prof. dr . A. Pemič

prof. dr. Adolf PEMIČ·

- 61 - STROKOVNE PODLAGE

ZA RABO VODA

DOLOČITEV NAJMANJŠEGA DOPUSTNEGA PRETOKA ZA VODOODVZEMNIMI ZGRADBAMI

POVZETEK

Sodobne zahteve glede minimalnega dopustnega pretoka v strugah za vodoodvzemnimi zgradbami so sad spoznanja o nujnosti skladnega uravnavanja človekovih hotenj in ekološke zavesti. Optimizacija ter smotrna razmejitev interesov različn~h uporabnikov vode ter ekoloških vidikov, je naloga sodobnega vodnega vospodarstva. Pavšalne ocen itve pri tem ne omogočajo optimalnih vodnogospodarskih rešitev. V prispevku so prikazane sugestije za optimizacijo najmanjšega dopustnega pretoka.

1.00 UVODNE OPOMBE

Vodoodvzemne zgradbe so praviloma dimenzionirane na delni ali celoten normalni rečni pretok. Pretok v strugi za vodoodvzemno zgradbo je potemtakem samo občasen, na primer pri visokih vodah, ali se napaja iz stranskih dotokov in podtalnice, ali je koncesijsko določen .

Sodobne zahteve glede najmanjšega dopustnega pretoka (NDQ) pri kritju ekoloških potreb v strugah za vodoodvzemnimi zgradbami , so sad spoznanja o nujnosti skladnega uravnavanja človekovih hotenj in ekološke zavesti. Optimizacija ter smotrna razmejitev interesov različnih uporabnikov vode (n .pr. energetika, industrijska uporaba, namakaina dejavnost, i.pd .) na eni strani ter ekološke potrebe, ribištvo, rekreacija, i.dr. običajno na nasprotni strani, je naloga sodobnega vodnega gospodarstva. Pavšalne ocene pri tem ne omogočajo optimalnih rešitev, le tehtno vrednotenje različnih

interesov človekove dejavnosti in ekoloških potreb v vsakem primeru posebej je lahko podlaga za pravilno odločitev.

Posledice pretirano zvečanega ali zmanjšanega najmanjšega dopustnega pretoka pomenijo bodisi znatno zmanjšanje možnosti pridobivanja vodne energije, relativno najčistejšega vira energije glede na ostale nosilce energije, ali pa osiromašenje in celo uničenje biotopa v vodotoku. Električna energija iz vodnih moči je obnovljiva in njeno pridobivanje praktično ne povzroča nastajanja CO2 kar pomeni, da z izrabo

vodnih moči ohranjamo zaloge ostalih energetskih virov in zmanjšujemo onesnaževanje narave v skladu s sodobnimi ekološkimi spoznanji.

Na tabeli 1 so prikazani kriteriji za določitev NOa, ki jih upoorabljajo v nekaterih sosednjih deželah . Kako široko je torišee pri ugotavljanju NOa pa je razvidno iz izgub pri proizvodnji električne energije, izračunanih na podlagi omenjenih kriterijev v primeru manjšega vodotoka, čigar povprečna moč je 0,34 MW. Ker povsem objektivno določanje NOa še ni mogoče, igrata previdnost in odgovornost meritornih subjektov pri odločanju odločilno vlogo. Če potemtakem določamo NOa samo na podlagi pavšalnih formul , izpostavljamo rezultate naših

· Prof. dr. Adolf PEMIC dipl. ing. gradb, Univerza v Ljubljani , Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo ,

Hidrotehnična smer, Hajdrihova 28. Ljubljana

MiŠiČEV VODARSKI DAN '95

- 63 -

prof. dr. A. Pemič

STROKOVNE PODLAGE

ZA RABO VODA

Če je razmerje enotnih cen delnih potencialov paritetno z dejanskimi potrebami družbe po posameznih vrstah potencialov, je mogoče prevesti nalogo transformiranja popolnega izkoristljivega potenciala na delne izkoristljive potenciale na optimizacijsko nalogo

c . * A . * E . ~ I//(/X j j j

... 5

pri omejitvah

"\ * E > E lllill

II.M M - M "\ III iII 11.1:' * El:' 2 EI:- ... 5a

s katerimi so zagotovljene potrebne količine posameznih delnih potencialov, eksistencialno pomembnih za družbo.

Splošnoveljavnih objektivnih kriterijev, na podlagi katerih bi bilo mogoče zanesljivo določiti NOO, še ni na voljo, ker ima vsak naravni vodotok individualni značaj glede na kompleksno odvisnost od ekoloških vidikov. Ker je potemtakem delni potencial, ki bi ustrezal v enačbi 5a najmanjšemu dopustnemu pretoku, neznanka, je optimizacijska naloga določanja NOO nedoločena in jo je potrebno kompromisno reševati v okviru splošne družbene strategije. V naslednjem poglavju je prikazan postopek, na podlagi katerega je mogoče relativirati subjektivnost vrednotenja pri določanju MNO.

3.00 ANALIZA UPORABNE VREDNOSTI

Neposredna primerjava zahtev glede NOO pri kritju potreb različnih namenskosti (uporabnikov) je težavna ali celo nemogoča predvsem zaradi dveh razlogov:

različni uporabniki so za družbo različno pomembni, - ni enotne osnove za vrednotenje. N.pr. monetarna osnova pri vrednotenju energetike je smiselna, pri ocenitvi vpliva na okolje, zaradi različnih zahtev glede NOO, pa je neustrezna. V takih primerih je smiselna vpeljava brezdimenzijske enote uporabne vrednosti (UV) , enake zmnožku namenske vrednosti (NV) in ponderirane namenske vrednosti (PNV) . Namenska vrednost ter ponderirana namenska vrednost se nanašata na pomen uporabnika vode z eksistenco družbe. Strokovno utemeljene zahteve različnih uporabnikov (človekove

dejavnosti, ekološki vidiki) razvrstimo po utežnih (ponderiranih) delih, ki v skupnem seštevku znašajo 1, oz. 100%. Tako definirano uporabno vrednost izrazimo v odvisnosti od ponderirane brezdimenzijske vrednosti p, ki se nanaša na ekološke zahteve. Naslednji primer, povzet iz lit. /1/, naj ilustrira postopek vrednotenja in optimizacijo pri določanju NOO na gornjem toku Isare na Bavarskem. Uporabnike ločimo v dve skupini, le te pa v ustrezne podskupine: 1. skupina: Človekove dejavnosti

- energetika - ribištvo - rekreacijske dejavnosti

II. skupina: Ekološki vidiki - naravovarstvo - biologija voda - krajinarstvo - ekologija rib - zmanjševanje emisIJe strupenih plinov in CO2 iz TE v ozračje

- morfologija vodotoka.

MiŠiČEV VOOARSKI DAN '95

prof. dr. A. Pemič

- 64 - STROKOVNE PODLAGE

ZA RABO VODA

Na podlagi meritev na reprezentativnih odsekih reke, obsegajočih hitrosti ob dnu struge, srednje hitrosti in globine vodnega toka ter presoje izvedencev za interdisciplinarna področja , so ocenili namenske vrednosti uporabnikov od 0-10 glede na zahtevani NOa (sl.1) . Energijske izgube pri proizvodnji električne energije, zaradi NOa, so ocenili iz krivulje trajanja pretokov. Kot je razvidno iz sI. 1, bi bila določitev optimalnega NOa samo na podlagi prikazanih krivulj nezanesljiva.

Območje NOa med 0-15 m3/s je razdeljeno v prvem približku na pet odsekov: 3-5-9-

12-15 m3/s. Na tabeli 2 so prikazani uporabniki, namenske vrednosti ter ponderirane namenske vrednosti. Uporabniki so razdeljeni v odstotnih deležih glede na njihov pomen, skupna vrednost deležev znotraj vsake skupine ter skupna vrednost obeh skupin pa je enaka 1, oz. 100%. Raziskane variante V1 -V2-V3-V4-V5 so grafično

ponazorjene z linearnimi enačbami brezdimenzijskih uporabnih vrednosti v odvisnosti od neznanke p (sI.2) :

UV1 651-2,98.p

UV2 = 558+0,65.p

UV3 = 484+3,20.p

UV4 = 380+4,84.p

UV5 332+6,41 .p

Lomljena črta A-6-C-D-E-F je geometrijsko toriMe maksimov uporabnih vrednosti . Senzitivnost analize preverimo z variiranjem namenskih vrednosti in ponderiranih namenskih vrednosti porabnikov. Rezultati takih variacij so prikazani na sI. 3.

4_00 ZAKLJUČKI

Na kratko lahko povzamemo nasljednje značilnosti prikazane analize: Zanesljivost rezultatov je bistveno odvisna od kvalitete kriterijev pri vrednotenju namenskih vrednosti in ponderiranih namenskih vrednosti. Z variiranjem namenskih vrednosti in ponderiranih namenskih vrednosti uporabnikov preverjamo senzitivnost analize in relativiramo subjektivnost vrednotenja. Končna določitev razmerja ponderiran ih ekoloških in ekonomskih zahtev je predmet družbenopolitične strategije.

LITERATURA

/1/ 6ayerisch . Landesamt fur Wasserwirtschaft: Nutzen-Kosten-Untersuchung zur Teilruckleitung der oberen Isar, Dezember 1983.

MiŠiČEV VODARSKI DAN '95

· 65 .

prof. dr. A. Pemič

Tabela 1:

Dežela Osnova za ocenjevanje NDQ

Švica ""Q347

Avstrija

Štajerska vsr>O,3-0,5m/s

y>O,1 m

Zgor. Avstrija Sr.NQ+ y>O,2 m

Koroška min . NNQ v>O,3-0,5 mIs

Sp. Avstrija NNQ,Sr.NQ

Salzb~Jrg Q347 zahteve ribištva min. 15% Sr.Q

Tirol individualno y=O,15-0,2 cm

Nemčija

Bavarska individualno doslej 1/2-SrNQ -2 Sr,NQ

Westfalija O,5-1,5Sr.NQ

Renska individualno ali O,2-0,5Sr.NQ

Baden-WOtenberg O,33-0,5Sr.NQ

Tabela 2:

Uporabnniki

V1=3 V2=6 V3=9 V4=12

Človekove dejavnosti

Energetika 8,15 6,22 4,22 2,14

Ribištvo 0,80 2,05 5,96 8,84

Rekreacija 4,77 7,78 9,66 8,55 Ekološki vidiki

Naravo- 3,34 5,72 7,21 8,17 varstvo

Vodna 1,77 6,03 9,15 10,00 biologija

Krajinar- 3,89 7,02 8,90 9,69 stvo

Ekologija 0,80 2,65 5,96 8,84 rib

Zmanj še- 8,48 6,91 5,26 3,56 vanje emisije

Morfologija 4,98 8,30 10,00 10,00 vodotoka

MiŠiČEV VODARSKI DAN '95

NDQ

m3/s 0,84

0,75

2,16

0,91

0,91-2,16

zima: 0,98 poletje: 1,3

1,5

0,71

4,26 1,1-3,2

0,4-1,1

0,71-1,1

V5=15

1

0,00 0,75

9,84 0,20

7,00 0,05

1

8,88 0,35

10,00 0,30

9,00 0,05

9,84 0,05

1,81 0,10

10,00 0,15

STROKOVNE PODLAGE

ZA RABO VODA

Izguba energije

%

10

9

30

12

12-30

13 19

21

9

70

14-53

0-14

9-14

(100-p)

O,75.(100-p)

0,20. (1 OO-p)

0,05. (1 OO-p)

O,35.p

O,30.p

O,05.p

O,05.p

O,10.p

O,15.p

L=l.(l OO-p) +1 p = 1 OO

prof. dr. A. Pemič

Namenska vrednost

sI. 3

12

10

8

6

4

2

- 66 - STROKOVNE PODLAGE

ZA RABO VODA

Energetika 1 Ribištvo 2 Rekreacija 3 Naravovarstvo 4 Biologija voda 5 Krajinarstvo 6 Morfologija 7

o ~~~ __ ~ __ ~ __ ~ __ ~ __ -L ____ ~ ____________ ~

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 121314151617 18 19 20 21 22 NOa (m3/s)

1000 ,------------r-----r----------. V1 V2 V4

Uporabna I .... ~~~)~~~-i--~~ .... ~~--..;~ vrednost 3 ~ 12

800

600

400

200

o ~ ____ ~~ __ ~ ____ ~L_ ________ ~

O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P (%)

1000 ,------------.-----,-----------,

Uporabna vrednost

800

'600

400

200

v vs

O L-__________ L-____ ~--------~

O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P (%)

sI. 2

MiŠiČEV VODARSKI DAN '95