORINA - Građevinski fakultet - Sveučilište u Zagrebu
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ZIMSKI SEMESTAR AKADEMSKE GODINE 2012./2013.<br />
VODITELJI KOLEGIJA:<br />
prof.dr. sc. Neven Kuspilić<br />
prof.dr. sc. Živko Vuković<br />
Asistenti:<br />
dr. sc. Duška Kunštek<br />
Asist. Kristina Potočki
Izvedbeni plan kolegija:<br />
1. Satnica izvođenja nastave 30 + 30<br />
2. Opterećenje 2 + 2 (6 ECTS )<br />
3. Praćenje nastave i obavijesti na<br />
web-u: http://www.grad.unizg.hr/predmet/hid2_a<br />
4. Oblici nastave predavanja, vježbe (izrada studentskog zadatka)<br />
5. Polaganje ispita izrada studentskog zadatka na vježbama kolokvira<br />
se usmeno i predstavlja ocjenu pismenog dijela<br />
ispita. Usmeni dio ispita predstavlja provjeru<br />
znanja iz teorijskog dijela kolegija.<br />
6. Način polaganja ispita pismeni i usmeni<br />
7. Ispitni termini prema planu ispitnih rokova<br />
8. Konzultacije utorkom od 12 – 13 h, u kabinetu dr.sc. Duške<br />
Kunštek
Izvedbeni plan kolegija:<br />
Redni broj<br />
predavanja<br />
1.<br />
2.<br />
Nastavna jedinica<br />
Analiza podataka o oborinama, prostorne i vremenske promjene intenziteta oborina. Određivanje<br />
reprezentativnog skupa oborinskih podataka. Izrada ITP krivulja (Intenzitet, Trajanje,<br />
Ponavljanje).<br />
Hidrološki procesi na kopnu, određivanje intercepcije i evapotranspiracije, procjeđivanje u tlo i<br />
površinsko tečenje vode.<br />
3. Podzemna voda, vlažnost tla, zasićena i ne zasićena zona, poljski kapacitet tla, vlažnost uvenuća.<br />
4.<br />
5.<br />
6.<br />
Mjerenje razine podzemne vode. Identifikacija i tipovi vodonosnika. Propustljivost i<br />
transmisivnost vodonosnika, Darcy-ev zakon filtracije.<br />
Povezanost podzemne i površinske vode. Bazno i direktno otjecanje, odvajanje i prikaz baznog i<br />
direktnog otjecanja na hidrogramu.<br />
Metode određivanja direktnog otjecanja, metoda jediničnog hidrograma, sintetički jedinični<br />
hidrogrami, trenutni jedinični hidrogram. Izokrone otjecanja, metoda izokrona.<br />
7.<br />
Vrijeme koncentracije direktnog otjecanja sa sliva i vrijeme podizanja hidrograma ovisno o<br />
trajanju kiše.<br />
8. S-hidrogram. Tvorba T-satnog jediničnog hidrograma.<br />
9.<br />
10.<br />
11.<br />
Srebrenovićeva metoda. Gavrilovićeva metoda. Ostale parametarske metode za proračun<br />
direktnog otjecanja.<br />
Tvorba prognoziranog hidrograma različitih vjerojatnosti pojavljivanja pomoću jediničnog<br />
hidrograma.<br />
SCS metoda (Soil Conservation Service). SCS-jedinični hidrogram. Redukcija vrha hidrograma od<br />
olujnih kiša koje traju kraće od vremena koncentracije otjecanja.<br />
12. Retencijska i retardacijska svojstva sliva. Metoda linearnog rezervoara.<br />
13. Hidrološka modeliranja, teorijski, konceptualni i sustavni modeli.<br />
14. Višekriterijska analiza, optimizacijski procesi.<br />
15. Primjena GIS tehnologije u hidrologiji.
Operativni plan nastave kolegija i obaveze studenata:<br />
1. Sve obavijesti o predmetu pratite tijekom semestra na web-u:<br />
http://www.grad.unizg.hr/predmet/hid_a<br />
2. PREDAVANJA: Predavanja se održavaju<br />
- ponedjeljkom od 11 do 13 sati u dvorani 217<br />
Pohađanje predavanja je obavezno prema Statutu<br />
(minimalno 75% predavanja).<br />
Ponavljači koji su stekli potpis u prethodnoj<br />
akademskoj godini, nisu obavezni ponovno<br />
pohađati nastavu.<br />
Materijali za praćenje nastave (koncepcija<br />
predavanja) objavljeni na web-stranici predmeta.<br />
U slučaju nejasnoća i dodatnih pitanja<br />
studenti se mogu javiti se asistentima
Literatura:<br />
1. INŽENJERSKA HIDROLOGIJA, Husno Hrelja, Univerzitet u Sarajevu - <strong>Građevinski</strong><br />
<strong>fakultet</strong>, Sarajevo 2007.,<br />
2. HIDROLOGIJA, prof.dr.sc. Ranko Žugaj, <strong>Sveučilište</strong> u <strong>Zagrebu</strong> – Rudarsko-geološkonaftni<br />
<strong>fakultet</strong>, Zagreb 2000.,<br />
3. HIDROLOGIJA – KROZ TEORIJU I PRAKSU, Stevan Prohaska, Vesna Ristić,<br />
Univerzitet u Beogradu – Rudarsko-geološki <strong>fakultet</strong>, Beograd 2002.<br />
4. OSNOVE HIDROTEHNIKE – prvi dio – prva knjiga, prof.dr.sc. Živko Vuković,<br />
<strong>Sveučilište</strong> u <strong>Zagrebu</strong> <strong>Građevinski</strong> <strong>fakultet</strong>, Zagreb 1996.<br />
5. PRIMIJENJENA HIDROLOGIJA, prof.dr.sc. Dionis Srebrenović, Tehnička knjiga<br />
Zagreb 1986.<br />
6. OSNOVE HIDROLOGIJE, Mr.sc. Eugen Čavlek, Geodetski <strong>fakultet</strong> Zagreb 1992.<br />
7. OBORINE, GLAVNA ULAZNA VELIČINA U HIDROLOŠKI CIKLUS, prof.dr.sc.<br />
Ognjen Bonacci, Split1994.<br />
8. BOOK OF APPLIED HYDROLOGY, VEN TE CHOW, Mc Graw-Hill Book<br />
Company, INC New York, Toronto, London.
OBORINE – ULAZ U HIDROLOŠKI SUSTAV<br />
Podaci o oborinama<br />
kod projektiranja kanalizacijskih sustava, sustava za zaštitu od poplava, odvodnje<br />
s prometnica, sustava za odvodnju sa poljoprivrednih površina; i kod drugih<br />
vodoprivrednih analiza i ocjena potreba za vodom<br />
Oborine kao ulaz – mogu biti u obliku:<br />
• povijesni podaci opaženih oborina<br />
• oborine u obliku familija krivulja intenzitet-trajanje-povratni period<br />
• projektni pljuskovi<br />
• generirane serije oborina
<strong>OBORINA</strong><br />
Oborina: bilo koji oblik kondenzirane i/ili sublimirane vodene pare iz zraka koji se<br />
pojavi na površini Zemlje u tekućem ili krutom stanju.<br />
Oboriva voda (OV) - precipitable water:<br />
- ukupna količina vode [mm] iznad nekog područja;<br />
- postoji proporcionalan odnos između stvarno palih oborina i oborive vode<br />
Mogu se formirati neposredno na Zemljinoj površini (rosa, mraz, inje, poledica), te se<br />
stoga nazivaju horizontlnim oborinama; ili u oblacima, iz kojih padaju na Zemlju (kiša,<br />
snijeg, sugradica, grad, tuča), zbog čega ih nazivamo vertikalne oborine.<br />
Pod ukupnim oborinama za određeno razdoblje (dan, mjesec, sezona ili godina)<br />
podrazumijeva se visina kiše, u [mm] vodnog stupca, i visina snijega izražena kao<br />
ekvivalent vode [mm].<br />
Kiša učestvuje u procesu otjecanja neposredno po pristijeću na tlo, dok je snijeg vodena<br />
zaliha koja postepeno ulazi u hidrološki ciklus, kada temperatura prelazi 0ºC. Radi toga<br />
kiša uglavnom predstavlja mjerodavni tip oborina<br />
Za inženjersku praksu od primarnog su interesa oborine jakih intenziteta.
<strong>OBORINA</strong><br />
Vrste oborina<br />
o Kiša - kapi s promjerom većim od 0.5 mm<br />
o Rosulja – oborina u tekućem stanju čije su kapljice manje od 0,5 mm u promjeru,<br />
lebde u zraku, padaju iz stratusa<br />
o Snijeg - od temperature oko -12°C vodena para se kondenzira direktno u sitne ledene<br />
kristaliće (t.zv. resublimacija), koji se tada vežu u sniježne pahuljice<br />
o Solika - zrnca leda nepravilnog oblika veličine 2 - 5 mm, sadrže zrak a mogu nastati<br />
zbog snažnih vjetrova u hladnoj fronti<br />
o Tuča - smrznute kapi kiše promjera većeg od 5 mm, nastaju od jednog kristala leda<br />
kao jezgre i oko nje više slojeva smrznutih ljuski koje nastaju kad se olujni oblaci<br />
sretnu sa snažnim okomitim strujama zraka, pa se višekratno stvara oko njih sloj vode<br />
koji se zatim smrzne<br />
o Rosa - vodena para, koja se noću kondenzira na bilju ili predmetima u sitne kapljice<br />
o Inje - vodena para, koja se zaledi na biljkama ili predmetima<br />
Oblik (veličina oborina i agregatno stanje)<br />
o molekula vodene pare 10µm<br />
o kapljica vode u početku kondenzacije 5 - 100µm<br />
o sitne kapi kiše 100 – 500 µm<br />
o obične kapi kiše 500 – 5000 µm<br />
o tvorevine sa snježnom strukturom i ledenom korom imaju puno veće dimenzije
Da bi došlo do formiranja oborina, moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti:<br />
• mora postojati dovoljan izvor vodene pare, kao posljedica isparavanja<br />
• zrak sa vodenom parom se mora ohladiti do točke kondenzacije, odnosno sublimacije<br />
(prelazak vodene pare u u tekuće, odnosno kruto stanje, kao posljedica dinamičkog hlađenja<br />
•Prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)- Vodena para se kondenzira u kapljice<br />
vode ili čestice leda: Higroskopske čestice (npr. oceanska sol) i Nehigroskopske čestice (npr.<br />
prašina, čestice dima, pepeo)
<strong>OBORINA</strong><br />
Podjela oborina s obzirom na veličinu kapi i intenzitet kiše:<br />
• sipeća kiša (sitna kiša slabog intenziteta do 1 mm/h)<br />
• frontalna kiša (malobrojne kapi Ø preko 0.5 mm, brzina 2-5 m/s, intenzitet 10-15 mm/h)<br />
• pljuskovi (intenzivne oborine trajanja do 1 h,Ø preko 3 mm, intenzitet od 15-100 mm/h)<br />
• snažni pljuskovi: brzina kapi kiše veća od 10 m/s<br />
• olujni pljuskovi: kad brzina kapi kiše prijeđe 21 m/s<br />
Analiza količina oborine<br />
za veljaču 2012. godine<br />
koje su izražene u %<br />
višegodišnjeg prosjeka<br />
(1961.-1990.) pokazuje da<br />
su količine oborine u<br />
cijeloj Hrvatskoj bile<br />
većinom ispod prosjeka,<br />
izuzevši neke postaje u<br />
kontinentalnom dijelu<br />
Hrvatske (Karlovac, Sisak,<br />
Slavonski Brod i Osijek),<br />
te Dubrovnik, Hvar,<br />
Lastovo i Vis na Jadranu.<br />
Odstupanja su u rasponu<br />
od 12 % u Šibeniku (7.5<br />
mm) do 229 % u Komiži<br />
(192.6 mm).
<strong>OBORINA</strong> - mjerenje<br />
Prema kontinuitetu mjerenja:<br />
o Stacionarna (instrument stalno na<br />
istom mjesti),i<br />
o Ekspedicijska (opažanje snijega,<br />
sezonski, kao i na brodovima u pokretu)<br />
Prema zahvaćenoj površini:<br />
o u točci (stacionarna) i<br />
o na površini (radarima i satelitima).<br />
S obziron na prostornu neravnomjernost<br />
oborina, propisuje se minimalna gustoća mreže<br />
kišomjernih stanica. Prema uputama Svjetske meteorološke organizacije (World<br />
Meteorological Organization – WMO), potrebno je postaviti barem jednu stanicu:<br />
o u ravničarskim područjima na svakih 600 do 900 km 2 ,<br />
o u planinskim područjima na svakih 100 do 250 km 2 , i<br />
o u planinskim područjima s vrlo gustom riječnom mrežom i na otocima na svakih 25 do<br />
100 km 2<br />
Kišomjeri – uređaji za mjerenje tzv. dnevnih oborina, tj onih oborina koje su pale u 24 sata,<br />
proteklim između dva redovna dnevna očitanja, izraženih u visini vodnog stupca u [mm]:<br />
o pluviometri ili ombrometri<br />
o pluviografi ili ombrografi (automatski registratori).
<strong>OBORINA</strong> - mjerenje<br />
Pluviometri (ombrometri) – oborine se mjere pojedinačnim očitavanjem,<br />
registrirajući dnevnu oborinu. Redovna očitanja se provode svakodnevno u 7.00<br />
h, i to je podatak o oborini u posljednja 24 sata. Nazivamo ih općenito<br />
kišomjeri,<br />
Hellmannov tip kišomjera - standardni instrument - najčešće je u upotrebi;<br />
Pluviometri mjere dnevnu oborinu (24 h);<br />
Redovno očitavanje u Hrvatskoj vrši se svaki dan u 7 h<br />
Na glavnim meteorološkim postajama mjerenja se vrše u 1, 7, 13 i 19 h.<br />
Postavljanje kišomjera<br />
-Na 1m visine od tla<br />
-Najmanje 1m udaljeno od svih<br />
predmeta<br />
- iznad kišomjera mora biti otvoreno u<br />
svim smjerovima
Pluviometri mjere dnevnu oborinu (24 h);<br />
redovno očitavanje u Hrvatskoj vrši se svaki dan u 7 h<br />
na glavnim meteorološkim postajama mjerenja se vrše u l, 7, 13 i<br />
19 h.<br />
Totalizatori - služe za sakupljanje oborina u dužem<br />
vremenskom razdoblju.<br />
vrste ombrografa:<br />
- s plovkom;<br />
- s posudom za prevrtanje (tipping bucket);<br />
- na principu vage (nifograf).<br />
- kišomjer sa digitalnim zapisom (data logger)<br />
nove tehnologije: radari, sateliti.<br />
intenziteti oborina: posebno važno za inž. praksu<br />
MJERENJE <strong>OBORINA</strong>
Radari - opažanje lokalnih gibanja<br />
oborinskih epizoda (predviđanje<br />
poplava na malim slivovima);<br />
- postoji statističko-proporcionalni<br />
odnos između intenziteta oborina i<br />
odbijenog signala od zrnaca leda ili<br />
tekućih kapljica oborina.<br />
Prema WMO (1971) mjerenje<br />
radarima na udaljenosti većoj od 45<br />
km daju rezultate čija točnost<br />
odgovara točnosti mjerenja sa jednim<br />
klasičnim kišomjerom na površini od<br />
200 do 600 km 2 .<br />
MJERENJE <strong>OBORINA</strong> POMOĆU RADARA
- Satelitima - kontinuirano praćenje kretanje<br />
oblačnih sustava i na bazi te informacije<br />
procjenjuje se moguća količinu oborina palu<br />
na neku površinu; (točnost procjene zavisi o<br />
mogućoj kalibraciji);<br />
- važno je za globalne procjene oborina<br />
(85 % površine Zemlje nije pokriveno s<br />
dovoljnim brojem mjernih uređaja);<br />
- princip rada: detekcija i pračenje valnih<br />
dužina vidljivog i toplinskog zračenja<br />
(infracrvenog),<br />
- Satelitska mjerenja oborina trebaju se<br />
koristiti zajedno sa radarskim i onim<br />
vršenim kišomjerima (kalibracija);<br />
- korištenje satelita za površine od oko 1000<br />
do 10000 km 2<br />
MJERENJE <strong>OBORINA</strong> POMOĆU SATELITA
GREŠKE MJERENJA <strong>OBORINA</strong><br />
- svako mjerenje opterećeno je slučajnom i (ponekad) sustavnim greškama;<br />
- sustavne greške moguće je definirati i dijelom otkloniti, a slučajne greške su<br />
neotuđivo svojstvo svakog mjerenja<br />
1. SLUČAJNE GREŠKE:<br />
- nastaju pod kombiniranim utjecajem mjernog instrumenta, metode mjerenja i<br />
pogreške opažača;<br />
- vezane su uz nepravilnost instrumenta i/ili loše rukovanje;<br />
- uzimaju u obzir isključivo statistički- za procjenu slučajne greške neophodno je<br />
raspolagati s većim brojem nezavisnih mjerenja;<br />
- na osnovu brojnih mjerenja kroz niz godina Golubev (1986) konstatira:<br />
slučajna greška za tekuće i mješovite oborine iznosi oko 10 % od ukupno palih<br />
oborina
2. SUSTAVNE GREŠKE:<br />
GREŠKE MJERENJA <strong>OBORINA</strong><br />
- sustavna greška pri mjerenju oborina uvijek nosi isti predznak;<br />
- oborine izmjerene pomoću standardnih instrumenata uvijek su manje od stvarno<br />
palih na površinu tla;<br />
uzroci sustavnih grešaka:<br />
- nagnut instrument;<br />
- kut padanja oborine i nagib terena;<br />
- aerodinamični efekt;<br />
- vlaženje unutrašnjih stjenki mjerne posude i posude za sakupljanje oborina;<br />
- isparavanja akumulirane vode iz posude za sakupljanje oborina<br />
- nemogućnost potpunog pražnjenja mjerne posude;<br />
- isprskavanja kapi oborine iz instrumenta;<br />
- otpuhivanje krutih oborina, primarno snijega sa instrumenta.
OBRADA PODATAKA O <strong>OBORINA</strong>MA<br />
Obrada podataka o oborinama može se razdvojiti u tri osnovne kategorije:<br />
A) Obrada oborina izmjerenih u jednoj točki (kišomjernoj stanici)<br />
B) Određivanje prostornih varijacija karakterističnih oborina na određenom<br />
slivnom području<br />
C) Tabeliranje izmjerenih podataka i rezultata njihove obrade u obliku koji je<br />
najpovoljniji za korištenje u praksi<br />
A) OBRADA <strong>OBORINA</strong> IZMJERENIH U JEDNOJ TOČKI (Kišomjernoj<br />
stanici):<br />
Ovisi o metodi mjerenja kiše :<br />
a) terminsko mjerenje<br />
• višegodišnji prosjeci (mj/ sez/god.) visina oborina<br />
b) kontinuirano mjerenje (ombrograf)<br />
• obrada podataka za kratke kiše jakog intenziteta (ITP) -<br />
primarna i sekundarna
OBRADA PODATAKA O <strong>OBORINA</strong>MA<br />
A) OBRADA <strong>OBORINA</strong> IZMJERENIH U JEDNOJ TOČKI (Kišomjernoj<br />
stanici):<br />
Godišnji i višegodišnji nizovi<br />
Višegodišnji raspored oborinay<br />
Unutargodišnji raspored oborina
ODREĐIVANJE PROSJEČNIH <strong>OBORINA</strong> NA POVRŠINI SLIVA<br />
B) ODREĐIVANJE PROSJEČNIH <strong>OBORINA</strong> NA POVRŠINI SLIVA<br />
Prostorna obrada mjernih podataka sa više kišomjernih stanica<br />
- najpoznatije metode:<br />
1. postupak aritmetičkih sredina:<br />
2. Thiessenovim postupak:<br />
3. Metoda izohijeta:<br />
1) postupak aritmetičkih sredina:<br />
Hsr = Σ Hi / N<br />
Gdje je:<br />
N - broj kišomjernih stanica<br />
Hi - visina oborine izmjerena na<br />
i-toj kišomjernoj stanici [mm]<br />
Hsr – prosječna oborina na slivu<br />
[mm]<br />
H1
ODREĐIVANJE PROSJEČNIH <strong>OBORINA</strong> NA POVRŠINI SLIVA<br />
2) Thiessenovim postupak :<br />
Hsr = Σ Hi Ai / A<br />
Ai/A – Thiessenov težinski koeficijent<br />
Hi - visina oborine izmjerena na i-toj<br />
kišomjernoj stanici [mm]<br />
A4<br />
H4
ODREĐIVANJE PROSJEČNIH <strong>OBORINA</strong> NA POVRŠINI SLIVA<br />
3) Postupak izohijeta:<br />
• Daje preciznije rezultate<br />
od prethodnih metoda<br />
• Mogu se uzeti u obzir<br />
orografske karakteristike<br />
sliva i karakteristike<br />
pljuskova<br />
• Podvarijante:<br />
• Metoda izohijeta sa<br />
subjektivnom<br />
interpolacijom<br />
• Metoda izohijeta sa<br />
linearnom<br />
interpolacijom<br />
Hsr = Σ [ 0.5 (Hi + Hi+1 ) · Ai ] / A
definiranje otjecanja - osnovni je<br />
inženjerski interes kod mnogih<br />
hidrotehničkih problema;<br />
INTENZITET, i (mm/min)- temeljni<br />
parametar kod analize otjecanja;<br />
određivanje mjerodavne jačine oborina:<br />
- na bazi podataka pojedinaćnih mjerenja<br />
(pluviometrima – ombrometrima -<br />
kišomjerima)<br />
- na bazi kontinuiranog mjerenja*<br />
(pluviografima - ombrografima)<br />
-Hijetogram<br />
Kontinuirani zapis ili stupčasti<br />
dijagram<br />
*na bazi ombrometarskih podataka - samo<br />
orijentacijske procjene mjerodavne jačine<br />
oborina.
PRIMARNA OBRADA OMBROGRAFSKIH PODATAKA<br />
S obzirom na nivo obrade OMBROGRAFSKIH podataka:<br />
primarna i sekundarna obrada<br />
1. PRIMARNA OBRADA:<br />
• dolazi se do podataka o intenzitetima (visinama) kiša trajanja 5, 10, 15,...<br />
60 min, 2, 3 sata, ...24 sata<br />
• Sastoji se u definiranju:<br />
Višegodišnjih srednjih (mjesečnih, sezonskih ili godišnjih) visina<br />
oborine jedne kišomjerne stanice,<br />
Višegodišnjih srednjih (mjesečnih, sezonskih ili godišnjih) visina<br />
oborine pale na sliv<br />
• susrećemo s dva problema:<br />
1) izbor donje granice kišnih intenziteta, i problem donje granice intenziteta<br />
(ne javlja se kada se formiraju statističke serije godišnjih maksimuma 10<br />
–minutnih, satnih, i dr... Intenziteta ili visina kiše)<br />
2) definiranje stvarnog trajanja kiše - način tretiranja prekida tokom pljuska<br />
• REZULTAT primarne obrade - pregled (tabela) visina kiša za razna<br />
trajanja pljuska
SEKUNDARNA OBRADA PODATAKA O <strong>OBORINA</strong>MA<br />
2. SEKUNDARNA OBRADA<br />
• podrazumijeva niz složenih obrada osnovnih podataka o<br />
oborinama(prvenstveno intenziteta kiše) za potrebe hidroloških analiza:<br />
Sastoje se od:<br />
• Proračuna osnovnih statističkih obrada serija pljuskova (jakih kiša) raznih<br />
trajanja, te definiranje tih serija<br />
• prilagođavanje krivulja razdiobe vjerojatnosti podacima serija pljuskova<br />
• definiranje familije ITP krivulja (intenzitet-trajanje-ponavljanje) :<br />
• 1. KORAK - formiranje statističke serije visina oborina (za odabrano<br />
trajanje)<br />
A) metoda godišnjih ekstrema<br />
B) metoda prekoračenja praga – bitna kod PP < 1 god (kanalizacijske<br />
mreže)<br />
• 2. KORAK - empirijska funkcija raspodjele vjerojatnosti (za odabrano<br />
trajanje)
SEKUNDARNA OBRADA PODATAKA O <strong>OBORINA</strong>MA<br />
• 3. KORAK – za odabrano trajanje izbor teorijske funkcija raspodjele<br />
vjerojatnosti koja najbolje aproksimira empirijsku raspodjelu (Npr.:<br />
Pearson-3 i Log-Pearson-3 raspodjele.)
SEKUNDARNA OBRADA PODATAKA O <strong>OBORINA</strong>MA<br />
• 4. KORAK – za odabrana trajanja metodom najmanjih kvadrata<br />
povezivanje u zavisnot trajanja istih vjerojatnosti (povratnih perioda)
<strong>OBORINA</strong> – Klimatske funkcije<br />
Analize i studije jakih kiša predstavljaju fundamentalnu podlogu hidroloških<br />
istraživanja. Osobito značajna, među spomenutim analizama, je funkcijska<br />
ovisnost trajanja kiše i njenih intenziteta ili takozvana “klimatska funkcija”.<br />
Sve te “klimatske funkcije” imaju neke zajedničke karakteristike koje ih opisuju:<br />
intenzitet kiše se umanjuje s porastom trajanja kiše<br />
Kiša koja formira vodni val na malim područjima - kritična kiša, neće<br />
vjerojatno biti maksimalnog intenziteta, nego onog koji odgovara trajanju kiše<br />
koje fenomen pojave vodnog vala izaziva. To trajanje je ovisno o vremenu<br />
koncentracije (vremenu koje je potrebno da elementarni volumen dođe iz<br />
najudaljenije točke na slivu do izlaznog ili mjernog profila) i o brojnim<br />
faktorima sliva.<br />
odnosi intenziteta kiše i njenog trajanja imaju regionalni karakter s<br />
određenim pripadnim klimatskim karakteristikama. Bilo kakve<br />
sveobuhvatnije forme su isključene.<br />
pomanjkanje probabilističke komponente već spomenutih odnosa i - t.
<strong>OBORINA</strong> – Klimatske funkcije<br />
Izraz koji opisuje kišne intenzitete u relaciji s trajanjem kiše t, godišnjim<br />
oborinama H i povratnim razdobljem T, izradio je prof.dr. D. Srebrenović:<br />
i<br />
<br />
1,<br />
111<br />
uz značenje oznaka:<br />
t – trajanje kiše [h]<br />
i – intenzitet kiše [mm/h]<br />
T – povratni period [god.]<br />
H – godišnje oborine [m]<br />
67, 84<br />
<br />
H <br />
t<br />
1 logT<br />
<br />
Ograničenja na metodu:<br />
0<br />
, 981<br />
<br />
<br />
<br />
0,<br />
843e<br />
0,<br />
1460<br />
log T<br />
• Napravljena je za područje Zagreba (Grič), na<br />
osnovi analiza 24, 48, 72 i 120 satnih kiša, s<br />
prosječnom veličinom godišnje oborine od 900 mm.<br />
• Primjena ove jednadžbe prihvatljiva za kiše trajanja<br />
većeg od 24 sata.<br />
• Kod kiša kraćih trajanja od 24 sata, jednadžba će<br />
davati pouzdanije rezultate, što je veličina godišnje<br />
oborine bliža veličini 900 mm.
Analiza intenziteta oborina je naročito značajna kod jakih kiša (trajanja od<br />
nekoliko minuta do nekoliko sati), gdje je krajnji cilj analize dobiti zavisnost<br />
intenzitet oborine – trajanje oborine – ponavljanje (povratno razdoblje)<br />
oborina, tj. takozvane ITP krivulje.<br />
ITP - funkcijska veza intenzitet - trajanje - ponavljanje :<br />
i = f (t0, PR) određuje se matematičko - statističkim postupcima (nužno je bar 10 do<br />
15 god. mjerenja)<br />
b c<br />
i a PR<br />
t0<br />
<strong>OBORINA</strong> – ITP krivulje<br />
i<br />
<br />
a PR<br />
t b<br />
a - parametar koji ovisi o hidrološkim prilikama<br />
obrađivanog područja i dimenzijama u kojima se<br />
izražava jačina oborina;<br />
b, c, d - parametri ovisni o klimatsko – hidrološkim<br />
prilikama obrađivanog područja;<br />
iznalaženje a, b, c i d, je primjenom računa<br />
vjerojatnosti uz primjenu metode minimuma kvadrata odstupanja.<br />
0<br />
i<br />
<br />
a P<br />
t<br />
d<br />
0<br />
b<br />
R<br />
i d<br />
0<br />
b<br />
a PR<br />
t c
ITP (PTP) KRIVULJE – REZULTAT SEKUNDARNE OBRADE
Definicija: količina i prihvaćena raspodjela oborine u vremenu na<br />
razmatranome slivnom području, što se koristi za određivanje projektne<br />
velike vode.<br />
Arnell (1982) daje slijedeću definiciju pljuska za projektiranje. '' To je<br />
oborina koja je razvijena za projektiranje specifičnih tipova objekata npr.<br />
odvodnih cijevi ili retencijskih bazena. Pljusak za projektiranje je vezan s<br />
povratnim periodom i vrijednošću otjecanja izazvanom istim pljuskom uz<br />
pretpostavku da oboje imaju isti povratni period. ''<br />
Pri projektiranju:<br />
PROJEKTNI PLJUSAK (ENG. DESIGN STORM)<br />
- odvodnih cijevi - zanima nas vrh hidrograma (maksimalna protoka)<br />
- retencijskih i akumulacijskih bazena - zanima nas i volumen hidrograma<br />
Projektni pljusak svojim karakteristikama mora:<br />
- izazvati najnepovoljnije, ali realno moguće otjecanje u slivu<br />
- imati bitne karakteristike povijesnih kiša<br />
- osigurati barem sličnost povratnog perioda otjecanja i oborine
PROJEKTNI PLJUSAK (ENG. DESIGN STORM)<br />
Hidrogrami otjecanja simulirani na konceptualnom slivu izazvani različitim<br />
smjerom kretanja oluje i različitim ulaznim blok oborinama.
Tipovi hijetograma projektne kiše:<br />
hijetogram dobiven koristeći jednu točku s ITP<br />
krivulje – pravokutnog oblika, trokutnog oblika<br />
(Yen i Chow) i linearno/eksponencijalni hietogrami<br />
Watta i suradnika .<br />
hijetogram dobiven koristeći više točaka s ITP<br />
krivulje – metoda naizmjeničnih blokova<br />
hijetogram baziran na cijeloj ITP krivuljI –<br />
Chicago, USACE<br />
standardizirani oblici dobiveni izravno iz<br />
podataka o oborinama – NERC-FSR, SCS, ISWS<br />
hijetogrami dobiveni simulacijom iz<br />
stohastičkih modela<br />
PROJEKTNA KIŠA<br />
Intenzitet kiše (mm/h)<br />
Intenzitet kiše (mm/h)<br />
Vrijeme (h)<br />
Yen i Chow (1980)<br />
Vrijeme (h)<br />
Watt et al. (1986)
PROJEKTNA KIŠA<br />
hijetogram dobiven koristeći jednu točku s ITP krivulje – pravokutnog<br />
oblika
Intenzitet kiše (mm/h)<br />
Keifer i Chu (1957)<br />
Vrijeme (h)<br />
PROJEKTNA KIŠA<br />
hijetogram baziran na cijeloj ITP krivulji<br />
Intenzitet kiše (mm/h)<br />
Vrijeme (h)<br />
USACE (2000)<br />
Keifera i Chua (1957) - poznate kao Chicago metoda, te USACE metoda (2000)
Intenzitet kiše (mm/h)<br />
Huff (1967)<br />
Vrijeme (h)<br />
standardizirani oblici dobiveni izravno iz podataka o oborinama – NERC-<br />
FSR, SCS, ISWS<br />
Huffa (1967) i SCS (1986)<br />
PROJEKTNA KIŠA<br />
Intenzitet kiše (mm/h)<br />
Vrijeme (h)<br />
SCS (1986)