HIDROLOGIJA I-Meteoroloski i Hidroloski Parametri

HIDROLOGIJA I HIDROLOGIJA I –– PREDAVANJAPREDAVANJA

GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUGRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČČILIILIŠŠTA U RIJECITA U RIJECI

Prof.Prof.dr.dr.scsc.. NevenkaNevenka OOžžanianićć,, dipl.indipl.inžž..gragrađđ..

HIDROLOGIJAHIDROLOGIJA

Hidrologija je znanost koja se bavi vodama iznad, na i ispod Zemljine površine; pojavljivanjem, otjecanjem i raspodjelom vode u vremenu i prostoru; biološkim, kemijskim i fizikalnim svojstvima vode i djelovanjem vode na okoliš, uključujući i utjecaj na živa bića.

Ili kraće:

Hidrologija je znanost koja proučava pojave vode na Zemlji i zakone njezina stalnoga kruženja.

HIDROLOGIJAHIDROLOGIJA

Dijeli se na pet osnovnih disciplina:

Hidrometeorologija (proučava vode u atmosferi)Potamologija (proučava površinske vode)limnologija (proučava jezerske vode i stajačice)Kriologija (proučava vodu u obliku snijega i leda)hidrologija podzemnih voda (proučava podzemne vode)

- Mjerenja su u gotovo svim stručno-znanstvenim disciplinama koje se bave proučavanjem prirodnih procesa osnova za bilo kakve obrade, zaključivanja i predviđanja. Posebno se to odnosi na discipline koje imaju veliku praktičnu primjenu, kakva je i hidrologija. Još je Leonardoda Vinci postavio tezu «Kad god radiš s vodom osvrni se na pokus».

Tlak zraka (Pa, KN/mTlak zraka (Pa, KN/m22……))SunSunččevo zraevo zraččenje enje –– insolacijainsolacija (sati) (sati) Temperatura (zraka, tla Temperatura (zraka, tla –– ooCC))Vlaga zraka Vlaga zraka –– relativna vlarelativna vlažžnost zraka (%)nost zraka (%)Vjetar (smjer i brzina (m/s))Vjetar (smjer i brzina (m/s))Isparavanje (mm)Isparavanje (mm)Oborine (mm, l/s)Oborine (mm, l/s)

METEOROLOMETEOROLOŠŠKI PARAMETRIKI PARAMETRI

Popis instrumenata u vePopis instrumenata u veććem em meteorolometeorološškom zaklonu za kom zaklonu za opaopažžanje, mjerenje i anje, mjerenje i registriranje atmosferskih registriranje atmosferskih pojava:pojava:

suhi i mokri termometar,suhi i mokri termometar,maksmaks. . žživin i min. alkoholni ivin i min. alkoholni termometar,termometar,termograftermograf,,psihrometarpsihrometar,,higrografhigrograf,,higrometar,higrometar,PicheovPicheov ispariteljisparitelj

(Mjere na slici u [cm])(Mjere na slici u [cm])

METEOROLOMETEOROLOŠŠKI ZAKLONKI ZAKLON

Popis instrumenata u Popis instrumenata u veveććem meteoroloem meteorološškom kom zaklonu:zaklonu:

suhi i mokri suhi i mokri termometar,termometar,maksmaks. . žživin i min. ivin i min. alkoholni termometar,alkoholni termometar,termograftermograf,,psihrometarpsihrometar,,higrografhigrograf,,higrometar,higrometar,IspariteljIsparitelj klase Aklase A

METEOROLOMETEOROLOŠŠKI ZAKLONKI ZAKLON

TLAK ZRAKATLAK ZRAKA

- Pritisak stupca zraka - Mjerenje se sastoji najčešće u mjerenju visine stupca žive- Mjeri se barometrima i barografima- mjerna jedinica (Pa, Pa, KN/mKN/m22……))

-- Ciklona Ciklona –– nizak tlaknizak tlak-- Anticiklona Anticiklona –– visoki tlakvisoki tlak

TEMPERATURA ZRAKATEMPERATURA ZRAKA

Maksimalni živin i minimalni alkoholni termometar (Meteorological Instruments, Casela, 1963)

Toplinsko stanje nekog tijela (zraka)

-Mjeri se termometrom jednokratno i termografomkontinuirano- rezultat mjerenja termografom – termogram- mjerna jedinica - ooCC

TEMPERATURA ZRAKATEMPERATURA ZRAKA

Karakteristične mjesečne i godišnje temperature zraka na meteorološkim stanicamaZagreb (1951 do 1980) i Šibenik (1954 do 1982), [02]

Tm - prosječna mjesečna temperatura, f°CJ; Tf - prosječna godišnja temperatura, |°C|; r„„„m - minimalna mjesečna temperatura, |°C]; TmM - maksimalna mjesečna

temperatura, [°C]

TEMPERATURA TLATEMPERATURA TLA

Temperatura tla je važan element toplotne bilance tla i prizemnog zračnog sloja.

- mjeri se termometrom jednokratno i termografomkontinuirano- rezultat mjerenja termografom– termogram- mjerna jedinica – ooCC-- od 2 cm do 100 cmod 2 cm do 100 cm

Koljenasti geotermometar

INSOLACIJAINSOLACIJA--TRAJANJE TRAJANJE SIJANJA SUNCASIJANJA SUNCA

-Puna staklena kugla promjera 10 cm-- sunsunččeve se zrake fokusiraju i eve se zrake fokusiraju i spaljuju crni papirspaljuju crni papir-- mjeri se mjeri se heliografomheliografom-- mjerna jedinica mjerna jedinica -- satisati

Campbell-Stokesov heliograf (MeteorologicalInstruments, Casella, 1963.)

RELATIVNA VLAGA ZRAKARELATIVNA VLAGA ZRAKA

- Odnos postotka stvarnoga tlaka vodene pare i tlaka vodene pare zasićenoga zraka pri nepromjenjenoj temperaturi-- mjeri se jednokratno mjeri se jednokratno psihrometrompsihrometrom, higrometrom i , higrometrom i dr., te kontinuirano dr., te kontinuirano higrografomhigrografomi sl.i sl.-- mjerna jedinica mjerna jedinica -- %%

Assmanov psihrometar (MeteorologocalInstruments, Casella, 1963.)

RELATIVNA VLAGA ZRAKARELATIVNA VLAGA ZRAKA

Higrometar i higrograf s ljudskom kosom (MeteorologicalInstruments, Casella, 1963.)

ISPARAVANJE ISPARAVANJE -- EVAPORACIJAEVAPORACIJA

Picheov isparitelj s ravnom cijevi (Meteorological Instruments, Casella, 1963.)

-Prelaženje vode u atmosferu u obliku vodene pare sa slobodne vodene površine, iz tla i s površine biljaka

- mjeri se ispariteljem- mjerna jedinica (mm)

ISPARAVANJE ISPARAVANJE -- EVAPORACIJAEVAPORACIJA

Isparitelj klase A (fotografija J. Milković, 1999.)

-Isparitelji s vodne površine su posude različitih dimenzija napunjene vodom, koje mogu biti postavljene na drveno postolje (roštilj) na površini zemlje, ukopane u zemlju ili postavljene na plutajuću splav na vodenoj površini.

ISPARAVANJE ISPARAVANJE -- TRANSPIRACIJATRANSPIRACIJA

Lizimetar

Mjerenje transpiracije je moguće provesti (a) fitometrom i (b) potometrom.

Ovi instrumenti su posude napunjene zemljom ili vodom u kojima se uzgajaju biljke. Površine posuda su hermetički zatvorene kako bi se spriječila evaporacija.

Tada je jedini gubitak vlage (vode) moguć transpiracijom koja se određuje preko gubitka u masi.

Mjerenje evapotranspiracijeprovodi se lizimetrom

EVAPOTRANSPIRACIJAEVAPOTRANSPIRACIJA

Blaney - Criddleova jednadžba za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije, PETm [mm], je linearnog oblika:gdje su nove oznake:

kc - srednji mjesečni koeficijent konzumne potrebe usjeva, [1]. Ovisi o vrsti i lokaciji usjeva, te mjesecu za koji se računa evapotranspiracija. Vrijednosti ovog koeficijenta za neke vrste usjeva.

VJETARVJETAR

Vjetrokaz i anemometar (MeteorologicalInstruments, Casella, 1963.) i shematski prikaz anemografa

-Horizontalno strujanje zraka u atmosferi, a razmjerno mala vertikalna komponenta se zanemaruje- vjetar je vektor – smjer se mjeri vjetrokazom- brzina se mjeri anemometrom, kontinuirano anemografom- mjerna jedinica brzine (m/s; km/h; beaufort….)

VJETARVJETAR

Gospić: ruže čestina smjerova (a) i brzine (b) vjetra

-Grafički prikaz smjerova i brzina naziva se ružom učestalosti i brzine vjetra

VJETARVJETAR

Izvorna Beaufortova podjela od 1 do 17

Tablica Podjela vjetrova po jačini - izraženo u beaufortima (B)

Stupanj Naziv vjetra Srednja brzina Glavni učinci vjetra na kopnu

jačine (B) v (m/s)

0 tišina 0-0,2 dim ide uspravno uvis

1 lagani povjetarac 0,3- 1,5 smjer po dimu

2 povjetarac 1,6-3,3 osjeća se na licu

3 slabi vjetar 3,4 - 5,4 lišće se njiše

4 umjereni vjetar 5,5 - 7,9 podiže prašinu

5 umjereno jak vjetar 8,0-10,7 njišu se tanja stabla

6 jaki vjetar 10,8-13,8 njišu se velike grane

7 vrlo jak vjetar 13,9-17,1 njišu se stabla

8 olujni vjetar 17,2-20,7 lome se grane

9 oluja 20,8 - 24,4 laka oštećenja zgrada

10 žestoka oluja 24,5 - 28,4 čupa drveće; velike štete

11 orkanska oluja 28,5 - 32,6 velika razaranja

12 orkan 32,7 - 36,9 katastrofalna razaranja

13-17 uraganski vjetar 37,0-61,2 katastrofalna razaranja

OBORINEOBORINE

Oborina ili padalina je tekući ili čvrsti proizvod kondenzacije vodene pare koji pada iz oblaka ili se iz zraka taloži na tlo.

Oborine su svi oblici kondenzacirane ili sublimirane vodene pare koji nastaju iz oblaka ili se iz neposredno iz zraka talože na tlu.

Vertikalne oborine - ukoliko se formiraju u oblacima iz kojih padaju na Zemlju (kiša, snijeg, grad, sugradica...).

Horizontalne oborine - formiraju se i neposredno talože na Zemljinoj površini (rosa, mraz, inje, poledica...).

Na pojavu oborina utječu procesi u atmosferi, pri čemu bitnu ulogu imaju tlak, temperatura gustoća i vlažnost zraka, kao i njegovo relativno kretanje u odnosu na površinu Zemlje.

Pri tome je glavni pokretač tih procesa energija koja dolazi sa Sunca. Razlike i promjene u dotoku energije na različitim dijelovima Zemlje izazivaju atmosfersku cirkulaciju kojim se obavlja prijenos topline, vlage i krutih čestica kroz atmosferu.

OBORINEOBORINE

Atmosfera je smjesa plinova od kojih su neki stalni, a neki kao vodena para i ozon vrlo varijabilni. Najviše ima dušika – oko 78%, kisika oko 21%, a vodene pare između 0 i 4%.

Osim plinova, u atmosferi postoje i krute čestice – većina se ubraja u tzv. aeorosole koji su ili prirodni (mikronske čestice morske soli, tla, vulkanskog pepela, bakterija, spora, peludi), ali i umjetni – prije svega kao posljedica onečišćenja zraka unatrag nekoliko posljednjih stoljeća.

Uloga aerosola u formiranju oborina značajna je zato što oni predstavljaju kondenzacijske jezgre koje sudjeluju u formiranju oborina.

Prema u nastavku danom prikazu globalne vodne bilance zemlje (Bonacci, 1994), vlaga u atmosferi ima relativno mali bilancni udio, ali brz ciklus obnove – oko 35 puta godišnje, a što znači da ima relativno kratko prosječno vrijeme boravka u atmosferi – svega oko 10 dana. Dakle, postoji vrlo brzo obnavljanje vlage u atmosferi unutar hidrološkog ciklusa.

OBORINEOBORINE

Prema uvjetima vertikalnog kretanja zračnih masa, oborine se mogu klasificirati u slijedeće grupe:KONVEKTIVNE OBORINE – uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u kontaktu s tlom, koji širenjem smanjuje svoju gustoću. Vodena se para tim procesom uzdiže i dinamički hladi, postaje nestabilna, kondenzira se, srasta i pada na tlo u obliku kiše.OROGRAFSKE OBORINE – nastaju kao rezultat mehaničkog dizanja vlažnih horizontalnih zračnih struja, do kojeg dolazi kod isprečavanjaplanisnkih lanaca prilikom kretanja tih zračnih masa. Redovito su jače na uzlaznoj nego na silaznoj strani planiskih lanaca.CIKLONSKE OBORINE – rezultat su kretanja zračnih masa iz područja visokog tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka (ciklone). Pri tome se, uslijed hlađenja toplih zračnih masa koje se dižu u hladnije slojeve atmosfere, formiraju oborine.Za inženjersku praksu od primarnog je značenja prostorna i vremenska raspodjela oborina, a posebno jakih kiša, koje su i predmet posebnih pristupa hidroloških obrada njihove pojave.

OBORINEOBORINE

Predmet inženjerskog izučavanja su uglavnom vertikalne oborine. Najvažnije su kiše, a one se po intenzitetu dijele na :

slabe kiše - satni intenzitet do 2,5 mmumjerene kiše - satni intenzitet od 2,5 – 8,0 mm/satjake kiše – intenzitet preko 8,0 mm/sat.

Poledica - zamrznuta oborina kada kiša pada na tlo čija je temperatura ispod ledišta.

Susnježica – nastaje kada kapi kiše prolazeći kroz hladan zrak zamrzavaju i pretvaraju se u led, pa na tlo padaju kao vlažne ledene kuglice promjera 1 – 4 mm.

Snijeg – ovisno o gustoći snijega daju i različite količine oborina –obično 1 cm visine palog svježeg snijega daje 0,5 – 2,0 mm tekuće oborine – u praktičnim se proračunima obično to zaokružuje na 1 mm.

Tuča – prema promjeru zrna dijeli se na malu tuču (promjer zrna do 5 mm) i normalna tuča s promjerom zrna preko 5 mm.

OBORINEOBORINE

Prostorna raspodjela oborina

Ovisnost oborina o nadmorskoj visini

Lanišće

LupoglavVrh Učke

Vela UčkaVeprinacVeli Brgud

Lovranska Draga

MatuljiOpatija

Mošćenička Draga

Brseč

BoljunKaštel Belaj

Letaj branaČepić

Plomin Luka

P = 1,0451 x H + 1039,9R2 = 0,9082

P = 0,8052 x H + 1541,4R2 = 0,4081

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Nadmorska visina H (m n.m.)

God

. obo

rine

P (m

m)

Linear (zapadna strana Učke) Linear (istočna strana Učke)

Višegodišnji raspored oborina

y = -15,92 x + 33374

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1950 1960 1970 1980 1990 2000Godine

P (m

m)

Unutargodišnji rasporedoborina

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mjeseci

P (m

m)

1954-19631964-19731974-19831984-19931994-20031954-2003

Trendovi godišnjih oborina

y RIJEKA = -1,7051x + 4936,5

y KLANA = -12,019x + 25989

y MARCELJI = -10,644x + 23204

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Godina

God

. obo

rine

(mm

)

y RIJEKA = -1,7051x + 4936,5

y KLANA = -12,019x + 25989

y MARCELJI = -10,644x + 23204

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Godina

God

. obo

rine

(mm

)

Globalno zatopljenje

OBORINE OBORINE -- KIKIŠŠEE

Shematski prikaz Hellmannova kišomjera (O. Bonacci, 1994.)


Totalizator (I. Penzar i B. Penzar, 1989.)


Potrebna udaljenost kišomjera od zapreke


a) HELLMANOV TIP OMBROGRAFA

Ombrograf (pluviograf) i pluviografska traka (O. Bonacci, 1994.a)

b) OMBROGRAFSKA TRAKA

OMBROGRAFSKA TRAKA – FUŽINE 1988.


Sumarna krivulja pale oborine i hijetogram(a) sumarna krivulja pale oborine; (b) hijetogram


Shematski prikaz utjecaja konfiguracije tla na količine oborina


Postupci određivanja višegodišnjih prosječnih visina oborina palih na sliv:

(a) postupak aritmetičkih sredina; (b) Thiessenov postupak; (c) postupak izohijeta(d) hipsometrijska metoda(e) Metoda oborinskih površina….

1,2,...n - oznaka kišomjerne stanice i izohijete;

At - pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice;

površina između dviju susjednih izohijeta P, [km2];

Hk,i - vrijednost i-te izohijete, [mm]


AritmetiAritmetiččka sredinaka sredinaAritmetiAritmetiččka sredina se moka sredina se možže koristiti kao postupak e koristiti kao postupak za relativno pouzdanu ocjenu prosjeza relativno pouzdanu ocjenu prosječčne visine, ne visine, odnosno ukupnog volumena oborine u slivu samo odnosno ukupnog volumena oborine u slivu samo pod slijedepod slijedeććim uvjetima:im uvjetima:

–– Slivna povrSlivna površšina je prekrivena gustom mreina je prekrivena gustom mrežžom om postaja koje su uniformno raspoređene u postaja koje su uniformno raspoređene u prostoru;prostoru;

–– Slivna povrSlivna površšina je relativno ravna, bez prevelikih ina je relativno ravna, bez prevelikih promjena u konfiguraciji terena uslijed promjena u konfiguraciji terena uslijed ččega se ega se momožže pretpostaviti da su varijacije oborina po e pretpostaviti da su varijacije oborina po prostoru minimalne.prostoru minimalne.

ThiessenThiessen--ovi poligoniovi poligoniUveo ju je ameriUveo ju je američčki inki inžženjer enjer A.HA.H. . ThiessenThiessen jojošš 1911. 1911. god. Predlogod. Predložžio je da se izmjerene oborine na svakoj io je da se izmjerene oborine na svakoj postaji prvo otepostaji prvo otežžaju sa teaju sa težžinskim koeficijentima inskim koeficijentima aaii/A, /A, a zatim zbroje. a zatim zbroje.

PovrPovrššine ine aaii određuju se na slijede određuju se na slijedećći nai naččin:in:

–– na karti pogodnog mjerila ucrtaju se granice na karti pogodnog mjerila ucrtaju se granice analiziranog sliva i nanose toanaliziranog sliva i nanose toččke u kojima se mjere ke u kojima se mjere oborine;oborine;

–– povlapovlačče se pomoe se pomoććne linije između svih susjednih ne linije između svih susjednih oborinskihoborinskih postaja na karti;postaja na karti;

–– konstruiraju se simetrale pomokonstruiraju se simetrale pomoććnih linija, koje nih linija, koje formiraju mreformiraju mrežžu zatvorenih poligona, po jedan poligon u zatvorenih poligona, po jedan poligon oko svake oko svake oborinskeoborinske postaje. Povrpostaje. Površšineine--aaii ovako ovako definiranih poligona koriste se zatim za određivanje definiranih poligona koriste se zatim za određivanje tetežžinskih koeficijenata za svaku postaju,inskih koeficijenata za svaku postaju,

gdje je:gdje je:i i –– redni broj redni broj oborinskeoborinske postaje;postaje;A A –– ukupna povrukupna površšina sliva;ina sliva;aaii –– povrpovrššina ina ThiessenThiessen--ovog poligona za iovog poligona za i--tu postaju;tu postaju;ωωii-- ThiessenThiessen--ovov tetežžinski koeficijent za iinski koeficijent za i--tu postaju.tu postaju.

ProsjeProsječčna se visina oborina za sliv zatim određujena se visina oborina za sliv zatim određuje::

gdje je:gdje je:P P -- prosjeprosječčna visina oborina u slivu;na visina oborina u slivu;PPii –– prosjeprosječčna visina oborina izmjerena na ina visina oborina izmjerena na i--toj postaji;toj postaji;n n –– ukupan broj ukupan broj oborinskihoborinskih postaja.postaja.

Ai =ωai

∑∑==

==n

i

iin

iii A

PaPP

11ω

Sliv s Sliv s oborinskimoborinskim postajama i njima pripadajupostajama i njima pripadajuććim im povrpovrššinama definiranim inama definiranim ThiessenThiessen--ovim poligonimaovim poligonima

-hidrološka postaja

-oborinska postaja

-visina oborina na i-toj postaji

-površina koja pripada i-toj postaji-ukupna površina sliva- «težina» i-te postaje

Metoda Metoda izohijetaizohijetaOva se metoda smatra jednom od najtoOva se metoda smatra jednom od najtoččnijih, unatonijih, unatoččččinjenici injenici ššto je subjektivna i ovisi o vjeto je subjektivna i ovisi o vješštini specijaliste, tini specijaliste, njegovog iskustva i poznavanja karakteristika renjegovog iskustva i poznavanja karakteristika režžima oborina ima oborina podrupodruččja u kojem se nalazi analizirani sliv.ja u kojem se nalazi analizirani sliv.

Kada se konstruiraju Kada se konstruiraju izohijeteizohijete za analizirani sliv, prosjeza analizirani sliv, prosječčna na se visina oborina određuje prema izrazuse visina oborina određuje prema izrazu::

gdje je:gdje je:P P –– prosjeprosječčna visina oborina u slivu;na visina oborina u slivu;ααii –– dio povrdio površšine ograniine ograniččen dvjema en dvjema izohijetamaizohijetama;;PPii –– prosjeprosječčna visina oborina koja odgovara elementarnoj na visina oborina koja odgovara elementarnoj

povrpovrššini ini ααii, a, a određuje se kao srednja vrijednost visine određuje se kao srednja vrijednost visine dvije dvije izohijeteizohijete;;

A A –– ukupna povrukupna površšina sliva;ina sliva;n n –– ukupan broj elementarnih povrukupan broj elementarnih površšina ina ααii..

∑=

=n

i

ii

AP

P1

α

Primjena metode Primjena metode izohijetaizohijeta

-hidrološka postaja

-oborinska postaja

-prosječna visina oborina na elementarnoj površini ααi

- elementarna površina između izohijeta

-izohijeta

HipsometrijskaHipsometrijska metodametodaHipsometrijskaHipsometrijska metoda posebno je namijenjena za metoda posebno je namijenjena za analizu oborina u planinskim podruanalizu oborina u planinskim područčjima. jima.

Sastoji se u sljedeSastoji se u sljedeććem:em:

–– sliv se oznasliv se označči na karti pogodnog mjerila i na istoj se i na karti pogodnog mjerila i na istoj se karti nanesu (pored izohipsi terena), lokacije postaja, karti nanesu (pored izohipsi terena), lokacije postaja, radni broj postaje i visina promatranih oborina za radni broj postaje i visina promatranih oborina za određeno trajanjeodređeno trajanje, slika pod a);, slika pod a);

–– za sliv se konstruira za sliv se konstruira hipsometrijskahipsometrijska krivulja A = f(z), krivulja A = f(z), kao na slici kvadrant b);kao na slici kvadrant b);

–– nanose se visine oborina za svaku postaju u funkciji nanose se visine oborina za svaku postaju u funkciji nadmorske visine i kroz nanijete tonadmorske visine i kroz nanijete toččke povlake povlačči se i se krivulja p = f(z), kao na slici kvadrant c);krivulja p = f(z), kao na slici kvadrant c);

–– na osnovu na osnovu hipsometrijskehipsometrijske krivulje i krivulje oborina krivulje i krivulje oborina dane u funkciji nadmorske visine konstruiraju se dane u funkciji nadmorske visine konstruiraju se krivulje visine oborina u funkciji povrkrivulje visine oborina u funkciji površšine sliva P = f(A) ine sliva P = f(A) u kvadrantu d);u kvadrantu d);

–– određuje se povrodređuje se površšina ispod krivulje P = f(A), u ina ispod krivulje P = f(A), u kvadrantu d), koja u stvari predstavlja ukupni kvadrantu d), koja u stvari predstavlja ukupni volumen vode volumen vode -- PPWW pale na sliv u određenom pale na sliv u određenom vremenskom razdoblju.vremenskom razdoblju.

ProsjeProsječčna (ili ekvivalentna) visina oborina P na slivu na (ili ekvivalentna) visina oborina P na slivu dobije se dijeljenjem ukupnog volumena oborina dobije se dijeljenjem ukupnog volumena oborina PPww sa sa povrpovrššinom sliva A,inom sliva A,

AP

P w=

Određivanje volumena i prosjeOdređivanje volumena i prosječčne visine oborina u slivu ne visine oborina u slivu primjenom primjenom hipsometrijskehipsometrijske metodemetode

ukupni volumen oborinapovršina slivabroj postajenadmorska visina postajevisina izmjerenih oborina u točkiprosječna visina oborina u slivu (P = Pw/A)

Metoda Metoda oborinskihoborinskih povrpovrššinainaPrincipi koji su vezani za Principi koji su vezani za hipsometrijskuhipsometrijsku metodu, metodu, mogu se razviti korak dalje i domogu se razviti korak dalje i doćći do i do trodimenzionalnog matematitrodimenzionalnog matematiččkog opisa odnosno do kog opisa odnosno do tzv. metode tzv. metode ««oborinskaoborinska povrpovrššinaina»». .

Prostorni prikaz Prostorni prikaz visina oborina visina oborina palihpalih na dio na dio sliva OABCsliva OABC

OznaOznaččeni dio eni dio OABCOABC u u xyxy ravnini predstavlja dio ravnini predstavlja dio povrpovrššine sliva a ine sliva a zz –– vrijednosti predstavljaju visinu vrijednosti predstavljaju visinu kikišše pale u određenom vremenskom razdobljue pale u određenom vremenskom razdoblju. .

Za zadane podatke o izmjerenim visinama oborine na Za zadane podatke o izmjerenim visinama oborine na slivu, povrslivu, površšina ina z=fz=f((x,yx,y) mo) možže se matematie se matematiččki opisati ki opisati funkcijom. Kada se funkcije definiraju, ukupni se funkcijom. Kada se funkcije definiraju, ukupni se volumen oborina dobije njenim integriranjem po cijeloj volumen oborina dobije njenim integriranjem po cijeloj povrpovrššini sliva, a prosjeini sliva, a prosječčna (ekvivalentna) visina na (ekvivalentna) visina dijeljenjem dobivenog volumena sa povrdijeljenjem dobivenog volumena sa površšinom sliva.inom sliva.

Metoda se moMetoda se možže uspjee uspješšno koristiti za prostornu analizu no koristiti za prostornu analizu rerežžima oborina u slivu bilo kojeg trajanja, a njena je ima oborina u slivu bilo kojeg trajanja, a njena je primjena uvjetovana koriprimjena uvjetovana korišštenjem ratenjem raččunala.unala.

1 14.9 . . . . 19.7 . . . . . .

2 10.1 . 0.6 . . 53.2 . . . . 7.2 .

3 . . 37.5 . . . 0.1 3.6 8.8 . 12.3 .

4 . . 6.3 . . 5.2 . . . . 0.2 .

5 . . 21.2 . . 0.4 . . . . . 0.1

6 . . . . . 2.4 13.5 . . . . .

7 . . 12.3 . . 13.3 . . . . . 18.1

8 . . 0.2 . . . . . . . . 0.1

9 . 0.1 . 0.2 . . . 6.3 38.9 . . .

10 . 20.2 1.3 . . . . 1.6 5.3 . . .

11 . . . . 8.7 0.4 . . . . 1.2 .

12 . 7.3 . . 6.0 7.5 1.1 . . . . 0.5

13 . . . . 8.5 4.0 . . . . 0.2 4.1

14 . 6.3 . . 5.2 12.5 . . 60.2 . . 42.4

15 . 22.8 . 0.2 0.1 . . . 58.9 . . 1.2

16 . . 5.0 1.2 . . . . 0.1 . . 1.0

17 . 29.3 6.1 3.3 4.0 . . . 8.8 . 10.7 4.9

18 . . . 0.2 16.6 . . 0.1 0.0 . 1.7 7.5

19 0.2 18.6 . . 15.6 . . 13.4 0.1 . . 43.5

20 11.7 . . . 7.3 . . . 2.7 . 5.3 .

21 . . 26.9 . . . . . 0.8 . . .

22 5.8 . . . . . . . . . . 0.1

23 . . . . . 34.6 . . . . . 0.2

24 4.9 7.1 . . . 13.5 . . . . . 10.6

25 1.8 11.2 . 8.4 . 18.1 . . . . . .

26 . 7.0 . 17.7 . . . 0.1 . . 2.4 5.8

27 0.3 20.8 . 0.5 . 0.5 . . . . 11.1 37.5

28 7.0 1.2 9.7 1.0 . . . 2.2 . . 0.9 2.6

29 27.0 . . . . . 31.6 . . 11.6 .

30 . 24.3 . . . . . 0.2 10.5 . .

31 5.2 . . . 0.2 38.1 6.1

Mj 88.9 151.9 151.4 32.7 72.0 185.3 14.7 59.1 184.8 48.6 64.8 186.3

DNEVNE DNEVNE OBORINEOBORINE

Mjerno Mjerno mjesto: mjesto: C. P. VRANA C. P. VRANA (1980(1980--1995)1995)

MJESEMJESEČČNE I GODINE I GODIŠŠNJE OBORINENJE OBORINEMjerno mjesto: C. P. VRANA (1980Mjerno mjesto: C. P. VRANA (1980--1995)1995)

god/mj I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII SUMA

1980 110.0 33.0 119.0 74.0 60.0 57.0 4.0 31.0 60.0 234.0 307.0 120.0 1209.0

1981 95.0 113.0 81.0 40.0 94.0 123.0 51.0 121.0 322.0 113.0 53.0 214.0 1420.0

1982 47.0 1.0 140.0 29.0 114.0 41.0 18.0 56.0 51.0 158.0 131.0 156.0 942.0

1983 24.0 141.0 111.0 63.0 103.0 16.0 10.0 14.0 55.0 32.0 24.0 135.0 728.0

1984 177.0 220.0 43.0 51.0 99.0 71.0 22.0 74.0 289.0 146.0 201.0 55.0 1448.0

1985 84.0 58.0 130.0 77.0 56.0 60.0 4.0 77.0 8.0 56.0 247.0 53.0 910.0

1986 112.0 140.0 110.0 99.0 10.0 52.0 24.0 69.0 43.0 65.0 74.0 36.0 834.0

1987 245.0 145.0 34.0 41.0 119.0 30.0 54.0 30.0 30.0 147.0 164.0 56.0 1095.0

1988 129.0 101.0 108.0 56.0 62.0 108.0 18.0 59.0 59.0 82.0 43.0 93.0 918.0

1989 0.0 40.0 61.0 64.0 40.0 99.0 41.0 117.0 68.0 49.0 94.0 42.0 715.0

1990 17.0 44.0 71.0 113.0 32.0 57.0 69.0 64.0 108.0 130.0 91.0 87.0 883.0

1991 69.2 76.6 23.4 65.9 142.4 51.3 65.9 20.6 77.9 105.9 250.9 26.9 976.9

1992 17.9 32.6 115.1 41.0 110.7 100.3 39.1 22.8 134.1 376.9 80.2 127.2 1197.9

1993 0.5 13.2 74.1 72.1 0.2 45.7 10.2 86.4 171.0 268.9 168.6 115.5 1026.4

1994 98.5 38.7 8.6 179.5 51.6 42.7 4.2 43.4 114.3 74.2 85.9 175.8 917.4

1995 88.9 151.9 151.4 32.7 72.0 185.3 14.7 59.1 184.8 48.6 64.8 186.3 1240.5

SR 82.2 84.3 86.3 68.6 72.9 71.2 28.1 59.0 110.9 130.4 130.0 104.9 1028.8

σ 66.5 62.1 43.4 37.4 40.9 42.5 22.2 32.0 90.4 93.5 84.3 58.2 221.5

Cv 0.810 0.736 0.503 0.546 0.562 0.597 0.791 0.541 0.815 0.717 0.649 0.554 0.215

Cs 1.309 2.309 3.309 4.309 5.309 6.309 7.309 8.309 9.309 10.309 11.309 12.309 13.309

MIN 0.0 1.0 8.6 29.0 0.2 16.0 4.0 14.0 8.0 32.0 24.0 26.9 715.0

MAX 245.0 220.0 151.4 179.5 142.4 185.3 69.0 121.0 322.0 376.9 307.0 214.0 1448.0

Osnovna statistička obrada podataka

nx

x i∑=

Standardna derivacija: ( )

nxxi∑ −

=2

σ

Koeficijent varijacije: xCv

σ=

Koeficijent asimetrije: ( )3

3

σ⋅−

= ∑n

xxC i

S

ODSTUPANJA OD MJESEČNIH PROSJEČNIH PROTOKA

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 5 10 15

t (mjeseci)

Qsr

(m3/

s)

QsrStand.devStand.dev

Aritmetička sredina:

KIKIŠŠE E -- INTENZITETIINTENZITETI- Intenzitet kiše je količina kiše u jedinici vremena(l/s/ha), (mm/min)…

HTP krivulje - Rijeka

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

0 5 10 15 20 25

VRIJEME (sati)

OBO

RIN

A (m

m)

P.P.100 god

P.P. 50 god

P.P. 20 god

P.P. 10 god

P.P. 5 god

P.P. 2 god

Prikaz HTP – krivulja za postaju Rijeka (Građevinski fakultet Rijeka, 2001), definirane na osnovu ulaznih podataka u prethodnim dokumentima – VodoprivredRijeka (1987) i DHMZ-a (1999).

……

Pov. period 50 god.

H = 93,112 * t 0.682 za 10 min < t < 2.0 sataH = 53,025 ln t +112,98 za 2,0 sata < t < 24 sata

Pov. period 100 god.

H = 106,66 * t0,7471 za 10 min < t < 2,19 satiH = 63,005 ln t + 141,96 za 2,19 sati < t < 24 sata

KIKIŠŠE E -- INTENZITETIINTENZITETI

ITP krivulje postaje Rijeka

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

450,0

500,0

10 20 30 40 50 60

Vrijeme (min)

Inte

nzite

t obo

rine

(l/s

/ha)

P.P.100 god

P.P. 50 god

P.P. 20 god

P.P. 10 god

P.P. 5 god

P.P. 2 god

I – INTENZITET (l/s/ha)T – TRAJANJE (min)P- POVRATNI PERIOD (god)

…..Pov. period 50 god.:

I =951,48 * t –0,318 (l/s/ha)

Pov. period 100 god.:

I =833,69 * t –0,2528 (l/s/ha)

Posljedica intenzivnih kratkotrajnih oborina na bujičnim područjima (Mošćenice, srpanj 2002.)

Ulica Vladimira Nazora uVelom Lošinju dne 30.10.1995.

Ulica Vladimira Nazorau Velom Lošinju dne 30.10.1995.

Fosterovi dijagrami

HIDROLOHIDROLOŠŠKI PARAMETRIKI PARAMETRI

-U osnovne hidrološke parametre obično svrstavamo:

VODOSTAJEDUBINE VODEPROTOKERAZINE PODZEMNIH VODATEMPERATURE VODESUSPENDIRANI NANOSVUČENI NANOSPOJAVE LEDA

Pojedini elementi kakvoće voda koji pomažu tumačenju hidroloških zakonistosti (npr. vodljivosti, saliniteti, mutnoćevoda...)

Da bi navedene hidrološke parametre mogli kvantificirati –nužno ih mjeriti. To je zadatak hidrometrije.

HIDROLOHIDROLOŠŠKI PARAMETRIKI PARAMETRI

Hidrometrija je znanost o metodama i tehnikama mjerenja vode u svim njezinim oblicima pojavljivanja na zemlji.

Osnovni zadaci:

- razrada metoda i pribora za kvantitativno određivanje i proračunavanje raznih elemenata vodnog režima

-obrada podataka dobivenih mjerenjem na osnovi raznih metoda i pribora mjerenja

- organizacija mreže postaja u vremenu i prostoru u cilju dobivanja optimalnih informacija.

POVIJEST HIDROMETRIJEPOVIJEST HIDROMETRIJE

- Pretpostavlja se da su prva opažanja vodostaja Nila, tzv. nilomjerizapočela još u IV tisućljeću pr. n.e, a prvi sačuvani podaci (uklesani na stijeni cca 250 km uzvodno od Asuana) datirani su za 1827.g. pr. n.e. Nilomjeri su postavljani uz hramove, a prvi motritelji bilu su svećenici. - Mjerenja vezana uz Huang-ho (Žutu rijeku) bila su organizirana i u Kini oko 2280.g. pr. n.e. za vrijeme cara-inžinjera Yua, za kojega se, zbog njegovog neposrednog doprinosa izgradnji brana i nasipa za zaštitu od poplava, govorilo da «gospodari s vodama».- Drevna mjerenja organizirana i u Turkmestanu (XI/XII st. pr. n.e.) na lokacijama brana izgrađenog irigacijskog sustava radi plaćanja poreza proporcionalno količini isporučene vode. Slični sustavi mjerenja bilu su organizirani i u Indiji, Pakistanu, Babilonu, te kulturama Inka (Peru) i Maja (Mexiko).- Za vrijeme stare Indije (prema starim indijskim svetim knjigama datiranim između 800. i 500. g. pr.n.e.) te Grčke (filozofi Anaksora i Kritija), javljaju se prve ideje o kruženju vode u prirodi.

POVIJEST HIDROMETRIJEPOVIJEST HIDROMETRIJE- Prevladavaju ideje poznatijih filozofa Thalesa (o vodi vjetrom uguranoj u stijene), Platona (o podzemno moru ka izvorištu svih površinskih voda) te Aristotelu (o vodi nastaloj iz hladnog zraka).

- Važan i doprinos hidrometriji rimskih inžinjera:

- Marka Vitruvijusa Poliona – «De architectura libri X» (I st. p.n.e.)- Suxtus Julius Frontius – «De aquaeductibus Urbis Romae» (? 97.g)-Hero iz Aleksandrije – «Dioptra» (I st.) detaljno opisuje mjerenje protoke na izvorima, te uvodi koncept da protoka zavisi o brzini vode.

- U srednjem vijeku najstarije hidrometrijske dokumente predstavljaju oznake velikih voda na zidovima građevina (mostova, zidova ...).Tijekom renesanse ponovno se razvija hidrotehnika, a s njome i hidrometrijska mjerenja. Sustavna mjerenja je provodio Leonardo da Vinci, te oko 1500 napisao studiju «O kretanju i mjerenju vode»(objavljena tek 1649.)


- Nakon njega, francuski fizičar Mariotte iz 17.st. koristio je plovke za mjerenje brzine vode u kanalima. Oko 1730.g. također francuski fizičar pitotkonstruirao je pito-cijev za mjerenje vode. Oko 1730.g. Woltman konstruira mjerni instrument sa krilom koje se okreće – hidrometrijsko krilo.

- Prvo međunarodno mjerenje proticaja vode izvršeno je na Rajni kod Bazela 1867.g.- Mjerni preljevi su za mjerenje protoka vode uveo je u primjenu Francis u Americi (1855), Thompson u Škotskoj (1858), Basin u Francuskoj (1888-1896), Cipolleti u Italiji (1887), itd.-U 20 stoljeću za hidrološka mjerenja i opažanja počinju se koristiti i radarska opažanja, te aero i satelitska snimanja.

- Iako je pojedinačnih hidrometrijskih mjerenja bilo i ranije, početkom 19. st., te naročito 20. st. počinju i sustavna opažanja hidroloških značajki na velikom broju mjernih postaja u svijetu. Praktički svaka država ima svoju instituciju koja je zadužena za hidrološka mjerenja i osmatranja, kao i međunarodnu razmjenu hidroloških podataka. Krovna organizacija zadužena za praćenje klimatoloških i hidroloških prilika – svjetska meteorološka organizacija (WMO).


-U Hrvatskoj se prvi vodostaji rijeka počinju bilježiti sredinom 17.stoljeća, a prva hidrološka postaja osnovana je 1817. na Savi kod Stare Gradiške, na Dravi kod Varaždina 1821., a Savi kod Zagreba godine 1849.

-Područje primorsko-istarskih slivova nema većih vodotoka, pa su prva praćenja organizirana sustavna praćenja organizirana vezano uz planiranje hidrotehničkih zahvata na regulacijskim i melioracijskim površinama – ponajprije na području Istre. Prva hidrološka postaja osnovana u Istri bila je Portonski most na Mirni (1886).

-Poznati su i raniji pojedinačni rezultati vodomjerenja, pa je tako 1837.g. britanski pukovnik Catttineli, koji je ranije dugo sudjelovao na regulacijskim radovima Gangesa, izmjerio protoku Mirne od 179 m3s-1.


Za organizaciju mreže osmatranja, te prikupljanje, primarnu obradu i distribuciju meteoroloških i hidroloških podataka kod nas je zadužen Državni hidrometeorološki zavod iz Zagreba. On posjeduje i banku hidroloških podataka, odnosno informacijski sustav u kome su sređeni osnovni hidrološki podaci.

Provedbom hidrometrijskih radova bave se, u određenim segmentima, i više drugih institucija, npr. fakulteta u okviru pojedinih znanstvenih projekata, Hrvatske vode u domeni dijela nadzora nad korištenjem voda, te organizacijom obrane od polava kao i vodoistražnih radova.

Državni hidrografski institut iz Splita zadužen je pak za hidrometrijska praćenja razina mora.

RAZINA VODE RAZINA VODE -- VODOSTAJVODOSTAJ

- Vodostaj – okomita udaljenost vodene površine vodotoka, izvora, jezera, akumulacije ili razine vode u pijezometru od pretpostavljene početne mjere – kote «0» vodokaza.

- Osnovna jedinica – m ili cm. - Dva načina mjerenja:

Vodokazna – nekontinuirana mjerenjaLimnigrafska – kontinuirana mjerenja

Vodokazi:

Prikaz karakterističnih standardnih vodokaza

a) okomita vodokazna letva b) stepeničasti vodokazc) kosi vodokaz


Vodokazi:

Prikaz karakterističnih standardnih vodokazaa) okomita vodokazna letva b) stepeničasti vodokazc) kosi vodokaz


Limnigrafi – uređaji za kontinuirano praćenje vodostaja. Još uvijek najzastupljenija konstrukcija u vidu mehaničkog uređaja za prijenos vodostaja i elektronski limnigrafski uređaji. Ti se uređaji na moru nazivaju mareografi.


Osim prikazanih automatskih registartora s plovkom, u primjeni su i tlačni pneumatski, te suvremeni elektronski limnigrafi sa senzorom koji visinu stupca vode iznad kote sonde pretvara u električni impuls.


U novije vrijeme najučestalije se koriste eletronski limnigrafi.


Mjerenje vodostaja

Mjerno mjesto:

C.P. VRANA

MJESEĆNI VODOSTAJI (mn.m.)

god/mj I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII SRED

1984 11.98 12.49 12.94 13.01 12.95 12.88 12.66 12.40 12.32 12.62 12.89 13.24 12.70

1985 13.18 13.36 13.54 13.66 13.68 13.54 13.28 12.97 12.66 12.36 12.42 12.47 13.09

1986 12.54 12.73 13.11 13.25 13.26 13.09 12.79 12.48 12.22 11.95 11.77 11.65 12.57

1987 11.80 12.21 12.48 12.44 12.44 12.36 12.15 11.87 11.64 11.44 11.34 11.49 11.97

1988 11.58 11.77 11.98 12.06 12.00 11.98 11.82 11.51 11.31 11.14 10.95 10.95 11.59

1989 10.84 10.70 10.66 10.63 10.56 10.45 10.31 10.10 9.97 9.80 9.77 9.73 10.29

1990 9.68 9.65 9.61 9.71 9.80 9.74 9.57 9.40 9.23 9.14 9.21 9.26 9.50

1991 9.48 9.57 9.66 9.62 9.78 9.89 9.76 9.62 9.39 9.34 9.45 9.87 9.62

1992 9.87 9.80 9.74 9.92 9.88 9.89 9.80 9.58 9.41 9.66 10.48 10.92 9.91

1993 10.94 10.81 10.69 10.70 10.65 10.50 10.26 9.99 9.91 10.16 10.82 11.16 10.55

1994 11.56 11.68 11.61 11.65 11.78 11.66 11.40 11.09 10.90 10.70 10.68 10.77 11.29

1995 10.99 11.16 11.69 11.87 11.82 11.82 11.73 11.45 11.39 11.38 11.24 11.23 11.48

1996 11.65 11.87 11.87 11.81 11.72 11.55 11.36 11.07 10.94 11.21 11.54 12.18 11.56

1997 12.69 12.83 12.73 12.69 12.64 12.51 12.28 11.99 11.75 11.5 11.36 11.82 12.23

1998 12.14 12.07 11.91 11.76 11.63 11.45 11.23 10.91 10.95 11.48 11.8 11.82 11.59

SR 11.39 11.51 11.61 11.65 11.64 11.55 11.36 11.10 10.93 10.93 11.05 11.24 11.33

σ 1.10 1.20 1.28 1.29 1.27 1.23 1.19 1.15 1.12 1.08 1.03 1.06 1.13

Cv 0.097 0.104 0.111 0.111 0.109 0.106 0.105 0.103 0.103 0.099 0.093 0.095 0.100

MIN 9.48 9.57 9.61 9.62 9.78 9.74 9.57 9.40 9.23 9.14 9.21 9.26 9.50

MAX 13.18 13.36 13.54 13.66 13.68 13.54 13.28 12.97 12.66 12.62 12.89 13.24 13.09

Trend (1936.-1943.)y = -0.2734x + 25.879

R2 = 0.8096 Trend (1951.-1957.)y = -0.3122x + 30.081

R2 = 0.9292 Trend (1970.-1976.)y = -0.3524x + 38.582

R2 = 0.786

Trend (1985.-1990.)y = -0.4778x + 53.15

R2 = 0.8812

Trend (1929.-1995.)y = -0.0421x + 15.741

R2 = 0.3545

9

10

11

12

13

14

15

16

17

29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 83 86 89 92 95

godine

H (m

n.m

)

Srednji godišnji vodostaji Vranskog jezera (1929.-1995.)

DUBINA VODEDUBINA VODE

- Dubina vode (mjeri se u cm ili m) je karakteristična dimenzijska veličina kojom se definira položaj dna rijeka, jezera, mora ili bilo koje druge površine pod vodom.-Rezultat tih mjerenja su planovi (situacije) s ucrtanim izobatama (linijama koje spajaju mjesta istih dubina), kao i karakteristični profili.- Prilikom mjerenja dubina simultano se obavljaju tri operacije:mjerenje razine vode pri kojoj se vrši mjerenje (čak i učestalo tijekom izvođenja mjerenja kako bi se dubine mogle svesti na isti referentni nivo), određivanje pozicije točke u kojoj se mjeri dubina, mjerenje dubine. - Dubine se mogu mjeriti pojedinačno (u pojedinim točkama) ili kontinuirano.

DUBINA VODEDUBINA VODE

Za mjerenje dubina u pojedinim točkama najučestalija su dva pristupa:-klasični hidrometrijski postupci - različite motke, letve, čelično graduirano uže (zahtijeva korekciju dubine zbog zanošenja užeta),

- akustički postupak (ehosonder).

PROTOKEPROTOKE- Protoka je hidrološka veličina koja označava količinu protekle vode u jedinici vremena – dimenzijska joj je oznaka m3s-1, a za manje protoke često se koristi i l/s. Rijetko se neposredno mjeri, već se uglavnom dobiva izvedena iz drugih mjerenja – npr. dubina vode (geometrije protjecajnog profila) i brzina vode mjerenih u nekim karakterističnim točkama.

Metode mjerenja:-Volumenska metoda – izravno mjerenje vremena punjenja posude određenog volumena. -Mjerenje protoka na temelju mjerenja brzina vode (hidrometrijskim krilom, ultrazvučnim ili indukcijskim mjeračem…)-Mjerenje protoka različitim uređajima i preljevnim građevinama. -Mjerenje protoka uvođenjem pojedinih obilježivala u vodotok, te analize međuodnosa koncentracija i protoka ubačene tekućine i mjerene protoke)

PROTOKEPROTOKEa) Volumenska metoda:Q = V / D t (l / s)Nužno je u više navrata ponavljati mjerenje radi prisutnih varijabilnosti rezultata mjerenja. Inače, to je najjednostavniji i najtočniji postupak mjerenja protoka.

Može se mjeriti i s posudama određenog oblika i konstrukcije – npr. Milneova posuda i danaida – no u praksi je to rijedak slučaj.

PROTOKE PROTOKE –– PREKO BRZINAPREKO BRZINA

-Osnovni koraci:-odabir profila za vodomjerenje- praćenje vodostaja na referentnom vodokazu na početku, za vrijeme i na kraju svake faze vodomjerenja- snimanje geometrije presjeka profila na kome se vrši mjerenje određivanje vertikala i točaka na tim vertikalama kojima će se vršiti mjerenje brzina pomoću hidrometrijskog krila- mjerenje brzina vode u pojedinim točkama- obrada podataka vodomjerenja (konstrukcijom izotaha, grafoanalitičkom metodom ili obradom na PC koristeći programske alate)


Hidrometrijsko krilo


Hidrometrijsko krilo na motki


Posebne žičare za mjerenje protoka većih vodotoka



Mjerenje protoka pomoću hidrografskog broda.


Mjerenje protoka ADCP-om (Acoustic Doppler Current Profiler) –koristeći se emitiranjem akustičkih signala određuje se protjecajniprofil i razdiobu polja brzina, a time i protoku.

MJERENJA PROTOKA RAZLIČITIM TIPOVIMA MJERNIH PRELJEVA I MJERNIH KANALA

-Korištenjem takvih preljeva i održavanjem njihovih rubnih uvjeta, osigurana jednoznačnost veze vodostaja i protoka.

-Najčešći preljevi za male vode su:

MJERENJA PROTOKA RAZLIČITIM TIPOVIMA MJERNIH PRELJEVA I MJERNIH KANALA

Za mjerenje većih protoka – od nekoliko pa do preko 1000 m3s-1, koriste se tzv. preljevi praktičnog profila na kojima zbog njihove konstrukcije ne dolazi do stvaranja vakuma.

Mjerni kanali se, obzirom na tečenje u njima dijele na dvije skupine:s mirnim i silovitim režimom tečenja.

-Postoje i mjerenja protoka primjenom obilježivača (obično sol ili nekih mješavina-fluorescentne boje) – protoka se određuje na osnovi međuodnosa koncentracija i količina upuštene vode i vode u vodotoku (koristi se kod turbulentnih tokova).

PROTOKE PROTOKE –– PREKO OBILJEPREKO OBILJEŽŽIVAIVAČČAA

POSTUPAK MJEŠAVINA -CCQQ 0

0=

Q - ukupni protok

0Q - količina obilježivača (indikatora, trasera)

0C - koncentracija rastopine - obilježivača

C - koncentracija obilježivača u nizvodnom uzorku vode

god/mj I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII SRED

1990 4.57 3.62 0.788 11.5 1.17 5.5 0.426 0.044 1.93 10 15.4 7.99 1990

1991 7.51 3.35 7.03 4.81 12.4 4.38 0.139 0.016 1.39 8.12 26 1.9 1991

1992 1.42 2.06 7.2 13.1 3.15 1.98 1.88 0.036 0.421 18.2 17.7 16.1 1992

1993 1.64 0.09 0.521 6.18 0.847 1.99 0.231 0.009 8.16 25.2 9.4 15.3 1993

1994 16.1 3.75 5.45 10.2 5.16 2.4 0.344 0.131 2.92 6.49 7.47 2.29 1994

1995 8.58 13.8 12.4 7.74 13.4 6.92 1.04 0.471 9.38 1.4 9.95 12.6 1995

1996 12.5 3.44 0.434 13.3 12.8 3.93 2.54 0.148 2.32 13.6 16.4 16 1996

1997 12.4 3.72 2.44 2.21 6.08 1.57 0.279 0.378 0.288 0.249 20.6 20.2 1997

1998 7.7 0.802 0.447 11.8 4.42 1.64 1.49 0.139 14.1 24.9 9.59 0.401 1998

1999 3.74 3.6 10.7 22.7 9.14 2.61 2.33 0.302 0.457 8.81 2.25 12.6 1999

2000 1.22 1.5 8.16 12.7 1.08 0.053 2.58 0.057 0.112 7.64 37.2 14.8 2000

2001 22.8 9.43 21 9.76 1.57 1.68 0.076 0.008 11.7 2.65 4.87 0.785 2001

2002 2.01 7.28 6.22 7.33 5.06 5.88 0.442 4.8 2.51 12.5 20.2 9.61 2002

2003 10.1 2.45 1.22 8 1.53 0.018 0 0 0.268 6.99 12.2 9.31 2003

1990 4.57 3.62 0.788 11.5 1.17 5.5 0.426 0.044 1.93 10 15.4 7.99 1990

SR 11.39 11.51 11.61 11.65 11.64 11.55 11.36 11.10 10.93 10.93 11.05 11.24 11.33

σ 1.10 1.20 1.28 1.29 1.27 1.23 1.19 1.15 1.12 1.08 1.03 1.06 1.13

Cv 0.097 0.104 0.111 0.111 0.109 0.106 0.105 0.103 0.103 0.099 0.093 0.095 0.100

MIN 9.48 9.57 9.61 9.62 9.78 9.74 9.57 9.40 9.23 9.14 9.21 9.26 9.50

MAX 13.18 13.36 13.54 13.66 13.68 13.54 13.28 12.97 12.66 12.62 12.89 13.24 13.09

Vodotok : RJEČINAStanica : ZORETIĆI ( 6097 )

SREDNJE MJESEČNE I GODIŠNJE VRIJEDNOSTI PROTOKA (m3/s)

y = - 0.0473x + 100.42

0

2

4

6

8

10

12

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Godine

Q s

r.god

. (m

3/s) y = - 0.0473x + 100.42

0

2

4

6

8

10

12

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Godine

Q s

r.god

. (m

3/s)

Hod srednjih godišnjih protoka Izvora RječineHod srednjih godiHod srednjih godiššnjih protoka Izvora Rjenjih protoka Izvora Rječčineine

- Krivulja odnosa između vodostaja i protoka u protjecajnom profilu, a može biti izražena u vidu tablice parova vrijednosti, jednadžbe ili grafičkog prikaza krivulje tog međuodnosa.

-Za definiranje protočne krivulje potrebno je poznavati –izmjeriti neki minimalan broj protoka pri različitim vodostajima po amplitudi zapaženih vodostaja.

- Veze vodostaja i protoka uglavnom nisu jednoznačne –mijenjaju se kako zbog promjena profila kao i uvjeta tečenja tijekom trajanja vodnog vala. Zbog toga se uz oznaku rezultata vodomjerenja stavljaju i oznake da li je mjerenje protoka vršeno u porastu, stagnaciji ili opadanju vodostaja.

PROTOPROTOČČNA NA –– KONSUMPCIJSKAKONSUMPCIJSKAKRIVULJAKRIVULJA


Rasipavanje rezultata vodomjerenja oko protočne krivulje


Povlačenje izjednačene krivulje kroz polje točaka:

- grafički - samo orijentacijski radi utvrđivanja karakterističnog oblika krivulje

- analitički – najčešće korištenjem metode najmanjih kvadrata udaljenosti

Osnovni oblici krivulja na koje se vrši prilagođavanje:

Q = a + b H + c H2 (m3s-1)Q = a (H + X) b (m3s-1)

gdje su: H – vodostaj (m) ili (cm)X – razmak između «0» vodokaza i dna profilaa, b, c – koef. krivulje koji se dobiju izjednačenjem

Zbog rijetke pojave i uglavnom kratkog trajanja ekstremno velikih voda, konsumpcijske krivulje nisu u cijelosti pokrivene vodomjerenjima – potrebna njihova ekstrapolacija.

RAZINE PODZEMNIH VODARAZINE PODZEMNIH VODA

U načelu slično kao i mjerenje vodostaja kod površinskih vodotoka - pojedinačna mjerenja i kontinuirana.

Mjerenja se vrše u pijezometarskim bušotinama –prisutan problem deformacije – odstupanja od vertikale same bušotine.

TEMPERATURA VODETEMPERATURA VODE

Mjerenjem temperature vode moguće je dobiti odgovarajuća saznanja o termičkom režimu nekog vodotoka, jezera ili neke druge vodne pojave, kao i odgovoriti na brojna pitanja vezano s kretanjem vode, njenim porijeklom, vremenom zadržavanja u podzemlju, itd.

Isto tako, mjereni podaci o temperaturama voda, obzirom da promjene temperature vode utječu na promjene kvalitete i bioloških svojstava voda, podloga su za upravljanje sadržajima koji utječu na promjene termičkih svojstava voda, pa čak i za naplatu vodnih naknada korisnicima koji svojom tehnologijom proizvodnje povećavaju temperaturu voda (npr. atomske i termo elektrane te drugi proizvodni pogoni).


Temperature vode prate se u površinskim vodotocima, jezerima i akumulacijama te podzemnim vodama.

Gustoća vode ovisna je o njenoj temperaturi:

temperaturni raspon (oC) porst gustoće po (oC)

9-10 0.000081

14-15 0,000145

24-25 0,000252

29-30 0,000298


-Mjerenje temperature vode vrši se uvijek u isto doba dana, uglavnom kada i mjerenja razine vode. U hidrološkoj službi DHMZ-a, to je 730 ujutro.-Na tekućicama se zbog relativno dobrog miješanja vode po profilu temperatura uglavnom mjeri u jednoj karakterističnoj točki, a na stajačicama, s obzirom na znatno veće temperaturne promjene po dubini, mjerenja se vrše u više karakterističnih dubina.-Termometar ima metalni oklop od dvije cijevi smještene jedna u drugu koje ga štite od oštećenja. Metalne cijevi imaju uzdužne proreze da bi se mogla pročitati temperatura. - Kada se termometar izvadi iz vode u čašici se zadrži voda do razine proreza u kojoj je zaronjen donji dio termometra sa živom da bi izvjesno vrijeme pokazivao nepromijenjenu temperaturu i poslije vađenja iz vode. U suprotnom bi vrlo brzo poprimio temperaturu okolnog zraka.


Po temperaturi se izvori mogu svrstati u 6 grupa:

vrlo hladni - temperatura 0 - 4 oChladni - temperatura 4 - 20 oCtopli (termalni) - temperatura 20 - 37 oCvrući - temperatura 37 - 42 oCjako vrući - temperatura 42 - 100 oCizuzetno vrući - temperatura preko 100 oC

40

50

60

70

80

90

100

67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91

godine

prot

oke

(m3 /s

)

7

8

9

10

11

12

13

14

tem

pera

ture

(0 C

)

protoke -Kamanje

temp. vode -Kamanje

temp. zraka -Karlovac

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

mjeseci

prot

oke

(m3 /s

)

-1

4

9

14

19

24

tem

pera

ture

(0 C

)

protoke -Kamanje temp. vode -Kamanjetemp. zraka -Karlovac

Hod sr.god. temperatura vode, zraka i protoka za postaju Kamanje - Kupa

Hod vrijednosti sr.mj. temperatura vode, zraka i protoka za postaju Kamanje - Kupa

ucestalosti trajnosti (%)

0

5

10

15

20

25

30

0 C

Karlovac -Kupa

Luke - Dobra

Kupari -Kupa

Krivulje trajnosti pojava temperature voda na području sliva Kupe (1967.-1991.)

- Iz krivulje učestalosti vidi se utjecaj prevladavanja podzemnog dijela dotoka kao npr. kod Kupara

5

8

11

14

17

20

23

26

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

mjeseci

tem

pera

tura

(o C)

temp.zrakatemp.vode.

-71

-61

-51

-41

-31

-21

-11

-15 10 15 20 25

temperatura vode (oC)du

bina

(m)

02.1993.07.1992.11.1992.05.1992.

Prosječne mjesečne temperature zraka i površinskog sloja Vranskog jezera

Vertikalni raspored temperature vode duž profila Vranskog jezera

Documents

HIDROLOGIJA I-Meteoroloski i Hidroloski Parametri