03580_20131118_Regulacija_rijeka__skripta_2013

REGULACIJA RIJEKA

SKRIPTA

Dr Marina Babi Mladenovi

2013.

REGULACIJA RIJEKA, SKRIPTA, Dr Marina Babi Mladenovi

SADRAJ1 PRIRODNI TOKOVI .................................................................................................................... 1

1.1 Osnovni pojmovi nastanak, podela i reim vode i nanosa ............................................... 11.2 Rena dolina i reni tok ....................................................................................................... 2

2 RENA MORFOLOGIJA ............................................................................................................ 42.1 Zakonitosti formiranja renih korita ..................................................................................... 42.2 Uticaji pod kojima se formira reno korito ........................................................................... 5

2.2.1 Strujanje vode ......................................................................................................... 52.2.2 Geomehanike karakteristike materijala u renom dnu .......................................... 62.2.3 Ostali uticaji na formiranje renog korita ................................................................. 6

2.3 Oblici renih korita u planu .................................................................................................. 72.4 Uzduni profil prirodnog vodotoka .................................................................................... 112.5 Popreni profil prirodnog vodotoka ................................................................................... 12

3 KONFIGURACIJA RENOG DNA ........................................................................................... 144 REIM PRIRODNIH VODOTOKA ............................................................................................ 17

4.1 Reim povrinskih voda .................................................................................................... 174.2 Reim nanosa ................................................................................................................... 174.3 Reim leda na rekama ...................................................................................................... 174.4 Kvalitet rene vode ........................................................................................................... 18

5 MOTIVI UREENJA PRIRODNIH VODOTOKA ...................................................................... 215.1 Zatita od tetnog dejstva voda ........................................................................................ 215.2 Obezbeenje uslova za racionalno korienje voda ......................................................... 28

5.2.1 Vodozahvati .......................................................................................................... 285.2.2 Brane i akumulacije............................................................................................... 295.2.3 Plovidba ................................................................................................................ 305.2.4 Sport, kupanje, rekreacija ..................................................................................... 31

5.3 Zatita voda ...................................................................................................................... 325.3.1 Hidromorfoloke promene..................................................................................... 325.3.2 Klasina ili naturalna regulacija .......................................................................... 35

5.4 Ureenje bujinih slivova i erozionih podruja .................................................................. 366 PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE UREENJA VODOTOKA ............................................... 37

6.1 Uvodne napomene ............................................................................................................ 376.2 Topografske i morfoloke podloge .................................................................................... 37

6.2.1 Snimanje korita vodotoka ..................................................................................... 376.2.2 Nain prikazivanja ................................................................................................. 40

6.3 Hidroloke podloge ........................................................................................................... 436.3.1 Uvodne napomene ............................................................................................... 436.3.2 Merenje nivoa vode .............................................................................................. 436.3.3 Merenje protoka vode ........................................................................................... 446.3.4 Analiza i prikaz hidrolokih podloga ...................................................................... 46

6.4 Hidraulike podloge .......................................................................................................... 496.5 Psamoloke podloge ......................................................................................................... 49


6.6 Geoloko-geomehanike podloge .................................................................................... 506.7 Bioloke podloge ............................................................................................................... 506.8 Ekonomske podloge ......................................................................................................... 506.9 Ostale podloge .................................................................................................................. 51

7 IZBOR REGULACIONIH ELEMENATA ................................................................................... 527.1 Metode za izbor regulacionih elemenata .......................................................................... 52

7.1.1 Hidraulike analize ................................................................................................ 527.1.2 Morfoloke analize ................................................................................................ 53

7.2 Primeri dobre prakse ......................................................................................................... 537.2.1 Trasa regulisanog korita ....................................................................................... 537.2.2 irina regulisanog korita ....................................................................................... 547.2.3 Tip i raspored regulacionih graevina ................................................................... 56

8 RENA HIDRAULIKA .............................................................................................................. 588.1 Hidraulike karakteristike prirodnih tokova ....................................................................... 58

8.1.1 Uvodne napomene ............................................................................................... 588.1.2 Prostorna dimenzija .............................................................................................. 588.1.3 Vremenska dimenzija............................................................................................ 608.1.4 Efekat kontura toka ............................................................................................... 608.1.5 Turbulencija .......................................................................................................... 628.1.6 Uticaj gravitacije .................................................................................................... 62

8.2 Hidraulika analiza ............................................................................................................ 638.2.1 Tipovi teenja u vodotocima ................................................................................. 638.2.2 Metode hidraulike analize ................................................................................... 638.2.3 Potrebni podaci ..................................................................................................... 658.2.4 Preporuke ............................................................................................................. 65

8.3 Kalibracija i verifikacija hidraulikog modela ..................................................................... 658.4 Osnovne jednaine i primeri primene linijskih modela ...................................................... 66

8.4.1 Osnovne jednaine ............................................................................................... 668.4.2 Ustaljeno jednoliko teenje ................................................................................... 668.4.3 Ustaljeno nejednoliko teenje ............................................................................... 678.4.4 Proraun uspora od mosta.................................................................................... 718.4.5 Linijski otpori ......................................................................................................... 748.4.6 Neustaljeno teenje .............................................................................................. 77

8.5 Kriva protoka ..................................................................................................................... 818.6 Ravanski i prostorni modeli ............................................................................................... 82

8.6.1 Ravanski numeriki modeli ................................................................................... 828.6.2 Prostorni numeriki modeli .................................................................................... 83

8.7 Fiziki modeli .................................................................................................................... 849 RENI NANOS ......................................................................................................................... 86

9.1 Uvodne napomene ............................................................................................................ 869.2 Nastanak renog nanosa .................................................................................................. 879.3 Fizika svojstva renog nanosa ........................................................................................ 90

9.3.1 Fizika svojstva pojedinanog zrna ...................................................................... 909.3.2 Fizika svojstva meavine nanosa ........................................................................ 91


9.4 Podela renog nanosa ...................................................................................................... 949.5 Merenja nanosa ................................................................................................................ 96

9.5.1 Cilj merenja ........................................................................................................... 969.5.2 Metode merenja .................................................................................................... 979.5.3 Obrada merenja .................................................................................................... 999.5.4 Analiza podataka merenja .................................................................................. 100

9.6 Kretanje renog nanosa .................................................................................................. 1019.6.1 Uvodne napomene ............................................................................................. 1019.6.2 Pokretanje vuenog nanosa ............................................................................... 1029.6.3 Nastanak suspenzije ........................................................................................... 1059.6.4 Proraun pronosa nanosa .................................................................................. 105

9.7 Deformacija renog korita ............................................................................................... 1109.7.1 Opta deformacija ............................................................................................... 1109.7.2 Lokalna deformacija ............................................................................................ 113

9.8 Osvrt na probleme vezane za nanos .............................................................................. 1159.8.1 Zasipanje akumulacija ........................................................................................ 1159.8.2 Smetnje plovidbi ................................................................................................. 1199.8.3 Velike vode na bujinim vodotocima ................................................................... 119

9.9 Bagerovanje .................................................................................................................... 1209.9.1 Ciljevi bagerovanja ............................................................................................. 1209.9.2 Tehnologija bagerovanja .................................................................................... 1219.9.3 Tipovi bagera ...................................................................................................... 1229.9.4 Odlaganje izbagerovanog materijala .................................................................. 1249.9.5 Uticaj bagerovanja i deponovanja izbagerovanih sedimenata na ivotnu sredinu

............................................................................................................................ 12510 REGULACIONE GRAEVINE ................................................................................................ 126

10.1 Podela i osnovni pojmovi ................................................................................................ 12610.2 Regulacione graevine van renog korita ....................................................................... 127

10.2.1 Nasip ................................................................................................................... 12710.2.2 Zatitni zid ........................................................................................................... 13510.2.3 Kamena deponija ................................................................................................ 135

10.3 Regulacione graevine u koritu ...................................................................................... 13610.3.1 Obaloutvrda ........................................................................................................ 13610.3.2 Prava paralelna graevina .................................................................................. 14910.3.3 Naperi ................................................................................................................. 15210.3.4 Pregrada ............................................................................................................. 15410.3.5 Prag .................................................................................................................... 155

11 REGULACIONI RADOVI ........................................................................................................ 15711.1 Prosek rene krivine ....................................................................................................... 15711.2 Ureenje renih ua ...................................................................................................... 15911.3 Zatita mostova i propusta .............................................................................................. 160

11.3.1 Zatita mostovskih stubova................................................................................. 16011.3.2 Zatita oporaca mosta ........................................................................................ 161

11.4 Izvoenje i zatita prelaza cevovoda preko vodotoka ..................................................... 162


12 OBJEKTI ZA REGULACIJU VODNOG REIMA ................................................................... 16512.1 Ureenje korita vodotoka ................................................................................................ 16512.2 Retenzije ......................................................................................................................... 165

12.2.1 eone retenzije ................................................................................................... 16512.2.2 Bone (nizijske) retenzije .................................................................................... 166

12.3 Akumulacije ..................................................................................................................... 16712.4 Rasteretni kanal .............................................................................................................. 16812.5 Privremena brana ........................................................................................................... 16912.6 Kaskada .......................................................................................................................... 16912.7 Ustava ............................................................................................................................. 169

13 MATERIJALI ZA IZVOENJE REGULACIONIH GRAEVINA ............................................ 17113.1 Prirodni materijali ............................................................................................................ 171

13.1.1 Kamen ................................................................................................................ 17113.1.2 ljunak i pesak .................................................................................................... 17113.1.3 Glina, ilovaa, humus i drugi zemljani materijali ................................................. 17213.1.4 Drvo .................................................................................................................... 17213.1.5 Biljni materijal ...................................................................................................... 172

13.2 Vetaki materijali ........................................................................................................... 17313.2.1 Sintetiki materijali .............................................................................................. 173

13.3 Prefabrikati ...................................................................................................................... 17613.3.1 Prefabrikati od prirodnih materijala ..................................................................... 17613.3.2 Gabioni ............................................................................................................... 179

14 ZATITA OD POPLAVA......................................................................................................... 18214.1 Uzroci nastanka velikih voda .......................................................................................... 18214.2 Velike vode ..................................................................................................................... 184

14.2.1 Osnovne karakteristike velikih voda .................................................................... 18414.2.2 Specifinosti velikih voda na bujinim tokovima ................................................. 186

14.3 tete od poplava ............................................................................................................. 18714.3.1 Uslovi od kojih zavisi visina teta od poplava ..................................................... 18814.3.2 Kategorije teta .................................................................................................. 188

14.4 Mere zatite od poplava .................................................................................................. 19014.4.1 Klasine mere zatite od poplava ....................................................................... 19014.4.2 Savremeni trendovi u oblasti zatite od poplava ................................................. 191

14.5 Upravljanje rizikom od poplava ....................................................................................... 19214.6 Zoniranje podruja prema ugroenosti od poplava ......................................................... 195

14.6.1 Potreba za zoniranjem plavnih podruja ............................................................. 19514.6.2 Realne i potencijalne plavne zone ...................................................................... 19514.6.3 Izrada i korienje karata plavnih zona ............................................................... 197

14.7 Odbrana od poplava na nasipima ................................................................................... 20114.7.1 Zatita od prelivanja ............................................................................................ 20114.7.2 Zatita nebranjene kosine nasipa ....................................................................... 20514.7.3 Zatita od prodora vode kroz telo nasipa ............................................................ 20514.7.4 Zatita od negativnih pojava u tlu sa branjene strane nasipa ............................. 20714.7.5 Zatita obala minor korita od erozije ................................................................... 208


14.7.6 Sanacija negativnih pojava u zoni objekata u telu nasipa ................................... 20814.7.7 Zatita gradilita na odbrambenim nasipima ...................................................... 20914.7.8 Vanredne mere ................................................................................................... 209

15 UREENJE BUJINIH SLIVOVA I EROZIONIH PODRUJA .............................................. 213


PREDGOVOR

Reke su kompleksne i dinamine. Reka menja rapavost, brzinu toka, pad, dubine i trasu da bi se prilagodila promenama klime, geologije i hidrolokog reima, kao i ljudskim aktivnostima. Ove promene mogu biti brze ili spore, zavisno od uzroka i karaktera sila koje izazivaju promene. Kada se reno korito lokalno promeni, ova promena moe da inicira promene u koritu i reimu teenja koje se propagiraju i uzvodno i nizvodno kroz reni sistem. Ove promene se mogu osetiti na velikoj daljini i trajati due vreme. Regulacija reka (ili ureenje vodotoka) je proces primene planskih aktivnosti na izmeni trase, karakteristika renog korita ili reima toka, sa ciljem da se postignu odreene koristi. Ljudi su radili na regulaciji reka od poetka istorije, da bi koristili vodne resurse, zatitili se od poplava ili obezbedili kretanje du ili preko renog toka. Od vremena Rimljana, reke se koriste i kao izvor energije. Od kraja 20 veka u regulaciji reka se vodi rauna i o zatiti ivotne sredine isto kao i o koristi za ljude, a mnogi projekti regulacije reka imaju za cilj samo obnavljanje ili zatitu prirode. Specifinost regulacije reka kao hidrotehnike discipline je u tome to posle izvoenja radova sledi odgovor prirode, koga nije lako a esto nije ni mogue predvideti. Naruavaanje prirodnog reima vodotoka, radovima u koritu ili izmenom reima voda i nanosa ima za posledicu niz kratkorinih ili dugoronih morfolokih procesa koji vode ka uspostavljanju novog ravnotenog stanja. Reavanje problema u regulacijama reka zahteva znanje, iskustvo, sposobnost sinteze, inenjersku intuiciju, a obavezno je korienje prethodno steenih znanja iz brojnih naunih disciplina kao to su: mehanika fluida, statistika, hidraulika, hidrologija. Inenjerski pristup u regulaciji reka podrazumeva:

- izuavanje prirodnih (fizikih) uslova, - kvantitativnu ocenu parametara fizikih procesa, - postizanje dovoljno dobre tanosti (ne zahteva se apsolutna tanost ve priblina

reenja), - neizvesnosti se kompenzuju veim faktorom sigurnosti u inenjerskom reenju, - obim i nivo inenjerske analize zavisi od isplativosti objekata ili radova, - sigurnost i ekonominost reenja zavisi od toga koliko se to reenje prilagodilo prirodnim

uslovima vodotoka. U dananje vreme se:

- reni tok se posmatra kao ekosistem i - vodi rauna o svim elementima (ili podsistemima) renog ekosistema. To su fiziki

podsistem (morfologija, hidrologija, hidraulika, kvalitet vode), bioloki podsistem (biljni i ivotinjski svet, bioloki faktori i procesi) i humani podsistem (delovanje oveka).

Stoga pristup planiranju regulacije reka mora biti integralni, odrivi i multidisciplinaran.


1

1 PRIRODNI TOKOVI

1.1 OSNOVNI POJMOVI NASTANAK, PODELA I REIM VODE I NANOSA

Prirodni tokovi nastaju kao posledica oticanja vode koja na zemljinu povrinu dospeva: - iz atmosfere u vidu padavina (kie ili snega) - isticanjem iz podzemlja.

Pod dejstvom gravitacije, voda se sliva sa podruja na vioj nadmorskoj visini u nia podruja. Formira se mrea otvorenih prirodnih tokova ili hidrografska mrea u odreenom slivu, koga od susednih odvaja vododelnica linija koja ide najviim takama terena izmeu dva sliva. Parelelno sa oticajem povrinom terena, formira se oticaj kroz podzemlje. Zato je bitno razlikovati:

- reni (orografski) sliv (slika 1.1) koji je teritorija sa koje se sve povrinske vode slivaju u jednu taku (ue) i

- geoloki sliv (slika 1.2), koji pored povrinskih, obuhvata i podzemne vode koje prihranjuju dati vodotok.

U karstnim podrujima se reni i geoloki sliv mogu bitno razlikovati.

Slika 1.1: Reni sliv Slika 1.2: Geoloki sliv U slivu se formira reim vode i nanosa, pod im se podrazumeva sveukupnost promena protoka i pronosa nanosa tokom vremena. Na svakom vodotoku razlikuju se dve najznaajnije take: izvor i ue. Prema mestu nastanka, razlikuju se prirodni tokovi koji:

- izviru iz podzemlja; - istiu iz jezera; - nastaju topljenjem gleera.

Prirodni tokovi se mogu ulivati u drugi (vei) vodotok, jezero ili more, podzemlje (ponornice). Prema geomorfolokim i hidrolokim karakteristikama, razlikuju se sledee kategorije prirodnih tokova:

- Bujini tokovi. To su stalni ili povremeni tokovi, koje odlikuju velike varijacije protoka, kao i nagle i kratkotrajne poplave, u kojima se pokree velika koliina nanosa;

- Brdsko-planinski tokovi. Nalaze se u viim delovima sliva, a odlikuje ih veliki uzduni nagib korita, silovit reim teenja i krupan nanos;


2

- Ravniarski tokovi se nalaze u niim delovima sliva, imaju manji uzduni nagib dna korita, mali intenzitet hidrolokih i hidraulikih promena, miran reim teenja i sitan, peani nanos. Ulivaju se u druge ravniarske reke, jezera ili mora.

Ova podela je uslovna jer ista reka u gornjem toku moe imati bujini, a u donjem toku ravniarski karakter. Na slikama 1.3 i 1.4 dat je primer reke Drine, koja u gornjem toku i jasne karakteristike brdsko-planinskog toka, dok je u donjem toku tipian ravniarski vodotok.

Slika 1.3: Gornji tok r. Drine Slika 1.4: Donji tok r. Drine

1.2 RENA DOLINA I RENI TOK

Rena dolina je prirodna kotlina du koje se prostire reni tok (slika 1.5). Nastaje kao posledica fluvijalne erozije. Odlikuje je postojanje renih terasa, pomou kojih se moe pratiti njen razvoj (svaka terasa oznaava jedan period geomorfolokog razvoja korita u kome je ono bilo u stanju privremene ravnotee). Osim kroz aluvijalne slojeve u renoj dolini, reke probijaju put i kroz planine, usecajui specifine doline tipa klisure ili kanjona (slika 1.6).

Slika 1.5: ematski prikaz rene doline Slika 1.6: Kanjon Vrbasa

Reni tok se od izvora do ua moe podeliti na tri dela. Gornji tok karakteriu:

- veliki pad dna korita (iznad 1%); - nagle promene hidrolokih i hidraulikih parametara; - velika energija toka buran reim teenja; - intenzivna dubinska erozija usled velike energije toka. Ovo je zona produkcije nanosa

(erozije ili degradacije korita); - krupan reni nanos;


3

- vrlo malo krivudanje toka; - uska dolina sa strmim bokovima (karakteristian "V" profil). - koristi se samo za hidroenergetsku proizvodnju.

Srednji tok odlikuju: - blai nagibi dna (0,5 do 5%o), - umerenije promene hidrolokih i hidraulikih parametara; - esto razueno korito, a sa smanjenjem uzdunog nagiba javlja se sve vea tendencija

krivudanja. Posmatrano u duem vremenskom periodu, korito je stabilno jer postoji ravnotea izmeu energije toka i tovara nanosa koji pristie sa gornjeg toka. Ovo je zona transporta nanosa (prisutni su i erozija i zasipanje);

- vea irina doline sa blaim nagibima kosina; - sitniji reni nanos; - postoje mogunosti za korienje vodotoka.

Donji tok poinje ulaskom u ravnicu. Odlikuju ga: - mali uzduni pad (manji od 0,1%); - korito je formirano u sopstvenom nanosu (aluvijumu). Ovo je zona zasipanja (izdizanja ili

agradacije korita); - rena dolina je iroka, sa veoma blagim nagibom kosina; - korito je nestabilno sa izraenom bonom erozijom i meandrima; - mogue je kompleksno korienje voda, ukljuujui i plovidbu (na veim rekama).

Na slici 1.7 ilustrovane su karakteristike reke u gornjem, srednjem i donjem toku. Dijagrami prikazuju promenu (a) irine korita, (b) dubine, (v) brzine toka i (g) podunog pada sa duinom, odnosno promenom protoka koji se stalno poveava kako reka prihvata pritoke. Slika 1.7: Promena karakteristika renog

toka od izvora ka uu


4

2 RENA MORFOLOGIJA Rena morfologija je nauka koja se bavi prouavanjem oblika renog korita (poprenih preseka, uzdunog profila, trase renog toka), kao i zavisnosti izmeu morfolokih karakteristika vodotoka i osnovnih prirodnih faktora koji na njih utiu. Morfoloke analize su posebno znaajne u sluaju aluvijalnih tokova odnosno renih tokova ije je korito useeno u sopstveni, vrlo pokretan nanos. Naime, morfoloki oblici predstavljaju rezultat:

- prirodnih zakonitosti odnosno uzajamnog dejstva renog toka (tena faza) i pokretnog materijala koji ini dno (vrsta faza);

- sve ee uticaja oveka na reni tok (izgradnja brana i drugih objekata). Izuavanje morfolokih karakteristika je od izuzetnog znaaja za projektovanje ureenja vodotoka.

2.1 ZAKONITOSTI FORMIRANJA RENIH KORITA

Morfoloki oblici renog korita zavise pre svega od uzajamne interakcije: - renog toka (tena faza) i - renog nanosa u pokretu i pokretnog materijala u kome je formirano dno korita (vrsta

faza). Kao rezultat interakcije tene i vrste faze javljaju se karakteristine geometrijske forme u renom koritu:

- makro forme: reni meanderi i drugi oblici renog korita u planu, - mezo forme: dine i sprudovi, - mikro forme: riple, nabori.

U prirodnom renom toku postoji veoma osetljiva dinamika ravnotea izmeu protoka, brzina i dubina vode, koncentracije i krupnoe nanosa, morfolokih karakteristika vodotoka (oblik i dimenzije poprenog profila, pad dna, oblik trase) i hidraulikih otpora. Slika 2.1 ilustruje dinamiku ravnoteu, koja prema Lejnu (Lane, 1955) postoji ako je proizvod transporta nanosa (Qs) i krupnoe nanosa (D50) priblino jednak proizvodu pada renog dna (S) i protoka vode (Qw).

Slika 2.1: Koncept dinamike ravnotee aluvijalnog vodotoka

Meutim, ako se poremeti ravnotea izmeu reima nanosa (promena koliina ili krupnoe nanosa) i reima renog toka, dolazi do deformacije korita. Ukoliko ulazne i izlazne koliine nanosa na renoj deonici nisu jednake, odnosno ukoliko se ulazne koliine nanosa se razlikuju od transportne sposobnosti vodotoka na posmatranoj deonici javlja se:

- zasipanje korita (ukoliko je ulaz nanosa vei od izlaza) ili - erozija korita (ako je ulaz nanosa manji od izlaza).

Poremeaj bilansa nanosa se moe javiti u:


5

- podunom pravcu (na pr. kada se izgradi brana ili pregrada, koja zaustavlja nanos) i - u poprenom pravcu (uslovljava promenu poprenih preseka, premetanje matice i

pomeranje renog korita u planu).

2.2 UTICAJI POD KOJIMA SE FORMIRA RENO KORITO

2.2.1 Strujanje vode

Pored osnovnog strujanja vode u reci, koje se odvija pod uticajem gravitacije, u prirodnim tokovima postoje i sekundarna strujanja. Najznaajnija su: Centrifugalno strujanje (slika 2.2), koje se javlja u krivinama kao posledica neravnomernog rasporeda brzina osnovnog toka u poprenom preseku, kao i neravnomernosti koliine kretanja po irini i dubini toka. Strujanje je popreno u odnosu na osnovni tok, tako da sa podunim moe da stvori zavojno (helikoidalno) strujanje. Ovo strujanje ima primarnu ulogu u stvaranju meandera i njihovom kretanju nizvodno. Povrinske strujnice u krivini poniru du konkavne obale, a izbijaju na povrinu u zoni konveksne obale. Na taj nain se iz korita izvlai nanos i na konveksnoj obali formira sprud. Ova pojava je i uzrok poprenog nagiba vodnog ogledala u renoj krivini, pri emu je nivo vode vii uz konkavnu, a nii uz konveksnu obalu. U priblinim analizama koristi se izraz:

koRgBVh

2

gde je Rko poluprenik krivine konveksne obale, V srednja profilska brzina, B irina korita. Frikciono strujanje se manifestuje u vidu povratnog strujanja, odnosno hidraulikog skoka (vodeni vrtlog sa horizontalnom osovinom) ili vrtloga sa vertikalnom osovinom. Javlja se na mestima naglog proirenja renog toka, iza naglih preloma u podunom padu, nizvodno od objekata (pragovi, brane itd.). Brzina ovog strujanja dostie 30 50% brzine renog toka, tako da ono ima veoma znaajnu ulogu u formiranju renog korita. Vrtlono strujanje ima direktan uticaj na transport renog nanosa du regulacionih graevina (slika 2.3) i mostovskih stubova. Vrtlozi sa vertikalnom osovinom izvlae vodu sa nanosom na povrinu toka. Brzina vrtlonog strujanja je istog reda veliine kao brzina osnovnog toka, a moe biti i vea. Strujanje Bera (von Baer) je posledica nejednakog Koriolisovog ubrzanja u razliitim takama renog toka. Zakon Bera glasi: "Sve reke severne hemisfere intenzivnije erodiraju desnu obalu, a june hemisfere levu obalu, bez obzira da li teku u pravcu severa ili juga". Primer koji potvruje ovaj zakon je reka Drina, koja se za jedan vek pomerila par kilometara u desno, stalno erodirajui desnu obalu. Kompenzaciono strujanje je reakcija na sva ostala strujanja, koja naruavaju hidrostatiki raspored pritisaka. Ono tei da ugui strujanje koje je uzrok poremeaja. Strujanje izazvano razliitom gustinom vode se javlja u veim vodenim masama, kao to su jezera i akumulacije. Javlja se usled razliitog zagrevanja vaodenih masa, neravnomernog isparavanja, razliite koncentracije nanosa itd. Brzina strujanja je vrlo mala (do 0.03 m/s), ali vrlo znaajno za ekosistem jezera. Strujanje pod uticajem vetra javlja se na povrini vode i ima isti smer kao smer vetra. Ukoliko je smer renog toka isti, rezultujua brzina na povrini moe biti tako velika da utie i na brzine pri dnu. Strujanje usled talasa od vetra ili plovila je znaajno samo na akumulacijama ili na tokovima sa velikom irinom vodnog ogledala.


6

Slika 2.2: Centrifugalno strujanje u renoj krivini Slika 2.3: Sekundarno vrtlono strujanje pri opstrujavanju napera

2.2.2 Geomehanike karakteristike materijala u renom dnu Geomehaniki i geoloki sastav materijala u kome je formiran reno korito bitno utie na njegov razvoj i morfoloke oblike koji se javljaju. Stoga su geomehanike i geoloke podloge, koje se dobijaju odgovarajuim istraivanjima, veoma vane za izradu projekta regulacije vodotoka. Aluvijalni tokovi imaju korito formirano u sopstvenom nanosu aluvijumu, koji je nevezan i lako pokretan i relativno uniformnog granulometrijskog sastava. Meutim, deava se da je aluvijalni materijal cementiran ilovaom ili ilovaom sa primesama jedinjenja gvoa ili aluminijuma. Korito formirano u ovakvom materijalu je postojano na eroziju i stabilno. U gornjem toku reno korito je najee formirano u steni, pa ima specifine morfoloke karakteristike: dubok i uzak profil, sa slabo razvijenim meandrima. Stenovite formacije se, meutim, mogu nai i u donjem toku, gde predstavljaju prirodne "pragove" u dnu (slika 2.4). Veoma je vano utvrditi poloaj ovakvih pragova, jer od njih moe zavisiti koncept regulacije. Fenomen samopoploavanja korita je takoe znaajan. Usled ispiranja sitnijih estica, u gornjem sloju nanosa u dnu ostaju samo krupne frakcije, koje se ne pokreu pod uticajem renog toka. 2.2.3 Ostali uticaji na formiranje renog korita U ovu grupu se ubrajaju sledei prirodni uticaji:

- Plivajui predmeti (stabla drvea) mogu izazvati zaustavljanje (istaloavanje) nanosa, stvaranje ada, ruenje obala. Moraju se redovno uklanjati u sklopu odravanja korita;

- Stepen obraslosti obala vegetacijom (slika 2.5). Na malim vodotocima previe razvijena vegetacija smanjuje proticajni profil. Inae, koren vegetacije ima ulogu "bioarmature" koja povezuje nekoherentni materijal u obalama i poveava njihovu stabilnost.

i vetaki uticaji odnosno razliiti objekti u koritu. U ovu grupu spadaju stalni plivajui objekti (vodenice, splavovi), vodozahvati i mostovske konstrukcije koji lokalno menjaju strujnu sliku i reim nanosa, tako da se menjaju morfoloke karakteristike korita (ruenje obala, istaloavanje nanosa itd.). Svi negativni uticaji se mogu otkloniti blagovremeno, merama odravanja korita ili planiranjem adekvatnih mera zatite.


7

Slika 2.4: Stenovite formacije - prirodni pragovi u

dnu Slika 2.5: Uticaj vegetacije na formiranje renog korita

2.3 OBLICI RENIH KORITA U PLANU

Rena trasa je prikaz korita u horizontalnoj projekciji (planu). Prema izgledu korita u planu (slika 2.6) aluvijalni tokovi mogu biti:

- razueni - pravolinijski - meandrirajui.

S 1,5 S 1,5

Slika 2.6: Trasa razuenog, pravolinijskog i meandrirajueg vodotoka

Razueni tokovi (slike 2.7) imaju dva ili vie korita, mnotvo sprudova i ada. Formiraju se u sluaju:

- velikog dotoka nanosa (izaziva zasipanje korita i formiranje sprudova), - nevezanog ili slabo vezanog materijala u kome je useeno korito (u periodu velikih voda

dolazi do proirenja korita, pri malim vodama se zasipa). Izgradnja mostova preko razuenih tokova predstavlja problem, zbog velike duine i nestabilnosti korita (slika 2.8).


8

Slika 2.7: Trasa razuenog toka

Slika 2.8: Problem izgradnje mosta preko razuenog toka velika duina konstrukcije Pravolinijski tokovi su retki u prirodi, najee postoje usled specifinih geolokih uslova ili regulacionih radova. Pri projektovanju regulacije treba voditi rauna da je najvea duina stabilnih pravolinijskih deonica oko 10 irina punog korita. Dui pravolinijski potezi nisu stabilni (slika 2.9), jer na njima talveg1 ima krivolinijski izgled (naizmenino se pribliava obema obalama, obilazei sprudove koji imaju ahovski raspored).

Slika 2.9: Postepene promene korita na pravolinijskoj deonici

1 Vani pojmovi: Talveg je linija najveih dubina u koritu. Matica je linija najveih brzina.


9

Trasa meandrirajuih (krivudavih) tokova se sastoji od niza naizmeninih krivina. Oblik vodotoka u planu opisuje se parametrom S (stepen sinusoidnosti), koji predstavlja odnos duine osnovnog korita vodotoka (CL) i duine doline (VL) slika 2.10. Reke obino meandriraju (krivudaju) u svom donjem toku, okviru ireg pojasa koji se naziva "pojas meandriranja". Trasa meandrirajueg toka (slike 3.11) moe imati:

- nizak stepen sinusoidnosti (S = 1 1,3) - umeren stepen sinusoidnosti (S = 1,3 2,0) - visok stepen sinusoidnosti (S > 2,0)

Slika 2.10: Trasa meandrirajueg vodotoka

Slika 2.11: Trasa meandrirajueg vodotoka, niskog, umerenog i visokog stepena sinusoidnosti Takoe, postoji podela prema karakteristikama rene doline, prema kojoj se meandrirajui vodotoci mogu podeliti na one koji imaju:

- korito iji razvoj nije ogranien irinom doline (slika 2.11c) ili - korito ogranieno aluvijalnim terasama (slika 2.11a).

Meandrirajui tok odlikuju: - talveg koji stalno prelazi sa jedne na drugu obalu (slika 2.12), - naizmenini sprudovi na konveksnim obalama (slika 2.13), - ruevne konkavne obale (slika 2.14), - stalni rast meandera i njihovo nizvodno pomeranje (slika 2.16), - promenljiv oblik poprenog profila (slika 2.12), sa smenjivanjem pliaka (na prelaznim

deonicama) i dubljih delova (u krivinama). Pri malim vodama, pliaci su iri potezi sa malim dubinama vode, velikom brzinom i padom nivoa vode, kao i krupnijim nanosom u dnu. Nasuprot tome, u dubljim delovima, koji su obino ui, su brzine vode manje, tako da je nanos u dnu sitniji. Pored uzdunog nagiba dna, na formiranje meandra utiu:

- reim protoka, - krupnoa nanosa, - vrsta materijala od koga su formirane obale - stepen obraslosti obala vegetacijom.


10

Slika 2.12: Popreni preseci korita u meandru Slika 2.13: Naizmenini sprudovi na konveksnim obalama

Slika 2.14: Ruevna konkavna obala Slika 2.15: Helikoidalno strujanje u krivini izaziva

ruenje konkavne obale

Formiranje meandera (jedna od teorija): sekundarna (poprena) strujanja (koja su posledica centrifugalne sile u krivini ili Koriolisove sile usled zemljine rotacije) izazivaju neravnomerni raspored brzine i pritiska u poprenom preseku, kao i pojavu poprenog nagiba linije nivoa, ime se stvaraju uslovi za eroziju spoljanje obale u krivini i produenje meandra.

Slika 2.16: Razvoj i pomeranje meandra Slika 2.17: Razvoj i samoprosecanje meandra

Razvoj meandera se ne moe predvideti ni po veliini ni po vremenu. Konstatuju se pojave:

- nizvodnog pomeranja meandera (slika 2.16), - samoprosecanja (slika 2.17).


11

I pored promene oblika, ukupna duina meandrirajuih vodotokova u duem vremenskom periodu malo se menja (skraenje trase na jednom mestu nadoknauje se postepenim produenjem ostalih krivina). Ovo je ilustrovano na slikama 2.18 i 2.19. Analiza procesa meandriranja je veoma vana kada je potrebno trasirati puteve ili nasipe u dolini nekog vodotoka (poeljno je da se trasa objekta nalazi izvan pojasa meandriranja) ili izabrati lokaciju novog mosta.

Slika 2.18: Pojas meandriranja u donjem toku reke Drine Slika 2.19: Razvoj meandara na r. Misisipi

2.4 UZDUNI PROFIL PRIRODNOG VODOTOKA

Uzduni nagib renog dna zavisi od: - protoka, - pronosa nanosa i - krupnoe nanosa

Uzduni nagib opada u nizvodnom smeru (slika 2.20), pre svega zbog smanjenja krupnoe materijala od koga je formirano korito (usled segregacije i abrazije):

- smanjenjem krupnoe zrna du vodotoka, sve vie nanosa se kree u vidu suspenzije, pa je vodotoku dovoljan manji uzduan nagib,

- protok raste ka uu a koncentracija nanosa opada, to iziskuje manji utroak energije toka i manji nagib dna,

- u donjem toku se odvija proces taloenja nanosa i izdizanja korita.


12

Slika 2.20: Uzduni profil i tipini popreni profili jedne reke

2.5 POPRENI PROFIL PRIRODNOG VODOTOKA

Kao to se vidi na slici 2.20, u gornjem toku vodotoka je korito najee useeno u stene i ima karakteristian "V" oblik. U donjem toku je parabolinog ili pravougaonog oblika, a njegove dimenzije zavise od reima oticaja vode, produkcije nanosa u slivu i sastava nanosa. U srednjem i donjem toku se deavaju periodine promene oblika poprenog profila smenjuju se faze erozije (pri velikim vodama) i deponovanja nanosa (pri malim vodama). Trajne promene u poprenom profilu nastaju usled izmene reima voda i nanosa u slivu ili izvoenja regulacionih radova. Kao to je ve reeno, korito ima razliit oblik u krivini i na pravcu (slika 2.21). U krivini je oblik trougaoni, sa produbljenim koritom uz spoljanju konkavnu obalu (proloke) i sprudom du unutranje konveksne obale. Na pravolinijskoj deonici je oblik poprenog profila priblino pravougaoni.

Slika 2.21: Promena oblika poprenog profila meandrirajueg toka

Kada se pri nailasku velike vode napuni osnovno korito vodotoka, voda se izliva u inundacije koje mogu biti ograniene visokim terenom ili nasipima. Inundacije su najee obrasle vegetacijom.


13

Pritom se razlikuju ravniarski i brdsko-planinski vodotoci. Kod ravniarskih tokova uvek postoje dva dela korita (slike 2.22 i 2.23):

- korito za srednju veliku vodu (osnovno ili minor korito) - korito za veliku vodu (major korito = glavno korito + inundacije)

dok kod planinskih tokova osnovno korito esto prihvata i vee vode od srednje velike, a inundacije mogu, ali ne moraju da postoje.

Slika 2.22: Popreni profil major korita (korita za veliku

vodu) Slika 2.23: iroka desna inundacija se plavi pri velikim vodama i ini deo korita za veliku vodu


14

3 KONFIGURACIJA RENOG DNA Konfiguracija renog dna aluvijalnih vodotoka odreena je nanosnim formacijama (talasastim formama na dnu). Veliina i tip nanosanih formacija zavise od hidroloko-hidraulikih karakteristika toka (pre svega brzine i dubine) i karakteristika renog nanosa. Po veliini se razlikuju:

- sprudovi, - dine, - nabori (riple).

Sprudovi su nanosne formacije velikih dimenzija (duina uporediva sa irinom korita, a visina sa dubinom toka), koje se pri niskim vodostajima vide iznad vodene povrine. Lokalni sprudovi (slika 3.1) su deponije peanog ili ljunanog materijala na konveksnim obalama renih krivina, koji nastaju kao posledica su karakteristinog strujanja u krivini, ne kreu se i ne menjaju mnogo oblik u zavisnosti od protoka. Naizmenini sprudovi su karakteristini za relativno pravolinijske deonice, imaju naizmenian raspored u odnosu na obale, irina im je manja od irine korita, sporo se pomeraju nizvodno, prelazni potez izmeu susednih sprudova ovog tipa karakterie pliak (na plovnim rekama moe da ometa plovidbu u periodu malih voda). Popreni sprudovi zauzimaju skoro u potpunosti irinu korita, javljaju se ili kao usamljeni sprudovi ili u vidu periodinih nanosnih formacija, kreu se nizvodno. Sprudovi koje formiraju pritoke javljaju se neposredno nizvodno od ua, usled istaloavanja krupnijeg nanosa iz pritoke, koji matina reka ne moe da odnese (slika 3.2).

Slika 3.1: Lokalni sprudovi u krivinama reke Drine Slika 3.2: Sprud nizvodno od ua pritoke June

Morave

Procena vrste i proraun dimenzija nanosnih formacija vri se na osnovu dijagrama (dobijenih na bazi eksperimentalnih istraivanja) ili primenom empirijskih izraza. Generalno se u mirnom reimu teenja javljaju nabori i dine. Mala koliina nanosa se kree sa prekidima (zrna peska se kotrljaju preko vrha dine, a zatim u podnoju miruju neko vreme). U prelaznom reimu izmeu burnog i mirnog se javljaju sprane dine. U burnom reimu teenja je velika koliina nanosa u neprekidnom pokretu i tada se javlja ravno dno i antidine.


15

Nabori (riple) su nanosni oblici malih dimenzija, talasna duina je 15 30 cm, visina 1 3 cm, oblik u uzdunom profilu moe biti trougaoni (sa nizvodnom kosinom pod uglom unutranjeg trenja) ili sinusoidni (slika 3.3.1 i slika 3.4). Dine sa naborima (slika 3.3.2) su prelazni oblik izmeu nabora i dina. Dine (slika 3.3.3 i slika 3.5) se kreu nizvodno, oblik u uzdunom profilu je trougaoni ili sinusoidni, javljaju se u mirnom reimu teenja. Sprane dine (slika 3.3.4) se javljaju se pri Fr 1 i imaju manju visinu nego dine. Ravno dno (slika 3.3.5) se javlja u prelaznom reimu, nakon nestanka spranih dina. Antidine (slika 3.3.7) se javljaju se u burnom reimu teenja, fazno su neusaglaene sa talasima na povrini, a amplituda im je manja. Mogu biti nepokretne ili se kreu uzvodno. U uzdunom profilu, oblik im je trougaoni ili sinusoidni.

Slika 3.3: Klasifikacija nanosnih formi

Slika 3.4: Riple (nabori) Slika 3.5: Dine

Teenju preko nanosnih formacija u renom dnu se suprostavlja sila otpora teenju usled postojanja nanosnih formacija (aluvijalni otpor). To je otpor oblika koji nastaje usled razlike u pritisku uzvodno i nizvodno od nabora ili dine. Za razliku od otpora trenja (otpora usled krupnoe zrna), aluvijalni otpori se smanjuju sa poveanjem brzine toka. U dnu vodotoka sa veim uzdunim padom dna i znaajnijim pronosom nanosa smenjuju se brzaci (strme deonice sa burnim reimom teenja) i tiaci (deonice sa manje burnim ili mirnim reimom teenja) slika 3.6.


16

Slika 3.6: Brzaci i tiaci


17

4 REIM PRIRODNIH VODOTOKA

Reim prirodnog vodotoka obuhvata sve promene koje se na njemu deavaju tokom odreenog perioda, pod uticajem promene meteorolokih uslova (padavine, temperature, evapotranspitracija) i drugih uslova u samom slivu (vegetacija, zasienost zemljita itd.). Ovaj termin obuhvata sve kvalitativne i kvantitativne promene povrinskih voda, kao i promene drugih povezanih parametara, kao to su koliine i karakteristike nanosa i leda. Reimi vodotoka se bitno razlikuju, jer zavise od njihovog geografskog poloaja, veliine sliva i mnogih drugih prirodnih uslova. Od povremenih tokova u pustinjskim predelima do reka koje nastaju topljenjem lednika, svaka reka ima svoje specifinosti. Sa stanovita ureenja vodotoka, najznaajniji su reim povrinskih voda, nanosa i leda.

4.1 REIM POVRINSKIH VODA

Reim povrinskih voda obuhvata promene koliina voda u vremenu i prostoru. Na reim voda u jednom slivu utiu njegove klimatsko-meteoroloke, topografske, geoloke, pedoloke i druge karakteristike, kao i nain korienja zemljita. Bitno se razlikuje reim voda u urbanizovanim slivovima i slivovima na kojima su vee povrine pokrivene vegetacijom. Metode merenja i analize reima povrinskih voda prikazane su u poglavlju 8.3.

4.2 REIM NANOSA

Reim nanosa obuhvata promene koliina i karakteristika nanosa vodotoka u vremenu i prostoru. Metode merenja i analize reima nanosa prikazane su u poglavlju 11.

4.3 REIM LEDA NA REKAMA

Kada se u zimskom periodu voda ohladi do temperature od 0o, na rekama se pojavi led. Postoji vie moguih oblika leda na rekama, od kojih su najznaajniji:

- povrinski led iji su pojavni oblici: priobalni led, lebdei led ili ledeni mulj, sante leda. - dubinski led.

Povrinski led se najpre javlja uz rene obale, jer su tu najmanje brzine vode (slika 4.2). Ukoliko niske temperature traju due, led postepeno pokriva vodno ogledalo, stvarajui kompaktnu ledenu koru. Debljina leda na jezerima i sporijim ravniarskim rekama moe do dostigne 1 do 2 m. Pojave leda se svakodnevno osmatraju na vodomernim stanicama i po potrebi du toka. Iskazuju se opisno, kao:

- ledohod - % povrine vode koju pokriva led u pokretu (slika 4.1), - ledostaj potpuno zaleena povrina vode (slika 4.3).

U hidrotehnici su brojni problemi vezani za led: - pojava uspora i/ili zatvaranje proticajnog profila moe dovesti do "ledene" poplave, - statiko optereenje na graevine, - dinamiki udari ledenih santi, - led u porama ugroava stabilnost i mehaniku otpornost graevina, - posredna teta (obustava plovidbe, problemi sa vodosnabdevanjem i sl.).

U jakim zimama se najpre javlja tzv. "jesenji" priobalni led i ledohod, zatim se ledostaj, a sa porastom temperatura na poetku prolea tzv. "proleni" ledohod. Ovaj period je najopasniji jer


18

moe doi do zastoja leda u krivinama, kod mostova ili na plitkim deonicama. Ukoliko se led na kritinim deonicama nagomila, stvarajui ledeni ep ili barijeru (slike 4.4 i 4.5), moe doi do "ledene" poplave (slika 4.6).

Slika 4.1: Ledohod Slika 4.2: Priobalni led

Slika 4.3: Ledostaj Slika 4.4: Nagomilavanje leda u zoni mosta

Slika 4.5: Ledena barijera Slika 4.6: Ledena poplava

4.4 KVALITET RENE VODE

Kvalitet rene vode obuhvata brojne hemijske, fizike i bioloke parametre. Hemijski parametri kvaliteta vode su tvrdoa, alkalnost, pH, sadraj nutrijenata (azot, fosfor), metala (bakar, cink, olovo, kadmijum) i rastvorenih materija, toksinost, boja itd. Fiziki parametri kvaliteta su temperatura vazduha i vode, svetlost, sadraj suspendovanih estica, nanos istaloen na renom dnu, a bioloki: mikro i makroorganizmi u vodi i na obalama.


19

Biljni i ivotinjski svet u renom ekosistemu (slika 4.7) ine: - alge, - vie biljke (na dnu, plivajue), - obalno drvee, - mikroorganizmi, - beskimenjaci, - ribe i drugi kimenjaci.

Na veoma osetljiv ekosistem vodotoka utiu brojni inioci: brzina renog toka, svojstva materijala na dnu (sastav i krupnoa), temperatura vode, sadraj kiseonika, osvetljenost toka, pH vode, erozija dna i obala.

Slika 4.7: Ekosistem reke sa stenovitim dnom (gore) i aluvijumom (dole)

Ekosistemi se razlikuju, zavisno od veliine vodotoka, geografskog poloaja, visinskog poloaja (planinske i ravniarske reke), podloge i drugih parametara. Generalno, ekosistemi malih vodotoka (slika 4.9) su znatno vie osetljivi na spoljne uticaje od ekosistema velikih reka (slika 4.8).

Slika 4.8: Ekosistem velike reke Slika 4.9: Ekosistem male reke


20

Sa aspekta ureenja vodotoka, vano je ne poremetiti stabilnost ekosistema hidrotehnikim merama odnosno neophodne intervencije zadrati u okvirima koji nee dovesti do poremeaja. Generalno, regulacione mere ne utiu na hemijske i fizike parametre rene vode, ali mogu znatno uticati na biljni i ivotinjski svet. U projektima regulacije je poeljno odrati raznovrsnost hidraulikih i morfolokih elemenata renog toka, koja se inae sree u prirodnom vodotoku, tako to e se projektovati korito sledeih odlika:

- krivudave trase, - poprenih profila raznovrsnih oblika, - promenljivog uzdunog nagiba dna, - sa smenjivanjem plitkih i dubokih zona, - sa promenljivim reimom teenja, - sa obalama obraslim vegetacijom.

Ovi principi se koriste u projektima "naturalne" regulacije, o kojima e vie biti rei u poglavlju 5.


21

5 MOTIVI UREENJA PRIRODNIH VODOTOKA Ureenje vodnih tokova je skup radova i mera kojima se menjaju prirodne osobine vodotoka i njegovog sliva radi:

- zatite od tetnog dejstva voda, - obezbeenja uslova za racionalno korienje voda i - zatite vodotoka od zagaenja.

5.1 ZATITA OD TETNOG DEJSTVA VODA

Pod zatitom od tetnih dejstava voda podrazumeva se realizacija niza radova, objekata, mera i drugih aktivnosti kojima se na racionalan nain tite ljudi, prirodna i radom stvorena materijalna dobra i resursi od poplava i vodne erozije. S obzirom na poreklo voda i karakter nepovoljnih dejstava, uobiajeno je da se ova oblast vodoprivrede deli na tri osnovna dela:

- zatitu od poplava koje nastaju pri izlivanju voda iz korita veih - stalnih vodotoka, - zatitu od suvinih atmosferskih, otpadnih i podzemnih voda i - zatitu od svih vidova vodne erozije i bujica.

esto se zatita od poplava naziva i zatita od spoljnih voda, a zatita od atmosferskih i podzemnih voda zatita od unutranjih voda, odnosno odvodnjavanje. Iako e u okviru ovog kursa biti razmatrana samo problematika "spoljnih voda", treba naglasiti da je ovo uslovna podela jer pojedina podruja mogu biti istovremeno, ili povremeno izloena vodama razliitog porekla. U takvim sluajevima i zatita od tetnih dejstava voda mora biti kombinovana, odnosno kompleksna. tetna dejstva voda ne ispoljavaju se samo velikim vodama. tetni procesi deformacije renih korita odvijaju se praktino pri svim proticajima, a ne samo pri velikim vodama. Posledica stvaranja nanosnih naslaga moe biti znaajno smanjenje propusne moi renog korita za vodu, te se u narednom periodu poplave mogu javiti i pri proticajima koji se ranije nisu izlivali iz korita. Bona erozija korita (posebno na konkavnim obalama), koja se odvija i pri proticajima unutar osnovnog korita, moe da uzgrozi stabilnost i pouzdanost bliskih priobalnih nasipa i prouzrokuje poplave u sledeem povodnju. S obzirom na napred navedeno, sasvim je logino da se zatita od poplava najee razmatra i reava zajedno sa problematikom ureenja renih korita. Prvi radovi na zatiti od tetnih dejstava voda zapoeti u periodu formiranja stalnih naselja i poetka razvoja zemljoradnje u renim dolinama. Ljudi su, naime, ve tada uoili pogodnosti koje im pruaju reke i plodne rene doline, ali su istovremeno bili suoeni sa povremenim tetama od velikih voda, poplava i rene erozije. I dok su te povremene tete bile manje od koristi koje su im pruale reke, ljudi su prihvatali rizik ostajanja uz reke, bez posebnih mera zatite od tetnog dejstva voda. Meutim, sa poveanjem priobalnih naselja, poljoprivrednih povrina i drugih dobara u renim dolinama, poveavale su se i tete od poplava i tete od drugih negativnih nepovoljnih dejstava reka. U takvim uslovima, ljudi su poeli da preduzimaju prvo lokalne i primitivne, a zatim sve obimnije i sloenije radove na zatiti od tetnog dejstva voda. Ako su, i pored preduzetih zatitnih mera, tete od poplava bivale uestalije i vee, onda su ljudi svoja naselja i dobra premetali na uzdignutije - vie terene do kojih velike vode nisu dopirale. No, u najveem broju sluajeva, naselja u renim dolinama su se vrlo brzo razvijala, uz stalno poveanje vrednosti dobara na podrujima ugroenim poplavama i uz sve vee napore da se nasipima i drugim objektima, radovima i merama smanjuju nepovoljna dejstva reka, a poveavaju koristi od reka. To je bio, ustvari, poetak organizovanih akcija na ureenju i korienju vodnih tokova. Ovakav odnos izmeu ljudi i vodnih tokova je svakako bio racionalan, ali je postepeno vodio i do nepovoljnih promena hidrolokih reima vodnih tokova. Naime, izgradnjom nasipa osvajane su sve vee i vee povrine koje su ranije bile plavljene, to je izazvalo znatno poveanje proticaja i nivoa vode u rekama, te je bilo neophodno da se izgraeni nasipi povremeno nadviavaju. Istovremeno je, zbog krenja uma i drugih privrednih aktivnosti na slivnim povrinama, intenzitet oticanja voda sa


22

slivova postepeno poveavan, te su se i ukupne koliine i brzine doticanja voda u rena korita poveavale. Pomenuti nepovoljni antropogeni uticaji su na mnogim rekama bitno poveavali frekvenciju pojave velikih voda i poplava, te su sistemi za zatitu od poplava i drugih nepovoljnih uticaja vodnih tokova morali da se dograuju, a na nekim rekama su graeni i novi zatitni sistemi. U novim uslovima su, pored nasipa za zatitu od poplava, kao izraziti predstavnici pozitivnih antropogenih uticaja na reim vodnih tokova, graene i akumulacije i retenzije za zadravanje, odnosno smanjenje talasa velikih voda. No, i pored toga, podaci pokazuju da praktino u svim zemljama sveta i dalje dolazi do povremenih poplava i drugih nepovoljnih dejstava voda. Najee zatita od tetnog dejstva voda ima dve komponente, koje se mogu izvoditi odvojeno ili zajedno:

- stabilizacija odnosno spreavanje nekontrolisane deformacije renog korita i - obezbeenje zatite od plavljenja vrednih sadraja u renoj dolini (naselja, industrije,

saobraajnica, poljoprivrednih povrina). Stabilizacija i poveanje propusne sposobnosti osnovnog korita vodotoka se zasniva na:

- radovima na zatiti obala i dna korita od erozije, - korekcijama trase prosecanjem otrih krivina.

Cilj radova je formiranje stabilnog korita, sa karakteristikama koje e omoguiti efikasno oticanje vode, pronos leda i nanosa, bez bitnog poremeaja ivotne sredine. Postoji vie tipova objekata od kojih su najznaajniji:

- ureenje u obliku prizmatinog korita (tip objekta koji se esto naziva "regulacija"); - obaloutvrde i druge regulacione graevine u koritu.

"Regulacije" se mogu klasifikovati na osnovu vie kriterijuma: 1. U zavisnosti od merodavnog proticaja, regulacije mogu biti: za velike vode, za srednje i

male vode: - Regulacija korita za velike vode se obino izvodi na malim i bujinim tokovima - Regulacija korita za srednje vode ima za cilj obezbeenje dinamike ravnotee reima

nanosa i zatitu obala, a najee se primenjuje na rekama srednje veliine - Regulacija korita za male vode se najee primenjuje na velikim plovnim rekama, da bi

se obezbedile potrebne dubine za bezbednu plovidbu. 2. S obzirom na veliinu reke, podela je na: regulacije malih reka i potoka, srednjih i velikih

reka; 3. U zavisnosti od potreba, regulacije mogu biti: potpune (obuhvata ceo donji i srednji tok) i

delimine; 4. U zavisnosti od poloaja, regulacije mogu biti:

- poljskog tipa (van naselja) i - gradskog tipa (u naseljenim mestima).


23

Regulacija gradskog tipa u najveem broju sluajeva podrazumeva ureenje korita vodotoka za prijem velikih voda i obezbeenje njegove stabilnosti oblogom (slike 5.1 do 5.4). Reenja i obim zahvata zavise od karakteristika vodotoka. Dok se na malim i srednjim rekama oblae esto celo korito za veliku vodu (ili se obloga kombinuje sa zelenim povrinama), u sluaju veih reka se radi samo na zatiti obala (slika 5.5 i 5.6).

Slika 5.1: "Gradska" regulacija bujinog vodotoka (kineta) Slika 5.2: Kaskada

Slika 5.3: "Gradska" regulacija reke srednje veliine

Slika 5.4: "Gradska" regulacija reke srednje veliine

Slika 5.5: Regulacija Save u Zagrebu Slika 5.6: Regulacija obale Dunava u Beogradu


24

Na potezima van naseljenih mesta primenjuje se regulacija poljskog tipa (slika 5.7), kod koje se takoe korito vodotoka ureuje za prijem velikih voda (sa ili bez nasipa), ali i dozvoljava odreena deformacija osnovnog korita. To znai da se korito ne oblae ili se oblogom tite samo konkavne obale.

Slika 5.7: Primeri "poljske" regulacije

Regulacije bujinih tokova imaju svoje specifinosti, uslovljene karakterom ovih vodotoka. Zavisno od kombinacije podunih i poprenih objekata regulacija bujinog vodotoka moe biti:

- "kanal" odnosno regulisano korito na kome nema poprenih objekata (pregrada, kaskada, pragova ili konsolidacionih pojaseva) ili

- "kineta" odnosno objekat koga ine korito ozidanih obala i niz poprenih objekata. esto postoji potreba da se samo zatite ruevne obale vodotoka, u sluaju da se u procesu meandriranja vodotoka odnose velike povrine zemljita. Primer problema ove vrste dat je na slikama 5.8 i 5.9.

Slika 5.8: Promene trase reke Velike Morave

rezultuju odnoenjem zemljita Slika 5.9: Ruevna obala Velike Morave

Tip obaloutvrde zavisi karakteristika vodotoka i problematike. To mogu biti vrlo skupi objekti (slika 5.10) za zatitu gradskih podruja, ali i najjednostavnije obaloutvrde od prirunog materijala, ukoliko se titi umsko zemljite (slika 5.11).


25

Slika 5.10: Obaloutvrda od kamena Slika 5.11: Obaloutvrda od popleta

Zatita od poplava, koje esto nanose velike tete u naseljima, industriji i poljoprivredi, najei je motiv za ureenje vodotoka. Svake godine poplave nanose ogromne tete nezatienim podrujima (slika 5.12), a ponekad i zatienim.

Slika 5.12: tete od poplava 2010

Poplave i druga tetna dejstva voda izazivaju velike vode, koje imaju stohastiki - sluajan karakter. Stoga se objekti i sistemi za smanjenje tih tetnih dejstava dimenzioniu na usvojene merodavne velike vode odreenih verovatnoa pojave. Ne moe se raunati na totalnu zatitu od poplave ili od bilo kog tetnog dejstva velikih voda, jer se od usvojenog merodavnog uticaja na koji je dimenzionisan zatitni sistem moe pojaviti jo vei (svakako sa manjom verovatnoom pojave) i izazvati poplave i tete. Pored toga, poplave mogu nastati i usled havarije, odnosno otkaza pojedinih zatitnih objekata (nasipa, brana, ustava), zbog greaka i propusta uinjenih pri projektovanju, izvoenju, odravanju i upravljanju objektom. Iz toga sledi logian zakljuak da tete od poplava i drugih nepovoljnih dejstava voda ne mogu potpuno i trajno da se izbegnu, ve se tei smanjenju teta u okviru tehniki i ekonomski opravdanog reenja.


26

Zavisno od hidroloko-hidraulikih, psamolokih i morfolokih karakteristika, kao i naina korienja vodotoka, u zatiti od poplava primenjuju se razliiti objekti, radovi i mere. Dominantnu ulogu su pri tom imali investicioni radovi i mere kojima se obezbeuje zatita od usvojenog merodavnog proticaja. Zatita od poplava se najee obezbeuje izgradnjom nasipa, odnosno ograniavanjem korita za veliku vodu (slike 5.13 i 5.14). Linija nasipa ne treba da prati osnovno korito vodotoka, da procesi u renom koritu ne bi ugrozili stabilnost nasipa. Postoji i mogunost da se promeni reim velikih voda odreenim merama, kao to su:

- regulacija korita do gabarita koji su potrebni za proputanje merodavne velike vode (slika 5.15),

- skraenje trase vodotoka (slika 5.16), - izgradnja rasteretnih kanala (slika 5.17), - zadravanje dela zapremine poplavnog talasa u retenzijama i akumulacijama koje imaju

predvienu zapreminu za prihvat velikih voda (slika 5.18).

Slika 5.13: Nasip Slika 5.14: Nasip

Slika 5.15: Regulacija korita za prijem velike vode Slika 5.16: Skraenje trase izvoenjem proseka

Slika 5.17: Rasteretni kanal za velike vode Slika 5.18: Akumulacija


27

Zatita mostova i saobraajnica Svaki saobraajni infrastrukturni sistem, bilo da se radi o putnom ili eleznikom saobraaju utie na hidrografsku mreu i zahteva odreene mere i radove. Trase puteva i pruga prelaze preko postojeih vodotoka, a oni se esto tangiraju. Poseban problem je to saobrajnice presecaju rene slivove, tako da su neophodne posebne mere za odvoenje povrinskog oticaja i njihovo uvoenje u reku. Najee je dovoljna lokalna zatita kojom se obezbeuje noica trupa nasipa saobraajnice od erozionog dejstva vode (slika 5.19) ili zatita dna i obala reke u zoni prelaza saobraajnice (mosta) slika 5.20. Meutim, objekti se mogu protezati i na velikoj duini ukoliko se branjena saobraajnica prua dolinom vodotoka.

Slika 5.19: Lokalna zatita mosta Slika 5.20: Ruenje obale ugroava saobraajnicu

Za efikasnu zatitu od visokih nivoa "unutranjih voda" grade se posebni sistemi, koji moraju imati vezu sa recipijentom vodotokom. Veza se ostvaruje izgradnjom ustava i crpnih stanica. Kroz ustave se voda gravitaciono uputa u vodotok, to je mogue samo u periodima kada su nivoi u recipijentu nii od nivoa u kanalskoj mrei za odvodnjavanje. U periodima kada su nivoi u recipijentu vii od nivoa u kanalskoj mrei, voda se prepumpama u crpnim stanicama. Zone ustava i crpnih stanica se obavezno osiguravaju od tetnog dejstva vode (slika 5.21). Crpni agregati se obavezno postavljaju iznad nivoa merodavne velike vode kako ne bi bili potopljeni pri velikim vodama. esto je u ravniarskim predelima bila praksa da se prirodni vodotok potpuno regulie, kako bi se obezbedilo da i pri maksimalnim protocima rekom vodostaj bude nii od vodostaja u mrei za odvodnjavanje, ukoliko je predvieno odvodnjavanje gravitacijom. To se postizalo:

- poveanjem uzdunog pada (prosecanje renih krivina), - smanjenjem vrednosti koeficijenta rapavosti korita (uklanjanje vegetacije), - izmenom geometrijskih karakteristika poprenog preseka korita.

Primer totalno regulisanog vodotoka u sistemu za odvodnjavanje dat je na slici 5.22. Ova praksa se naputa u novije vreme, jer je vrlo nepovoljna sa aspekta zatite ivotne sredine.

Slika 5.21: Ustava u sistemu za odvodnjavanje Slika 5.22: Regulisano korito vodotoka koji je ukljuen u sistem za odvodnjavanje


28

5.2 OBEZBEENJE USLOVA ZA RACIONALNO KORIENJE VODA

5.2.1 Vodozahvati

Rena voda se koristi za razliite namene. Najznaajnije su: - zahvatanje, crpljenje i upotreba vode za vodosnabdevanje stanovnitva i industrije,

navodnjavanje, uzgoj ribe i drugo, - korienje vodnih snaga za proizvodnju elektrine energije i druge pogonske namene, - uzgoj riba, - plovidba, - sport, kupanje, rekreacija i druge sline namene.

U sluaju da se voda zahvata iz reke da bi se koristila za pomenute namene, grade se vodozahvati, uz odreeni obim zatite od tetnog dejstva voda:

- Ukoliko je vodozahvat lociran na samoj obali reke, potrebni su relativno mali zahvati na ureenju vodotoka zatita obale uzvodno i nizvodno od vodozahvata radi odravanja stabilnog proticajnog profila (slike 5.23 i 5.24) . Poeljno je da vodozahvat bude lociran na konkavnoj obali, kako se ne bi zasipao nanosom.

- esto se uz vodozahvat gradi i pregrada renog korita, koja obezbeuje dovoljan nivo vode na tom lokalitetu tokom perioda malih voda (slika 5.25).

- Mogue je da se vodozahvat postavi na pontonu, koji ulazi u proticajni profil reke (slika 5.26). U tom sluaju je objekat potrebno zatititi od udara leda i krupnog plivajueg otpada posebnom reetkastom konstrukcijom, a potrebna je i stabilizacija obale u zoni objekta.

Slika 5.23: Lokalna zatita vodozahvatne graevine Slika 5.24: Lokalna zatita vodozahvata (ustave) u sistemu za navodnjavanje

Slika 5.25: Vodozahvat sa pregradom Slika 5.26: Vodozahvat na pontonu


29

5.2.2 Brane i akumulacije

Dugorono posmatrano, u prirodnom renom toku postoji veoma osetljiva dinamika ravnotea izmeu protoka, brzina i dubina vode, koncentracije i krupnoe nanosa, morfolokih karakteristika vodotoka (oblik i dimenzije poprenog profila, pad dna, oblik trase) i hidraulikih otpora. Izgradnja brane sa akumulacijom izaziva poremeaj dinamike ravnotee u kojoj se nalazi prirodni vodotok, sa efektima koji se oseaju u prostoru akumulacije i propagiraju uzvodno i nizvodno od profila brane:

- U zoni prostiranja uspora od brane i u prostoru same akumulacije odvija se proces taloenja nanosa (slika 5.27). Poloaj i oblik nanosnih naslaga u odreenoj akumulaciji zavise od vie razliitih faktora. U sluaju nekih akumulacija, proces taloenja je tako intenzivan da se korisna zapremina akumulacije veoma brzo gubi. Trokovi stalnog uklanjanja nanosa mogu biti tako veliki da se dovodi u pitanje ekonomska opravdanost iskoriavanja objekta. ak i ako proces nije intenzivan, taloenje nanosa u akumulaciji predstavlja problem za njene korisnike, jer nanosne naslage mogu da ometaju ili onemogue funkcionisanje objekata u akumulaciji. Druge nepovoljne posledice su: nastanak sprudova koji ometaju plovidbu ili umanjuju estetske kvalitete akumulacije, zamuljenje i pogoranje kvaliteta vode, i dr. Sve ove pojave zahtevaju odreen obim radova i mera za sanaciju.

- Reni nanos se najpre delimino zadrava u zoni isklinjavanja uspora od akumulacije, u kojoj su smanjene brzine toka i transportne sposobnosti za nanos u odnosu na prirodan reni tok. Nanosne naslage u ovoj zoni postepeno rastu u uzvodnom pravcu, sve dok se ne dostigne novo ravnoteno stanje. Ovaj proces ima vie nepovoljnih posledica: grananje toka, dopunski uspor, potapanje priobalnih povrina i povienje nivoa podzemnih voda. Nanos koji se u ovoj zoni taloi u periodima u kojima se odravaju visoki nivoi u akumulaciji spirae se kada se u akumulaciji obori nivo.

- Do pojave dopunskog uspora (povienje nivoa vode za isti protok) dolazi zbog smanjenja propusne moi korita, koje je posledica istaloavanja nanosa. Dopunski uspor, koji se javlja i u plitkim i u dubokim akumulacijama, moe dostii znaajnu veliinu tokom veka korienja akumulacije. Najopasniji je dodatni uspor pri velikim vodama, jer smanjuje stepen zatite od poplava.

- U akumulaciji se zadravaju skoro sve frakcije nanosa, tako da se iz nje isputa relativno ista voda. Isputanje vode neoptereene nanosom kroz ispuste, turbine ili preko preliva, dovodi do poremeaja prirodnog kvazi-ravnotenog reima vodotoka na sektoru nizvodno od akumulacije. Naime, s obzirom da u vodotoku postoji viak energije, jer nije zadovoljen njegov transportni kapacitet za nanos, dolazi do pokretanja estica nanosa iz renog dna. Rezultat je pojava erozije renog dna, koja postepeno napreduje u nizvodnom pravcu, prolazei kroz vie faza. Tokom procesa degradacije korita, finije estice nanosa e se pokretati pre nego krupne. Stoga e dno biti pokriveno sve krupnijim nanosom, koji e se sve sporije kretati, dok na kraju kretanje ne prestane (efekat "samopoploavanja" renog dna). Erozija dna poinje da napreduje od profila brane u nizvodnom smeru. Naime, kako se na jednoj deonici zavri proces samopoploavanja, proces erozije se pomera na nizvodnu deonicu, itd. Proces erozije renog dna na potezu nizvodno od brane povoljan je za energetsku proizvodnju, jer se sniava donja voda hidroenergetskog objekta. Erozija ima i mnogobrojne negativne posledice: dolazi do ruenja obala, potkopavanja obaloutvrda i drugih regulacionih objekata, ugroeni su mostovski stubovi i oslonci, a moe ak biti ugroena i stabilnost same brane.


30

Slika 5.27: Nanos istaloen u akumulaciji Slika 5.28: Ruenje obala akumulacije

Slika 5.29: Regulacija u zoni male hidroelektrane

Vuje (1903) Slika 5.30: Regulacija Dunava u zoni protone

hidroelektrane

Obim radova na ureenju vodotoka ije se vode koriste za proizvodnju elektrine energije zavisi od tipa i veliine objekta:

- u sluaju malih hidroelektrana obim radova zavisi od tehnikog reenja, a najee se ono bira tako da ima to manji uticaj na ivotnu sredinu reke i priobalja (slika 5.29),

- u sluaju velikih brana i hidroelektrana (slika 5.30) najee se tite relativno kratke deonice uzvodno i nizvodno od objekata, koje su pod uticajem neustaljenog reima rada. Takoe, esto se uzvodno od brane grade usporni nasipi, kojima se priobalno podruje titi od uspora. Brojni su primeri velikih hidroenergetskih sistema, u sklopu kojih je vodotok potpuno izmeten, izgraeni kanali i brojni drugi objekti (vodozahvati, prevodnice, kanali, itd.).

5.2.3 Plovidba

Radovi na plovnim rekama se izvode u cilju obezbeenja: - kontinuiteta plovidbe u toku navigacionog perioda, - sigurnosti plovidbe u svim meteorolokim i hidroloko-hidraulikim uslovima, - povoljnih navigacionih uslova du celog plovnog puta.

Da bi se postigle potrebni gabariti (dubine, irine i zakrivljenost trase) plovnog puta za nesmetano kretanje merodavnog plovila, primenjuju se sledee mere u osnovnom koritu reke (slika 5.31):

- korekcija trase - izgradnja regulacionih graevina - bagerovanje

Ukoliko ovim radovima nije mogue postii odgovarajue uslove, zbog nepovoljnog hidrolokog reima, izgradnjom ustava i akumulacija se potpuno menja reim protoka i nivoa da bi se omoguila plovidba tokom cele godine.


31

Slika 5.31: Regulacija osnovnog korita za plovidbu

Principi rene hidrotehnike se koriste i pri projektovanju velikih objekata na plovnim rekama, kao to su luke (slika 5.32), pristanita (slika 5.33), marine, prevodnice.

Slika 5.32: Rena luka Slika 5.33: Reno pristanite

5.2.4 Sport, kupanje, rekreacija

Ureenje vodotoka za sport, kupanje, rekreaciju i druge sline namene je sve znaajniji motiv ureenja vodotoka. U tim sluajevima je potrebno obezbediti stabilnost korita u zoni za rekreaciju i kupanje, potrebnu dubinu i kvalitet vode (slike 5.34 do 5.36). Nivo vode u delu vodotoka koji se koristi za kupanje se moe podii izgradnjom stalnih ili privremenih pregrada (slika 5.37).

Slika 5.34: Plaa na renoj obali Slika 5.35: Plaa na obali jezera


32

Slika 5.36: Plaa sa pontonom Slika 5.37: Privremene pregrade obezbeuju nivo vode za kupanje

5.3 ZATITA VODA

5.3.1 Hidromorfoloke promene

U dosadanjoj praksi upravljanja vodama se ocena kvaliteta vode u vodotocima vrila samo na osnovu fiziko-hemijskih i biolokih parametara. U Okvirnoj direktivi o vodama Evropske unije (ODV), kvalitet povrinskih voda odreuje se na osnovu ocene njegovog hemijskog i ekolokog statusa. Pritom je ekoloki status iskaz o kvalitetu strukture i funkcionisanja vodenih ekosistema u povrinskim vodama. U sluaju reka, klasifikacija ekolokog statusa se zasniva na tri grupe pokazatelja:

- bioloki elementi (sastav i bogatstvo akvatine flore i faune), - hidromorfoloki elementi (hidroloki reim, kontinuiranost renog toka i morfoloki uslovi) i - hemijski i fiziko-hemijski elementi.

U ODV su definisani hidromorfoloki elementi kvaliteta koji odgovaraju odlinom statusu povrinske vode. To su uslovi koji su postojali u vodotoku u prirodnom, neporemeenom stanju, pre bilo kakvih ljudskih uticaja. Uporeenjem neporemeenog i sadanjeg stanja odreuju se hidromorfoloke promene, nastale kao posledica ljudskih aktivnosti na korienju ili zatiti od tetnog dejstva voda odnosno izgradnje hidrotehnikih objekata (brane, ustave, nasipi, regulacioni objekti itd.) za potrebe razliitih vidova korienja i/ili zatite od tetnog dejstva voda. Kako je u ODV definisana obaveza praenja statusa voda u procesu upravljanja vodama, obavezno je i praenje hidromorfolokih promena u domenu njihovog uticaja na stanje i kvalitet vodenih ekosistema. Specifinost ODV je potpuno nova kategorija "znaajno izmenjenog vodnog tela" povrinskih voda. U nju se svrstavaju ona vodna tela koja su, kao rezultat fizikih izmena usled ljudske aktivnosti, izmenjena do te mere da vie ne mogu dostii dobar ekoloki status bez znaajnih posledica po ivotnu sredinu i ljudske aktivnosti na odrivom razvoju. Postoji obaveza da vodna tela u ovoj kategoriji dostignu dobar ekoloki potencijal, koji podrazumeva izmenjene hidromorfoloke parametre ali i primenu mera za poboljanje stanja. ODV predstavlja prekretnicu u upravljanju vodama jer zahteva multidisciplinarni pristup i uvodi u praksu nove obavezne aktivnosti. Jedna od najinteresantnijih je analiza i praenje hidromorfolokih promena. Ova potpuno nova aktivnost je otvorila niz pitanja o tome na koji nain vrednovati ove promene i upravljati njima. Najznaajnije hidromorfoloke promene na vodnim telima povrinskih voda nastaju kao posledica korienja vode za potrebe hidroenergetike, plovidbe, vodosnabdevanja, poljoprivrede, urbanizacije i dr, kao i izgradnjom sistema zatite od poplava.


33

Hidroenergetsko korienje vodotoka podrazumeva izgradnju brana i akumulisanje vode). Ovi objekti dovode do znaajnih hidromorfolokih promena na vodnom telu (slika 5.38) koje kao posledicu imaju nepovoljne uticaje na ekosisteme i njihova stanita kao to su prekid kontinuiteta vode, nanosa i kretanja riba, promena morfologije vodotoka, sastava renog dna, izmena karakteristika priobalja (ema na slici 5.39). Naravno, iste ili sline uticaje imaju i drugi objekti koji pregrauju vodotoke (brane, ustave, pragovi, pregrade), koji se izvode radi obezbeenja zatite od voda (zatita od poplava i kontrola fluvijalne erozije), vodosnabdevanja, uslova plovidbe.

Slika 5.38: Primer vodnog tela pre i posle izgradnje brane

Slika 5.39: Promene na vodnim telima izazvane izgradnjom brane

Izgradnja linijskih objekta za zatitu od voda takoe predstavlja znaajan pritisak na vodno telo. U sluaju regulacionih radova na vodotocima (slika 5.40) javljaju se odreene promene hidrolokog reima i reima nanosa, morfoloke promene, gubitak stanita vodenih vrsta (ema na slici 5.41). Izgradnjom nasipa se suava reni koridor, redukuju prirodna plavna podruja i menja reim plavljenja (ema na slici 5.42).

Slika 5.40: Primer vodnog tela pre i posle regulacije za velike vode


34

Slika 5.41: Promene na vodnim telima izazvane regulacijom vodotoka

Slika 5.42: Promene na vodnim telima izazvane izgradnjom nasipa

Izvoenje aktivnosti kojima se obezbeuje plovnost vodotoka i odravanje plovnog puta takoe izaziva brojne hidromorfoloke promene na vodnom telu (ujednaena morfologija, promene reima nanosa, gubljenje kontakta reke i priobalja usled oblaganja obala). Jedna vrsta hidromorfolokih promena je ilustrovana slikom 5.43.

Slika 5.43: Promene na vodnim telima izazvane regulacionim radovima za potrebe plovidbe (iskljuenje

rukavaca iz renog sistema)


35

U budunosti, naroito u uslovima pridruivanja Evropskoj uniji i primeni upravljanja vodama u skladu sa principima ODV neophodno prilikom izgradnje objekata koji mogu izazvati hidromorfoloke promene, u to veoj meri smanjiti njihov nepovoljni uticaj na ivotnu sredinu jo u periodu planiranja (npr. projektom brane predvideti objekte za migraciju riba i sl.). Regulaciju vodotoka treba planirati u skladu sa principima naturalne regulacije, koji su opisani u daljem tekstu, gde god je to mogue i u to veoj meri. 5.3.2 Klasina ili naturalna regulacija Generalno, regulacioni radovi u osnovnom i major koritu vodotoka stvaraju preduslove za razvoj u renoj dolini. Odlikuje ih veliki obim radova i duina gradilita. U sluaju klasinih regulacionih radova od interesa su samo tehniki i ekonomski efekti radova. Analiziraju se samo uticaji radova na morfoloke i hidraulike karakteristike toka i reim renog nanosa. Najee se regulacijom ujednaavaju morfoloki i hidrauliki uslovi du vodotoka, to dovodi do pogoranja uslova ivota podvodne i priobalne flore i faune odnosno smanjenja bioloke raznovrsnosti, odnosno generalnog pogoranja kvaliteta ivotne sredine (zato to su brzine vode poveane iznad odreene granice, usled uklanjanja vegetacije smanjena osenenost i poveana temperature vode, smanjena koliina biolokog otpadnog materijala koji je bitan za odranje biolokog lanca). Takoe, prisutni su negativni hidroloko-hidrauliki efekti regulacije, koji se ogledaju u poveanju maksimalnih protoka i brzine prostiranja talasa velikih voda. Krajem osamdesetih godina javlja se koncept naturalne regulacije u kontekstu zatite ivotne sredine i primene koncepta odrivog razvoja. Naturalna regulacija se primenjuje samo u sluaju malih vodotoka, jer na njima efekti klasine regulacije mogu biti veoma nepovoljni. Pri planiranju radova se, pored tehnikih i ekonomskih, sagledavaju se ekoloki, estetski i socijalni efekti regulacije. Iako se u fazi projektovanja koriste klasine metode hidroloke, hidraulike i morfoloke analize, u fazi realizacije se primenjuju ekoloki i estetski principi u pogledu izbora trase, oblikovanja poprenih profila i izbora materijala za izradu regulacionih graevina:

- Ako je korito relativno stabilno, obim radova svesti na najmanju moguu meru; - Ako se bitno menja hidrauliki i psamoloki reim vodotoka, analizirati mogue

morfoloke promene; - Teiti ouvanju prirodne trase vodotoka, jer bioloka raznovrsnost zavisi od rasporeda

proloka i sprudova du vodotoka; - Trasa i obim radova treba da obezbede ouvanje prirodnih biotopa. U toku radova

izbegavati uklanjanje velikog drvea u priobalju; - Oblik i dimenzije poprenih profila treba da obezbede zahtevanu propusnu mo, ali i

zahteve u pogledu najmanje dubine toka (bioloki minimum, kvalitet vode, rekreacija); - Ukoliko se prosecaju krivine, ouvati starae kao bioloke rezervate; - Poseban projekat odlaganja iskopanog/refulisanog materijala; dva aspekta: a) koliina

materijala (odnos deponije i okolnog terena, uticaj na evakuaciju velikih voda) i b) zagaenost materijala (konzervacija i bioloka revitalizacija deponije);

- Predvideti talonike za plivajue predmete, granje i druge vrste naplava. - Regulacione graevine se rade od lokalnih materijala (kamen, bioloki materijali).

Renaturalizacija vodotoka su radovi na ranije regulisanim vodotocima, u cilju skladnijeg uklapanja trase i graevina u ambijentalnu celinu i podizanja kvaliteta priobalja u rekreativnom i estetskom smislu (slike 5.44). Ovi radovi imaju pozitivan uticaj na podvodni i priobalni biljni i ivotinjski svet (poveanje raznovrsnosti morfolokih i hidraulikih uslova vodi poveanju bioloke raznovrsnosti).


36

Slika 5.44: Primeri renaturalizacije vodotoka

5.4 UREENJE BUJINIH SLIVOVA I EROZIONIH PODRUJA

Protiverozione mere i radove ini kompleks zatitnih mera i metoda usmerenih ka regulisanju povrinskog oticanja, zatiti zemljita od spiranja sa padina, uspostavljanju i poveanju plodnosti erodiranih zemljita, njihovom racionalnijem korienju i otklanjanju razloga koji mogu da izazovu eroziju. Protiverozioni radovi podrazumevaju izgradnju razliitih objekata: pregrada, kineta, kanala, brana, kao i radove na umskim i poljoprivrednim melioracijama (melioracije panjaka, podizanje plantanih vonjaka i vinograda, poumljavanje, zatravljivanje i slino). Protiverozione mere su akcije kojima se utie na nain obrade, odravanje i upravljanje zemljitem, umama i vodama, i na naine njihovog korienja. Razlikuju se:

- Tehniki radovi: izgradnja podunih i poprenih graevina za ureenje korita bujinih vodotoka (kanala, regulacija, kineta, obaloutvrda, zemljanih nasipa, pregrada, pragova, konsolidacionih pojaseva slika 5.45, rustikalnih pregrada slika 5.46). Ovi radovi uglavnom slue za neposrednu zatitu od poplavnih voda i za zadravanje bujinih nanosa. U ovu grupu radova spadaju, takoe, i izgradnja mikro retencija i malih akumulacija za vodu i zadravanje bujinih nanosa, itd.;

- Bioloki radovi: poumljavanje, zatravljivanje itd.; - Biotehniki radovi: izrada konturnih rovova, terasa, pletera, gradona, radi stvaranja

uslova primenu biolokih mera; - Agrotehniki radovi: melioracije poljoprivrednih zemljita, popravka strukture zemljita,

itd.; - Ekonomske, administrativne i druge neinvesticione mere.

Slika 5.45: Fiksacioni pragovi

(konsolidacioni pojasevi) Slika 5.46: Bujina pregrada


37

6 PODLOGE ZA PROJEKTOVANJE UREENJA VODOTOKA 6.1 UVODNE NAPOMENE

Prikupljanje podloga je vrlo ozbiljan zadatak za projektanta jer od kvaliteta podloga zavisi i kvalitet projekta. Za projekat ureenja vodotoka potrebne su raznovrsne podloge, tako da u toj fazi uestvuje tim strunjaka razliitih profila, kojim rukovodi projektant uvek graevinski inenjer. Podloge se prikupljaju u okviru terenskih istranih radova od kojih se neki organizuju i pre poetka izrade projekta (da bi se upoznala promena parametara u toku vremena), dugotrajnim osmatranjem i statistikom obradom vremenskih ili prostornih serija podataka. est sluaj je da se suen obim istraivanja pravda nedostatkom vremena i sredstava za obavljanje kompleksnih terenskih istranih radova i studija. Meutim, treba znati da je kotanje terenskih istranih radova najee zanemarljivo u odnosu na ukupne investicije, a utede koje se mogu postii uz dobre podloge su znaajne. Podloge za projektovanje regulacionih radova su:

- Topografske i morfoloke podloge - Hidroloke podloge - Meteoroloke podloge (brzine vetra proraun talasa) - Hidraulike podloge - Psamoloke podloge (podaci o nanosu) - Geoloko-geomehanike podloge - Bioloke - Ekonomske - Ostale podloge.

6.2 TOPOGRAFSKE I MORFOLOKE PODLOGE

6.2.1 Snimanje korita vodotoka

Snimanje korita vodotoka vri snimanjem poprenih profila. Snimanje se sastoji od dve operacije, koje se mogu podvijati simultano ili odvojeno: 1. Snimanje obale (deo korita iznad nivoa vode u trenutku snimanja) i suvih delova korita za veliku vodu (inundacija). To se standardno geodetsko snimanje, koje se oslanja na stalne geodetske take u priobalju vodotoka (slika 6.1). Ukoliko se koriste standardni geodetski instrumenti (teodolit, totalna stanica, nivelir) potrebno je postavljanje poligonog vlaka du obe

Documents

03580_20131118_Regulacija_rijeka__skripta_2013